KR100717030B1

KR100717030B1 - 정착벨트를 구비한 정착기

Info

Publication number: KR100717030B1
Application number: KR1020050087643A
Authority: KR
Inventors: 김정화; 김환겸
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2007-05-10
Also published as: US20070065194A1; CN1936730A; KR20070033199A

Abstract

정착벨트를 구비한 정착기가 개시된다. 본 발명에 따른 정착기는, 가열롤러와, 가압롤러와, 정착닙을 형성하는 정착벨트와, 정착닙의 전 구간에 걸쳐 정착벨트의 내주를 미끄럼 지지하며 누르는 벨트가압부재를 포함하며, 정착닙을 충분히 확장할 수 있고, 기록매체가 정착닙을 통과하는 시간이 증가되므로 정착 품질을 유지하면서 정착온도를 낮출 수 있으며, 워밍업 시간과 승온 시간을 줄일 수 있고, 공기갭에 의한 정착닙의 들뜸이 방지되므로 양호한 정착품질을 확보할 수 있다.

Description

정착벨트를 구비한 정착기{Fixing device including fixing belt}

도 1은 종래의 2 롤러 방식 정착기를 도시한 측단면도.

도 2는 종래의 벨트 방식 정착기를 도시한 측단면도.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 정착기를 구비한 화상형성장치를 도시한 측단면도.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 정착기를 도시한 측단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

175...정착기 760...가열롤러

761, 771...코어 파이프 762, 772...탄성층

763...이형층 765, 775...열원

770...가압롤러 775, 799...탄성부재

790...벨트가압부재 791...지지편

792...탄성편 800...정착벨트

900...경사부 910...제1닙

920...제2닙 T... 토너 화상

P...기록매체

본 발명은 화상형성장치의 정착기에 관한 것으로서, 특히 정착벨트를 이용하여 토너 화상을 정착시키는 전자사진방식 화상형성장치의 정착기에 관한 것이다.

일반적으로 프린터, 복사기, 복합기 등의 전자사진방식 화상형성장치는, 종이나 OHP필름 등의 기록매체에 토너화상을 전사한 후, 그 전사된 토너화상을 고온과 고압에 의하여 기록매체에 정착시키는 정착기를 구비한다.

도 1은 종래의 2 롤러 방식 정착기(10)를 도시한 측단면도이다. 내부에 열원(23)을 구비한 가열롤러(20)가 정착에 필요한 온도로 기록매체를 가열하고, 가열롤러(20)를 누르며 접촉되는 가압롤러(30)가 정착에 필요한 압력으로 기록매체를 가압한다. 가열롤러(20) 및 가압롤러(30)가 접촉되는 지점에는 소정 길이의 정착닙(40)(nip)이 형성되고 기록매체가 정착닙(40)을 통과하면서 정착이 이루어진다.

고온 및 고압에 의한 치수 변형을 방지하기 위하여 가열롤러(20) 및 가압롤러(30)는 충분한 강성을 가져야 한다. 일반적으로 가열롤러(20) 및 가압롤러(30)의 내주는 충분한 두께를 가지는 금속성 파이프(21,31)이다. 가열롤러(20) 및 가압롤러(30)가 강체(rigid body)만으로 구성되면, 정착닙(40)을 통과하는 기록매체 표면에 요철이 존재하거나 토너 입자가 불균일한 경우에 발생되는 진동이나 외부에서 유입되는 기구적 충격이 감쇠되지 못한다. 진동이나 충격에 의하여 정착닙(40)의 길이, 접촉온도, 접촉압력이 변동되면 정착 품질의 균일성이 떨어진다. 정착 불량을 방지하고, 정착닙(40)의 길이, 접촉온도, 접촉압력을 일정하게 유지하기 위하여 가열롤러(20) 및 가압롤러(30)의 외주에 합성수지나 고무 등의 탄성층(22,32)이 구비된다.

정착닙(40)의 길이가 증가되면 토너 화상의 가열 및 가압 시간이 길어져 정착 품질이 향상된다. 또한, 정착 온도와 가압력을 낮게 설정할 수 있으므로, 탄성층(22,32)의 수명 저하가 방지되고 정착기(10) 승온 시간이 감소되어 고속 인쇄가 가능하다. 정착닙(40)의 길이는 가열롤러(20)와 가압롤러(30)의 외경, 및 탄성층(22,32)의 두께에 비례한다. 가열롤러(20) 및 가압롤러(30)의 외경을 크게 하고, 탄성층(22,32)을 두껍게 적층하면 정착닙(40)의 길이를 길게 할 수 있고 진동 흡수력도 향상된다.

인쇄를 위하여 화상형성장치를 준비하는 워밍업(warming-up)시간의 대부분은 정착기(10)의 승온 시간으로서, 정착기(10)의 승온 시간 단축은 고속 화상형성장치의 구현에 선결적 요소이다. 기존의 2 롤러 방식의 정착기(10)는 정착닙(40)의 길이가 롤러의 외경에 좌우되므로 장치의 부피가 크며, 열용량이 커서 정착에 필요한 온도까지 워밍업 시간이 길고, 대기 모드(stand-by mode)에서 적정한 승온 상태를 유지하기 위하여 전력 소비가 큰 단점이 있다.

