KR20070009139A - 화상 형성장치의 가변 장력 벨트 정착기 및 그 구동방법 - Google Patents

Abstract

화상 형성장치의 가변 장력 벨트 정착기 및 그 구동방법이 개시된다. 본 발명에 따른 가변 장력 벨트 정착기는, 메인롤러; 상기 메인롤러에 인접하게 배치되어 상기 메인롤러 측으로 가압되는 한 쌍의 벨트 구동 롤러; 및 닙(nib) 구간과 무장력 구간을 가지는 정착벨트; 를 포함하고, 상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러 중 적어도 어느 하나는, 일시적으로 독립 구동되어 상기 닙 구간에 장력을 인가 및 해제시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 가변 장력 벨트 정착기의 구동방법은, 상기 정착기가 작동을 준비할 때 닙 구간에 장력을 인가하고, 작동 중에는 상기 인장력을 유지하면서 정착벨트를 주행시키며, 작동을 마칠 때 장력을 해제하는 것을 특징으로 한다.

화상 형성장치, 벨트식 정착기, 정착벨트, 가변 장력

Description

화상 형성장치의 가변 장력 벨트 정착기 및 그 구동방법{Variable tension belt type fusing device of image forming apparatus and driving method thereof}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변 장력 벨트 정착기를 개략적으로 도시한 측면도이다.

도 2a 및 도 2b는 상기 제1 실시예에 따른 정착기의 구동방법을 도시한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 정착기의 구동방법을 도시한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 정착기의 구동방법을 도시한다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 정착기의 구동방법을 도시한다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11: 메인롤러 12,14,16: 선행 롤러

13,15: 후행 롤러 20: 정착벨트

201: 닙 구간 202: 무장력 구간

본 발명은 토너화상이 전사된 용지에 열과 압력을 가하여 화상을 정착시키는 것으로, 전자사진방식 화상 형성장치의 정착기에 관한 것이다. 더 상세하게는 메인롤러와 상기 메인롤러의 외주면 일부와 접촉하며 회전하는 정착벨트를 구비하는 벨트 식 정착기로서, 상기 정착벨트에 부분적으로 인장구간과 무장력구간을 가지는 정착기에 관한 것이다.

일반적으로 화상 형성장치는 레이저 빔 프린터(laser beam printer), LED 프린터, 디지털 복사기, 팩시밀리 등과 같이 컴퓨터 혹은 스캐너 등으로부터 입력된 디지털 신호에 따라 화상을 용지에 가시 화상으로 옮기는 장치를 말한다.

전자사진방식 화상 형성장치는 출력하고자 하는 화상을 나타내는 디지털 신호에 따라 소정 패턴으로 노광하여 감광체 외주면에 목적하는 형상의 정전잠상(electrostatic latent image)을 형성하고, 분말상의 토너를 이용하여 상기 정전잠상을 현상한 다음, 이를 직접 또는 전사매체를 경유하여 용지에 전사(transfer)하고 정착시키는 장치를 말한다.

상기와 같이 전자사진방식의 화상 형성장치는 용지에 전사된 토너화상에 열과 압력을 가하여 이를 용지에 융착시키는 정착기를 포함한다. 화상 형성장치의 정착기로는 롤러식 정착기와 벨트식 정착기가 주로 사용되는데, 이 중 벨트식 정착기는 롤러식 정착기에 비해 닙 구간을 길게 확보할 수 있어 정착온도를 낮출 수 있고, 작은 열용량을 갖는 벨트를 이용하므로 열효율을 높일 수 있는 장점을 갖는다.

벨트식 정착기에서 벨트는 메인롤러 측으로 가압되고, 이를 위해 벨트에는 인장력이 인가된다. 그런데, 상기 벨트는 박형 필름 형태의 재료이고, 고온 환경에서 지속적으로 인장 응력의 영향을 받으므로 변형이 일어나기 쉽다. 또한 이러한 고온 및 고장력의 환경은 벨트의 수명도 급격히 단축시킨다. 뿐만 아니라, 소정의 인장력이 인가된 상태에서 슬립 또는 사행 등이 발생하였을 경우에는 이를 바로잡기 어렵다.

