KR20130027976A - 카본 나노 튜브 발열체를 사용한 화상 정착 장치 - Google Patents

카본 나노 튜브 발열체를 사용한 화상 정착 장치 Download PDF

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KR20130027976A
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Abstract

본 발명에 의한 화상 정착 장치는, 저항 발열체층, 상기 저항 발열체층 내측면에 형성되는 절연층, 상기 저항 발열체층의 외측면에 형성되는 이형층을 구비한 발열 벨트; 상기 발열 벨트 내부에 설치되며, 상기 발열 벨트와 함께 회전하는 가열 지지롤러; 상기 가열 지지롤러와 평행하게 설치되며, 상기 발열 벨트의 외측면과 접촉하여 닙을 형성하는 가압롤러; 및 상기 발열 벨트의 저항 발열체층에 전기를 공급하는 전기 공급 부재;를 포함하며, 상기 발열 벨트의 저항 발열체층은 양단부의 용지 비접촉 영역의 두께가 중앙부의 용지 접촉 영역의 두께와 동일하거나 두껍게 형성할 수 있다. 또는 용지 비접촉 영역의 전기 전도도를 용지 접촉 영역의 전기 전도도보다 크게 할 수 있다. 이에 의해 발열 벨트의 용지 비접촉 영역의 온도가 크게 상승하지 않는다.

Description

카본 나노 튜브 발열체를 사용한 화상 정착 장치{Image fusing apparatus using carbon nano tube heater}
본 발명은 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 사용되는 화상 정착 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 카본 나노 튜브를 사용한 발열체를 포함하는 화상 정착 장치에 관한 것이다.
인쇄매체에 현상제 화상을 정착하는 화상 정착 장치로는 롤러의 표면 전부를 가열하는 가열 롤러 방식이 많이 사용되어 왔으나, 최근에는 정착온도까지 승온하는데 걸리는 시간의 단축과 에너지 절감을 위해 저열용량을 갖는 벨트 정착방식이 주류가 되고 있다.
이러한 벨트 정착방식의 일 예가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 벨트형 정착장치(200)는 가압 롤러(201), 가압 롤러(201)로부터 회전력을 받아 회전하는 정착벨트(203), 정착벨트(203)의 회전을 안내하도록 정착벨트(203)의 내부에 설치되는 가이드 부재(205) 및 가이드 부재(205)에 설치되어 정착벨트(203)의 닙부를 가열하는 가열 부재인 세라믹 히터(207)를 포함한다.
이와 같은 벨트형 정착장치(200)는 닙부만을 가열하는 국부 가열방식으로서 열용량이 적어 승온 대기 시간을 단축할 수 있으며, 닙부의 폭을 키울 수 있는 장점이 있다. 그러나, 열전도성을 높이기 위해 필름 형태의 얇은 정착벨트(203)를 사용해야 하고, 정착벨트(203)는 닙부에서 가압 롤러(201)와의 마찰에 의해서 회전하게 된다. 이러한 정착벨트(203)의 구조에 의해 인쇄매체(P)와 정착벨트(203) 사이에 슬립이 발생할 수 있어, 고속 주행시 정착벨트(203)의 신뢰성에 문제가 발생한다. 마찰 문제를 개선하기 위해서는 윤활을 할 수 있으나, 윤활에 의해 외부 오염 문제가 발생할 수 있다. 또한, 가열부재인 세라믹 히터(207)는 평판 형상으로 형성되기 때문에 인쇄매체(P)가 닙부를 통과할 때 컬(curl)이 발생하지 않는 장점이 있다. 그러나, 정착벨트(203)의 곡률반경이 급하게 변화하는 구간이 존재하기 때문에 굴곡에 의한 피로누적으로 인해 정착벨트(203)의 내구성이 저하되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 저항발열체층이 있는 정착벨트를 사용하는 벨트형 정착장치가 제안되었다. 그러나, 이와 같은 벨트형 정착장치는 연속적인 인쇄를 할 경우에 인쇄매체와 접촉하지 않는 정착벨트의 용지 비접촉 영역의 온도가 크게 상승하여 정착벨트 및 주변의 구성요소를 손상시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안된 것으로서, 승온 시간이 빠르면서, 에너지 절감 효과가 크고, 발열 균일도가 우수하며, 용지 비접촉 영역의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있는 화상 정착 장치에 관련된다.
본 발명의 일 측면에 따르는 화상 정착 장치는, 저항 발열체층, 상기 저항 발열체층 내측면에 형성되는 절연층, 상기 저항 발열체층의 외측면에 형성되는 이형층을 구비한 발열 벨트; 상기 발열 벨트 내부에 설치되며, 상기 발열 벨트와 함께 회전하는 가열 지지 롤러; 상기 가열 지지 롤러와 평행하게 설치되며, 상기 발열 벨트의 외측면과 접촉하여 닙을 형성하는 가압 롤러; 및 상기 발열 벨트의 저항 발열체층에 전기를 공급하는 전기 공급 부재;를 포함하며, 상기 발열 벨트의 저항 발열체층은 양단부의 용지 비접촉 영역의 두께가 중앙부의 용지 접촉 영역의 두께와 동일하거나 두껍게 할 수 있다.
이때, 상기 저항 발열체층의 용지 접촉 영역의 폭은 상기 저항 발열체층으로 정착할 수 있는 최대 크기의 인쇄매체의 폭과 동일할 수 있다.
또한, 상기 저항 발열체층의 용지 비접촉 영역의 두께는 상기 용지 접촉 영역 두께의 1배 내지 3배일 수 있다.
또한, 상기 저항 발열체층의 외경은 전 길이에 걸쳐 동일하고, 상기 가열 지지 롤러의 외경은 전 길이에 걸쳐 동일하며, 상기 저항 발열체층과 상기 가열 지지 롤러 사이에 위치하는 상기 절연층은 전 길이에 따라 상기 저항 발열체층의 두께 변화에 따라 상보적으로 변하는 외경을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 저항 발열체층의 외경은 전 길이에 걸쳐 동일하고, 상기 가열 지지 롤러의 외경은 상기 저항 발열체층의 두께에 대응되는 단차를 가지며, 상기 절연층은 전 길이에 걸쳐 동일한 두께를 갖는 것이 좋다.
또한, 상기 저항 발열체층은 카본 나노 튜브를 포함할 수 있다.
또한, 상기 저항 발열체층은 전도성 필러로서 금속이 도핑된 카본 나노 튜브가 탄성체인 실리콘 러버 또는 폴리아미드에 분산되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 전기 공급 부재는 상기 가열 지지 롤러의 양단에 설치되어 상기 저항 발열체층으로 전기를 공급하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 전기 공급 부재는 상기 발열 벨트의 양단부를 따라 설치되며, 상기 전기 공급 부재는 상기 가열 지지 롤러의 축 방향에 수직한 방향으로 접촉하도록 설치된 브러시에 의해 전기를 공급받을 수 있다.
또한, 상기 전기 공급 부재는 상기 가열 지지 롤러의 일단을 감싸는 캡 형상으로 형성되며, 상기 캡 형상의 전기 공급 부재는 상기 가열 지지 롤러의 축 방향으로 접촉하도록 설치된 브러시에 의해 전기를 공급받을 수 있다.
또한, 화상 정착 장치는 상기 캡 형상 전기 공급 부재의 내측면을 지지하는 내측 지지캡; 및 상기 캡 형상 전기 공급 부재의 외측면을 지지하고, 상기 캡 형상 전기 공급 부재를 상기 가열 지지 롤러의 저항 발열체층에 대해 고정하는 외측 고정캡;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 가열 지지 롤러는, 상기 발열 벨트를 지지하며, 원통 형상으로 형성된 탄성층; 및 상기 탄성층의 중심에 설치되는 중심축;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압 롤러는, 가압 회전축에 탄성층, 이형층이 차례로 적층되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 가열 지지 롤러는,상기 발열 벨트에 대응되는 폭을 갖는 중공 실린더부; 및 상기 중공 실린더부의 양단에 설치된 한 쌍의 지지축;을 포함하며, 상기 중공 실린더부와 한 쌍의 지지축은 금속으로 형성될 수 있다.
또한, 화상 정착 장치는 상기 가압 롤러에서 일정 간격 이격되며, 상기 발열 벨트를 상기 가열 지지 롤러에 대해 가압하도록 설치되는 보조 가압 롤러;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압 롤러는 적어도 2개의 지지 롤러와 상기 2개의 지지 롤러에 의해 회전하는 가압벨트를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의한 화상 정착 장치는, 저항 발열체층과, 상기 저항 발열체층 외측면에 형성되는 이형층, 및 상기 저항 발열체층에 전기를 공급하는 전기 공급 부재;를 포함하는 발열 벨트; 상기 발열 벨트의 내측에 설치되며, 상기 저항 발열체층과 접촉하는 비 전도성 중심축을 포함하는 가열 롤러; 및 상기 가열 롤러와 평행하게 설치되며, 상기 발열 벨트의 외측면과 접촉하여 닙을 형성하는 가압 롤러;를 포함하며, 상기 발열 벨트의 저항 발열체층은 양단부의 용지 비접촉 영역의 두께가 중앙부의 용지 접촉 영역의 두께와 동일하거나 두꺼운 것이 좋다.
