KR100741840B1

KR100741840B1 - 정착 장치 및 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR100741840B1
Application number: KR1020050081631A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 우에하라; 시게히코 하세바
Original assignee: 후지제롯쿠스 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-02-10
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2007-07-24
Also published as: KR20060090740A; CN1818810A; CN100487603C; US7502585B2; US20060177251A1; JP2006220950A; JP4654704B2

Abstract

기록재에 담지된 토너 화상을 정착하는 정착 장치는, 그 장축(major axis)이 기록재의 반송 방향으로 설정되고 그 단축(minor axis)이 기록재의 반송 방향과 직교하는 방향으로 설정된 상태에서 회전하는 벨트 부재와; 상기 벨트 부재의 단축 방향을 가로지르는 상기 벨트 부재의 면과 압접(pressure contact)한 상태로 배치되어 상기 기록재가 통과하는 닙부(nip part)를 형성하는 가압 부재를 포함하고 있다.

정착 장치, 화상 형성 장치, 토너 화상, 벨트 부재, 닙부, 가압 부재

Description

정착 장치 및 화상 형성 장치{FIXING DEVICE AND IMAGE FORMING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 화상 형성 장치의 구성을 나타낸 개략도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 정착 장치의 구성을 나타낸 측단면도.

도 3은 정착 벨트의 단부가 지지되는 구성을 설명하는 도면.

도 4의 (a) 및 (b)는 정착 벨트와 벨트 가이드 부재와의 크기의 관계를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 정착 장치의 구성을 나타낸 측단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 감광 드럼 11 : 대전 장치

12 : 레이저 노광 장치 13 : 현상 장치

15 : 전사부 17 : 드럼 클리너

18 : 화상 농도 센서 20 : 전사 유닛

21 : 전사 반송 벨트 22 : 구동 롤러

23 : 아이들 롤러 24 : 전사 롤러

30 : 제어부 60, 90 : 정착 장치

61 : 가압 롤러 62 : 정착 벨트

63 : 벨트 가이드 부재 64 : 할로겐 히터

65 : 반반사막 70 : 박리 보조 부재

80 : 에지 가이드 부재 801 : 벨트 주행 가이드부

802 : 플랜지부 803 : 유지 보관부

본 발명은, 예를 들면, 전자 사진 방식(electrophotographic method)을 이용한 화상 형성 장치에서 토너 화상을 기록재에 정착하는 정착 장치에 관한 것이다.

전자 사진 방식을 이용한 복사기와 프린터 등의 화상 형성 장치에서는, 예를 들면, 드럼 형상으로 형성된 감광체(감광 드럼)가 균일하게 대전되고, 이 감광 드럼은 화상 정보에 의거하여 제어된 광에 의해 주사 노광되어 감광 드럼 위에 정전 잠상을 형성한다. 다음에, 이 정전 잠상이 토너에 의해 가시 화상(토너 화상)으로 변화된다. 다음에, 이 토너 화상을 감광 드럼으로부터 기록재로 직접 전사하거나, 이 토너 화상을 중간 전사 매체에 1차 전사하여 중간 전사 매체로부터 기록재에 2차 전사된다. 그 후, 정착 장치에 의해 이 토너 화상이 기록재에 정착된다.

이러한 화상 형성 장치에 이용되는 정착 장치는, 예를 들면, 원통형의 코어바(core bar) 내에 배치되고, 그 코어바에 내열성 탄성층과 상기 탄성층의 외주면에 이형층(離型層)이 적층되어 형성된 정착 롤러와, 이 정착 롤러와 평행하게 압접한 상태로 배치되고, 내열성 탄성층과 상기 탄성층의 외주면에 내열성 수지막 또는 내열성 고무막으로 이루어진 이형층이 코어바에 적층되어 형성된 가압 롤러로 구성 된다. 또한, 정착 롤러와 가압 롤러 사이에, 미정착 토너 화상이 담지된 기록재를 통과하도록 하여, 미정착 토너 화상에 가열과 가압을 행함으로써 기록재에 토너 화상이 정착된다. 이러한 정착 장치를 2롤러 정착 방식이라고 부르며 일반적으로 널리 이용되고 있다.

반면, 2롤러 정착 방식과 같은 정착 롤러를 사용하는 종래의 정착 장치에서는, 정착 롤러 자체가 큰 열용량을 갖는다. 따라서, 화상 형성 장치의 전원을 온(on)상태로 하는 것과 동시에 정착 장치로의 전원 공급을 개시하여도, 정착 롤러를 실온으로부터 정착가능 온도로 상승시킬 때까지(워밍업)는 상당한 시간이 필요하게 되는 문제가 있다. 그와 같이 빠른 개시가 곤란한 정착 롤러의 특성 때문에, 화상 형성 장치가 대기 상태에 있는 경우에는, 화상 형성 장치의 개시에 대비하여 정착 롤러의 온도를 항상 일정하게 유지시킬 필요도 있다. 따라서, 정착 장치의 전력 소비량이 커지는 문제도 있다.

이러한 문제를 해소하기 위하여, 정착 롤러를 사용하는 구성 대신, 무종단 정착 벨트 부재(endless fixing belt member)를 사용한 정착 장치가 개발되고 있다. 상기 정착 벨트 부재는 막형상의 내열성 수지 등으로 이루어진 그 기초 부재를 갖기 때문에, 정착 롤러와 같은 롤러 형상의 부재에 비해서, 열용량이 작고 단시간에 워밍업을 행할 수 있는 이점을 갖고 있다. 또한, 빠른 개시가 용이하기 때문에, 대기시에서의 화상 형성 장치의 전력 소비량을 감소시킬 수도 있다.

정착 벨트 부재를 사용한 정착 장치에 관한 종래 기술의 예로서, 다음의 기술이 제안되고 있다(예를 들면, 일본국 특개2003-223054호 공보 참조). 이 기술에 의하면, 정착 장치는 내부 공간에 할로겐 히터가 배치되고 또한 지지 부재에 의해 회전가능하게 지지된 가열 필름(정착 벨트 부재)과, 가열 필름과 압접한 상태로 배치되어 정착 닙부(fixing nip part)를 형성하여 가열 필름이 종동(從動)하도록 하는 가압 롤러 부재로 또한 구성된다. 할로겐 히터로부터 방사되는 적외선을 정착 닙부에 집중시켜 정착 닙부에서 가열 필름을 가열함으로써, 정착 닙부를 통과하는 기록재 위의 토너 화상을 요구가 있는 즉시 정착시킨다.

반면, 상기 설명한 정착 벨트 부재를 사용한 정착 장치에서도, 워밍업 타임이 더 한층 단축되는 것을 요구하는 시장이 증가되고 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위하여, 정착 벨트 부재의 열용량을 더욱 저감시킬 필요가 있다. 이 때문에, 정착 벨트 부재의 직경이 감소될 필요가 또한 있다.

그러나, 정착 벨트 부재의 직경이 작으면, 기록지에 열을 가하는 상기 닙부의 폭은 구조상 필연적으로 작아지게 된다. 이에 의해, 닙부를 기록지가 통과하는 근소한 시간 동안에, 토너 화상을 용융시키기에 충분한 열량을 기록지에 공급하는 것이 어렵게 된다. 그 결과, 닙부에서의 열량을 확보할 필요로 인해 처리 속도를 감소시켜야 하므로, 고속의 화상 형성 장치에서는 워밍업 타임을 단축시키는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제를 다루기 위해 이루어진 것이다. 본 발명의 일 측면에 의하면, 기록재에 담지된 토너 화상을 정착하는 정착 장치는, 기록재의 반송 방향으로 그 장축이 설정되고 기록재의 반송 방향과 직교하는 방향으로 단축이 설정된 상태로 회전하는 벨트 부재와, 벨트 부재의 단축 방향을 가로지르는 벨트 부재의 면과 압접한 상태로 배치되어, 기록재가 통과하는 닙부를 형성하는 가압 부재를 포함한다.

