KR20040049149A - 화상형성장치의 가압롤러 - Google Patents

Abstract

화상형성장치의 가압롤러가 개시된다. 개시된 가압롤러는 을 구비한다. 가압부재를 복수 개로 나누고 그 사이에 다른 소정물질로 형성된 지지부재를 설치하여 가압부재의 전체 면적을 줄였다. 이와 같은 구성에 의하면, 가압부재 사이에 비교적 가격이 저렴한 물질로 이루어진 지지부재를 삽입함으로써 가압롤러의 제작비를 절감할 수 있으며 정착롤러와 가압롤러에 접촉되는 부분에 형성되는 닙이 더 넓어지는 효과가 있다.

Description

화상형성장치의 가압롤러{A pressing roller of image-forming apparatus}

본 발명은 화상형성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정착롤러와 접촉하여 회전하면서 정착롤러를 가압하는 가압롤러에 관한 것이다.

일반적으로 화상형성장치는 정착장치를 구비한다. 정착장치는 화상형성장치로부터 인쇄매체에 전사된 화상에 열과 압력을 가하여 인쇄매체에 화상을 융착시킨다.

도 1은 종래 화상형성장치의 정착장치의 일 예를 도시한 측면도이다. 도 1을 참조하면, 정착장치는 자체 또는 별도의 열원에 연결되어 인쇄지(P)에 형성된 토너화상(T)에 열을 가하는 정착롤러(10)와 정착롤러(10)와 대향되게 설치되어 정착롤러(10)를 가압하여 그 접촉부에 정착닙(nip)을 형성하고 정착닙을 통과하는 인쇄지(P)에 형성된 토너화상(T)을 융착시키는 가압롤러(20)를 구비한다.

가압롤러(20)는 샤프트(21)를 감싸도록 설치되는 가압부재(23)와 가압부재(23)의 표면을 덮도록 이형층(22)이 마련되어 있다. 이형층(22)은 테프론(Teflon^TM)등으로 코팅되거나 또는 튜브형상이 씌워져 형성되는 것으로 인쇄지(P)에 형성된 토너화상(T)과 가압롤러(20)가 붙는 것을 방지하기 위한 것이다.

샤프트(21)의 양단에 도면에 도시되지 않은 가압수단에 의하여 가압롤러(20)는 정착롤러(10)쪽으로 가압된다. 그러면 가압롤러(20)는 정착롤러(10)의 표면과 인쇄지(P)와의 접촉면적을 넓게 하여 일정한 화상 정착력과 인쇄지 이송력 유지를 위하여 일정한 탄성력을 가지는 탄성체이므로 정착롤러(10)에 접촉되어 가압되면 탄성변형된다. 가압롤러(20)의 재료는 여러 가지가 사용되지만 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 실리콘(Silicon)이 주로 사용된다.

정착롤러(10)가 화살표 B 방향으로 회전되고 가압롤러(20)는 정착롤러(10)와 접촉하면서 화살표 C 방향으로 회전되면서 접촉부에 형성되는 전사닙에 토너화상(T)이 형성된 인쇄지(P)는 화살표 A 방향으로 이동한다. 그러면 토너화상(T)은 정착롤러(10)로부터 열을 전달받고 가압롤러(20)로부터 압력을 받아 인쇄지(P)에 융착된다.

이와 같은 종래의 정착장치에서 가압롤러(20)는 탄성력을 가지는 실리콘으로 형성되어 있는데, 실리콘은 가격이 상당히 비싼 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 감안한 것으로, 가압부재의 사이에 다른 재료로 형성된 지지부재를 삽입하여 하나의 재료로 형성됨에 따른 가압부재의 재료비를 줄이면서 성능은 동등한 가압롤러를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 도 1은 종래 화상형성장치의 정착장치의 일 예를 도시한 측면도,

