KR20100120772A - 레이저 프린터용 토너 정착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 급지된 기록용지에 전사된 토너가 정착되도록 토너를 가열하는 가열롤러부(100)와 상기 가열롤러부(100)와 맞물려 회전되는 압력롤러부(200)로 이루어지는 레이저 프린터용 토너 정착 장치에 있어서, 상기 가열롤러부(100)는, 중심에 구비되는 지지축(10)과, 상기 지지축(10)의 외부를 감싸는 탄성 지지체(20)와, 상기 탄성 지지체(20)의 외부를 감싸는 필름히터(30)와, 상기 필름히터(30)의 외부를 감싸며 상기 필름히터(30)에 의해 가열된 열이 전달되어 기록용지에 전사된 토너를 정착시키는 축열부(40) 및 상기 축열부(40)의 외부를 감싸며 토너가 정착된 기록용지를 이형시키는 이형층(50)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라 본 발명은 레이저 프린터용 토너 정착 장치는 가열롤러부의 지지축 외부에 구비되는 모든 적층물이 탄성과 유연성을 갖고 있어 토너 정착시 가열롤러부와 압력롤러부와의 접촉면적을 넓힘으로써 급지된 기록용지와의 접촉면적을 넓게 하여 토너의 번짐을 방지하고 인쇄품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

레이저 프린터, 토너 정착 장치, 전도가열, 축열부, 탄성체, 이형층

Description

레이저 프린터용 토너 정착 장치{Toner Fuser for Laser Printer}

본 발명은 레이저 프린터용 토너 정착 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열원을 롤러 내부에 설치하여 열을 외부로 전도되도록 하는 전도가열방식을 사용하며, 토너 정착시 가열롤러부가 급지된 기록용지와의 접촉면적을 넓게 하여 토너의 번짐을 방지함으로써 인쇄품질을 향상되도록 하는 레이저 프린터용 토너 정착 장치에 관한 것이다.

레이저 프린터는 토너 공급부로부터 토너가 기록용지에 전사되도록 하고 전사된 토너를 가열에 의해 기록용지에 정착하도록 하여 프린팅하는 장치이며, 전사된 토너를 가열하여 기록용지에 정착되도록 하는 토너 정착 장치를 필요로 한다.

종래의 토너 정착 장치는 가열롤러의 외부에 자속을 발생시키는 유도코일을 배치하고 유도코일에 의해 가열된 열을 가열롤러에 구비된 도전층으로 전달하며 도전층으로 전달된 열에 의해 급지되는 토너가 전사된 기록용지를 가열하여 토너를 정착하게 된다. 이때, 가열롤러와 가열롤러와 맞물려 회전되는 가압롤러가 접촉하는 접촉면적(Nip)을 넓혀 정착되는 토너가 눌려 퍼지는 것을 방지함으로써 인쇄품질을 향상시키도록 하기 위하여 도전층의 내측에는 탄성층이 구비된다.

이러한 종래의 토너 정착 장치는 가열롤러의 외부에 유도코일을 배치하게 되므로 유도코일을 배치하기 위한 공간을 확보하여야 하며, 유도코일의 배치 형상 및 유도코일의 가열에 의한 온도 제어 등을 고려하여야 하는 유도가열에 대한 문제점이 있다.

