KR100711228B1 - 정착 장치 및 화상 형성 장치 - Google Patents

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야스타카 나이토
히데아키 오하라
야스히로 우에하라
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후지제롯쿠스 가부시끼가이샤
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Abstract

정착 장치는, 무단 형상(endless)으로 회전가능하게 구성된 정착 벨트 부재와, 정착 벨트 부재의 각 단부에 배치되어, 정착 벨트 부재에 회전 구동력을 전달하는 구동력 전달 부재와, 정착 벨트 부재의 외측 표면을 가압하도록 배치되어 정착 벨트 부재와의 사이에 정착 닙(nip)부를 형성하는 가압 부재를 포함하고, 구동력 전달 부재는 정착 벨트 부재의 해당 단부의 전체 주변 영역에 걸쳐서 정착 벨트 부재에 고정된다.
정착 장치, 정착 벨트, 구동력, 가압 부재, 회전, 화상 형성 장치

Description

정착 장치 및 화상 형성 장치{FIXING DEVICE AND IMAGE FORMING APPARATUS}
도 1은 화상 형성 장치의 구성을 나타내는 개략도.
도 2는 제 1 실시예에 따른 정착 장치의 구성을 나타내는 개략 평면도.
도 3은 제 1 실시예에 따른 정착 장치의 구성을 나타내는, III-III선을 따라 취한 단면도.
도 4는 정착 벨트의 층 구성을 설명하는 도면.
도 5(a) 및 도 5(b)는 엔드 캡(end cap) 부재의 구조를 나타내는 도면.
도 6은 정착 벨트의 주변 방향에서의 표면 온도의 불균일을 종래 예와 비교한 도면.
도 7은 패드 지지 부재가 정착 벨트 내부에 탑재될 경우 조립 방법을 나타내는 도면.
도 8(a) 및 도 8(b)는 엔드 캡 부재의 기어(gear)부의 기어 톱니 형상이 헬리컬(helical) 톱니와 스퍼(spur) 톱니로 형성된 경우, 엔드 캡 부재의 각각의 상태를 설명하는 도면.
도 9는 헬리컬 톱니로 형성된 기어부를 갖는 엔드 캡 부재가 정착 벨트의 양단부에 배치된 경우, 엔드 캡 부재에 작용하는 힘을 설명하는 도면.
도 10은 엔드 캡 부재에 오일 밀봉 링(oil-seal ring)이 배치된 구성을 설명 하는 도면.
도 11은 제 2 실시예에 따른 정착 장치의 구성을 나타내는 개략 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1Y, 1M, 1C, 1K…화상 형성 유닛
11…감광체 드럼
12…대전기
13…레이저 노광기
14…현상기
15…중간 전사 벨트
16…일차 전사 롤러
17…드럼 클리너
20…이차 전사부
60, 90…정착 장치
61, 91…정착 벨트
62…가압 롤러
63…푸싱(pushing) 패드
64…패드 지지 부재
64a…축부
64b…그루브(groove)
65…전자 유도 가열 부재
65a…받침대(pedestal)
65b…여자 코일
65c…여자 회로
66…엔드 캡 부재
66a…고정부
66b…기어부
66c…베어링(bearing)부
66d…칼라부(collar part)
67…페라이트 부재
68…스프링 부재
69…프레임
70…온도 검출 센서
77…오일 밀봉 링
80…구동 모터
81, 82, 84, 85…전달 기어
83…샤프트
92…할로겐 램프
본 발명은, 예를 들어, 전자 사진 방식을 이용한 화상 형성 장치에 토너 화상을 기록 매체에 정착하는 정착 장치 등에 관한 것이다.
전자 사진 방식을 이용한 복사기, 프린터 등의 화상 형성 장치에서는, 예를 들어, 드럼 형상으로 형성된 감광체(감광체 드럼)를 균일하게 대전하고, 이 감광체 드럼을 화상 정보에 의거하여 제어된 광으로 주사 노광하여 감광체 드럼 상에 정전 잠상을 형성한다. 이 정전 잠상을 토너에 의해 가시 화상(토너 화상)으로 변환한다. 그리고, 이 토너 화상을 감광체 드럼 상에서 기록 매체에 직접 전사하거나, 또는, 이 토너 화상을 일단 중간 전사체에 일차 전사하고, 중간 전사체에서 기록 매체에 이차 전사한다. 그 후에, 정착 장치에 의해 이 토너 화상을 기록 매체에 정착한다.
이와 같은 화상 형성 장치에 이용되는 정착 장치는, 예를 들어, 원통 형상의 코어 바(core bar)의 내부에 가열원이 배치되고 이 코어 바에 내열성 탄성체층과 이 탄성체층의 외주면에 분리층이 적층되어 형성된 정착 롤러와, 정착 롤러와 가압 접촉되어 평행하게 배치되고 내열성 탄성체층과, 이 탄성체층의 외주면에 내열성 수지막 또는 내열성 고무막으로 이루어진 분리층이 코어 바에 적층되어 형성된 가압 롤러로 구성되어 있다. 그래서, 정착 롤러와 가압 롤러와의 사이에, 정착되지 않은 토너 화상을 담지한 기록 매체를 통과시키고, 정착되지 않은 토너 화상에 대하여 가열과 가압을 행함으로써, 기록 매체에 토너 화상을 정착한다. 이러한 정착 장치는 2-롤러 정작 방식으로 불리어 일반적으로 널리 이용되고 있다.
그리고, 2-롤러 정착 방식과 같은 정착 롤러를 사용하는 이러한 종래의 정착 장치에서는, 정착 롤러가 그 자체에 큰 열용량을 갖는다. 그러므로, 화상 형상 장치의 전원을 온(on)하는 동시에 정착 장치에 통전(通電)을 개시한다고 해도, 정착 롤러를 실온에서 정착 가능한 온도로 상승(즉, 워밍업(warming up))시키기까지는 상당한 시간이 필요하게 된다는 문제가 있다. 또한, 이러한 급속 개시(quick start)가 곤란하다는 정착 롤러의 특성으로 인해, 화상 형성 장치가 대기 상태에 있는 경우에는, 화상 형성 동작의 개시에 대비하여 정착 롤러의 온도는 항상, 일정하게 유지하여 둘 필요도 있다. 그러므로, 정착 장치의 전력 소비가 커지게 된다는 문제도 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 정착 롤러를 사용하는 구성 대신에 무단 형상의 정착 벨트 부재를 사용하는 정착 장치가 개발되어 왔다. 정착 벨트 부재는 막 형상의 내열성 수지 등을 기체(基體)로 하기 때문에, 정착 롤러와 같은 롤러 형상의 부재에 비하여 열용량이 작고 짧은 시간에 워밍업을 행할 수 있다는 이점을 갖는다. 또한, 급속 개시가 용이하기 때문에, 화상 형성 장치의 대기 상태에서 전력 소비를 저감할 수도 있다.
정착 벨트 부재를 사용하는 정착 장치와 관련된 종래 기술의 일례로써, 다음의 기술이 제시되었다(예를 들어, JP-A-2003-223064 참조). 이 기술에 따르면, 정착 장치는 내부 공간에 할로겐 가열기가 설치되도록 구성된다. 또한, 정착 장치는 지지 부재에 의해 회전가능하게 지지된 가열막(정착 벨트 부재)과, 가열막과 압접되어 배치되어 정착 닙을 형성하고 가열막을 종동시켜 구동하는 가압 롤러 부재로 구성된다. 할로겐 가열기에서 방사되는 적외선을 정착 닙에 집중시켜서 정착 닙에 서 가열막을 가열함으로써, 정착 닙을 통과하는 기록 매체 상의 토너 화상을 필요시에 형성한다.
정착 벨트 부재를 사용하는 이와 같은 정착 장치에서는, 정착 벨트 부재는 가압 롤러 부재에 종동하도록 채택되는 것이 일반적이다. 그러나, 이와 같은 정착 벨트 부재를 가압 롤러 부재에 종동시키는 구성에서는, 가압 롤러 부재의 열 팽창에 의해 정착 벨트 부재의 표면 속도의 변동의 영향하에서, 정착 벨트 부재의 회전 속도가 변동할 수 있다. 또한, 정착 벨트 부재는 가압 롤러 부재에서의 마찰력으로 회전하기 때문에, 정착 벨트 부재와 정착 벨트 부재를 지지하는 지지 부재사이의 미끄럼(sliding) 저항이 증가할 경우, 정착 벨트 부재와 가압 롤러 부재 사이에 슬립이 야기된다. 그러므로, 정착 벨트 부재의 회전 속도가 느려질 수 있다. 따라서, 기록 매체가 정착 닙부를 통과할 때에, 기록 매체 상의 정착 화상에 장애가 생기거나, 기록 매체에 구겨짐이 발생할 가능성이 있다.
정착 벨트 부재의 회전 속도에서의 이러한 변동을 억제하기 위한 방법으로써, 다음의 기술이 또한 제안되었다(예를 들어, JP-A-7-281549 참조). 이 기술에 따르면, 정착 벨트 부재의 단부와 가압 롤러의 단부에 대응하는 위치에 기어를 각각 배치하고, 정착 벨트 부재와 가압 롤러 부재 양쪽을 서로 기어가 맞물리도록 회전시키거나, 정착 벨트 부재의 단부와 가압 롤러 부재의 단부에 대응하는 위치에 오목부(또는 볼록부)와 볼록부(또는 오목부)를 각각 배치하고, 오목부(또는 볼록부)를 볼록부(또는 오목부)와 결합시키면서 회전시키도록 구성함으로써, 정착 벨트 부재와 가압 롤러 부재와의 사이에 속도 차가 생기는 것을 억제한다.
그런데, 정착 벨트 부재와 가압 롤러 부재로 구성된 정착 장치에 정착 화상에 적당한 광택을 부여할 필요가 있기 때문에, 정착 벨트 부재와 가압 롤러 부재와의 사이의 정착 닙부에 소정의 압력(닙압력)을 인가할 필요가 있다. 상술한 바와 같이, 가압 롤러 부재에 종동하는 정착 벨트 부재의 회전 속도의 감소를 억제하기 위해서, 정착 벨트 부재와 가압 롤러 부재와의 사이에 기어를 함께 결합시키면, 정착 벨트 부재와 가압 롤러 부재 사이의 가압력은 기어들 사이의 결합부로 제한되어 버린다. 그러므로, 정착 닙부에 소정의 닙압력을 인가하는 것이 어려워진다는 문제가 생길 수 있다. 따라서, 정착 벨트 부재의 회전 속도를 안정시키기 위해서는, 정착 벨트 부재가 가압 롤러 부재로부터 간접적으로 구동력을 받아서 가압 롤러 부재에 종동하도록 하는 구성보다는, 정착 벨트 부재의 양단부에 각각 기어 부재를 장착하여, 이 기어 부재를 구동원에 접속시켜서 이것에 의해 구동하는 구성을 채택하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 있어서는, 가압 롤러 부재의 열 팽창이나 가압 롤러 부재와 지지 부재 사이의 미끄럼 저항이 증가하는 경우에도, 정착 벨트 부재의 회전 속도를 안정화할 수 있다. 또한, 정착 벨트 부재와 가압 롤러 부재와의 사이에 기어들 사이의 결합부가 존재하기 때문에, 가압 롤러 부재를 원하는 압력으로 정착 벨트 부재에 압접(壓接) 시킬 수 있고, 소정의 닙압력으로 설정될 수도 있다.
그러나, 회전 구동되는 대상이 예를 들어, 금속제의 원통체와 같은 높은 강도(强度), 강성(剛性)을 갖는 재질로 이루어져 있는 경우에는, 원통체 측에 홈부 (groove) 또는 구멍부를 형성하고, 각 기어 부재 측에 홈부 또는 구멍부에 대응하는 볼록부를 형성한다. 그런 후, 원통체 측의 홈부 또는 구멍부를 기어 부재의 볼록부와 끼워 맞춤으로 원통체와 기어 부재를 결합시킬 수 있다. 이러한 결합 방법에 의해, 원통체에 변형이나 균열 등과 같은 파손이 생기지 않고, 용이하게 원통체에 회전 구동력을 전달할 수 있다. 반면에, 회전 구동되는 대상이 낮은 강도, 강성을 갖는 얇은 정착 벨트 부재이고, 상술한 바와 같은 홈부 또는 구멍부와 볼록부를 끼워 맞추고 정착 벨트 부재와 기어 부재를 홈부 또는 구멍부와 볼록부 사이의 끼워 맞춤부에서 부분적으로 결합시키는 일반적인 방법이 사용된 경우에는, 응력이 끼워 맞춤부에 집중되어, 정착 벨트 부재의 강도만으로는 끼워 맞춤부에서 응력에 견딜 수 없게 된다. 결과적으로 정착 벨트 부재에 균열 등의 파손이 생기기 쉽다. 그러므로, 효율적으로 구동력을 전달할 수 없을 뿐만 아니라, 결과적으로 정착 벨트 부재의 파손이 생겨서, 정착 장치의 기능을 못하게 한다.