본 발명은 첨부한 도면을 취한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 자명해진다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

(제 1 실시예)

도 1은 본 발명이 적용되는 화상 형성 장치의 구성을 나타낸 개략도이다. 도 1에 나타낸 화상 형성 장치는, 감광 드럼(10)을 대전하는 대전 장치(11)와, 감광 드럼(10) 위에 정전 잠상을 기입하는 노광 장치(12)(도면에서, 노광 빔은 부호 Bm이 가리킴)와, 토너를 포함하고 감광 드럼(10) 위의 정전 잠상을 토너에 의해 가시화하는 현상 장치(13)와, 전사부(15)에서의 정전 전사에 앞서 감광 드럼(10) 위의 토너 화상을 대전하는 전사 전(前)의 대전 장치(14)와, 감광 드럼(10) 위에 형성된 토너 화상을 전사부(15)의 기록재로서의 기록지(P)에 전사하는 전사 유닛(20)과, 전사부(15)의 하류측의 감광 드럼(10)에 근접하게 배치되어 화상 농도의 조정을 행하기 위한 화상 농도 센서(18)와, 정전 전사 후의 잔류 토너의 대전량을 저감하는 클리닝 전의 대전 장치(16)와, 감광 드럼(10) 위의 잔류 토너가 제거되는 드럼 클리너(17) 등의 전자 사진용 디바이스를 포함하고, 이 모두는 화살표 A가 가리키는 방향으로 회전하는 토너 화상 담지체의 일례로서의 감광 드럼(10) 부근에 배 치되어 있다. 또한, 용지(P) 위에 전사된 미정착 토너 화상을 정착하는 정착 장치(60)와, 각 장치(각 부 또는 유닛)의 동작을 제어하는 제어부(30)를 포함한다.

여기서, 전사 유닛(20)은 구동 롤러(22)와 아이들 롤러(23)에 의해 팽팽하게 잡아당겨지는 전사 반송 벨트(21)와, 전사 반송 벨트(21)의 내측에 배치되고 전사 반송 벨트(21)를 그 사이에 두어 감광 드럼(10)과 압접되는 전사 롤러(24)를 포함한다. 또한, 전사 유닛(20)은 전사부(15)로 반송되는 용지(P)에 감광 드럼(10) 위의 토너 화상을 전사하는 기능과, 전사부(15)에서 토너 화상이 전사된 용지(P)를 정착 장치(60)까지 반송하는 기능을 갖는다.

또한, 본 실시예의 화상 형성 장치는, 용지 반송계로서, 용지(P)를 수용하는 용지 트레이(50)(이 용지(P)는 용지 트레이(50)에 집적됨)와, 이 용지 트레이(50)에 집적된 용지(P)를 소정의 타이밍으로 취득 반송하는 픽업 롤러(51)와, 픽업 롤러(51)에 의해 지급되는 용지(P)를 반송하는 반송 롤러(52)와, 반송된 용지(P)를 소정의 타이밍으로 전사부(15)로 공급하는 레지스트레이션 롤러(registration roller)(54)와, 반송 롤러(52)에 의해 반송된 용지(P)를 레지스트레이션 롤러(54)로 유도하는 반송 슈트(transporting chute)(53)와, 레지스트레이션 롤러(54)로부터 공급된 용지(P)를 전사부(15)로 유도하는 인렛 슈트(inlet chute)(55)와, 토너 화상이 전사 유닛(20)에 의해 전사되어 정착 장치(60)로 운송되는 용지(P)를 유도하는 정착 입구 가이드(56)와, 정착 장치(60)로부터 배출된 용지(P)를 배지 재치부(discharged paper placing part)(도시하지 않음)에 반송하는 배지 롤러(57)를 포함한다.

다음에, 본 실시예에 의한 화상 형성 장치의 기본적인 화상 형성 프로세스를 설명하기로 한다. 도 1에 나타낸 화상 형성 장치에서는, 화상 입력 단자(IIT)(도시하지 않음), 퍼스널 컴퓨터(PC)(도시하지 않음) 등으로부터의 화상 데이터가 화상 처리 유닛(도시하지 않음)에 의해 소정의 화상 처리가 행해진다. 이러한 화상 처리 유닛에서는, 입력된 반사율 데이터에 대해서, 셰이딩 보정과, 위치 편차 보정과, 감마 보정과, 프레임 삭제 편집, 이동 편집 등의 각종 이동 편집 등의 소정의 화상 처리가 행해진다. 다음에, 화상 처리 장치에 의해 화상 처리를 행한 화상 데이터는 레이저 노광 장치(12)로 출력된다.

화상 형성 장치에서 화상 형성 동작이 개시되면, 감광 드럼(10)은 회전을 개시한다. 그와 동시에, 감광 드럼(10)의 면은, 예를 들면, 스테인레스나 알루미늄 등의 금속에 고저항 재료가 피복되어 형성된 롤러 부재로 구성되는 대전 장치(11)에 의해, 소정의 대전 전위로 대전된다. 또한, 레이저 노광 장치(12)는 화상 처리 유닛으로부터 입력된 화상 데이터에 따라, 반도체 레이저 장치로부터 방사된 레이저 빔 Bm을 다각형 미러를 사용하여 주사하면서 감광 드럼(10)의 면을 조사함으로써, 감광 드럼(10) 위에 정전 잠상을 형성한다.

형성된 정전 잠상은 현상 장치(13)에 의해 토너 화상이 흑색 토너에 의해 현상된다. 즉, 예를 들면, 흑색 토너와 캐리어를 갖는 현상제를 담지한 현상제 담지체(현상 슬리브)(13a)에, 전원(도시하지 않음)으로부터의 직류 전압으로 이루어진 현상 바이어스 또는 교류 전압에 직류 전압이 중첩된 현상 바이어스가 인가됨으로써, 현상제 담지체와 감광 드럼(10)과의 사이에 현상 전계가 형성된다. 이에 의 해, 현상 슬리브(13a) 위의 흑색 토너가 정전 잠상의 화상부로 전사되어, 정전 잠상이 가시 화상으로 된다.

여기서, 본 실시예의 화상 형성 장치에서는, 소정의 사이클마다 셋업 사이클이 실행된다. 구체적으로, 실제의 화상 형성 동작 이전에, 소정의 패치 영역이 소정의 조건하에서 현상된다. 이 때, 전사 유닛(20)의 전사 반송 벨트(21)는 감광 드럼(10)과 공간을 두고 떨어져 있는 상태로 설정된다. 그 상태에서, 현상된 패치 영역은 전사부(15)를 그대로 통과하고, 전사부(15)의 하류측에 배치된 화상 농도 센서(18)에 의해 패치 영역의 토너 화상의 농도가 측정된다. 화상 농도 센서(18)에 의해 측정된 토너 농도 신호는 제어부(30)로 보내진다. 다음에, 화상 농도 센서(18)로부터의 신호에 의거하는 제어부(30)로부터의 지시에 의해, 대전 장치(11)에 의한 감광 드럼(10)의 대전 전위 및/또는 현상 장치(13)로 인가되는 현상 바이어스값이 조정되어, 소정의 화상 농도가 유지된다.

