KR20080069025A

KR20080069025A - 화상형성장치

Info

Publication number: KR20080069025A
Application number: KR1020070006604A
Authority: KR
Inventors: 이재훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2008-07-25

Abstract

본 발명은 복수개의 롤러를 구비하는 정착기에 있어서, 분리롤러 대신에 가압부재를 구비한 화상형성장치에 관한 것으로, 그 구성은 히트롤러와 상기 히트롤러와 대면하여 제1닙을 형성하는 가압롤러와 상기 히트롤러와 대면하여 제2닙을 형성하는 가압부재를 포함하고, 상기 가압부재는 상기 제2닙을 형성하는 모서리부를 포함구성되는 것이다. 상기와 같이 가압부재를 포함하는 화상형성장치를 제공함으로서, 작은 직경의 롤러를 사용할 때 발생하는 롤러의 휨을 방지하고, 히트롤러의 열손실을 줄여서 웜업타임(Warmup Time)을 줄이고 및 기내의 온도상승을 방지하는 효과가 있다.

Description

화상형성장치{Image Forming Apparatus}

도 1은 한 쌍의 가압롤러를 가지고 있는 종래 정착기의 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 화상형성장치의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 화상형성장치의 정착기를 나타낸 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 화상형성장치의 정착기를 나타낸 사시도.

도 5, 도 6은 본 발명에 따른 화상형성장치의 다른 실시예를 나타낸 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*

40: 정착기

41: 히트롤러 42: 가압롤러

43: 가압부재 46: 가이드부

47: 돌출부 48: 모서리부

80: 부시 92,94: 벨트

Z: 분리각

본 발명은 화상형상장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 한 쌍의 가압롤러 를 구비한 정착기에 있어서 닙을 형성하는 가압롤러의 구조를 개선한 화상형상장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전자사진방식의 화상형성장치는, 감광매체를 전기적으로 대전하여 정전잠상을 형성하고, 이 정전잠상에 토너화상을 전사하여 정착기에 의해 고온 고압을 가해 토너화상을 용지에 융착시킨다.

도 1을 참조하면, 종래의 정착기(40)는 내부에 열원(11)을 포함하는 히트롤러(12)와, 상기 히트롤러(12)측으로 밀착되어 히트롤러(12)와의 사이에 제1닙(N1)과 제2닙(N2)을 차례로 형성하는 한 쌍의 가압롤러(13,14)를 구비한다.

상기 히트롤러(12)와 가압롤러(14)사이에 형성된 제2닙(N2)은 넓이가 커서 향상된 정착성능을 기대할 수 있으나 제2닙(N2)을 통과한 용지가 배출되는 분리각(Z)이 작아서 용지의 배출경로가 낮고, 상기 가압롤러(14)의 직경이 커서 제품의 소형화에 어려움이 있다.

이에 제품의 소형화를 위해서 직경이 작은 가압롤러를 사용해서 예리한 제2닙을 만들어 주면 상기 분리각(Z)이 커져서 용지의 배출경로가 높아지나, 상기 가압롤러는 강성이 약하여 열과 압력에 의하여 휨이 발생하게 된다.

반면, 가압롤러에 강성이 큰 재질을 사용하는 경우 비열 및 열전도도가 높기 때문에 히트롤러의 열손실이 용지 이외의 가압롤러로 발생하게 되어 웜업타임(Warmup Time)이 길어지고 및 기내의 온도 상승으로 이어진다.

결국 예리한 제2닙을 만들어 주기 위해서는 가압롤러의 직경에 따른 강성의 크기와 가압롤러의 강성에 따른 비열 및 열전도도에 관한 서로 상반되는 설계요건 을 만족시키는 적당한 타협점을 찾아내어 가압롤러를 설계하지 않을 수 없기 때문에 설계자유도가 매우 작다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 예리한 닙을 형성하면서 강성이 크고 비열 및 열전도도가 작은 정착기를 구비한 화상형성장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 히트롤러와 상기 히트롤러와 대면하여 제1닙을 형성하는 가압롤러와 상기 히트롤러와 대면하여 제2닙을 형성하는 가압부재를 포함하고, 상기 가압부재는 상기 제2닙을 형성하는 모서리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가압부재는 상기 제1닙을 통과한 상기 용지를 안내하는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가압롤러는 상기 히트롤러의 경도보다 작고 상기 히트롤러의 경도는 상기 가압부재의 경도보다 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가압부재에 벨트가 감겨져 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가압부재의 양측 단부에 마련된 제1, 제2고정축과 상기 모서리부가 상기 히트롤러와 지속적으로 대면하도록 상기 제1, 제2고정축을 지지하는 부시를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모서리부가 상기 히트롤러와 지속적으로 대면하도록 상기 가압부 재를 지지하는 가압부재홀더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가압부재의 양측 단부에 마련된 제1, 제2고정축과 상기 모서리부가 상기 히트롤러와 지속적으로 대면하도록 상기 제1, 제2고정축을 지지하는 부시를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가압부재와 상기 가압부재홀더에 벨트가 감겨져 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화상형성장치를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화상형성장치를 도시한 측단면도이다. 도 2를 참조하면, 화상형성장치는 본체(1), 제1 및 제2적재대(2,3), 감광체(30), 감광체대전기(31), 광주사기(10), 현상기(20), 전사롤러(33)를 포함한다.

