KR102251654B1 - 화상형성장치용 정착히터롤러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화상형성장치용 정착히터롤러에 관한 것으로, 양측면으로 노출된 회전축을 형성하여 양단이 캡에 의해 마감되고, 외면에 면상발열체를 형성하며, 외면 양단에 접지전극을 형성한 히팅롤러를 구비하고, 이 히팅롤러의 양측면에 접지전극에 접지되는 회전전극을 형성하며, 히팅롤러 양단을 마감링으로 마감함으로써, 히팅롤러가 회전되는 동안 접지전극과 접지된 회전전극이 외부의 전기신호를 전달받되, 이 회전전극이 접지전극으로 전기를 전달하여, 히팅롤러가 회전작동되면서 자체발열된다.
본 발명에 따르면, 히팅롤러가 회전되는 동안, 이 히팅롤러와 일체로 회전되는 회전전극이 외부 전극과 접지된 상태로 전기신호를 전달받아, 접지전극으로 그대로 전달하여, 히팅롤러가 제자리 회전되면서 자체 발열되고, 회전전극이 외부전극과 접지된 상태로 유지되어 안정적으로 전기를 공급받을수 있으며, 회전전극이 외부전극과의 접지 상태를 유지하면서 전기를 공급받아 별도의 전기선이 불필요하고, 회전전극을 히팅롤러 양측면에 밀착시키는 단순 결합으로, 접지전극으로 전기 를 손쉽게 공급할 수 있으며, 특히, 접지전극에 접지된 회전전극을 히팅롤러 양 측면에 밀착 고정하여, 전기 공급 위치를 손쉽게 변경할 수 있는 장점이 있다.

Description

화상형성장치용 정착히터롤러{Fixing heat roller for image forming equipment}

본 발명은 정착히터롤러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 히팅롤러 양측에 회전전극을 밀착 고정하여, 히팅롤러가 회전작동되는 동안 회전전극으로 전기를 공급받아 접지전극으로 전달하는 화상형성장치용 정착히터롤러에 관한 것이다.

레이저 프린터, 복사기 등과 같은 인쇄장치에 있어서, 미세한 고체 분말인 토너를 종이 위에 옮겨 화상을 표시하는 인쇄 방식은 미세 분말을 잉크처럼 분사하는 것이 불가능하기 때문에 상대적으로 복잡한 일련의 인쇄 과정을 거치게 되는데, 크게 대전, 노광, 현상, 전사 및 정착과정을 통하여 원하는 화상을 용지에 정착하여 인쇄 출력한다.

인쇄 과정에서 정착과정은 정전기적인 인력으로 용지에 전사된 토너 입자를 열과 압력을 가하여 고착시키는 과정으로, 통상 대향하는 한 쌍의 롤러, 즉 가압롤러와 히트롤러로 이루어지는 정착장치에 의해 수행된다.

그리고 이정착과정에서 전체 전력사용량의 70% 이상을 소모한다.

할로겐램프 열원을 적용하고 있는 종래의 정착과정은 열원에서 공기층을 매개로하는 복사열로 용지위의 토너 융착면을 가열하기 때문에 타 방향으로 방출되는 열이 많아 180~190

으로 가열하는 과정에서 많은 열손실이 발생한다.

레이져프린터의 인쇄속도는 히팅롤러의 발열속도에 의해서 좌우되는데, 할로겐 램프의 특성상 발열속도가 느리고 많은 에너지를 소비하는 문제가 있다.

이를 극복하기 위한 직접 표면 가열 방식의 제품 개발을 시도하였으나, 에너지효율, 고성능, 안전성을 동시에 충족하기는 어려웠다.

원인으로 인가 전압이 AC 220V로 높았기 때문에 구동 시 전극부에서의 스프크와 불균일한 온도분포로 인한것이다.

소비전력을 감소시키고, 에너지 효율이 높은 일체형 면상발열 히터롤러 개발을 위해서는 이러한 문제점을 극복하여야 한다.