다음에, 통상의 화상 형성 동작시에서, 감광 드럼(10) 위에 형성된 토너 화상은, 감광 드럼(10)과 전사 유닛(20)이 접하는 전사부(15)로 반송된다. 이 경우, 전사 유닛(20)의 전사 반송 벨트(21)는 미리 감광 드럼(10)에 접한 상태로 설정된다. 토너 화상이 전사부(15)로 반송되면, 용지 반송계에서는, 토너 화상이 전사부(15)로 반송되는 시간 주기에 맞추어 픽업 롤러(51)가 회전하고, 용지 트레이(50)로부터 소정 사이즈의 용지(P)가 공급된다. 픽업 롤러(51)에 의해 공급된 용지(P)는 반송 롤러(52)에 의해 반송되어, 반송 슈트(53)를 거쳐 레지스트레이션 롤러(54)에 도달한다. 이 레지스트레이션 롤러(54)에서, 용지(P)가 일단 정지되어, 토 너 화상이 담지된 감광 드럼(10)의 이동 타이밍에 맞추어 레지스트레이션 롤러(54)가 회전한다. 이에 의해, 용지(P)의 위치와 토너 화상의 위치가 정렬되어, 용지(P)는 인렛 슈트(55)로부터 전사부(15)로 송출된다.

전사부(15)에서, 소정의 타이밍으로 반송된 용지(P)는 전사 유닛(20)의 전사 반송 벨트(21)를 그 사이에 두고 감광 드럼(10)과 전사 롤러(24) 사이에 개재된다. 이 때, 전사 롤러(24)에는 토너의 대전 극성(이하, '마이너스 극성'으로 칭함)과 반대 극성을 갖는 전압(전사 바이어스)이 인가되어, 전사 롤러(24)로부터 전사 반송 벨트(21)로 감광 드럼(10) 위의 토너 대전 극성과는 반대 극성의 전하가 부여된다. 이에 의해, 감광 드럼(10) 위에 담지된 미정착 토너 화상은 감광 드럼(10)과 전사 롤러(24)에 의해 가압되는 전사부(15)에서 용지(P) 위에 정전 전사된다.

토너 화상이 그 위에 정전 전사된 용지(P)는, 전사 유닛(20)의 전사 반송 벨트(21)로 정전 흡착된 상태로 감광 드럼(10)으로부터 박리되어 반송되고, 용지(P)의 반송 방향으로 전사 유닛(20)의 하류측에 설치된 정착 장치(60)까지 보내진다. 또한, 용지(P)가 감광 드럼(10)으로부터 박리되지 않고 감광 드럼(10)에 흡착된 상태에 있는 경우에는, 전사부(15)의 하류측의 감광 드럼(10)의 면 부근에 배치된 분리 클로(separating claw)(도시하지 않음)에 의해, 용지(P)는 감광 드럼(10)으로부터 분리되어, 전사 반송 벨트(21)로 정전 흡착된다.

정착 장치(60)에서 용지(P)가 반송되는 전사 반송 벨트(21)의 후단부에는, 전사 반송 벨트(21)가 구동 롤러(22)에 감길 때의 곡률과, 용지(P) 자체의 강도에 의해, 용지(P)는 전사 반송 벨트(21)로부터 박리된다. 다음에, 용지(P)는 정착 입 구 가이드(56)에 의해 유도되어 정착 장치(60)로 반송된다.

정착 장치(60)로 반송된 용지(P) 위의 미정착 토너는, 정착 장치(60)에서 열과 압력에 의한 정착 처리를 받아서 용지(P) 위에 정착된다. 다음에, 정착 장치(60)를 통과한 용지(P)는 배지 롤러(57)에 의해 화상 형성 장치의 배출부에 설치된 배지 재치부(도시하지 않음)로 반송되어 일련 화상 형성 동작이 완료된다.

또한, 본 실시예의 화상 형성 장치는 단색(흑색)의 토너 화상을 형성하는 것을 채용하였지만, 본 발명은, 예를 들면, 옐로, 마젠타, 시안, 블랙의 토너 화상을 서로 중첩하여 컬러 화상을 형성하는 컬러 화상 형성 장치에 적용할 수도 있다.

이어서, 본 실시예의 화상 형성 장치에 배치되는 정착 장치(60)를 설명하기로 한다.

도 2는 본 실시예에 의한 정착 장치(60)의 구성을 나타낸 측단면도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 정착 장치(60)는 가압부재의 일례로서의 가압 롤러(61)와, 용지(P)의 토너 화상 담지면측에 배치된 벨트 부재로서의 정착 벨트(62)와, 정착 벨트(62)의 내주면을 지지하고 또한 정착 벨트(62)를 그 사이에 두고 가압 롤러(61)로부터 가압되는 지지 부재의 일례로서의 벨트 가이드 부재(63)와, 정착 벨트(62)의 내부에 배치되어 정착 벨트(62)를 가열하는 가열 부재로서의 할로겐 히터(64)를 그 필수 부품으로서 포함한다.

가압 롤러(61)는 정착 벨트(62)와 평행하게 배치되고 정착 벨트(62)를 가압하도록 설정되어 있다. 또한, 구동 모터(도시하지 않음)에 의해 화살표 C가 가리키는 방향으로 회전하고, 정착 벨트(62)와 가압 롤러(61) 사이의 마찰력에 의해 정 착 벨트(62)가 가압 롤러(61)에 종동하여 회전하도록 채용되어 있다.

여기서, 가압 롤러(61)는 지지체와 회전축 양쪽 모두의 기능을 하는 코어바(원통형의 코어바)(611)와, 코어바(611)의 외주면에 피복된 내열성 탄성층(612)과, 내열성 수지 또는 내열성 고무로 피복된 이형층(613)이 적층되어 구성되어 있다.

또한, 정착 벨트(62)는 원래 형상이 원통형 형상으로 형성된 무종단 벨트이고, 열경화성 폴리이미드 수지, 열가소성 폴리이미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리벤조이미다졸 수지 등을 주성분으로 포함하는 베이스층(621)과, 가압 롤러(61)에서 이 베이스층의 면(외주면)에 피복되어, 이형성과 내구성이 뛰어난 PFA(테트라플루오르에틸렌퍼플루오로알킬비닐에테르코폴리머) 등의 불소 수지로 이루어진 이형층(622)으로 구성되어 있다. 베이스층(621)의 두께는 40㎛ 내지 80㎛이고, 이형층(622)의 두께는 1㎛ 내지 30㎛로 설정되어 있다. 여기서, 베이스층(621)에는, 예를 들면, 카본 블랙이 혼합되어 있기 때문에, 할로겐 히터(64)로부터의 복사열을 정착 벨트(62)가 용이하게 흡수함으로써, 열의 이용 효율이 향상된다. 따라서, 베이스층(621)은 열흡수층으로서의 기능도 갖고 있다. 또한, 베이스층(621)에는 카본 블랙을 혼합하지 않고 PFA에 카본 블랙을 혼합함으로써 형성된 열흡수층을, 베이스층(621)과는 별도로 베이스층(621)의 내주면에 피복한 구성을 사용할 수도 있다.

이러한 구성을 갖는 정착 벨트(62)는 정착 벨트(62)의 내부에 배치된 벨트 가이드 부재(63)와, 정착 벨트(62)의 양단부에 배치된 에지 가이드 부재(80)(도 3 참조)에 의해 회전가능하게 지지되어 있다.