광주사기(10)는 화상정보에 대응되는 광을 컴퓨터 신호에 따라 감광체(30)에 주사하여 감광체(30)의 외주면에 정전잠상을 형성시킨다. 광주사기(10)는 레이저빔을 주사하는 광원(미도시)과, 광원에서 조사된 레이저빔을 편향시키는 빔편향기(11)를 포함한다.

감광체(30)는 원통형상의 금속제 드럼의 외주면에 광도전성 물질층을 증착 등의 방법에 의해 코팅시킨 것이다. 감광체대전기(31)에는 감광체(30)의 외주를 균일한 전위로 대전시키기 위하여 대전바이어스전압(32)이 인가된다. 광이 주사된 부분은 국부적으로 저항이 감소하면서 감광체(30)의 외주면에 부착된 전하가 빠져나간다. 광주사기(10)에서 조사된 광이 주사된 부분과 광이 주사되지 않은 부분과의 사이에 상대적인 전위차가 발생한다. 이에 의해 감광체(30)의 외주면에 정전잠상이 형성된다. 정전잠상은 감광체(30)의 기준 전위면보다 높은 전위를 가진다. 감광체(30)는 소정의 방향으로 회전되며, 그 외주면의 일부가 노출되도록 설치된다. 감광체(30) 일부의 노출된 외주면은 전사롤러(33)와 대면된다.

현상기(20)는 본체(1)에 카트리지 형식으로 착탈 가능하게 장착된다. 현상기는 현상기하우징(21), 현상롤러(27), 토너층규제부(22), 공급롤러(25) 및 교반기(24)를 포함한다. 현상기하우징(21)의 내부에는 토너를 수용하는 토너저장부(23)가 마련된다. 현상기(20)는 토너저장부(23)에 수용된 토너가 모두 소모되면 새 것으로 교체된다.

교반기(24)는 토너저장부(23)내의 토너가 굳지 않도록 소정의 속도로 토너를 교반시키며, 토너를 공급롤러(25)쪽으로 이송시킨다.

공급롤러(25)는 현상롤러(27)에 토너가 부착되도록 토너를 공급해준다. 공급롤러(25)에는 토너의 공급을 위하여 공급바이어스전압(26)이 인가된다.

토너층규제부(22)는 일 측이 현상기하우징(21)에 고정되고 타 측은 현상롤러(27)에 접촉되어 현상롤러(27)의 외주면에 부착된 토너의 높이를 규제하고, 토너를 소정의 극성으로 마찰 대전시킨다.

현상롤러(27)는 토너저장부(23)에 저장된 토너를 외주에 부착시켜 감광체(30)로 공급한다. 현상롤러(27)는 고체 분말상의 토너를 수용하고 있으며, 감광체(30)에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 토너화상으로 현상시킨다. 비접촉식 현상기(20)에서는, 감광체(30)와 현상롤러(27) 사이에 소정 간격의 현상갭이 유지 된다. 감광체(30)의 외주면과 현상롤러(27)의 외주면은 일정한 현상갭을 두고 이격되며 회전된다. 현상롤러(27)에는 감광체(30)에 형성된 정전잠상을 현상하기 위하여 현상바이어스전압(28)이 인가된다. 이는 상대적으로 높은 전위를 가지는 정전잠상에만 토너가 부착되어 현상되도록 하고, 정전잠상을 제외한 감광체(30)의 기준 전위면에는 토너가 부착되지 않도록 하기 위함이다. 토너는 현상갭 사이의 현상영역에서 진동 왕복운동을 하면서 감광체(30)의 정전잠상으로 이동되며 현상이 이루어진다.

전사롤러(33)는 감광체(30)의 외주면과 대면되게 설치된다. 감광체(30)에 현상된 토너화상이 용지(P)로 전사되도록 토너화상과 반대 극성의 전사바이어스전압(34)이 전사롤러(33)에 인가된다. 감광체(30)와 전사롤러(33) 사이에 작용하는 정전기력에 의해 토너화상이 용지(P)로 옮겨진다.