일체형 면상발열체를 정착장치 용도로 활용하기 위해서는 통상적으로 사용하는 전압이 AC 220V인 점을 고려할 경우, 표면저항이 13 Ω/

이하여야 하는데, 이 때　 전기적으로 안전하고 균일한 발열성능이 필요하다.

일체형 면상발열 정착롤러에 인가된 전기가 다른쪽으로 흐르지 않토록 하는 안정적인 절연 특성과 2kV 내전압을 지니는 구조설계 및 제조기술이 필요하다.

일체형 면상발열 히터 롤러는 다층의 복합적인 구조를 가지기 때문에 고온,고압환경에서 100,000매 이상의 높은 인쇄안정성을 얻기 위한 다양한 기술들이 필요하다.

일반적으로, 화상형성장치는 화상수용체 상에 가시적인 토너화상을 형성하고, 이 토너화상을 용지로 전사한 후, 전사된 토너화상을 용지에 정착시킨다.

이때, 토너는 베이스 레진에 착색제를 비롯한 다양한 기능성 첨가물을 첨가하여 제조된다.

그리고, 이러한 정착과정은 주로 열과 압력을 통하여 종이와 같은 용지 위에 있는 토너를 영구적으로 고착시킨다.

즉, 정착장치는 열을 발생시키는 정착히터롤러와 가압롤러로 이루어진 구조로, 정착히터롤러와 가압롤러가 서로 맞물려 종이에 묻어있는 토너를 정착하는 것이다.

이때, 정착히터롤러는 가알롤러와 맞물린 상태에서 발열작동되고, 그 사이를 통과하는 종이에 묻어있는 토너를 종이에 영구 정착 시키는 것이다.

특허문헌 1은 종래의 저항 발열층을 채용한 가열롤러에 관한 것으로서, 이를 참조하면, 원통형상의 적층지지체와, 적층지지체 양단으로 노출되도록 결합되어 전류를 공급받는 제1, 제2, 제3, 제4전극과, 적층지지체의 외면 및 제1, 제2, 제3 및 제4전극을 감싸 커버하는 저항발열층으로 구성된다.

여기서, 제1, 제2, 제3, 제4전극에 전기선을 연결하고, 그 상태에서 전류를 제1, 제2, 제3, 제4전극에 공급하게 되면, 제1, 제2, 제3, 제4전극이 전류를 공급받으면서 저항발열층을 발열시키게 되고, 이에따라, 적층지지체 외면이 발열되는 것이다.

이때, 제1, 제2, 제3, 제4전극은 적층 지지체 외면의 길이방향으로 정해진 간격 이격되게 형성되어, 적층지지체 외면을 감싸도록 링형 구조로 형성됨으로써, 저항방열층의 전체 면적에 고르게 열을 전달한다.

하지만, 상기와 같은 특허문헌 1은, 제1, 제2, 제3, 제4전극이 적층지지체 양측으로 노출되어 있어, 회전되면서 주변 부품에 충돌될 우려가 있고, 전극과 내부 부품간의 충돌로 인해 전극이 손상되거나 혹은 내부부품의 파손이 일어날 수 있으며, 전극이 정착장치 내부 부품과 간섭되지 않도록 불필요한 공간을 확보해야 하고, 특히, 전기선이 연결된 전극이 회전되면서 전기선을 서로 꼬이게 유도하여, 전기선이 엉킴될 우려가 있으며, 또한, 전기선 엉킴으로 인해 적층지지체의 회전이 제한되고, 전기선이 전극에서 단락되어 저항발열층 기능이 상실되고, 이에따라, 종이에 묻어있는 토너를 정착시키는데 어려움이 있어, 제품의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