이때, 상기 저항 발열체층의 용지 접촉 영역의 폭은 상기 저항 발열체층으로 정착할 수 있는 최대 크기의 인쇄매체의 폭과 동일하며, 상기 저항 발열체층의 양단부의 두께는 상기 중앙부 두께의 1배 내지 3배일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의한 화상 정착 장치는, 저항 발열체층, 상기 저항 발열체층 내측면에 형성되는 절연층, 상기 저항 발열체층의 외측면에 형성되는 이형층을 구비한 발열 벨트; 상기 발열 벨트 내부에 설치되며, 상기 발열 벨트와 함께 회전하는 가열 지지 롤러; 상기 가열 지지 롤러와 평행하게 설치되며, 상기 발열 벨트의 외측면과 접촉하여 닙을 형성하는 가압 롤러; 및 상기 발열 벨트의 저항 발열체층에 전기를 공급하도록 상기 가열 지지 롤러의 양단에 상기 가열 지지 롤러의 외주를 따라 설치되는 한 쌍의 전기 공급 부재;를 포함하며, 상기 전기 공급 부재와 상기 저항 발열체층은 상기 발열 벨트의 원주방향으로 일정한 형상으로 형성되는 복수 개의 접촉부를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 상기 전기 공급 부재는, 상기 가열 지지 롤러의 일단에 설치되는 몸통부; 및 상기 몸통부에서 일정 간격으로 돌출 형성되며, 상기 발열 벨트의 저항 발열체층과 접촉하도록 설치되는 복수 개의 돌출부;를 포함하며, 상기 복수 개의 돌출부가 상기 복수 개의 접촉부를 형성할 수 있다.
또한, 상기 전기 공급 부재는 상기 가열 지지 롤러의 일단에 설치되는 몸통부; 및 상기 발열 벨트의 용지 비접촉 영역에 대응하도록 상기 몸통부에서 연장되는 연장부;를 포함하며, 상기 연장부와 상기 발열 벨트의 저항 발열체층 사이에는 전극 절연층이 설치되며, 상기 전극 절연층에는 상기 가열 지지 롤러의 원주 방향으로 일정한 형상을 갖는 복수 개의 관통공이 형성되며, 상기 저항 발열체층과 상기 전기 공급 부재는 상기 복수 개의 관통공을 채운 상기 저항 발열체층을 형성하는 물질을 통해 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 접촉부의 각각은 띠형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 접촉부는 상기 가열 지지 롤러의 중심축에 대해 경사지도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의한 화상 정착 장치는, 저항 발열체층, 상기 저항 발열체층의 외측면에 형성되는 이형층, 및 전도성층을 구비한 발열 벨트; 상기 발열 벨트 내부에 설치되며, 상기 발열 벨트의 회전을 지지하는 가열 지지부재; 상기 가열 지지부재와 평행하게 설치되며, 상기 발열 벨트의 외측면과 접촉하여 닙을 형성하는 가압 롤러; 및 상기 발열 벨트의 저항 발열체층에 전기를 공급하는 전기 공급 부재;를 포함하며, 상기 전도성층은 상기 발열 벨트의 용지 비접촉 영역에 상기 저항 발열체층과 전기적으로 연결되도록 형성되며, 상기 전도성층의 전기 전도도는 상기 저항 발열체층의 전기 전도도와 동일하거나 크게 형성할 수 있다.
이때, 상기 저항 발열체층은 전도성 필러로서 금속이 도핑된 카본 나노 튜브가 탄성체인 실리콘 러버 또는 폴리아미드에 분산되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 전도성층의 전기 전도도는 상기 저항 발열체층의 전기 전도도 보다 1-500배 큰 것이 바람직하다.
또한, 상기 전도성층은 전도성 수지 또는 금속으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 전도성층이 금속으로 형성될 때, 상기 전도성층은 1nm - 999 ㎛의 두께를 갖는 금속막으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 전도성층은 상기 저항 발열체층의 상면과 하면 중 적어도 한 곳에 적어도 한 개가 형성될 수 있다.
또한, 상기 발열 벨트는 상기 저항 발열체층의 하면에 형성되는 절연층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 발열 벨트는 상기 저항 발열체층과 상기 이형층 사이에 형성되는 탄성층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가열 지지부재는 가열 지지 롤러와 닙 형성 부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 닙 형성 부재는 상기 발열 벨트의 내부에 설치되며, 상기 닙 형성 부재를 상기 가압 롤러 쪽으로 지지하는 가압 지지 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 발열 벨트의 전도성층은 상기 전기 공급 부재와 전기적으로 직접 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의한 화상 정착 장치는, 저항 발열체층, 상기 저항 발열체층의 외측면에 형성되는 이형층을 포함하는 발열 벨트; 상기 발열 벨트 내부에 설치되며, 상기 발열 벨트의 회전을 지지하는 가열 지지부재; 상기 가열 지지부재와 평행하게 설치되며, 상기 발열 벨트의 외측면과 접촉하여 닙을 형성하는 가압 롤러; 및 상기 발열 벨트의 저항 발열체층에 전기를 공급하는 전기 공급 부재;를 포함하며, 상기 발열 벨트의 용지 비접촉 영역의 전기 저항은 상기 발열 벨트의 용지 접촉 영역의 전기 저항보다 작도록 형성할 수 있다.
이때, 상기 발열 벨트의 용지 비접촉 영역의 저항 발열체층의 두께 또는 전기전도도를 조절하여 상기 전기 저항을 조절할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 벨트형 정착장치를 개략적으로 나타낸 단면도;
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 화상 정착 장치를 나타낸 사시도;
도 3은 도 2의 화상 정착 장치의 정면도;
도 4는 도 3의 화상 정착 장치를 선 4-4를 따라 절단하여 나타낸 단면도;
도 5는 도 3의 화상 정착 장치의 A 부분을 확대하여 나타낸 부분 확대 단면도;
도 6은 저항 발열체층의 두께비에 따른 용지 접촉 영역과 용지 비접촉 영역의 온도분포를 나타내는 그래프;
도 7은 저항 발열체층의 두께비에 따른 용지 접촉 영역과 용지 비접촉 영역 사이의 온도 차이를 나타내는 그래프;
도 8은 저항 발열체층의 두께비에 따른 용지 접촉 영역과 용지 비접촉 영역의 발열 상태를 수치해석으로 구하여 나타낸 그래프;
도 9는 저항 발열체층의 두께 변화를 위해 가열 지지 롤러의 외경을 변화시킨 경우를 나타낸 부분 확대 단면도;
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 의한 화상 정착 장치로서 전기 공급 부재에 의해 발열 벨트의 용지 비접촉 영역의 온도를 낮출 수 있는 가열 지지 롤러의 일 예를 나타낸 부분 사시도;
도 11은 도 10의 가열 지지 롤러의 부분 절개 사시도;
도 12는 도 10의 가열 지지 롤러를 제조하는 과정을 나타낸 사시도;
도 13은 도 10의 전기 공급 부재의 일 예를 나타낸 도면;
도 14는 도 10의 전기 공급 부재의 다른 예를 나타낸 도면;
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 의한 화상 정착 장치로서 전기 공급 부재에 의해 발열 벨트의 용지 비접촉 영역의 온도를 낮출 수 있는 가열 지지 롤러의 다른 예를 나타낸 사시도;
도 16은 도 15의 가열 지지 롤러의 부분 절개 사시도;
도 17은 도 15의 가열 지지 롤러를 제조하는 과정을 나타낸 사시도;
도 18 내지 도 20은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 화상 정착 장치를 개략적으로 나타낸 단면도;
도 21은 가열 지지 롤러에 설치된 캡형 전기 공급 부재의 일 예를 나타낸 단면 사시도;
도 22는 도 21의 가열 지지 롤러의 D부분의 부분 확대 사시도;
도 23은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 화상 정착 장치를 나타내는 정면도;
도 24는 도 23의 C부분을 확대하여 나타낸 부분 확대 단면도;
도 25는 용지 비접촉 영역의 저항 변동에 따른 용지 비접촉 영역의 온도 변화를 나타내는 그래프;
도 26은 전도성층이 발열 벨트의 저항 발열체층과 이형층의 사이에 형성된 경우를 나타내는 부분 단면도;
도 27의 (a)와 (b)는 발열 벨트의 다른 층 구조를 나타내는 부분 단면도;
도 28의 (a)와 (b)는 전도성층이 발열 벨트의 저항 발열체층과 탄성체층 사이에 형성된 경우를 나타내는 부분 단면도;
도 29는 본 발명의 일 실시 예에 의한 닙 형성 부재를 구비한 화상 정착 장치를 나타내는 부분 단면도; 및
도 30은 본 발명의 일 실시 예에 의한 화상 정착 장치를 구비한 화상 형성 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 화상 정착 장치의 실시 예들에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시 예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 화상 정착 장치를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 화상 정착 장치의 정면도이다. 또한, 도 4는 도 3의 화상 정착 장치를 선 4-4를 따라 절단하여 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 3의 화상 정착 장치의 A부분을 확대하여 나타낸 부분 확대 단면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 화상 정착 장치(1)는 발열 벨트(10), 가열 지지 롤러(20), 전기 공급 부재(30), 가압 롤러(50)를 포함할 수 있다.
발열 벨트(10)는 화상 정착 장치(1)를 통과하는 인쇄매체(P)를 가열할 수 있는 열을 발생시키는 것으로서, 전체 표면에서 균일하게 열을 발생할 수 있는 저항 발열체층(12)을 포함한다. 저항 발열체층(12)은 중공의 원통형으로 형성될 수 있다. 저항 발열체층(12)의 내측면에는 전기가 내부의 가열 지지 롤러(20)로 흐르지 못하도록 차단하는 절연층(11)이 형성되며, 저항 발열체층(12)의 외측면에는 인쇄매체(P)와의 분리를 용이하게 하는 이형층(13)이 형성된다. 따라서, 발열 벨트(10)는 절연층(11), 저항 발열체층(12), 이형층(13)이 차례로 적층된 적층 구조로 형성된다.
본 발명은 인쇄 중에 인쇄매체(P)가 접촉하지 않는 발열 벨트(10)의 영역, 즉 용지 비접촉 영역의 온도가 인쇄매체(P)가 접촉하는 발열 벨트의 영역, 즉 용지 접촉 영역의 온도보다 상승하는 것을 방지하기 위한 것으로서, 이를 위해 용지 비접촉 영역의 전기 저항이 용지 접촉 영역의 전기 저항보다 작도록 형성하였다.
