KR20080005811A - 화상형성기기의 정착유닛 - Google Patents

Abstract

정착에 필요한 열량을 충분히 확보할 수 있는 화상형성기기의 정착유닛을 제공한다. 상기 화상형성기기의 정착유닛은, 자성코어, 상기 자성코어의 내부에 배치되고 전원이 공급됨에 따라 상기 자성코어와 상호작용하여 유도기전력을 발생시키는 유도코일, 상기 유도코일의 내부에 배치되고 상기 유도코일에서 내측으로 누설되는 자속에 의해 발열되는 발열체를 포함하는 제1정착롤러; 및 상기 제1정착롤러와 접촉하면서 회전되고, 상기 제1정착롤러에서 발생된 유도기전력에 의해 발열되어 인쇄매체에 화상을 정착하는 제2정착롤러를 포함한다.

화상형성기기, 정착유닛

Description

화상형성기기의 정착유닛{fusing unit of the image forming apparatus}

도 1은 본 발명에 따른 화상형성기기를 도시한 구성도이다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 화상형성기기에서 정착유닛의 제1실시예를 도시한 단면도이다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 화상형성기기에서 정착유닛의 제2실시예를 도시한 단면도이다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 화상형성기기에서 정착유닛의 제3실시예를 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100: 정착유닛 110: 제1정착롤러

111: 자성코어 112: 유도코일

113: 발열체 114: 탄성층

130: 제2정착롤러 131: 발열 파이프

본 발명은 화상형성기기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화상형성기기의 정착유닛에 관한 것이다.

일반적인 화상형상기기에는 복사기, 레이저 프린터, 복합기 등이 있다. 상기 레이저 프린터는 감광드럼의 표면에 정전잠상을 형성하고, 상기 정전잠상에 토너를 부착시켜 토너 화상을 형성한다. 상기 감광드럼의 토너 화상은 인쇄매체에 전사된다. 상기 인쇄매체에 전사된 토너 화상은 히터롤러와 가압롤러를 포함하는 정착유닛을 통과하면서 소정의 열과 압력에 의해 정착된다. 이때, 상기 히터롤러의 열원으로서는 저항 코일 또는 적외선램프가 적용된다.

그러나, 종래의 화상형성기기는 고속인쇄가 요구됨에 따라 인쇄매체가 상기 히터롤러와 가압롤러 사이를 빠르게 통과하므로, 상기 인쇄매체가 히터롤러에 의해 가열되는 시간이 단축된다. 이때, 상기 히터롤러의 열원으로 저항 코일이나 적외선램프가 적용되므로, 상기 히터롤러의 예열 시간이 증가하며, 소비전력이 증대된다. 또한, 상기 히터롤러는 가압롤러와 접촉되므로, 상기 히터롤러의 열에너지를 가압롤러에 빼앗김에 따라 상기 히터롤러를 정착에 필요한 온도 이상으로 가열해야 했다.

또한, 상기 히터롤러와 가압롤러의 직경을 보다 크게 형성함으로써, 상기 히터롤러가 가압롤러에 의해 가압될 때에 상기 가압롤러의 탄성층과 히터롤러의 접촉면적을 증대시키기도 한다. 이 경우, 상기 히터롤러의 예열시간이 길어지게 되고, 소비전력이 증대되었다. 또한, 상기 화상형성기기의 크기가 커지고, 제조단가가 증가했다. 또한, 최초 페이지의 인쇄매체가 인쇄되기 위한 대기 시간이 증대되었다.

또한, 상기 가압롤러의 탄성층의 두께를 보다 두껍게 형성함으로써, 상기 가압롤러의 탄성층이 보다 깊게 가압됨에 따라 상기 히터롤러와 가압롤러의 탄성층의 접촉면적을 증대시키기도 한다. 이 경우, 상기 가압롤러의 탄성층의 변형이 심해지므로, 인쇄매체에 형성된 토너 화상이 변형되거나, 인쇄매체의 이송성능이 저하되고, 인쇄매체의 잼이 발생될 가능성이 현저히 증가했다. 또한, 상기 탄성층의 온도를 정착 가능 온도까지 상승시키기 위해 보다 많은 시간이 소요되므로, 예열시간이 증대되고, 소비전력이 증가했다. 또한, 탄성층의 표면 온도를 정착온도로 유지하기 위해 상기 발열원의 발열 온도를 더욱 높여야 했다.