KR 10-1705117 B1

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 양측면으로 노출된 회전축을 형성하여 양단이 캡에 의해 마감되고, 외면에 면상발열체를 형성하며, 외면 양단에 접지전극을 형성한 히팅롤러를 구비하고, 이 히팅롤러의 양측면에 접지전극에 접지되는 회전전극을 형성하며, 히팅롤러 양단을 마감링으로 마감함으로써, 히팅롤러가 회전되는 동안 접지전극과 접지된 회전전극이 외부의 전기신호를 전달받되, 이 회전전극이 접지전극으로 전기를 전달하여, 히팅롤러가 회전작동되면서 자체발열되는 화상형성장치용 정착히터롤러를 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 화상형성장치용 정착기는, 원통형상으로, 양측면으로 노출된 회전축이 형성되어 있고, 양단이 캡에 의해 마감되어 있으며, 외면에 면상발열체를 형성하고, 외면 양단에 상기 면상발열체에 접지된 접지전극을 형성한 히팅롤러와; 상기 히팅롤러의 캡에 밀착 고정되어, 상기 접지전극에 접지되는 회전전극; 및 링 형상으로 상기 히팅롤러 양단에 억지 끼움되어, 상기 접지전극을 커버하는 마감링;으로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 화상형성장치용 정착기에 있어서, 상기 회전전극은, 상기 히팅롤러의 양 측면에 밀착 고정되는 링판과; 상기 링판의 테두리에서 상기 히팅롤러의 접지전극 방향을 향하도록 돌출되어 상기 접지전극에 접지되고, 상기 마감링에 의해 커버되는 적어도 2개 이상의 연장전극;으로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 화상형성장치용 정착기에 있어서, 상기 연장전극은, 그 말단이 상기 히팅롤러의 접지전극에 접지되도록 하방을 향해 아치형상으로 굴곡지게 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 화상형성장치용 정착기에 있어서, 상기 마감링은, 그 내주면에 상기 연장전극 형상에 대응하도록 함몰형성되어, 상기 연장전극이 걸림되도록 하는 걸림홈부를 더 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 화상형성장치용 정착기에 있어서, 상기 히팅롤러는, 상기 면상발열체 외면에 밀착되고, 면상발열체에서 발생되는 열을 전달받아 발열되면서 종이에 묻어있는 토너를 종이에 정착시키는 이형층을 더 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 히팅롤러가 회전되는 동안, 이 히팅롤러와 일체로 회전되는 회전전극이 외부 전극과 접지된 상태로 전기신호를 전달받아, 접지전극으로 그대로 전달하여, 히팅롤러가 제자리 회전되면서 자체 발열되고, 회전전극이 외부전극과 접지된 상태로 유지되어 안정적으로 전기를 공급받을수 있으며, 회전전극이 외부전극과의 접지 상태를 유지하면서 전기를 공급받아 별도의 전기선이 불필요하고, 회전전극을 히팅롤러 양측면에 밀착시키는 단순 결합으로, 접지전극으로 전기 를 손쉽게 공급할 수 있으며, 특히, 접지전극에 접지된 회전전극을 히팅롤러 양 측면에 밀착 고정하여, 전기 공급 위치를 손쉽게 변경할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 화상형성장치용 정착히터롤러를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 화상형성장치용 정착히터롤러에 외부전극이 접지되는 상태를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 화상형성장치용 정착히터롤러의 단면도.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 히팅롤러(100)는 원통형상으로, 양측면으로 노출된 회전축(101)이 형성되어 있고, 양단이 캡(102)에 의해 마감되어 있으며, 외면에 면상발열체(103)를 형성하고, 외면 양단에 상기 면상발열체(103)에 접지된 접지전극(104)을 형성한다.

상기 회전축(101)은 화상형성장치(미도시) 내부에 설치된 정착기(미도시)에 회전가능하게 설치된다.

상기 캡(102)은 비전도성 재질로 형성되어, 상기 히팅롤러(100) 양단을 마감한다.

