KR100944614B1 - 정착용 가열장치 - Google Patents

Abstract

백열 전구로부터 방사되는 광을 효율적으로 가열에 이용할 수 있고, 또, 렌즈 작용에 의해 가열해야 할 영역에만 집중하여 가열할 수 있어, 본원 발명을 전자 복사기 등의 정착장치의 열원에 이용한 경우는, 단시간에 토너 정착에 이용되는 부분의 가열 롤러의 표면 온도를 사용 가능한 온도로 할 수 있는 정착용 가열장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 정착용 가열장치는, 관 형상 밀봉체(21) 내에 관 축을 따라 필라멘트(22)를 갖는 백열 전구(2a)를 구비한 정착용 가열장치에 있어서, 백열 전구(2a)를 둘러싸도록 백열 전구(2a)의 관 축을 따라 홈통 형상의 반사 미러(2b)가 설치되어 있고, 반사 미러(2b)의 광 출사측의 개구 전면에 걸쳐 집광 렌즈(2c)를 설치한 것을 특징으로 한다.

Description

정착용 가열장치{Image fixing heat apparatus}

도 1은, 본 발명의 정착용 가열장치를 이용한 전자 복사기의 정착장치의 설명도이다.

도 2는 본 발명의 정착용 가열장치의 설명도이다.

도 3은 본원 발명의 정착용 가열장치의 측면도와 정면도이다.

도 4는 본원 발명의 정착용 가열장치의 사시도를 나타낸다.

도 5는 비교용의 정착용 가열장치와 본원 발명의 정착용 가열장치의 분광 방사 강도를 나타내는 실험 데이터 설명도이다.

도 6은 비교용의 정착용 가열장치와 본원 발명의 정착용 가열장치를 전자 복사기의 정착장치에 내장한 가열 롤러의 승온 실험 데이터 설명도이다.

도 7은 본원 발명의 정착용 가열장치의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.

도 8은 종래의 히트 롤러 방식의 정착장치의 설명도이다.

*부호의 설명*

1 가열 롤러 2 정착용 가열장치

2a 백열 전구 21 밀봉체

22 필라멘트 23 밀봉부

24 개구 25 결합부

26 스프링 부재 2b 반사 미러

2c 집광 렌즈 2d 지지부재

A1 전구 고정 구멍 A2 미러 고정 구멍

A3 렌즈 고정 구멍

본 발명은, 예를 들면 전자사진 복사기, 레이저 프린터, 팩시밀리 등에서의 토너상 정착 장치에 이용되는 정착용 가열장치에 관한 것이다.

전자사진 복사기 등에서, 기록재 상에 형성된 토너상을 가열 정착시키기 위한 방식으로 종래부터, 가열 롤러와 이에 대접 배치된 가압 롤러 사이에, 미정착 토너상이 형성된 기록재를 통과시킴으로써, 상기 미정착 토너상을 기록재에 정착시키는 히트 롤러 방식의 정착장치가 널리 알려져 있다.

이러한 히트 롤러 방식의 정착장치를 도 8을 이용하여 설명한다.

가열 롤러는, 알루미늄제 원통 형상의 롤러기체를 갖고, 이 롤러기체 내에 열원이 되는 백열 전구를 배치하여, 백열 전구로부터 방사되는 광에 의해 롤러기체를 가열한다.

가압 롤러는, SUS제 심봉에 불소 고무층을 갖는 것이다.

가열 롤러와 가압 롤러 사이에, 토너가 유지된 기록재가 말려 들어가, 토너를 열과 압력으로 정착시키는 것이다.

이러한 기술은, 일본국 특허 공개공보 2001-126846호에 기재되어 있다.

(특허문헌 1) 일본국 특허 공개공보 2001-126846호

이러한 정착장치에 의하면, 백열 전구는 롤러기체의 내부 공간에 배치되어 있고, 백열 전구로부터 방사되는 광에 의해 롤러기체를 가열하는 것이다.