또한, 상기 가압롤러의 가압력을 증대시킴으로써, 상기 인쇄매체의 정착 성능을 향상시키기도 한다. 이 경우 고무 탄성층의 변형이 심해지므로, 인쇄매체에 형성된 화상이 변형되고, 인쇄매체의 이송성능이 나빠져서 잼 발생 가능성이 높았다. 또한, 상기 가압롤러와 히터롤러의 구동 토크가 커지므로, 상기 가압롤러와 히터롤러의 변형이 발생되었다.

또한, 상기 히터롤러의 발열온도를 높여서 상기 인쇄매체에 토너 화상이 빠른 시간 내에 정착되도록 하기도 한다. 그러나, 상기 히터롤러의 발열 온도를 더욱 높이면, 상기 탄성층이 고온에 의해 변형 내지 열화되어 내구성이 악화되었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 예열 시간을 단축시키고, 소비전력을 감소시킬 수 있는 화상형성기기의 정착유닛을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 동일한 전원을 공급하 더라도 정착 온도를 상승시킬 수 있고, 에너지 손실을 최소화할 수 있는 화상형성기기의 정착유닛을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 양태에 의하면, 자성코어, 상기 자성코어의 내부에 배치되고 전원이 공급됨에 따라 상기 자성코어와 상호작용하여 유도기전력을 발생시키는 유도코일, 상기 유도코일의 내부에 배치되고 상기 유도코일에서 내측으로 누설되는 자속에 의해 발열되는 발열체를 포함하는 제1정착롤러; 및 상기 제1정착롤러와 접촉하면서 회전되고, 상기 제1정착롤러에서 발생된 유도기전력에 의해 발열되어 인쇄매체에 화상을 정착하는 제2정착롤러를 포함하는 화상형성기기의 정착유닛을 제공한다.

상기 제2정착롤러는 내측으로 누설되는 자속에 의해 발열되는 발열체를 더 포함할 수 있다.

상기 제1,2정착롤러의 발열체는 고주파 자속에 의해 발열되는 LED(Light Emitting Diode) 또는 LCP(Liquid Crystalline Polymer)를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 의하면, 자성코어, 상기 자성코어의 내부에 배치되고 전원이 공급됨에 따라 상기 자성코어와 상호작용하여 유도기전력을 발생시키는 유도코일을 포함하는 제1정착롤러; 및 상기 제1정착롤러와 접촉하면서 회전되고 상기 제1정착롤러에서 발생된 유도기전력에 의해 발열되어 인쇄매체에 화상을 정착시키는 발열파이프, 상기 발열파이프의 내부에 배치되어 내측으로 누설되는 자속에 의해 발열되는 발열체를 포함하는 제2정착롤러를 포함하는 화상형성기기의 정착유닛 을 제공한다.

상기 발열체는 고주파 자속에 의해 발열되는 LED(Light Emitting Diode) 또는 LCP(Liquid Crystalline Polymer)를 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

상기 목적을 달성할 수 있는 본 발명에 따른 화상형성기기의 구체적인 실시예에 관해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 화상형성기기를 도시한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 상기 화상형성기기의 본체(1)에는 급지 카세트(10)가 배치된다. 상기 급지 카세트(10)는 본체(1) 내부에 배치되거나 또는 본체(1)의 외부에 분리 가능하게 배치될 수 있다. 상기 급지 카세트(10)의 내부에는 인쇄매체가 저장된다.

상기 본체(1)의 내부에는 상기 급지 카세트(10)에서 급지된 인쇄매체가 이송되는 이송경로(20)가 배치된다. 상기 이송경로(20)에는 픽업롤러(31), 피드롤러(32), 이송롤러(33,34) 및 배지롤러(35)가 순차적으로 배치된다.

상기 본체(1)에는 광을 주사할 수 있는 광주사 유닛(40)(LSU: Laser Scanning Unit)이 배치된다. 상기 광주사 유닛(40)은 광을 조사하는 광원(41), 상 기 광원(41)에서 조사된 광을 반사시키는 다각형 미러(42)(Polygon Mirror) 및 상기 다각형 미러(42)에서 반사된 광을 토너 카트리지(50)로 반사하는 광학렌즈(43)를 포함한다. 이러한 광원(41), 다각형 미러(42) 및 광학렌즈(43)의 설치 구조는 다양한 형태로 변경 가능하다.

