KR101214156B1 - 정착기 및 이를 구비한 화상형성장치 - Google Patents

정착기 및 이를 구비한 화상형성장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 화상이 형성된 인쇄매체에 열과 압력을 가하여 그 화상을 인쇄매체에 정착시키는 정착기 및, 이를 구비한 화상형성장치를 제공한다.
여기서, 상기 정착기는, 히터를 내포하고 회전하는 발열롤러; 상기 발열롤러에 밀착되어 종동 회전하는 가압롤러; 상기 발열롤러 및 가압롤러를 회전 가능하게 지지하는 정착기 프레임; 상기 발열롤러 단부에 끼워져 정착기 프레임에 대한 발열롤러의 회전 마찰을 저감하는 볼 베어링; 상기 발열롤러의 단부에 압입 결합되는 캡(cap); 및, 발열롤러 단부의 외주면과 볼 베어링의 내륜 사이에 개재되어 발열롤러와 함께 회전하며, 볼 베어링의 발열롤러 길이방향 유동을 막는 발열롤러 부시;를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

정착기 및 이를 구비한 화상형성장치{Image fuser and image forming apparatus with the same}
도 1은 종래의 정착기를 부분적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화상형성장치의 단면도이다.
도 3은 도 2의 정착기를 부분적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2의 발열롤러의 회전 지지 구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 정착기 프레임에 장착된 도 4의 발열롤러를 도시한 정면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 ...화상형성장치 105 ...광주사기
110 ...현상기 115 ...감광매체
130 ...전사롤러 135 ...급지롤러
140 ...정착기 141 ...발열롤러
143 ...히터 145 ...볼 베어링
150 ...발열롤러 부시 160a, 160b ...제1, 제2 캡
170 ...단자판 175 ...단자
180 ...가압롤러 181 ...가압롤러 샤프트
188 ...샤프트 홀더 189 ...스토퍼부
본 발명은 화상형성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토너화상을 열압착에 의해 인쇄매체에 정착시키는 정착기와, 이를 구비한 화상형성장치에 관한 것이다.
일반적으로 화상형성장치는 인쇄매체에 화상을 인쇄하는 장치를 말하는 것으로, 전자사진방식 화상형성장치는 인쇄하고자 하는 화상에 대응하는 광신호를 감광매체에 주사하는 광주사기, 토너를 공급하여 상기 감광매체에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 가시(可視) 토너화상으로 현상하는 현상기, 그 토너화상을 인쇄매체에 정착시키는 정착기 등을 구비한다.
도 1은 종래의 정착기를 부분적으로 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 정착기(10)는 내부에 히터(미도시)를 포함하는 파이프 형태의 발열롤러(11)와, 상기 발열롤러(11)를 탄성 가압하는 가압롤러(20)를 구비한다. 상기 발열롤러(11)의 길이방향 단부에는 모터(미도시)의 동력을 발열로러(11)에 전달하여 발열롤러(11)를 회전시키기 위한 기어(gear, 16)가 형성된 캡(cap, 15)과, 발열롤러(11)를 회전 가능하게 지지하는 볼 베어링(18)이 구비된다. 상기 캡(15)은 발열롤러(11)의 단부에 압입되며, 발열롤러(11) 내부의 히터(미도시)에 전력을 공급하기 위한 단자판(17)이 외측면에 마련된다. 화상형성장치(미도시)의 파워서플라이(power supply, 미도시)와 연결된 단자 돌기(30)는 상기 단자판 (17)에 탄성 밀착되어 상기 히터에 전력을 공급한다.
상기 가압롤러(20)의 길이방향 단부에는 가압롤러(20)의 종동 회전의 중심이 되는 가압롤러 샤프트(22)가 구비된다. 상기 가압롤러 샤프트(22)가 정착기 프레임(미도시)에 장착된 샤프트 홀더(28)에 끼워져, 가압롤러(20)가 상기 정착기 프레임에 회전 가능하게 장착된다. 한편, 상기 가압롤러 샤프트(22)를 회전 가능하게 지지하는 가압롤러 부시(24)는, 개재된 스프링(25)의 탄성력에 의해 상기 가압롤러(20)가 발열롤러(11)에 밀착되도록 가압한다.