또한, 정착닙(40)을 길게 하기 위하여 가압력을 높이면, 탄성층(22,32)의 형상 왜곡이 심해지므로 내구성이 저하되고, 기록매체의 이동성이 저하되어 잼(jam)발생 가능성이 높아지며, 롤러의 구동부하가 커져 장치에 무리가 발생하는 단점이 있다.

도 2는 상술한 문제점을 개선하기 위한 벨트 방식 정착기(10)를 도시한다. 이 방식의 정착기(10)에는 가열롤러(20)와 가압롤러(30) 사이를 주행하는 정착벨트(50)가 구비된다. 정착벨트(50)는 가압롤러(30)와 지지롤러(60)의 외주를 순환주행한다. 정착벨트(50)와 가열롤러(20)가 형성하는 정착닙을 통하여 기록매체가 이송되면서 정착이 이루어진다. 각 롤러의 회전 방향이 도시된 바와 같은 경우, 기록매체는 우측에서 좌측으로 이송되며 토너 화상이 정착된다. 정착닙은 지지롤러(60)와 가열롤러(20)가 대향되는 참조부호 42에서부터 가압롤러(30) 및 가열롤러(20)가 대향되는 참조부호 41에 이르는 길이를 갖는다. 롤러의 외경을 크게 하지 않아도 롤러의 위치를 조절하면 정착닙을 충분히 길게 할 수 있다. 이때, 정착닙이 가열롤러(20)의 외주를 따라 곡면으로 형성되므로, 고온과 고열이 작용하는 기록매체에 커얼(curl)이 발생할 수 있다. 디컬부를 마련하거나 정착닙의 곡률을 완화하는 등, 커얼을 줄일 수 있는 수단이 함께 마련된다. 또한, 정착닙의 길이가 증가되면 정착온도를 도 1에 도시된 2 롤러 방식보다 낮출 수 있어서, 정착기(10)의 승온 시간이 단축되며, 탄성층(22,32)의 수명이 증가되고 정착 품질이 향상된다.

가열롤러(20), 가압롤러(30), 및 지지롤러(60)가 회전하면 공기와 마찰되는 외주에 공기층이 형성된다. 가압롤러(30)와 가열롤러(20), 및 지지롤러(60)는 탄성부재 등으로 고압 접촉된다. 이들의 접촉점인 참조부호 41 및 42를 제외하면 공기층에 의하여 정착닙에 공기갭(g)이 발생할 수 있다. 고속인쇄를 위하여 가열롤러(20), 가압롤러(30), 및 지지롤러(60)의 회전속도가 증가될수록 공기갭(g)이 커지며, 정착닙의 들뜸이 심해지면서 정착 불량이 발생될 수 있다.

본 발명의 기술적 과제는 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 정착벨트가 형성하는 정착닙에 공기갭 발생을 억제하여 정착 불량을 방지하며, 정착닙을 길게 하여 정착 품질을 향상시키고, 정착 온도 및 정착 압력을 낮게 설정할 수 있어 탄성층의 수명이 증가되며, 정착기의 부피를 줄여 화상형성장치의 소형화에 유리하고, 정착기의 열용량을 작게 하여 승온 시간 단축 및 인쇄 속도의 고속화가 가능한 정착기를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 정착기는,

회전하면서 기록매체를 가열하는 가열롤러;

순환주행되며 상기 가열롤러의 외주면과 정착닙을 형성하는 정착벨트;

회전하면서 상기 정착벨트의 내주를 눌러 제1닙을 형성하는 가압롤러;

상기 정착벨트의 내주를 미끄럼 지지하며 눌러 상기 정착벨트와 상기 가열롤러가 밀착되는 구간에 제2닙을 형성하는 벨트가압부재; 를 포함하며,

상기 정착닙은 상기 제1닙부터 상기 제2닙에 걸쳐 연속적으로 상기 정착벨트가 상기 가열롤러에 밀착되며 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 정착기는,

기록매체를 가열하는 가열롤러;

상기 가열롤러의 외주를 순환주행하며 정착닙을 형성하는 정착벨트;

회전하면서 상기 정착벨트의 외주를 눌러 제1닙을 형성하는 가압롤러;

상기 정착벨트의 내주를 미끄럼 지지하며 눌러 상기 정착벨트와 상기 가압롤 러가 밀착되는 구간에 제2닙을 형성하는 벨트가압부재; 를 포함하며,

상기 정착닙은 상기 제1닙부터 상기 제2닙에 걸쳐 연속적으로 상기 정착벨트가 상기 가압롤러에 밀착되며 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 첨부도면에 도시된 바에 국한되지 않고, 동일한 발명의 범주내에서 다양하게 변형될 수 있음을 밝혀둔다. 아울러, 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 3은 본 발명에 따른 정착기를 구비한 흑백 화상형성장치를 도시한 측단면도이다. 이를 참조하면, 본 발명에 따른 화상형성장치(100)는 기록매체에 토너 화상을 전사하는 인쇄 유니트와, 상기 토너 화상을 정착시키는 정착기(175)를 포함한다. 인쇄 유니트는, 화상형성장치 본체(101), 광주사 유니트(110), 현상 카트리지(120)를 포함한다.