상기 이송경로(20)에는 상기 피드롤러(32)에서 공급된 인쇄매체에 토너 화상을 형성하는 토너 카트리지(50)가 배치된다. 상기 토너 카트리지(50)는 감광드럼(51), 대전롤러(52), 현상롤러(53) 등을 포함한다. 상기 감광드럼(51), 대전롤러(52) 및 현상롤러(53)는 상호 접촉하면서 회전되도록 설치된다. 상기 대전롤러(52)는 감광드럼(51)의 표면을 일정한 전위로 대전시킨다. 상기 감광드럼(51)의 대전된 표면에는 상기 광주사 유닛(40)에서 주사된 광에 의해 정전잠상이 형성된다. 상기 감광드럼(51)의 정전잠상에는 상기 현상롤러(53)에 의해 토너 화상이 형성된다.

또한, 상기 감광드럼(51)은 전사롤러(61)와 함께 접촉하면서 회전되도록 설치된다. 상기 전사롤러(61)는 감광드럼(51)과 함께 회전되면서 인쇄매체의 일면에 토너 화상을 전사한다.

상기 토너 화상이 전사된 인쇄매체는 정착유닛(100)으로 이송된다. 상기 정착유닛(100)은 열과 압력을 인쇄매체에 가하여 토너 화상을 인쇄매체에 정착한다. 상기 정착유닛(100)에서 토너 화상이 정착된 인쇄매체는 배지롤러(35)에 의해 배지부(80)로 배출된다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 화상형성기기에서 정착유닛의 제1실시예를 도시한 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 정착유닛(100)은 유도기전력을 발생하는 제1정착롤러(110) 및 상기 제1정착롤러(110)의 유도기전력에 의해 발열되는 제2정착롤러(130)를 포함한다.

상기 제1정착롤러(110)는 자성코어(111), 유도코일(112) 및 발열체(113)를 포함한다.

상기 자성코어(111)는 파이프 형태로 형성된다. 상기 자성코어(111)는 규소강(Si-Fe alloy), 페라이트(Ferrite), 퍼멀로이(Ni-Fe alloy) 등이 적용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

상기 자성코어(111)의 내부에는 유도코일(112)이 배치된다. 상기 유도코일(112)은 자성코어(111)의 내주면을 따라 나선형으로 감길 수 있다. 또한, 상기 유도코일(112)은 상기 자성코어(111)의 길이방향을 따라 감길 수 있다. 이러한 유도코일(112)로는 에나멜선 또는 폴리우레탄선 등이 여러 가닥 묶여 이루어진 리츠선(Litz wire)을 적용할 수 있다. 이때, 상기 에나멜선 또는 폴리우레탄선은 1가닥씩 폴리이미드(Polyimide) 또는 폴리아미드(Polyamide)와 같은 절연체로 코팅되거나 견사류(명주실류)로 감겨진다. 이러한 리츠선은 물리적으로는 표면을 크게 하고, 전기적으로는 표피 효과를 작게 하여 전기 저항에 의한 발열을 억제할 수 있는 코일이다. 도 2에서는 상기 리츠선의 단면이 원형으로 형성된 코일을 도시하였지만, 실질적으로는 여러 가닥의 선이 묶여서 이루어진 것이다. 상기와 같은 유도코일(112)은 상기 자성코어(111)와 상호작용함에 의해 유도기전력을 발생한다.

상기 유도코일(112)의 내부에는 발열체(113)가 배치된다. 상기 발열체(113)는 원통형으로 형성된다. 이러한 발열체(113)는 고주파 자속(Flux)에 의해 발열되는 특성을 갖는 LED(Light Emitting Diode) 또는 LCP(Liquid Crystalline Polymer)와 같은 물질이 절연층(미도시) 내부에 배치되어 이루어진다. 도 3에서는 상기 발열체(113)를 단지 원통형으로만 도시하였으나, 실질적으로는 절연층 내부에 LED 또는 LCP 물질이 수용된 형태이다. 상술한 발열체(113)는 상기 유도코일(112)에서 내측으로 누설되는 자속에 의해 발열된다. 따라서, 상기 발열체(113)에는 별도의 전원이 연결되지 않더라도 발열된다.

상기 자성코어(111)의 외면에는 탄성층(114)이 배치된다. 상기 탄성층(114)으로는 내열성 및 내마모성을 갖는 실리콘이나 폴리우레탄 등의 재질이 적용될 수 있다. 이러한 탄성층(114)의 외면에는 인쇄매체가 열에 의해 표면에 붙는 것을 방지할 수 있도록 테프론 코팅층(115)(teflon coating array)이 도포된다. 상기 테프론 코팅층(115)은 내화학성, 내열성, 내마모성 등이 우수한 재질이다.