도 2는 본 발명에 따른 가압롤러의 구조를 도시한 정면도,

도 3은 도 2에 도시된 가압롤러의 측면도,

도 4는 정착롤러와 접촉되어 회전되면서 정착롤러를 가압할 때의 가압롤러의 변형을 도시한 정면도,

도 5는 도 4에 도시된 가압부재의 변형을 설명하기 위한 도면,

도 6은 도 4에 도시된 상호 접촉되어 가압하면서 회전되는 정착롤러와 가압롤러의 측면도,

도 7은 본 발명에 따른 제 2실시예에 따른 가압부재의 정면도,

도 8은 도 7에 도시된 가압부재가 정착롤러에 접촉되어 회전될 때의 가압부재의 변형을 도시한 정면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

30,50...가압롤러31...샤프트

32...지지턱33,56...가압부재

34,55...지지부재35...보호층

40...정착롤러41...정착닙

51...고정부54...지지부

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 화상형성장치의 가압롤러는 샤프트와 상기 샤프트의 둘레를 감싸도록 설치되어 정착롤러와 접촉되어 회전하면서 그 접촉부를 통과하는 인쇄지에 압력을 가하는 가압부재를 구비하는 화상형성장치의가압롤러에 있어서, 상기 가압부재를 복수 개로 나누고 그 사이에 다른 소정물질로 형성된 지지부재를 설치하여 상기 가압부재의 전체 면적을 줄인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 가압부재는 상기 샤프트의 축 방향을 따라 소정간격을 두고 상기 샤프트를 감싸도록 설치되어 있으며, 상기 지지부재는 상기 가압부재 사이에 설치되어 상기 정착롤러와 접촉되면서 변형되는 상기 가압부재를 지지한다.

본 발명에 따르면, 상기 지지부재는 상기 가압부재 보다 반경방향 길이가 작은 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 지지부재의 폭 크기는 상기 가압부재의 폭 크기 이하이다.

본 발명에 따르면, 상기 지지부재는 플라스틱으로 되어 있다.

본 발명에 따르면, 상기 지지부재는 고무로 되어 있다.

본 발명에 따르면, 상기 지지부재는 상기 샤프트의 둘레를 감싸도록 설치되는 고정부와 상기 고정부의 축 방향으로 소정간격을 두고 상기 고정부로부터 반경방향으로 연장되어 마련된 복수개의 지지부를 구비하며, 상기 가압부재는 상기 지지부 사이에 상기 고정부를 감싸도록 설치되어 상기 정착롤러와 접촉되면서 변형되는 상기 가압부재를 상기 지지부재가 지지한다.

본 발명에 따르면, 상기 지지부재는 상기 가압부재보다 상기 샤프트에 대하여 반경방향 길이가 작다.

본 발명에 따르면, 상기 지지부재의 폭은 상기 가압부재의 폭 이하이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 가압롤러의 구조를 도시한 정면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 가압롤러의 측면도이고, 도 4는 정착롤러와 접촉되어 회전되면서 정착롤러를 가압할 때의 가압롤러의 변형을 도시한 정면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 가압부재의 변형을 설명하기 위한 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 가압롤러(30)는 샤프트(31)의 축 방향을 따라 소정간격을 두고 상기 샤프트(31)를 감싸도록 설치되는 복수개의 가압부재(33)를 구비한다. 상기 가압부재(33)는 정착롤러(40, 도 4참조)와 접촉하면서 상기 정착롤러(40)를 가압한다.

상기 가압롤러(30)의 표면에는 보호층(35)이 형성되어 있다. 상기 보호층(35)은 토너화상과의 이형성 즉, 토너화상과 접촉되어 상호 부착되는 것을 방지하기 위하여 테프론(Teflon^TM)으로 이루어진 튜브형상을 상기 가압부재(33)의 표면을 감싸도록 설치되어 있다. 한편, 상기 복수개의 가압부재(33)의 표면에 각각 테프론을 코팅하여 이루어질 수도 있다.

상기 가압롤러(30)는 상기 정착롤러(40)와 상기 가압롤러(30)와 정착롤러(40)의 접촉면 사이를 통과하는 인쇄지(P)가 넓은 면적이 접촉되도록 탄성체인 실리콘(Silicon)으로 이루어져 있다.