광주사 유니트(110)는 화상정보에 대응되는 광(L)을 감광체(130)에 주사하여 감광체(130)의 외주면에 정전잠상을 형성시킨다. 광주사 유니트(110)는 레이저빔을 조사하는 광원(미도시)과, 광원에서 조사된 레이저빔을 편향시키는 빔편향기(112)를 포함한다.

현상 카트리지(120)는 화상형성장치 본체(101) 내부에 착탈 가능하게 장착된다. 현상 카트리지(120)는 현상롤러(140)와, 현상롤러(140)와 대면되는 감광체(130)를 포함한다. 현상 카트리지 하우징(122)은 현상 카트리지(120)의 외장을 이룬다. 현상 카트리지 하우징(122) 내부에는 감광체(130), 대전롤러(139), 클리닝부 재(138), 현상롤러(140), 토너층 규제부재(158), 공급롤러(160) 및 교반기(162)가 마련된다. 아울러, 클리닝부재(38)에 의해 감광체(30)로부터 분리된 폐토너가 저장되는 폐토너 저장부(123)와 토너를 수용하는 토너 저장부(125)가 마련된다. 현상 카트리지(120)는 토너 저장부(125)에 수용된 토너가 모두 소모되면 새 것으로 교체된다.

감광체(130)는 그 외주면의 일부가 노출되도록 설치되어 소정의 방향으로 회전되며, 원통드럼의 외주면에 증착 등의 방법으로 광도전성 물질층이 코팅된다. 감광체(130)는 대전롤러(139)에 의하여 소정의 전위로 대전되고, 광주사 유니트(110)에서 조사된 광(L)에 의해 인쇄하고자 하는 화상에 대응되는 정전잠상이 그 외주면에 형성된다.

현상롤러(140)는 고체 분말상의 토너를 수용하고 있으며, 이들 토너를 감광체(130)에 형성된 정전잠상에 공급하여 토너화상으로 현상시킨다. 현상롤러(140)에는 토너를 감광체(130)로 공급하기 위한 현상 바이어스 전압이 인가된다. 현상롤러(140) 및 감광체(130)의 외주면이 서로 접촉되며 현상닙(Nip)을 형성하거나, 상기 외주면이 서로 이격되며 현상갭(Gap)을 형성한다. 현상닙(Nip) 또는 현상갭(Gap)은 현상롤러(140) 및 감광체(130)의 축방향을 따라 소정의 크기로 균일하게 형성되어야 한다.

공급롤러(160)는 현상롤러(140)에 토너가 부착되도록 토너를 공급해준다. 교반기(162)는 토너 저장부(125) 내의 토너가 굳지 않도록 토너를 교반시키며 공급롤러(160) 쪽으로 이송한다. 토너층 규제부재(158)는 현상롤러(140)의 외주면에 부착 되는 토너의 두께를 규제한다.

클리닝부재(138)는 현상 카트리지 하우징(122)에 설치되며, 전사 후 감광체(130)에 남아있는 토너를 긁어내도록 감광체(130)에 소정의 압력으로 접촉된다.

전사롤러(170)는 감광체(130)의 외주면에 대면되며, 감광체(130)에 현상된 토너화상이 기록매체(P)로 전사되도록 토너화상과 반대 극성의 전사 바이어스 전압이 인가된다. 감광체(130)와 전사롤러(140) 사이에 작용하는 정전기력 및 기구적인 접촉압력에 의해 토너화상이 기록매체(P)로 옮겨진다.

도 3의 화상형성장치에 구비되는 정착기는 도 5에 도시된 정착기와 동일한 것으로서, 가압롤러(770)의 외주에 정착벨트(800)가 감기는 구조를 갖는다. 정착기(175)는 가열롤러(760), 가압롤러(770), 및 가압롤러(770)의 외주에 감겨서 무한괘도를 주행하는 정착벨트를 구비하며, 기록매체(P)로 전사된 토너화상에 열과 압력을 가하여 토너화상을 기록매체(P)에 정착시킨다. 이에 대한 자세한 설명은 도 5에 대한 설명에서 후술된다.

디컬부(178)는 정착기(175)의 열에 의해 발생된 기록매체(P)의 컬(curl)을 제거한다. 배지롤러(179)는 정착이 완료된 기록매체(P)를 화상형성장치(100) 밖으로 배출한다. 화상형성장치(100)에서 배지된 기록매체(P)는 배지대(102)에 적재된다.

기록매체(P)의 이동 경로는 다음과 같다. 화상형성장치(100)는 기록매체(P)가 적재되는 제1, 제2 급지카세트(105, 106)를 구비한다. 픽업롤러(180, 182)는 적재된 기록매체(P)를 한 장씩 픽업(pick-up)하여 인출한다. 이송롤러(181)는 픽업된 기록매체(P)를 용지정렬기(190)측으로 이송시키는 이송력을 제공한다. 용지정렬기(190)는 기록매체(P)가 감광체(130)와 전사롤러(170) 사이를 통과하기에 앞서 기록매체(P)의 원하는 부분에 토너화상이 전사될 수 있도록 기록매체(P)를 정렬한다.