도 3 내지 도 5에 도시된 실시 예는 발열 벨트(10)의 용지 비접촉 영역의 전기 저항을 용지 접촉 영역의 전기 저항보다 작게 하기 위해, 용지 비접촉 영역인 발열 벨트(10)의 양단부(L2,L3)의 저항 발열체층(12)을 용지 접촉 영역에 해당하는 발열 벨트(10)의 중앙부(L1)의 저항 발열체층(12)보다 두껍게 형성하였다. 이에 대해서는 아래에서 상세하게 설명한다.
저항 발열체층(12)은 카본 나노 튜브(carbon nano tube)를 포함하여 형성할 수 있다. 일 예로서, 저항 발열체층(12)은 전도성 필러로서 금속이 도핑된 카본 나노 튜브를 탄성체인 실리콘 고무(rubber) 또는 폴리아미드에 분산하여 형성할 수 있다.
가열 지지 롤러(20)는 발열 벨트(10)의 내부에 설치되어, 발열 벨트(10)가 회전할 수 있도록 지지하는 가열 지지부재이다. 가열 지지 롤러(20)는 발열 벨트(10)와 함께 회전할 수 있다. 따라서, 가열 지지 롤러(20)와 발열 벨트(10) 사이에서는 슬립이 발생하지 않는다. 가열 지지 롤러(20)는 발열 벨트(10)를 지지하며, 원통 형상으로 형성된 탄성층(22)과 탄성층(22)의 중심에 설치되는 중심축(21)을 포함할 수 있다. 탄성층(22)은 고무나 스펀지와 같은 탄성을 가진 탄성 재료로 형성할 수 있다. 중심축(21)은 가열 지지 롤러(20)가 회전할 수 있도록 지지하는 강성을 갖는 회전 샤프트이다.
가압 롤러(50)는 화상 정착 장치(1)를 통과하는 인쇄매체(P)에 소정의 압력을 가하는 것으로서, 가열 지지 롤러(20)와 평행하게 설치되며, 발열 벨트(10)의 외측면과 접촉하여 닙(N)을 형성한다. 가압 롤러(50)는 회전축(51)과 회전축(51)에 동축 설치되는 탄성층(52)을 포함할 수 있다. 따라서, 가압 롤러(50)와 발열 벨트(10) 사이의 닙(N)을 통과하는 인쇄매체(P)는 열과 압력을 받으므로 인쇄매체(P)의 미정착된 현상제 화상이 인쇄매체(P)에 정착되게 된다.
가열 지지 롤러(20)와 가압 롤러(50) 중 적어도 한쪽에는 회전 구동원(미도시)이 연결되어 있다. 따라서, 가열 지지 롤러(20)와 가압 롤러(50) 중 회전 구동원에 연결된 하나의 롤러(20,50)가 회전 구동원에 의해 회전하면, 다른 롤러(50,20)도 회전력을 전달받아 회전한다.
전기 공급 부재(30)는 발열 벨트(10)의 저항 발열체층(12)에 전기를 공급하는 전극의 역할하는 것으로서, 발열 벨트(10)의 양단부 원주면에 설치된다. 따라서, 전기 공급 부재(30)의 상면은 발열 벨트(10)의 저항 발열체층(12)의 양단부와 일정 영역 겹치고 나머지 부분은 노출되게 된다. 또한, 전기 공급 부재(30)의 하면, 즉 가열 지지롤러(20)와 접촉하는 면은 절연층(11)으로 덮여 있다. 발열 벨트(10)의 저항 발열체(12)와 접촉하지 않는 전기 공급 부재(30)의 부분에는 브러시(41)가 접촉하도록 설치된다. 브러시(41)는 가열 지지 롤러(20)의 중심축(21)에 수직한 방향으로 설치되며, 일정한 압력으로 전기 공급 부재(30)와 접촉을 유지하도록 스프링과 같은 탄성부재(42)에 의해 가압된다. 브러시(41)는 탄소로 제조될 수 있으며, 브러시(41)와 탄성부재(42)는 브러시 조립체(40)를 구성한다. 브러시 조립체(40)는 화상 형성 장치의 전원(미도시)과 연결되어 전기 공급 부재(30)에 전기를 공급하는 급전 수단이 된다. 가열 지지 롤러(20)의 양단의 브러시(41)에 전기를 인가하면 저항 발열체층(12) 양단의 전압차에 의해 전류가 흐르게 되어 저항 발열체층(12)이 가열된다. 이렇게 가열되는 발열 벨트(10)는 온도 센서(미도시)에 의해 적정 온도로 제어될 수 있다.
본 발명에서는 인쇄매체(P)와 접촉하지 않는 발열 벨트(10)의 양단부의 영역, 즉 용지 비접촉 영역(L2,L3)의 온도가 급상승하여 화상 정착 장치(1)의 신뢰성과 안정성을 해하는 것을 방지하기 위해 발열 벨트(10)의 두께, 특히 저항 발열체층(12)의 두께를 가열 지지 롤러(20)의 길이 방향으로 변화하도록 형성하였다. 즉, 인쇄매체(P)와 접촉하여 열을 방출하는 발열 벨트(10)의 중앙부, 즉 용지 접촉 영역(L1)의 저항 발열체층(12)은 인쇄매체(P)와 접촉하지 않는 발열 벨트(10)의 양단부, 즉 용지 비접촉 영역(L2,L3)의 저항 발열체층(12)보다 얇은 두께를 갖도록 형성하였다.
발열 벨트(10)의 저항 발열체층(12)은 양단부의 용지 비접촉 영역(L2,L3)의 두께(t1)가 중앙부의 용지 접촉 영역(L1)의 두께(t2)보다 두꺼우면, 전기 저항이 감소하므로 발열 온도가 낮아지게 된다. 따라서, 인쇄시 발열 벨트(10)의 양단부(L2, L3)에 열이 축적되지 않게 된다.
여기서, 저항 발열체층(12)의 용지 접촉 영역(L1)의 폭은 저항 발열체층(12)으로 정착할 수 있는 최대 크기의 인쇄매체(P)의 폭(W)을 말한다.
저항 발열체층(12)의 두께를 가열 지지 롤러(20)의 길이 방향으로 변화시킬 때, 제조 공정상, 저항 발열체층(12)의 외경(D)은 전 길이에 걸쳐 동일하게 유지하고, 내경(Hd)을 변화시키는 것이 바람직하다. 이때, 저항 발열체층(12)의 용지 비접촉 영역(L2,L3)의 두께(t1)는 상기 용지 접촉 영역(L1) 두께(t2)의 1배 내지 3배로 형성할 수 있다. 가열 지지 롤러(20)에 형성되는 저항 발열체층(12)의 내경(Hd)을 변화시키기 위해서 발열 벨트(10)의 절연층(11)의 두께를 변화시키거나 가열 지지 롤러(20)의 외경(r)을 변화시킬 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 용지 비접촉 영역(L2)에서의 저항 발열체층(12)의 두께를 t1, 용지 접촉 영역(L1)에서의 저항 발열체층(12)의 두께를 t2라 할 경우, 저항 발열체층(12)의 두께비(a)를 a = t1/t2로 정의할 수 있다.
발열 벨트(10)의 전기 공급 부재(30)에 전압이 인가될 때, 저항 발열체층(12)에서 발생하는 줄 열을 용지 접촉 영역(L1)과 용지 비접촉 영역(L2)에서 수치해석을 통해 비교한 결과가 도 6 및 도 7에 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 저항 발열체층(12) 두께비(a)의 값이 커질수록 용지 비접촉 영역(L2,L3)의 온도가 감소함을 알 수 있다. 또한, 도 7을 참조하면, 저항 발열체층(12)의 두께비(a)가 증가할수록 용지 비접촉 영역(L2,L3)과 용지 접촉 영역(L1) 사이의 온도 차이가 증가하는 것을 알 수 있다.
화상 정착 장치(1)가 초기에 승온된 후 일정한 제어 온도로 유지될 때, 저항 발열체층(12)의 두께비(a)의 변화에 따라 인쇄매체(P)의 통과에 따른 영향을 용지 접촉 영역(L1)과 용지 비접촉 영역(L2,L3)에서 각각 비교하는 수치해석을 한 결과를 도 8에 도시하였다.
도 8을 참조하면, 용지 접촉 영역(L1)의 두께(t2)와 용지 비접촉 영역(L2,L3)의 두께(t1)가 동일한 경우(a=1), 용지 비접촉 영역(L2.L3)의 온도는 제어 온도보다 계속 높아지는 것을 알 수 있다. 용지 비접촉 영역(L2,L3)의 두께(t1)가 용지 접촉 영역(L1)의 두께(t2)에 비해 커질 경우 온도 상승이 감소하는 것을 알 수 있다. 저항 발열체층 두께비(a)가 1.4 이상인 경우(a ≥ 1.4), 용지 비접촉 영역(L2,L3)의 온도를 제어온도보다 낮게 유지할 수 있음을 보여 준다.
도 5를 참조하면, 용지 비접촉 영역(L2,L3)에 대응되는 저항 발열체층(12) 부분의 두께(t1)가 용지 접촉 영역(L1)에 대응되는 저항 발열체층(12) 부분의 두께(t2)보다 두꺼운 것을 알 수 있다.