백열 전구는, 가열 롤러의 가압 롤러와 대향하는 부분(도면 중 a 부분)을 집중적으로 가열하면 되는데, 백열 전구로부터는 방사상으로 광이 방사되어, 롤러기체 전체를 가열하는 것이고, 백열 전구로부터 방사된 광이 토너를 가열 정착하기 때문에 효율적으로 이용되고 있지 않다는 문제가 있었다.

또한, 이러한 정착장치에 의하면, 장치의 메인 스위치를 넣은 직후, 단시간에 가열 롤러의 표면 온도가 사용 가능(가열 정착 가능)한 온도에 도달하는 것이 요구되고 있고, 그 도달 시간을 초 단위로 짧게 하는 것이 요구되고 있다.

그러나, 백열 전구로부터 방사된 광에 의해 롤러기체 전체를 가열하여, 가열 롤러의 표면 온도를 승온시키는 구조에서는, 백열 전구 점등 직후의 수 초는 가압 롤러와 대향하고 있지 않은 부분을 포함시켜 롤러기체 전체를 데우기 위해 에너지가 이용되어, 극히 단시간에 가열 롤러의 표면을 사용 가능(가열 정착 가능)한 온도에 도달시킬 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명은, 이러한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 백열 전구로부터 방사되는 광을 효율적으로 가열에 이용할 수 있고, 또, 렌즈 작용에 의해 가열해야 할 영역에만 집중하여 가열할 수 있어, 본원 발명을 전자 복사기 등의 정착장치의 열원에 이용한 경우는, 단시간에 토너 정착에 이용되는 부분의 가열 롤러의 표면 온도를 사용 가능한 온도로 할 수 있는 정착용 가열장치를 제공하는 것에 있다.

청구항 1에 기재한 정착용 가열장치는, 관 형상 밀봉체 내에 관 축을 따라 필라멘트를 갖는 백열 전구를 구비한 정착용 가열장치에 있어서, 상기 백열 전구를 둘러싸도록 백열 전구의 관 축을 따라 홈통 형상의 반사 미러가 설치되어 있고, 상기 반사 미러의 광 출사측의 개구 전면에 걸쳐 집광 렌즈를 설치한 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재한 정착용 가열장치는, 청구항 1에 기재한 정착용 가열장치로서, 특히, 상기 반사 미러의 양측에 지지부재가 위치해 있고, 상기 지지부재에 상기 백열 전구 양단의 밀봉부와, 상기 반사 미러 양단의 결합부와, 상기 집광 렌즈의 양단부가 각각 삽입되어, 상기 백열 전구와 상기 반사 미러와 상기 집광 렌즈가 유지되어 있는 것을 특징으로 한다.

도 1은, 본 발명의 정착용 가열장치를 이용한 전자 복사기의 정착장치의 설명도이다.

가열 롤러(1)는 알루미늄제 원통 형상의 롤러기체(10)를 갖고, 이 롤러기체(10) 내에 본원 발명의 정착용 가열장치(2)가 배치되어 있다.

가압 롤러(3)는, SUS제 심봉(30)에 불소 고무층(31)을 갖는 것이다.

그리고, 가열 롤러와 가압 롤러 사이에 토너가 유지된 기록재가 말려 들어가, 토너를 열과 압력으로 정착시킨다.

도 2는, 본 발명의 정착용 가열장치의 설명도이다.

정착용 가열장치(2)는, 관 형상 밀봉체(21) 내에 관 축을 따라 필라멘트(22)를 갖는 백열 전구(2a)와, 이 백열 전구(2a)를 둘러싸도록 백열 전구(2a)의 관 축을 따라 홈통 형상의 반사 미러(2b)가 설치되어 있고, 이 반사 미러(2b)는 광을 출사하는 개구(24)가 형성된 대략 コ자 형상이다. 그리고, 그 개구(24) 전면에 걸쳐 개구(24)를 막도록 집광 렌즈(2c)가 설치되어 있다.

집광 렌즈(2c)는 석영 유리제로, 백열 전구와 대향하는 면이 평면으로 되어 있는 단면 반원형상의 것이다.