아울러, 유도가열을 이용하고, 가열롤러와 가열롤러와 맞물려 회전되는 가압롤러가 접촉하는 접촉면적(Nip)을 넓히기 위한 가열롤러에 대한 구성물의 물성치는 공지되어 있으나, 전도가열을 이용하는 가열롤러에 대한 구성물에 대해서는 알려진 바 없으며, 이에 대한 연구가 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 전도가열에 의해 토너를 정착하도록 하고, 토너 정착시 가열롤러부가 급지된 기록용지와의 접촉면적을 넓게 하여 토너의 번짐을 방지함으로써 인쇄품질을 향상되도록 하는 레이저 프린터용 토너 정착 장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 프린터용 토너 정착 장치는 급지된 기록용지에 전사된 토너가 정착되도록 토너를 가열하는 가열롤러부(100)와 상기 가열롤러부(100)와 맞물려 회전되는 압력롤러부(200)로 이루어지는 레이저 프린터용 토너 정착 장치에 있어서, 상기 가열롤러부(100)는, 중심에 구비되는 지지축(10)과, 상기 지지축(10)의 외부를 감싸는 탄성 지지체(20)와, 상기 탄성 지지체(20)의 외부를 감싸는 필름히터(30)와, 상기 필름히터(30)의 외부를 감싸며 상기 필름히터(30)에 의해 가열된 열이 전달되어 기록용지에 전사된 토너를 정착시키는 축열부(40) 및 상기 축열부(40)의 외부를 감싸며 토너가 정착된 기록용지를 이형시키는 이형층(50)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 축열부(40)와 상기 이형층(50) 사이에 구비되며 급지된 기록용지에 전사된 토너 정착시 토너가 눌려 퍼지는 것을 방지하는 탄성층(60)이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 축열부(40)는 금속재질로 되고 탄성변형이 가능하도록 50 내지 300 ㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 필름히터(30)는 상부와 하부에 절연필름(31)을 적층하되 상기 절연필름(31) 사이에 발열체(32)를 부착하여 적층될 수 있다.

또한, 상기 필름히터(30)는 절연필름(31)의 일면에 발열체(32)를 부착하며 상기 절연필름(31)의 타면이 상기 축열부(40)와 접하는 단면 필름히터로 되어도 무방하다.

이때, 상기 발열체(32)의 두께는 200 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명은 레이저 프린터용 토너 정착 장치는 토너를 정착시키는 열원을 롤러 외부에 설치하여 유도가열하는 종래의 방법과는 달리 롤러 내부에 설치되는 필름히터에 의한 전도가열을 이용함으로써 구조가 간단하고 공간 확보 및 설치가 용이하며, 가열롤러부의 지지축 외부에 구비되는 모든 적층물이 탄성과 유연성을 갖고 있어 토너 정착시 가열롤러부와 압력롤러부와의 접촉면적을 넓힘으로써 급지된 기록용지와의 접촉면적을 넓게 하여 토너의 번짐을 방지하고 인쇄품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명에 의한 레이저 프린터용 토너 정착 장치를 첨부된 도면을 참 고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 레이저 프린터용 토너 정착 장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 레이저 프린터용 토너 정착 장치의 가열롤러부를 나타낸 부분 단면 사시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 필름히터의 펼친 상태를 나타낸 평면도이다.

레이저 프린터용 토너 정착 장치는 급지된 기록용지에 전사된 토너가 정착되도록 토너를 가열하는 가열롤러부(100)와 상기 가열롤러부(100)와 맞물려 회전되는 압력롤러부(200)로 이루어진다.

상기 가열롤러부(100)는 중심으로부터 지지축(10)과, 탄성 지지체(20)와, 필름히터(30)와, 축열부(40) 및 이형층(50)을 포함하여 이루어진다.

상기 지지축(10)은 중심에 구비되며 상기 가열롤러부(100)의 회전을 담당하게 된다. 상기 지지축(10)의 외부에는 탄성 지지체(20)가 감싸도록 구비된다.

상기 탄성 지지체(20)는 상기 지지축(10)의 외부를 감싸며 상기 탄성 지지체(20)의 외부에는 필름히터(30)가 감싸도록 구비된다. 상기 탄성 지지체(20)는 필름히터(30) 내측의 절연과 내열 기능을 갖는다.

상기 필름히터(30)는 상기 탄성 지지체(20)의 외부를 감싸며, 상기 필름히터(30)의 외부에는 축열부(40)가 감싸도록 구비된다.