이와 같이 가열 지지 롤러(20)의 길이 방향으로 두께 변화를 갖는 저항 발열체층(12)은 다음과 같이 형성할 수 있다. 길이 방향으로 전 길이에 걸쳐 외경(r)이 동일한 가열 지지 롤러(20)의 외면에 길이 방향으로 다른 두께를 갖는 절연층(11)을 형성한다. 즉, 저항 발열체층(12)과 가열 지지 롤러(20) 사이에 위치하는 절연층(11)이 전 길이에 걸쳐 저항 발열체층(12)의 두께 변화에 따라 상보적으로 변하는 지름(Hd)을 갖도록 형성하는 것이다. 다시 말해, 용지 비접촉 영역(L2,L3)에 대응되는 절연층(11) 부분의 두께(d1)를 용지 접촉 영역(L1)의 절연층(11) 부분의 두께(d2)보다 작게 형성하는 것이다. 이때, 절연층(11)의 두께 차(d2-d1)는 저항 발열체층(12)의 두께 차(t1-t2)와 동일하게 형성한다. 즉, d2-d1 = t1-t2이 되도록 절연층(11)을 형성한다. 그 후에 절연층(11) 위에 저항 발열체층(12)을 적층하고, 저항 발열체층(12)의 외경(D)을 원하는 크기로 가공하면 용지 접촉 영역(L1)의 두께(t2)가 용지 비접촉 영역(L2,L3)의 두께(t1)보다 얇은 발열 벨트(10)를 얻을 수 있다. 이때, 발열 벨트(10)의 저항 발열체층(12)의 내경과 절연층(11)의 외경은 가열 지지 롤러(20)의 전길이에 걸쳐 동일한 크기(Hd)를 갖도록 형성된다.
다른 방법으로, 가열 지지 롤러(20)의 길이 방향으로 두께 변화를 갖는 저항 발열체층(12)을 다음과 같이 형성할 수 있다. 먼저, 길이 방향으로 가열 지지 롤러(20)의 외경(r)이 저항 발열체층(12)의 두께 변화에 대응되는 단차를 갖도록 형성한다. 이 경우에는 도 9에 도시된 바와 같이 용지 비접촉 영역(L2,L3)에 대응되는 가열 지지 롤러(20) 부분의 반지름(r1)이 용지 접촉 영역(L1)에 대응하는 가열 지지 롤러(20) 부분의 반지름(r2)보다 작게 형성하는 것이다. 이때, 가열 지지 롤러(20)의 반지름 차(r2-r1)는 저항 발열체층(12)의 두께 차(t1-t2)와 동일하게 형성한다. 즉, r2-r1 = t1-t2가 되도록 가열 지지 롤러(20)를 형성한다. 그 후에, 가열 지지 롤러(20)의 외면에 절연층(11)을 균일한 두께(d)로 형성한다. 그리고 절연층(11) 위에 저항 발열체층(12)을 소정 높이로 적층하고 저항 발열체층(12)의 외경(D)을 원하는 크기로 가공하면 길이 방향으로 두께가 변하는 발열 벨트(10)를 얻을 수 있다. 즉, 용지 접촉 영역(L1)의 저항 발열체층(12)의 두께(t2)가 용지 비접촉 영역(L2)의 저항 발열체층(12)의 두께(t1)보다 얇은 발열 벨트(10)를 얻을 수 있다.
이하에서는 용지 비접촉 영역(L2,L3)의 온도가 용지 접촉 영역(L1)의 온도보다 낮도록 하기 위해 상술한 발열 벨트(10)의 저항 발열체층(12)의 길이 방향으로 두께를 변경하는 방법과 달리 전기 공급 부재(30)와 저항 발열체층(12)이 접촉하는 영역의 패턴 형상을 이용하는 방법에 대해 설명한다.
이는 발열원인 전기 공급 부재(30)와 저항 발열체층(12)이 접촉하는 접촉부의 면적을 줄임으로써 용지 비접촉 영역(L2,L3)의 온도를 용지 접촉 영역(L1)의 온도보다 낮추는 것이다.
도 10 내지 도 12는 발열 벨트(10)의 전기 공급 부재(60)와 저항 발열체층(12)의 접촉부의 면적을 줄이는 방법이 적용된 발열 벨트(10)의 일 예를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 의한 화상 정착 장치(1)에서 전기 공급 부재(60)에 의해 용지 비접촉 영역(L2)의 온도를 낮출 수 있는 발열 벨트(10)가 설치된 가열 지지 롤러(20)의 일 예를 나타낸 부분 사시도이고, 도 11은 도 10의 발열 벨트(10)와 가열 지지 롤러(20)의 부분 절개 사시도이다. 도 12는 도 10의 발열 벨트(10)를 제조하는 과정을 나타낸 사시도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 전기 공급 부재(60)와 저항 발열체층(12)은 발열 벨트(10)의 원주방향으로 일정한 형상으로 형성되는 복수 개의 접촉부를 통해 서로 전기적으로 연결되는 것을 알 수 있다. 즉, 복수 개의 접촉부는 발열 벨트(10)의 원주 방향으로 띠 형상으로 일정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다.
전기 공급 부재(60)는 가열 지지 롤러(20)의 일단에 설치되는 몸통부(61) 및 몸통부(61)에서 일정 간격으로 돌출 형성되는 복수 개의 돌출부(63)를 포함한다. 복수 개의 돌출부(63)는 용지 비접촉 영역(L2)의 폭에 대응되는 길이를 가지며 일정한 폭을 갖도록 형성된다. 복수 개의 돌출부(63)는 도 13에 도시된 바와 같이 몸통부(61)에서 수직하게 돌출되도록 형성될 수 있다. 이 경우 전기 공급 부재(60)를 가열 지지 롤러(20)에 설치하면, 복수 개의 돌출부(63)는 가열 지지 롤러(20)의 중심축(21)에 대해 평행하게 된다. 그러나, 이 경우, 복수 개의 돌출부(63) 사이의 공간(64)에 대응되는 발열 벨트(10) 부분은 너무 온도가 낮을 수 있다. 이를 방지하기 위해 복수 개의 돌출부(63)가 가열 지지 롤러(20)의 중심축(21)에 대해 경사지게 형성할 수 있다. 도 14에는 복수 개의 돌출부(63')가 몸통부(61)에 대해 일정 각도(θ)로 경사진 전기 공급 부재(60')가 개시되어 있다. 도 14에 도시된 전기 공급 부재(60')를 가열 지지 롤러(20)에 설치하면, 가열 지지 롤러(20)의 길이 방향으로 전기 공급 부재(60')가 없는 부분이 없으므로 용지 비접촉 영역(L2)의 온도가 너무 낮아지는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같은 전기 공급 부재(60,60')를 갖는 발열 벨트(10)는 다음과 같이 형성할 수 있다. 먼저, 도 12의 (a)와 같이 가열 지지 롤러(20)의 상면에 발열 벨트(10)를 형성하는 절연층 (11)을 형성하고 절연층(11) 위에 복수 개의 돌출부(63)를 갖는 전기 공급 부재(60)를 설치한다. 그 위에 도 12(b)와 같이 저항 발열체층(12)을 형성한다. 그러면, 저항 발열체층(12)의 일부는 전기 공급 부재(60)의 복수 개의 돌출부(63)와 몸통부(61)의 일부와 접촉하고 다른 일부는 절연층(11) 위에 위치하게 된다. 따라서, 전기 공급 부재(60)의 복수 개의 돌출부(63)가 전기 공급 부재(60)와 저항 발열체층(12)을 접촉시켜 연결하는 접촉부를 형성한다. 그 후, 도 12(c)와 같이 저항 발열체층(12) 위에 이형층(13)을 형성한다. 그러면, 전기 공급 부재(60)와 저항 발열체층(12)의 접촉부의 형상으로 용지 비접촉 영역(L2)의 온도를 낮출 수 있는 발열 벨트(10)를 형성할 수 있다.
도 15 내지 도 17은 전기 공급 부재(70)와 저항 발열체층(12)의 접촉부의 면적을 줄이는 발열 벨트(10)의 다른 예를 나타낸다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 의한 화상 정착 장치(1)에서 전기 공급 부재(70)에 의해 용지 비접촉 영역의 온도를 낮출 수 있는 발열 벨트(10)의 다른 예를 나타낸 사시도이고, 도 16은 도 15의 발열 벨트(10)와 가열 지지 롤러(20)의 부분 절개 사시도이다. 도 17은 도 15의 발열 벨트(20)를 제조하는 과정을 나타낸 사시도이다.
도 15 내지 도 17을 참조하면, 전기 공급 부재(70)와 저항 발열체층(12)은 발열 벨트(10)의 원주 방향으로 일정한 형상으로 형성되는 복수 개의 접촉부를 통해 서로 전기적으로 연결되는 것을 알 수 있다. 즉, 복수 개의 접촉부는 발열 벨트(10)의 원주 방향으로 띠 형상으로 일정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다.
전기 공급 부재(70)는 가열 지지 롤러(20)의 일단에 설치되는 몸통부(71)와 발열 벨트(10)의 용지 비접촉 영역과 대응되도록 몸통부(71)에서 연장되는 연장부(73)를 포함한다. 연장부(73)의 상면에는 접촉부를 형성할 전극 절연층(75)이 형성된다.
즉, 전기 공급 부재(70)의 연장부(73)와 저항 발열체층(12) 사이에는 전극 절연층(75)이 설치되며, 전극 절연층(75)에는 가열 지지 롤러(20)의 원주 방향으로 일정한 형상을 갖는 복수 개의 관통공(76)이 형성된다. 따라서, 저항 발열체층(12)과 전기 공급 부재(70)는 전극 절연층(75)의 복수 개의 관통공(76)을 채우는 저항 발열체층(12)을 형성하는 물질을 통해 전기적으로 연결된다. 이때, 전극 절연층(75)의 복수 개의 관통공(76)은 용지 비접촉 영역(L2)의 폭에 대응되는 길이를 가지며 일정한 폭을 갖는 슬롯 형상으로 형성할 수 있다. 그러면, 전기 공급 부재(70)와 저항 발열체층(12)이 접촉하는 접촉부는 띠 형상을 형성하게 된다.