또한, 상기 자성코어(111)의 양단에는 앤드캡(121)(end cap)이 배치된다. 상기 앤드캡(121)은 접착제 또는 체결부재에 의해 자성코어(111)의 양단부에 부착된다. 상기 앤드캡(121)에는 회전샤프트(122)가 결합된다. 상기 회전 샤프트(122)는 베어링(123)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

상기 자성코어(111)의 끝단부는 단자대(124)에 연결되고, 상기 단자대(124)는 앤드캡(121)과 회전샤프트(122)를 관통하도록 설치된다. 또한, 상기 회전 샤프트(122)의 외주면에는 상기 회전 샤프트(122)의 외주면과 슬라이딩 가능하게 접촉 되는 브러쉬(125)가 배치된다. 이러한 브러쉬(125)은 단자대(124)에 전원을 공급한다. 이때, 상기 브러쉬(125)에는 상기 브러쉬(125)를 회전 샤프트(122)측으로 밀어 줄 수 있도록 탄성부재(126)가 결합된다.

상기 브러쉬(125)에는 AC 전원회로(미도시)와 연결되는 전선(127)이 연결된다. 상기 AC 전원회로는 화상형성기기의 모드, 즉, 인쇄모드, 대기모드 또는 예열모드에 따라 기 설정된 시간동안 상기 유도코일(112)에 전원을 인가한다. 이때, 상기 AC 전원회로는 소정 시간 동안 반복하여 온/오프(ON/OFF)되는 스위칭 회로이다.

상술한 제1정착롤러(110)와 접촉되면서 회전되도록 제2정착롤러(130)가 배치된다. 상기 제2정착롤러(130)는 실질적으로 원통형의 발열 파이프(131)이다. 상기 제2정착롤러(130)는 제1정착롤러(110)에서 발생된 유도기전력에 의해 발열되어 인쇄매체의 토너 화상을 정착시킨다. 이러한 제2정착롤러(130)는 알루미늄, 스테인리스, 탄소강 또는 구리합금 등 전기전도성 금속재가 적용될 수 있다. 특히, 상기 제2정착롤러(130)는 자성체로 제작되는 경우 유도가열 효율이 현저히 증대될 수 있다.

상기 제2정착롤러(130)의 외면에는 인쇄매체의 토너 화상이 묻는 것을 방지하도록 테프론 코팅층(133)이 형성된다.

또한, 상기 제2정착롤러(130)의 양단부에는 앤드캡(141)과 절연기어(142)가 결합된다. 상기 절연기어(142)는 본체(1) 내부에 배치된 별도의 기어 어셈블리(미도시)에 의해 회전된다. 그리고, 상기 제2정착롤러(130)의 양단부에는 회전 샤프트(143)가 결합된다. 상기 회전 샤프트(143)는 베어링(144)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 이러한 제2정착롤러(130)에는 별도의 전원이 공급되지 않는다.

또한, 상기 제2정착롤러(130)의 외면에 접촉 또는 비접촉되도록 온도감지부(145)가 배치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 화상형성기기에서 정착유닛(100)의 제1실시예에 관한 작용을 설명하기로 한다.

상기 화상형성기기의 모드에 따라 상기 AC 전원회로는 상기 유도코일(112)에 기 설정된 시간동안 스위칭 전원이 공급된다. 이때, 상기 AC 전원회로가 스위칭 전원을 제공함에 따라 상기 유도코일(112)에는 전류의 세기가 변화되므로, 상기 유도코일(112) 외부의 자기장은 세기가 변한다. 이때, 상기 자성코어(111)는 항상 일정한 세기의 자기장이 형성된다. 따라서, 상기 유도코일(112)의 내부에는 자기장의 세기가 변하게 되고, 결과적으로 상기 제1정착롤러(110)의 주변에는 유도기전력(Induced Electromotive Force)이 발생된다.

