KR100708170B1 - 정착장치 및 화상형성장치 - Google Patents

Abstract

웜업 타임을 단축하는 것과 함께 소비전력의 저감을 도모하면서, 벨트의 치우침을 저감할 수 있고, 또한 확실하게 토너상(像)을 시트에 정착할 수 있는 정착장치 및 화상형성장치를 제공한다.

지지부재(21)와 가압부재(24)는, 기록체(X) 반송방향의 상류측 또는 하류측 중 어느 한쪽으로 압접(壓接)되고, 각 지지부재(21)의 사이에 걸쳐진 벨트(22)의 브리징부(28, 29) 중 한 쪽의 브리징부(28)는, 일단이 지지부재(21)와 가압부재(24)에 협지되어 인장상태로 걸쳐지고, 다른 쪽의 브리징부(29)는, 이완상태로 걸쳐지며, 지지부재(21)와 가압부재(24)의 협지부분부터 그 상류위치까지의 길이의 범위에서 한쪽의 브리징부(28)의 외측에 가압부재(24)가 접촉하여 정착닙(nip)부(30)를 형성하고 있다.

Description

정착장치 및 화상형성장치{Fixing device and image forming apparatus having the same}

도 1은 본 발명에 관한 정착장치 및 화상형성장치의 실시예를 설명하기 위한 화상형성장치의 개략도이다.

도 2는 본 발명에 관한 정착장치 및 화상형성장치의 실시예를 설명하기 위한 정착장치의 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 화상형성장치

3M, 3Y, 3C, 3BK : 화상유닛(화상형성수단)

4 : 정착기(정착장치) 21 : 지지부재

22 : 정착벨트(벨트) 23 : 열원

24 : 가압부재 25 : 핀치부재

26 : 구동롤러(지지부재) 27 : 가이드롤러(지지부재)

28 : 인장상태의 브리징부(한쪽의 브리징부)

29 : 이완상태의 브리징부(다른 쪽의 브리징부)

30 : 정착닙부 X : 시트(기록체)

본 발명은, 예를 들어 레이저 프린터나 레이저 팩스, 디지털 복사기 등의 전자사진방식의 화상형성장치에 내장되는 정착장치 및 그 정착장치가 구비된 화상형성장치에 관한 것이다.

전자사진방식의 화상형성장치에서는, 감광체 드럼 상을 거의 똑같이 대전시킨 후, 당해 감광체 드럼을 레이저 스캐닝 유닛 등에 의해 노광하여 화상신호에 따른 정전잠상을 형성하고, 그 후, 현상기에 의해 대전된 토너를 상기 감광체 드럼 상에 공급하여 현상화하며, 그 토너상을 시트(기록체)에 전사한다. 시트에 전사된 토너상은, 시트 상에 담지되어 있을 뿐이고 고정되어 있지 않기 때문에, 화상형성장치에 구비된 정착장치에 의해 토너상을 가열하는 것과 함께 가압하고, 토너상을 열용융 정착시켜서 시트 상에 고정된 화상을 형성한다.

종래의 정착장치는, 통형상의 금속제 히트롤러(전열부재)와, 히트롤러에 압접된 프레스롤러(가압부재)와, 히트롤러 내에 삽입 장착되어 복사열에 의해 히트롤러를 가열하는 할로겐 램프(열원)를 기본구성으로 하고 있다. 이 정착장치(2롤러방식)에 의하면, 히트롤러와 프레스롤러가 서로 압접되어 형성된 정착닙부에 토너상을 담지하는 시트를 협지반송시킴으로써, 시트형상의 토너상이 히트롤러의 열에 의해 가열되는 것과 함께, 히트롤러와 프레스롤러의 압접에 의해 시트에 정착된다.

종래의 정착장치에서는, 상온상태의 히트롤러를 토너가 용융되는 160 200 정도의 정착온도까지 가열하는 데에는, 상당한 시간이 걸린다. 따라서, 종래의 정 착장치에서는, 전원을 넣었을 때부터 실제로 프린트를 개시하기까지는, 상당히 긴 웜업 타임이 필요하다. 또한, 프린트 대기시부터 프린트 개시까지의 시간을 짧게 하기 때문에, 정착장치의 온도를 항상 고온으로 유지할 필요가 있는데, 정착장치의 온도를 고온으로 유지하는 데에는, 할로겐 램프로 항상 가열할 필요가 있고, 소비전력이 증대한다.

상기한 종래의 정착장치에 감안하여, 최근 웜업 타임을 단축하는 것과 함께 소비전력의 저감을 도모한 정착장치가 많이 제안되고 있다.