이와 같은 접촉부를 갖는 발열 벨트(10)는 다음과 같이 형성할 수 있다. 먼저, 가열 지지 롤러(20)의 상면에 발열 벨트(10)을 형성하는 절연층(11)을 형성하고, 그 절연층(11) 위에 도 17(a)와 같이 연장부(73)를 갖는 전기 공급 부재(70)를 설치한다. 이어서, 도 17(b)에 도시된 바와 같이 전기 공급 부재(70)의 연장부(73) 상면에 복수 개의 관통공(76)을 갖는 전극 절연층(75)을 형성한다. 그 후, 도 17(c)와 같이 절연층(11)과 전극 절연층(75) 상면에 저항 발열체층(12)을 형성한다. 그러면, 전극 절연층(75)의 복수 개의 관통공(76)에 저항 발열체층(12)을 형성하는 재료가 채워지므로 저항 발열체층(12)과 전기 공급 부재(70)가 복수 개의 관통공(76)의 단면에 대응되는 형상의 복수 개의 접촉부를 형성하게 된다. 끝으로, 도 17(d)와 같이 저항 발열체층(12)의 상면에 이형층(13)을 형성한다. 그러면, 전기 공급 부재(70)와 저항 발열체층(12) 사이의 접촉부의 면적을 줄여 용지 비접촉 영역(L2)의 온도를 낮출 수 있는 발열 벨트(10)를 형성할 수 있다.
이상에서는 화상 정착 장치(1)의 용지 비접촉 영역(L2)의 온도를 낮추기 위한 방법으로서, 용지 비접촉 영역(L2)의 전기 저항이 용지 접촉 영역(L1)의 전기 저항보다 적도록 하기 위해, 발열 벨트(10)의 저항 발열체층(12)의 두께를 변화시키는 방법과 전기 공급 부재(60,70)와 저항 발열체층(12) 사이의 접촉부의 형상을 변경하는 방법을 별도로 적용한 화상 정착 장치(1)의 예에 대해 설명하였다. 그러나, 도시하지는 않았지만, 용지 비접촉 영역(L2)의 온도를 낮추기 위해서는 상술한 2가지 방법을 동시에 적용하여 화상 정착 장치를 만들 수도 있음은 당연하다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시 예에 의한 화상 정착 장치(1)는 저열용량을 갖는 저항 발열 벨트(10)를 사용하므로 승온 시간이 짧고, 에너지 절감 효과가 크며, 우수한 발열 균일도를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 화상 정착 장치(1)는 슬립이 발생하지 않도록 발열 벨트(10)와 가열 지지 롤러(20)가 함께 회전하는 구조로 형성하였다. 따라서, 그리스와 같은 윤활유를 사용할 필요가 없으므로 오염 문제를 해결할 수 있으며, 마찰력에 의한 발열 벨트(10)의 손상을 방지할 수 있다. 특히, 본 발명에 의한 화상 정착 장치(1)는 발열 벨트(10)의 용지 비접촉 영역(L2,L3)에서 열이 축적되지 않도록 구성되어 있으므로 연속 인쇄시 화상 정착 장치(1)의 과열을 방지할 수 있다.
한편, 이상에서는 발열 벨트(10)가 탄성층(22)을 가진 가열 지지 롤러(20)에 의해 회전 지지되는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 다른 예로서, 본 발명은 탄성층(22)이 없는 가열 지지 롤러(20',20")에 발열 벨트(10)를 형성하는 화상 정착 장치(2,3)의 경우에도 적용할 수 있다.
도 18 및 도 19는 탄성층(22)이 없는 가열 지지 롤러(20',20")에 발열 벨트(10)를 형성한 가열롤러(20a,20b)를 나타내는 단면도이다.
도 18은 가열 지지 롤러(20')가 중공의 실린더 형상으로 형성되어 있다. 상기 중공 실린더(20')의 양단에는 중공 실린더(20')가 회전할 수 있도록 한 쌍의 지지축이 형성된다. 중공(20'-1)의 실린더와 한 쌍의 지지축은 전도성을 갖는 강성 재료, 예를 들면, 금속으로 형성된다. 따라서, 중공 실린더(20') 표면에는 절연층(11)이 형성되고, 절연층(11)의 상면에 저항 발열체층(12)과 이형층(13)이 차례로 적층되어 가열롤러(20a)를 형성한다. 이때, 가열 지지 롤러(20')가 강성부재로 닙 형성이 곤란하므로 가압 롤러(50')가 탄성층(52)을 갖도록 형성할 필요가 있다. 즉, 가압 롤러(50')가 강성을 갖는 중심축(51) 위로 탄성층(52)과 이형층(53)을 적층하여 형성된 구조를 갖는다. 이에 의해서도 닙 형성이 부족한 경우에는 보조 가압 롤러(55)를 추가로 설치할 수 있다.
이와 같이 가열 지지 롤러(20')를 강성재료로 형성한 경우에도 상술한 바와 같이 저항 발열체층(12)의 길이 방향 두께를 조절하거나 전기 공급 부재(30)와의 접촉부의 면적을 줄여 용지 비접촉 영역의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다. 저항 발열체층(12)의 두께를 조절하거나 전기 공급 부재(60,70)와의 접촉부의 면적을 줄이는 방법은 상술하였으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 19는 도 18과 마찬가지로 가열 지지 롤러(20")가 중공의 실린더 형상으로 형성되어 있다. 중공(20"-1)의 실린더는 비전도성 강성재료로 형성된다. 즉, 도 19에 도시된 가열 지지 롤러(20")는 도 2 내지 도 4의 가열 지지 롤러(20)의 중심축(21)에 형성된 탄성층(22)이 없고, 중심축(20")이 비전도성 중공의 실린더로 형성된다. 또한, 도시하지는 않았으나, 중심축(20")은 중공(20"-1)이 없는 비전도성 중실축으로 하는 것도 가능하다. 따라서, 중공 실린더(20") 표면에 절연층을 형성하지 않고. 중공 실린더(20")의 표면에 바로 저항 발열체층(12)을 형성하고, 그 위에 이형층(13)을 형성하여 가열롤러(20b)를 형성한다. 이때, 가열 지지 롤러(20")가 강성부재로 닙 형성이 곤란하므로 가압 롤러(50')가 탄성층(52)을 갖도록 형성할 필요가 있다. 즉, 가압 롤러(50')는 강성을 갖는 회전축 (51) 위로 탄성층(52)과 이형층(53)을 적층하여 형성된 구조를 갖는다. 이러한 가압 롤러(50')에 의해서도 닙 형성이 부족할 수 있으므로, 보조 가압 롤러(55)를 추가로 설치하여 닙 면적을 증대시킬 수 있다.
이와 같이 가열 지지 롤러(20',20")를 강성재료로 형성한 경우에도 상술한 바와 같이 저항 발열체층(12)의 길이 방향 두께를 조절하거나 전기 공급 부재(60,70)와의 접촉부의 면적을 줄여 용지 비접촉 영역의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다. 저항 발열체층(12)의 두께를 조절하거나 전기 공급 부재(60,70)와의 접촉부의 면적을 줄이는 방법은 상술하였으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 20은 도 18의 화상 정착 장치(2)에서 가압 롤러(50') 대신 가압벨트 조립체(80)를 사용하는 화상 정착 장치(4)를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
이 경우에는 한 쌍의 지지 롤러(82,83)에 의해 무한 궤도 운동을 하도록 지지되는 가압벨트(81)가 강성을 갖는 가열롤러(20a)와 충분한 닙을 형성할 수 있다. 본 실시 예의 경우에도 상술한 바와 같이 발열 벨트(10)의 저항 발열체층(12)의 길이 방향 두께를 조절하거나 전기 공급 부재(60,70)와의 접촉부의 면적을 줄여 용지 비접촉 영역의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다. 저항 발열체층(12)의 두께를 조절하거나 전기 공급 부재(60,70)와의 접촉부의 면적을 줄이는 방법은 상술하였으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기에서는 가열 지지 롤러(20')의 외주면의 양단부에 설치된 전기 공급 부재에 접촉하도록 가열 지지 롤러(20)의 축 방향에 대해 수직하게 설치된 브러시(41)에 의해 전기를 공급하는 경우에 대해 설명하였으나, 다른 예로서 가열 지지 롤러(20)의 축 방향으로 설치된 브러시를 이용하여 전기를 공급할 수도 있다.
상술한 도 2 및 도 3에서는 전기 공급 부재(30)가 가열 지지 롤러(20)의 외주면에 설치되고 브러시(41)가 가열 지지 롤러(20)의 중심축(21)에 대해 수직한 방향으로 설치되어 전기를 공급하는 구조를 개시하였다. 그러나, 다른 예로서, 브러시가 가열 지지 롤러(20)의 축 방향으로 설치되어 전기를 공급하도록 구성할 수도 있다. 이러한 구조에 대해서는 도 21과 도 22를 참조하여 설명한다.
도 21은 가열 지지 롤러(20)에 설치된 캡형 전기 공급 부재(90)의 일 예를 나타낸 단면 사시도이고, 도 22는 도 21의 D부분의 확대 부분 사시도이다.
도 21을 참조하면, 전기 공급 부재(90)는 가열 지지 롤러(20)의 일단을 감싸는 캡 형상으로 형성되어 있다. 즉, 전기 공급 부재(90)는 원통형의 가열 지지 롤러(20)의 일단에 삽입될 수 있는 원통형 용기로 형성되어 있다. 따라서, 가열 지지 롤러(20)의 일단에 전기 공급 부재(90)가 삽입된 상태로 설치된다. 이때, 가열 지지 롤러(20)는 중공 실린더부(20')와 중공 실린더부(20')의 양단에서 돌출되는 한 쌍의 지지축(21')을 포함하도록 형성될 수 있다.
이와 같은 캡 형상의 전기 공급 부재(90)는 가열 지지 롤러(20)의 축 방향으로 접촉하도록 설치된 브러시(99)에 의해 전기를 공급받을 수 있다. 즉, 가열 지지 롤러(20)의 축 방향으로 스프링에 의해 탄성 지지되는 브러시(99)는 캡 형상 전기 공급 부재(90)의 바닥면(90a)과 접촉하도록 설치되어 있다. 따라서, 가열 지지 롤러(20)가 회전하여도 전기 공급 부재(90)는 브러시(99)에 의해 전기를 공급받을 수 있다. 이때, 브러시(99)는 탄소로 형성할 수 있다.
