KR20060053254A - 정착장치 및 화상형성 장치 - Google Patents

Abstract

워밍업 타임을 단축시킴과 동시에 소비전력의 저감을 꾀하면서, 벨트의 치우침을 줄일 수 있고, 또 확실히 토너상을 시트에 정착시킬 수 있는 정착장치 및 화상형성 장치를 제공한다.

지지부재와 가압부재는, 기록체 반송방향의 상류측 및 하류측에서 각각 압접되어 각 지지부재 사이에 걸쳐진 벨트의 가설부 중 한쪽 가설부는 양단이 지지부재와 가압부재에 접지되어 인장상태에서 가설되고, 다른 쪽 가설부는 무장력 상태에서 가설되어 한쪽 가설부의 바깥쪽에 가압부재가 접촉되어 정착닙부를 형성하고, 가압부재에 압접되어 있는 각 지지부재는 기록체 반송방향의 상류측 및 하류측에서 각각 다른 압압력으로 압접되어 있다.

Description

정착장치 및 화상형성 장치{Fixerand image forming apparatus employing the same}

도 1은 본 발명에 따른 정착장치를 채용한 화상형성 장치의 실시형태를 설명하기 위한 화상형성 장치의 개략도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정착장치의 개략도이다.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1...화상형성 장치, 3M,3Y,3C,3BK...화상 유니트(화상형성 수단)

4...정착기(정착장치), 21...지지부재

22...정착벨트(벨트), 23...열원

24...가압부재, 25...구동롤러(지지부재)

26...가이드롤러(지지부재) 27...인장상태의 가설부(제1가설부)

28...무장력 상태의 가설부(제2가설부)

29...정착닙부, X...시트(기록체)

본 발명은 예를 들면 레이저 프린터나 레이저 팩스, 디지털 복사기 등 전자 사진방식의 화상형성 장치에 내장되는 정착장치, 및 그 정착장치가 구비된 화상형성 장치에 관한 것이다.

전자사진 방식의 화상형성 장치에서는, 감광체 드럼 위를 거의 동일하게 대전시킨 후, 해당 감광체 드럼을 레이저 스캐닝 유니트 등에 의해 노광시켜 화상신호에 따른 정전잠상을 형성하고, 그 후, 현상기에 의해 대전된 토너를 상기 감광체 드럼 위에 공급하여 현상화하고, 그 토너상을 시트(기록체)에 전사한다. 시트에 전사된 토너상은, 시트 위에 묻어있을 뿐 고정되어 있지 않기 때문에, 화상형성 장치에 구비된 정착장치에 의해 토너상을 가열함과 동시에 가압하고, 토너상을 열용융 정착시켜서 시트 위에 고정된 화상을 형성한다.

종래의 정착장치는, 통형의 금속제 히트롤러(전열부재)와, 히트롤러에 압접된 프레스 롤러(가압부재)와, 히트롤러 내에 삽입 장착되어 복사열에 의해 히트롤러를 가열하는 할로겐 램프(열원)를 기본구성으로 하고 있다. 이 정착장치(2롤러 방식)에 의하면, 히트롤러와 프레스 롤러가 서로 압접되어 형성된 정착닙부에, 토너상을 가지고 있는 시트를 끼워 반송시킴으로써, 시트형 토너상이 히트롤러의 열에 의해 가열됨과 동시에 히트롤러와 프레스 롤러와의 압접에 의해 시트에 정착된다.

종래의 정착장치에서는, 상온 상태의 히트롤러를, 토너가 용융되는 160℃∼200℃ 정도의 정착온도까지 가열하는 데는 상당한 시간이 걸린다. 따라서 종래의 정착장치에서는 전원을 넣었을 때부터 실제로 프린트를 시작하기까지는 상당히 긴 워밍업 시간이 필요하다. 또 프린트 대기부터 프린트 개시까지의 시간을 단축하기 위해 정착장치의 온도를 항상 고온으로 유지할 필요가 있는데, 정착장치의 온도를 고온으로 유지하려면 할로겐 램프로 항상 가열할 필요가 있어 소비전력이 증대된다.

상기 종래의 정착장치를 감안하여 최근 워밍업 시간을 단축함과 동시에 소비전력의 저감을 꾀한 정착장치가 많이 제안되어 있다.