본 발명은 상술한 기술적 문제를 해결하기 위해 안출 된 것이다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 무단 형상으로 회전가능하도록 구성된 정착 벨트 부재와, 정착 벨트 부재의 각 단부에 배치되어, 정착 벨트 부재에 회전 구동력을 전달하는 구동력 전달 부재와, 정착 벨트 부재의 외측 표면을 가압하도록 배치되어 정착 벨트 부재와의 사이에 정착 닙부를 형성하는 가압 부재를 구비하고, 구동력 전달 부재의 각각은 정착 벨트 부재의 해당 단부의 전체 주변 영역에 정착 벨트 부재에 고정되어 있는 정착 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
(제 1 실시예)
도 1은 본 실시예가 적용된 화상 형성 장치의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 1에 나타낸 화상 형성 장치는 일반적으로 "탄뎀형(tandem type)"이라 불리는 중간 전사 방법의 화상 형성 장치이다. 색 성분 토너 화상이 전자 사진 방법에 의해 각각 형성된 복수의 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1K)과, 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1K)에 의해 각각 형성된 색 성분 토너 화상을 중간 전사 벨트(15)에 순차적으로 전사(일차 전사)하는 일차 전사부(10)와, 중간 전사 벨트(15) 상으로 전사된 중첩된 토너 화상을 기록 매체(기록지)로서의 용지(P)에 일괄 전사(이차 전사)하는 이차 전사부(20)와, 이차 전사된 화상을 용지(P) 상에 정착시키는 정착 장치(60)를 포함한다. 화상 형성 장치는 각각의 장치(유닛 또는 부)의 동작을 제어하는 제어 유닛(40)을 더 포함한다.
본 실시예에서, 각각의 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1K)은 화살표 A로 지시된 방향으로 회전하는 감광체 드럼(11) 주위에 순차적으로 배열된 전자 사진 장치들을 갖는다. 전자 사진 장치는 감광체 드럼(11)을 대전하는 대전 장치(12)와, 정전 잠상을 감광체 드럼(11) 상에 기입하는 레이저 노광 장치(13)(도면에서 부호 Bm은 노광 빔을 나타낸다)와, 색 성분 토너를 수용하고 감광체 드럼(11) 상에 정전 잠상을 토너로 가시화하는 현상 장치(14)와, 감광체 드럼(11) 상에 형성된 색 성분 토너 화상을 일차 전사부(10)의 중간 전사 벨트(15)에 전사하는 일차 전사 롤러(16)와, 감광체 드럼(11) 상에 잔류 토너를 제거하는 드럼 클리너(17)를 포함한다. 이들 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1K)은 중간 전사 벨트(15)의 상류 측으로부터 황색(Y), 자홍색(M), 청록색(C) 및 흑색(K) 순서로 거의 직선상으로 순차적으로 배열된다.
중간 전사체로서 기능하는 중간 전사 벨트(15)는 폴리이미드 또는 폴리아미드 등의 수지에 카본 블랙 등의 상당량의 대전 방지제가 혼합된 필름 형상의 무단 벨트로 구성된다. 또한, 중간 전사 벨트는 106 내지 1014Ω㎝의 체적 저항율과 약 0.1㎜의 두께를 갖는다. 중간 전사 벨트(15)는 각종 롤러에 의해 도 1에 나타낸 화살표 B로 지시된 방향으로 소정의 속도로 순환하도록 구동(회전)된다. 각종 롤러는 우수한 정속도(constant-velocity) 특성을 갖는 모터(도시 안 됨)에 의해 구동되고 중간 전사 벨트(15)를 회전시키는 구동 롤러(31)와, 감광체 드럼(11)이 배열되는 방향으로 거의 직선상으로 연장하고 중간 전사 벨트(15)를 지지하는 지지 롤러(32)와, 일정한 장력을 중간 전사 벨트(15)에 인가하고 중간 전사 벨트(15)의 사행을 방지하는 보정 롤러로서 기능하는 인장(tension) 롤러(33), 이차 전사부(20)에 설치된 백업(backup) 롤러(25)와, 중간 전사 벨트(15) 상에 잔류 토너를 긁어내기 위해 클리닝부에 설치된 클리닝백업 롤러(34)를 포함한다.
일차 전사부(10)는 중간 전사 벨트(15)를 그 사이에 갖고 각각의 감광체 드럼(11)에 대향하여 배치된 일차 전사 롤러(16)를 갖는다. 일차 전사 롤러(16)는 샤프트(shaft)와, 샤프트 주위에 고착된 탄성층으로서 스폰지층(sponge layer)을 포함한다. 샤프트는 철 또는 SUS 등과 같은 금속으로 이루어진 원통형의 봉(rod) 이다. 스폰지층은 카본 블랙 등의 도전제가 배합된 NBR, SBR 및 EPDM의 배합 고무(blended rubber)로 형성된다. 스폰지층은 107.5 내지 108.5Ω㎝의 체적 저항율을 갖고, 스폰지 형상을 갖는 원통형 롤러이다. 또한, 일차 전사 롤러(16)는 중간 전사 벨트(15)를 그 사이에 갖는 감광체 드럼(11)과 압접되어 배치된다. 또한 토너의 대전 극성("음 극성"으로 언급)에 역 극성을 갖는 전압(일차 전사 바이어스)이 일차 전사 롤러(16)에 인가된다. 그러므로, 감광체 드럼(11) 상의 토너 화상은 중간 전사 벨트(15)에 순차적으로 및 정전기적으로 흡인되어, 중간 전사 벨트(15) 상에 중첩된 토너 화상을 형성하게 된다.
이차 전사부(20)는 중간 전사 벨트(15)의 토너 화상 담지 표면에 모두 배치된 이차 전사 롤러(22)와 백업 롤러(25)를 포함한다. 백업 롤러(25)는 카본 입자들이 분산된 EPDM과 NBR의 배합 고무로 이루어진 튜브 형상으로 형성된 표면과, EPDM 고무로 형성된 내부를 갖는다. 또한, 백업 롤러(25)는 107내지 1010Ω/square의 표면 저항율과, 예를 들어, 70°(아스커(Asker) C 경도)의 경도를 갖는다. 백업 롤러(25)는 중간 전사 벨트(15)의 이면 측에 배치되고, 이차 전사 롤러(22)의 대향 전극을 형성한다. 백업 롤러(25)는 이차 전사 바이어스가 안정적으로 인가되도록 금속 급전 롤러(26)에 접촉하도록 배치되어 있다.
한편, 이차 전사 롤러(22)는 샤프트와, 샤프트 주위에 고착된 탄성층으로서의 스폰지층을 포함한다. 샤프트는 철 또는 SUS 등과 같은 금속으로 이루어진 원통형의 봉이다. 스폰지층은 카본 블랙 등과 같은 도전제가 배합된 NBR, SBR 및 EPDM의 배합 고무로 형성된다. 스폰지층은 107. 5내지 108.5Ω㎝의 체적 저항율을 갖고 스폰지 형상을 갖는 원통형 롤러이다. 또한, 이차 전사 롤러(22)는 중간 전사 벨트(15)를 그 사이에 갖고 백업 롤러(25)와 압접되어 배치된다. 또한, 이차 전사 롤러(22)는 백업 롤러(25)와의 사이에 이차 전사 바이어스가 형성되도록 접지된다. 이차 전사 롤러(22)는 이차 전사부(20)에 반송된 용지(P) 상으로 토너 화상을 이차 전사하는 기능을 한다.
또한, 중간 전사 벨트(15)의 이차 전사부(20)의 하류에는, 이차 전사 후에 중간 전사 벨트(15) 상에 잔류 토너 또는 용지 분말을 제거하고 중간 전사 벨트(15)의 표면을 클리닝하는 중간 전사 벨트 클리너(35)가 중간 전사 벨트로부터 접촉하거나 분리되도록 설치된다. 한편, 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1K) 각각에서 화상 형성 타이밍을 얻기 위한 기준이 되는 기준 신호를 생성하는 기준 센서(홈(home) 위치 센서)(42)가 황색 화상 형성 유닛(1Y)의 상류에 배치된다. 화질을 제어하기 위한 화상 농도 센서(43)도 흑색 화상 형성 유닛(1K)의 하류에 배치된다. 기준 센서(42)는 중간 전사 벨트(15)의 이면 측에 형성된 소정의 마크(mark)를 인식하여 인식된 마크에 의거하여 기준 신호를 생성한다. 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1K) 각각은 기준 신호의 인식에 의거한 제어 유닛(40)의 지시에 따라 화상 형성을 개시하도록 되어 있다.
또한, 본 실시예의 화상 형성 장치에서, 용지 반송 시스템은 용지(P)를 수용하는 용지 트레이(50)와, 용지 트레이(50)에 집적된 용지(P)를 소정의 타이밍으로 취출하고 반송하는 픽업(pickup) 롤러(51)와, 픽업 롤러(51)로부터 내어보내진 용지(P)를 반송하는 반송 롤러(52)와, 반송 롤러(52)에 의해 반송된 용지(P)를 이차 전사부(20)에 공급하는 반송 슈트(chute)(53)와, 이차 전사 롤러(22)에 의해 이차 전사된 후 반송된 용지(P)를 정착 장치(60)로 반송하는 반송 벨트(55)와, 용지(P)를 정착 장치(60)로 안내하는 정착 입구 가이드(inlet guide)(56)를 포함한다.
본 실시예에 따른 화상 형성 장치의 기본적인 화상 형성 프로세스를 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같은 화상 형성 장치에서는, 화상 입력 단자(IIT)(도시 안됨)나 개인용 컴퓨터(PC)(도시 안됨) 등으로부터 출력된 화상 데이터는 화상 처리 시스템(IPS)(도시 안됨)을 통하여 소정의 화상 처리를 거친 후, 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1K)을 통하여 화상 형성 처리를 행하게 된다. IPS는 입력된 반사율 데이터에 대하여, 쉐이딩(shading) 보정, 위치 편차 보정, 명도/색 공간 변환, 감마 보정, 프레임 삭제, 또는 색 편집과 이동 편집 등과 같은 다양한 화상 편집 등의 소정의 화상 처리를 실시한다. 화상 처리가 실시된 화상 데이터는 4색 재료(Y, M, C, K)의 계조 데이터로 변환된 후, 레이저 노광 장치(13)에 출력된다.
레이저 노광 장치(13)에서, 예를 들어, 반도체 레이져 장치에서 발광된 노광 빔(Bm)은 입력된 색 재료 계조 데이터에 따라서 각각의 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1K)의 감광체 드럼(11)에 조사된다. 각각의 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1K)의 감광체 드럼(11)에서, 감광체 드럼(11)의 표면은 대전 장치(12)에 의해 대전된 후, 레이저 노광 장치(13)에 의해 주사되고 노광됨으로써, 정전 잠상을 형성한다. 형성된 정전 잠상은 각각의 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1K)에 의해 각각의 색(Y, M, C, K)의 토너 화상으로서 현상된다.
각각의 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1K)의 감광체 드럼(11)에 형성된 토너 화상은 감광체 드럼(11)이 중간 전사 벨트(15)에 당접하는 일차 전사부(10)의 중간 전사 벨트(15) 상으로 전사된다. 보다 구체적으로는, 일차 전사부(10)에서, 일차 전사 롤러(16)는 중간 전사 벨트(15)의 기재에 토너의 대전 극성(음 극성)에 대해 역 극성을 갖는 전압(일차 전사 바이어스)을 인가한다. 따라서, 토너 화상이 중간 전사 벨트(15)의 표면에 순차적으로 중첩되는 방식으로 일차 전사가 실행된다.
토너 화상이 중간 전사 벨트(15)의 표면상으로 순차적으로 일차 전사된 후, 중간 전사 벨트(15)는 이차 전사부(20)로 토너 화상을 반송하기 위해 이동한다. 토너 화상이 이차 전사부(20)로 반송되면, 용지 반송 시스템의 픽업 롤러(51)는 토너 화상이 이차 전사부(20)로 반송되는 동시에 회전한다. 소정의 크기를 갖는 용지(P)는 용지 트레이(50)에서 공급된다. 픽업 롤러(51)로부터 공급된 용지(P)는 반송 롤러(52)에 의해 반송된 후, 반송 슈트(53)를 통하여 이차 전사부(20)에 도달한다. 용지(P)가 이차 전사부(20)에 도달하지 전에, 일단 정지되고, 토너 화상이 담지된 중간 전사 벨트(15)가 이동하는 타이밍에서 레지스트레이션(registration) 롤러(도시 안됨)가 회전한다. 그러므로, 용지(P)의 위치는 토너 화상의 위치에 맞춰진다.