그런데, 종래의 정착기(10)에서는 볼 베어링(18)은 정착기 프레임(미도시)에 지지되어 Y축 방향으로 유동하지 않으나, 발열롤러(11) 및 그에 압입된 캡(15)은 볼 베어링(18)의 내륜에 대해 미끄러져 Y축 방향으로 유동할 수 있다. 또한, 상기 발열롤러(11)에 종동 회전하는 가압롤러(20)도 Y축 방향으로 유동할 수 있다. 이로 인해, 상기 단자판(17)과 단자 돌기(30)의 접촉 안정성이 떨어져 히터(미도시)의 발열 성능이 열화될 수 있다. 이러한 발열 성능의 열화 및 인쇄매체(미도시)의 Y축 방향 유동으로 인하여 화상 정착 성능이 떨어지고, 잼(jam) 발생 가능성이 높아지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 발열롤러의 길이방향 유동이 억제되도록 개선된 구성을 갖는 정착기 및, 이를 구비한 화상형성장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 화상이 형성된 인쇄매체에 열과 압력을 가하여 그 화상을 인쇄매체에 정착시키는 정착기 및, 이를 구비한 화상형성장치를 제공한다.
여기서, 상기 정착기는, 히터를 내포하고 회전하는 발열롤러; 상기 발열롤러에 밀착되어 종동 회전하는 가압롤러; 상기 발열롤러 및 가압롤러를 회전 가능하게 지지하는 정착기 프레임; 상기 발열롤러 단부에 끼워져 정착기 프레임에 대한 발열롤러의 회전 마찰을 저감하는 볼 베어링; 상기 발열롤러의 단부에 압입 결합되는 캡(cap); 및, 발열롤러 단부의 외주면과 볼 베어링의 내륜 사이에 개재되어 발열롤러와 함께 회전하며, 볼 베어링의 발열롤러 길이방향 유동을 막는 발열롤러 부시;를 포함한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 캡에는 방사상으로 돌출된 확장부가, 상기 발열롤러 부시에는 상기 확장부를 수용하는 수용홈부가 마련될 수 있다.
바람직하게는, 상기 정착기 프레임에는 볼 베어링을 발열롤러의 길이방향으로 유동하지 못하게 잡아주는 볼 베어링 수용부가 마련될 수 있다.
바람직하게는, 상기 정착기는, 상기 가압롤러의 단부에 형성된 가압롤러 샤프트를 회전 가능하게 지지하며 상기 정착기 프레임에 장착된 샤프트 홀더를 더 구비하고, 상기 샤프트 홀더는 가압롤러 샤프트의 길이방향 유동을 억제하는 스토퍼부를 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정착기 및, 이를 구비한 화상형성장치를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화상형성장치의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화상형성장치(100)는, 소위 전자사진방식 화상형성장치로, 케이스(101) 내부에 광주사기(105), 현상기(110), 전사롤러(130) 및, 화상을 인쇄매체(P)에 정착시키는 정착기(140)를 구비한다.
상기 현상기(110)는 케이스(101) 내부에 착탈 가능하게 장착되는 카트리지 타입으로, 현상기 하우징(112)의 내부에는, 감광매체(115), 대전롤러(116), 폐토너 클리너(117), 현상롤러(118), 닥터 블레이드(119), 공급롤러(120), 및 애지테이터(121)가 설치되어 있다. 또한, 상기 현상기 하우징(112) 내부에는 상기 폐토너 클리너(117)가 감광매체(115) 외주면에서 긁어낸 폐토너가 저장되는 폐토너 보관공간(123)과, 현상제인 토너를 수용하는 토너 저장공간(125)이 마련된다. 상기 현상기(110)는 토너 저장공간(125)에 수용된 토너가 모두 소모되면 새 것으로 교체된다.
상기 감광매체(115)는 원통형상의 금속제 드럼의 외주면에 증착 등의 방법에 의해 광도전 물질층이 형성된 것이다. 상기 감광매체(115)는 대전롤러(116)를 통하여 소정 전위로 대전되고, 그 외주면에 광주사기(105)에서 주사된 광에 의해 인쇄하고자 하는 화상에 대응하는 정전잠상이 형성된다. 상기 현상롤러(118)는 정전잠상이 형성된 감광매체(115)에 현상제인 토너를 전송(傳送)하여 상기 정전잠상을 가시(可視)적인 토너화상으로 현상하는 것이고, 상기 공급롤러(120)는 현상롤러(118)에 토너를 공급해주는 것이며, 상기 애지테이터(121)는 토너 저장공간(125) 내의 토너가 굳지 않도록 요동시켜 주는 것이다. 한편, 상기 닥터 블레이드(119)는 공급 롤러(120)로부터 공급되어 현상롤러(118)의 외주면에 부착되는 토너의 두께를 규제하는 것이며, 상기 폐토너 클리너(117)는 인쇄매체(P)에 전사되지 못하고 감광매체(115) 외주면에 잔류한 폐토너를 긁어내 제거하는 것으로, 이에 의해 제거된 폐토너는 상기 폐토너 보관공간(123)에 쌓이게 된다.