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것이다. 본 발명은 정착벨트를 정착에 필요한 닙 구간을 포함하는 인장 구간과 무장력 구간으로 나누어, 상기 인장 구간 내에서만 벨트에 인장력이 인가되도록 하고, 아울러 인장 구간도 휴면시에는 인장이 해제되도록 함으로써, 정착벨트의 수명이 향상되고, 주행 안정성이 개선된, 가변 장력 벨트 정착기 및 그 구동방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 화상 형성장치의 가변 장력 벨트 정착기는,

메인롤러;

상기 메인롤러의 외주면에 인접하게 배치되어 상기 메인롤러 측으로 밀착되는 한 쌍의 벨트 구동 롤러; 및

상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러에 의해 주행하는 것으로, 상기 두 롤러를 경계로 하여 일 측에 인장력이 인가되어 상기 메인롤러 측으로 밀착되는 닙(nib) 구간 을 가지고, 타 측에 장력이 해제된 무장력 구간을 가지는 정착벨트; 를 포함하고,

상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러 중 적어도 어느 하나는,

일시적으로 독립 구동되어 상기 닙 구간에 장력을 인가 및 해제시키는 것을 특징으로 한다.

토너를 용융시키기 위한 가열원은 상기 메인롤러 내부, 상기 벨트 구동 롤러들 중 어느 하나, 또는 상기 정착벨트의 궤도 내부에 마련될 수 있다. 상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러는 정착벨트를 사이에 두고 각각 상기 메인롤러와 대면하여 회전하도록 배치되고, 상기 메인롤러 측으로 가압된다. 상기 벨트 구동 롤러가 정착벨트 및 메인롤러에 미치는 수직항력에 의해서, 상기 벨트 구동 롤러와 정착벨트 사이에는 소정의 장력을 인가할 수 있을 정도의 마찰력이 확보된다. 필요에 따라서는 상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러 중 선행롤러 측에 핀치롤러를 더 구비하여 정착벨트를 더 안정적으로 주행시킬 수 있다.

상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러는 정착벨트의 주행방향을 기준으로 해서 선행하는 선행 롤러와 후행하는 후행 롤러로 이루어진다. 정착기 작동 시 이들은 상기 메인롤러와 연동하여 용지를 일정한 속도로 주행시킬 수 있도록 서로 연관되어 있다.

그런데, 본 발명에 따른 가변 장력 벨트 정착기의 구성상 특징은, 상기 선행 롤러와 후행 롤러 중 적어도 어느 하나는 상기 메인롤러 및 벨트 구동 롤러 상호 간의 연동관계에서 일시적으로 벗어나 독립 구동되는 구성을 갖는다는 점이다. 예를 들어, 선행 롤러가 단독으로 역회전한다거나, 메인롤러가 정지된 상태에서 선행 롤러의 역회전과 후행 롤러의 순방향 회전을 동시에 일으킨다거나, 선행 롤러 또는 후행 롤러의 축을 이동시킨다거나 하는 등의 동작을 가능케 하는 구성을 갖는다. 여기서 순행과 역행은 정착기 작동 시의 정착벨트 주행 방향을 기준으로 한 것이다.

상기와 같은 일시적 독립 구동 요소는 동력전달 및 차단 요소의 선택과 조합에 의해 구현될 수 있는 것이다. 이러한 요소의 구현 자체는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 용이할 것이다.

상기 정착벨트는 무한 루프(loop)를 이루는 박형 필름 형태의 부재로서, 내열성 수지, 금속 박판 또는 다수의 층으로 이루어진 적층 필름으로 형성될 수 있고, 상기 적층 필름은 금속 층을 가지는 것일 수도 있다. 종래에 알려진 정착벨트들 중에서 채용할 수 있으나, 종래의 벨트식 정착기의 경우에 비해 고온 환경에서 정착벨트가 인장 응력을 받는 시간이 적으므로 재료 선택의 폭이 넓다.

본 발명에 따른 상기 가변 장력 벨트 정착기의 구동방법은,

상기 가변 장력 벨트 정착기가 작동을 준비할 때, 상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러에 의해 상기 닙 구간에 장력을 인가하고,

작동 중에는 상기 닙 구간의 인장력을 유지하면서 정착벨트를 주행시키고,

작동을 마칠 때, 상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러에 의해 상기 닙 구간에 장력을 해제하는 것을 특징으로 한다.