상기 필름히터(30)의 주울발열에 의한 열이 외부로 전도되며 박막의 절연필름을 통과하여 빠른 시간 내에 축열부(40)의 온도를 상승시키게 되며 토너의 정착온도에 도달하게 된다.

상기 필름히터(30)는 상기 필름히터(30)는 상부와 하부에 절연필름(31)을 적층하되 상기 절연필름(31) 사이에 발열체(32)를 부착하여 적층될 수 있다. 또한, 상기 필름히터(30)는 절연필름(31)의 일면에 발열체(32)를 부착하며 상기 절연필름(31)의 타면이 상기 축열부(40)와 접하는 단면 필름히터로 되어도 무방하다.

상기 절연필름에 발열체를 형성시키는 방법은 Photo Etching으로 발열체(Heat Coil) 패턴(Pattern)을 형성하는 공지된 방법을 사용한다. 발열체를 절연필름에 접착하기 위한 접착제는 실리콘 접착제를 사용한다.

상기 필름히터(30)의 발열체에 의한 가열시 발열체를 절연필름에 접착하는 접착제에서 발생하는 가스의 배출하기 위하거나, 발열체와 발열체 사이의 공기층이 가열에 의한 팽창되게 되는데 이 팽창된 공기를 배출하도록 하기 위하여 상기 탄성 지지체(20)는 발포폼에 의해 형성되는 스폰지와 같은 구조로 되어 상기 필름히터(30)의 가열에 따른 공기배출을 용이하도록 하는 역할을 한다. 상기 탄성 지지체(20)의 재질은 실리콘 재질로 되는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명은 롤러 외부에 코일을 설치하여 유도가열을 하는 종래의 방법과는 달리, 축열부(40) 내부에 설치되는 필름히터(30)를 이용하여 전도에 의해 축열부(40)로 열을 전도되도록 함으로써 구조가 간단하고 열원 설치가 용이하고 공간을 확보할 수 있는 장점이 있다.

상기 축열부(40)는 상기 필름히터(30)의 외부를 감싸며 상기 필름히터(30)에 의해 가열된 열이 전달되어 상기 축열부(40) 외부로 공급되는 기록용지에 전사된 토너를 정착시키는 역할을 한다. 이때, 상기 축열부(40)는 필름히터(30)의 가열에 의한 열이 전도되어 기록용지에 전달될 수 있도록 하며, 급지된 기록용지와의 접촉면이 발생될 수 있도록 탄성변형이 가능한 알루미늄, 스테인레스와 같은 금속 재질로 되는 것이 바람직하다. 상기 축열부(40)가 탄성변형이 가능한 두께는 50 내지 300 ㎛이다. 상기 축열부(40)의 두께가 너무 얇으면 상기 필름히터(30)의 가열에 의한 열이 전도되는 양이 적게 되어 기록용지에 전사된 토너를 정착하는데 필요한 열이 부족하게 되어 인쇄품질을 저하시키며, 상기 축열부(40)의 두께가 너무 두꺼우면 상기 필름히터(30)의 가열에 의한 열이 전도되는 양을 많게 할 수 있으나, 상기 축열부(40)의 강성이 커지게 되어 기록용지에 전사된 토너를 눌러 퍼지도록 하여 토너가 번지게 되므로 인쇄품질을 저하시키게 되므로 적당한 두께를 갖는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 필름히터(30)에 구비되는 상기 발열체(32)는 탄성을 갖는 금속재질을 사용한다.

상기 발열체(32)의 두께 또한, 상기 축열부(40)의 탄성변형에 영향을 미치게 되므로 적당한 두께를 가지며, 상기 축열부(40)의 탄성변형에 크게 영향을 주지 않는 상기 발열체(32)의 두께는 200 ㎛ 이하이다.

또한, 상기 축열부(40)의 탄성변형과 복원을 위한 이상적인 상기 탄성 지지체(20)의 두께는 5mm~50mm인 것이 바람직하다.