전사롤러(130)는 상기 감광매체(115)의 외주면에 대면하도록 설치된다. 상기 감광매체(115)의 외주면에 현상된 토너화상은 전사 바이어스 또는 감광매체(115)와 전사롤러(130) 사이의 접촉 압력에 의해 전사롤러(130)와 감광매체(115) 사이를 통과하는 인쇄매체(P)에 전사된다.
정착기(140)는, 토너화상이 전사된 인쇄매체(P)에 열을 가하는 발열롤러(141), 및 상기 발열롤러(141)에 탄성적으로 밀착되어 정착닙(Nf)을 형성하는 가압롤러(180)를 구비한다. 토너화상이 전사된 인쇄매체(P)가 상기 전사닙(Nf)을 통과하면 열과 압력에 의해 상기 토너화상이 인쇄매체(P)에 정착된다.
또한, 상기 화상형성장치(100)는, 케이스(101) 하측부에 급지 트레이(133)와 급지 카세트(134)를 구비하고, 상기 급지 트레이(133)와 급지 카세트(134)에 적재된 인쇄매체(P)를 한 장씩 픽업(pick-up)하는 픽업롤러(131, 132)를 각각 구비하며, 픽업된 인쇄매체(P)에 이송력을 제공함과 아울러, 인쇄매체(P)를 감광매체(115)와 전사롤러(130) 사이로 급지함과 아울러 인쇄매체(P)의 원하는 부분에 화상이 전사될 수 있도록 인쇄매체(P)를 가지런히 정렬하는 급지롤러(135)를 구비한다. 또한, 정착기(140)를 통과하여 소정의 화상이 인쇄된 인쇄매체(P)를 케이스(101) 외부의 배지대(102)로 배출하기 위한 배지롤러(137)를 구비한다.
상기한 구성을 갖는 화상형성장치(100)의 인쇄 과정은 다음과 같다. 상기 감광매체(115)는 상기 대전롤러(116)를 통해 소정 전위로 대전되고, 상기 광주사기(105)에서 주사된 광(L)에 감응하여 그 외주면에 인쇄하고자 하는 화상에 대응되는 정전잠상이 형성된다. 현상기(110)의 토너 저장공간(125) 내부의 토너는 애지테이터(121)에 의해 교반되고, 공급롤러(120) 및 현상롤러(118)를 통하여 정전잠상이 형성된 감광매체(115)에 공급되어, 상기 감광매체(115)의 외주면에 가시적인 토너화상이 현상된다. 한편, 상기 급지 트레이(133) 또는 급지 카세트(134)의 가장 위에 적재되어 있던 인쇄매체(P)는 픽업롤러(131 또는 132)에 의해 픽업되고, 급지롤러(135)에 의해 급지 및 정렬되어 상기 감광매체(115)와 전사롤러(130) 사이를 통과하며, 이 때 상기 인쇄매체(P)의 감광매체(115) 대향면에 상기 감광매체(115) 외주면에 현상되었던 토너화상이 전사된다. 상기 인쇄매체(P)에 전사된 토너화상은, 정착기(140)를 통과하며 열압착에 의해 상기 인쇄매체(P) 위에 정착되며, 배지롤러(137)에 의해 이송되어 배지대(102)에 적재된다.
도 3은 도 2의 정착기(140)를 부분적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 도 2의 발열롤러의 회전 지지 구조를 도시한 분해 사시도이며, 도 5는 정착기 프레임에 장착된 도 4의 발열롤러를 도시한 정면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 정착기(140)는 히터(143)를 내포하고 회전하는 파이프 형태의 발열롤러(141)와, 상기 발열롤러(141)에 밀착되어 종동 회전하는 가압롤러(180)와, 상기 발열롤러(141) 및 가압롤러(180)를 회전 가능하게 지지하는 정착기 프레임(190)을 포함한다. 상기 발열롤러(141)의 단부에는 정착기 프레 임(190)에 대한 발열롤러(141)의 회전 마찰을 저감하는 볼 베어링(145)이 끼워진다.