그러면, 폭 방향으로 정착 벨트(62)의 양단부를 지지하는 에지 가이드 부재(80)의 구성을 설명하기로 한다. 도 3은 정착 벨트(62)의 단부를 지지하는 구성을 설명하는 도면으로서, 용지(P)의 반송 방향으로 하류측에서 본 정착 장치(60)의 한쪽 단부 영역을 나타내고 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 폭 방향으로 정착 벨트(62)의 양단부는 정착 벨트(62)의 내부에 배치된 벨트 가이드 부재(63)의 양단부에 고정된 에지 가이드 부재(80)에 의해 지지되고 있다. 에지 가이드 부재(80)는 닙부(N)와 그 부근에 대응하는 부분에 노치(notch)된 단면에서 원통형 형상으로, 즉, "C"자 형상으로 형성된 벨트 주행 가이드부(801)와, 이 벨트 주행 가이드부(801)의 외측에 설치되고 정착 벨트(62)보다 큰 외부 직경을 갖도록 형성된 플랜지부(802)와, 에지 가이드 부재(80)의 외측면에 설치되어 에지 가이드 부재(80)를 정착 장치(60)의 본체에 위치 결정하고 이 에지 가이드 부재(80)를 고정하기 위한 유지 보관부(803)로 구성되어 있다.

본 실시예의 에지 가이드 부재(80)에서는 벨트 주행 가이드부(801)의 외주면이 폭 방향으로 정착 벨트(62)의 양단부의 내주면의 일부를 지지하고 있다. 정착 벨트(62)의 양단부는 벨트 주행 가이드부(801)의 외주면의 일부에 의해 지지되면서 회전한다. 이 때, 정착 벨트(62)에는 폭 방향으로 힘을 가하여 그 양단부 중 어느 한쪽의 방향으로 치우치는, 소위, 벨트 워크(belt walk)가 생기는 경우가 있다. 그 경우, 에지 가이드 부재(80)의 플랜지부(802)에 의해 정착 벨트(62)의 벨트 워크가 제한되어 정착 벨트(62)로 치우침이 생기는 것이 규제된다.

또한, 에지 가이드 부재(80)의 플랜지부(802)는, 그 대향하는 내측면에서, 상기 설명한 바와 같이, 벨트 가이드 부재(63)의 양단부를 지지하고, 또한 할로겐 히터(64)의 양단부도 지지하며, 할로겐 히터(64)를 정착 벨트(62) 내부의 소정의 위치에 고정 배치한다.

다음에, 벨트 가이드 부재(63)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 정착 벨트(62)의 내부에 배치되어, 가압 롤러(61)에서 정착 벨트(62)의 대략 내주면의 절반을 지지하고 있다. 구체적으로, 벨트 가이드 부재(63)는 대략 반타원 통(하프-파이프(half-pipe) 형상)의 형상으로 형성되어 있다. 또한, 가압 롤러(61)는 배치된 측과는 반대측의 영역이 개방되어 있고, 가압 롤러(61)를 향하여 만곡하도록 형성되어 있다. 또한, 벨트 가이드 부재(63)는, 용지(P)의 반송 방향에 대해서, 닙부(N)의 상류측에 형성되는 만곡부(상류측 만곡부)(63b)와, 닙부(N)의 하류측에 형성되는 만곡부(하류측 만곡부)(63c)를 갖고 있다. 또한, 본 실시예에 의한 정착 장치(60)에서는 벨트 가이드 부재(63)의 상류측 만곡부(63b)와 하류측 만곡부(63c)가 닙부(N)에 대해서 대칭적으로 되도록 형성되어 있다. 이와 같이 형성된 벨트 가이드 부재(63)는 정착 벨트(62)의 내부에 배치됨으로써, 정착 벨트(62)의 단면 형상이 용지(P)의 반송 방향으로 장축(긴 직경)을 갖고 용지(P)의 반송 방향과 직교하는 방향으로 단축(짧은 직경)을 갖는 대략 타원형 형상으로 변형시키면서 정착 벨트(62)를 지지하고 있다.

또한, 정착 벨트(62)의 내부에 배치된 벨트 가이드 부재(63)는 할로겐 히터(64)로부터의 복사열을 받아 가열되어 그 열을 정착 벨트(62)로 전달하여 정착 벨 트(62)를 가열하는 기능을 갖고 있다. 또한, 정착 벨트(62)가 가압 롤러(61)로부터 가압될 때, 가압 롤러(61)으로부터의 가압력에 대항하여, 정착 벨트(62)를 그 내부로부터 지지하는 기능도 갖고 있다. 이에 의해, 벨트 가이드 부재(63)는, 할로겐 히터(64)로부터의 복사열이 효율적으로 정착 벨트(62)로 전달되고 가압 롤러(61)로부터의 가압력에 대해서 편차가 생기지 않도록, 알루미늄, 철, SUS 등과 같이, 열전도성이 높고 기계적 강도와 강성이 뛰어난 재질로 형성된다.

또한, 벨트 가이드 부재(63)의 닙부(N)에 상당하는 영역 부근의 내주면에는 흑색화 처리가 행해진다. 이것은 벨트 가이드 부재(63)의 닙부(N)에 상당하는 영역 부근이, 할로겐 히터(64)로부터의 복사열을 효과적으로 흡수할 수 있게 해준다.

또한, 벨트 가이드 부재(63)가 정착 벨트(62)에서 슬라이딩하는 벨트 가이드 부재(63)의 외주면에는, 벨트 가이드 부재와 정착 벨트(62) 사이의 슬라이딩 저항을 저감하기 위하여, 마찰 계수가 작고 내마모성과 내열성을 갖는 재질로 피복하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 테플론(Teflon)(등록 상표) 시트, 탄화불소 수지 시트, 탄화불소 수지 피복막 등을 사용할 수 있다.

또한, 벨트 가이드 부재(63)와 정착 벨트(62) 사이의 슬라이딩 저항을 더욱 저감하기 위하여, 정착 벨트(62)의 내주면에는 아미노 변성 실리콘 오일 등의 윤활제를 도포하는 것도 효과적이다.

다음에, 할로겐 히터(64)는 정격 출력 500W 내지 1,000W로 설정된 가열원이다. 또한, 할로겐 히터(64)는 만곡한 벨트 가이드 부재(63)의 내부 영역에 배치되어 있다. 구체적으로, 할로겐 히터(64)는 용지(P)의 반송 방향으로 닙부(N)의 중 앙부의 상부에 배치되고, 벨트 가이드 부재(63)의 개구면(63a)(도 2 참조)보다 가압 롤러(61)(벨트 가이드 부재(63))에 대략 7mm정도 근접하게 배치되어 있다. 또한, 할로겐 히터(64)는 벨트 가이드 부재(63)의 부근에서 주로 닙부(N) 주변의 벨트 가이드 부재(63)를 가열하고 있다.