예를 들면, 자속에 의해 전류를 유도시켜 발열시키는 전자유도 가열방식의 정착장치가 있다. 전자유도 가열방식의 정착장치는, 원통형 또는 단면 반원호형 홀더와, 홀더에 외삽되고, 또한 도전층 및 저항체층이 적층되어 이루어진 원통형 필름과, 홀더 내부에 설치된 여자(勵磁)코일 및 자성코어로 이루어진 자장발생수단과, 필름의 외주면에 압접되어 정착닙부를 형성하는 프레스 롤러를 기본구성으로 하고 있다. 상기 전자유도 가열방식의 정착장치에 의하면, 자장발생수단에 의해 발생하는 자속에 의해 와전류가 발생하고, 이 와전류에 의해 도전층에 줄(Joule)열이 발생하고, 이 줄열에 의해 정착닙부의 온도가 상승한다. 이와 같이 전자유도가열방식에 의해 정착닙부를 정착온도까지 가열시키면, 정착닙부의 온도를 단시간에 정착온도까지 상승시킬 수 있고, 워밍업 시간을 단축할 수 있다. 또 필름은 히트롤러에 비해 저열용량이기 때문에 소비전력을 저감시킬 수 있다. 예를 들면, 일본특허공개 2004-126274호에 이러한 구조의 정착장치가 개시되어 있다. 그러나, 자장발생수단을 구비할 필요가 있기 때문에 2롤러 방식의 정착장치에 비해 부품가격이 높아진다는 문제가 있다. 또 필름 내주면이 홀더 등에 대해 슬라이딩되기 때문에 슬라이딩 부분의 마모에 의해 필름의 수명이 한정됨과 동시에 재료의 선택도 좁아진다는 문 제가 있다.

또 상기 2롤러 방식의 정착장치에 구비된 프레스 롤러를 튜브형 프레스 벨트로 치환하고, 이 프레스 벨트의 일부를 그 안쪽에서 히트롤러를 향해 압압하여 정착닙부를 형성하는 프레스 벨트 압압방식의 정착방식이 있다. 이 프레스 벨트 압압방식의 정착장치는, 할로겐 램프 등의 열원에 의해 가열됨과 동시에 축회전하는 히트롤러와, 히트롤러에 접촉하여 종동되는 무한궤도형 프레스 벨트와, 프레스 벨트를 그 안쪽부터 히트롤러를 향해 면으로 압압하는 압압부재를 기본구성으로 하고 있다. 이와 같은 구성으로 이루어진 프레스 벨트 압압방식의 정착장치의 예가 일본특허공개 2004-12682호에 개시되어 있다. 이 정착장치에 의하면, 면으로 압압된 프레스 벨트가 히트롤러에 압접되어 정착닙부를 형성하고 있기 때문에 넓은 정착닙부가 형성되고, 이로써 워밍업 시간을 단축함과 동시에 소비전력을 저감시킬 수 있고, 또한 부품비용은 전자유도 가열방식의 정착장치에 비해 줄일 수 있다. 그러나 프레스 벨트의 내주면이 압압부재에 의해 면으로 압압되어 슬라이딩되기 때문에, 슬라이딩 부분의 마모로 인해 프레스 벨트나 압압부재의 수명이 단축됨과 동시에 재료의 선택도 좁아지는 문제를 해결할 수 없다.

또 상기 2롤러 방식의 정착장치가 구비된 히트롤러를, 둘레방향으로 이동 가능한 히트벨트를 사용한 히트벨트 유니트로 치환하고, 히트벨트와 프레스 롤러를 압접시킴으로써 정착닙부를 형성하는 히트벨트 방식의 정착장치가 있다. 이 히트벨트 방식의 정착장치는, 지지롤러 및 원통형의 가열롤러에 무한궤도형 히트벨트를 감아 이루어진 히트벨트 유니트와, 지지롤러 및 가열롤러 사이에 가설된 히트벨트 의 가설부에 압접된 원통형 프레스 롤러와, 가열롤러 내나 프레스 롤러 내에 내장된 할로겐 램프를 기본구성으로 하고 있다. 이와 같은 구성으로 이루어진 히트벨트 방식의 정착장치에 의하면, 넓은 정착닙부가 형성되기 때문에, 워밍업 시간을 단축함과 동시에 소비전력을 줄일 수 있고 또 슬라이딩하는 부분도 없기 때문에, 부재가 마모되지도 않고 재료 선택의 여지도 넓어진다. 또 부품비용도 전자유도 가열방식의 정착장치에 비해 줄일 수 있다. 이러한 구조의 정착장치가 일본특허공개 2004-205877호에 개시되어 있다.

그러나, 상기 종래의 히트벨트 방식의 정착장치에서는, 지지롤러 및 가열롤러에 의해 히트벨트를 인장시키고 있으며 히트벨트는 장력이 작용한 상태에서 가설되어 있기 때문에, 히트벨트를 회전시키면 각 롤러의 치수 정밀도나 조립 정밀도의 오차 및 히트벨트 둘레길이의 폭방향의 분산 등에 의해, 히트벨트가 지지롤러나 가열롤러의 축방향으로 이동하여 한쪽으로 치우친다는 문제가 존재한다.