정착기가 작동을 준비할 때와 마칠 때, 한 쌍의 벨트 구동 롤러에 의해 상기 닙 구간에 장력이 인가 및 해제되는 동작은, 상기 선행 롤러와 후행 롤러 중 적어 도 어느 한 롤러의 일시적인 독립 구동에 의해 이루어진다. 예를 들면, 선행 롤러가 단독으로 역회전한다거나, 메인롤러가 정지된 상태에서 선행 롤러의 역회전과 후행 롤러의 순방향 회전을 동시에 일으킨다거나, 선행 롤러 또는 후행 롤러의 축을 이동시킨다거나 하는 등의 독립 구동에 의해 이루어진다.

화상 형성장치가 켜지고 상기 정착기가 작동을 준비할 때, 한 쌍의 벨트 구동 롤러는 상기 메인롤러 및 두 롤러 상호 간의 연동관계에서 벗어나 정착벨트의 상기 닙 구간을 당기면서 장력을 인가한다. 장착벨트의 상기 닙 구간에 장력이 인가되면 상기 닙 구간은 메인롤러 측으로 소정의 압력을 가하며 밀착된다.

정착기 작동 시 상기 두 롤러와 메인롤러는 서로서로 연동하며 상기 닙 구간의 장력을 유지한다. 토너 화상이 전사된 용지는 상기 메인롤러와 정착벨트의 닙 구간 사이에 물려 진행되는데, 이때 용지에 전사된 토너는 상기 가열원에 의해 용융되고, 용융된 토너는 상기 메인롤러와 정착벨트 사이의 압력에 의해 용기에 압착된다.

정착기가 작동을 마칠 때는, 상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러가 작동 준비 시와 반대로 구동되어 상기 닙 구간의 장력을 해제시킨다. 따라서, 본 발명에 따른 가변 장력 벨트 정착기는 정착벨트에 장력이 인가되는 시간을 최소화하여 상기 정착벨트 등의 수명을 향상시키고, 정착벨트의 변형에 의한 슬립이나 사행 등의 문제를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가변 장력 벨트 정착기는 정착벨트의 사행이 발생하였을 때에도 장력을 해제하고 다시 인가하는 동작을 통해 정착벨트의 상태를 다시 초 기화할 수 있는 장점을 갖는다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 가변 장력 벨트 정착기 및 그 구동방법을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 가변 장력 벨트 정착기를 개략적으로 도시한 측면도이다. 상대적으로 지름이 큰 메인롤러(11)와 상기 메인롤러(11)의 외주면에 인접하게 배치된 한 쌍의 벨트 구동 롤러, 즉 선행 롤러(12) 및 후행 롤러(13)를 갖는다.

상기 선행 및 후행 롤러(12,13)에는 무한 궤도를 이루는 정착벨트(20)가 감겨 있고, 상기 두 롤러(12,13)는 각각 메인롤러(11)를 향해 소정의 힘으로 가압되어 정착벨트(20)를 상기 메인롤러(11)의 외주면에 밀착시킨다. 상기 정착벨트(20) 중 상기 두 롤러(12,13) 사이에서 상기 메인롤러(11)와 인접한 구간, 이른바 닙(Nib) 구간(201)에 장력이 인가되면 그 장력의 세기에 따라 상기 닙 구간(201)이 소정의 압력으로 상기 메인롤러(11) 외주면에 밀착된다. 이때에도, 상기 정착롤러(20) 중 메인롤러(11)로부터 먼 구간, 이른바 무장력 구간(202)은 느슨해진 상태로 주행한다.

정착기에서 토너 화상에 열을 가하는 가열원은 할로겐 램프, 저항 발열체, 유도 발열체 등 다양한 형태로 구비될 수 있고, 상기 메인롤러(11) 내부의 A영역, 정착벨트(20) 궤도 내부의 B영역, 선행 롤러(12) 내부의 C영역 또는 후행 롤러(13) 내부의 D영역에 선택적으로 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 가변 장력 벨트 정착기는, 상기 메인롤러(11), 선행 롤러 (12), 및 후행 롤러(13)가 정착기 작동 시에 상호 연관되어 회전할 수 있는 동력 전달구조를 갖는다. 여기서, 상기 동력 전달구조(미도시)는 상기 선행 및 후행 롤러(12,13) 중 적어도 어느 하나를 일시적으로 독립 구동할 수 있다는 특징을 갖는다.