또한, 닙부(N)측의 면과 반대측의 할로겐 히터(64)의 면은, 할로겐 히터(64)의 램프 필라멘트로부터의 복사열의 일부를 반사시키기 위한 백색 세라믹으로 이루어지는 반반사막(semireflective film)(65)이 피복되어 있다. 반반사막(65)은 할로겐 히터(64)의 램프 필라멘트로부터의 복사열의 수10%를 반사하도록 설정되어 있다. 본 실시예의 정착 장치(60)에서는 할로겐 히터(64)의 전체 발열값 중에서 대략 60%의 열량을 반사하는 반반사막(65)를 사용하고 있다. 할로겐 히터(64)를 이와 같이 구성함으로써, 반반사막(65)에 의해 피복되지 않고 닙부(N)측에 위치된 할로겐 히터의 면에서, 할로겐 히터(64)의 램프 필라멘트로부터의 복사열은 닙부(N)의 부근에 벨트 가이드 부재(63)를 가열하고, 가열된 벨트 가이드 부재(63)으로부터의 열전도에 의해 정착 벨트(62)가 간접적으로 가열된다. 한편, 반반사막(65)이 피복되고 닙부(N)의 반대측에 위치하는 상기 할로겐 히터의 면에서는, 반반사막(65)로부터의 복수열 중 일부(전체 발열값의 대략 40%)만이 투과되어, 이 투과된 복사열에 의해 정착 벨트(62)가 직접적으로 가열된다. 이와 같이, 정착 벨트(62)는 할로겐 히터(64)에 의해서 단시간에 소정의 온도까지 가열된다.

여기서, 할로겐 히터(64)에 피복되는 반반사막(65)에서는, 닙부(N) 부근의 정착 벨트(62)와 벨트 가이드 부재(63)의 일부에서 소정의 온도 상승률을 얻을 수 있도록 백색 세라믹의 코팅량이 조정된다. 벨트 가이드 부재(63)를 형성하는 재질, 재질의 두께, 열용량, 할로겐 히터(64)의 정격 출력 등에 대응하여, 닙부(N) 부근의 정착 벨트(62)와 벨트 가이드 부재(63)의 일부가 소정의 온도 상승률로 가열되도록, 백색 세라믹의 코팅량은 최적으로 설정되어 있다.

또한, 할로겐 히터(64)에 피복되는 반반사막(65)은 할로겐 히터(64)의 중심축에 대하여 180° 내지 270°가 되는 영역에 피복되어 있다. 이러한 영역을 피복함으로써, 할로겐 히터(64)는 벨트 가이드 부재(63)의 (닙부(N)에 상당하는) 영역을 전적으로 가열하여, 벨트 가이드 부재(63)의 닙부(N)에 상당하는 영역 이외를 과잉으로 가열하거나, 정착 벨트(62)를 직접적으로 가열하는 열량이 과도하게 되는 것을 억제하고 있다. 이에 의해, 할로겐 히터(64)로부터의 열을 효율적으로 사용할 수 있고, 정착 벨트(62)가 열적으로 손상이 생기는 것을 억제할 수 있다.

또한, 이와 같이 구성된 본 실시예의 정착 장치(60)에서는, 도 1에 나타낸 화상 형성 장치의 전사부(15)에서 토너 화상이 정전 전사된 용지(P)는 정착 입구 가이드(56)에 의해 정착 장치(60)의 닙부(N)로 유도된다. 용지(P)가 닙부(N)를 통과할 때, 용지(P) 위의 토너 화상은 닙부(N)에 작용하는 압력과 정착 벨트(62)로부터 공급되는 열에 의해 정착된다.

정착 처리가 완료된 후에 닙부(N)를 통과한 용지(P)는 닙부(N)의 출구 영역에서 정착 벨트(62)의 곡률의 변화에 의해 정착 벨트(62)로부터 박리된 다음에, 화상 형성 장치의 배출부에 설치된 배지 재치부로 반송된다. 이 때, 정착 후의 용지(P)를 정착 벨트(62)로부터 완전하게 분리하기 위한 보조 수단으로서, 정착 벨트 (62)의 닙부(N)의 하류측에 박리 보조 부재(70)를 배치해도 된다. 박리 보조 부재(70)는 박리 배플(peeling baffle)(71)이 정착 벨트(62)의 회전 방향과 대향하는 방향(반대 방향)으로 정착 벨트(62)와 근접한 상태에서 배플 홀더(72)에 의해 유지된다.

여기서, 본 실시예의 정착 장치(60)에서, 상기 설명한 바와 같이, 정착 벨트(62)의 내부에 배치된 벨트 가이드 부재(63)는, 정착 벨트(62)의 단면 형상을, 용지(P)의 반송 방향으로 장축(긴 직경)을 갖고 용지(P)의 반송 방향과 직교하는 방향으로 단축(짧은 직경)을 갖는 대략 타원형 형상으로 변형시키고 있다. 또한, 단축과 직교하는 정착 벨트(62)의 측면(짧은 직경의 방향을 가로지르는 면)과 압접한 상태로 가압 롤러(61)가 배치되어 있다. 이와 같이, 정착 벨트(62)를 용지(P)의 반송 방향으로 길고 평탄한 대략 타원형 형상으로 변형시켜, 가압 롤러(61)를 단축과 직교하는 정착 벨트(62)의 측면과 압접한 상태로 함으로써, 가압 롤러(61)에 접하는 면에서 정착 벨트(62)가 작은 곡률(큰 곡률 반경을 가짐)을 갖도록 형성될 수 있다.

이에 의해, 정착 벨트(62)의 직경을 작게 한 경우에도, 가압 롤러(61)가 정착 벨트(62)에 접하는 닙부(N)가 큰 폭을 갖도록 설정될 수 있다. 즉, 정착 벨트(62)는 그 곡률 반경이 큰 영역에서 가압 롤러(61)와 접하기 때문에, 정착 벨트(62)가 가압 롤러(61)에 접하는 영역이 넓게 설정될 수 있다. 따라서, 용지(P)가 닙부(N)를 통과하는 동안에 토너 화상을 용융하기에 충분한 열량을 용지(P)에 부여 할 수 있으므로, 감소된 직경을 갖는 정착 벨트(62)를 사용한 화상 형성 장치의 처 리 속도가 증가하여도, 양호한 정착 성능을 유지할 수 있다.

또한, 닙부(N)의 폭을 넓게 설정하기 때문에, 정착 벨트(62)가 벨트 가이드 부재(63)와 접촉하는 시간도 증가될 수 있다. 이에 의해, 정착 벨트(62)로부터 용지(P)로의 열의 전도에 의해 온도가 저하한 정착 벨트(62)에 대해서, 벨트 가이드 부재(63)으로부터 신속하게 열이 보충되므로, 정착 벨트(62)의 온도를 대략 일정하게 유지하는 것도 용이하게 할 수 있다.

이 경우, 벨트 가이드 부재(63)가 정착 벨트(62)를 그 사이에 두고 가압 롤러(61)에 가압되는 면은, 용지(P)의 반송 방향을 따라, 예를 들면, 8mm 내지 9mm의 폭으로 대략 평면부(63d)(도 2 참조)에 의해 형성될 수도 있다. 이와 같이 벨트 가이드 부재(63)을 구성함으로써, 정착 벨트(62)를 대략 타원형 형상으로 변형시키는 것으로 인해 폭이 넓어진 닙부(N)에서, 용지(P)가 통과하는 경로를 대략 평탄한 면의 형상으로 형성할 수 있다. 평면의 닙부(N)를 형성함으로써, 닙부(N)를 통과하는 용지(P)에는 폭이 넓어진 닙부(N)의 전체 영역에 균일하고 충분한 닙압(nip pressure)을 가할 수 있다. 따라서, 닙부(N)에서 용지(P)를 정착 벨트(62)와 같은 속도로 반송할 수 있기 때문에, 용지(P)가 중첩되어 형성되는 봉투 등의 기록지이어도 종이 주름이나 말림이 생기는 것을 억제할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 본 실시예의 정착 장치(60)에서 정착 벨트(62)는, 정착 벨트(62)의 내부에 배치된 벨트 가이드 부재(63)에 의해 용지(P)의 반송 방향으로 장축을 갖고 용지(P)의 반송 방향과 직교하는 방향으로 단축을 갖는 대략 타원형 형상으로 형성된다. 또한, 가압 롤러(61)는 단축과 직교하는 정착 벨트(62) 의 측면(짧은 직경의 방향을 가로지르는 면)과 압접한 상태로 배치되어 있다. 이에 의해, 정착 벨트(62)의 직경을 작게 하여도, 가압 롤러(61)가 정착 벨트(62)에 접하는 닙부(N)의 폭을 넓게 설정할 수 있다. 따라서, 용지(P)가 닙부(N)를 통과하는 동안에 토너 화상을 용융하기에 충분한 열량을 용지(P)에 부여할 수 있으므로, 화상 형성 장치의 처리 속도를 증가시켜도, 양호한 정착 성능을 유지할 수 있다.