도 4는 본 발명의 정착기를 구비한 컬러 인쇄용 전자사진방식 화상형성장치를 도시한다. 도 3과 동일한 참조부호에 대한 중복적인 설명은 생략하며, 인쇄 동작에 대한 상세한 설명도 생략한다. 일 실시예로서, 도 4에 도시된 정착기(175)는 도 6에 도시된 것과 동일한 것으로서, 가열롤러(760)의 외주에 감겨서 순환주행되는 정착벨트를 구비한다. 이에 대한 자세한 설명은 도 6에 대한 설명에서 후술한다. 전자사진방식으로 컬러 인쇄를 하려면 복수의 현상 카트리지(120)가 필요하다. 도 4에 도시된 멀티 패스(Multi-Pass) 방식의 화상형성장치는 하나의 감광체(130)와 4개의 현상 카트리지(120)를 구비한다. 예를 들면, 블랙(K:black) 시안(C:cyan) 마젠타(M:magenta) 옐로우(Y:yellow) 색상의 현상제가 각각 수용된 4개의 현상카트리지(120)가 구비된다. 감광체(130)는 현상 카트리지(120)와 별도로 화상형성장치 본체(101)에 설치된다. 예를 들어, 옐로우(Y:yellow) 색상에 대응되는 토너화상이 중간전사벨트(150)에 먼저 형성된다. 다음으로 시안(C:cyan), 마젠타(M:magenta), 블랙(K:black) 색상에 대응되는 토너 화상이 순차적으로 중간전사벨트(150)에 형성된다. 중간전사벨트(150)에는 4 색상에 대응되는 토너 화상이 순차적으로 중첩되어 완전한 하나의 컬러 토너 화상이 형성된다. 다음으로 전사롤러(170)와 중간전사벨트(150) 사이에 형성되는 전사닙으로 기록매체(P)가 통과하며 토너화상이 기록매체(P)에 전사된다. 정착기(175)는 미정착 토너 화상에 열과 압력을 가하여 기록매체 (P)에 융착시킨다.

도시되지는 않았지만, 싱글 패스(Single-Pass)방식의 화상형성장치는 4 색상의 현상제를 각각 수용하는 4개의 현상 카트리지와 4개의 감광체를 구비한다. 각 색상별 노광, 감광, 현상 과정이 한꺼번에 수행되므로 빠른 인쇄 속도를 실현할 수 있다. 2 패스(2-Pass) 방식의 화상형성장치는 멀티 패스 방식과 싱글 패스 방식을 절충한 것으로서, 2개의 현상 카트리지와 1개의 감광체가 결합된 단위 구조를 2 개 구비한다.

도 5에는 본 발명에 따른 정착기의 제1실시예로서, 가압롤러(770)의 외주에 정착벨트(800)가 감기는 정착기가 도시된다. 이를 참조하면, 가압롤러(770), 가열롤러(760), 가압롤러(770)의 외주에 감기는 정착벨트(800), 벨트가압부재(790)가 도시된다.

토너 화상(T)의 정착을 위해서는 정착 개시 이전에 정착닙이 소정의 정착 온도로 가열될 필요가 있다. 가열롤러(760)는 열원(765)에 의하여 가열되는 코어 파이프(761), 코어 파이프(761)의 외주에 적층되어 정착닙을 형성하는 탄성층(762)을 구비한다. 가열롤러(760)는 토너화상(T)이 열과 압력에 의하여 들러붙지 않도록 탄성층(762)의 외주에 이형층(763)을 더 구비하는 것이 바람직하다.

코어 파이프(761)의 재질로는 스테인레스 합금강, 마레이징 강(maraging steel), 알루미늄 합금 등이 있다. 마레이징은 마텐자이트의 시효 열처리(martensite aging)를 의미한다. 마레이징 강은 Fe-Ni-Co-Mo 계의 합금강이다. 마 레이징 강은 18~25% 니켈을 함유하며, 인장강도가 175~210 (kg/mm² )이고, 인성(靭性)이 뛰어나며, 가공성이 풍부하다. 마레이징 강에는 18니켈 - 8코발트 - 5몰리브덴 강(18% 니켈강), 20니켈 - 1.5티탄 - 0.45 니오브 강(20% 니켈강), 25니켈 - 1.5티탄 - 0.45니오브 강(25% 니켈강)의 세 종류가 있는데, 이 중에서 18% 니켈강이 우수한 재질 특성을 가지며 가장 널리 사용된다. 알루미늄 합금으로는, 합금번호 2000 계열의 알루미늄 합금(Al-Cu, Al-Cu-Mg)(예를 들면, Al 2011, Al 2014, Al 2017, Al 2024), 합금번호 6000 계열의 알루미늄 합금(Al-Mg-Si)(예를 들면, Al 6061, Al 6063), 합금번호 7000 계열의 알루미늄 합금(Al-Zn-Mg-Cu)(예를 들면, Al 7003, Al 7075) 등이 있다. Zn, Mg, Cu, Si 등은 알루미늄의 기계적 특성을 향상시키는 원소들이다. 코어 파이프(761)의 열처리 방법은 여러 종류가 있다. 그 중 하나로, 제조 공정 단계에서 코어 파이프(761)의 강도가 최대값을 갖도록 열처리한다. 그러나, 정착기는 화상형성장치의 수명 시간 중 고온의 정착온도(예를 들면, 가열롤러(760)의 표면에서 약 150~250℃)로 유지되는 시간을 갖는다. 제조공정에서 열처리되지 않아도, 코어 파이프(761)가 정착기에 조립되어 사용되면서 정착온도에서 시효 열처리되는 것이 효율적이다. 또는, 코어 파이프(761)의 제조 공정에서 최소한의 시효 열처리만 거친 후, 정착기에 조립되어 사용되면서 정착온도에서 시효 열처리 되는 것이 바람직하다. 이러한 열처리 방법은 코어 파이프(761)의 강도 보강과 아울러, 제조 공정상의 시간과 비용을 줄일 수 있는 장점을 가진다.