상기 캡(102)은 히팅롤러(100) 내에서 발생되는 열기가 상기 히팅롤러(100) 양측방향으로 방출되는 것을 차단한다.

상기 캡(102)은 그 중앙부에 상기 회전축(101)의 직경과 동일한 직경의 관통홀(미부호)을 형성하여, 이 관통홀(미부호)을 통해 상기 회전축(101)이 상기 캡(102) 외부로 노출되도록 한다.

상기 면상발열체(103)는 상기 히팅롤러(100) 외면에 밀착되고, 상기 접지전극(104)으로 전달되는 전기에 의해 발열된다.

상기 접지전극(104)은 전기를 전달받아 상기 면상발열체(103)를 가열한다.

상기 히팅롤러(100)는 상기 면상발열체(103) 외면에 밀착되고, 면상발열체(103)에서 발생되는 열을 전달받아 발열되면서 종이에 묻어있는 토너를 종이에 정착시키는 이형층(105)을 더 형성한다.

회전전극(200)은 상기 히팅롤러(100)의 캡(102)에 밀착 고정되어 상기 접지전극(104)에 접지된다.

상기 회전전극(200)은 화상형성장치(미도시) 내에 설치된 외부전극(E)과 접지되어 전기를 전달받아 접지전극(104)으로 전달한다.

상기 회전전극(200)은 상기 히팅롤러(100)와 일체로 회전된다.

상기 회전전극(200)은 상기 히팅롤러(100)의 양 측면에 밀착 고정되는 링판(201)과, 상기 링판(201)의 테두리에서 상기 히팅롤러(100)의 접지전극(104) 방향을 향하도록 돌출되어 상기 접지전극에 접지되고, 상기 마감링(300)에 의해 커버되는 적어도 2개 이상의 연장전극(202)으로 구성된다.

상기 링판(201)은 중앙부가 관통된 링 형상으로 형성되어, 상기 히팅롤러(100)의 캡(102)에 밀착 고정된다.

상기 링판(201)은 외부전극(E)의 전기를 전달받아 상기 연장전극(202)으로 전달한다.

상기 링판(201)은 상기 히팅롤러(100)에 의해 회전되면서 상기 외부전극(E)에 접진된 상태로 유지된다.

상기 연장전극(202)은 상기 링판(201) 테두리에서 절곡형성되어, 그 말단이 상기 접지전극(104)에 접지된다.

상기 연장전극(202)은 상기 링판(201)으로 부터 전기를 전달받아 상기 접지전극(104)으로 전달한다.

상기 연장전극(202)은 상기 마감링(300)의 내주면에 눌림되어 상기 히팅롤러(100)의 접지전극(104)에 밀착된다.

상기 연장전극(202)은 그 말단이 상기 히팅롤러(100)의 접지전극(104)에 접지되도록 하방을 향해 아치형상으로 굴곡지게 형성된다.

마감링(300)은 링 형상으로 상기 히팅롤러(100) 양단에 억지 끼움되어, 상기 접지전극(104)을 커버한다.

상기 마감링(300)은 비전도성 재질로 형성되어, 상기 회전전극(200)의 연장전극(202)이 상기 접지전극(104)에 밀착되도록 가압한다.

상기 마감링(300)은 상기 히팅롤러(100)와 일체로 회전된다.

상기 마감링(300)은 그 내주면에 상기 연장전극(202) 형상에 대응하도록 함몰 형성되어, 상기 연장전극(202)이 걸림되도록 하는 걸림홈부(301)를 더 형성한다.

상기 걸림홈부(301)는 상기 히팅롤러(100)의 캡(102)에 밀착 결합된 상기 연장전극(202)이 상기 회전축(101)을 기준으로 정방향 또는 역방향으로 회전되는 것을 차단한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 화상형성장치용 정착히터롤러는 다음과 같이 사용된다.