상기 제1정착롤러(110)의 유도기전력에 의해 상기 제2정착롤러(130)에는 저항열이 발생된다. 이때, 상기 유도코일(112)이 인가되는 교류전원의 주파수가 높을수록 제2정착롤러(130)는 발열온도가 높아진다. 이렇게 유도기전력에 의해 제2정착롤러(130)가 발열되므로, 상기 제2정착롤러(130)가 정착에 필요한 온도로 가열되는 시간이 단축되고 소비전력도 현저히 감소된다. 또한, 상기 제2정착롤러(130)는 짧은 시간에 전체적으로 고르게 가열된다.

한편, 상기 제1정착롤러(110)의 유도코일(112)에서 발생된 자속의 일부는 상기 제1정착롤러(110)의 중심부측으로 누설된다. 이때, 상기 누설 자속은 상기 발열 체(113) 내부의 LED 또는 LCP 물질의 배열상태를 변화시킨다. 상기 LED 또는 LCP 물질은 배열상태가 변화됨에 따라 발열하게 된다. 이렇게 상기 발열체(113)는 제1정착롤러(110)의 중심부측으로 누설되는 자속에 의해 발열되므로, 상기 제1정착롤러(110)의 표면 온도를 상승시킨다. 따라서, 상기 제2정착롤러(130)와 제1정착롤러(110)의 온도차가 감소되어, 상기 제2정착롤러(130)의 열에너지를 상기 제1정착롤러(110)에 빼앗기는 것을 최소화할 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 화상형성기기에서 정착유닛의 제2실시예에 관해 설명하기로 한다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 화상형성기기에서 정착유닛의 제2실시예를 도시한 단면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 정착유닛(200)은 유도기전력을 발생하는 제1정착롤러(210) 및 상기 제1정착롤러(210)의 유도기전력에 의해 발열되는 제2정착롤러(230)를 포함한다.

상기 제1정착롤러(210)는 자성코어(211) 및 유도코일(212)을 포함한다.

상기 자성코어(211)는 파이프 형태로 형성된다. 상기 자성코어(211)는 규소강(Si-Fe alloy), 페라이트(Ferrite), 퍼멀로이(Ni-Fe alloy) 등이 적용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

상기 자성코어(211)의 내부에는 유도코일(212)이 배치된다. 상기 유도코일(212)은 자성코어(211)의 내주면을 따라 나선형으로 감길 수 있다. 또한, 상기 유도코일(212)은 상기 자성코어(211)의 길이방향을 따라 감길 수 있다. 이러한 유도코일(212)로는 리츠선(Litz wire)을 적용할 수 있다. 이러한 유도코일(212)은 제1실시예에서 설명한 바와 실질적으로 동일하므로 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.

상기 자성코어(211)의 외면에는 탄성층(214)이 배치된다. 상기 탄성층(214)으로는 내열성 및 내마모성을 갖는 실리콘이나 폴리우레탄 등의 재질이 적용될 수 있다. 이러한 탄성층(214)의 외면에는 테프론 코팅층(215)(teflon coating array)이 도포된다.

또한, 상기 자성코어(211)의 양단에는 앤드캡(221)(end cap)이 배치된다. 상기 앤드캡(221)에는 회전 샤프트(222)가 결합된다. 상기 회전 샤프트(222)는 베어링(223)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

상기 자성코어(211)의 끝단부에는 단자대(224)가 연결되고, 상기 단자대(224)는 앤드캡(221)과 회전 샤프트(222)를 관통하도록 설치된다. 또한, 상기 회전 샤프트(222)의 외주면에는 상기 회전 샤프트(222)의 외주면과 슬라이딩 가능하게 접촉되는 브러쉬(225)가 배치된다. 상기 브러쉬(225)에는 상기 브러쉬(225)를 회전 샤프트(222)측으로 밀어 줄 수 있도록 탄성부재(226)가 결합된다. 또한, 상기 브러쉬(225)에는 AC 전원회로(미도시)와 연결되는 전선(227)이 연결된다.

상술한 제1정착롤러(210)와 접촉되면서 회전되도록 제2정착롤러(230)가 배치된다. 상기 제2정착롤러(230)는 원통형의 발열 파이프(231)와, 상기 발열 파이브의 내부에 배치되는 발열체(232)를 포함한다.

상기 발열 파이프(231)는 제1정착롤러(210)에서 발생된 유도기전력에 의해 발열되어 인쇄매체의 토너 화상을 정착시킨다. 이러한 발열 파이프(231)는 알루미늄, 스테인리스, 탄소강 또는 구리합금 등 전기전도성 금속재가 적용될 수 있다.