각각의 구성 요소를 상세히 설명한다.

백열 전구(2a)는 외경 6㎜, 내경 4㎜, 전체 길이 270㎜이고, 정격 1.5A, 150W로 점등하는 할로겐 백열 전구이다.

반사경(2b)은 SUS제로, 길이 방향의 길이는 231㎜, 개구의 폭(X)은 10.5㎜ 이다.

도 3은, 본원 발명의 정착용 가열장치의 정면도와 평면도를 나타내고, 도 4는, 본원 발명의 정착용 가열장치의 사시도를 나타낸다.

반사 미러(2b)의 양측에 SUS제 지지부재(2d)가 위치하고 있다.

지지부재(2d)는 전구 고정 구멍(A1)을 갖고, 이 전구 고정 구멍(A1)에 백열 전구(2a)의 양단의 밀봉부(23)가 삽입되어, 백열 전구(2a)가 지지부재(2d)에 유지되어 있다.

또한, 지지부재(2d)는 미러 고정 구멍(A2)을 갖고, 이 미러 고정 구멍(A2)에 반사 미러(2b) 양단에 형성된 결합부(25)가 삽입되고, 결합부(25)가 지지부재(2d)의 표면측으로 구부려져 반사 미러(2b)가 지지부재(2d)에 유지되어 있다.

또, 지지부재(2d)는 렌즈 고정 구멍(A3)을 갖고, 이 렌즈 고정 구멍(A3)에 집광 렌즈(2c)의 양단측이 삽입되고, 집광 렌즈(2c)의 단면(2c0)에 스프링 부재(26)가 맞닿고, 집광 렌즈(2c)가 지지부재(2d)에 유지되어 있다.

이러한 정착용 가열장치에 의하면, 도 2의 광선 궤적으로 도시하는 바와 같이, 백열 램프(2a)에서 방사된 광은 반사 미러(2b)에서 반사되고, 또는 직접, 집광 렌즈(2c)에 입사하고, 집광 렌즈(2c)의 집광 작용에 의해 반사 미러(2b)의 광 출사측의 개구 전방에 집광되기 때문에, 도 1에 도시하는 바와 같이, 본원 발명의 정착용 가열장치를 복사기의 정착장치에 내장하면, 도 1 중 a로 나타내는 가압 롤러와 대향하는 부분을 집중하여 효율적으로 가열할 수 있다.

또, 본원 발명의 정착용 가열장치는, 지지부재(2d)에 백열 전구(2a)와 반사 미러(2b)와 집광 렌즈(2c)가 유지되어 일체 구조물로 되어 있기 때문에, 취급하기 쉽고, 정착장치의 열원으로서 이용하는 경우는, 정착장치를 구성하고 있는 가열 롤러 내에 정착용 가열장치를 설치할 때, 설치 공정을 간소화 할 수 있다.

도 5는, 비교용의 정착용 가열장치와, 도 1 내지 도 4에 나타내는 본원 발명의 정착용 가열장치의 단면방향의 열분포 방사 강도를 나타내는 실험 데이터 설명도이다.

이 실험에 이용한 정착용 가열장치의 구성과 실험 결과를 하기의 표 1에 나타낸다.

[표 1]

방사 강도는, 할로겐 백열 전구의 단면 중심으로부터 수직방향으로 28.5㎜ 떨어진 위치로서, 관 형상의 할로겐 백열 전구의 관축과 직교하는 방향으로 광센서를 이동시키면서 방사 강도를 측정하는 것으로, 도면 중 가로축 O㎜의 위치가 할로겐 백열 전구의 단면 중심이고, 세로축은 비교용의 정착용 가열장치(1)의 O㎜의 위치에서의 방사 강도를 1OO%로 했을 때의 상대 방사 강도를 나타낸다.

도 5에 나타내는 비교용의 정착용 가열장치(1)는, 반사 미러도 집광 렌즈도 설치되어 있지 않다, 단, 할로겐 백열 전구만인 것으로, 그래프 a로 나타내는 대로, 할로겐 백열 전구의 단면 중심 위치에서 최대 방사 강도를 100%로 한 것인데, 그 피크는 매끄러운 산형으로, 할로겐 백열 전구로부터 방사된 광은 집광되어 있지 않은 것을 알 수 있다.