먼저, 히팅롤러(100)의 양단에 캡(102)을 끼워넣되, 이 캡(102)의 중앙부에 형성된 관통홀(미부호)로 회전축(101)을 통과시켜, 상기 회전축(101)이 상기 히팅롤러(100)의 캡(102) 외부로 노출되도록 한다.

이때, 상기 히팅롤러(100)의 외면에는 면상발열체(103)가 형성되어 있고, 이 면상발열체(103) 양단에 상기 면상발열체(103)와 접지되는 접지전극(104)이 형성되어 있다.

또한, 상기 면상발열체(103) 외면에는 상기 면상발열체(103)의 열을 전달받아 종이에 묻어있는 토너를 종이에 정착시키는 이형층(105)이 형성된다.

그리고, 상기 회전전극(200)을 상기 히팅롤러(100) 양측면으로 삽입 결합하여, 상기 회전전극(200)이 상기 히팅롤러(100) 양측면에 밀착되면서, 상기 접지전극(104)에 접지되도록 한다.

즉, 상기 회전전극(200)의 링판(201)을 상기 히팅롤러(100)의 캡(102) 측면에 밀착시키면, 이 링판(201)의 테두리에서 상기 접지전극(104) 방향으로 절곡된 상기 연장전극(202)의 말단이 상기 접지전극(104)에 접지된다.

이때, 상기 연장전극(202)의 말단은 하방을 향해 아치형상으로 굴곡지게 형성됨으로써, 이 아치형상으로 굴곡진 부분이 상기 접지전극(104)에 접지된 상태를 유지한다.

여기서, 상기 연장전극(202)의 말단은 상기 면상발열체(103)에서 정해진 거리 이격되어 상기 면상발열체(103)에 접지되는 것이 방지되면서, 상기 접지전극(104)에 접지되는 것이 바람직하다.

이어서, 상기 히팅롤러(100)의 캡(102) 방향으로 상기 마감링(300)을 억지끼움 하면, 상기 마감링(300)이 상기 히팅롤러(100)의 접지전극(104) 및 상기 연장전극(202)을 감싸 커버하게 된다.

이때, 상기 마감링(300)은 상기 히팅롤러(100) 양측면에 끼움 고정된 상태에서 그 내주면으로 상기 연장전극(202)을 누름 가압함으로써, 상기 연장전극(202)이 상기 접지전극(104)에 접지된 상태로 유지된다.

또한, 상기 마감링(300)의 내주면에는 걸림홈부(301)가 형성되어 있고, 이 걸림홈부(301)에 상기 연장전극(202)이 걸림되도록 하여, 상기 회전전극(200)이 상기 히팅롤러(100) 양측면에서 정방향 또는 역방향으로 회전되는 것이 방지된다.

이후, 상기와 같이 형성된 정착히터롤러를 화상형성장치(미도시) 내에 구비된 정착기(미도시)에 설치하고, 그 상태에서 상기 화상성형장치(미도시) 내에서 상기 히팅롤러(100) 양측면에 형성된 외부전극(E)이 상기 회전전극(200)이 접지되도록 한다.

이때, 상기 히팅롤러(100)는 정착기(미도시) 내에 설치된 가압롤러(미도시)와 그 외면이 맞물리도록 결합되어, 가압롤러(미도시)의 회전력을 전달받아 제자리 회전되는 것이다.

그리고, 히팅롤러(100)를 정방향 또는 역방향으로 회전시키게 되면, 상기 히팅롤러(100)가 제자리 회전되고, 이때, 상기 회전전극(200)이 상기 외부전극(E)에 접지된 상태에서 전기를 전달받아 상기 접지전극(104)으로 전달한다.

즉, 상기 회전전극(200)의 링판(201)이 상기 외부전극(E)의 전기를 전달받아 상기 연장전극(202)으로 전달하고, 이때, 이 연장전극(202)은 상기 접지전극(104)으로 전기를 공급하게 된다.