예를 들면, 자속(磁束)에 의해 전류를 유도시켜 발열시키는 전자유도 가열방식의 정착장치가 있다. 전자유도 가열방식의 정착장치는, 원통형상 또는 단면 반원호형상의 홀더와, 홀더에 끼워지고, 또한 도전층 및 저항체층이 적층되어 이루어지는 원통형상의 필름과, 홀더의 내부에 설치된 여자(勵磁)코일 및 자성 코어로 이루어지는 자기장 발생수단과, 필름의 외주면에 압접되어 정착닙부를 형성하는 프레스롤러를 기본구성으로 하고 있다. 상기한 전자유도 가열방식의 정착장치에 의하면, 자기장 발생수단에 의해 발생하는 자속에 의해 와전류가 발생하고, 이 와전류에 의해 도전층에 줄열이 발생하며, 이 줄열에 의해 정착닙부의 온도가 상승한다. 이와 같이, IH방식에 의해 정착닙부가 정착온도까지 가열되기 때문에, 정착닙부의 온도를 단시간에 정착온도까지 상승시킬 수 있고, 웜업 타임을 단축할 수 있다. 또한, 필름은 히트롤러에 비해 저열용량이기 때문에, 소비전력을 저감시킬 수 있다(예를 들어, 일본특허공개 2004-126274호 공보 참조). 그러나, 자기장 발생수단을 구비할 필요가 있기 때문에, 2롤러방식의 정착장치에 비해 부품 비용이 높아진다는 문제가 있다. 또, 필름 내주면이 홀더 등에 대하여 슬라이딩되기 때문에, 슬라이딩부분의 마모에 의해 필름의 수명이 제한되는 것과 함께 재료의 선택도 좁아진다는 문제가 있다.

또한, 상기한 2롤러방식의 정착장치에 구비된 프레스롤러를 튜브형상의 프레스벨트로 치환하고, 이 프레스벨트의 일부를 그 내방으로부터 히트롤러로 향하여 가압하여 정착닙부를 형성하는 프레스벨트 가압방식의 정착 방식이 있다. 이 프레스벨트 가압방식의 정착장치는, 할로겐 램프 등의 열원에 의해 가열되는 것과 함께 축회전하는 히트롤러와, 히트롤러에 당접하여 종동(從動)되는 무단형상의 프레스벨트와, 프레스벨트를 그 내방으로부터 히트롤러로 향하여 면으로 가압하는 가압부재를 기본구성으로 하고 있다. 이러한 구성으로 이루어지는 프레스벨트 가압방식의 정착장치에 의하면, 면으로 가압된 프레스벨트가 히트롤러에 압접되어 정착닙부를 형성하고 있기 때문에, 넓은 정착닙부가 형성되고, 이에 의해 웜업 타임을 단축하는 것과 함께, 소비전력을 저감시킬 수 있으며, 또한, 부품 비용은 전자유도 가열방식의 정착장치에 비해 경감할 수 있다(예를 들어, 일본특허공개 2004-12682호 공보 참조). 그러나, 프레스벨트의 내주면이 가압부재에 의해 면으로 가압되어 슬라이딩되기 때문에, 슬라이딩부분의 마모에 의해 프레스벨트나 가압부재의 수명이 제한되는 것과 함께 재료의 선택도 좁아진다는 문제를 해결할 수 없다.

또한, 상기한 2롤러방식의 정착장치에 구비된 히트롤러를, 주방향으로 이동자유자재의 히트벨트를 사용한 히트벨트 유닛으로 치환하고, 히트벨트와 프레스롤러를 압접시킴으로써 정착닙부를 형성하는 히트벨트방식의 정착장치가 있다. 이 히 트벨트방식의 정착장치는, 지지롤러 및 원통형상의 가열롤러에 무단형상의 히트벨트를 감아서 이루어지는 히트벨트 유닛과, 지지 롤러 및 가열롤러의 사이에 걸쳐진 히트벨트의 브리징부에 압접된 원통형상의 프레스롤러와, 가열롤러 내나 프레스롤러 내에 내장된 할로겐 램프를 기본 구성으로 하고 있다. 이러한 구성으로 이루어지는 히트벨트방식의 정착 장치에 의하면, 넓은 정착닙부가 형성되기 때문에, 웜업 타임을 단축하는 것과 함께 소비전력을 저감시킬 수 있고, 또한, 슬라이딩하는 부분도 없기 때문에, 부재가 마모하지 않고, 재료선택의 여지도 넓어진다. 또, 부품비용도 전자유도 가열방식의 정착장치에 비해 경감할 수 있다(예를 들어, 일본특허공개 2004-205877호 공보 참조).

그러나, 상기한 종래의 히트벨트방식의 정착장치에서는, 지지롤러 및 가열롤러에 의해 히트벨트를 개설시키고, 히트벨트는 장력이 작용한 형태로 걸쳐져 있기 때문에, 히트벨트를 회전시키면 각 롤러의 치수 정밀도나 조립정밀도의 오차 및 히트벨트 둘레길이의 폭방향의 편차 등에 의해, 히트벨트가 지지롤러나 가열롤러의 축방향으로 이동하고, 한쪽으로 치우친다는 문제가 존재한다.

본 발명은, 상기한 종래의 문제가 고려된 것으로, 웜업 타임을 단축하는 것과 함께 소비전력의 저감을 도모하면서, 또한 벨트의 치우침을 저감할 수 있는 것과 함께, 확실하게 토너상을 시트에 정착할 수 있는 정착장치 및 화상형성장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 이하의 수단을 제공한다.