또한, 정착 벨트(62)의 직경을 작게 하여 정착 벨트(62)의 열용량을 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 소량의 열에 의해 정착 벨트(62) 전체의 온도를 정착가능 온도까지 상승시킬 수 있으므로, 워밍업 타임을 단축하는 것도 동시에 가능해진다.

그러면, 작은 직경을 갖는 정착 벨트(62)를 사용함으로써 폭이 넓은 닙부(N)를 형성하는 방법을 설명하기로 한다. 도 4의 (a)와 (b)는 정착 벨트(62)와 벨트 가이드 부재(63) 사이의 크기의 관계를 나타낸다 도면이다. 여기서, 도 4의 (a)는 벨트 가이드 부재(63)가 정착 벨트(62)의 내부에 배치되기 이전의 상태를 나타낸 도면이고, 도 4의 (b)는 벨트 가이드 부재(63)가 정착 벨트(62)의 내부에 배치된 이후의 상태를 나타낸 도면이다.

도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 정착 벨트(62)는 그 원래 형상이, 예를 들면, 30mm의 직경을 갖는 원통이다. 이에 대하여, 벨트 가이드 부재(63)는 33mm의 장축(도면에서 "m"으로 가리킴)과 14mm의 단축(도면에서 "n"으로 가리킴)을 갖는 반타원형 원통이다. 즉, 벨트 가이드 부재(63)의 장축(용지(P)의 반송 방향을 따르는 길이)은 원통(원래 형상)으로 형성된 정착 벨트(62)보다 긴 직경을 갖도록 형 성된다. 이러한 벨트 가이드 부재(63)를 정착 벨트(62)의 내부에 배치하면, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 벨트 가이드 부재(63)에 의해 정착 벨트(62)의 단면 형상을, 도면의 횡방향으로 길고 종방향으로 짧은 대략 타원형 형상으로 변형시킬 수 있다.

구체적으로, 정착 벨트(62)의 원래 형상이 직경 r = 30mm인 원통이고, 원래 형상의 직경보다도 작은 장축(예를 들면, 28mm)을 갖는 벨트 가이드 부재(63)를 상기 정착 벨트의 내부에 배치한 경우, 정착 벨트(62)의 단면 형상은 대략 원형으로 유지된다. 이 때, 가압 롤러(61)가 정착 벨트와 압접하게 됨으로써, 정착 벨트(62)와 가압 롤러(61) 사이의 닙의 최대폭은 대략 8.5mm가 된다. 이에 대하여, 본 실시예의 정착 장치(60)에서와 같이, 원래 형상으로서 직경 r = 30mm를 갖는 원통인 정착 벨트(62)의 내부에, 단면이 장축 m = 33mm이고 단축 n = 14mm를 갖는 반타원형 원통으로 형성된 벨트 가이드 부재(63)가 배치된 경우, 정착 벨트(62)는 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 33mm의 장축(도면에서 "q"로 가리킴)과 26.5mm의 단축(도면에서 "p"로 가리킴)을 갖는 타원형 형상으로 변형된다. 또한, 이 상태에서, 정착 벨트가 가압 롤러(61)와 압접하게 되어, 정착 벨트(62)와 가압 롤러(61) 사이의 닙의 최대폭을 대략 13mm까지 증가시킬 수 있다.

이와 같이 정착 벨트(62)의 원래 형상의 직경보다도 긴 장축을 갖는 반타원형 원통을 정착 벨트(62)의 내부에 배치함으로써, 벨트 가이드 부재(63)에 의해 정착 벨트(62)를, 도면의 횡방향으로 길고 종방향으로 짧은 대략 타원형 형상으로 변형시킬 수 있다. 그 결과, 작은 직경을 갖는 정착 벨트(62)를 사용한 경우에도, 정착 벨트와 가압 롤러(61) 사이의 닙의 최대폭을 매우 크게 설정할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 정착 장치(60)에서 정착 벨트(62)는, 정착 벨트(62)의 내부에 배치된 벨트 가이드 부재(63)에 의해, 용지(P)의 반송 방향으로 장축을 갖고 용지(P)의 반송 방향과 직교하는 방향으로 단축을 갖는 대략 타원형 형상으로 변형된다. 또한, 가압 롤러(61)는 단축과 직교하는 정착 벨트(62)의 측면(짧은 직경의 방향을 가로지르는 면)과 압접한 상태로 배치되어 있다. 이에 의해, 정착 벨트(62)의 직경을 작게 하여도, 가압 롤러(61)가 정착 벨트(62)에 접하는 닙부(N)가 넓은 폭을 갖도록 설정할 수 있다. 따라서, 용지(P)가 닙부(N)를 통과하는 동안에 토너 화상을 용융하기에 충분한 열량을 용지(P)에 부여할 수 있으므로, 감소한 직경을 갖는 정착 벨트를 사용한 화상 형성 장치의 처리 속도를 증가시켜도, 양호한 정착 성능을 유지할 수 있다.

또한, 본 실시예의 정착 장치(60)에서는 작은 직경을 갖는 정착 벨트(62)를 사용할 수 있기 때문에, 정착 벨트(62)의 열용량을 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 소량의 열에 의해 정착 벨트(62) 전체의 온도를 정착가능 온도까지 상승시킬 수 있으므로, 워밍업 타임을 단축하는 것도 동시에 가능해진다.

(제 2 실시예)

제 1 실시예에서는 닙부(N)에 대하여 용지(P)의 반송 방향으로 상류측과 하류측에서 대칭적으로 되도록 형성된 벨트 가이드 부재(63)를 사용하고, 벨트 가이드 부재(63)가 정착 벨트(62)를 내부로부터 지지하여 정착 벨트(62)의 단면을 타원형 형상으로 변형시키도록 구성된 정착 장치(60)에 대해서 설명하였다. 제 2 실시 예에서는 닙부(N)에 대하여 용지(P)의 반송 방향으로 상류측과 하류측에서 비대칭적으로 되도록 형성된 벨트 가이드 부재(63)를 사용하고, 벨트 가이드 부재(63)가 정착 벨트(62)를 내부로부터 지지하여 정착 벨트(62)의 단면을 대략 타원형 형상으로 변형시키지만, 상류측의 만곡부의 곡률과 하류측의 만곡부의 곡률을 서로 다른 형상으로 변형시킨 정착 장치(90)에 대해서 설명하기로 한다. 또한, 제 1 실시예와 유사한 구성에 대해서는 유사한 부호로 표시하므로, 이하 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 5는 본 실시예에 의한 정착 장치(90)의 구성을 설명하는 측면도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 정착 장치(90)에서 그 기본적인 구성면에서 제 1 실시예에 나타낸 정착 장치(60)와 동일하지만, 정착 벨트(62)의 내부에 배치되어 정착 벨트(62)를 지지하는 벨트 가이드 부재(63)가 닙부(N)에 대하여 용지(P)의 반송 방향으로 상류측과 하류측에서 비대칭적으로 되도록 형성되어 있다는 점에서 상기 정착 장치(60)와 다르다. 즉, 벨트 가이드 부재(63)는 닙부(N)의 상류측에 형성된 만곡부(상류측 만곡부)(63b)의 곡률이 작게(큰 곡률 반경을 가짐) 형성되어 있는 반면, 닙부(N)의 하류측에 형성된 만곡부(하류측 만곡부)(63c)의 곡률이 크게(그 곡률 반경이 작음) 형성되어 있다.