상기 볼 베어링(145)과 발열롤러(141)의 외주면 사이에는 발열롤러 부시(150)가 개재된다. 상기 발열롤러 부시(150)는 발열롤러(141) 외주에 끼워질 수 있도록 발열롤러(141) 보다 약간 큰 직경을 갖는 링 형태의 부재로서 예컨데, PPS 와 같은 내열성 수지로 이루어진 사출물이다. 상기 발열롤러 부시(150)는 일측부가 소폭 분리되도록 절단된 텐션 유격(152)을 갖는다.
상기 텐션 유격(152)이 좁아지도록 발열롤러 부시(150)가 오므려지면 볼 베어링(145)이 발열롤러 부시(150)에 끼워질 수 있다. 볼 베어링(145)이 끼워진 발열롤러 부시(150)는 발열롤러(141)의 단부에 압입 장착된다. 발열롤러(141)의 단부에 장착된 상기 발열롤러 부시(150)의 내주면은 상기 발열롤러(141) 외주면에 가압 밀착되고, 발열롤러 부시(150)의 외주면은 볼 베어링(145)의 내륜에 밀착되어 상기 볼 베어링(145)을 지지한다. 발열롤러(141)가 회전하면 그에 밀착된 발열롤러 부시(150)와 볼 베어링(145)의 내륜도 정착기 프레임(190)에 대하여 회전한다.
상기 발열롤러 부시(150)에는 볼 베어링(145)의 발열롤러(141) 길이방향 유동을 억제하는 막는 유동방지수단이 마련된다. 상기 유동방지수단은 발열롤러 부시(150)의 일측 모서리에서 돌출된 이탈방지벽(154)과 타측 모서리에서 돌출된 이탈방지돌기(155)를 포함한다. 상기 이탈방지돌기(155)는 볼 베어링(145)의 끼워짐을 방해하지 않도록 이탈방지벽(154) 보다는 낮게 적절한 높이로 형성된다. 이탈방지벽(154)과 이탈방지돌기(155) 사이의 간격은 볼 베어링(145)의 폭과 실질적으로 동 일하다. 이에 따라 발열롤러 부시(150)에 끼워진 볼 베어링(145)은 발열롤러(141)의 회전시에 발열롤러(141)의 길이방향, 다시 말해 Y축 방향의 유동이 방지된다.
상기 발열롤러(141)의 양 단부에는 제1 및 제2 캡(160a, 160b)이 압입 결합된다. 제1 캡(160a)은 발열롤러(141)의 내주면에 압착 삽입되는 압입부(161)와, 플랜지(163)에서 방사상으로 확장된 확장부(165)를 구비한다. 상기 발열롤러 부시(150)에는 상기 확장부(165)를 수용하는 수용홈부(157)가 마련된다. 발열롤러(141)에 압입된 제1 캡(160a)이 발열롤러 부시(150)의 수용홈부(157)에 수용됨으로 인하여, 발열롤러(141)와 제1 캡(160a)의 동조 회전의 보장되므로 제1 캡(160a)의 분리가 예방되며, 결합할 때 발열롤러(141) 내부로 상기 제1 캡(160a)이 과도하게 삽입되지 않게 된다.
상기 제1 캡(160a)의 외측면에는 발열롤러(141) 내부의 히터(143)에 전력을 공급하기 위한 단자판(170)이 마련된다. 화상형성장치(100, 도 2 참조)의 파워서플라이(power supply, 미도시)와 연결된 단자 돌기(175)는 상기 단자판(170)에 탄성 밀착되어 상기 히터(143)에 전력을 공급한다.
한편, 제2 캡(160b)은 도 3에 도시된 바와 같이 외주에 기어치가 형성되어 있고, 이를 통해 발열롤러(141)는 구동모터(미도시)로부터 회전 구동력을 전달받는다. 상기 제2 캡(160b)은 기어치가 형성된 외주면을 구비한다는 점 외에는 전술한 제1 캡(160a)과 그 기술적 구성이 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
정착기 프레임(190)에는 볼 베어링(145)을 발열롤러(141)의 길이방향으로 유동하지 못하게 잡아주는 볼 베어링 수용부(192)가 마련되어 있다. 상기 볼 베어링 수용부(192)는 볼 베어링(145)의 폭과 실질적으로 동일한 폭을 두고 서로 이격되어 있는 돌출턱(193) 사이의 홈으로 정의된다. 도 5에 도시된 바와 같이 발열롤러(141) 양 단부의 볼 베어링(145)이 정착기 프레임(190)의 볼 베어링 수용부(192)에 안착되면 돌출턱(193)에 의해 막혀 발열롤러(141) 길이방향으로의 유동이 방지된다. 또한, 전술한 바와 같이 볼 베어링(145)과 발열롤러(141) 사이에 개재된 발열롤러 부시(150)에 의해 볼 베어링(145)은 발열롤러(141)에 대하여 그 길이방향으로 유동할 수 없으므로, 결과적으로 정착기의 작동 중에 상기 발열롤러(141)는 그 길이방향으로의 유동이 억제된다.