상기 발열 파이프(231)의 내부에는 원통형의 발열체(232)가 배치된다. 이러한 발열체(232)는 LED(Light Emitting Diode) 또는 LCP(Liquid Crystalline Polymer)와 같은 물질이 절연층 내에 배치되어 이루어진다.

상기 발열 파이프(231)의 외면에는 인쇄매체의 토너 화상이 묻는 것을 방지하도록 테프론 코팅층(233)이 형성된다.

또한, 상기 발열 파이프(231)의 양단부에는 앤드캡(241)과 절연기어(242)가 결합된다. 상기 절연기어(242)는 본체에 배치된 별도의 기어 어셈블리(미도시)에 의해 회전된다. 그리고, 상기 발열 파이프(231)의 양단부에는 회전 샤프트(243)가 결합되고, 상기 회전 샤프트(243)는 베어링(244)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 또한, 상기 발열 파이프(231)의 외면에 접촉 또는 비접촉되도록 온도감지부(245)가 배치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 화상형성기기에서 정착유닛(200)의 제2실시예에 관한 작용을 설명하기로 한다.

상기 화상형성기기의 모드에 따라 상기 AC 전원회로는 상기 유도코일(212)에 기 설정된 시간동안 스위칭 전원이 공급된다. 이때, 상기 AC 전원회로가 스위칭 전원을 제공함에 따라 상기 유도코일(212)에는 전류의 세기가 변화되므로, 상기 유도코일(212) 외부의 자기장은 세기가 변한다. 이때, 상기 자성코어(211)는 항상 일정 한 세기의 자기장이 형성된다. 따라서, 상기 유도코일(212)의 내부에는 자기장의 세기가 변하게 되고, 결과적으로 상기 제1정착롤러(210)의 주변에는 유도기전력(Induced Electromotive Force)이 발생된다.

상기 제1정착롤러(210)의 유도기전력에 의해 상기 제2정착롤러(230)에는 저항열이 발생된다. 이때, 상기 유도코일(212)에 인가되는 교류전원의 주파수가 높을수록 발열 파이프(231)의 발열온도가 높아진다. 이렇게 유도기전력에 의해 발열 파이프(231)가 발열되므로, 상기 발열 파이프(231)가 정착에 필요한 온도로 가열되는 시간이 단축되고 소비전력도 현저히 감소될 수 있다.

또한, 상기 발열 파이프(231)의 일부 자속은 상기 발열 파이프(231)의 중심부측으로 누설된다. 이때, 상기 누설 자속은 상기 발열체(232) 내부의 LED 또는 LCP 물질의 배열상태를 변화시킨다. 상기 LED 또는 LCP 물질은 배열상태가 변화됨에 따라 발열하게 된다. 이렇게 상기 발열체(232)는 발열 파이프(231)의 중심부측으로 누설되는 자속에 의해 발열되므로, 상기 발열 파이프(231)의 중심부 측으로 누설되는 에너지 손실을 방지할 수 있다. 따라서, 발열 파이프(231)가 보다 높은 온도로 가열되도록 할 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 화상형성기기에서 정착유닛(300)의 제3실시예에 관해 설명하기로 한다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 화상형성기기에서 정착유닛의 제3실시예를 도시한 단면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 정착유닛(300)은 유도기전력을 발생하는 제1정착롤러(310) 및 상기 제1정착롤러(310)의 유도기전력에 의해 발열되는 제2정착롤러(330)를 포함한다.

상기 제1정착롤러(310)는 자성코어(311), 유도코일(312) 및 발열체(313)를 포함한다.

상기 자성코어(311)는 파이프 형태로 형성된다. 상기 자성코어(311)는 규소강(Si-Fe alloy), 페라이트(Ferrite), 퍼멀로이(Ni-Fe alloy) 등이 적용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

상기 자성코어(311)의 내부에는 유도코일(312)이 배치된다. 상기 유도코일(312)은 자성코어(311)의 내주면을 따라 나선형으로 감길 수 있다. 또한, 상기 유도코일(312)은 상기 자성코어(311)의 길이방향을 따라 감길 수 있다. 이러한 유도코일(312)로는 에나멜선 또는 폴리우레탄선 등이 여러 가닥 묶여 이루어진 리츠선(Litz wire)을 적용할 수 있다.

상기 유도코일(312)의 내부에는 발열체(313)가 배치된다. 상기 발열체(313)는 원통형으로 형성된다. 이러한 발열체(313)는 고주파 자속(Flux)에 의해 발열되는 특성을 갖는 LED(Light Emitting Diode) 또는 LCP(Liquid Crystalline Polymer)와 같은 물질이 절연층 내부에 배치되어 이루어진다.