이차 전사부(20)에서, 이차 전사 롤러(22)는 중간 전사 벨트(15)에 의해 백업 롤러(25)에 대향하여 가압된다. 이때, 타이밍에 정확히 맞춰 반송된 용지(P)는 중간 전사 벨트(15)와 이차 전사 롤러(22) 사이에 삽입된다. 이 경우, 토너의 대 전 극성(음 극성)과 동일한 극성을 갖는 전압이 급전 롤러(26)로부터 인가되면, 전사 전계가 이차 전사 롤러(22)와 백업 롤러(25) 사이에 형성된다. 또한, 중간 전사 벨트(15)에 담지된 미정착(non-fixed)된 토너 화상은 이차 전사 롤러(22)와 백업 롤러(25)에 의해 가압되는 이차 전사부(20) 내의 용지(P) 상에 일괄 전사된다.
그 후, 토너 화상이 정전기적으로 전사된 용지(P)는 중간 전사 벨트(15)로부터 분리되면서 이차 전사 롤러(22)에 의해 반송된다. 그런 다음 용지는 용지 반송 방향으로 이차 전사 롤러(22)의 하류에 설치된 반송 벨트(55)에 반송된다. 반송 벨트(55)에서, 용지(P)는 정착 장치(60)에 최적의 반송 속도로 정착 장치(60)까지 반송된다. 정착 장치(60)로 반송된 용지(P) 상의 미정착된 토너 화상은 정착 장치(60)에 의해 용지(P) 상에 정착되도록 열과 압력으로 정착 처리를 거친다. 그런 다음, 정착 화상이 형성된 용지(P)는 화상 형성 장치의 배출부에 설치된 배출 시트 탑재부(placing part)에 반송된다.
한편, 용지(P)로의 전사가 완료된 후, 중간 전사 벨트(15) 상의 잔류 토너는 중간 전사 벨트(15)의 회전에 따라서 클리닝부로 반송되므로 클리닝 백업 롤러(34)와 중간 전사 벨트 클리너(35)에 의해 중간 전사 벨트(15)로부터 제거된다.
다음으로, 본 실시예의 화상 형성 장치에 사용된 정착 장치(60)를 설명한다.
도 2는 본 실시예에 따른 정착 장치(60)의 구조를 나타내는 개략 평면도이다. 도 3은 도 2에서 X-X선을 따라 취한 단면도이다. 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 정착 장치(60)는 그 주요 부로서, 무단 형상의 주변 표면을 갖는 정착 벨트 부재의 일례로써 정착 벨트(61)와, 정착 벨트(61)의 외주면과 압접 되어 배치되고 정착 벨트(61)의 회전에 종동하여 회전하는 가압 부재(가압 롤러 부재)의 일례로써 가압 롤러(62)와, 정착 벨트(61)의 내측에 의해 정착 벨트(61)와 가압 롤러(62) 사이에 압접 배치된 푸싱 패드(63)와, 푸싱 패드(63) 등을 지지하는 지지 부재의 일례로써 패드 지지 부재(64)와, 정착 벨트(61)의 외주면 형상을 모방하여 형성되고 정착 벨트(61)로부터 소정의 간격을 갖고 배치되어 전자기 유도 가열 방식으로 길이 방향으로 정착 벨트(61)를 가열하는 전자기 유도 가열 부재(65)와, 정착 벨트(61)의 양단부 각각에 배치되어 정착 벨트(61)의 양단부의 단면 형상을 원형으로 유지하면서 정착 벨트(61)를 주변 방향으로 회전 구동하는 구동력 전달 부재의 일례로써 엔드 캡 부재(66)와, 정착 벨트(61)의 내측에 정착 벨트(61)의 내주면을 따라서 배치되고 전자기 유도 가열 부재(65)에 의해 정착 벨트(61)를 가열하는 효율을 향상시키기 위한 페라이트 부재(67)와, 정착 벨트(61)의 온도를 검출하는 온도 검출 센서(70)를 포함한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 정착 벨트(61)는 높은 내열성의 시트 형상 부재로 이루어진 기층(base layer)(61a), 도전층(61b), 탄성층(61c), 및 외주면으로 되는 표면 분리층(61d)이 내측 주변 측으로부터 이 순서로 적층되는 구성으로 되어 있다. 또한, 각각의 층 사이에는 접착을 위한 프라이머(primer) 층 등이 구비되어 있다.
기층(61a)으로서는, 플루오르화탄소(fluorocarbon) 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드-이미드 수지, PEEK 수지, PES 수지, PPS 수지, PFA 수지, PTFE 수지, 및 FEP 수지 등의 기계적 강도가 우수하고 내열성을 갖는 신축성 있는 재료가 사용될 수 있다. 기층의 두께는 10 내지 150㎛이고, 바람직하게는 30 내지 100㎛이다. 이는 기층의 두께가 10㎛ 보다 작을 경우, 정착 벨트(61)로서의 강도를 얻을 수 없기 때문이고, 반면에 기층의 두께가 150㎛ 보다 클 경우, 신축성이 악화하고, 열용량이 매우 커져서 온도 상승에 더 많은 시간이 필요하게 된다. 본 실시예에서는, 80㎛의 두께를 갖고 폴리이미드 수지로 이루어진 시트 형상 부재를 기층으로서 사용한다.
도전층(61b)은 전자기 유도 가열 부재(65)에 의해 유도된 자계에 의해 유도 발열하는 층이다. 1 내지 80㎛ 정도의 두께를 갖는 철, 코발트, 니켈, 구리, 알루미늄, 또는 크롬 등의 금속 층을 형성하여 얻어진 층을 도전층으로 사용한다. 또한, 재료와 도전층(61b)의 두께는 전가기 유도에 의한 에디(eddy) 전류에 의해 충분한 열이 발생되는 고유 저항 값을 실현할 수 있도록 적당하게 선택한다. 본 실시예에서는, 10㎛ 정도의 두께를 갖는 구리를 도전층으로 사용한다.
탄성층(61c)은 10 내지 500㎛의 두께를 갖고, 바람직하게는 50 내지 300㎛의 두께를 갖는다. 실리콘 고무, 플루오르화탄소 고무, 플루오르화실리콘 고무 등과 같은 우수한 내열성과 열 전도성을 갖는 재료를 탄성층으로 사용한다. 본 실시예에서는, 15°의 고무 경도 (JIS-A: JIS-K, A-형 시험기)와 200㎛의 두께를 갖는 실리콘 고무를 탄성층으로 사용한다.
한편, 색 화상이 인쇄될 경우, 특히, 사진이 인쇄될 경우, 용지(P) 상에 넓은 영역에 걸쳐서 베타(beta) 화상이 종종 형성된다. 그러므로, 정착 벨트(61)의 표면(표면 분리층(61d))이 용지(P) 또는 그 위의 토너 화상의 울퉁불퉁함을 추종할 수 없는 경우, 토너 화상에 가열 불균형이 야기될 수 있으며, 그러므로 정착 화상에서 열 전달량이 많은 부분과 열 전달량이 적은 부분에 광택 불균형이 야기될 수 있다. 즉, 많은 열 전달량을 갖는 부분에서는 광택도가 높고, 적은 열 전달량을 갖는 부분에서는 광택도가 낮아진다. 이러한 현상은 탄성층(61c)의 두께가 10㎛ 보다 작을 경우 발생하기 쉽다. 그러므로, 탄성층(61c)의 두께를 10㎛ 이상으로 설정하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 50㎛ 이상으로 한다. 한편, 탄성층(61c)의 두께가 500㎛ 보다 큰 경우, 탄성층(61c)의 내열성이 커지게 되고 정착 장치(60)의 급속 개시 성능이 저하된다. 그러므로, 탄성층(61c)의 두께를 500㎛ 이하로 설정하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 300㎛ 이하로 한다.
또한, 탄성층(61c)의 고무 경도가 너무 높을 경우, 정착 벨트의 표면은 용지(P) 또는 그 위의 토너 화상의 울퉁불퉁함을 추종할 수 없고, 결과적으로 정착 화상에 광택 불균형이 야기되기 쉽다. 그러므로, 탄성층(61c)의 고무 경도는 50°이하(JIS-A: JIS-K, A-형 시험기), 더욱 바람직하게는 35°이하로 한다.
또한, 탄성층(61c)의 열 전도율(λ)은 λ= 6×10-4 내지 2×10-3[cal/㎝ㆍsecㆍdeg]인 것이 바람직하다. 열 전도율(λ)이 6×10-4[cal/㎝ㆍsecㆍdeg]보다 작을 경우, 내열성이 가장 커지고, 정착 벨트(61)의 표층에서의 온도 상승은 느려지게 된다. 한편, 열 전도율(λ)이 λ= 2×10-3[cal/㎝ㆍsecㆍdeg] 보다 클 경우, 경도가 높아지거나 압축 설정이 증가한다. 그러므로, 열 전도율(λ)을 λ= 6×10-4 내 지 2×10-3[cal/㎝ㆍsecㆍdeg]로 설정하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 λ= 8×10-4 내지 1.5×10-3[cal/㎝ㆍsecㆍdeg]로 한다.
또한, 표면 분리층(61d)은 용지(P) 상으로 전사된 미정착 토너 화상을 직접적으로 접촉하는 층이기 때문에, 우수한 분리성과 내열성을 갖는 재료를 사용하는 것이 필요하다. 따라서, 표면 분리층(61d)을 형성하는 재료로서, 예를 들어, 테트라플루오르에틸렌퍼플루오르알킬비닐에테르(tetrafluoroethyleneperfluoroalkylvinylether) 합성체(PFA), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 플루오르화탄소 수지, 실리콘 수지, 플루오르화실리콘 고무, 플루오르화탄소 고무, 실리콘 고무 등이 사용될 수 있다.
또한, 표면 분리층(61d)의 두께는 5 내지 50㎛인 것이 바람직하다. 이는 표면 분리층(61d)의 두께가 5㎛ 보다 작을 경우, 막 도포시에 도포 불균형이 발생하여, 분리성이 저하되거나 내구성이 불충분한 영역이 형성된다. 이는 또한 표면 분리층(61d)의 두께가 50㎛를 초과할 경우, 열 전도율이 악화되고, 특히, 수지계 재료로 형성된 표면 분리층(61d)에서는, 경도가 과도하게 높아지게 되므로, 탄성층(61c)의 기능을 악화시키게 된다. 또한, 본 실시예에서는, 30㎛의 두께를 갖는 PFA를 표면 분리층으로 사용한다.
여기서, 표면 분리층(61d)에서의 토너 분리성을 향상시키기 위해서 표면 분리층(61d)에 토너 오프셋을 방지하기 위한 오일(윤활제)을 도포하는 오일 도포 기구를 정착 벨트(61)에 당접시켜 설치할 수 있다. 특히, 저경화(低輕化) 재료를 포 함하지 않는 토너를 사용한 경우에 오일 도포 기구를 사용하는 것이 효과적이다.
다음으로 도 3에 나타낸 바와 같이, 가압 롤러(62)는 코어로서의 금속제의 원통형 부재(62a)와, 이 원통형 부재(62a)의 표면에 형성되고 실리콘 고무, 발포 실리콘 고무, 플루오르화탄소 고무, 또는 플루오르화탄소 수지 등과 같은 내열성 재료로 이루어진 탄성층(62b)과, 최외측 표면에 표면 분리층(62c)로 구성되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 가압 롤러(62)는 정착 벨트(61)의 회전축과 평행하게 배치되어 있고, 그 양단부는 스프링 부재(68)에 의해 정착 벨트(61)를 향하여 가세되어 지지된다. 본 실시예에서는, 가압 롤러(62)는 정착 벨트(61)를 통하여 총중량 294N(30kgf)으로 푸싱 패드(63)에 대하여 가세된다. 이러한 구성은 가압 롤러(62)가 정착 벨트(61)의 회전에 종동하여 회전하게 한다.
푸싱 패드(63)는 실리콘 고무 등과 같은 탄성 재료 또는 플루오르화탄소 수지, 또는 폴리이미드 수지, 폴리페닐렌 설파이드(sulfide)(PPS) 또는 폴리에테르 설폰(PES) 또는 액정 폴리머(LCP) 등과 같은 내열성 재료로 형성된다. 또한, 푸싱 패드(63)는 용지(P)가 통과하는 영역(용지 통과 영역)보다 정착 벨트(61)의 폭 방향으로 약간 넓은 영역에 걸쳐 배치된다. 또한, 푸싱 패드(63)의 길이 방향의 거의 전체 길이에 걸쳐서 가압 롤러(62)가 푸싱 패드(63)를 가압하도록 채용되어 있다.
정착 벨트(61)와 접촉하는 푸싱 패드(63)의 표면의 단면 형상은 정착 장치(60)에서 요구되는 용지 분리 성능 또는 정착 성능에 따라 임의의 값으로 설정될 수 있다. 본 실시예에서의 정착 장치(60)에서, 푸싱 패드의 단면 형상은 엔드 캡 부재(66)의 원형 형상으로 유지되는 정착 벨트(61)와 거의 동일한 곡률을 갖는 곡면 형상으로 형성되어 있다. 그러나, 분리 성능이나 정착 성능을 더욱 향상시키기 위해서, 푸싱 패드는 접촉 면의 곡률이 용지(P)의 반송 방향에 따라 변화하도록 형성될 수 있다.