청구항 1에 관한 발명은, 적어도 2개의 지지부재와, 각 지지부재에 감겨져 주방향으로 이동가능하게 지지된 무단형상의 벨트와, 당해 벨트를 가열하는 열원과, 상기 벨트에 압접되는 가압부재가 구비되고, 상기 벨트와 상기 가압부재의 사이에 형성되는 정착닙부에 토너상이 정전기적으로 담지된 기록체를 통과시킴으로써, 상기 토너상을 상기 기록체에 가열융착시키는 정착장치에 있어서, 상기 지지부재와 상기 가압부재는, 상기 기록체 반송방향의 상류측 또는 하류측 중 어느 한쪽으로 압접되고, 상기 각 지지부재의 사이에 걸쳐진 상기 벨트의 브리징부 중 한쪽의 브리징부는, 일단이 상기 지지부재와 상기 가압부재에 협지되어 인장상태로 걸쳐지고, 다른 쪽의 브리징부는, 이완상태로 걸쳐지며, 상기 지지부재와 상기 가압부재의 협지부분부터 그 상류위치까지의 길이의 범위에서 상기 한쪽의 브리징부의 외측에 상기 가압부재가 접촉하여 상기 정착닙부를 형성하고 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 관한 발명은, 제 1항에 기재된 정착장치에 있어서, 상기 정착닙부보다도 상류측의 지지부재의 측방에는 핀치부재가 당해 지지부재에 압접시켜서 설치되고, 상기 벨트는 상기 지지부재와 상기 핀치부재에 의해 협지되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 10에 관한 발명은, 기록체에 토너상을 정전기적으로 전사시키는 화상형성수단이 구비되어 있는 화상형성장치에 있어서, 제 1항 또는 제 2 항에 기재된 정착장치가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 관한 정착장치 및 화상형성장치의 실시예에 대해서, 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은, 화상형성장치(1)의 주요부의 개략구성을 나타내는 모식도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 의한 화상형성장치(1)에는, 반송유닛(2)과, 반송유닛(2)상에 배설되어 종이 등의 시트(기록체)(X)에 토너상을 정전기적으로 전사시키는 복수의 화상형성유닛(화상형성수단)(3M, 3Y, 3C, 3BK)과, 토너상을 담지하는 시트(X)를 협지반송하면서, 토너상을 시트(X)에 용융가압고정(정착)시키는 정착기(정착장치)(4)가 구비되어 있다.

먼저, 화상형성유닛(3M, 3Y, 3C, 3BK)에 대해서 설명한다.

화상형성유닛(3M, 3Y, 3C, 3BK)은, 감광체 드럼(상담지체)(6)을 대전시키고, 대전된 감광체 드럼(6) 표면상에 레이저광(11)을 주사시켜 노광을 행하며, 노광에 의해 형성된 잠상의 현상을 행하고, 현상에 의해 형성된 현상(토너상)을 후술하는 전사벨트(10)에 의해 반송된 시트(X)에 전사하는 것이다. 복수개의 화상형성유닛(3M, 3Y, 3C, 3BK)은, 여기서는, 후술하는 전사벨트(10)를 따라서 그 이송방향으로 순서대로 배치되는 것이고, 전사벨트(10)의 이송방향을 기준으로 최상류측부터 각각 마젠타, 옐로우, 시안, 블랙 각 색의 토너상을 형성하는 것이다. 화상형성유닛(3M, 3Y, 3C, 3BK)에는, 감광체 드럼(6), 노광장치(노광수단)(7), 현상기(현상수단)(8), 대전롤러(9) 및 클리닝 수단(19)이 각각 구비되어 있다.

감광체 드럼(6)은 상담지체의 일례로, 도 1에 나타내는 화살표 방향으로 축회전하는 것이고, 노광장치(7)로부터의 레이저광(11)이 조사되어 표면에 잠상을 형 성하는 것이다. 노광장치(7)는, 미소 스폿에 결상된 레이저광(11)을 감광체 드럼(6)상의 노광위치에 있어서, 감광체 드럼(6)의 회전축에 평행인 직선 상을 일정방향으로 주사시키는 것이다.

현상기(8)는, 잠상을 현상하여 현상을 형성하는 것으로, 소정의 색을 갖는 분체의 토너를 마찰 대전시켜 부전하를 띠게 하고, 노광에 의해 비노광부분과 비교하여 현상전위에 대하여 정전위로 된 감광체 드럼(6)의 노광부분에 토너를 공급하여 토너를 감광체 드럼(6)의 표면에 부착시키는 것이다. 현상기(8) 내에는, 토너와, 토너를 교반하여 대전시키는 교반기(12d)와, 대전한 토너를 현상롤러(12a)측으로 반송하는 공급롤러(12c)와, 공급롤러(12c)로 공급된 토너를 그 대전 전하에 의한 쿨롬(coulomb)력으로 표면에 부착시키고, 감광체 드럼(6) 근처로 반송하는 현상롤러(12a)와, 현상롤러(12a) 상에서 토너의 층두께를 일정 두께로 규제하기 위한 현상 블레이드(12b)가 설치되어 있다.

클리닝 수단(19)은, 감광체 드럼(6)에 당접하여 감광체 드럼(6) 표면의 토너를 제거하는 감광체 드럼 클리닝롤러(19a)와, 클리닝롤러(19a)의 근방에 배치되어 당해 클리닝롤러(19a)에 의해 제거된 토너를 수집하는 하우징(도시생략)으로 구성된다.