그러면, 상기 면상발열체(103)가 접지전극(104)의 전기를 공급받아 자체발열되면서, 상기 히팅롤러(100) 외면에 열기를 발산시키고, 이때, 이 면상발열체(103)에서 발생되는 열기를 상기 이형층(105)이 전달받아 가열된다.

이때, 상기 히팅롤러(100)와 가압롤러(미도시) 사이로 종이를 통과시키게 되면, 상기 히팅롤러(100)의 이형층(105)이 종이에 밀착되면서 종이 상에 묻어있는 토너를 종이에 정착시키게 된다.

그리고, 상기 종이는 가압롤러(미도시)에 밀려 연속 이동됨으로써, 히팅롤러(100)와 가압롤러 사이에서 종이가 이탈되는 것이다.

상기와 같이, 회전전극(200)을 히팅롤러(100) 양 측면에 밀착 고정하면서, 이 회전전극(200)이 히팅롤러(100)의 접지전극(104)에 접지되도록 하여, 회전전극(200)을 통해 접지전극(104)으로 전기를 공급하는 구조는, 히팅롤러(100)가 회전되는 동안, 이 히팅롤러(100)와 일체로 회전되는 회전전극(200)이 외부전극(E)과 접지된 상태로 전기신호를 전달받아, 접지전극(104)으로 그대로 전달하여, 히팅롤러(100)가 제자리 회전되면서 자체 발열되고, 회전전극(200)이 외부전극(E)과 접지된 상태로 유지되어 안정적으로 전기를 공급받을수 있으며, 회전전극(200)이 외부전극(E)과의 접지 상태를 유지하면서 전기를 공급받아 별도의 전기선이 불필요하고, 특히, 접지전극(104)에 접지된 회전전극(200)을 히팅롤러(100) 양 측면에 밀착 고정하여, 전기 공급 위치를 손쉽게 변경할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 화상형성장치용 정착히터롤러는 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다.

100 : 히팅롤러 101 : 회전축
102 : 캡 103 : 면상발열체
104 : 접지전극 105 : 이형층
200 : 회전전극 201 : 링판
202 : 연장전극 300 : 마감링
301 : 걸림홈부 E : 외부전극

Claims (5)

1. 원통형상으로, 양측면으로 노출된 회전축(101)이 형성되어 있고, 양단이 캡(102)에 의해 마감되어 있으며, 외면에 면상발열체(103)를 형성하고, 외면 양단에 상기 면상발열체(103)에 접지된 접지전극(104)을 형성한 히팅롤러(100)와;
   상기 히팅롤러(100)의 캡에 밀착 고정되어, 상기 접지전극(104)에 접지되는 회전전극(200); 및
   링 형상으로 상기 히팅롤러(100) 양단에 억지 끼움되어, 상기 접지전극(104)을 커버하는 마감링(300);
   으로 구성되고,
   상기 회전전극(200)은,
   상기 히팅롤러(100)의 양 측면에 밀착 고정되는 링판(201)과, 상기 링판(201)의 테두리에서 상기 히팅롤러(100)의 접지전극(104) 방향을 향하도록 돌출되어 상기 접지전극에 접지되고, 상기 마감링(300)에 의해 커버되는 적어도 2개 이상의 연장전극(202)을 포함하고,
   상기 마감링(300)은 그 내주면에 상기 연장전극(202) 형상에 대응하도록 함몰형성되어, 상기 연장전극(202)이 걸림되도록 하는 걸림홈부(301)를 더 형성한 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 정착히터롤러.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 연장전극(202)은,
   그 말단이 상기 히팅롤러(100)의 접지전극(104)에 접지되도록 하방을 향해 아치형상으로 굴곡지게 형성된 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 정착히터롤러.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 히팅롤러(100)는,
   상기 면상발열체 외면에 밀착되고, 면상발열체에서 발생되는 열을 전달받아 발열되면서 종이에 묻어있는 토너를 종이에 정착시키는 이형층(105)을 더 형성한 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 정착히터롤러.

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