상기 축열부(40)의 탄성변형에 의해 상기 이형층(50)이 급지된 기록용지와 접촉되는 기록용지 급지방향으로의 폭, 즉, 이형층(50)과 압력롤러부(200)와의 기록용지 급지방향으로의 폭이 너무 넓으면 이형층(50)과 압력롤러부(200)와의 접촉 면적(Nip)이 크게 되어 상기 축열부(40)의 탄성변형 후 복원되는데 시간이 소요되게 되며, 상기 폭이 너무 좁으면 기록용지에 전사된 토너를 누르면서 토너를 정착하게 되어 인쇄품질을 저하시키게 되므로 적당한 폭을 갖는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명은 가열롤러부의 지지축 외부에 구비되는 모든 적층물이 탄성과 유연성을 갖고 있어 토너 정착시 가열롤러부와 압력롤러부와의 접촉면적을 넓힘으로써 급지된 기록용지와의 접촉면적을 넓게 하여 토너의 번짐을 방지하고 인쇄품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

상기 이형층(50)은 상기 축열부(40)의 외부를 감싸며 토너가 정착된 기록용지를 이형시키는 역할을 한다. 상기 이형층(50)은 공지된 것을 사용한다.

컬러 프린터의 경우에는 토너가 단층이 아닌 복수의 층으로 기록용지에 전사되게 되는데, 토너 정착시 급지된 기록용지에 전사된 토너가 눌려 퍼지는 것을 방지하기 위하여 상기 축열부(40)와 상기 이형층(50) 사이에 탄성층(60)이 더 구비되는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환 변형이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 의한 레이저 프린터용 토너 정착 장치를 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 레이저 프린터용 토너 정착 장치의 가열롤러부를 나타낸 부분 단면 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 필름히터의 펼친 상태를 나타낸 평면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 지지축 20: 탄성 지지체

30: 필름히터 31: 절연필름

32: 발열체 40: 축열부

50: 이형층 60: 탄성층

100: 가열롤러부 200: 압력롤러부

Claims (6)

1. 급지된 기록용지에 전사된 토너가 정착되도록 토너를 가열하는 가열롤러부(100)와 상기 가열롤러부(100)와 맞물려 회전되는 압력롤러부(200)로 이루어지는 레이저 프린터용 토너 정착 장치에 있어서,

   상기 가열롤러부(100)는,

   중심에 구비되는 지지축(10)과,

   상기 지지축(10)의 외부를 감싸는 탄성 지지체(20)와,

   상기 탄성 지지체(20)의 외부를 감싸는 필름히터(30)와,

   상기 필름히터(30)의 외부를 감싸며 상기 필름히터(30)에 의해 가열된 열이 전달되어 기록용지에 전사된 토너를 정착시키는 축열부(40) 및

   상기 축열부(40)의 외부를 감싸며 토너가 정착된 기록용지를 이형시키는 이형층(50)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 프린터용 토너 정착 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 축열부(40)와 상기 이형층(50) 사이에 구비되며 급지된 기록용지에 전사된 토너 정착시 토너가 눌려 퍼지는 것을 방지하는 탄성층(60)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 레이저 프린터용 토너 정착 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 축열부(40)는 금속재질로 되고 탄성변형이 가능하도록 50 내지 300 ㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 프린터용 토너 정착 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 필름히터(30)는 상부와 하부에 절연필름(31)을 적층하되 상기 절연필름(31) 사이에 발열체(32)를 부착하여 적층된 것을 특징으로 하는 레이저 프린터용 토너 정착 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 필름히터(30)는 절연필름(31)의 일면에 발열체(32)를 부착하며 상기 절연필름(31)의 타면이 상기 축열부(40)와 접하는 것을 특징으로 하는 레이저 프린터용 토너 정착 장치.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 발열체(32)의 두께는 200 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 레이저 프린터용 토너 정착 장치.

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