탄성층(762) 재질로서, 실리콘 고무, 우레탄, 발포 수지,불소 고무 등이 있 다. 열원(765)으로서, 주울(joule)열을 발생하는 발열코일, 또는 할로겐 램프 등이 있다. 일 실시예로서, 할로겐 램프에 의하여 발생되는 복사에너지는 코어 파이프(761)의 내주에 마련된 광열 변환층(미도시)에서 열에너지로 변환된다. 상기 열에너지에 의하여 코어 파이프(761)가 가열되며, 코어 파이프(761)의 외주에 적층된 탄성층(762)은 열 전도에 의하여 소정의 정착 온도로 승온된다. 일정한 정착온도를 유지하도록 온도 제어부(미도시)가 구비된다. 온도 제어를 위하여 온도 감지 센서(미도시)가 가열롤러(760)의 외주면과 접촉식 또는 비접촉식으로 구비된다.

가압롤러(770)는 탄성 부재(779)에 의하여 탄성 바이어스되며, 정착벨트(800)의 내주를 눌러 소정의 정착압력을 작용한다. 인쇄 유니트에 의하여 토너 화상(T)이 형성된 기록매체(P)는 정착기로 이송되며, 정착닙에서 소정의 정착온도로 가열되고 소정의 정착압력으로 가압되면서 토너 화상(T)이 기록매체(P)에 융착된다. 일 실시예로서, 가압롤러(770)의 내부에는 가압롤러(770)의 코어 파이프(771)를 가열하는 열원(775)이 더 구비되는 것이 바람직하다. 가압롤러(770)의 내부에 마련되는 열원(775)은 상술한 가열롤러(760)의 내부에 설치되는 열원(765)과 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다. 가압롤러(770)도 상술한 가열롤러(760)와 마찬가지로 금속성의 코어 파이프(771)와, 그 위에 적층되는 탄성층(772)을 구비하는 것이 바람직하다. 가압롤러(770)에 구비되는 코어 파이프(771)와 탄성층(772)의 재질 및 기능에 관한 설명은 상술한 가열롤러(760)에 구비되는 코어 파이프(761)와 탄성층(762)에 대하여 상술한 바와 동일하므로 생략한다.

정착벨트(800)의 외주는 가열롤러(760)의 외주에 접촉되며 정착닙을 형성한 다. 정착닙은 접촉각 θ 에 걸쳐 원호 형상으로 형성되며, 원호의 길이는 N 이다. 정착벨트(800)는 일 단부가 가압롤러(770)로 지지되며, 타 단부는 벨트가압부재(790)로 지지된다. 일 실시예로서, 정착벨트(800)의 양 단부는 가압롤러(770) 및 벨트가압부재(790)에 의하여 인장된 상태로 지지된다. 연속적인 정착닙의 형성이 가능하다면, 가압롤러(770)와 벨트가압부재(790) 외에 정착벨트(800)를 지지하는 별도의 지지부재가 마련될 수 있음은 물론이다. 가압롤러(770)는 정착벨트(800)의 내주를 눌러 제1닙(910)을 형성한다. 제1닙(910)은 가압롤러(770)와 가열롤러(760)의 회전 중심을 연결하는 가상면(990)에 있어서, 가압롤러(770) 및 가열롤러(760)가 정착벨트(800)를 사이에 두고 서로 최단거리로 마주보는 위치에 형성된다.

벨트가압부재(790)는 지지편(791)과 탄성편(792)을 구비한다. 도 5에서 벨트가압부재(790)는 정착영역의 상류측으로서 가압롤러(770) 및 가열롤러(760)의 회전 중심을 연결하는 가상면(990)의 상류측에 마련된다. 그러나, 벨트가압부재(790)가 정착영역의 하류측에 마련되어도 무방하다. 도시되지는 않았지만, 이 경우의 벨트가압부재(790)는 도 5에 도시된 벨트가압부재(790)를 상기 가상면(990)을 기준으로 축 대칭시킨 형상이 된다. 도시되지는 않았지만, 가상면(990)의 상류측과 하류측에 적어도 하나 이상의 벨트가압부재(790)가 마련되는 실시예도 가능하다.