또한, 정착 닙부(N)에서 푸싱 패드(63)와 정착 벨트(61) 사이의 슬라이딩(sliding) 성능을 향상시키기 위해서, 우수한 슬라이딩 성능과 높은 내마찰성을 갖는 폴리이미드 막 또는 플루오르화탄소 수지가 함유된 유리 섬유 시트 등과 같은 슬라이딩 시트(63a)가 푸싱 패드(63)와 정착 벨트(61) 사이에 배치된다. 또한, 윤활제가 정착 벨트(61)의 내주면에 도포된다. 윤활제로서는, 아미노 변성 실리콘 오일, 디메틸 실리콘 오일 등이 사용된다. 이러한 오일의 사용은 정착 벨트(61)와 푸싱 패드(63) 사이의 마찰 저항을 감소시켜서 정착 벨트(61)가 원활하게 회전시킬 수 있다.
패드 지지 부재(64)는 정착 벨트(61)의 폭 방향으로 축을 갖는 봉 형상의 부재이고, 축부(64a)가 각각의 그 양단부에서 돌출되도록 구성된다. 또한, 축부(64a)는 정착 장치(60)의 프레임에 정착되므로 패드 지지 부재(64)가 프레임(69)에 의해 지지된다. 다음에 설명될 엔드 캡 부재(66)는 정착 벨트(61)의 각각의 단부에 축부(64a)의 축 주위에 베어링을 통하여 배치된다. 패드 지지 부재(64)의 축부(64a)는 엔드 캡 부재(66)가 탑재된 정착 벨트(61)를 회전 가능하도록 지지한다.
또한, 푸싱 패드(63)는 가압 롤러(62)와 대향하는 패드 지지 부재(64)의 일부분에 부착되어 있다. 가압 롤러(62)로부터 정착 벨트(61)를 통하여 푸싱 패드 (63)에 가해지는 가압력은 패드 지지 부재(64)에 의해 생겨난다. 그러므로, 패드 지지 부재(64)를 형성하는 재료로는, 패드 지지 부재가 가압 롤러(62)로부터 가압력을 받았을 때의 휨 정도가 소정의 레벨, 바람직하게는 1㎜이하가 되는 강성을 갖는 재료가 사용된다. 그러므로, 패드 지지 부재가 전자기 유도 가열 부재(65)에 의해 생성된 자속의 영향에 의해 거의 가열되지 말아야할 필요를 고려하여, 예를 들어, 유리 섬유를 함유한 PPS, 페놀, 폴리이미드, 및 액정 중합체, 내열성 유리 등과 같은 내열성 수지, 고유 저항이 적고 유도 가열의 영향에 덜 받는 알루미늄 등과 같은 금속을 사용한다. 본 실시예에서, 패드 지지 부재(64)는 본체 부분의 단면 형상이 가압 롤러(62)에서의 가압력 방향으로 장축을 갖는 직사각형으로 형성되고, 축부(64a)의 단면 형상은 거의 원형으로 형성된다.
또한, 패드 지지 부재(64)가 그 자신과 가압 롤러(62)와의 사이의 가압력에 의해 만곡되었다고 가정하면, 이 만곡으로 인한 어떠한 휨을 보정하기 위하여, 정착 벨트(61)와 푸싱 패드(63)의 접촉면을 푸싱 패드의 중앙 부분에서 길이 방향으로 가압 롤러(62)를 향하여 가장 근접하게 돌출하는 볼록 형상으로 설정하는 것도 효과적이다. 구체적으로는, 패드 지지 부재(64)가 휘어진 상태에서, 정착 벨트(61)의 측면에 푸싱 패드(63)의 표면 형상이 정착 벨트(61)의 내주면과 푸싱 패드(63)와의 접촉면과 정착 벨트(61)의 외주면과 가압 롤러(62)와의 접촉면이 거의 일직선을 형성하도록 보정한다. 이는 정착 벨트(61)의 회전 축이 패드 지지 부재(64)가 만곡되어도 용지 통과 영역에 정착 벨트의 양단부로부터 거의 일직선이 되게 하고, 정착 벨트(61)의 편심으로 인해 야기될 수 있는 진동이 없이 원활한 회전 을 실현할 수 있고, 가압 롤러(62)와 푸싱 패드(63) 사이의 폭 방향으로 균일한 가압을 얻을 수도 있다.
또한, 패드 지지 부재(64)는 높은 투자율(예를 들어, 페라이트 또는 퍼멀로이(permalloy))을 갖는 재료로 이루어진다. 또한, 전자기 유도 가열 부재(65)의 가열 효율을 향상시키기 위한 페라이트 부재(67)와 정착 벨트(61)의 온도를 검출하기 위한 온도 검출 센서(70)는 패드 지지 부재(64)에 고정되어 있다. 또한, 패드 지지 부재(64)의 하나의 축부(64a)는 온도 검출 센서(70)로부터 리드 선을 통과시키도록 홈부가 설치된다.
다음으로 엔드 캡 부재(66)를 설명한다. 도 5(a)는 엔드 캡 부재(66)의 평면도이고, 도 5(b)는 도 5(a)에 나타낸 V-V선을 따라 취한 단면도이다. 도 5(a) 및 도 5(b)에 나타낸 바와 같이, 엔드 캡 부재(66)는 내경이 거의 서로 같고 외경이 서로 다른 원통체를 동축에 결합함으로써 얻어진 부재이다. 엔드 캡 부재는 정착 벨트(61)의 양측 가장자리(양단부) 내로 삽입되는 고정부(66a)와, 고정부(66a)보다 큰 외경을 갖도록 형성되고, 정착 벨트(61)가 탑재될 때 정착 벨트(61)보다 반지름 방향으로 더 돌출한 칼라부(collar part)(66d)와, 패드 지지 부재(64)의 축부(64a)와 회전가능하게 결합되는 베이링 등과 같은 베어링부(66c)를 포함한다. 또한, 엔드 캡 부재(66)는 정착 벨트(61)의 양단부에 각각 탑재되고, 고정부(66a)의 내측면(정착 벨트(61)의 회전축과 직교하는 표면)이 패드 지지 부재(64)의 본체에 근접 대향 하도록 패드 지지 부재(64)의 축부(64a)에 의해 지지된다.
엔드 캡 부재(66)를 형성하기 위한 재료로는, 이른바 우수한 기계적 특성과 높은 내열성을 갖는 엔지니어링 플라스틱이 적합하다. 예를 들어, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드-이미드 수지, PEEK 수지, PES 수지, PPS 수지, LCP 수지, 유리 또는 탄소를 이들 수지에 함유하고 있는 수지 등을 선택할 수 있다.
이러한 엔드 캡 부재(66)가 정착 벨트(61)의 각 단부 내로 삽입되어 탑재될 때, 정착 벨트(61)는 그때까지의 신축성 있는 상태에서 어느 정도의 강성을 갖는 얇은 롤러와 유사한 기계적 특성을 갖게 된다.
이와 같이, 엔드 캡 부재(66)가 정착 벨트(61)의 각 단부에 탑재될 경우, 엔드 캡 부재(66)의 고정부(66a)의 단부면으로부터 수 밀리미터 떨어진 정착 벨트(61)의 일부분이라도 정착 벨트(61)의 외주면으로부터의 외부 힘이 인가됨으로 만곡된다. 그러나, 정착 벨트(61)의 전체에 트위스트 토크(twist torque)가 인가되면, 정착 벨트(61)는 거의 뒤틀리게 않게 되고, 쉽게 굽혀지지 않게 될 것이다. 일반적으로, 정착 벨트(61)와 같은 벨트 부재를 사용하는 정착 장치에 작용하는 토크는 약 0.1 내지 0.5 Nㆍm이다. 엔드 캡 부재(66)가 정착 벨트(61)의 각 단부에 탑재되는 구조는 이러한 레벨의 토크로 인해 휘어지는 것으로부터 정착 벨트(61)를 유지시킬 수 있다.
또한, 심지어 정착 벨트(61)가 양단부로부터 축 방향으로 압축력을 받게 되어도, 정착 벨트(61)는 이러한 압축력으로 인해 쉽게 휘어지지 않을 것이다. 축 방향에 작용하는 이러한 압축력은 정착 벨트(61)의 어느 한쪽에 바이어스 이동이 제한될 경우 생성된다. 그러나, 이러한 압축력의 크기는 일반적으로 1 내지 5 N이 다. 엔드 캡 부재(66)가 정착 벨트(61)의 각 단부에 탑재되는 구조는 심지어 이러한 레벨의 압축력으로 인해 휘어지는 것으로부터 정착 벨트(61)를 유지시킬 수 있다.
또한, 각 단부에 탑재된 엔드 캡 부재(66)를 갖는 정착 벨트(61)를 사용하는 정착 장치(60)에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 구동 유닛으로서의 구동 모터(80)로부터 전달 기어(81, 82)를 통하여 샤프트(83)로 전달되고, 그 다음 샤프트(83)와 결합된 전달 기어(84, 85)로부터 엔드 캡 부재(66)의 양단부의 기어부(66b)로 전달된다. 이는 엔드 캡 부재(66)에서 정착 벨트(61)에 전달되는 회전 구동력이 엔드 캡 부재(66)와 정착 벨트(61)를 일체적으로 회전하도록 구동시킨다. 이때, 정착 벨트(61)의 회전축이 패드 지지 부재(64)의 축부(64a)의 중심축과 일치하기 때문에, 정착 벨트(61)는 축부(64a)의 중심축 주위로 원활한 회전 동작을 행한다. 또한, 정착 벨트(61)는 엔드 캡 부재(66)가 정착 벨트(61)의 각 단부에 탑재되어 어느 정도의 강성을 갖는 얇은 롤러와 유사한 기계적 특성을 갖기 때문에, 정착 벨트(61)는 휘어지지 않을 것이다.
또한, 엔드 캡 부재(66)의 배치는 정착 벨트(61)의 양단부의 단면 형상이 원형으로 유지되기 때문에, 푸싱 패드(63) 이외의 정착 벨트(61)를 지지하는 부재가 정착 벨트(61)에 설치되지 않아도(도 3 참고), 폭 방향으로 용지 통과 영역에 해당하는 정착 벨트(61)의 부분은 각각의 단부에 탑재된 엔드 캡 부재(66)를 갖는 정착 벨트(61) 자체의 강성에 의해 거의 일정한 원형을 유지하면서 회전한다.
또한, 본 실시예의 정착 장치(60)에서는, 푸싱 패드(63)의 외주면(정착 벨트 (61)의 내주면에 당접하는 표면)의 위치는 정착 벨트(61)의 반지름 방향에 대해 엔드 캡 부재(66)의 고정부(66a)의 외주면의 위치와 거의 일치하게 설정된다. 즉, 푸싱 패드(63)의 외주면과 고정부(66a)의 외주면은 거의 동일한 평면에 위치되도록 설정된다. 이는 정착 벨트(61)의 회전축의 위치를 정착 벨트(61)의 양단부와 용지 통과 영역을 거의 일치시키도록 설정되기 때문에, 정착 벨트(61)의 안정적인 회전을 실현할 수 있다.
다음으로, 전자기 유도 가열 부재(65)를 설명한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 전자기 유도 가열 부재(65)는, 주요 부품으로서, 정착 벨트(61)의 폭 방향으로 정착 벨트(61)의 측면에 정착 벨트(61)의 외주면의 형상의 모양을 한 곡면을 갖는 받침대(pedestal)(65a)와, 받침대(65a)에 의해 지지되는 여자(勵磁) 코일(65b), 및 여자 코일(65b)에 고주파 전류를 공급하는 여자 회로(65c)를 포함한다.
받침대(65a)는 절연성 및 내열성 재료로 이루어진다. 예를 들어, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드-이미드 수지, 액정 중합체 수지 등과 같은 것이 재료로 사용될 수 있다. 여자 코일(65b)로서는, 다음과 같은 재료가 사용된다. 이 재료는 내열성 절연 재료(예를 들어, 폴리이미드 수지, 폴리아미드-이미드 수지 등)에 의해 서로 절연되고 직경 0.5㎜를 갖는 구리 배선을 복수 개 묶어서 슬롯(slotted) 형상, 타원 형상 또는 직사각형 형상 등의 폐루프 형상으로 리츠선(litz wire)을 복수 회(예를 들어, 11회) 감아서 형성된다. 또한, 여자 코일(65b)을 접착제로 고정하는 것은 여자 코일(65b)의 형상을 유지하면서 여자 코일(65b)을 받침대(65a)에 고정되게 한다.
또한, 여자 코일(65b) 또는 페라이트 부재(67) 및 정착 벨트(61)의 도전층(61b)은 자속의 흡수를 향상시키기 위해서 가능한 서로 근접 배치될 수 있기 때문에, 이들 사이의 거리는 5㎜ 이내로 설정하고, 예를 들어, 약 2.5㎜로 한다. 이 경우, 여자 코일(65b)과 정착 벨트(61)의 도전층(61b) 사이의 거리는 일정할 필요는 없다.