상기 자성코어(311)의 외면에는 탄성층(314)이 배치된다. 상기 탄성층(314)으로는 내열성 및 내마모성을 갖는 실리콘이나 폴리우레탄 등의 재질이 적용될 수 있다.

또한, 상기 자성코어(311)의 양단에는 앤드캡(321)(end cap)과 회전샤프트(322)가 결합된다. 상기 회전 샤프트(322)는 베어링(323)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

상기 자성코어(311)의 양단부에는 단자대(324)에 결합되고, 상기 단자대(324)는 앤드캡(321)과 회전 샤프트(322)를 관통하도록 설치된다. 또한, 상기 회전 샤프트(322)의 외주면에는 상기 회전 샤프트(322)의 외주면과 슬라이딩 가능하게 접촉되는 브러쉬(325)가 배치된다. 상기 브러쉬(325)에는 상기 브러쉬(325)를 회전 샤프트(322)측으로 밀어 줄 수 있도록 탄성부재(326)가 결합된다.

상기 브러쉬(325)에는 AC 전원회로(미도시)와 연결되는 전선(327)이 연결된다. 상기 AC 전원회로는 화상형성기기의 모드에 따라 기 설정된 시간동안 상기 유도코일(312)에 전원을 인가한다.

상술한 제1정착롤러(310)와 접촉되면서 회전되도록 제2정착롤러(330)가 배치된다. 상기 제2정착롤러(330)는 원통형의 발열 파이프(331)와, 상기 발열 파이브의 내부에 배치되는 발열체(332)를 포함한다.

상기 발열 파이프(331)는 제1정착롤러(310)에서 발생된 유도기전력에 의해 발열되어 인쇄매체의 토너 화상을 정착시킨다. 이러한 발열 파이프(331)는 알루미늄, 스테인리스, 탄소강 또는 구리합금 등 전기전도성 금속재가 적용될 수 있다.

상기 발열 파이프(331)의 내부에는 원통형의 발열체(332)가 배치된다. 이러한 발열체(332)는 LED(Light Emitting Diode) 또는 LCP(Liquid Crystalline Polymer)와 같은 물질이 절연층 내에 배치되어 이루어진다.

상기 발열 파이프(331)의 외면에는 인쇄매체의 토너 화상이 묻는 것을 방지하도록 테프론 코팅층(333)이 형성된다.

또한, 상기 발열 파이프(331)의 양단부에는 앤드캡(341)과 절연기어(342)가 결합된다. 상기 절연기어(342)는 본체(1)에 배치된 별도의 기어 어셈블리(미도시)에 의해 회전된다. 그리고, 상기 발열 파이프(331)의 양단부에는 회전 샤프트(343)가 결합되고, 상기 회전 샤프트(343)는 베어링(344)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 또한, 상기 발열 파이프(331)의 외면에 접촉 또는 비접촉되도록 온도감지부(345)가 배치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 화상형성기기에서 정착유닛(300)의 제3실시예에 관한 작용을 설명하기로 한다.

상기 화상형성기기의 모드에 따라 상기 AC 전원회로는 상기 유도코일(312)에 기 설정된 시간동안 스위칭 전원이 공급된다. 이때, 상기 AC 전원회로가 스위칭 전원을 제공함에 따라 상기 유도코일(312)에는 전류의 세기가 변화되므로, 상기 유도코일(312) 외부의 자기장은 세기가 변한다. 이때, 상기 자성코어(311)는 항상 일정한 세기의 자기장이 형성된다. 따라서, 상기 유도코일(312)의 내부에는 자기장의 세기가 변하게 되고, 결과적으로 상기 제1정착롤러(310)의 주변에는 유도기전력(Induced Electromotive Force)이 발생된다.

상기 제1정착롤러(310)의 유도기전력에 의해 상기 제2정착롤러(330)에는 저항열이 발생된다. 이렇게 유도기전력에 의해 제2정착롤러(330)가 발열되므로, 상기 제2정착롤러(330)가 정착에 필요한 온도로 가열되는 시간이 단축되고 소비전력도 현저히 감소될 수 있다. 또한, 상기 제2정착롤러(330)는 짧은 시간에 전체적으로 고르게 가열된다.