상기 가압부재들(35) 사이에는 복수개의 지지부재(34)가 설치되어 있다. 상기 지지부재(34)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 가압부재(35)가 상기 정착롤러(40)와 접촉되어 회전되면서 상기 정착롤러(40)를 가압할 때 탄성 변형되는 상기 가압부재(35)를 상기 샤프트(31)의 축 선에 대하여 반경방향 또는 축 방향으로 지지하는 역할을 한다.

따라서, 상기 가압부재(35)는 상기 정착롤러(40)와 접촉되어 탄성변형 되더라도 상기 지지부재(34)에 의하여 소정 변형량 이상으로 변형되는 것이 제한된다.

상기 샤프트(31)의 표면에 대하여 상기 가압부재(35)의 반경방향의 길이를 L1라하고, 상기 지지부재(34)의 반경방향의 길이를 L1 이라하면 L1 ≥ L2인 것이 바람직하다. 한편, 상기 가압부재(34)의 폭을 W1이라고 하고, 상기 지지부재(34)의 폭을 W1라 하면 W1 ≥ W2 인 것이 바람직하다.

이는 상기 가압부재(34)가 상기 정착롤러(40)와 접촉되어 탄성변형 되면서 상기 샤프트(31)에 대하여 반경방향 또는 축 방향으로 변형되는 양을 고려한 것으로, 상기 가압부재(34)가 상기 인쇄지(P)와 정착롤러(40)가 충분히 접촉되도록 가압하여 인쇄지(P)에 형성된 토너화상을 융착 시키기에 적당하게 변형되도록 하기 위한 것이다.

도 5를 참조하면, 상기 가압부재(35)에 반경방향으로 E 힘이 작용하면 상기 가압부재(35)는 반경방향으로 변형되는데 상기 지지부재(34)에 의하여 변형이 제한되어 △L 만큼만 압축 변형된다. 그리고, 축 방향으로 △W 변형되어 상기 가압부재(35)의 양옆으로 총 변형량에 대하여 절반인 △W/2만큼이 변형된다. 이때, 축 방향으로 변형되는 상기 가압부재(35)는 인접하게 설치되어 반경방향으로 작용되는 E 힘에 의하여 변형되는 상기 가압부재(35)와 맞닿게 되어 축 방향으로 더 이상 변형되는 것이 제한된다. 따라서, 상기 가압부재(35)는 상기 정착롤러(40)의 표면과 접촉되면서 그 접촉부 사이를 통과하는 상기 인쇄지(P)를 가압하게 된다.

여기서, 상기 샤프트(31)의 반경방향으로 작용하는 힘 E 에 대한 상기 가압부재(35)의 변형량은 다음과 같은 식에 따른다.

[수학식]

여기서, M은 포이송 계수(Poisson's Modulus)

△L은 반경방향 변형량

△W는 축 방향 변형량

그러므로 원하는 변형량에 맞는 포이송 계수를 가지는 가압부재의 재료를 선택하여 사용하거나 상기 가압부재(35)의 반경방향 길이 L1을 조절함으로써 얻을 수 있다.

도 6은 도 4에 도시된 상호 접촉되어 가압하면서 회전되는 정착롤러와 가압롤러의 측면도이다. 도 6을 참조하면, 상기 정착롤러(40)와 가압롤러(30)는 접촉되어 정착닙(41, nip)을 형성한다. 상기 정착닙(41)에는 인쇄지가 통과하면서 인쇄지에 형성된 토너화상이 상기 정착롤러(40)에 의한 열과 상기 가압롤러(30)에 의한 압력에 의하여 인쇄지에 정착된다. 본 발명의 제1실시예의 구성을 가지는 상기 가압롤러(30)를 상기 정착롤러(40)와 접촉시켜 형성되는 상기 정착닙(41)은 종래와같이 하나의 일체형상으로 형성된 가압롤러와 정착롤러에 의하여 형성되는 정착닙에 비하여 넓다.