대전롤러(9)는, 화상 형성시에 감광체 드럼(6)의 표면 전위를 소정 전위로 하기 위한 것으로, 금속축에 도전성을 부여한 탄성체에 의해 롤러부가 구성되고, 감광체 드럼 클리닝롤러(19a)의 하류측의 대전위치에서 감광체 드럼(6)과 당접한다. 그리고, 베어링(도시생략)을 스프링 등의 탄성바이어스 수단에 의해 가압함으 로써, 대전롤러(9)가 감광체 드럼(6)에 대해 주방향으로 소정폭으로 당접하는 닙부가 형성되고, 대전롤러(9)에 직류전압이 인가되었을 때 감광체 드럼(6) 표면을 소정전위로 대전 가능하게 되어 있다. 또한, 대전롤러(9)에는, 대전롤러 클리닝롤러(20)가 당접되어 있고, 대전롤러(9) 표면의 오염을 제거하도록 되어 있다.

다음에, 반송유닛(2)에 대해서 설명한다.

반송유닛(2)에는, 내주부에 설치된 종동롤러(13b, 13c) 및 텐션롤러(14)에 의해 일방향으로 순환 이동되는 무단형상의 전사벨트(10)와, 구동롤러(13a)와, 전사벨트(10)를 감광체 드럼(6)에 전사 위치에서 당접되도록 유지되는 전사롤러(16a)와, 전사벨트(10)에 클리닝 블레이드를 당접하여 전사벨트(10) 표면의 부착물을 긁어 떨어뜨리고, 긁어 떨어뜨려진 부착물을 회수하는 스페이스를 구비하는 벨트 클리닝유닛(17)이 구비되어 있다.

전사벨트(10)의 재질은, 시트(X)를 사이에 두고 감광체 드럼(6)과 대향하였을 때, 이면에 당접하는 전사롤러(16a)에 인가된 전사전압에 의해 감광체 드럼(6)상의 토너를 흡인 가능하게 한 예를 들어 유전체 시트가 사용된다. 또한, 전사벨트(10)는 광을 반사시키는 광반사 특성을 갖는 것이다.

전사롤러(16a)는, 예를 들어 금속제의 회전축에 도전성 또는 반도전성의 합성 고무 등으로 롤러부가 형성되어 있고, 그 회전축에는 전사용 고압전원(도시생략)이 접속되며, 롤러부의 표면전위가 제어되도록 되어 있다.

여기서, 전사롤러(16a)와 그 롤러부의 표면전위를 제어하는 제어부(16)에 의해, 화상형성유닛(3M, 3Y, 3C, 3BK)에 의해 형성되는 토너상을 전사벨트(10)에 의 해 반송되는 시트(X)에 정전기적으로 전사하는 전사유닛(18)이 구성된다.

다음에, 정착기(4)에 대해서 설명한다.

도 2는 정착기(4)의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 정착기(4)에는 복수(도면에서는 2개)의 지지부재(21)와, 2개의 지지부재(21)에 감겨져 주방향으로 이동 가능하게 지지된 무단형상(통형상)의 정착벨트(벨트)(22)와, 지지부재(21)와 함께 정착벨트(22)의 내부에 배치되고, 정착벨트(22)를 내방으로부터 가열하는 열원(23)과, 하류측의 지지부재(21)에 압접됨으로써, 하류측의 지지부재(21)로부터 상류측으로 향하는 사이의 정착벨트(22)에 압접되는 가압부재(24)와, 상류측의 지지부재(21)의 측방에 설치된 핀치부재(25)가 구비되어 있다.

2개의 지지부재(21)는, 각각 일방향으로 축회전 가능한 원주형상의 부재로, 통형상의 정착벨트(22)의 내부에 배치되고, 한쪽의 지지부재(21)는, 후술하는 가압부재(24)의 시트(X)의 반송방향(가압부재(24)의 회전방향)의 하류측(도면에서는 좌측)에 정착벨트(22)를 개재하면서 압접되어 있다. 다른 쪽의 지지부재(21)는, 외주면의 일부에 정착벨트(22)가 걸쳐지고, 가압부재(24)의 상류측의 근방에 가압부재(24)와 이격하여 배치되어 있다. 여기서, 하류측의 한쪽의 지지부재(21)는, 구동기구(도시생략)에 의해 축 회전하는 구동롤러(26)이다. 한편, 상류측의 다른 쪽의 지지부재(21)는, 회전저항을 가지고, 이 지지부재(21)가 마찰 접촉한 정착벨트(22)에 주방향 이동에 대한 저항을 주는 가이드롤러(27)이다.

정착벨트(22)는, 길이방향이 시트(X)의 폭보다 길고, 외력을 받지 않는 상태에서 거의 원통형상의 얇은 부재이다. 또한, 정착벨트(22)는, 수십 미크론부터 150 미크론 정도의 두께의 금속 또는 내열수지필름으로 이루어지는 기층의 외주에 수백 미크론 정도의 두께의 실리콘 등의 내열고무로 이루어지는 탄성층을 적층시키고, 또 그 탄성층의 표면에 수십 미크론 정도의 두께의 내열성이 우수한 불소수지나 불소수지의 변성체(폴리테트라플루오로에틸렌 등) 등으로 이루어지는 토너이형층을 적층시킨 것이다.