일 예로서, 본 발명의 제1실시예는 선행 롤러(12)의 회전축에 클러치를 마련하여 일시적으로 독립 구동할 수 있도록 제공된다. 이러한 구조는 동력 전달 및 차단 요소의 선택 및 조합에 의해 다양하게 제공될 수 있으며, 상기 구조 자체는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 구현할 수 있는 것이다.

도 2a 및 도 2b는 상기 제1실시예에 따른 정착기의 구동방법을 도시한다. 상기 도 1에 표시된 것과 동일한 도면 부호는 동일한 부재 또는 부분을 지칭하며, 이미 설명된 도면 부호에 대하여는 불필요한 반복을 피하기 위해 설명을 생략할 수 있다. 이하의 도면에 대해서도 마찬가지이다.

먼저 상기 가변 장력 벨트 정착기가 작동을 준비할 때, 선행 롤러(12)가 상기 닙 구간으로부터 먼 방향, 즉 순방향으로 독립적으로 회전한다. 이때의 회전은 후행 롤러(13)에 대해서 상대적으로 이루어지는 것이어서, 상기 닙 구간(201)에 장력이 인가된다.

상기 닙 구간(201)에 적정 장력을 인가하기 위해서는 정착벨트에 대한 인장 시험을 통해 적정 변형량을 구하여 선행 롤러(12)를 그만큼 회전시키거나, 정착벨트(20)와 메인롤러(11) 사이의 압력 조건으로부터 요구되는 장력의 세기를 구하여 그에 맞는 토크로 상기 선행 롤러(12)를 회전시킬 수 있다.

정착기 작동 중에는 상기 메인롤러(11)와 상기 선행 및 후행 롤러(12,13)가 각각의 대향 면에서 같은 주행 속도를 갖도록 서로서로 연동하면서 상기 닙 구간(201)의 장력을 유지한다.

작동을 마칠 때에는, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 선행 롤러(12)가 상기 닙 구간 측으로 독립적으로 회전한다. 즉, 선행 롤러(12)가 역회전하여 닙 구간(201')을 느슨하게 만든다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 정착기의 구동방법을 도시한다. 본 발명의 제2실시예에 따른 가변 장력 벨트 정착기와 그 구동방법은 상기 제1실시예의 경우와 거의 동일하다. 다만, 정착벨트(20)와 선행 롤러(12) 사이의 마찰력을 보강하기 위해서 핀치롤러(121)를 더 구비한다. 선행 롤러(12) 측으로 소정의 힘으로 가압되도록 마련되는 상기 핀치롤러(121)는 정착벨트(20)를 사이에 두고 항상 상기 선행 롤러(12)와 맞물려 회전하면서 상기 정착벨트(20)의 주행 안정성을 담보한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제3실시예에 따른 정착기의 구동방법을 도시한다. 본 실시예에 따르면, 정착기가 작동을 마칠 때, 도 4b에 도시된 바와 같이 선행 롤러(14)가 역회전함과 동시에 후행 롤러(15)가 순방향으로 회전하여, 닙 구간(201')이 느슨해지도록 한다. 이때 무장력 구간(202)은 길이가 짧아지게 되나, 그 장력에는 영향을 미치지 않는다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제3실시예에 따른 정착기의 구동방법을 도시한 다. 본 실시예에 따르면, 선행 롤러(16)는 후행 롤러(13) 및 메인롤러(11)에 대하여 일시적으로 변위가 가능하도록 마련된다. 정착기가 작동을 마칠 때, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 선행 롤러(16)를 상기 메인롤러(11)의 외주면을 따라 후행 롤러(13) 측으로 이동시켜서 상기 닙 구간(201')을 느슨하게 할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따른 화상 형성장치의 가변 장력 벨트 정착기 및 그 구동방법은, 정착벨트를 정착에 필요한 닙 구간을 포함하는 인장 구간과 무장력 구간으로 나누어, 상기 인장 구간 내에서만 벨트에 인장력이 인가되도록 하고, 아울러 인장 구간도 휴면시에는 인장이 해제되도록 함으로써, 정착벨트의 수명을 향상시키는 효과를 갖는다. 아울러, 정착벨트의 사행 또는 슬립 발생 시에는 일시적으로 장력을 해제하고 재인가시킴으로써 주행 안정성을 향상시키는 효과를 갖는다.