동시에, 상기 제1정착롤러(310)의 유도코일(312)에서 발생된 자속의 일부는 상기 제1정착롤러(310)의 중심부측으로 누설된다. 이때, 상기 누설 자속은 상기 발열체(313) 내부의 LED 또는 LCP 물질의 배열상태를 변화시킨다. 상기 LED 또는 LCP 물질은 배열상태가 변화됨에 따라 발열하게 된다. 이렇게 상기 발열체(313)는 제1정착롤러(310)의 중심부측으로 누설되는 자속에 의해 발열되므로, 상기 제1정착롤러(310)의 표면 온도를 상승시킨다. 따라서, 상기 제2정착롤러(330)와 제1정착롤러(310)의 온도차가 감소되어, 실질적으로 인쇄매체를 가열하는 제2정착롤러(330)가 제1정착롤러(310)에 열에너지를 빼앗기는 것을 최소화할 수 있다.

한편, 상기 제1정착롤러(310)의 유도기전력에 의해 상기 제2정착롤러(330)에는 저항열이 발생된다. 이렇게 유도기전력에 의해 발열 파이프(331)가 발열되므로, 상기 발열 파이프(331)가 정착에 필요한 온도로 가열되는 시간이 단축되고 소비전력도 현저히 감소될 수 있다.

동시에, 상기 발열 파이프(331)의 일부 자속은 상기 발열 파이프(331)의 중심부측으로 누설된다. 이때, 상기 누설 자속은 상기 발열체(332) 내부의 LED 또는 LCP 물질의 배열상태를 변화시킨다. 상기 LED 또는 LCP 물질은 배열상태가 변화됨에 따라 발열하게 된다. 이렇게 상기 발열체(332)는 발열 파이프(331)의 중심부측으로 누설되는 자속에 의해 발열되므로, 상기 발열 파이프(131)의 중심부 측으로 누설되는 에너지 손실을 방지할 수 있다. 따라서, 발열 파이프(331)가 보다 높은 온도로 가열되도록 할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 정착유닛은 유도기전력에 의해 가열되므로, 전체적으로 균일하게 가열되고, 빠른 시간 내에 가열된다. 따라서, 정착유닛의 예열 시간이 현저히 단축되고, 소비전력이 감소될 수 있다.

또한, 상기 제1정착롤러 또는/ 및 제2정착롤러의 내부에는 내측으로 누설되는 자속에 의해 발열되는 발열체가 배치되므로, 상기 제1,2정착롤러 간의 온도차에 의해 열에너지가 낭비되는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 상기 제2정착롤러를 보다 높은 온도로 가열할 수 있다.

Claims (5)

1. 자성코어, 상기 자성코어의 내부에 배치되고 전원이 공급됨에 따라 상기 자성코어와 상호작용하여 유도기전력을 발생시키는 유도코일, 상기 유도코일의 내부에 배치되고 상기 유도코일에서 내측으로 누설되는 자속에 의해 발열되는 발열체를 포함하는 제1정착롤러; 및

   상기 제1정착롤러와 접촉하면서 회전되고, 상기 제1정착롤러에서 발생된 유도기전력에 의해 발열되어 인쇄매체에 화상을 정착하는 제2정착롤러를 포함하는 화상형성기기의 정착유닛.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2정착롤러는 내측으로 누설되는 자속에 의해 발열되는 발열체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성기기의 정착유닛.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1,2정착롤러의 발열체는 고주파 자속에 의해 발열되는 LED(Light Emitting Diode) 또는 LCP(Liquid Crystalline Polymer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성기기의 정착유닛.
4. 자성코어, 상기 자성코어의 내부에 배치되고 전원이 공급됨에 따라 상기 자 성코어와 상호작용하여 유도기전력을 발생시키는 유도코일을 포함하는 제1정착롤러; 및

   상기 제1정착롤러와 접촉하면서 회전되고 상기 제1정착롤러에서 발생된 유도기전력에 의해 발열되어 인쇄매체에 화상을 정착시키는 발열파이프, 상기 발열파이프의 내부에 배치되어 내측으로 누설되는 자속에 의해 발열되는 발열체를 포함하는 제2정착롤러를 포함하는 화상형성기기의 정착유닛.
5. 제4항에 있어서,

   상기 발열체는 고주파 자속에 의해 발열되는 LED(Light Emitting Diode) 또는 LCP(Liquid Crystalline Polymer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성기기의 정착유닛.

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