본 발명은, 상기 종래의 문제를 감안한 것으로서, 워밍업 시간을 단축함과 동시에 소비전력의 저감을 꾀하면서 또한 벨트의 편향을 저감시킴과 동시에 확실하게 토너상을 시트에 정착시킬 수 있는 정착장치 및 화상형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 이하의 수단을 제공하고 있다.

청구항 1에 관한 발명은, 적어도 2개의 지지부재와, 각 지지부재에 감겨 둘 레방향으로 이동 가능하게 지지된 무한궤도형 벨트와, 해당 벨트를 가열하는 열원과, 상기 벨트에 압접되는 가압부재가 구비되고, 상기 벨트와 상기 가압부재 사이에 형성되는 정착닙부에, 토너상이 정전기적으로 묻어 있는 기록체를 통과시킴으로써, 상기 토너상을 상기 기록체에 가열융착시키는 정착장치에 있어서, 상기 지지부재와 상기 가압부재란, 상기 기록체 반송방향의 상류측 및 하류측에서 각각 압접되고, 상기 각 지지부재 사이에 가설된 상기 벨트의 가설부 중 한쪽 가설부는, 양단이 상기 지지부재와 상기 가압부재에 끼워져 인장상태에서 가설되고, 다른쪽 가설부는, 무장력 상태에서 가설되고, 상기 한쪽 가설부의 바깥쪽에 상기 가압부재가 접촉하여 상기 정착닙부를 형성하고, 상기 가압부재에 압접되어 있는 상기 각 지지부재는, 상기 기록체 반송방향의 상류측 및 하류측에서 각각 다른 압압력으로 압접되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 2에 관한 발명은, 청구항 1에 기재된 정착장치에서, 하류측의 상기 지지부재와 상기 가압부재의 압압력은, 상류측의 상기 지지부재와 상기 가압부재와의 압압력보다 큰 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 관한 발명은, 기록체에 토너상을 정전기적을 전사시키는 화상형성 수단이 구비되어 있는 화상형성 장치에서, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 정착장치가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 관한 정착장치 및 화상형성 장치의 실시형태에 대해서, 도면을 기초로 설명한다. 도 1은, 화상형성 장치(1)의 주요부의 개략구성을 도시한 모식도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에 의한 화상형성 장치(1)에는, 반송 유니트(2)와, 반송 유니트(2) 위에 설치되어 종이 등의 시트(기록체)(X)에 토너상을 정전기적으로 전사시키는 복수의 화상형성 유니트(화상형성 수단)(3M),(3Y),(3C),(3BK)와, 토너상이 형성되어 있는 시트(X)를 끼워 반송하면서, 토너상을 시트(X)에 용융가압 고정(정착)시키는 정착기(정착장치)(4)가 구비되어 있다.

우선 화상형성 유니트(3M),(3Y),(3C),(3BK)에 대해 설명하기로 한다.

화상형성 유니트(3M),(3Y),(3C),(3BK)는, 감광체 드럼(6)을 대전시키고, 대전된 감광체 드럼(6) 표면상에 레이저광(11)을 주사시켜 노광을 행하고, 노광에 의해 형성된 잠상의 현상을 하고, 현상에 의해 형성된 상(토너상)을 후술하는 전사벨트(10)에 의해 반송된 시트(X)에 전사하는 것이다. 복수개의 화상형성 유니트(3M),(3Y),(3C),(3BK)는, 여기에서는 후술하는 전사벨트(10)를 따라 그 이송방향으로 순서대로 배치되는 것으로서, 전사벨트(10)의 이송방향을 기준으로 최상류측에서 각각 마젠타, 옐로우, 시안, 블랙 각 색의 토너상을 형성하는 것이다. 화상형성 유니트(3M),(3Y),(3C),(3BK)에는 감광체 드럼(6), 노광장치(노광수단)(7), 현상기(현상수단)(8), 대전롤러(9) 및 클리닝 수단(19)이 각각 구비되어있다.

감광체 드럼(6)은 상 형성부의 일례이고, 도 1에 도시한 화살표 방향으로 축회전하는 것으로서, 노광장치(7)로부터의 레이저광(11)이 조사되어 표면에 잠상을 형성하는 것이다.

노광장치(7)는, 작은 스폿에 결상된 레이저광(11)을, 감광체 드럼(6) 위의 노광위치에서, 감광체 드럼(6)의 회전축에 평행한 직선 위를 일정방향으로 주사시키는 것이다.