도 5에 나타내는 비교용의 정착용 가열장치(2)는, 할로겐 백열 전구와 반사 미러로 이루어지는 것으로, 그래프 b에 나타내는 대로, 할로겐 백열 전구의 단면 중심 위치 O㎜에서 최대 방사 강도가 270%이고, 비교용의 정착장치(1)에 비해 최대 방사 강도가 2.7배 상승하고 있다. 또한, 할로겐 백열 전구로부터 방사된 광은 반사 미러에 의해 약간 집광되어 있고, 비교용의 정착장치(1)에 비해 집광성이 향상하고 있는 것을 알 수 있다.

도 5에 나타내는 본원 발명의 정착용 가열장치는, 할로겐 백열 전구와 반사 미러와 집광 렌즈로 이루어지는 것으로, 그래프 c에 나타내는 대로, 할로겐 백열 전구의 단면 중심 위치 O㎜에서 최대 방사 강도가 490%이고, 비교용의 정착장치(2)에 비해 최대 방사 강도가 1.8배 상승하고 있고, 정착장치(1)에 비해 최대 방사 강도가 4.9배나 상승하고 있다. 또한, 할로겐 백열 전구로부터 방사된 광은 반사경과 집광 렌즈의 작용에 의해, 할로겐 백열 전구의 단면 중심 위치 O㎜에 집중적으로 집광되어 있고, 그래프 c, 그래프 a, 그래프 b에 비해 명백히 급준한 피크를 갖는 것으로, 할로겐 백열 전구로부터 방사된 광이 효과적으로 집광되어 있고, 집광성이 향상하고 있는 것을 알 수 있다.

이 실험으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본원 발명의 정착용 광원장치는, 반사 미러와 집광 렌즈를 이용하고 있기 때문에, 할로겐 백열 전구로부터 방사된 광을 효율적으로 반사 미러에서 반사하여 광 출사측 개구로 이끌 수 있고, 또, 그 광 출사측의 개구 전면에 걸쳐 형성된 집광 렌즈에 의해, 소정의 가열영역을 집중적으로 효율적으로 가열할 수 있다.

다음으로, 상기 표 1에 기재한 비교용의 정착용 가열장치와 본원 발명의 정착용 가열장치를 전자 복사기의 정착장치에 내장하여, 가열 롤러의 승온 실험을 행했다. 실험 결과를 도 6에 나타낸다.

가열 롤러는, 도 1에 기재한 가열 롤러와 동일하여, 외경 20㎜, 두께 0.8㎜의 알루미늄제 원통 형상의 롤러기체를 갖는 것이다.

이 실험에서는, 비교용의 정착용 가열장치(1)를 이용한 실험에서는, 롤러기체의 내부 중심축에 할로겐 백열 전구를 배치한 것으로, 실험 결과는 도 6 중, 그래프 a1으로 나타낸다.

본원 발명의 정착용 가열장치를 이용한 실험에서는, 가압 롤러와 대향하는 롤러기체의 내면으로부터 1㎜ 이간한 위치에 집광 렌즈가 위치하도록 정착용 가열장치를 배치한 것으로, 실험 결과는 도 6 중, 그래프 c1로 나타낸다.

비교용의 정착용 가열장치(2)를 이용한 실험에서는, 정착용 가열장치의 위치는, 본원 발명의 정착용 가열장치와 같은 위치에 배치한 것으로, 집광 렌즈만 설치되어 있지 않은 구조이고, 실험 결과는 도 6 중, 그래프 b1로 나타낸다.

이 실험에서는, 롤러기체의 표면이 140℃가 된 상태가, 사용 가능(가열 정착 가능)한 온도이다.