전자기 유도 가열 부재(65)에서, 고주파수 전류가 여자 회로(65c)에서 여자 코일(65b)에 공급되면, 자속은 반복적으로 생성되거나 여자 코일(65b) 주위에서 사라진다. 여기서, 고주파수 전류의 주파수는 예를 들어, 10 내지 500kHz로 설정되지만, 본 실시예에서는 30kHz로 설정한다. 자속이 여자 코일(65b)로부터 정착 벨트(61)의 도전층(61b)을 횡단하게 되면, 상기 자계에서 변화를 방해하는 자계가 정착 벨트(61)의 도전층(61b)에 생성되므로, 도전층(61b)에 에디(eddy) 전류가 생성된다. 또한, 도전층(61b)에서, 주울(Joul) 열(W=I2R)이 에디 전류(I)에 의해 도전층(61b)의 표면 저항(R)에 비례하여 생성되어 정착 벨트(61)를 가열하게 된다.
또한, 그때에, 정착 벨트(61)의 온도는 온도 검출 센서(70)에 의해 측정값에 의거한 화상 형성 장치의 제어 유닛(40)(도 1 참조)에 의해 여자 코일(65b)에 공급되는 전기 에너지와 고주파수 전류의 공급 시간 등을 제어하여 소정의 온도로 유지된다.
이어서, 본 실시예의 정착 장치(60)의 동작을 설명한다.
본 실시예의 화상 형성 장치에서, 토너 화상의 형성 동작을 개시하는 것과 거의 동시에, 정착 장치(60)에서의 정착 벨트(61)와 전자기 유도 가열 부재(65)를 구동하기 위한 구동 모터(80)에 전력을 공급함으로써, 정착 장치(60)를 개시한다. 그런 다음, 정착 벨트(61)가 회전된다. 정착 벨트(61)의 회전하고 있는 상태에서, 가압 롤러(62)가 회전한다. 또한, 정착 벨트(61)가 전자기 유도 가열 부재(65)를 대향하고 있는 가열된 영역을 통과할 때, 정착 벨트(61)의 도전층(61b)에서는 에디 전류가 유도되어 정착 벨트(61)가 발열하도록 야기한다. 정착 벨트(61)가 소정의 온도로 균일하게 가열된 상태에서, 미정착된 토너 화상을 담지한 용지(P)가 정착 벨트(61)와 가압 롤러(62)가 압접된 정착 닙부(N)로 보내진다. 용지 통과 영역의 정착 닙부(N)에서는, 용지(P)와 용지(P)에 담지된 토너 화상이 가열되고 가압되어 토너 화상이 용지(P) 위에 정착된다. 그런 후에, 용지(P)는 정착 벨트(61)로부터 분리되고 그런 다음 화상 형성 장치의 배출부에 설치된 배출 시트 탑재부로 반송된다. 이 경우, 정착 벨트(61)로부터 정착 이후에 용지(P)를 완전히 분리하는 보조 수단으로써, 정착 벨트(61)의 정착 닙부(N)의 하류에 분리 보조(peeling assiting) 부재(75)가 배치될 수 있다.
본 실시예의 정착 장치(60)에서, 토너 화상을 정착시키기 위해 필요한 소정의 온도로 균일하게 정착 벨트(61)를 가열한다. 그러므로, 광택의 불균형이나 오프셋의 발생이 억제된 양호한 토너 화상이 형성된다. 또한, 정착 벨트(61)를 고속으로 가열할 수 있기 때문에, 온-디맨드(on-demand)성이 우수하고 장치의 대기 동안에 전력 소모를 상당히 감소시키는 것이 가능하다. 또한, 정착 벨트(61)는 각 단부에 엔드 캡 부재(66)의 고정부가 탑재되고 엔드 캡 부재(66)와 접촉하고 있지 만, 용지 통과 영역의 푸싱 패드(63) 이외의 어떤 부재와도 접촉하지 않고 회전한다. 그러므로, 정착 벨트(61)와 다른 부재 사이의 접촉으로 인한 열의 유출을 극히 작은 양으로 억제할 수 있고, 정착 벨트(61)에서 생성된 열을 정착 처리에 효과적으로 사용할 수 있다.
또한, 본 실시예의 정착 장치(60)에서, 정착 벨트(61)는 화상 형성 장치의 본체에 설치된 구동 모터(80)로부터의 회전 구동력이 전달 기어(81)와 전달 기어(82) 및 샤프트(83)를 통하여 전달되고, 정착 벨트(61)를 직접적으로 회전 가능하게 구동하기 위해 정착 벨트(61)의 각 단부로부터 회전 구동력이 인가되도록 전달 기어(84)와 전달 기어(85)로부터 정착 벨트(61)의 각 단부에 배치된 엔드 캡 부재(66)의 기어부(66a)로 더 전달되도록 구성된다(도 2 참조). 정착 벨트(61)가 가압 롤러(62)로부터의 마찰력에 의해 종동되는 간접 정착 벨트 구동 방법과 달리, 가압 롤러(62)의 열 팽창으로 인해 야기된 정착 벨트의 표면 속도의 변화의 영향으로, 정착 벨트(61)와 가압 롤러(62) 사이에 슬립이 야기되어 정착 벨트(61)의 회전 속도의 변하거나 정착 벨트(61)와 푸싱 패드(63) 사이의 미끄럼 저항이 증가하는 경우에 정착 벨트(61)의 회전 속도가 느려진다는 문제가 해결된다. 이는 정착 벨트(61)의 회전 속도를 안정화시킬 수 있게 한다. 그러므로, 용지(P) 상의 정착 화상이 흔들린다거나 용지(P)가 정착 닙부(N)를 통과할 때 구겨지는 것을 억제할 수 있다. 본원 발명자에 의해 실행된 운전 시험의 결과에 따르면, 정착 벨트(61)가 가압 롤러(62)에 종동하는 구성(종래 예)에서는, 56g/m2의 기본 중량의 얇은 용지(P) 가 사용될 경우, 통과된 용지(P) 10,000 시트마다 10% 시트에서, 그 후 통과된 용지의 50,000 시트마다 약 50% 시트에서, 그리고 통과된 용지의 100,000 시트마다 약 100% 시트에서 용지의 구겨짐과 화상 흔들림이 야기되었고, 이는 용지의 구겨짐이나 화상 흔들림의 발생 비율이 증가 됨을 나타낸다. 반면에, 본 실시예의 정착 장치(60)에서는, 용지의 100,000 시트가 통과할 때까지 용지의 구겨짐이나 화상의 흔들림은 야기되지 않은 것이 확인되었다.
또한, 정착 벨트(61)의 회전 속도와 회전 궤도가 안정화될 수 있다. 그러므로, 정착 벨트(61)는 주변 방향을 따라 균일하게 가열될 수 있다. 도 6은 정착 벨트(61)가 회전하는 동안 정착 벨트(61)의 표면 온도의 변화를 그 주변 방향에서 측정하여 얻어진 결과를 나타내는 그래프이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 정착 벨트(61)의 온도 편차는 본 실시예에서의 정착 장치(60)에서 약 4℃가 되는 반면에, 정착 벨트(61)가 가압 롤러(62)에 종동하는 구성(종래 예)에서는 관련된 온도 편차가 약 10℃가 되었다. 상술한 것으로 부터 본 발명이 종래 예와 비교하여 현저하게 개선된 것으로 평가될 수 있다.
한편, 본 실시예의 정착 장치(60)는 회전 구동력이 정착 벨트(61)의 각 단부에 탑재된 엔드 캡 부재(66)로부터 인가되어 정착 벨트(61)를 직접적으로 회전 구동하도록 구성되어 있다. 이러한 접속에서, 정착 벨트(61)가 높은 강도와 강성을 갖고 있지 않은 얇은 벨트 부재이기 때문에, 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66) 사이에 정착이 행해질 때, 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)의 고정부(66a) 사이의 접합 부분의 특정 부위에 응력이 집중되지 않도록 억제하고 정착 벨트(61)가 손상 되지 않도록 고정하는 것이 필요하다. 그러므로, 본 실시예의 정착 장치(60)에서는, 고정부(66a)의 외주면과 정착 벨트(61)의 내주면이 그 전체 영역에 걸쳐서 함께 결합이 되도록 엔드 캡 부재(66)의 고정부(66a)의 외주면과 정착 벨트(61)의 내주면 사이의 접합면의 전체 주변 표면에 걸쳐서 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)를 고정한다.
구체적으로는, 고정부(66a)는 정착 벨트(61) 내로 끼워 맞춰지고, 고정부(66a)의 외주면과 정착 벨트(61)의 내주면 사이의 접합면의 전체 주변 표면에 걸쳐서 접착제를 도포하여 이들을 함께 고정한다. 이 경우, 고정부(66a)는 정착 벨트(61) 상에 끼워 맞춰지고, 고정부(66a)의 내주면과 정착 벨트(61)의 외주면을 함께 접합하고, 고정부(66a)의 내주면과 정착 벨트(61)의 외주면 사이에 접합 부분의 전체 주변 표면에 걸쳐서 접착제를 도포하여 이들을 함께 고정하는 구성을 채용할 수 있다. 다른 방법으로는, 고정부(66a)를 정착 벨트(61) 내로 삽입하고, 그런 다음 고정부(66a)의 외주면과 정착 벨트(61)의 내주면 사이의 접합면의 전체 주변 표면에서 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)를 서로 견고하게 끼워 맞춰서 함께 고정한다. 또한, 고정부와 패스너(fastner) 사이에서 정착 벨트(61)의 외측으로부터 패스너에 의해 고정부(66a)를 정착 벨트(61)와 조이고, 그런 다음 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)를 견고하게 서로 끼워 맞춰서 고정부(66a)의 외주면과 정착 벨트(61)의 내주면 사이의 접합면의 전체 주변 표면에서 함께 고정한다.
고정부(66a)의 외주면과 정착 벨트(61)의 내주면을 이들 사이의 접합 부분의 전체 주변 표면에서 고정하는 이러한 결합 방법에 따르면, 다음의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 회전 구동되는 대상이 예를 들어, 금속제의 원통형체와 같은 높은 강도 또는 강성을 갖는 부재로 형성된 경우, 우선, 원통형체에 홈부 또는 구멍부를 형성하고 이 원통형체에 대응하여 엔드 캡 부재(66)에 형성된 볼록부를 형성한다. 그런 다음, 엔드 캡 부재(66)의 볼록부를 원통형체의 홈부 또는 구멍부에 삽입하고, 그러므로 용이하게 원통형체와 엔드 캡 부재(66)를 함께 고정한다. 이러한 고정 방법에서도, 원통형체는 높은 강도 또는 강성을 갖기 때문에, 원통형체에 변형이나 균열과 같은 파손을 야기하지 않고 엔드 캡 부재(66)로부터 원통형체에 회전 구동력을 전달할 수 있다.
한편, 본 실시예의 정착 장치(60)에서, 회전 구동되는 대상은 낮은 강도 또는 강성을 갖는 얇은 정착 벨트(61)이다. 그러므로, 홈부 또는 구멍부와 볼록부 사이의 끼워 맞춤부를 이용하는 부분적인 결합 방법에서, 정착 벨트(61)의 강도는 끼워 맞춤부에 응력의 집중으로 인해 그 한계를 초과하기 쉬우므로, 정착 벨트(61)에서 균열과 같은 파손이 야기된다. 그러므로, 회전 구동력이 정착 벨트(61)에 효과적으로 전달될 수 없을 뿐만 아니라, 최종적으로 정착 벨트(61)의 파열 또한 야기되어 정착 벨트(61)의 기능을 할 수 없게 한다.
한편, 본 실시예의 결합 방법을 사용할 경우, 엔드 캡 부재(66)와 정착 벨트(61) 사이의 결합 부분에서 응력이 국부적으로 집중되지 않도록 정착 장치를 구성할 수 있다. 즉, 정착 장치는 엔드 캡 부재(66)의 고정부(66a)의 외주면과 정착 벨트(61)의 내주면 사이의 접합 부분의 전체 주변 표면은 엔드 캡 부재(66)와 정착 벨트(61) 사이의 접합면의 전체 주변 영역으로 회전 구동력이 균일하게 전달되도 록, 예를 들어, 접착제로 함께 고정된다. 그러므로, 정착 벨트(61)의 접합면의 일부분으로서, 정착 벨트(61)가 낮은 강도 또는 강성을 갖는 얇은 부재일지라도, 정착 벨트(61)의 접합면에서 균열과 같은 파손을 야기하지 않고 엔드 캡 부재(66)로부터 정착 벨트(61)로 회전 구동력을 안정적으로 원활하게 전달할 수 있다.