탄성편(792)은 지지편(791) 위에 적층되며 정착벨트(800)의 내주를 탄력적으로 지지한다. 지지편(791)은 탄성편(792)이 적층되는 베이스(base)로서, 정착벨트(800)를 누르는 방향으로 탄성 바이어스된다. 즉, 지지편(791)은 탄성부재(799)에 의하여 탄력적으로 지지된다. 벨트가압부재(790)는 정착벨트(800)의 내주를 미끄럼 지지하며 눌러 정착벨트(800)와 가열롤러(760)를 밀착시킨다. 상기 밀착되는 구간에는 제2닙(850)이 형성된다. 제2닙(850)은 벨트가압부재(790)에 의하여 정착벨트(800)의 타 단부가 가열롤러(760)와 접촉을 개시하는 지점인 참조부호 920 에서부터 제1닙(910)까지 연장되는 길이를 갖는다. 정착닙은 제1닙(910) 및 제2닙(850)을 모두 포함한다. 벨트가압부재(790)는 제1닙(910)에서부터 제2닙(850)에 걸쳐 연속적으로 정착벨트(800)를 눌러 정착닙의 전 구간에서 정착벨트(800)가 가열롤러(760)에 밀착되게 한다. 벨트가압부재(790)는 정착벨트(800)의 내주에 가압롤러(770)와 함께 마련된다. 벨트가압부재(790)의 일측 선단에는 가압롤러(770)의 외주에 밀착되는 경사부(900)가 구비된다. 정착닙의 전 구간에 걸쳐서 정착벨트(800)의 내주가 눌려질 수 있다면, 경사부(900)의 형상은 평면 또는 곡면이라도 무방하다. 예를 들면, 경사부(900)는 가압롤러(770)와 동일한 곡률을 갖는 원호 형상을 갖는다. 가압롤러(770)의 외주에 밀착되는 경사부(900)는 가압롤러(770)에 미끄럼 접촉된다. 과도한 구동부하를 방지하기 위하여 경사부(900)와 가압롤러(770)가 미끄럼 접촉되는 부분에 윤활제가 첨가되는 것이 바람직하다. 정착벨트(800)의 원활한 주행을 위하여 벨트가압부재(790)의 타측 선단에는 정착벨트(800)를 곡면 형상으로 만곡시키는 라운딩(rounding)부가 구비되는 것이 바람직하다. 아울러, 지지편(791)은 라운딩부에서 둔각으로 꺾인 형상인 것이 바람직하다. 일 실시예로서, 지지편(791)은 라운딩부에서 90°~ 180°의 꺽임각(φ)을 갖는다.

소정의 정착 온도로 정착기를 가열하기 위하여 워밍업 시간이 필요하다. 화상형성장치를 고속화하려면 워밍업 시간을 줄이는 것이 필수적이다. 본 발명의 정 착기는 가압롤러(770) 및 가열롤러(760)의 외경을 키우지 않아도 정착벨트(800)의 접촉길이를 조절함으로써, 정착닙을 충분히 확장할 수 있다. 정착닙이 확장되면 기록매체(P)가 정착닙을 통과하는 시간이 증가되므로, 정착 품질을 유지하면서 정착온도를 낮출 수 있고 워밍업 시간을 줄일 수 있다. 정착온도를 낮추면 탄성층(772)의 수명 증가, 워밍업 시간의 감소, 소비 전력의 감소 등을 기대할 수 있다. 정착벨트(800) 방식의 정착기는 소형화에 유리하고, 열용량을 감소시켜 승온 시간을 줄인다.