현상기(8)는, 잠상을 현상하여 현상을 형성하는 것으로서, 소정의 색을 가진 분말형 토너를 마찰대전시켜 음전하를 띄게 하고 노광에 의해 비노광 부분과 비교하여 현상전위에 대해 정전위가 된 감광체 드럼(6)의 노광부분에 토너를 공급하여 토너를 감광체 드럼(6)의 표면에 부착시키는 것이다. 현상기(8) 안에는, 토너와, 토너를 교반하여 대전시키는 교반기(12d)와, 대전된 토너를 현상롤러(12a) 쪽으로 반송하는 공급롤러(12c)와, 공급롤러(12c)에서 공급된 토너를 그 정전기 전하에 의한 쿨롱힘으로 표면에 부착시키고, 감광체 드럼(6) 근방으로 반송하는 현상롤러(12a)와, 현상롤러(12a) 위에서 토너의 층두께를 일정 두께로 규제하기 위한 현상 블레이드(12b)가 설치되어 있다.

클리닝 수단(19)은, 감광체 드럼(6)에 접하여 감광체 드럼(6) 표면의 토너를 제거하는 감광체 드럼 클리닝 롤러(19a)와, 클리닝 롤러(19a) 근방에 배치되어 해당 클리닝 롤러(19a)에 의해 제거된 토너를 수집하는 미도시된 케이스로 구성된다.

대전롤러(9)는, 화상 형성시에 감광체 드럼(6)의 표면전위를 소정 전위로 하기 위한 것으로서, 금속축에 도전성을 부여한 탄성체에 의해 롤러부가 구성되고, 감광체 드럼 클리닝 롤러(19a)의 하류측 정전기 위치에서 감광체 드럼(6)과 접촉한다. 그리고 미도시된 베어링을 스프링 등의 탄성가압 수단에 의해 압압함으로써 대전롤러(9)가 감광체 드럼(6)에 대해 둘레방향으로 소정 폭으로 접촉하는 닙부가 형성되고, 대전롤러(9)에 직류전압이 인가되었을 때 감광체 드럼(6) 표면을 소정 전 위로 대전할 수 있도록 되어 있다. 또 대전롤러(9)에는 정전기 롤러 클리닝 롤러(20)가 접촉되어 있으며 대전롤러(9) 표면의 더러움을 제거하도록 되어 있다.

다음으로, 반송 유니트(2)에 대해서 설명한다.

반송 유니트(2)에는, 내주부에 설치된 종동롤러(13b),(13c) 및 텐션롤러(14)에 의해 일방향으로 순환 이동되는 무한궤도형 전사벨트(10)와, 구동롤러(13a)와, 전사벨트(10)를 감광체 드럼(6)에 전사 위치에서 접촉하도록 유지되는 전사롤러(16a)와, 전사벨트(10)에 클리닝 블레이드를 접촉시켜 전사벨트(10) 표면의 부착물을 벗겨내고, 벗겨진 부착물을 회수하는 공간을 구비하는 벨트 클리닝 유니트(17)가 구비되어 있다.

전사벨트(10)의 재질은, 시트(X)를 사이에 두고 감광체 드럼(6)과 대향했을 때 이면에 접촉시키는 전사롤러(16a)에 인가된 전사전압에 의해 감광체 드럼(6) 위의 토너를 흡인할 수 있도록 한, 예를 들면 유전체 시트가 사용된다. 또 전사벨트(10)는 광을 반사시키는 광반사 특성을 갖는 것이다.

전사롤러(16a)는, 예를 들면 금속제 회전축에 도전성 또는 반도전성 합성고무 등으로 롤러부가 형성되어 있으며, 그 회전축에는 전사용 고압전원(미도시)이 접속되어 롤러부의 표면전위가 제어되도록 되어 있다.

여기에서 전사롤러(16a)와, 그 롤러부의 표면전위를 제어하는 제어부(16)에 의해 화상형성 유니트(3M),(3Y),(3C),(3BK)에 의해 형성되는 토너상을, 전사벨트(10)에 의해 반송되는 시트(X)에 정전기적으로 전사하는 전사 유니트(18)가 구성된다.

다음으로, 정착기(4)에 대해 설명하기로 한다.

도 2는 정착기(4)의 구성을 도시한 개략도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 정착기(4)에는 복수(도면에서는 2개)의 지지부재(21)와, 2개의 지지부재(21)에 감겨 둘레방향으로 이동 가능하게 지지된 무한궤도형 정착벨트(벨트)(22)와, 지지부재(21)와 함께 정착벨트(22)의 내부에 배치되고, 정착벨트(22)를 안쪽부터 가열하는 열원(23)과, 각 지지부재(21)에 압접됨으로써 그 사이의 정착벨트(22)에 압접되는 가압부재(24)가 구비되어 있다.