Claims (11)

1. 메인롤러;

   상기 메인롤러의 외주면에 인접하게 배치되어 상기 메인롤러 측으로 가압되는 한 쌍의 벨트 구동 롤러; 및

   상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러에 의해 주행하는 것으로, 상기 두 롤러를 경계로 하여 일 측에 인장력이 인가되어 상기 메인롤러 측으로 밀착되는 닙(nib) 구간을 가지고, 타 측에 장력이 해제된 무장력 구간을 가지는 정착벨트; 를 포함하고,

   상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러 중 적어도 어느 하나는,

   일시적으로 독립 구동되어 상기 닙 구간에 장력을 인가 및 해제시키는 것을 특징으로 하는 화상 형성장치의 가변 장력 벨트 정착기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러 중 적어도 어느 하나는,

   일시적으로 상기 닙 구간 측으로 상대 회전하는 것을 특징으로 하는 가변 장력 벨트 정착기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러 중 선행 롤러가 일시적으로 상기 닙 구간 측으로 역회전하는 것을 특징으로 하는 가변 장력 벨트 정착기.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러가 동시에 일시적으로 상기 닙 구간 측으로 회전하는 것을 특징으로 하는 가변 장력 벨트 정착기.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러 중 적어도 어느 하나는,

   일시적으로 상기 두 롤러 사이의 간격을 좁히는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 가변 장력 벨트 정착기.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러 중 선행하는 선행롤러와 맞물려 정착벨트를 구동하는 핀치롤러를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 장력 벨트 정착기.
7. 제 1항의 가변 장력 벨트 정착기를 구동하는 방법에 있어서,

   상기 가변 장력 벨트 정착기가 작동을 준비할 때, 상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러에 의해 상기 닙 구간에 장력을 인가하고,

   작동 중에는 상기 닙 구간의 인장력을 유지하면서 정착벨트를 주행시키고,

   작동을 마칠 때, 상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러에 의해 상기 닙 구간에 장력을 해제하는 것을 특징으로 하는 가변 장력 벨트 정착기의 구동방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 가변 장력 벨트 정착기가 작동을 준비할 때, 상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러 중 적어도 어느 하나가 상기 닙 구간으로부터 먼 방향으로 독립적으로 회전하고,

   작동 중에는 상기 메인롤러와 한 쌍의 벨트 구동 롤러가 각각의 대향 면에서 같은 주행 속도를 갖도록 서로서로 연동하며,

   작동을 마칠 때, 상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러 중 적어도 어느 하나가 상기 닙 구간 측으로 독립적으로 회전하는 것을 특징으로 하는 가변 장력 벨트 정착기의 구동방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 가변 장력 벨트 정착기가 작동을 준비할 때와 마칠 때, 상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러 중 선행 롤러만 독립 구동하는 것을 특징으로 하는 가변 장력 벨트 정착기의 구동방법.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 가변 장력 벨트 정착기가 작동을 준비할 때와 마칠 때, 상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러를 동시에 서로 반대 방향으로 구동하는 것을 특징으로 하는 가변 장력 벨트 정착기의 구동방법.
11. 제 7항에 있어서,

    상기 가변 장력 벨트 정착기가 작동을 준비할 때, 상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러 중 적어도 어느 하나가 상기 두 롤러 사이의 거리를 넓히는 쪽으로 이동하고,

    작동 중에는 상기 메인롤러와 한 쌍의 벨트 구동 롤러가 각각의 대향 면에서 같은 주행 속도를 갖도록 서로서로 연동하며,

    작동을 마칠 때, 상기 한 쌍의 벨트 구동 롤러 중 적어도 어느 하나가 상기 두 롤러 사이의 거리를 다시 좁히는 쪽으로 이동하는 것을 특징으로 하는 가변 장력 벨트 정착기의 구동방법.

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