또한, 상술한 캡 형상 전기 공급 부재(90)는 내측 지지캡(91)과 외측 고정캡(95)에 의해 가열 지지 롤러(20)에 고정된다. 내측 지지캡(91)은 가열 지지 롤러(20)의 지지축(21')에 고정되어 캡 형상 전기 공급 부재(90)의 내측면을 지지한다. 따라서, 내측 지지캡(91)은 가열 지지 롤러(20)의 지지축(21')에 대응되는 고정홈(92)을 포함하며, 내측 지지캡(91)의 외경은 캡 형상 전기 공급 부재(90)의 내측에 삽입되어 지지할 수 있도록 형성된다.
외측 고정캡(95)은 캡 형상 전기 공급 부재(90)의 외측면을 지지하며 캡 형상 전기 공급 부재(90)를 가열 지지 롤러(20)의 저항 발열체층(12)에 대해 고정한다. 따라서, 외측 고정캡(95)은 중공의 원통 형상으로 형성되며, 내경은 캡 형상 전기 공급 부재(90)가 삽입될 수 있는 치수로 형성되며, 일단에는 캡 형상 전기 공급 부재(90)를 고정하는 단차부(96)가 마련된다.
상기한 캡 형상 전기 공급 부재(90)는 다음과 같이 가열 지지 롤러(20)에 설치된다. 먼저, 가열 지지 롤러(20)의 지지축(21') 일단에 내측 지지캡(91)의 고정홈(92)을 삽입한다. 그러면, 내측 지지캡(91)이 가열 지지 롤러(20)에 고정된다. 그 후, 캡 형상 전기 공급 부재(90)를 내측 지지캡(91)에 삽입한다. 이어서, 캡 형상 전기 공급 부재(90)에 외측 고정캡(95)을 삽입하면, 캡 형상 전기 공급 부재(90)가 가열 지지 롤러(20)의 일단에 고정되게 된다. 이때, 도 22에 도시된 바와 같이, 캡 형상 전기 공급 부재(90)의 상단부(90b)가 가열 지지 롤러(20)에 형성된 저항 발열체층(12)과 접촉한 상태로 외측 고정캡(95)에 의해 고정된다. 따라서, 캡 형상 전기 공급 부재(90)의 바닥면(90a)에 접촉된 브러시(99)로부터 공급된 전기가 캡 형상 전기 공급 부재(90)를 통하여 저항 발열체층(12)으로 공급되게 된다.
도시하지 않았지만, 도 21에 도시된 가열 지지 롤러(20)의 반대쪽 단에도 상술한 바와 동일하게 캡 형상 전기 공급 부재(90)가 내측 지지캡(91)과 외측 고정캡(95)에 의해 고정되어 있다. 따라서, 가열 지지 롤러(20)의 양단에 설치된 외측 고정캡(95)을 회전 지지하면, 가열 지지 롤러(20)가 회전을 할 수 있다.
이하에서는 발열 벨트(10')의 용지 비접촉 영역(L2,L3)의 전기 저항을 용지 접촉 영역(L1)의 전기 저항보다 낮도록 하기 위해 용지 비접촉 영역(L2,L3)의 전기 전도도를 용지 접촉 영역(L1)의 전기 전도도보다 높게 하는 경우에 대해 설명한다.
도 23은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 화상 정착 장치(5)를 나타낸 정면도이고, 도 24는 도 23의 C 부분을 확대하여 나타낸 확대 부분 단면도이다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 화상 정착 장치(5)는 발열 벨트(10'), 가열 지지 롤러(20), 전기 공급 부재(30), 가압 롤러(50)를 포함할 수 있다.
발열 벨트(10')는 화상 정착 장치(5)를 통과하는 인쇄매체(P)를 가열할 수 있는 열을 발생시키는 것으로서, 전체 표면에서 균일하게 열을 발생할 수 있는 저항 발열체층(12)을 포함한다. 저항 발열체층(12)은 중공의 원통형으로 형성될 수 있다. 저항 발열체층(12)의 외측면에는 인쇄매체(P)와의 분리를 용이하게 하는 이형층(13)이 형성된다. 발열 벨트(10')가 삽입되는 가열 지지 롤러(20)의 표면이 절연되지 않은 경우에는 저항 발열체층(12)의 내측면에는 전기가 내부의 가열 지지 롤러(20)로 흐르지 못하도록 차단하는 절연층(11)이 형성된다. 따라서, 발열 벨트(10')는 절연층(11), 저항 발열체층(12), 이형층(13)이 차례로 적층된 적층 구조로 형성된다. 만일, 가열 지지 롤러(20)의 표면이 절연된 경우에는, 발열 벨트(10')는 저항 발열체층(12), 이형층(13)이 차례로 적층된 2층 구조로 형성될 수 있다.
본 발명은 인쇄 중에 인쇄매체(P)가 접촉하지 않는 발열 벨트(10')의 영역, 즉 용지 비접촉 영역(L2,L3)의 온도가 인쇄매체(P)가 접촉하는 발열 벨트(10')의 영역, 즉 용지 접촉 영역(L1)의 온도보다 상승하는 것을 방지하기 위한 것으로서, 이를 위해 용지 비접촉 영역(L2, L3)의 전기 저항이 용지 접촉 영역(L1)의 전기 저항보다 작도록 형성하였다.
도 23 및 도 24에 도시된 실시 예는 발열 벨트의 용지 비접촉 영역의 전기 저항을 용지 접촉 영역의 전기 저항보다 작게 하기 위해, 용지 비접촉 영역인 발열 벨트(10)의 양단부(L2,L3)의 전기 전도도가 용지 접촉 영역에 해당하는 발열 벨트(10)의 중앙부(L1)의 전기 전도도보다 높도록 형성하였다.
이를 위해 본 실시 예에서는 발열 벨트(10')의 용지 비접촉 영역(L2)에 대응되는 부분에 저항 발열체층(12)과 전기적으로 연결되도록 전도성층(80)을 설치하였다. 전도성층(80)은 저항 발열체층(12)보다 전기 전도도가 높은 금속이나 전도성 수지로 형성될 수 있다. 전도성층(80)은 전기 공급 부재(30)와 인접하거나, 직접 접촉하도록 설치될 수 있다. 또한, 저항 발열체층(12)을 통해 전기가 흐르므로 전도성층(80)은 저항 발열체층(12)을 사이에 두고 전기 공급 부재(30)와 떨어져서 설치될 수 있다.
절연층(11) 상에 전도성층(80)을 형성하고, 그 위에 저항 발열체층(12)을 형성한 후 저항 발열체층(12)의 외경(D)을 일정하게 가공하면, 용지 비접촉 영역(L2)에서 발열 벨트(10')는 도 24와 같은 구조를 갖는다.
용지 비접촉 영역(L2)에서의 전기 저항 R은 다음과 같이 표현된다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Rc = (b-1) Rc --(1)
여기서, Rc는 저항 발열체층(12)의 전기 저항, Rn은 전도성층(80)의 전기 저항, b는 용지 비접촉 영역(L2)이 전도성층(80)만으로 구성되었을 때의 저항 발열체층(12)에 대한 저항 감소비(또는 전기 전도도 비)를 나타낸다.
상기 식(1)을 전기 전도도 형태로 바꾸면 다음과 같이 표현된다.
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
---식(2)
여기서, ρn 은 전도성층(80)의 비저항, ρc 는 저항 발열체층(12)의 비저항, σn 은 전도성층(80)의 전기 전도도, σc 는 저항 발열체층(12)의 전기 전도도, λ는 전도성층(80)과 저항 발열체층(12)의 전기 전도도의 비(λ=σn /σc)를 나타낸다.
따라서, 식 (2)와 도 24로부터 저항 감소비(b)에 대한 전도성층(80)의 재질과 두께를 결정할 수 있다. 전도성층(80)은 1nm - 999 ㎛의 두께를 갖는 금속막으로 형성할 수 있다. 또한, 전도성층(80)의 전기 전도도는 저항 발열체층(12)의 전기 전도도 보다 1-500배 크게 형성할 수 있다.
예를 들면, 저항 발열체층(12)의 전기 전도도(σc) 가 330.7 S/m이고, 전도성층(80)이 Ni(σn = 1.56E7 S/m)일 때, 저항 감소비(b)에 대한 전도성층(80)의 두께(tn)는 아래의 표 1과 같다.
b tn , ㎛
2 0.00506
5 0.02023
10 0.04552
50 0.24760
100 0.49973
200 1.00240
다른 적용 예로서, 전도성 수지를 사용하여 전도성층(80)을 형성하는 경우, 전체 두께 대비 전도성층(80)의 두께비가 0.163일 때, 요구되는 전도성 수지와 저항 발열체(12)의 전기 전도도비는 아래의 표 2와 같다.
b λ
1.5 2.914
2 5.829
5 23.314
10 52.457
50 285.6
100 577.029
200 1159.996
도 25는 용지 비접촉 영역(L2)의 저항 변동에 따른 용지 비접촉 영역(L2)의 온도 변화를 나타낸 그래프이다. 도 25(a)는 시간 변화와 저항 감소비(b)의 변화에 따른 용지 비접촉 영역(L2)의 온도 변화를 나타내고, 도 25(b)는 600초가 경과한 후 저항 감소비(b)에 따른 도달 온도를 나타낸 그래프이다. 도 25(a)와 도 25(b)는 화상 정착 장치(5)가 초기에 승온되고, 용지 접촉부(L1)의 발열 벨트(10')에서 제어 온도가 180℃로 유지될 때, 용지 비접촉 영역(L2)의 저항 감소에 따른 온도 변화를 해석한 결과를 나타낸다.