이 경우에, 화상 형성 장치의 장기간에 걸친 사용으로 정착 벨트(61)의내부의 미끄럼 저항이 악화한 경우의 정착 벨트(61)의 회전 토크의 상승에 비례하여 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)의 고정부(66a) 사이의 접합면에 작용하는 절단력이 커지게 되는 것이 예상될 수 있기 때문에, 사용할 접착제는 이러한 큰 전단력(剪斷力)에 견딜 수 있는 접착력을 가질 필요가 있다. 또한, 정착 벨트(61)와 고정부(66a) 사이의 접합 부분에서의 온도가 약 200℃까지 상승하는 것을 예상할 수 있기 때문에, 접착제는 내열성을 가질 필요도 있다. 그러므로, 본 실시예의 정착 장치(60)에서는, 내열 온도가 약 250℃인 열경화성의 실리콘계 접착제를 사용한다.
이와 같이, 엔드 캡 부재(66)와 정착 벨트(61)는 본 실시예의 결합 방법에 의해 결합 될 때, 이들은 정착 벨트(61)의 양단부에서 접착제로 결합 될 수 있다.
또한, 다음의 구성을 채용할 수 있다. 즉, 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)를 접착제를 사용하여 한쪽 단부에서 결합하고 고정한다. 그런 다음, 이 한쪽 단부에 반대쪽 다른 단부에서, 엔드 캡 부재(66)의 고정부(66a)를 정착 벨트(61)의 내경보다 약간 큰 외경을 갖도록 형성한다. 이 상태에서, 정착 벨트를 가압하여 넓히도록 고정부를 정착 벨트(61)와 끼워 맞춰서 고정시킨다. 이 경우에, 끼워 맞춤부는 링 형상의 패스너에 의해 더욱 조여질 수 있다. 비록 엔드 캡 부재(66)의 고정부(66a)가 상술한 바와 같이 정착 벨트(61)에 끼워 맞춰지고 거기에 고정될 경우 결합력은 다소 저하되지만, 엔드 캡 부재(66)로부터의 회전 구동력을 전체 주변 영역에 균일하게 전달할 수 있으면서 접합면의 일부분에 응력이 집중되지 않도록 마찰력에 의해 엔드 캡 부재(66)와 정착 벨트(61) 사이의 접합면의 전체 주변 영역에 충분한 구동 전달력을 전달할 수 있다.
그러므로, 정착 벨트(61)의 한쪽의 단부에서는 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)를 접착제를 사용하여 고정하고, 정착 벨트의 다른 쪽의 단부에서는 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)를 끼워 맞춤으로써, 양단부에서 서로 다른 본 실시예의 결합 방법을 이용한다 하더라도, 정착 벨트(61)를 구동하기 위해 필요한 토크에 대한 반응력으로써 정착 벨트(61)의 양단부에 작용하는 전단력을 정착 벨트(61)의 양단부 각각에 탑재된 엔드 캡 부재(66)의 고정부(66a)에 분산시킬 수 있다. 그러므로, 정착 벨트(61)가 응력 집중으로 인해 파손되는 것을 확실하게 억제할 수 있으면서 안정하게 회전 구동될 수 있다.
한편, 본 실시예의 정착 장치(60)에서는, 접착제를 사용하는 결합 방법에 의해 정착 벨트(61)의 한쪽 단부에서 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)를 고정하고, 끼워 맞춤을 이용하는 결합 방법에 의해 정착 벨트의 다른 쪽의 단부에서 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)를 고정함으로써 다음의 제조 이점을 얻을 수 있다.
도 7은 푸싱 패드(63), 페라이트 부재(67), 온도 검출 센서(70) 등이 부착되어 있는 패드 지지 부재(64)가 정착 벨트(61)의 내부에 탑재되어 있는 경우의 조립 방법을 나타내는 도면이다. 이러한 구성을 채용함으로써, 정착 장치(60)의 대량 생산을 위한 조립 공정에서, 우선, 정착 벨트(61)는 정착 벨트(61)의 한쪽의 단부에 엔드 캡 부재(66)가 접착제를 사용하는 결합 방법에 의해 고정된 상태에서 하나의 부품으로써 다뤄질 수 있다. 그런 다음, 도 7에 나타낸 바와 같이, 푸싱 패드(63), 페라이트 부재(67), 온도 검출 센서(70) 등이 부착되어 있는 패드 지지 부재(64)를 엔드 캡 부재(66)가 접착되어 있지 않은 정착 벨트의 단부로부터 엔드 캡 부재(66)에 접착되고 고정되어 있는 정착 벨트(61) 내로 삽입한다(화살표 C가 가리키는 방향). 이때, 패드 지지 부재(64)의 축부(64a)에는 리드 선을 통과시키는 홈부(오목부)가 설치되어 있어서, 온도 검출 센서(70)의 리드 선은 홈부(64b) 밖으로 인출될 수 있다. 그런 다음, 엔드 캡 부재(66)가 끼워 맞추지는 정착 벨트(61)의 단부에, 엔드 캡 부재를 정착 벨트(61)의 내경을 다소 가압하고 넓히도록 끼워 맞춰진다(화살표 D가 가리키는 방향). 이때, 온도 검출 센서(70)의 리드 선은 엔드 캡 부재(66)의 내경을 통과하기 때문에, 엔드 캡 부재(66)는 정착 벨트(61)에 끼워 맞춰진다.
상술한 바와 같이, 정착 벨트(61)의 한쪽 단부에는 접착제로 엔드 캡 부재(66)를 고정하고 정착 벨트(61)의 다른 쪽 단부에는 엔드 캡 부재(66)를 끼워 맞춰 고정함으로써, 복수의 부재를 정착 벨트(61) 내로 용이하게 조립할 수 있다. 그러므로, 정착 장치(60)의 대량 생산에서의 조립 성능을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 엔드 캡 부재(66)의 기어부(66b)의 기어 톱니 형상을 설명한다.
본 실시예의 정착 장치(60)에서는, 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)가 서로 끼워 맞춰지고 고정되는 정착 벨트(61)의 한쪽 단부에 탑재되는 엔드 캡 부재 (66)는 적어도 헬리컬 톱니 형상으로 형성된 기어부(66b)의 기어 톱니를 갖는다. 또한, 도 8(a)에 나타낸 바와 같이, 기어부(66b)의 기어 톱니의 기울기 방향은 통상의 정착 동작 동안에 정착 벨트(61)의 회전 방향으로 회전 구동력이 전달 기어(85)로부터 전달될 때, 엔드 캡 부재 정착 벨트(61)와 끼워 맞춰진 방향(폭 방향으로 정착 벨트(61)의 중앙부를 향하는 방향; 도면의 화살표 E가 가리키는 방향)으로 이 힘이 인가될 수 있도록 설정된다.
이와 같이, 적어도 엔드 캡 부재(66)가 끼워 맞춰지고 고정된 정착 벨트의 단부에서, 기어부(66b)의 기울기 방향은 상술한 바와 같이 설정됨으로써 정착 벨트에 끼워 맞춰지고 고정된 엔드 캡 부재(66)는 통상의 정착 동작 동안에 정착 벨트(61)의 폭 방향의 중앙부로 향하는 힘을 항상 받으면서 회전한다. 그러므로, 기어부(66b)의 기어 톱니가 스퍼 톱니(도 8(b) 참조)의 형상으로 형성된 경우와 달리, 엔드 캡 부재(66)와 정착 벨트(61) 사이의 끼워 맞춤이 풀어짐으로 인해 엔드 캡 부재(66)가 정착 벨트(61)에서 떨어지거나(도 8(b)의 F 부분), 엔드 캡 부재(66)와 정착 벨트(61) 사이의 간격의 발생으로 인해 윤활제가 유출되거나, 또한 엔드 캡 부재(66)의 기어부(66b)와 프레임(69) 사이의 마찰로 인해 야기된 토크의 증가로 인해 정착 벨트(61)의 회전 속도가 감소하거나, 정착 벨트(61)가 휘어지고 결국 파손되는 고장의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)가 접착제를 사용하는 결합 방법에 의해 고정된 정착 벨트의 단부에서도, 통상의 정착 동작 동안에 정착 벨트(61)의 회전 방향으로 회전 구동력이 전달 기어(84)로부터 전 달될 때, 엔드 캡 부재(66)가 정착 벨트(61)와 끼워 맞춰지는 방향(폭 방향으로 정착 벨트(61)의 중앙부를 향하는 방향; 도면에서 화살표 G, H가 가리키는 방향)으로 이 힘이 인가될 수 있도록 엔드 캡 부재(66)의 기어부(66b)의 기어 톱니를 헬리컬 톱니 형상으로 형성한다. 이러한 구성은 엔드 캡 부재(66)를 접착제를 사용하여 고정하는 정착 벨트의 단부에서 엔드 캡 부재가 끼워 맞춰서 고정되는 정착 벨트의 다른 쪽 단부에 대하여 정착 벨트(61)를 가압하는 힘이 생성되게 하기 때문에, 엔드 캡 부재(66)가 끼워 맞춰져 고정된 정착 벨트의 단부에서 엔드 캡 부재(66)의 끼워 맞춤은 더욱더 풀어지지 않게 된다. 또한, 이러한 구성은 엔드 캡 부재(66)가 끼워 맞춰져 고정된 정착 벨트의 단부로부터 접착제를 사용하여 엔드 캡 부재(66)가 고정되는 정착 벨트의 단부에 대하여 정착 벨트(61)를 가압하는 힘도 생성하기 때문에, 정착 벨트(61)는 소정의 축 상의 위치로부터 벗어나는 것이 방지될 수 있다. 그러므로, 정착 벨트(61)는 소정의 축 상의 위치에 안정적으로 위치될 수 있고, 정착 벨트가 안정적인 회전 동작을 수행할 수 있도록 회전하는 동안에 엔드 캡 부재(66)와 프레임(69) 사이에서의 접촉의 발생을 억제된다.
또한, 접착제를 사용하는 본 실시예의 결합 방법에 의해 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)를 정착 벨트(61)의 양단부에서 함께 고정시키는 구성에 있어서도, 각각의 엔드 캡 부재(66)의 기어부(66b)의 기어 톱니는 헬리컬 톱니 형상으로 형성되고, 헬리컬 톱니의 방향은 엔드 캡 부재(66)가 정착 벨트(61)와 끼워 맞춰지는 방향(폭 방향으로 정착 벨트(61)의 중앙부를 향하는 방향)으로 힘이 인가되도록 설정될 수 있다. 이러한 구성은 정착 벨트(61)의 폭 방향의 중앙부를 향하는 양단부 에서 정착 벨트(61)로 힘이 인가되도록 하기 때문에, 정착 벨트(61)가 그 소정의 축 상의 위치로부터 벗어나는 것이 방지될 수 있다. 그러므로, 정착 벨트(61)는 그 소정의 축 상의 위치에 안정적으로 위치될 수 있고, 정착 벨트가 안정적으로 회전 동작을 수행할 수 있도록 회전하는 동안에 엔드 캡 부재(66)와 프레임(69) 사이에서 접촉이 발생하는 것을 억제한다.
다음으로, 엔드 캡 부재(66)의 고정부(66a)가 정착 벨트(61)의 내경보다 약간 큰 외경을 갖도록 형성되고 정착 벨트(61)를 가압하고 넓히도록 엔드 캡 부재(66)가 정착 벨트(61)에 끼워 맞춰져 고정되는 경우에, 정착 벨트(61)의 내부가 밀봉되는 구성을 설명한다.
한편, 상술한 바와 같이, 푸싱 패드(63)와 정착 벨트(61)의 내주면 사이의 마찰력을 감소시킬 목적으로 정착 벨트(61)의 내주면에 윤활제를 도포한다. 그러므로, 이 윤활제가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해 정착 벨트(61)를 완전히 밀봉하기 위해서는, 엔드 캡 부재(66)를 정착 벨트(61)와 끼워 맞추어 거기에 고정시킬 때, 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)가 서로 밀착시킨 상태에서 고정하는 것이 필요하고, 당연히 정착 벨트(61)의 내부는 엔드 캡 부재(66) 끼워 맞춰지고 고정되므로 밀봉될 수 있다. 그러나, 접착제를 사용하는 본 발명의 결합 방법에 의해 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)가 고정되는 구성과는 달리, 접착제와 같이 정착 벨트(61)를 외부로부터 차폐하는 차폐벽이 존재하지 않기 때문에, 엔드 캡 부재(66)의 끼워 맞춤이 약간 풀려질 경우 정착 벨트(61)의 밀봉 성능이 종종 불충분해진다.
그러므로, 도 10에 나타낸 바와 같이, 윤활제의 유출을 방지하는 하나 이상의 오일 밀봉 링(oil-seal ring)(77)을 끼워 맞춰져 고정되는 엔드 캡 부재(66)에서 고정부(66a)의 외주면 주위에 배치한다. 이 오일 밀봉 링(77)의 설치는 정착 벨트(61)를 외부로부터 차폐하는 차폐벽으로서 오일 밀봉 링(77)을 기능하게 한다. 그러므로, 엔드 캡 부재(66)의 끼워 맞춤이 약간 풀어지는 경우에도, 상술한 접착제를 사용하는 결합 방법에 의해 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)를 함께 고정하는 구성과 마찬가지로, 정착 벨트(61)의 밀봉 성능을 유지할 수 있다.