클리닝부재(35)는 폐토너저장부(37)가 마련된 하우징(36)에 설치되며 전사 후 감광체(30)에 남아있는 토너를 긁어낸다. 클리닝부재(35)의 일측 가장자리 부분은 하우징(36)에 고정된다. 클리닝부재(35)의 타측 가장자리 부분은 감광체(30)에 접촉되며, 전사 후 감광체(30)에 남아있는 토너를 긁어내도록 감광체(30)에 소정의 압력을 갖고 접촉된다. 폐토너저장부(37)에는 클리닝부재(35)에 의해 감광체(30)에서 분리된 토너가 저장된다.

용지(P)의 이동순서를 설명하면 다음과 같다. 제1 및 제2적재대(2,3)에 용지(P)가 적재된다. 픽업롤러(50)는 적재된 용지(P)를 한 장씩 픽업(pick-up)하여 인출한다. 피드롤러(51)는 픽업된 용지(P)를 정렬기(52)측으로 이송시킨다. 정렬 기(52)는 용지(P)가 감광체(30)와 전사롤러(33) 사이를 통과하기에 앞서 용지(P)를 정렬한다.

정렬기(52)는 용지(P)의 원하는 부분에 토너화상이 전사될 수 있게 용지(P)를 정렬한다. 정렬기(52)를 통과한 용지(P)는 전사롤러(33)를 통과한다. 전사롤러(33)는 토너화상을 용지(P)로 전사한다. 토너화상이 전사된 용지(P)는 정착기(40)를 통과한다. 정착기(40)는 용지(P)로 전사된 토너화상에 열과 압력을 가하여 토너화상을 용지(P)에 정착시킨다. 정착기(40)에 의하여 높은 열과 압력이 용지(P)에 가해지므로, 정착기를 통과한 용지(P)에는 커얼(curl)이 발생된다. 디컬부(53)는 용지(P)에 발생된 커얼을 제거한다. 커얼이 제거된 용지(P)는 배지롤러(54)를 통과한다. 배지롤러(54)는 용지(P)를 배지대(4)에 적재하며, 인쇄가 종료된다.

도 3은 도 2의 정착기를 도시한 단면도이다. 도 4는 도 2의 정착기를 도시한 사시도이다. 도 3, 도 4를 참조하면, 정착기(40)는 히트롤러(41)와, 상기 히트롤러(41)를 용지와 함께 가압하여 제1닙(N1)을 형성하는 가압롤러(42)과 상기 히트롤러(41)를 용지와 함께 가압하여 제2닙(N2)을 형성하는 가압부재(43), 상기 가압롤러(42)의 회전축(63)을 지지하고 상기 가압부재(43)의 제1, 제2고정축(61,62)을 지지하는 부시(80)를 구비한다.

상기 히트롤러(41)는 토너가 전사된 용지(P)에 열을 가해주기 위하여 할로겐 램프, 열선, 인덕션히터 등과 같은 열원을 내부에 포함한다. 또한 충분한 닙의 확보를 위해 합성수지나 고무 등의 러버층(44)을 외주면에 구비할 수 있다.

상기 가압롤러(42)은 외주면에 합성수지나 고무 등의 탄성층(45)을 구비하고, 가압롤러(42)의 탄성층(45)은 히트롤러(41)의 러버층(44)의 경도보다 작다. 따라서 부시(80)를 통해 전달되는 스프링의 탄성력에 의해 가압롤러(42)이 히트롤러(41)를 가압하는 경우 가압롤러(42)과 히트롤러(41)는 서로 대면하여 충분한 길이의 제1닙(N1)을 형성한다.

상기 용지(P)가 상기 제1닙(N1)을 통과할 때, 히트롤러(41)는 토너화상이 전사된 용지(P)에 열을 공급하여 토너화상을 용융시키고, 가압롤러(42)은 용지(P)와 함께 상기 히트롤러(41)를 가압하여 토너화상이 용지에 정착할 수 있도록 한다.

상기 가압부재(43)는 그 단면이 'ㄷ'자 형상으로 굽어져서 형성된다. 가압부재(43)는 강체로 형성되어 가압부재(43)의 경도가 히트롤러(41)의 러버층(44)의 경도보다 크다. 가압부재(43)는 상기 히트롤러(41)와 대향하는 가이드부(46)를 포함한다. 또한, 상기 가압부재(43)는 상기 가이드부(46)의 양단에서 굽어져 상기 히트롤러(41)에 반대방향으로 연장되어 형성되는 돌출부(47)를 포함한다. 또한, 상기 가압부재(43)는 상기 가이드부(46)와 상기 돌출부(47) 사이에서 모서리부(48)를 포함한다.