도 6에는 본 발명에 따른 정착기의 제2실시예로서, 가열롤러(760)의 외주에 정착벨트(800)가 감기는 정착기가 도시된다. 이를 참조하면, 가열롤러(760), 가압롤러(770), 가열롤러(760)의 외주에 감기는 정착벨트(800), 벨트가압부재(790)가 도시된다. 도 5와 동일한 참조부호는 동일한 실시예를 나타내므로 중복적인 설명은 생략하고, 정착기의 제1 및 제2실시예의 차이점을 중심으로 설명한다. 정착벨트(800)는 가열롤러(760) 및 벨트가압부재(790)의 외주에 인장된 상태로 감긴다. 도시된 바에 의하면, 벨트가압부재(790)는 가열롤러(760)와 가압롤러(770)의 회전 중심을 연결하는 가상면(990)을 기준으로 하류측에 위치한다. 도시되지는 않았지만, 다른 실시예로서 벨트가압부재(790)가 가상면(990)의 상류측에 마련되어도 무방하다. 이때, 벨트가압부재(790)는 상기 가상면(990)을 기준으로 도 6에 도시된 벨트가압부재(790)를 축 대칭시킨 형상이 된다. 도시되지는 않았지만, 가상면(990)의 상류측과 하류측에 적어도 하나 이상의 벨트가압부재(790)가 마련되는 실시예도 가능하다. 가압롤러(770)는 탄성부재(779)에 의하여 탄성바이어스되며 정착벨트(800)의 일 단부를 눌러 제1닙(910)을 형성한다. 제1닙(910)은 가압롤러(770)와 가열롤러(760)의 회전 중심을 연결하는 가상면(990)에 있어서, 가압롤러(770) 및 가열롤러(760)가 정착벨트(800)를 사이에 두고 서로 최단거리로 마주보는 위치에 형성된다. 벨트가압부재(790)는 정착벨트(800)의 타 단부를 미끄럼 지지하며 눌러 정착벨트(800)를 가압롤러(770)의 외주에 밀착시킨다. 벨트가압부재(790)는 탄성부재(799)에 의하여 가압롤러(770) 방향의 탄성력을 부여받는다. 상기 밀착되는 구간에는 제2닙(850)이 형성된다. 제2닙(850)은 정착벨트(800)의 타 단부와 가압롤러(770)의 접촉이 분리되는 지점인 참조부호 920 에서부터 제1닙(910)까지 연장되는 길이를 갖는다. 벨트가압부재(790)는 제1닙(910)에서부터 제2닙(850)에 걸쳐 연속적으로 정착벨트(800)를 누른다. 결국, 제1닙(910)과 제2닙(850)을 모두 포함하는 것으로서, 접촉각 θ 에 걸쳐 원주 길이 N을 갖는 원호 형상의 정착닙이 형성된다. 벨트가압부재(790)의 일측 선단에는 가열롤러(760)의 외주와 밀착되는 경사부(900)가 구비된다. 경사부(900)는 가열롤러(760)의 외주에 미끄럼 접촉되면서 완전히 밀착되는 것이 바람직하다. 벨트가압부재(790)의 타측 선단에는 원활한 주행을 위하여 정착벨트(800)를 만곡시키는 라운딩부가 구비된다. 승온 시간을 줄이기 위하여 가압롤러(770)의 내부에도 가압롤러(770)의 코어 파이프(771)를 가열하는 열원(775)이 구비되는 것이 바람직하다.
상술한 설명 및 도시된 바에 의하면 가열롤러(760) 및 가압롤러(770)의 용어를 사용하였으나 이에 국한되지 않고 가열롤러(760) 및 가압롤러(770) 중 어느 하나를 제1 롤러로 정의하고 나머지 하나를 제2 롤러로 정의할 수 있다. 즉, 열원(775)은 제1 롤러 및 제2 롤러 중 적어도 어느 하나에 마련되며, 정착벨트(800)는 제1 롤러 및 제2 롤러 중 어느 하나의 외주를 주행하고 제1닙(910) 및 제2닙(850)은 제1 롤러 및 제2 롤러 중 나머지 하나와 정착벨트(800) 사이에 형성된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 정착기에 따르면, 가압롤러 및 가열롤러의 외경을 키우지 않아도 정착벨트의 접촉길이를 조절함으로써 정착닙을 충분히 확장할 수 있고, 기록매체가 정착닙을 통과하는 시간이 증가되므로 정착 품질을 유지하면서 정착온도를 낮출 수 있어서 탄성층의 수명 증가, 소비 전력의 감소를 기대할 수 있고, 워밍업 시간을 줄일 수 있으며, 정착기의 열용량을 감소시켜 정착기의 소형화에 유리하고 승온 시간을 줄일 수 있으며, 공기갭에 의한 정착닙의 들뜸이 방지되므로 양호한 정착품질을 확보할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims

삭제
회전하면서 기록매체를 가열하는 가열롤러;

순환주행되며 상기 가열롤러의 외주면과 정착닙을 형성하는 정착벨트;

회전하면서 상기 정착벨트의 내주를 눌러 제1닙을 형성하는 가압롤러;

상기 정착벨트의 내주를 미끄럼 지지하며 눌러 상기 정착벨트와 상기 가열롤러가 밀착되는 구간에 제2닙을 형성하는 벨트가압부재; 를 포함하며,

상기 벨트가압부재의 일측 선단에는 상기 가압롤러의 외주에 밀착되는 경사부가 구비되고, 상기 정착닙은 상기 제1닙부터 상기 제2닙에 걸쳐 연속적으로 상기 정착벨트가 상기 가열롤러에 밀착되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 정착기.
제 2항에 있어서,

상기 경사부는,

상기 가압롤러의 외주에 미끄럼 접촉되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 정착기.
제 3항에 있어서,

상기 벨트가압부재의 타측 선단에는,

상기 정착벨트를 만곡시키는 라운딩부가 구비되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 정착기.
제 4항에 있어서,

상기 벨트가압부재는,

상기 정착벨트를 누르는 방향으로 탄성바이어스되는 지지편과,

상기 지지편에 적층되며 상기 정착벨트의 내주에 탄력적으로 접촉되는 탄성편을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 정착기.
제 5항에 있어서,

상기 지지편은,

상기 라운딩부에서 90°~ 180°의 꺽임각을 갖는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 정착기.
제 6항에 있어서,

상기 정착벨트의 양 단부는,

상기 가압롤러 및 상기 벨트가압부재에 의하여 인장된 상태로 지지되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 정착기.
제 2항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가열롤러 및 상기 가압롤러는,

금속 재질의 코어 파이프와,

상기 코어 파이프의 외주에 마련되는 탄성층을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 정착기.
제 8항에 있어서,

상기 가열롤러는,

그 외주에 상기 기록매체의 토너 화상이 들러붙지 않도록 상기 탄성층의 외주에 이형층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 정착기.
제 8항에 있어서,

상기 가압롤러의 내부에,

상기 가압롤러의 코어 파이프를 가열하는 열원이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 정착기.
삭제
기록매체를 가열하는 가열롤러;

상기 가열롤러의 외주를 순환주행하며 정착닙을 형성하는 정착벨트;

회전하면서 상기 정착벨트의 외주를 눌러 제1닙을 형성하는 가압롤러;