2개의 지지부재(21)는, 각각 일방향으로 축회전 가능한 원주형 부재로서, 통형의 정착벨트(22) 내부에 배치되어 후술하는 가압부재(24)의, 시트(X)의 반송방향(가압부재(24)의 회전방향)의 상류측(도면에서는 우측)과 하류측(도면에서는 좌측)에, 정착벨트(22)를 통해 압접되어 있다. 이 때 하류측에 배치되는 지지부재(21)의 압압력(P1)은, 상류측에 배치되는 지지부재(21)의 압압력(P2)보다 크게 설정되어 있다. 여기에서 하류측 지지부재(21)는, 미도시된 구동기구에 의해 축회전하는 구동롤러(25)이다. 한편, 상류측 지지부재(21)는 회전저항을 가지며, 이 지지부재(21)가 압접되어 마찰접촉한 정착벨트(22)에 둘레방향 이동에 대한 저항을 주는 가이드롤러(26)이다.

정착벨트(22)는, 길이 방향이 시트(X)의 폭보다 길어 외력을 받지 않은 상태에서 대략 원통형의 얇은 부재이다. 또 정착벨트(22)는, 수십 미크론부터 150미크론 정도 두께의 금속 또는 내열수지필름으로 이루어진 기층(基層)의 외주에 수백 미크론 정도 두께의 실리콘 등의 내열고무로 이루어진 탄성층을 적층시키고, 또 그 탄성층의 표면에 수십미크론 정도 두께의 내열성이 우수한 불소수지나 불소수지의 변성체(폴리테트라플루오로에틸렌 등)등으로 이루어진 토너 이형층을 적층시킨 것이다.

이 정착벨트(22)는, 내부에 배치된 구동롤러(25)와 가이드롤러(26)가 가압부재(24)에 압접됨으로써 구동롤러(25)와 가압부재(24) 사이 및 가이드롤러(26)와 가압부재(24) 사이에서 각각 끼워져 지지되어 있다. 이로써 정착벨트(22)는, 내측면이 구동롤러(25)와 가이드롤러(26)에 압접되고, 마찰접촉되어 있으며, 축방향으로 회전하는 구동롤러(25)에 종동하여 둘레방향으로 이동 가능하도록 되어 있다.

이 구성에서, 구동롤러(25)를 회전 구동함으로써 구동롤러(25)와 가이드롤러(26) 사이에 가설된 정착벨트(22)의 제1 및 제2 가설부(27)(28) 중 가압부재(24) 측의 제1가설부(27)는, 양단이 구동롤러(25)와 가압부재(24) 사이 및 가이드롤러(26)와 가압부재(24) 사이에서 끼워져 그 사이에 장력이 부여된 인장상태에서 가설되고, 제2 가설부(28)는 장력이 없는 무장력 상태에서 가설되게 된다.

열원(23)은, 예를 들면 할로겐 램프 등이고, 열을 발하는 본체부가 정착벨트(22)의 안쪽에 배치되고, 그 본체부로부터의 복사열에 의해 정착벨트(22)를 가열하는 부재이다. 열원(23)은 정착벨트(22)의 인장상태가 되는 제1가설부(27)의 바깥쪽이 가압부재(24)와 접촉되어 형성되는 정착닙부(29) 근방에 본체부가 배치되도록 설치되어 있다.

가압부재(24)는, 일방향으로 축회전 가능한 원주형 부재이고, 금속제의 코아(24a)에 실리콘 고무 등의 내열 탄성층(24b)이 감겨진 구성으로 이루어진다. 가압 부재(24)는, 구동롤러(25)와 가이드롤러(26)에 의해 양단이 끼워진 인장상태의 제1가설부(27)가 압접된 상태로 되어 있으며, 제1가설부(27)의 바깥쪽과 가압부재(24) 사이가 정착닙부(29)로 되어 있다. 여기에서 정착닙부(29)에는, 인장상태의 제1가설부(27)에 작용하는 장력에 따라 법선방향의 압접력이 작용한다. 구동롤러(25)의 압압력(P1)이 가이드롤러(26)의 압압력(P2)보다 큰 상태에서 가설부(27)가 끼워져 있기 때문에, 가압부재(24)와 제1가설부(27)의 압접력은, 가이드롤러(26) 측에서 구동롤러(25) 측을 향해 커지는 압력 경사가 발생하고 있다. 이로써 정착닙부(29)를 통과하는 시트(X)에 형성된 토너상은, 구동롤러(25) 측으로 반송됨에 따라 큰 압접력으로 가압되고, 구동롤러(25)의 부분에서 보다 강하게 가압된다. 또 정착벨트(22)의 외주면에 압접되어 마찰 접촉된 가압부재(24)는, 둘레방향으로 이동하는 정착벨트(22)에 종동하여 축회전된다.

상기 구성으로 이루어진 화상형성 장치(1)의 동작에 대해서 설명하기로 한다. 화상형성 장치(1)의 전체적인 동작은, 주지의 컬러 프린터 등의 동작과 공통되기 때문에 적절히 설명을 생략하고 정착기(4)의 동작을 중심으로 설명한다.