이 정착벨트(22)는, 내부에 배치된 구동롤러(26)와 가이드롤러(27)에 의해 지지되고, 구동롤러(26)는 압접되는 가압부재(24)와의 사이에 정착벨트(22)를 개재시키며, 이것을 협지함으로써 지지하고 있고, 가이드롤러(27)는 외주면의 일부에 걸린 정착벨트(22)를 후술하는 핀치부재(25)에 압접됨으로써 협지하여 지지하고 있다. 이에 의해, 정착벨트(22)는, 내측면이 구동롤러(26)와 가이드롤러(27)에 압접되는 것과 함께 마찰 접촉되어 있고, 축방향으로 회전하는 구동롤러(26)에 종동하여 주방향으로 이동 가능하게 되어 있다.

이 구성에 있어서, 구동롤러(26)를 회전 구동함으로써, 구동롤러(26)와 가이드롤러(27)의 사이에 걸쳐진 정착벨트(22)의 브리징부(28, 29) 중 가압부재(24)측의 한쪽(도 2에 있어서 하측)의 브리징부(28)는, 양단이 구동롤러(26)와 가압부재(24)의 사이 및 가이드롤러(27)와 핀치부재(25)의 사이에서 협지되어, 그 사이에서 장력을 가진 인장상태로 걸쳐지고, 다른 쪽(도 2에 있어서 상측)의 브리징부(29)는, 인장력이 작용하지 않아 느슨해지는 이완 상태로 걸쳐지게 된다.

열원(23)은, 예를 들어 할로겐 램프 등으로, 열을 발하는 본체부가 정착벨트(22) 내측에 배치되고, 그 본체부로부터의 복사열에 의해 정착벨트(22)를 가열하는 부재이다. 열원(23)은, 정착벨트(22)의 인장상태로 되는 브리징부(28)의 외측이 가압부재(24)와 접촉하여 형성되는 정착닙부(30)의 근방에 본체부가 배치되도록 설치되어 있다.

가압부재(24)는 일방향으로 축회전 가능한 원주형상의 부재로, 금속제의 심재(24a)에 실리콘 고무 등의 내열 탄성층(24b)이 휘감겨진 구성으로 이루어진다. 가압부재(24)는, 구동롤러(26)와 가압부재(24)의 사이와, 가이드롤러(27)와 핀치부재(25)의 사이에 의해 양단이 협지됨으로써 인장상태로 된 브리징부(28) 중, 구동롤러(26)의 협지부분으로부터 가이드롤러(27)측의 일부가 압접된 상태로 되어 있고, 브리징부(28)의 외측과 가압부재(24)가 접촉한 길이의 범위가 정착닙부(30)로 되어 있다. 여기서, 정착닙부(30)에는, 인장상태의 브리징부(28)에 작용하는 장력에 따라 법선방향의 압접력이 작용한다. 정착닙부(30)의 한쪽의 단부는, 구동롤러(26)에 의해 압접상태로 되고, 브리징부(28)가 협지되어 있기 때문에, 정착닙부(30)의 압접력은 정착벨트(22)와 가압부재(24)가 접촉한 상류측 단부에서 구동롤러(26)측(하류쪽)으로 향하여 커지는 압력 기울기가 생긴다. 이에 의해, 정착닙부(30)를 통과하는 시트(X)에 담지된 토너상은, 구동롤러(26)측으로 반송됨에 따라 큰 압접력으로 가압되고, 구동롤러(26)의 부분에서 보다 강하게 가압된다.또, 정착벨트(22)의 외주면에 압접되어 마찰 접촉된 가압부재(24)는, 주방향으로 이동하는 정착벨트(22)에 종동하여 축회전된다.

핀치부재(25)는, 일방향으로 축회전 가능한 원주형상의 부재로, 상류측의 지지부재(21)에 휘감겨진 정착벨트(22)의 라운딩부(31)가 핀치부재(25)와 지지부재 (21)의 사이에서 협지되도록 설치되어 있다. 또한, 정착벨트(22)의 외주면에 마찰 접촉된 핀치부재(25)는, 주방향으로 이동하는 정착벨트(22)에 종동하여 축회전되는 것이다.

상기한 구성으로 이루어지는 화상형성장치(1)의 동작에 대해서 설명한다. 화상형성장치(1)의 전체적인 동작은, 주지의 컬러프린터 등의 동작과 공통되기 때문에 적당히 설명을 생략하고, 정착기(4)의 동작을 중심으로 설명한다.

우선, 화상형성장치(1)가 조작된 시점에서 열원(23)을 작동시켜 가열을 개시하는 웜업 공정을 행한다. 구체적으로는, 정착기(4)의 온도가 소정의 정착온도에 도달할 때까지 가열을 행한다. 이 때, 구동기구(도시생략)에 의해 구동롤러(26)를 축회전시키는 것과 함께, 정착벨트(22)를 구동롤러(26)의 회전에 종동시켜서 주방향으로 이동시킨다. 또한, 정착벨트(22)가 이동하면, 가이드롤러(27)와 핀치부재(25) 및 가압부재(24)가 각각 종동하여 축회전한다. 또, 정착기(4)로부터의 방열에 의해 화상형성장치(1) 내의 온도가 상승하기 때문에, 팬(도시생략)에 의해 정착기(4)의 주위에 강제 대류를 발생시켜 화상형성장치(1) 내부를 냉각한다.