상기 정착벨트의 내주를 미끄럼 지지하며 눌러 상기 정착벨트와 상기 가압롤러가 밀착되는 구간에 제2닙을 형성하는 벨트가압부재; 를 포함하며,

상기 벨트가압부재의 일측 선단에는 상기 가압롤러의 외주에 밀착되는 경사부가 구비되고, 상기 정착닙은 상기 제1닙부터 상기 제2닙에 걸쳐 연속적으로 상기 정착벨트가 상기 가열롤러에 밀착되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 정착기.
제 12항에 있어서,

상기 경사부는,

상기 가열롤러의 외주에 미끄럼 접촉되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 정착기.
제 13항에 있어서,

상기 벨트가압부재의 타측 선단에는,

상기 정착벨트를 만곡시키는 라운딩부가 구비되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 정착기.
제 14항에 있어서,

상기 벨트가압부재는,

상기 정착벨트를 누르는 방향으로 탄성바이어스되는 지지편과,

상기 지지편에 적층되며 상기 정착벨트의 내주에 탄력적으로 접촉되는 탄성편을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 정착기.
제 15항에 있어서,

상기 지지편은,

상기 라운딩부에서 90°~ 180°의 꺽임각을 갖는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 정착기.
제 16항에 있어서,

상기 정착벨트의 양 단부는,

상기 가열롤러 및 상기 벨트가압부재에 의하여 인장된 상태로 지지되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 정착기.
제 12항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가열롤러 및 상기 가압롤러는,

금속 재질의 코어 파이프와,

상기 코어 파이프의 외주에 마련되는 탄성층을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 정착기.
제 18항에 있어서,

상기 가압롤러의 내부에,

상기 가압롤러의 코어 파이프를 가열하는 열원이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 정착기.
제1 롤러;

제2 롤러;

기록매체가 통과되는 제1닙에서 상기 제1 롤러 및 제2 롤러가 서로를 향하여 밀착되도록 탄성 바이어스시키는 탄성부재;

상기 제1 롤러 및 제2 롤러 중 적어도 하나를 가열하는 열원;

상기 제1 롤러 및 제2 롤러 중 어느 하나의 외주를 순환주행하며 제2닙을 형성하는 정착벨트;

상기 정착벨트의 내주를 미끄럼 지지하며 눌러 상기 제1 롤러 및 제2 롤러 중 어느 하나와 상기 정착벨트가 밀착되는 구간에 상기 제2닙을 형성하는 벨트가압부재; 를 포함하며, 상기 벨트가압부재의 일측 선단에는 상기 가압롤러의 외주에 밀착되는 경사부가 구비되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 정착기.
현상 카트리지 및 정착기를 포함하는 전자사진방식 화상형성장치에 있어서,

상기 정착기는,

회전하면서 기록매체를 가열하는 가열롤러;

순환주행되며 상기 가열롤러의 외주면과 정착닙을 형성하는 정착벨트;

회전하면서 상기 정착벨트의 내주를 눌러 제1닙을 형성하는 가압롤러;

상기 정착벨트의 내주를 미끄럼 지지하며 눌러 상기 정착벨트와 상기 가열롤러가 밀착되는 구간에 제2닙을 형성하는 벨트가압부재; 를 포함하며,

상기 벨트가압부재의 일측 선단에는 상기 가압롤러의 외주에 밀착되는 경사부가 구비되고, 상기 정착닙은 상기 제1닙부터 상기 제2닙에 걸쳐 연속적으로 상기 정착벨트가 상기 가열롤러에 밀착되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치.
컬러 인쇄를 위한 복수의 현상 카트리지와 중간전사벨트 및 정착기를 포함하는 전자사진방식 화상형성장치에 있어서,

상기 정착기는,

회전하면서 기록매체를 가열하는 가열롤러;

순환주행되며 상기 가열롤러의 외주면과 정착닙을 형성하는 정착벨트;

회전하면서 상기 정착벨트의 내주를 눌러 제1닙을 형성하는 가압롤러;

상기 정착벨트의 내주를 미끄럼 지지하며 눌러 상기 정착벨트와 상기 가열롤러가 밀착되는 구간에 제2닙을 형성하는 벨트가압부재; 를 포함하며,

상기 벨트가압부재의 일측 선단에는 상기 가압롤러의 외주에 밀착되는 경사부가 구비되고, 상기 정착닙은 상기 제1닙부터 상기 제2닙에 걸쳐 연속적으로 상기 정착벨트가 상기 가열롤러에 밀착되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치.
현상 카트리지 및 정착기를 포함하는 전자사진방식 화상형성장치에 있어서,

상기 정착기는,

제1 롤러;

제2 롤러;

기록매체가 통과되는 제1닙에서 상기 제1 롤러 및 제2 롤러가 서로를 향하여 밀착되도록 탄성 바이어스시키는 탄성부재;

상기 제1 롤러 및 제2 롤러 중 적어도 하나를 가열하는 열원;

상기 제1 롤러 및 제2 롤러 중 어느 하나의 외주를 순환주행하며 제2닙을 형성하는 정착벨트;

상기 정착벨트의 내주를 미끄럼 지지하며 눌러 상기 제1 롤러 및 제2 롤러 중 어느 하나와 상기 정착벨트가 밀착되는 구간에 상기 제2닙을 형성하는 벨트가압부재; 를 포함하며, 상기 벨트가압부재의 일측 선단에는 상기 가압롤러의 외주에 밀착되는 경사부가 구비되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치.