상기 가압롤러(180)의 길이방향 단부에는 가압롤러(180)의 종동 회전의 중심이 되는 가압롤러 샤프트(181)가 구비된다. 상기 가압롤러 샤프트(181)는 정착기 프레임(190)에 장착되는 샤프트 홀더(188)에 끼워진다. 상기 샤프트 홀더(188)는 가압롤러 샤프트(181)를 회전 가능하게 지지한다. 상기 샤프트 홀더(188)는 가압롤러(180) 및 가압롤러 샤프트(181)의 길이방향 유동을 억제하는 스토퍼부(189)를 포함한다. 도 3에 도시된 스토퍼부(189)는 가압롤러 샤프트(181)의 직경 보다 좁은 내경을 갖도록 내측으로 확장된 플랜지(flange)이다. 다만, 스토퍼부는 도 3에 도시된 형태에 한정되지 않으며, 예컨데 가압롤러 샤프트(181)의 말단을 수용하는, 일측이 폐색된 수용홈일 수도 있다. 상기 샤프트 홀더(188)는 정착기 프레임(190)에 고정 장착되고, 가압롤러 샤프트(181)의 말단이 스토퍼부(189)에 막혀 있으므로, 결과적으로 상기 가압롤러(180)는 그 길이방향, 다시 말해 Y축 방향으로 유동이 방지된다.
한편, 상기 가압롤러 샤프트(181)는 가압롤러 부시(183)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 스프링(184)은 상기 가압롤러(180)가 발열롤러에 밀착되도록 상기 가압롤러 부시(183)를 탄성 가압한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
본 발명의 정착기 및 화상형성장치는, 발열롤러가 그 길이방향으로 유동하지 않으므로 안정적인 히터의 발열이 가능하며, 정착기에서 인쇄매체의 잼(jam) 가능성이 낮아진다. 따라서, 화상 정착 성능이 향상된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 가압롤러도 그 길이방향으로 유동하지 않으므로 화상 정착 성능이 더욱 향상되고, 인쇄매체의 잼 가능성은 더욱 낮아진다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 히터를 내포하고 회전하는 발열롤러; 상기 발열롤러에 밀착되어 종동 회전하는 가압롤러; 상기 발열롤러 및 가압롤러를 회전 가능하게 지지하는 정착기 프레임; 상기 발열롤러 단부에 끼워져 정착기 프레임에 대한 발열롤러의 회전 마찰을 저감하는 볼 베어링; 상기 발열롤러의 단부에 압입 결합되는 캡(cap); 및, 발열롤러 단부의 외주면과 볼 베어링의 내륜 사이에 개재되어 발열롤러와 함께 회전하며, 볼 베어링의 발열롤러 길이방향 유동을 막는 발열롤러 부시;를 포함하며,
    상기 캡에는 방사상으로 돌출된 확장부가, 상기 발열롤러 부시에는 상기 확장부를 수용하는 수용홈부가 마련된 것을 특징으로 하는 정착기.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 정착기 프레임에는 볼 베어링을 발열롤러의 길이방향으로 유동하지 못하게 잡아주는 볼 베어링 수용부가 마련된 것을 특징으로 하는 정착기.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 가압롤러의 단부에 형성된 가압롤러 샤프트를 회전 가능하게 지지하며 상기 정착기 프레임에 장착된 샤프트 홀더를 더 구비하고,
    상기 샤프트 홀더는 가압롤러 샤프트의 길이방향 유동을 억제하는 스토퍼부를 포함한 것을 특징으로 하는 정착기.
  5. 인쇄매체에 화상을 형성하는 인쇄유닛;
    상기 인쇄매체에 열과 압력을 가하여 형성된 화상을 인쇄매체에 정착시키는 것으로서, 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 정착기를 구비한 화상형성장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001290386A (ja) * 2000-04-07 2001-10-19 Konica Corp 画像形成装置の定着装置及び透光性基体の保持手段
JP2005017496A (ja) * 2003-06-24 2005-01-20 Kyocera Mita Corp 定着装置及びそれを備えた画像形成装置

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