종래에는, 정착 벨트(61)에 도포되는 윤활제로서, 아미노 변성 실리콘 오일, 디메딜 실리콘 오일 등이 사용되었다. 상온(25℃)에서 이들 오일의 점도(粘度)는 300㎜2/s 보다 크고, 정착 동작 동안에 가열될 경우의 점도는 50 내지 100㎜2/s로 된다. 그러나, 윤활제로서, 낮은 점도를 갖는 윤활제는 정착 동작 동안에 휘발하지 않는 윤활제인한 정착 벨트(61)의 슬라이딩 토크를 감소시키는데 큰 효과를 갖는다. 한편, 상온(25℃)에서 점도가 300㎜2/s 보다 낮은 윤활제가 정착 벨트(61)의 내부에 완전히 봉입되지 않은 종래의 정착 장치에 사용될 경우, 정착 벨트(61)의 단부에서의 윤활제의 유출량은 증가할 수 있다. 그러므로, 300㎜2/s 보다 높은 점도를 갖는 오일이 통상 사용된다. 그러나, 본 실시예의 정착 장치(60)에서는, 끼워 맞춰져 고정되는 엔드 캡 부재(66)에서도 정착 벨트(61)의 밀봉 성능이 유지될 수 있기 때문에, 정착 벨트(61)의 내부에 윤활제가 완전히 봉입될 수 있게 된다. 그러므로, 윤활제의 유출은 없어지고, 상온(25℃)에서 300㎜2/s 이하의 점도를 갖고 정착 동작 동안에 50㎜2/s 이하의 점도를 갖는 윤활제가 사용될 수 있다. 결과적으로, 정착 벨트(61)는 종래의 것보다 더 낮은 토크로 회전할 수 있고, 구동 모터(80)의 부하 또한 감소 될 수 있다. 또한, 유출로 인한 윤활제의 감소를 억제할 수 있고, 정착 벨트(61)와 가압 롤러(62) 사이와 또한 정착 벨트(61)와 용지(P) 사이의 슬립(slip)의 발생을 억제할 수 있도록 정착 벨트(61)와 푸싱 패드(63) 사이의 마찰력이 증가시키고, 용지 구겨짐 또는 화상의 흔들림 등과 같은 화상 불량의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 윤활제의 유출로 인한 용지(P)의 얼룩짐이나 장비 내의 더러워짐을 방지할 수 있다. 또한, 본 실시예의 윤활제의 점도는 JIS-Z8803에 규정되어 있는 방법에 의해 측정된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예의 정착 장치(60)는 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)가 함께 결합될 때, 고정부(66a)의 외주면과 정착 벨트(61)의 내주면 사이의 결합면의 전체 주변 표면에 엔드 캡 부재(66)와 정착 벨트(61)가 고정된다. 이러한 구성은 엔드 캡 부재(66)로부터의 전달되는 회전 구동력이 엔드 캡 부재(66)와 정착 벨트(61) 사이의 접합면의 전체 주변 표면에 균일하게 전달될 수 있도록 하기 때문에, 낮은 강도와 강성이 낮은 얇은 두께를 갖는 정착 벨트(61)에 균열 등과 같은 파손을 야기하지 않고 엔드 캡 부재(66)로부터 정착 벨트(61)로 회전 구동력을 안정하고 원활하게 전달할 수 있다.
또한, 다음의 구성도 채택될 수 있다. 즉, 접착제를 사용하는 본 실시예의 결합 방법에 의해 정착 벨트(61)의 한쪽 단부에 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)를 고정하고, 본 실시예의 결합 방법에 의해 한쪽 단부의 반대쪽 단부에 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)를 서로 끼워 맞추고 고정한다. 이와 같이 양단부에 서로 다른 본 실시예의 결합 방법을 사용하는 고정을 행하여도, 응력이 국부적으로 집중되지 않도록 정착 벨트가 엔드 캡 부재(66)로부터 전달된 회전 구동력을 동일하게 받으면서 충분한 구동 전달력을 정착 벨트(61)로 전달할 수 있다. 또한, 한쪽에는 접착제를 사용하여 고정하고 다른 쪽은 끼워 맞춤을 이용하여 고정함으로써 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)를 결합하여 정착 벨트(61) 내로 복수의 부재를 용이하게 조립할 수 있기 때문에, 정착 장치(60)의 양산시의 조립성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예의 정착 장치(60)에서는, 적어도 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)가 서로 끼워 맞춰지고 함께 고정되는 정착 벨트의 한쪽 단부에 탑재되는 엔드 캡 부재(66)는, 헬리컬 톱니 형상으로 형성된 기어부(66b)의 기어 톱니를 갖는다. 또한, 기어부(66b)의 기어 톱니의 기울기의 방향은 통상의 정착 동작 동안에 정착 벨트(61)의 회전 방향으로 회전 구동력이 전달 기어(85)로부터 전달될 때, 엔드 캡 부재(66)가 정착 벨트(61)와 끼워 맞춰지는 방향으로 이 힘이 인가될 수 있도록 설정된다(폭 방향으로 정착 벨트(61)의 중앙부를 향하는 방향). 그러므로, 끼워 맞춰져 고정되는 엔드 캡 부재(66)는 통상의 정착 동작 동안에 그 폭 방향으로 정착 벨트(61)의 중앙부를 향하는 힘을, 적어도 엔드 캡 부재(66)가 끼워 맞춰지고 고정된 정착 벨트의 단부에서 항상 받으면서 회전하기 때문에, 엔드 캡 부재 (66)가 정착 벨트(61)에서 떨어지거나, 엔드 캡 부재(66)와 정착 벨트(61) 사이의 간격의 발생으로 인해 윤활제가 유출되거나, 또한 엔드 캡 부재(66)의 기어부(66b)와 프레임(69) 사이의 마찰로 인해 야기된 토크의 증가로 인해 정착 벨트(61)의 회전 속도가 감소하거나, 정착 벨트(61)가 휘어지고 결국 파손되는 고장의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 접착제를 사용하는 결합 방법에 의해 고정된 정착 벨트의 단부에서도, 통상의 정착 동작 동안에 정착 벨트(61)의 회전 방향으로 회전 구동력이 전달 기어(84)로부터 전달될 때, 엔드 캡 부재(66)가 정착 벨트(61)와 끼워 맞춰지는 방향(폭 방향으로 정착 벨트(61) 의 중앙부를 향하는 방향)으로 이 힘이 인가될 수 있도록 엔드 캡 부재(66)의 기어부(66b)의 기어 톱니를 헬리컬 톱니 형상으로 형성한다. 이는 정착 벨트(61)가 소정의 축 상의 위치에서 안정적으로 위치되도록 한다. 결과적으로, 정착 벨트(61)가 안정적인 회전 동작을 수행할 수 있도록 회전하는 동안에 엔드 캡 부재(66)와 프레임(69) 사이의 접촉의 발생은 억제된다.
또한, 접착제를 사용하는 본 실시예의 결합 방법에 의해 정착 벨트(61)와 엔드 캡 부재(66)를 정착 벨트(61)의 양단부에서 고정시키는 구성에 있어서도, 각각의 엔드 캡 부재(66)의 기어부(66b)의 기어 톱니는 헬리컬 톱니 형상으로 형성되고, 헬리컬 톱니의 방향은 엔드 캡 부재(66)가 정착 벨트(61)와 끼워 맞춰지는 방향(폭 방향으로 정착 벨트(61)의 중앙부를 향하는 방향)으로 힘이 인가되도록 설정될 수 있다. 이러한 구성은 정착 벨트(61)의 폭 방향의 중앙부를 향하는 양단부에서 정착 벨트(61)로 힘이 인가되도록 하기 때문에, 정착 벨트(61)는 그 소정의 축 상의 위치로부터 벗어나는 것이 방지될 수 있다. 그러므로, 정착 벨트(61)는 그 소정의 축 상의 위치에 안정적으로 위치될 수 있고, 정착 벨트가 안정적으로 회정 동작을 수행할 수 있도록 회전하는 동안에 엔드 캡 부재(66)와 프레임(69) 사이에서 접촉이 발생하는 것을 억제한다.
또한, 본 실시예의 정착 장치(60)에서는 정착 벨트(61)의 밀봉 성능을 유지할 수 있기 때문에, 윤활제를 정착 벨트(61) 내부에 완전히 봉입하는 것이 가능하다. 그러므로, 윤활제의 유출이 없어지고, 300㎜2/s 이하의 점도를 갖는 윤활제를 사용할 수 있다. 결과적으로, 정착 벨트(61)는 종래의 것보다 더 낮은 토크로 회전할 수 있고, 구동 모터(80)의 부하 또한 감소될 수 있다. 또한, 유출로 인한 윤활제의 감소를 억제할 수 있고, 정착 벨트(61)와 가압 롤러(62) 사이와 또한 정착 벨트(61)와 용지(P)사이의 슬립(slip)의 발생을 억제할 수 있도록 정착 벨트(61)와 푸싱 패드(63) 사이의 마찰력이 증가하고, 용지 구겨짐 또는 화상의 흔들림 등과 같은 화상 불량의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 윤활제의 유출로 인한 용지(P)의 얼룩짐이나 장비 내의 더러워짐을 방지할 수 있다.
(제 2 실시예)
제 1 실시예에서는, 가열 수단으로써 정착 벨트(61)를 전자기 유도 가열하는 전자기 유도 가열 부재(65)를 사용한 정착 장치(60)가 탑재된 화상 형성 장치에 대하여 설명하였다. 제 2 실시예에서는 도 1에 나타낸 화상 형성 장치에 탑재하는 정착 장치의 가열 수단으로서 할로겐 램프 등의 열원을 사용한 정착 장치에 대하여 설명한다. 또한, 제 1 실시예와 마찬가지의 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 11은 제 2 실시예에 따른 정착 장치(90)의 구성을 나타내는 개략 단면도이다. 본 실시예의 정착 장치(90)에서는, 정착 벨트(91)는 기층, 탄성층, 및 외주면으로 되는 표면 분리층이 적층되도록 구성되어 있다. 또한, 정착 벨트(91)를 가열하는 열원으로서, 600W의 할로겐 램프(92)가 사용된다. 할로겐 램프(92)로부터의 조사된 열은 집광판(condensing plate)(93)에 의해 정착 벨트(91) 상에 집중된다. 또한, 열원으로서, 시트 형상 가열 소자를 정착 벨트(91)의 내주면에 접촉하도록 채용할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 정착 장치(90)에서도, 정착 벨트(91)와 엔드 캡 부재(66)(도 11에는 도시 안 됨)를 결합시킬 때, 고정부(66a)(도 11에는 도시 안 됨)의 외주면과 정착 벨트(91)의 내주면 사이의 접합면의 전체 주변 표면에 엔드 캡 부재(66)와 정착 벨트(91)가 고정된다.
또한, 정착 벨트(91)의 한쪽 단부에 정착 벨트(91)와 엔드 캡 부재(66)를 접착제를 사용하여 제 1 실시예와 마찬가지의 겹합 방법로 고정하고, 다른 쪽 단부와는 반대 측의 단부에 정착 벨트(91)와 엔드 캡 부재(66)를 끼워 맞춰 고정하는 결합 방법으로 고정하여, 양단부에서 다른 결합 방법에 의해 고정한 구성으로 할 수도 있다.
또한, 적어도 정착 벨트(91)와 엔드 캡 부재(66)를 끼워 맞춰서 고정하는 정착 벨트의 단부에 탑재되는 엔드 캡 부재(66)는, 기어부(66b)(도 11에는 도시 안 됨)의 기어 톱니를 헬리컬로 형성하고, 그 기어부(66b)의 기어 톱니의 기울기 방향은, 통상의 정착 동작 동안의 정착 벨트(91)의 회전 방향으로 전달 기어(85)(도 2 참조)로부터 회전 구동력이 전달될 때, 엔드 캡 부재가 정착 벨트(91)와 끼워 맞춰지는 방향(폭 방향으로 정착 벨트(91)의 중앙부를 향하는 방향)으로 힘이 인가되도록 설정되어 있다. 이 경우에, 정착 벨트(91)와 엔드 캡 부재(66)를 접착제를 사용하여 상술한 결합 방법으로 고정하는 정착 벨트의 단부에 탑재되는 엔드 캡 부재(66)도 마찬가지로 구성될 수 있다.
또한, 정착 벨트(91)의 양단부에서, 정착 벨트(91)와 엔드 캡 부재(66)를 접착제를 사용하여 상술한 결합 방법으로 고정하도록 구성하고, 엔드 캡 부재(66)의 기어부(66b)의 기어 톱니를 헬리컬 톱니 형상으로 형성하고, 엔드 캡 부재가 정착 벨트(91)와 끼워 맞춰진 방향(폭 방향으로 정착 벨트(91)의 중앙부를 향하는 방향)으로 힘이 인가되도록 헬리컬 톱니의 방향을 설정하는 것이 가능하다.