다음에, 정착기(4)의 온도가 소정의 정착온도에 도달한 시점에서 화상형성유닛(3M, 3Y, 3C, 3BK)에 의해, 전사벨트(10)에 의해 반송된 시트(X)에 화상을 형성하는 공정을 행한다. 구체적으로는, 편향된 레이저광(11)을 조사하고, 대전롤러(9)에 의해 대전된 감광체 드럼(6) 표면에 레이저광(11)을 주사시켜 잠상을 형성하며, 당해 잠상을 현상기(8)에 의해 현상하여 토너상을 형성하고, 감광체 드럼(6) 표면에 형성된 토너상을 전사벨트(10)에 의해 반송된 시트(X)에 전사한다.

다음에, 토너상을 담지한 시트(X)를 정착기(4)에 반송하고, 정착벨트(22)와 가압부재(24)로 시트(X)를 협지반송하면서 토너상을 시트(X)에 용융정착시키는 공정을 행한다. 구체적으로는, 인장상태의 브리징부(28)에 가압부재(24)가 압접되어 형성되는 정착닙부(30)의 상류측 단부(도 2에 있어서 정착닙부(30) 우측)로부터, 정착벨트(22)의 주방향의 이동과 함께, 토너상을 담지한 시트(X)를 정착벨트(22)와 가압부재(24)로 협지하면서 정착닙부(30)의 내방에 반입한다. 정착닙부(30) 내에서, 시트(X)상에 담지된 토너상이 가열된 정착벨트(22)의 열에 의해 서서히 용융하는 것과 함께 가압부재(24)에 의해 시트(X)에 정착된다. 그리고, 토너상이 정착한 시트(X)를 구동 롤러(26)에 의해 가압부재(24)와 정착벨트(22)가 압접된 정착닙부(30)의 하류측 단부(도 2에 있어서 정착닙부(30) 좌측)로부터 반출한다.

이 공정에 있어서, 정착닙부(30)의 하류측 단부는, 구동롤러(26)에 의해 가압부재(24)에 압접되어 브리징부(28)가 협지되어 있기 때문에, 정착닙부(30)의 압접력은 정착닙부(30)의 상류측 단부에서 구동롤러(26)측(하류측 단부)으로 향하여 커진다. 이 때문에, 정착닙부(30) 내에서 서서히 용융된 토너상은, 구동롤러(26)측으로 진햄됨에 따라 큰 압접력으로 가압되는 것과 함께, 구동롤러(26)의 부분에서 보다 강하게 가압되기 때문에, 충분히 용융된 상태로 시트(X)에 정착된다.

상기한 구성으로 이루어지는 정착기(4)에 의하면, 2개의 지지부재(21)에 가압부재(24)가 시트(X) 반송방향의 상류측 또는 하류측 중 어느 한쪽으로 압접되는 것과 함께, 2개의 지지부재(21) 사이에 걸쳐져 있는 정착벨트(22)의 인장상태로 되는 브리징부(28)에 가압부재(24)가 압접됨으로써, 넓은 정착닙부(30)가 형성된다. 이에 의해, 정착시간이 길어지고, 충분한 정착성을 얻을 수 있다. 또한, 가열되는 정착벨트(22)가 저열용량이기 때문에, 웜업 타임을 단축하는 것과 함께, 소비전력의 저감을 도모할 수 있다. 게다가, 상류측 또는 하류측 중 어느 한쪽에서 지지부재(21)가 가압부재(24)에 압접됨으로써 가압부재(24)측의 브리징부(28)를 장력상태로 할 수 있는 것과 함께, 정착닙부(30)에 압력 기울기를 부여할 수 있고, 이에 의해, 토너상을 보다 확실하게 시트(X)에 정착시킬 수 있다. 또한, 가압부재(24)가 접촉하지 않는 브리징부(29)는 이완상태로 걸쳐져 있기 때문에, 이완상태의 브리징부(29)에서, 정착벨트(22) 자체의 변형이나 지지부재(21)의 단면형상의 왜곡 등에 의한 정착벨트(22)의 움직임을 흡수할 수 있고, 정착벨트(22)가 지지부재(21)의 축방향으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 고가의 부품 등을 사용하지 않고 구성되어 있기 때문에, 경제적이기도 하다.

또한, 정착닙부(30)보다 상류측의 지지부재(21)의 측방에 정착벨트(22)를 개재하여 핀치부재(25)가 압접되고, 하류측의 지지부재(21)에 정착벨트(22)를 개재하여 가압부재(24)가 압접됨으로써, 하류측의 지지부재(21)의 협지부분에서 상류측으로 향한 넓은 정착닙부(30)가 형성되는 것과 함께, 이 정착닙부(30)에 상류측에서 하류측으로 향하여 압접력이 커지는 압력 기울기를 부여할 수 있고, 정착닙부(30)의 마지막에서 보다 강하게 압접할 수 있다. 이에 의해 정착시간이 길어지고, 충분한 정착성을 얻을 수 있다. 또한, 가열되는 정착벨트(22)가 저열용량이기 때문에, 웜업 타임을 단축하는 것과 함께, 소비전력의 저감을 도모할 수 있다. 또, 정착닙부(30) 내를 시트(X)가 반송될 때에 서서히 용융되는 토너상을 정착닙부(30)의 상 류측에서 하류측으로 향하여 커지고, 마지막에서 보다 강해지는 압접력에 의해 정착시킬 수 있기 때문에, 확실히 토너상을 시트(X)에 정착시킬 수 있다.