도 25를 참조하면, 용지 비접촉 영역(L2)의 저항이 저항 발열체층(12)의 저항 대비 1/3배보다 작을 경우, 용지 비접촉 영역(L2)의 온도는 제어 온도보다 낮아지는 것을 알 수 있다. 즉, 이 결과는 전도성층(80)의 두께가 저항 발열체층(12)과 동일한 두께일 경우에는, 용지 비접촉 영역(L2)의 온도를 제어 온도보다 낮게 하기 위해서는 전도성층(80)의 전기 전도도가 저항 발열체층(12)의 전기 전도도보다 3배 이상 커야한다는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 전도성층(80)의 두께와 전기 전도도를 적절하게 조절하면, 용지 비접촉 영역(L2)의 온도를 제어 온도보다 낮게 할 수 있다.
이상에서는 전도성층(80)이 절연층(11)과 저항 발열체층(12)의 사이에 설치된 경우에 대해 설명하였으나, 전도성층(80)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니다. 용지 비접촉 영역(L2)의 전기 저항을 낮출 수 있는 한 전도성층(80)은 다양한 위치에 형성할 수 있다.
도 26은 전도성층(80)이 저항 발열체층(12)과 이형층(13) 사이에 형성된 경우를 나타낸다.
또한, 발열 벨트(10", 10'")가 도 27의 (a),(b)와 같이 탄성층(14)을 포함하는 경우에는 전도성층(80)은 도 28의 (a),(b)와 같이 저항 발열체층(12)의 하측, 즉 저항 발열체층(12)과 탄성층(14) 사이에 형성될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 발열 벨트(10",10'")가 도 27의 (a),(b)와 같이 탄성층(14)을 포함하는 경우에도 전도성층(80)은 저항 발열체층(12)의 상측에 전기 공급 부재(30)에 인접하거나 직접 접촉하도록 설치될 수 있다.
이와 같이 용지 비접촉 영역(L2)에 전도성층(80)을 형성하면, 전도성층(80)의 전기 전도도에 따라 전류 선속이 밀집되어 용지 비접촉 영역(L2)의 전기 저항이 감소되어 결국 온도 감소 효과가 발생한다. 또한, 용지 비접촉 영역(L2)에 전도성층(80)을 형성하면, 용지 비접촉 영역(L2)의 두께를 변화시킬 필요가 없으므로 제조가 편리한 이점이 있다.
본 실시 예에 의한 화상 정착 장치(5)의 가열 지지 롤러(20), 전기 공급 부재(30), 가압 롤러(50)는 상술한 실시 예에 의한 화상 정착 장치(1)의 가열 지지 롤러(20), 전기 공급 부재(30), 가압 롤러(50)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 29는 상술한 실시 예들과 달리 발열 벨트(10')를 가열 지지 롤러(20) 대신에 가압 지지부재(200)와 닙 형성 부재(201)로 구성된 가열 지지부재를 사용하여 지지하는 화상 정착 장치(6)의 실시 예를 나타낸다. 가압 지지부재(200)는 발열 벨트(10')의 내부에 고정되며, 닙 형성 부재(201)를 가압 롤러 쪽으로 가압하여 지지한다. 닙 형성 부재(201)는 발열 벨트(10')를 지지하여 발열 벨트(10')가 가압 롤러(50)와 소정 폭의 닙을 형성하도록 한다. 본 실시 예의 경우에는 가압 롤러(50)가 회전하면, 가압 지지 부재(200)와 닙 형성 부재(201)는 회전하지 않고, 발열 벨트(10')만 가압 롤러(50)에 의해 회전한다.
본 실시 예의 경우에도, 발열 벨트(10')는 용지 비접촉 영역(L2)의 전기 저항을 낮추기 위해 전도성층(80)을 포함한다.
도 18 내지 도 20과 같이, 가열 지지 롤러(20)가 탄성층(14)이 없는 중공의 실린더 형상인 경우에도, 용지 비접촉 영역(L2)에 전도성층(80)을 갖는 발열 벨트(10')를 사용할 수 있다.
도 18의 경우에는 중공(20'-1)의 실린더는 전도성을 갖는 강성 재료로 형성된다. 따라서, 중공 실린더(20') 표면에는 절연층(11)이 형성되고, 절연층(11)의 상면에 저항 발열체층(12)과 이형층(13)이 차례로 적층되어 가열롤러(20a)를 형성한다. 이때, 가열 지지 롤러(20')가 강성부재로 닙 형성이 곤란하므로 가압 롤러(50')가 탄성층(52)을 갖도록 형성하거나, 보조 가압 롤러(55)를 추가로 설치하여 닙 면적을 크게 할 수 있다.
도 19는 중공(20"-1)의 실린더가 비전도성 강성재료로 형성된 경우를 나타낸다. 따라서, 중공 실린더(20") 표면에 절연층을 형성하지 않고. 중공 실린더(20")의 표면에 바로 저항 발열체층(12)을 형성하고, 그 위에 이형층(13)을 형성하여 가열롤러(20b)를 형성한다. 이때, 가열 지지 롤러(20")가 강성부재로 닙 형성이 곤란하므로 가압 롤러(50')가 탄성층(52)을 갖도록 형성하거나, 보조 가압 롤러(55)를 추가로 설치하여 닙 면적을 증대시킬 수 있다.
도 20은 충분한 닙을 형성하기 위해 도 18의 화상 정착 장치(2)에서 가압 롤러(50') 대신 가압벨트 조립체(80)를 사용한 화상 정착 장치(4)를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 이 경우에는 한 쌍의 지지 롤러(82,83)에 의해 무한 궤도 운동을 하도록 지지되는 가압벨트(81)가 강성을 갖는 가열롤러(20a)와 충분한 닙을 형성할 수 있다.
이와 같이 가열 지지 롤러(20')를 강성재료로 형성한 경우에도 상술한 바와 같이 용지 비접촉 영역(L2)의 저항 발열체층(12)에 전도성층(80)을 형성하여 전기 저항을 낮춤으로써 용지 비접촉 영역(L2)의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다.
이하, 상기와 같은 본 발명의 일실 예에 의한 화상 정착 장치를 구비한 화상 형성 장치에 대해 설명한다. 도 30은 본 발명의 일 실시 예에 의한 화상 정착 장치를 구비한 화상 형성 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 화상 형성 장치(100)는 전사사진방식에 의해 인쇄를 하는 것으로서, 레이저 프린터, 복사기, 팩시밀리, 복합기 등을 포함할 수 있다.
도 30을 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 의한 화상 형성 장치(100)는 케이스(101), 급지 장치(110), 현상 장치(130), 화상 정착 장치(1), 배지 장치(150)를 포함할 수 있다.
케이스(101)는 화상 형성 장치(100)의 외관을 형성하며, 급지 장치(110), 현상 장치(130), 화상 정착 장치(1), 및 배지 장치(150)를 지지한다.
급지 장치(110)는 여러 장의 인쇄매체(P)를 적재하며, 인쇄매체(P)를 픽업하여 현상 장치(130)로 공급한다. 급지 장치(110)에서 공급된 인쇄매체(P)는 복수 개의 이송 롤러(111)에 의해 현상 장치(130)로 이송된다.
현상 장치(130)는 급지 장치(110)에서 공급된 인쇄매체(P)에 소정의 화상을 형성하는 것으로서, 노광 장치(120)에 의해 소정의 정전 잠상이 형성되는 감광매체(131), 감광매체(131)에 현상제를 공급하여 정전 잠상을 현상제 화상으로 현상하는 현상 롤러(132), 및 감광매체(131)에 형성된 현상제 화상을 인쇄매체(P)에 전사하는 전사 롤러(140)를 포함한다. 인쇄매체(P)가 감광매체(131)와 전사 롤러(140) 사이의 전사 닙을 통과하면 현상제 화상이 인쇄매체(P)에 전사된다.
화상 정착 장치(1)는 인쇄매체(P)에 전사된 현상제 화상을 인쇄매체(P)에 정착시키는 것으로서, 상술한 바와 같이 발열 벨트(10), 가열 지지 롤러(20) 및 가압 롤러(50)를 포함한다. 인쇄매체(P)가 화상 정착 장치(1)의 발열 벨트(10)와 가압 롤러(50) 사이의 닙(N)으로 인입되면, 소정의 열과 압력에 의해 현상제 화상이 인쇄매체(P)에 정착된다. 이때, 본 발명에 의한 화상 정착 장치(1)는 용지 비접촉 영역(L2)의 온도가 낮으므로, 연속 인쇄를 하여도 화상 정착 장치(1)가 가열되지 않는다.
정착이 완료된 인쇄매체(P)는 이송 롤러(111)와 배지 장치(150)를 통해 화상 형성 장치(100)의 외부로 배출된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 의한 화상 정착 장치는 인쇄 중에 용지 비접촉 영역의 온도가 크게 상승하지 않도록 구성되어 있으므로, 연속 인쇄를 수행하여도 화상 형성 장치가 열에 의해 손상을 입는 문제는 발생하지 않는다.
상기에서 본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며, 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실시될 수 있을 것이다.