이는 종래의 가압롤러에 작용하는 힘 및 압력과 동일한 힘 및 압력이 상기 가압롤러(30)에 작용하면 힘이 작용되는 면적이 동일해야 되는데, 본 발명에서 상기 가압부재(33)는 축 방향으로 소정간격이 이격되어 있어 일체로 형성된 종래의 가압롤러에 비하여 탄성변형이 더 커지게 된다. 따라서, 상기 정착닙(41)이 종래에 비하여 더 넓어진다.

도 7은 본 발명에 따른 제 2실시예에 따른 가압부재의 정면도이고, 도 8은 도 7에 도시된 가압부재가 정착롤러에 접촉되어 회전될 때의 가압부재의 변형을 도시한 정면도이다.

도 7과 도 8을 참조하면, 가압롤러(50)는 샤프트(51)의 둘레를 감싸도록 설치되는 고정부(53)와 축 방향으로 소정간격을 두고 상기 고정부(53)의 표면으로부터 반경방향으로 연장되어 형성된 복수개의 지지부(54)를 구비하는 지지부재(55)를 포함한다. 상기 지지부(54)의 사이에는 정착롤러(40)와 접촉하는 가압부재(56)가 상기 고정부(53)를 감싸아 설치되어 있다.

상기 가압롤러(50)가 상기 정착롤러(40)와 접촉되어 상기 정착롤러(40)를 가압하면, 상기 가압부재(56)는 축 방향 또는 반경방향으로 변형된다. 변형되는 상기 가압부재(56)는 상기 고정부(53)에 접촉되어 그 변형이 제한된다. 반경방향으로 변형하는 상기 가압부재(56)는 인접하는 가압부재(56)와 맞닿게되며 인쇄지(P)를 상기 정착롤러(40)쪽으로 가압한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 화상형성장치의 가압롤러는 가압부재 사이에 비교적 가격이 저렴한 물질로 이루어진 지지부재를 삽입함으로써 가압롤러의 제작비를 절감할 수 있으며, 정착롤러와 가압롤러에 접촉되는 부분에 형성되는 닙이 더 넓어지는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

1. 샤프트와 상기 샤프트의 둘레를 감싸도록 설치되어 정착롤러와 접촉되어 회전하면서 그 접촉부를 통과하는 인쇄지에 압력을 가하는 가압부재를 구비하는 화상형성장치의 가압롤러에 있어서,

   상기 가압부재를 복수 개로 나누고 그 사이에 다른 소정물질로 형성된 지지부재를 설치하여 상기 가압부재의 전체 면적을 줄인 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 가압롤러.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 가압부재는 상기 샤프트의 축 방향을 따라 소정간격을 두고 상기 샤프트를 감싸도록 설치되어 있으며, 상기 지지부재는 상기 가압부재 사이에 설치되어 상기 정착롤러와 접촉되면서 변형되는 상기 가압부재를 지지하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 가압롤러.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 지지부재는 상기 가압부재 보다 반경방향 길이가 작은 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 가압롤러.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 지지부재의 폭 크기는 상기 가압부재의 폭 크기 이하인 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 가압롤러.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 지지부재는 플라스틱으로 된 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 가압롤러.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 지지부재는 고무로 된 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 가압롤러.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 지지부재는 상기 샤프트의 둘레를 감싸도록 설치되는 고정부와 상기 고정부의 축 방향으로 소정간격을 두고 상기 고정부로부터 반경방향으로 연장되어 마련된 복수개의 지지부를 구비하며, 상기 가압부재는 상기 지지부 사이에 상기 고정부를 감싸도록 설치되어

   상기 정착롤러와 접촉되면서 변형되는 상기 가압부재를 상기 지지부재가 지지하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 가압롤러.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 지지부재는 상기 가압부재보다 상기 샤프트에 대하여 반경방향 길이가 작은 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 가압롤러.
9. 제 7항에 있어서,

   상기 지지부재의 폭은 상기 가압부재의 폭 이하인 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 가압롤러.
10. 제 7항에 있어서,

    상기 지지부재는 플라스틱으로 된 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 가압롤러.
11. 제 7항에 있어서,

    상기 지지부재는 고무로 된 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 가압롤러.