또, 하류측의 지지부재(21)와 가압부재(24)의 사이와, 상류측의 지지부재(21)와 이 지지부재(21)의 측방에 설치된 핀치부재(25)의 사이에서 정착벨트(22)가 협지됨으로써, 확실히 가압부재(24)측의 한쪽의 브리징부(28)를 장력상태로 할 수 있고, 다른 쪽의 브리징부(29)를 이완 상태로 할 수 있다.

또한, 웜업 타임이 단축되는 것과 함께 소비전력이 저감되고, 또한 정착벨트(22)의 치우침이 저감되며, 저비용의 부품으로 구성된 정착기(4)가 구비됨으로써, 웜업 타임이 단축되고, 소비전력이 저감되며, 저비용이면서 기계적 결함이 쉽게 발생하지 않는 화상형성장치(1)를 제공할 수 있다.

또, 정착벨트(22)를 지지하는 2개의 지지부재(21)는 축회전 가능한 롤러형상의 구동롤러(26) 및 가이드롤러(27)로 이루어져 있고, 정착벨트(22)의 브리징부(29)에 압접되는 가압부재(24)도 축회전 가능한 롤러형상의 것이기 때문에, 정착벨트(22)에 대하여 슬라이딩하는 부분이 없고, 정착벨트(22)가 마모에 의해 손상되는 일이 없다.

이상, 본 발명에 관한 정착장치 및 화상형성장치의 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 그 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적당히 변경 가능하다. 예를 들어, 상기한 실시예에서는, 하류측의 지지부재(21)가 가압부재(24)에 압접되고, 상류측의 지지부재(21)가 핀치부재(25)에 압접되는 것으로 하였지만, 하류측의 지지부재가 핀치부재에 압접되고, 상류측의 지 지부재가 가압부재에 압접되어도 되는 것이다. 또, 열원(23)을 무단형상의 정착벨트(22)의 내부에 그 내주면과 떨어져서 배치하고 있지만, 본 발명은 열원을 상류측의 지지부재 안에 배치하고, 열원으로부터의 복사열에 의해 지지부재를 가열하며, 가열된 지지부재의 열에 의해 벨트를 가열해도 된다. 또, 열원을 무단형상의 벨트의 외측에 배치해도 되고, 열원을 전열부재에 접촉시켜 전열부재를 직접 가열해도 된다.

상기한 실시예에서는, 지지부재(21)는 상류측 및 하류측에 각각 2개 설치되어 있지만, 2개 이상의 지지부재가 구비되어 있어도 되고, 상하류측의 지지부재를 각각 가이드롤러로 하는 것과 함께, 다른 하나의 지지부재를 구동롤러로 해도 된다.

또한, 상기한 실시예에서는, 가이드롤러(27)(상류측의 지지부재(21))가 회전저항을 가지고, 정착벨트(22)에 주방향 이동에 대한 저항을 부여함으로써, 한쪽의 브리징부(28)에 장력을 갖게 하는 것과 함께, 다른 쪽의 브리징부(29)를 이완 상태로 하고 있지만, 본 발명은 상류측 및 하류측의 지지부재를 각각 축회전시키는 구동기구를 구비하고, 하류측의 지지부재를 상류측의 지지부재의 선속도보다 빠른 선속도에 의해 축회전시키며, 또한 정착벨트(22)와 구동롤러(25)의 마찰력을 정착벨트(22)와 가이드롤러(26)의 마찰력보다 크게 하여, 한쪽의 브리징부에 장력을 갖게 하는 것과 함께 다른 쪽의 브리징부를 이완 상태로 해도 된다.

또, 상기한 실시예에서는, 복수의 화상형성유닛(3M, 3Y, 3C, 3BK)을 구비하는 컬러인쇄에 대응하는 화상형성장치(1)에 대해서 설명하고 있지만, 본 발명에 관 한 화상형성장치는 화상형성유닛이 하나만 구비된 모노크로 인쇄용의 것이어도 된다. 또한, 본 발명은, 정착닙부가 널리 가열용융시간을 길게 취할 수 있기 때문에, 용융하기 어려운 컬러의 토너상을 정착시키는 컬러인쇄에 대응하는 기종에 특히 유효하다.

또한, 기록체는 시트(X)에 제한되지 않고, 판형상의 기록체이어도 되며, 기록체의 형상 및 재질은 적당히 변경 가능하다.