상기 모서리부(48)는 상기 가이드부(46)의 양단부에 형성되어 있다. 상기 가이드부(46)의 일단에 형성되어 있는 모서리부(48a)는 상기 히트롤러(41)와 가능한 선접촉 하도록 대면하여 충분히 작은 길이의 제2닙(N2)을 형성한다. 가이드부(46)의 타단에 형성되어 있는 모서리부(48b)는 상기 제2닙(N2)을 형성하는 모서리부(48a)에서 상기 가압롤러(42)을 향하도록 설치된다. 따라서 가이드부(46)는 제1 닙(N1)을 통과한 용지(P)를 가이드하도록 설치된다.

결국, 도 1에서 종래 제2닙(N2)을 형성하는 가압롤러(14)는 도 3에서 가압부재(43)로 대체되어 상기 히트롤러(41)와 상기 가압부재(43)의 모서리부(48)가 서로 대면하여 가능한 선접촉하여 더욱 예리한 제2닙(N2)을 형성한다. 상기 용지(P)가 제2닙(N2)을 통과할 때, 상기 가압부재(43)는 용지(P)와 함께 상기 히트롤러(41)를 가압하여 화상품질을 안정화 시키고, 광택도를 확보하게 된다. 상기 제2닙(N2)을 통과한 용지(P)의 분리각(Z)이 커져서 용지(P)의 경로가 더욱 상승하게 되고 잼(wrap jam)을 방지하게 된다. 롤러 대신에 강체인 가압부재(43)를 사용하게 되어 강성의 문제점이 없고, 비열 및 열전도도가 낮은 재질의 가압부재(43)를 사용하고, 가압부재(43)는 히트롤러(41)와의 접촉면이 작아서 상기 히트롤러(41)의 열이 용지(P)이외로 손실되지 않아서 웜업타임(Warmup Time)을 줄이고 기내 온도의 상승을 방지한다.

상기 가압부재(43)의 가이드부(46)는 상기 제1닙(N1)을 통과한 용지(P)의 선단이 상기 제2닙(N2)을 통과하도록 가이드하여 종래 도 1에 도시된 별도의 가이드부재(15)를 필요로 하지 않게 된다.

상기 히트롤러(41)가 회전하면 상기 가압부재(43)에 마찰력이 전달된다. 그러나 마찰력에 의해서 가압부재(43)가 회전하면 상기 가압부재(43)의 모서리부(48)가 히트롤러(41)와 대면하지 못하여 예리한 제2닙(N2)을 형성할 수 없다. 따라서 상기 가압부재(43)의 돌출부(47)에 각각 제1, 제2고정축(61,62)을 형성한다.

상기 부시(80)는 가압롤러(42)과 가압부재(43)의 양 단부에 각가 마련된다. 상기 부시(80)는 상기 가압롤러(42)가 회전 가능하도록 회전축(63)을 지지하는 제3안착홈(83)을 구비하고, 상기 가압부재(43)의 모서리부(48)가 히트롤러(41)와 지속적으로 대면하도록 제1, 제2고정축(61,62)을 지지하는 제1, 제2안착홈(81,82)을 구비한다.

상기 부시(80)는 스프링(85)에 의해서 탄성 가압된다. 한 쌍의 부시(80)의 배면에는 각각 보스(84)가 마련되고, 한 쌍의 스프링(85)이 상기 보스(84)에 끼워져 상기 부시(80)를 상기 히트롤러(41) 측으로 가압한다. 이에 따라 상기 부시(80)에 의해 회전 가능하게 지지되는 상기 가압롤러(42)는 상기 히트롤러(41)와 밀착하여 제1닙(N1)을 형성하고, 상기 가압부재(43)의 모서리부(48)가 상기 히트롤러(41)와 지속적으로 대면하도록 상기 부시(80)에 의해 지지되는 상기 가압부재(43)는 상기 히트롤러(41)와 밀착하여 제2닙(N2)을 형성한다. 한 쌍의 부시(80)를 가압하는 힘의 크기는 동일하여야 하므로 동일한 스프링(85)이 사용된다. 또한 가압롤러(42)과 가압부재(43)의 가압력은 부시(80)에 구비된 보스(84)의 위치에 따라 결정된다. 즉, 상기 보스(84)가 부시(80)의 상부에 구비되면 상기 가압부재(43)의 가압력이 상기 가압롤러(42)의 가압력보다 커지고 상기 보스(84)가 부시(80)의 하부에 구비되면 상기 가압롤러(42)의 가압력이 상기 가압부재(43)의 가압력보다 커진다.