이와 같이 벨트 가이드 부재(63)를 형성함으로써, 정착 벨트(62)는 닙부(N)의 상류측에 작은 곡률(큰 곡률 반경)을 갖고 닙부(N)의 하류측에 큰 곡률(작은 곡률 반경)을 갖는 대략 타원형의 형상으로 변형시킬 수 있다. 이에 의해, 제 2 실시예의 정착 장치(90)에서도 정착 벨트(62)의 직경을 작게 하여도, 가압 롤러(61) 가 정착 벨트(62)에 접하는 닙부(N)가 큰 폭을 갖도록 설정할 수 있다. 따라서, 용지(P)가 닙부(N)를 통과하는 동안에 토너 화상을 용융하기에 충분한 열량을 용지(P)에 부여할 수 있으므로, 화상 형성 장치의 처리 속도가 증가하여도 양호한 정착 성능을 유지할 수 있다. 또한, 작은 직경을 갖는 정착 벨트(62)를 사용할 수 있기 때문에, 정착 벨트(62)의 열용량을 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 소량의 열에 의해 정착 벨트(62) 전체의 온도를 정착가능 온도까지 상승시킬 수 있으므로, 워밍업 타임을 단축하는 것도 동시에 가능해진다.

또한, 본 실시예의 정착 장치(90)에서 정착 벨트(62)는 닙부(N)의 하류측에서 그 곡률이 커지도록(곡률 반경이 작음) 설정되어 있다. 이러한 구성에 의해서 닙부(N)로부터 배출되는 용지(P)를 정착 벨트(62)로부터 용이하게 박리하도록 할 수 있다.

구체적으로, 용지(P)가 닙부(N)를 통과할 때, 용지(P) 위의 토너 화상은 정착 벨트(62)로부터의 열을 받아 용융한 상태가 된다. 이에 의해, 토너 화상이 결합제로 작용하기 때문에 용지(P)는 정착 벨트(62)에 부착된 상태로 닙부(N)로부터 배출된다. 그러나, 본 실시예의 정착 장치(90)에서는 닙부(N)의 하류측에 형성된 벨트 가이드 부재(63)의 만곡부(63c)에 의해, 닙부(N)를 통과한 정착 벨트(62)의 진행 방향이 급격하게 상측으로 만곡된다. 이에 의해, 닙부(N)에서 정착 벨트(62)에 부착된 상태로 반송되는 용지(P)가 닙부(N)를 통과한 후에 정착 벨트(62)의 진행 방향이 급격하게 변화하므로, 용지(P)가 정착 벨트(62)의 진행 방향의 변화를 따라갈 수 없다. 따라서, 정착 벨트(62)와 부착된 상태의 용지(P)는 용지 자체의 강성에 의해서 정착 벨트(62)로부터 확실히 박리된다.

상기 설명한 바와 같이, 본 실시예의 정착 장치(90)에서 화상 형성 장치의 처리 속도를 증가시켜도, 워밍업 타임이 감소하면서 양호한 정착 성능을 유지할 수 있다.

본 발명을 이용한 예로서, 전자 사진 방식을 사용한 복사기 또는 프린터 등의 화상 형성 장치로의 적용과, 예를 들면, 기록지 위에 담지된 미정착 토너 화상을 정착하는 정착 장치로의 적용이 있다. 또한, 잉크젯 방식을 사용한 복사기 또는 프린터 등의 화상 형성 장치로의 적용과, 예를 들면, 기록지 위에 담지된 미건조 잉크 화상을 건조하는 정착 장치로의 적용이 있다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 일측면에 의하면, 기록재에 담지된 토너 화상을 정착하는 정착 장치는 그 장축이 기록재의 반송 방향으로 설정되고 그 단축이 기록재의 반송 방향과 직교하는 방향으로 설정된 상태에서 회전하는 벨트 부재와; 상기 벨트 부재의 단축 방향을 가로지르는 상기 벨트 부재의 면과 압접한 상태로 배치되어 상기 기록재가 통과하는 닙부를 형성하는 가압 부재를 포함한다.

여기서, 상기 정착 장치는 상기 장축이 기록재의 반송 방향으로 설정되고 상기 단축이 기록재의 반송 방향과 직교하는 방향으로 설정된 상태에서 상기 벨트 부재를 유지하면서, 상기 벨트 부재를 내부로부터 지지하는 벨트 가이드 부재를 더 포함할 수 있다. 특히, 상기 벨트 가이드 부재는 적어도 상기 닙부에서 상기 벨트 부재의 면을 지지할 수 있다. 또한, 상기 정착 장치는 상기 닙부에 대응하는 상기 벨트 가이드 부재의 영역을 가열하는 가열 부재를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 벨트 가이드 부재는 상기 기록재의 반송 방향으로 상기 닙부의 상류측에 형성된 상류측 만곡부와, 상기 기록재의 반송 방향으로 상기 닙부의 하류측에 형성된 하류측 만곡부를 가질 수 있다. 상기 상류측 및 하류측 만곡부는 상기 가압 부재를 향하여 만곡되도록 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 기록재에 담지된 토너 화상을 정착하는 정착 장치는 회전가능한 벨트 부재와; 상기 벨트 부재의 단면을 대략 타원형 형상으로 변형시키고, 변형된 상기 벨트 부재를 내부로부터 지지하는 벨트 가이드 부재와; 상기 벨트 가이드 부재에 의해 변형된 상기 벨트 부재의 단축 방향을 가로지르는 상기 벨트 부재의 면과 압접한 상태로 배치되어 상기 기록재가 통과하는 닙부를 형성하는 가압 부재를 포함한다.