본 발명의 청구항 1에 관한 발명에 의하면, 적어도 2개의 지지부재에 가압부재가 기록체 반송방향의 상류측 또는 하류측의 한쪽으로 압접되는 것과 함께, 적어도 2개의 지지부재 사이에 걸쳐져 있는 벨트의 인장상태로 되는 브리징부에 가압부재가 압접됨으로써, 넓은 정착닙부가 형성된다. 이에 의해, 정착시간이 길어지고, 충분한 정착성을 얻을 수 있으며, 또한, 가열되는 벨트가 저열용량이기 때문에, 웜업 타임을 단축하는 것과 함께, 소비전력의 저감을 도모할 수 있다. 게다가, 상류측 또는 하류측의 한쪽에서 지지부재가 가압부재에 압접됨으로써, 가압부재측의 브리징부를 장력상태로 할 수 있는 것과 함께, 정착닙부에 압력 기울기를 부여할 수 있고, 이에 의해, 토너상을 보다 확실하게 시트에 정착시킬 수 있다. 또한, 가압부재가 접촉하지 않는 브리징부는 이완상태로 걸쳐져 있기 때문에, 이완상태의 브리징부에서, 벨트 자체의 변형이나 지지부재의 단면형상의 왜곡 등에 의한 벨트의 움직임을 흡수할 수 있고, 벨트가 지지부재의 축방향으로 이동하는 것을 저감할 수 있다. 또한, 본 발명은 고가의 부품 등을 사용하지 않고 구성되어 있기 때문에, 경제적에도 유리한 효과를 갖는다.

청구항 2에 관한 발명에 의하면, 정착닙부보다 상류측의 지지부재의 측방에 정착벨트를 개재하여 핀치부재가 압접되고, 하류측의 지지부재에 정착벨트를 개재하여 가압부재가 압접됨으로써, 가압부재측의 브리징부를 장력상태로 할 수 있는 것과 함께, 정착닙부에 상류측에서 하류측으로 향하여 압접력이 커지는 압력 기울기를 부여할 수 있고, 정착닙부의 마지막에서 보다 강하게 압접할 수 있다. 이에 의해, 정착닙부 내를 시트가 반송될 때에 서서히 용융되는 토너상을 정착닙부의 상류측에서 하류측으로 향하여 커지고, 마지막에서 보다 강해지는 압접력에 의해 정착시킬 수 있기 때문에, 확실히 토너상을 시트에 정착시킬 수 있다.

청구항 10에 관한 발명에 의하면, 웜업 타임이 단축되는 것과 함께 소비전력이 저감되고, 또한 벨트의 치우침이 저감되며, 저비용의 부품으로 구성된 정착장치가 구비됨으로써, 웜업 타임이 단축되고, 소비전력이 저감되며, 저비용이면서 기계적 결함이 쉽게 발생하지 않는 화상형성장치를 제공할 수 있다.

Claims (10)

1. 적어도 2개의 지지부재와, 각 지지부재에 감겨져 주방향으로 이동가능하게 지지된 무단형상의 벨트와, 상기 벨트를 가열하는 열원과, 상기 벨트에 압접되는 가압부재가 구비되고,

   상기 벨트와 상기 가압부재의 사이에 형성되는 정착닙부에 토너상이 정전기적으로 담지된 기록체를 통과시킴으로써, 상기 토너상을 상기 기록체에 가열융착시키는 정착장치로서,

   상기 지지부재와 상기 가압부재는, 상기 기록체 반송방향의 상류측 또는 하류측 중 어느 한쪽에서 압접되고,

   상기 각 지지부재의 사이에 걸쳐진 상기 벨트의 브리징부 중 한쪽의 브리징부는, 일단이 상기 지지부재와 상기 가압부재에 협지되어 인장상태로 걸쳐지고, 다른 쪽의 브리징부는, 이완상태로 걸쳐지며, 상기 지지부재와 상기 가압부재의 협지부분부터 그 상류위치까지의 길이의 범위에서 상기 한쪽의 브리징부의 외측에 상기 가압부재가 접촉하여 상기 정착닙부를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 정착장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 정착닙부보다도 상류측의 지지부재의 측방에는 핀치부재가 상기 지지부재에 압접되게 설치되고, 상기 벨트는 상기 지지부재와 상기 핀치부재에 의해 협지 되어 있는 것을 특징으로 하는 정착장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 지지부재는 상기 기록체의 반송방향으로 상류측 및 하류측에 각각 마련되고, 상기 가압부재는 상기 상류측 또는 하류측의 지지부재에 대해 압접되는 것을 특징으로 하는 정착장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 가압부재는 상기 상류측 지지부재에 압접되며, 상기 하류측 지지부재의 측방에는 핀치부재가 압접되게 설치된 것을 특징으로 하는 정착장치.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 가압부재는 상기 하류측 지지부재에 압접되며, 상기 상류측 지지부재의 측방에는 핀치부재가 압접되게 설치된 것을 특징으로 하는 정착장치.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 하류측 지지부재는 상기 벨트의 내측면과 마찰 접촉되어 상기 벨트를 구동하고, 상기 상류측 지지부재는 상기 벨트에 의해 종동 회전되는 것을 특징으로 하는 정착장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 정착벨트는 적어도, 압축에 의해 상기 정착닙부를 형성하는 탄성층 및 최외측면을 구성하는 토너이형층을 포함하는 적층체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정착장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 정착닙부는 상기 기록체의 반송방향을 따라 점차 압접력이 증가되게 형성되는 것을 특징으로 하는 정착장치.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 각 지지부재는 축회전이 가능한 롤러 형상의 부재, 또는 상기 벨트가 그 외주면을 슬라이딩하면서 안내되도록 고정적으로 설치된 원호 형상의 단면을 가진 부재인 것을 특징으로 하는 정착장치.
10. 기록체에 토너상을 정전기적으로 전사시키는 화상형성수단이 구비되어 있는 화상형성장치에 있어서,

    제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 정착장치가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.

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