우선, 화상형성 장치(1)가 조작된 시점에서 열원(23)을 작동시켜 가열을 개시하는 워밍업 공정을 실행한다. 구체적으로는, 정착기(4)의 온도가 소정의 정착온도에 도달할 때까지 가열한다. 이 때, 미도시된 구동기구에 의해 구동롤러(25)를 축회전시킴과 동시에, 정착벨트(22)를 구동롤러(25)의 회전에 종동시켜 둘레방향으로 이동시킨다. 또 정착벨트(22)가 이동하면 가이드롤러(26) 및 가압부재(24)가 각각 종동하여 축회전한다. 더욱이, 정착기(4)로부터의 방열에 의해 화상형성 장치 (1) 안의 온도가 상승하기 때문에, 미도시된 팬에 의해 정착기(4) 주위에 강제대류를 발생시켜 화상형성 장치(1) 내부를 냉각시킨다.

다음으로, 정착기(4)의 온도가 소정의 정착온도에 도달한 시점에서, 화상형성 유니트(3M),(3Y),(3C),(3BK)에 의해 전사벨트(10)에 의해 반송된 시트(X)에 화상을 형성하는 공정을 수행한다. 구체적으로는 편향된 레이저광(11)을 조사하고 대전롤러(9)에 의해 대전된 감광체 드럼(6) 표면에 레이저광(11)을 주사시켜 잠상을 형성하고, 해당 잠상을 현상기(8)에 의해 현상하여 토너상을 형성하고, 감광체 드럼(6) 표면에 형성된 토너상을 전사벨트(10)에 의해 반송된 시트(X)에 전사한다.

다음으로, 토너상을 가진 시트(X)를 정착기(4)에 반송하고, 정착벨트(22)와 가압부재(24)로 시트(X)를 끼워 반송하면서 토너상을 시트(X)에 용융 정착시키는 공정을 수행한다. 구체적으로는, 가이드롤러(26)에 의해 가압부재(24)와 정착벨트(22)가 압접된 정착닙부(29)의 시작점(도 2에서 정착닙부(29)의 우측)에서 정착벨트(22)의 둘레방향의 이동과 함께 토너상을 가진 시트(X)를 정착벨트(22)와 가압부재(24) 사이로 끼워 정착닙부(29)의 안쪽으로 반입시킨다. 정착닙부(29) 안에서 시트(X) 위에 형성된 토너상이, 가열된 정착벨트(22)의 열에 의해 서서히 용융됨과 동시에 가압부재(24)에 의해 시트(X)에 정착된다. 그리고 토너상이 정착된 시트(X)를 구동롤러(25)에 의해 가압부재(24)와 정착벨트(22)가 압접된 정착닙부(29)의 종점(도 2에서 정착닙부(29)의 좌측)으로부터 반출한다.

이 공정에서, 구동롤러(25)의 압압력(P1)이 가이드롤러(26)의 압압력(P2)보다 큰 상태로 되어 있기 때문에 정착닙부(29) 안에서 서서히 용융된 토너상은, 구 동롤러(25) 측으로 진행됨에 따라 큰 압접력으로 가압됨과 동시에, 구동롤러(25)의 부분에서 보다 강하게 가압되기 때문에 충분히 용융된 상태에서 시트에 정착된다.

상기 구성으로 이루어진 정착기(4)에 의하면, 가압부재(24)가 둘레방향으로 이동하는 정착벨트(22)의 인장상태의 제1가설부(27)에 압접됨으로써 넓은 정착닙부(29)가 형성되어 있기 때문에 정착시간이 길어져 충분한 정착성을 얻을 수 있다. 또 가열되는 정착벨트(22)가 저열용량이기 때문에, 워밍업 시간을 단축함과 동시에 소비전력의 저감을 꾀할 수 있다. 더욱이 이 정착닙부(29)는 그 상류측과 하류측이 각각 지지부재(21)과 가압부재(24)에 압접상태로 되어 있기 때문에 정착벨트(22)의흔들림 등의 영향을 받지 않고 그 길이의 범위 및 그 사이의 압접력을 확실히 유지할 수 있다. 또 가압부재(24)가 접촉되지 않는 제2가설부(28)는 무장력 상태에서 가설되어 있기 때문에, 무장력 상태의 제2가설부(28)의 부분에서 정착벨트(22) 자체의 변형이나 지지부재(21)의 단면형상의 왜곡 등에 의한 정착벨트(22)의 움직임을 흡수할 수 있고, 정착벨트(22)가 지지부재(21)의 축방향으로 이동하는 것을 줄일 수 있다. 또 비싼 부품 등을 사용하지 않고 구성하고 있기 때문에 경제적이기도 하다.