1,2,3,4,5; 화상 정착 장치 10; 발열 벨트
11; 절연층 12; 저항 발열체층
13; 이형층 14; 탄성층
20; 가열 지지롤러 30,60,70; 전기 공급 부재
40; 브러시 조립체 41; 브러시
50; 가압 롤러 51; 중심축
61,71; 몸체부 63,73; 연장부
75; 전극 절연층 80; 전도성층
90; 전기 공급 부재 91; 내측 지지캡
95; 외측 고정캡 100; 화상 형성 장치
101; 케이스 110; 급지 장치
120; 노광 장치 130; 현상 장치
140; 전사 롤러 150; 배지 장치

Claims (37)

  1. 저항 발열체층, 상기 저항 발열체층 내측면에 형성되는 절연층, 상기 저항 발열체층의 외측면에 형성되는 이형층을 구비한 발열 벨트;
    상기 발열 벨트 내부에 설치되며, 상기 발열 벨트와 함께 회전하는 가열 지지 롤러;
    상기 가열 지지 롤러와 평행하게 설치되며, 상기 발열 벨트의 외측면과 접촉하여 닙을 형성하는 가압 롤러; 및
    상기 발열 벨트의 저항 발열체층에 전기를 공급하는 전기 공급 부재;를 포함하며,
    상기 발열 벨트의 저항 발열체층은 양단부의 용지 비접촉 영역의 두께가 중앙부의 용지 접촉 영역의 두께와 동일하거나 두꺼운 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항 발열체층의 용지 접촉 영역의 폭은 상기 저항 발열체층으로 정착할 수 있는 최대 크기의 인쇄매체의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항 발열체층의 용지 비접촉 영역의 두께는 상기 용지 접촉 영역 두께의 1배 내지 3배인 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항 발열체층의 외경은 전 길이에 걸쳐 동일하고,
    상기 가열 지지 롤러의 외경은 전 길이에 걸쳐 동일하며,
    상기 저항 발열체층과 상기 가열 지지 롤러 사이에 위치하는 상기 절연층은 전 길이에 따라 상기 저항 발열체층의 두께 변화에 따라 상보적으로 변하는 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항 발열체층의 외경은 전 길이에 걸쳐 동일하고,
    상기 가열 지지 롤러의 외경은 상기 저항 발열체층의 두께에 대응되는 단차를 가지며,
    상기 절연층은 전 길이에 걸쳐 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항 발열체층은 카본 나노 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 저항 발열체층은 전도성 필러로서 금속이 도핑된 카본 나노 튜브가 탄성체인 실리콘 러버 또는 폴리아미드에 분산되어 형성되는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 공급 부재는 상기 가열 지지 롤러의 양단에 설치되어 상기 저항 발열체층으로 전기를 공급하는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전기 공급 부재는 상기 발열 벨트의 양단부를 따라 설치되며, 상기 전기 공급 부재는 상기 가열 지지 롤러의 축 방향에 수직한 방향으로 접촉하도록 설치된 브러시에 의해 전기를 공급받는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 전기 공급 부재는 상기 가열 지지 롤러의 일단을 감싸는 캡 형상으로 형성되며, 상기 캡 형상의 전기 공급 부재는 상기 가열 지지 롤러의 축 방향으로 접촉하도록 설치된 브러시에 의해 전기를 공급받는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 캡 형상 전기 공급 부재의 내측면을 지지하는 내측 지지캡; 및
    상기 캡 형상 전기 공급 부재의 외측면을 지지하고, 상기 캡 형상 전기 공급 부재를 상기 가열 지지 롤러의 저항 발열체층에 대해 고정하는 외측 고정캡;을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 가열 지지 롤러는,
    상기 발열 벨트를 지지하며, 원통 형상으로 형성된 탄성층; 및
    상기 탄성층의 중심에 설치되는 중심축;을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 가압 롤러는,
    가압 회전축에 탄성층, 이형층이 차례로 적층되어 형성된 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 가열 지지 롤러는,
    상기 발열 벨트에 대응되는 폭을 갖는 중공 실린더부; 및
    상기 중공 실린더부의 양단에 설치된 한 쌍의 지지축;을 포함하며,
    상기 중공 실린더부와 한 쌍의 지지축은 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 가압 롤러에서 일정 간격 이격되며, 상기 발열 벨트를 상기 가열 지지 롤러에 대해 가압하도록 설치되는 보조 가압 롤러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 가압 롤러는 적어도 2개의 지지 롤러와 상기 2개의 지지 롤러에 의해 회전하는 가압벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  17. 저항 발열체층과, 상기 저항 발열체층 외측면에 형성되는 이형층, 및 상기 저항 발열체층에 전기를 공급하는 전기 공급 부재;를 포함하는 발열 벨트;
    상기 발열 벨트의 내측에 설치되며, 상기 저항 발열체층과 접촉하는 비 전도성 중심축을 포함하는 가열 롤러; 및
    상기 가열 롤러와 평행하게 설치되며, 상기 발열 벨트의 외측면과 접촉하여 닙을 형성하는 가압 롤러;를 포함하며,
    상기 발열 벨트의 저항 발열체층은 양단부의 용지 비접촉 영역의 두께가 중앙부의 용지 접촉 영역의 두께와 동일하거나 두꺼운 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 저항 발열체층의 용지 접촉 영역의 폭은 상기 저항 발열체층으로 정착할 수 있는 최대 크기의 인쇄매체의 폭과 동일하며,
    상기 저항 발열체층의 양단부의 두께는 상기 중앙부 두께의 1배 내지 3배인 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  19. 저항 발열체층, 상기 저항 발열체층 내측면에 형성되는 절연층, 상기 저항 발열체층의 외측면에 형성되는 이형층을 구비한 발열 벨트;
    상기 발열 벨트 내부에 설치되며, 상기 발열 벨트와 함께 회전하는 가열 지지 롤러;
    상기 가열 지지 롤러와 평행하게 설치되며, 상기 발열 벨트의 외측면과 접촉하여 닙을 형성하는 가압 롤러; 및
    상기 발열 벨트의 저항 발열체층에 전기를 공급하도록 상기 가열 지지 롤러의 양단에 상기 가열 지지 롤러의 외주를 따라 설치되는 한 쌍의 전기 공급 부재;를 포함하며,
    상기 전기 공급 부재와 상기 저항 발열체층은 상기 발열 벨트의 원주방향으로 일정한 형상으로 형성되는 복수 개의 접촉부를 통해 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 전기 공급 부재는,
    상기 가열 지지 롤러의 일단에 설치되는 몸통부; 및
    상기 몸통부에서 일정 간격으로 돌출 형성되며, 상기 발열 벨트의 저항 발열체층과 접촉하도록 설치되는 복수 개의 돌출부;를 포함하며,
    상기 복수 개의 돌출부가 상기 복수 개의 접촉부를 형성하는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 전기 공급 부재는
    상기 가열 지지 롤러의 일단에 설치되는 몸통부; 및
    상기 발열 벨트의 용지 비접촉 영역에 대응하도록 상기 몸통부에서 연장되는 연장부;를 포함하며,
    상기 연장부와 상기 발열 벨트의 저항 발열체층 사이에는 전극 절연층이 설치되며, 상기 전극 절연층에는 상기 가열 지지 롤러의 원주 방향으로 일정한 형상을 갖는 복수 개의 관통공이 형성되며, 상기 저항 발열체층과 상기 전기 공급 부재는 상기 복수 개의 관통공을 채운 상기 저항 발열체층을 형성하는 물질을 통해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 복수 개의 접촉부의 각각은 띠형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 복수 개의 접촉부는 상기 가열 지지 롤러의 중심축에 대해 경사진 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  24. 저항 발열체층, 상기 저항 발열체층의 외측면에 형성되는 이형층, 및 전도성층을 구비한 발열 벨트;
    상기 발열 벨트 내부에 설치되며, 상기 발열 벨트의 회전을 지지하는 가열 지지부재;
    상기 가열 지지부재와 평행하게 설치되며, 상기 발열 벨트의 외측면과 접촉하여 닙을 형성하는 가압 롤러; 및
    상기 발열 벨트의 저항 발열체층에 전기를 공급하는 전기 공급 부재;를 포함하며,
    상기 전도성층은 상기 발열 벨트의 용지 비접촉 영역에 상기 저항 발열체층과 전기적으로 연결되도록 형성되며,
    상기 전도성층의 전기 전도도는 상기 저항 발열체층의 전기 전도도와 동일하거나 큰 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 저항 발열체층은 전도성 필러로서 금속이 도핑된 카본 나노 튜브가 탄성체인 실리콘 러버 또는 폴리아미드에 분산되어 형성되는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 전도성층의 전기 전도도는 상기 저항 발열체층의 전기 전도도 보다 1-500배 큰 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 전도성층은 전도성 수지 또는 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 전도성층이 금속으로 형성될 때, 상기 전도성층은 1nm - 999 ㎛의 두께를 갖는 금속막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  29. 제 24 항에 있어서,
    상기 전도성층은 상기 저항 발열체층의 상면과 하면 중 적어도 한 곳에 적어도 한 개가 형성되는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  30. 제 24 항에 있어서,
    상기 발열 벨트는 상기 저항 발열체층의 하면에 형성되는 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  31. 제 24 항에 있어서,
    상기 발열 벨트는 상기 저항 발열체층과 상기 이형층 사이에 형성되는 탄성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  32. 제 24 항에 있어서,
    상기 가열 지지부재는 가열 지지 롤러, 닙 형성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 닙 형성 부재는 상기 발열 벨트의 내부에 설치되며, 상기 닙 형성 부재를 상기 가압 롤러 쪽으로 지지하는 가압 지지 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  34. 제 24 항에 있어서,
    상기 발열 벨트의 전도성층은 상기 전기 공급 부재와 전기적으로 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  35. 저항 발열체층, 상기 저항 발열체층의 외측면에 형성되는 이형층을 포함하는 발열 벨트;
    상기 발열 벨트 내부에 설치되며, 상기 발열 벨트의 회전을 지지하는 가열 지지부재;
    상기 가열 지지부재와 평행하게 설치되며, 상기 발열 벨트의 외측면과 접촉하여 닙을 형성하는 가압 롤러; 및
    상기 발열 벨트의 저항 발열체층에 전기를 공급하는 전기 공급 부재;를 포함하며,
    상기 발열 벨트의 용지 비접촉 영역의 전기 저항은 상기 발열 벨트의 용지 접촉 영역의 전기 저항보다 작은 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 발열 벨트의 용지 비접촉 영역의 저항 발열체층의 두께 또는 전기전도도를 조절하여 상기 전기 저항을 조절하는 것을 특징으로 하는 화상 정착 장치.
  37. 청구항 1 항 내지 청구항 36 항 중의 어느 한 항의 화상 정착 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
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