도 5는 도 3에 도시된 가압부재에 벨트와 롤러를 부착한 정착기를 도시한 단면도이다. 도 5를 참조하면, 상기 가압부재(43)는 회전되지 않도록 상기 부시(80)에 지지되어 있기 때문에 상기 히트롤러(41)가 회전하게 되면 상기 가압부재(43)와 상기 히트롤러(41)는 마찰력이 크게 작용하여 상기 가압부재(43)는 상기 히트롤 러(41)에 스크래치가 발생하는 등의 손상을 입힐 수 있다. 이를 방지하기 위하여 상기 가압부재(43)에 벨트(92)를 감싸서 상기 히트롤러(41)의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 상기 가압부재(43)의 돌출부(47)의 양단부에 롤러(91)를 설치하여 상기 벨트(92)가 원활하게 회전 가능하도록 하여 상기 히트롤러(41)의 손상을 더욱 방지할 수 있다.

도 6은 도 3에 도시된 가압부재에 가압부재홀더와 벨트를 부착한 정착기를 도시한 단면도이다. 도 6을 참조하면, 상기 가압부재(43)의 모서리부(48)가 상기 히트롤러(41)와 지속적으로 대면할 수 있도록 상기 가압부재(43)는 고정되어 있어야 한다. 따라서 상기 정착기(40)는 상기 히트롤러(41)가 회전할 때 상기 가압부재(43)에 전달되는 회전력을 상쇄시킬 수 있는 가압부재홀더(93)를 구비한다. 상기 가압부재(43)는 상기 가압부재홀더(93)와 결합하고, 상기 가압부재홀더(93)는 상기 가압부재(43)가 회전하지 않도록 본체(1) 내부의 프레임(미도시)에 지지된다.

이와 더불어 상기 가압부재(43)의 돌출부(47)에 형성된 제1, 제2고정축(61,62)을 상기 부시(80)의 제1, 제2안착홈(81,82)에 결합하여 상기 부시(80)가 상기 가압부재(43)를 더욱 고정하도록 한다.

또한, 상기 가압부재(43)는 상기 가압부재홀더(93)와 결합함과 동시에 상기 부시(80)에 의해 지지되고 있으므로 상기 가압부재(43)는 상기 히트롤러(41)에 스크래치를 발생시키는 손상을 입힐 수 있다. 이를 방지하기 위하여 상기 가압부재(43)와 가압부재홀더(93)에 벨트(94)를 감싸서 상기 히트롤러(41)의 손상을 방지 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 예리한 닙을 형성하여 이 닙을 통과하는 용지의 분리각이 커져서 용지의 경로가 더욱 상승하면 공간의 제약을 덜 받게 되어 제품의 소형화를 이룰 수 있다.

상기 가압부재는 강체로서 강성을 확보하게 되고, 비열 및 열전도도가 작은 재질을 사용하여 히트롤러의 열 손실이 적어 웜업 타임(Warmup Time) 줄어 들고, 기내의 온도상승을 방지할 수 있다.

이에 첫 페이지 인쇄시간(FPOT, Fitst pager output time)을 단축 할 수 있으며, 초기 정착온도가 낮아 발생되는 화상정착불량을 방지할 수 있다.

Claims

히트롤러;

상기 히트롤러와 대면하여 제1닙을 형성하는 가압롤러;

상기 히트롤러와 대면하여 제2닙을 형성하는 가압부재;를 포함하고,

상기 가압부재는 상기 제2닙을 형성하는 모서리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,

상기 가압부재는 상기 제1닙을 통과한 상기 용지를 안내하는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,

상기 가압롤러는 상기 히트롤러의 경도보다 작고 상기 히트롤러의 경도는 상기 가압부재의 경도보다 작은 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,

상기 가압부재에 벨트가 감겨져 있는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,

상기 가압부재의 양측 단부에 마련된 제1, 제2고정축;

상기 모서리부가 상기 히트롤러와 지속적으로 대면하도록 상기 제1, 제2고정축을 지지하는 부시를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,

상기 모서리부가 상기 히트롤러와 지속적으로 대면하도록 상기 가압부재를 지지하는 가압부재홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제6항에 있어서,

상기 가압부재의 양측 단부에 마련된 제1, 제2고정축;

상기 모서리부가 상기 히트롤러와 지속적으로 대면하도록 상기 제1, 제2고정축을 지지하는 부시를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제6항에 있어서,

상기 가압부재와 상기 가압부재홀더에 벨트가 감겨져 있는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.