또 가압부재(24)에 압접되는 하류측 지지부재(21)의 압압력(P1)을, 가압부재(24)에 압접되는 상류측 지지부재(21)의 압압력(P2)보다 크게 함으로써 정착닙부(29)에 상류측에서 하류측을 향해 압접력이 커지는 압력 경사를 부여할 수 있으며 정착닙부(29)의 끝부분에서 보다 강하게 압접할 수 있다. 이로써 정착닙부(29) 안으로 시트(X)가 반송될 때에 서서히 용융되는 토너상을, 정착닙부(29)의 상류측에 서 하류측을 향해 커지고, 끝부분에서 더욱 강해지는 압접력에 의해 정착시킬 수 있기 때문에, 확실히 토너상을 시트(X)에 정착시킬 수 있다.

또, 워밍업 시간이 단축됨과 동시에 소비전력이 저감되고, 또한 벨트의 편향이 저감되고, 또 저렴한 부품으로 구성된 정착기(4)가 구비되어 있기 때문에 워밍업 시간이 단축되고, 소비전력이 저감되고, 저렴하면서 기계적 고장이 잘 생기지 않는 화상형성 장치(1)를 제공할 수 있다.

또 정착벨트(22)를 지지하는 2개의 지지부재(21)는, 축회전 가능한 롤러형 구동롤러(25) 및 가이드롤러(26)로 이루어져 있으며, 정착벨트(22)의 제1가설부(27)에 압접되는 가압부재(24)도 축회전 가능한 롤러형이기 때문에, 정착벨트(22)에 대해 슬라이딩하는 부분이 없어 정착벨트(22)가 마모에 의해 손상되지 않는다.

이상, 본 발명에 관한 정착장치 및 화상형성 장치의 실시형태에 대해서 설명했는데, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않으며 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 시트(X)의 반송방향의 하류측 지지부재(21)의 압압력(P1)을 상류측 지지부재(21)의 압압력(P2)보다 크게 하고 있는데, 상류측 지지부재의 압압력을 하류측 지지부재의 압압력보다 크게 해도 좋다. 또 열원(23)을 무한궤도형 정착벨트(22) 내부에 그 내주면과 떨어뜨려 배치하고 있는데, 본 발명은 열원을 상류측 지지부재 중에 배치하고, 열원으로부터의 복사열에 의해 지지부재를 가열하고, 가열된 지지부재의 열에 의해 벨트를 가열해도 좋다. 또, 열원을 무한궤도형 벨트의 바깥쪽에 배치해도 좋고 열원을 전열부재에 접촉시켜 전열부재를 직접 가열해도 좋다.

상기 실시형태에서는, 지지부재(21)는 상류측 및 하류측에 각각 2개 설치되어 있는데, 2곳 이상의 지지부재가 구비되어 있어도 좋고, 상하류측의 지지부재를 각각 가이드롤러로 함과 동시에, 다른 하나의 지지부재를 구동롤러로 해도 좋다.

또 상기 실시형태에서는, 가이드롤러(26)(상류측 지지부재(21))가 회전저항을 가지고, 정착벨트(22)에 둘레방향 이동에 대한 저항을 부여함으로써 한쪽 가설부(27)에 장력을 부여함과 동시에 다른 쪽 가설부(28)를 무장력 상태로 하는데, 본 발명은 상류측 및 하류측 지지부재를 각각 축회전시키는 구동기구를 구비하여 하류측 지지부재를 상류측 지지부재의 선속도보다 빠른 선속으로 축회전시키고, 또한 정착벨트(22)와 구동롤러(25)의 마찰력을 정착벨트(22)와 가이드롤러(26)의 마찰력보다 크게 하여 한쪽 가설부에 장력을 부여함과 동시에 다른 쪽 가설부를 무장력 상태로 해도 좋다.

또 상기 실시형태에서는, 복수의 화상형성 유니트(3M),(3Y),(3C),(3BK)를 구비하는 컬러인쇄 화상형성 장치(1)에 대해서 설명하고 있는데, 본 발명에 관한 화상형성 장치는, 화상형성 유니트가 하나만 구비된 모노크로 인쇄용의 것이어도 좋다. 더욱이, 본 발명은 정착닙부가 넓어 가열 용융시간을 길게 잡을 수 있기 때문에 용융하기 어려운 컬러의 토너상을 정착시키는 컬러인쇄 대응 기종에 특히 유효하다.

또 기록체는 시트(X) 뿐 아니라 판형의 기록체여도 좋고 기록체의 형상 및 재질은 적절히 변경 가능하다.