여기서, 상기 벨트 가이드 부재는 기록재 반송 방향을 따른 길이가 상기 벨트 부재를 원통형으로 형성한 경우의 상기 벨트 부재의 직경보다 크도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 벨트 가이드 부재는 상기 가압 부재를 향하여 만곡하도록 형성되고, 상기 닙부를 포함하는 영역의 상기 벨트 부재를 내부로부터 지지할 수 있다. 이 경우, 상기 벨트 가이드 부재는 상기 닙부에 대응하는 영역에서 평면으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 벨트 가이드 부재는 상기 기록재의 반송 방향으로 상기 닙부의 상류측에 형성된 상류측 만곡부와, 상기 닙부의 하류측에 형성된 하류측 만곡부를 가질 수 있고, 상기 하류측 만곡부의 곡률 반경은 상기 상류측 만곡부의 곡률 반경보다 작도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 벨트 가이드 부재는 상기 가압 부재와 반대측의 면이 개방되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 닙부에 대응하는 상기 벨트 가이드 부재의 영역 부근에서 상기 벨트 가이드 부재를 가열하는 가열 부재를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 벨트 가이드 부재는 상기 가압 부재와 반대측의 면이 개방되도록 형성될 수 있고, 상기 가열 부재는 상기 가압 부재의 반대측을 향하여 복사되는 열의 일부를 제한하는 반반사막이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 화상 형성 장치는, 토너 화상을 형성하는 토너 화상 형성 유닛과; 상기 토너 화상 형성 유닛에 의해 형성된 토너 화상을 기록재 위에 전사하는 전사 유닛과; 상기 기록재 위에 전사된 토너 화상을 상기 기록재에 정착하는 정착 유닛을 포함한다. 상기 정착 유닛은 기록재의 반송 방향으로 그 장축이 설정되고 기록재 반송 방향과 직교하는 방향으로 그 단축이 설정된 상태에서 회전하는 벨트 부재와, 상기 벨트 부재의 단축 방향을 가로지르는 상기 벨트 부재의 면과 압접한 상태로 배치되어 상기 기록재가 통과하는 닙부를 형성하는 가압 부재와, 기록재의 반송 방향으로 장축이 설정되고 기록재의 반송 방향과 직교하는 방향으로 단축이 설정된 상태에서 상기 벨트 부재를 유지하면서 상기 벨트 부재를 내부로부터 지지하는 벨트 가이드 부재를 갖는다.

본 발명에 의하면, 워밍업 타임의 단축과 화상 형성 장치의 고속화를 모두 실현할 수 있다.

명세서, 특허청구범위, 도면 및 요약서를 포함하고 있는 2005년 2월 10일에 출원된 일본국 특허 제 2005-034700호의 전체 명세는 여기에 참조용으로 완전히 포함되어 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 워밍업 타임의 단축과 처리 속도의 고속화를 동시에 실현하여 양호한 정착 성능을 유지할 수 있는 정착 장치 및 화상 형성 장치를 제공할 수 있다.

Claims

기록재에 담지된 토너 화상을 정착하는 정착 장치로서,

그 장축(major axis)이 기록재의 반송 방향으로 설정되고 그 단축(minor axis)이 기록재의 반송 방향과 직교하는 방향으로 설정된 상태에서 회전하는 벨트 부재와;

상기 벨트 부재 안에 배치된 가열 부재와;

상기 벨트 부재의 단축 방향을 가로지르는 상기 벨트 부재의 면과 압접(pressure contact)한 상태로 배치되어 상기 기록재가 통과하는 닙부(nip part)를 형성하는 가압 부재와;

상기 장축이 기록재의 반송 방향으로 설정되고 상기 단축이 기록재의 반송 방향과 직교하는 방향으로 설정된 상태에서 상기 벨트 부재를 유지하면서, 상기 벨트 부재를 내부로부터 지지하는 벨트 가이드 부재를 포함하고,

상기 벨트 가이드 부재는 상기 기록재의 반송 방향으로 상기 닙부의 상류측에 형성된 상류측 만곡부와, 상기 닙부의 하류측에 형성된 하류측 만곡부를 갖고, 상기 하류측 만곡부의 곡률 반경은 상기 상류측 만곡부의 곡률 반경보다 작도록 형성된 것을 특징으로 하는 정착 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 벨트 가이드 부재는 적어도 상기 닙부에서 상기 벨트 부재의 면을 지지하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 벨트 가이드 부재는 열전도성, 기계적 강도 및 강성이 뛰어난 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 벨트 가이드 부재는 알루미늄, 철, SUS 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가열 부재는 상기 닙부에 대응하는 상기 벨트 가이드 부재의 영역을 가열하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 벨트 가이드 부재는 상기 기록재의 반송 방향에서 상기 닙부의 상류측에 형성된 상류측 만곡부와, 상기 기록재의 반송 방향에서 상기 닙부의 하류측에 형성된 하류측 만곡부를 갖고, 상기 상류측 및 하류측 만곡부는 완전히 상기 가압 부재를 향하여 만곡되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
기록재에 담지된 토너 화상을 정착하는 정착 장치로서,

회전가능한 벨트 부재와;

상기 벨트 부재 안에 배치된 가열 부재와;

상기 벨트 부재의 단면을 대략 타원형 형상으로 변형시키고, 변형된 상기 벨트 부재를 내부로부터 지지하는 벨트 가이드 부재와;

상기 벨트 가이드 부재에 의해 변형된 상기 벨트 부재의 단축 방향을 가로지르는 상기 벨트 부재의 면과 압접한 상태로 배치되어 상기 기록재가 통과하는 닙부를 형성하는 가압 부재를 포함하고,

상기 벨트 가이드 부재는 상기 기록재의 반송 방향으로 상기 닙부의 상류측에 형성된 상류측 만곡부와, 상기 닙부의 하류측에 형성된 하류측 만곡부를 갖고, 상기 하류측 만곡부의 곡률 반경은 상기 상류측 만곡부의 곡률 반경보다 작도록 형성된 것을 특징으로 하는 정착 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 벨트 가이드 부재는 기록재 반송 방향을 따른 길이가 상기 벨트 부재를 원통형으로 형성한 경우의 상기 벨트 부재의 직경보다 크도록 형성된 것을 특징으로 하는 정착 장치.
삭제
제 8 항에 있어서,

상기 벨트 가이드 부재는 상기 닙부에 대응하는 영역에서 평면으로 형성된 것을 특징으로 하는 정착 장치.
삭제
제 8 항에 있어서,

상기 벨트 가이드 부재는 상기 가압 부재와 반대측 부분에서 개방되도록 형성되는 것을 특징으로 정착 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 가열 부재는 상기 닙부에 대응하는 상기 벨트 가이드 부재의 영역 부근에서 상기 벨트 가이드 부재를 가열하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 벨트 가이드 부재는 상기 가압 부재와 반대측 부분에서 개방되도록 형성되고, 상기 가열 부재는 상기 가압 부재의 반대측을 향하여 복사되는 열의 일부를 반사하는 반반사막(semireflective film)이 형성된 것을 특징으로 하는 정착 장 치.
토너 화상을 형성하는 토너 화상 형성 유닛과;

상기 토너 화상 형성 유닛에 의해 형성된 토너 화상을 기록재 위에 전사하는 전사 유닛과;

상기 기록재 위에 전사된 토너 화상을 상기 기록재에 정착하는 정착 유닛

을 포함하는 화상 형성 장치로서,

상기 정착 유닛은,

그 장축이 기록재의 반송 방향으로 설정되고 그 단축이 기록재 반송 방향과 직교하는 방향으로 설정된 상태에서 회전하는 벨트 부재와,

상기 벨트 부재 안에 배치된 가열 부재와,

상기 벨트 부재의 단축 방향을 가로지르는 상기 벨트 부재의 면과 압접한 상태로 배치되어 상기 기록재가 통과하는 닙부를 형성하는 가압 부재와,

기록재의 반송 방향으로 장축이 설정되고 기록재의 반송 방향과 직교하는 방향으로 단축이 설정된 상태에서 상기 벨트 부재를 유지하면서 상기 벨트 부재를 내부로부터 지지하는 벨트 가이드 부재를 포함하고,

상기 벨트 가이드 부재는 상기 기록재의 반송 방향으로 상기 닙부의 상류측에 형성된 상류측 만곡부와, 상기 닙부의 하류측에 형성된 하류측 만곡부를 갖고, 상기 하류측 만곡부의 곡률 반경은 상기 상류측 만곡부의 곡률 반경보다 작도록 형성된 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
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