이렇게 구성함으로써, 본 실시예의 정착 장치(90)는 또한 제 1 실시예에서와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 활용 예로서, 전자 사진 방식을 이용한 복사기, 프린터 등의 화상 형성 장치로의 적용과, 예를 들어, 기록지(용지) 상에 담지된 미정착 토너 화상을 정착하는 정착 장치로의 적용이 있다. 또한, 잉크젯 방식을 이용한 복사기, 프린터 등의 화상 형성 장치로의 적용과, 예를 들어, 기록지(용지) 상에 담지된 미건조 잉크 화상을 건조하는 정착 장치로의 적용이 있다.
실시예를 참조하여 설명한 바와 같이, 무단 형상으로 회전가능하도록 구성된 정착 벨트 부재와, 정착 벨트 부재의 각 단부에 배치되어, 정착 벨트 부재에 회전 구동력을 전달하는 구동력 전달 부재와, 정착 벨트 부재의 외측 표면을 가압하도록 배치되어 정착 벨트 부재와의 사이에 정착 닙부를 형성하는 가압 부재를 구비하고, 구동력 전달 부재의 각각은 정착 벨트 부재의 해당 단부의 전체 주변 영역에 걸쳐서 정착 벨트 부재에 고정되어 있는 정착 장치를 제공한다.
각각의 구동력 전달 부재는 그 일부가 정착 벨트 부재 내로 삽입되어 배치되고, 정착 벨트 부재의 단면이 그 폭 방향에 직교하는 면 내에서 거의 원형을 유지하도록, 거의 원통형으로 형성될 수 있다. 또한, 구동력 전달 부재는 정착 벨트 부재의 한쪽 단부에서는 접착제에 의해 정착 벨트 부재에 고정되고, 정착 벨트 부재의 다른 쪽 단부에서는 끼워 맞춤에 의해 정착 벨트 부재에 고정된다. 특히, 구동력 전달 부재에서, 끼워 맞춤에 의해 정착 벨트 부재에 고정된 구동력 전달 부재는 정착 동작 동안에 회전에 의해 그것의 폭 방향으로 정착 벨트 부재의 중앙부를 향하여 힘이 인가되도록 형성된 헬리컬 기어를 갖는다. 또한, 구동력 전달 부재에서, 접착제에 의해 정착 벨트 부재에 고정된 구동력 전달 부재는 정착 동작 동안에 회전에 의해 그것의 폭 방향으로 정착 벨트 부재의 중앙부를 향하여 힘이 인가되도록 형성된 헬리컬 기어를 갖는다.
또한, 구동력 전달 부재는 접착제에 의해 정착 벨트 부재의 양단부에 고정될 수 있다. 특히, 구동력 전달 부재는 정착 동작 동안에 회전에 의해 그것의 폭 방향으로 정착 벨트 부재의 중앙부를 향하여 힘이 인가되도록 형성된 헬리컬 기어를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 형태에 따르면, 정착 장치는, 무단 형상으로 회전가능하도록 구성되고 신축성 있는 재료로 이루어진 정착 벨트 부재와, 정착 벨트 부재의 양단부에 배치되어 정착 벨트 부재에 회전 구동력을 전달하는 구동력 전달 부재와, 구동력 전달 부재를 회전축으로 지지하는 지지 부재와, 정착 벨트 부재의 외측 표면을 가압하도록 배치되고 정착 벨트 부재의 회전에 종동하여 회전하고 정착 벨트 부재와의 사이에 정착 닙부를 형성하는 가압 부재를 포함한다. 구동력 전달 부재는 정착 벨트 부재의 내부를 외부로부터 밀봉하도록 탑재된다.
구동력 전달 부재는 적어도 정착 벨트 부재의 한쪽 단부에서 정착 벨트 부재의 전체 주변 영역에 걸쳐서 접착제에 의해 정착 벨트 부재에 고정될 수 있다. 또한, 구동력 전달 부재는 정착 동작 동안에 회전에 의해 그것의 폭 방향으로 상기 정착 벨트 부재의 중앙부를 향하여 정착 벨트 부재에 힘을 인가하도록 형성될 수 있다. 또한, 정착 벨트 부재의 내주면은 300㎜2/s 이하의 점도를 갖는 윤활제로 도포될 수 있다. 또한, 지지 부재는 정착 벨트 부재의 내부와 외부 사이에 리드 선을 관통시키는 오목부가 형성되어 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 화상 형성 장치는, 토너 화상을 형성하는 토너 화상 형성 수단과, 토너 화상 형성 수단에 의해 형성된 토너 화상을 기록재 상으로 전사하는 전사 수단과, 기록재 상으로 전사된 토너 화상을 기록지 상에 정착하는 정착 유닛과, 정착 유닛을 구동하는 구동 유닛을 포함한다. 정착 유닛은, 무단 형상으로 회전가능하도록 구성되고 신축성 있는 재료로 이루어진 정 착 벨트 부재와, 정착 벨트 부재의 각 단부에 배치되어, 정착 벨트 부재에 회전 구동력을 전달하는 구동력 전달 부재와, 정착 벨트 부재의 외측 표면을 가압하도록 배치되고 정착 벨트 부재와의 사이에 정착 닙부를 형성하는 가압 부재를 포함한다. 구동력 전달 부재는, 정착 벨트 부재 내에 삽입되어 배치되고 정착 벨트 부재의 전체 주변 영역에 걸쳐서 정착 벨트 부재에 정착되는 고정부와, 구동 유닛으로부터 회전 구동력을 받는 기어부를 갖는다.
여기서, 정착 유닛에서, 정착 벨트는 정착 벨트 부재의 적어도 한쪽 단부에서 접착제에 의해 구동력 전달 부재 중 하나의 고정부에 고정될 수 있다. 또한, 정착 유닛에서, 정착 벨트 부재는 정착 벨트 부재의 적어도 한쪽 단부에서 끼워 맞춤에 의해 구동력 전달 부재 중 하나의 고정부에 고정되고, 각각의 정착 벨트 부재의 기어부는 정착 유닛의 동작 동안에 그것의 폭 방향으로 정착 벨트 부재의 중앙부를 향하여 정착 벨트 부재에 힘을 인가하는 헬리컬 기어로 형성된다.
본 발명이 실시예를 참조하여 나타내고 설명되었지만, 다양한 변화 및 변형이 될 수 있음이 여기의 기술 분야의 당업자에게는 명확할 것이다. 명확하게도 그러한 변화 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 정의된 바와 같이 본 발명의 취지, 범위 및 의도에 포함되는 것으로 여겨진다.
실시예를 참조하여 설명한 바와 같이, 정착 벨트 부재를 안정적으로 구동하기 위해 정착 벨트 부재에서 파열의 발생을 억제할 수 있고, 정착 벨트 부재의 회전 속도를 안정화할 수 있다. 또한, 장기간에 걸쳐 고품질의 정착 화상을 제공하 기 위해 정착 화상의 흔들림과 기록지의 용지 구겨짐의 발생을 억제할 수 있다.

Claims (16)

  1. 무단 형상(endless)으로 회전가능하도록 구성된 정착 벨트 부재와,
    상기 정착 벨트 부재의 각 단부에 배치되어, 상기 정착 벨트 부재에 회전 구동력을 전달하는 구동력 전달 부재와,
    상기 정착 벨트 부재의 외측 표면을 가압하도록 배치되어 상기 정착 벨트 부재와의 사이에 정착 닙부(fixing nip part)를 형성하는 가압 부재를 포함하고,
    상기 구동력 전달 부재의 각각은 상기 정착 벨트 부재의 해당 단부의 전체 주변 영역에 상기 정착 벨트 부재에 걸쳐서 고정되는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동력 전달 부재는 상기 정착 벨트 부재 내로 삽입되어 배치되고, 상기 정착 벨트 부재의 단면이 그 폭 방향에 직교하는 면 내에서 거의 원형을 유지하도록, 거의 원통형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동력 전달 부재의 각각은 정착 동작 동안에 회전에 의해 상기 정착 벨트 부재의 폭 방향으로 상기 정착 벨트 부재의 중앙부를 향하여 상기 정착 벨트 부재에 힘이 인가되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동력 전달 부재 중 하나는, 상기 정착 벨트 부재의 한쪽에는 접착제에 의해 상기 정착 벨트의 한쪽 단부에서 상기 정착 벨트 부재에 고정되고, 상기 구동력 전달 부재의 다른 쪽에는 상기 정착 벨트 부재의 다른 쪽 단부에서 끼워 맞춤(fitting)에 의해 상기 정착 벨트 부재에 고정되는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    구동력 전달 부재의 각각은 정착 동작 동안에 회전에 의해 상기 정착 벨트 부재의 폭 방향으로 상기 정착 벨트 부재의 중앙부를 향하여 힘이 인가되도록 형성된 헬리컬 기어(helical gear)를 갖는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동력 전달 부재의 양단부는 접착제에 의해 상기 정착 벨트 부재의 각각의 단부에 고정되는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 정착 벨트 부재에 열을 인가하는 전자기 유도 가열 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
  8. 무단 형상으로 회전가능하도록 구성되고 신축성 있는 재료로 이루어진 정착 벨트 부재와,
    상기 정착 벨트 부재의 각 단부에 배치되고, 상기 정착 벨트 부재에 회전 구동력을 전달하는 구동력 전달 부재와,
    상기 구동력 전달 부재를 회전축으로 지지(pivotally support)하는 지지 부재와,
    상기 정착 벨트 부재의 외측 표면을 가압하도록 배치되고 상기 정착 벨트 부재의 회전에 종동하여 회전하고, 상기 정착 벨트 부재와의 사이에 정착 닙부를 형성하는 가압 부재를 포함하고,
    상기 구동력 전달 부재는 상기 정착 벨트 부재의 내부를 외부로부터 밀봉하도록 탑재되는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동력 전달 부재는 적어도 상기 정착 벨트 부재의 한쪽 단부에서 상기 정착 벨트 부재의 전체 주변 영역에 걸쳐서 접착제에 의해 상기 정착 벨트 부재에 고정되는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동력 전달 부재의 각각은 정착 동작 동안에 회전에 의해 상기 정착 벨트 부재의 폭 방향으로 상기 정착 벨트 부재의 중앙부를 향하여 상기 정착 벨트 부재에 힘을 인가하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 정착 벨트 부재의 내주면(內周面)은 300㎜2/s 이하의 점도를 갖는 윤활제로 도포되는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 지지 부재는 상기 정착 벨트 부재의 내부와 외부 사이에 리드 선(lead wire)을 관통시키는 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
  13. 토너 화상을 형성하는 토너 화상 형성 유닛과,
    상기 토너 화상 형성 유닛에 의해 형성된 상기 토너 화상을 기록 매체 상으로 전사하는 전사 유닛과,
    상기 기록 매체 상으로 전사된 상기 토너 화상을 상기 기록 매체 상에 정착하는 정착 유닛과,
    상기 정착 유닛을 구동하는 구동 유닛을 포함하고,
    상기 정착 유닛은
    무단 형상으로 회전가능하도록 구성되고 신축성 있는 재료로 이루어진 정착 벨트 부재와,
    상기 정착 벨트 부재의 각 단부에 배치되어, 상기 정착 벨트 부재에 회전 구동력을 전달하는 구동력 전달 부재와,
    상기 구동력 전달 부재를 회전축으로 지지하는 지지 부재와,
    상기 정착 벨트 부재의 외측 표면을 가압하도록 배치되고 상기 정착 벨트 부재의 회전에 종동하여 회전하고, 상기 정착 벨트 부재와의 사이에 정착 닙부를 형성하는 가압 부재를 포함하고,
    구동력 전달 부재의 각각은 상기 정착 벨트 부재 내에 삽입되어 배치되고 상기 정착 벨트 부재의 해당 단부의 전체 주변 영역에 걸쳐서 상기 정착 벨트 부재에 고정되는 고정부와, 상기 구동 유닛으로부터 회전 구동력을 받는 기어부를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 정착 벨트 부재는 적어도 상기 정착 벨트 부재의 한쪽 단부에서 접착제에 의해 상기 구동력 전달 부재 중 하나의 고정부에 고정되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 정착 벨트 부재는 적어도 상기 정착 벨트 부재의 한쪽 단부에서 끼워 맞춤으로 상기 구동력 전달 부재 중 하나의 상기 고정부에 고정되고, 상기 정착 벨 트 부재의 각각의 상기 기어부는 상기 정착 유닛의 동작 동안에 폭 방향으로 상기 정착 벨트 부재의 중앙부를 향하여 상기 정착 벨트 부재에 힘을 인가하는 헬리컬 기어를 형성하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 정착 장치는 상기 정착 벨트 부재를 가열하는 전자기 유도 가열 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
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