비교용의 정착용 가열장치(1)를 이용한 정착장치에서는, 롤러기체의 표면이 가열 정착 가능 온도가 되는데 28초 걸리고, 비교용의 정착용 가열장치(2)를 이용한 정착장치에서는, 롤러기체의 표면이 가열 정착 가능 온도가 되는데 13.5초 걸려, 업계의 단시간 기동 기종의 요구인 10초를 깨는데 까지는 이르고 있지 않은 현상이다.

한편, 본원 발명의 정착용 가열장치를 이용한 정착장치에서는, 9.5초로 롤러기체의 표면이 가열 정착 가능 온도가 되어, 업계의 단시간 기동 기종의 요구인 10초를 깨는 것이다.

즉, 본원 발명의 정착용 가열장치에 의하면, 백열 전구로부터는 방사된 광이 가열 롤러의 가압 롤러와 대향하는 부분에 집중하여, 효율적으로 가열에 이용되는 것이고, 단시간에 토너 정착에 이용되는 가열 롤러의 표면 온도를 사용 가능한 온도로 할 수 있는 것이다.

도 7은, 본원 발명의 정착용 가열장치의 다른 실시예를 나타내는 단면도로, 집광렌즈(2cc)가 석영 유리제로서, 단면형상이 원 형상의 원주형상 렌즈이다. 이 원주형상 렌즈를 이용해도 도 7에 도시하는 바와 같이, 백열 전구로부터 방사된 광과 반사 미러 내면에서 반사된 광을 확실히 반사 미러의 개구 전방에서 집광할 수 있는 것이다. 또, 백열 전구와 반사 미러는, 도 2와 동일한 구조로, 설명은 생략한다.

이 집광 렌즈에서는, 도 2의 단면 반원형상의 렌즈에 비해 절삭가공을 생략 할 수 있고, 원주형상의 석영 로드를 그대로 이용할 수 있어, 작업의 간소화, 비용을 억제할 수 있는 것이다.

또, 본 발명의 정착용 가열장치는, 상술한 알루미늄제 원통 형상의 롤러기체의 내부에 배치되는 이외에, 가열체가 필름 형상인 서프(SURF) 방식의 정착장치의 필름 가열용 열원에 이용할 수 있는 것이다.

본 발명의 정착용 가열장치에 의하면, 백열 전구를 둘러싸도록 백열 전구의 관 축을 따라 홈통 형상의 반사 미러가 설치되어 있고, 반사 미러의 광 출사측의 개구 전면에 걸쳐 집광 렌즈가 설치되어 있기 때문에, 백열 램프로부터 방사된 광을 효율적으로 반사 미러로 반사하여 광 출사측 개구로 이끌 수 있고, 또, 그 광 출사측의 개구 전면에 걸쳐 형성된 집광 렌즈에 의해, 소정의 가열영역을 집중적으로 효율적으로 가열할 수 있다.

반사 미러의 양측에 지지부재가 위치해 있고, 이 지지부재에 백열 전구와 반사 미러와 집광 렌즈가 유지되어 일체 구조물로 되어 있기 때문에, 정착용 가열장치를 취급하기 쉽고, 본원 발명의 정착용 가열장치를 전자 복사기 등의 정착장치의 열원에 이용하는 경우는, 가열 롤러 내에 정착용 가열장치를 용이하게 배치할 수 있다.

Claims (2)

1. 관 형상 밀봉체 내에 관 축을 따라 필라멘트를 갖는 백열 전구를 구비한 정착용 가열장치에 있어서,

   상기 백열 전구를 둘러싸도록 백열 전구의 관 축을 따라 홈통 형상의 반사 미러가 설치되어 있고,

   상기 반사 미러의 광 출사측의 개구 전면에 걸쳐 집광 렌즈가 설치되어 있으며,

   상기 반사 미러의 양측에 지지부재가 위치하고 있고,

   상기 지지부재에 상기 백열 전구 양단의 밀봉부와, 상기 반사 미러 양단의 결합부와, 상기 집광 렌즈의 양단부가 각각 삽입되어, 상기 백열 전구와 상기 반사 미러와 상기 집광 렌즈가 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 정착용 가열장치.
2. 삭제

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