본 발명의 청구항 1에 관한 발명에 의하면, 적어도 2개의 지지부재에 가압부재가, 기록체 반송방향의 상류측 및 하류측에서 각각 다른 압압력으로 압접됨과 동시에, 적어도 2개의 지지부재 사이에 가설되어 있는 벨트의 인장상태가 되는 가설부에게 가압부재가 압접됨으로써 넓은 정착닙부가 형성된다. 이로써 정착시간이 길어져 충분한 정착성을 얻을 수 있고, 또 가열되는 벨트가 저열용량이기 때문에, 워밍업 시간을 단축함과 동시에 소비전력의 저감을 꾀할 수 있다. 게다가 이 정착닙부는, 그 상류측과 하류측이 각각 지지부재와 가압부재에 압접상태로 되어 있기 때문에 벨트의 흔들림 등의 영향을 받지 않고 그 길이의 범위 및 그 사이의 압접력을 확실하게 유지할 수 있다. 또 상류측과 하류측에서 각각 다른 압압력으로 압접됨으로써 정착닙부에 압력 경사를 부여할 수 있고, 이로써 토너상을 보다 확실하게 시트에 정착시킬 수 있다. 또, 가압부재가 접촉되지 않는 가설부는 무장력 상태에서 가설되어 있기 때문에 무장력 상태의 가설부 부분에서 벨트자체의 변형이나 지지부재의 단면형상의 왜곡 등에 의한 벨트의 움직임을 흡수할 수 있고, 벨트가 지지부재의 축방향으로 이동하는 것을 저감할 수 있다. 또 본 발명은, 비싼 부품 등을 사용하지 않고 구성되어 있기 때문에, 경제적으로도 유리한 효과를 갖는다.

청구항 2에 관한 발명에 의하면, 가압부재에 압접되는 하류측 지지부재의 압압력을, 가압부재에 압접되는 상류측 지지부재의 압압력보다도 크게 함으로써 정착닙부에 상류측에서 하류측을 향해 압접력이 커지는 압력 경사를 부여할 수 있으며, 정착닙부의 끝부분에서 보다 강하게 압접할 수 있다. 이로써 정착닙부 안을 시트가 반송될 때에 서서히 용융되는 토너상을, 정착닙부의 상류측에서 하류측을 향해 커 지고, 끝부분에서 보다 강해지는 압접력에 의해 정착시킬 수 있기 때문에 확실히 토너상을 시트에 정착시킬 수 있다.

청구항 3에 관한 발명에 의하면, 지지부재와 지지부재 사이의 정착닙부의 폭이 크기 때문에 정착 시간이 길어져 충분한 정착성을 얻을 수 있다.

청구항 4에 관한 발명에 의하면, 워밍업 시간이 단축됨과 동시에 소비전력이 저감되고 또한 벨트의 편향이 저감되고, 나아가 저렴한 부품으로 구성된 정착장치가 구비되어 있기 때문에 워밍업 시간이 단축되고 소비전력이 저감되어 저렴하고 기계적 고장이 잘 생기지 않는 화상형성 장치를 제공할 수 있다.

Claims (4)

1. 적어도 2개의 지지부재와, 각 지지부재에 감겨 지지부재의 둘레방향으로 이동 가능하게 지지된 무한궤도형 벨트와, 상기 벨트를 가열하는 열원과, 상기 벨트에 압접되는 가압부재가 구비되고,

   상기 벨트와 상기 가압부재 사이에 형성되는 정착닙부에, 토너상이 정전기적으로 형성된 기록체를 통과시킴으로써, 상기 토너상을 상기 기록체에 가열융착시키는 정착장치에 있어서,

   상기 지지부재와 상기 가압부재는, 상기 기록체 반송방향의 상류측 및 하류측에서 각각 압접되고,

   상기 각 지지부재 사이에 걸쳐진 상기 벨트의 가설부 중 한쪽 가설부는, 양단이 상기 지지부재와 상기 가압부재에 끼워져 인장상태에서 가설되고, 다른쪽 가설부는, 무장력 상태에서 가설되고, 상기 한쪽 가설부의 바깥쪽에 상기 가압부재가 접촉하여 상기 정착닙부를 형성하고,

   상기 가압부재에 압접되어 있는 상기 각 지지부재는, 상기 기록체 반송방향의 상류측 및 하류측에서 각각 다른 압압력으로 압접되어 있는 것을 특징으로 하는 정착장치.
2. 제 1항에 있어서,

   하류측의 상기 지지부재와 상기 가압부재 사이의 압압력은, 상류측의 상기 지지부재와 상기 가압부재 사이의 압압력보다 큰 것을 특징으로 하는 정착장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 정착닙부가 지지부재 사이의 인장상태의 가설부에 형성되는 것을 특징으로 하는 정착장치.
4. 기록체에 토너상을 정전기적으로 전사시켜 화상을 형성하는 화상형성 장치에서,

   제1항 또는 제2항에 기재된 정착장치가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 화상형성 장치.

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