KR20140079256A

KR20140079256A - 정착 장치 및 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR20140079256A
Application number: KR1020130043813A
Authority: KR
Inventors: 안도 타카시
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2014-06-26
Also published as: JP2014119636A; KR102022326B1; JP5990794B2

Abstract

제1 프레임부(400a) 및 제2 프레임부(400b)는 벨트 가이드(431)를 사이에 끼워 지지한다. 제1 프레임부(400a)는, 가압 롤러(44)의 회전축과 평행한 방향에서 보아 제2 프레임부(400b)보다 가압 롤러(44)의 회전 방향의 하류측에 배치된다. 제1 프레임부(400a)에서의 제2 프레임부(400b)와 대향하는 면에는, 벨트 가이드(431)를 지지하는 볼록형상의 제1 벨트 가이드 지지부(401a)가 설치된다. 제2 프레임부(400b)에서의 제1 프레임부(400a)와 대향하는 면에는, 제1 벨트 가이드 지지부(401a)보다 가압 롤러(44)로부터 이격된 위치에 벨트 가이드(431)를 지지하는 볼록형상의 제2 벨트 가이드 지지부(401b)가 설치된다.

Description

정착 장치 및 화상 형성 장치{Fixing device and image forming apparatus using the same}

기록 매체 상에 형성된 토너 화상을 정착시키는 정착 장치 및 정착 장치를 구비하는 화상 형성 장치에 관한 것이다.

종래, 가압 롤러의 외주면과, 가요성을 갖는 무단상의 정착 벨트와, 정착 벨트를 개재하여 가압 롤러에 대향하도록 배치된 압접 부재를 포함하여 구성된 정착 장치가 있다. 이러한 정착 장치는 정착 벨트와 가압 롤러의 사이에 기록 매체를 반입하고, 압접 부재와 가압 롤러의 사이에 기록 매체를 끼워 넣어 기록 매체를 가열 및 가압함으로써 기록 매체 상에 형성된 토너상을 정착시키고 있다.

또한, 이러한 정착 장치로서 정착 장치의 프레임에 가압 롤러를 고정하고, 압접 부재를 정착 벨트를 개재하여 가압 롤러에 압접하는 타입의 정착 장치도 제안되어 있다.

(특허문헌 1) JP2002-145681 A

상술한 압접 부재를 가압 롤러에 압접하는 타입의 정착 장치는, 정착 벨트의 양단부에 정착 벨트를 회전 가능하게 지지하는 벨트 가이드가 설치되어 있다. 또한, 이 벨트 가이드는 정착 장치에 설치된 프레임에 지지된다. 벨트 가이드와 프레임의 사이에 흔들림이 있으면, 정착 장치의 동작시에 흔들림량만큼의 기울어짐이 벨트 가이드에 생겨 정착 벨트의 축방향 사행력의 증가 등의 결함을 발생시킨다. 또한, 흔들림량을 줄이면 벨트 가이드와 프레임의 간극이 작아지기 때문에, 벨트 가이드의 조립성이 악화되거나 정착 장치의 동작시에 벨트 가이드의 원활한 동작이 방해됨으로써 닙면 내의 압력 불균일이 생기거나 한다.

본 발명은 벨트 가이드를 프레임에 안정된 상태로 지지 가능한 정착 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 정착 장치는, 가압 롤러와, 가요성을 갖는 무단상의 정착 벨트와, 정착 벨트를 개재하여 가압 롤러에 압접되는 압접 부재와, 정착 벨트를 회전 가능하게 지지함과 동시에 압접 부재를 지지하는 벨트 가이드와, 사이에 벨트 가이드를 끼워 넣음으로써 벨트 가이드를 지지하는 제1 프레임 및 제2 프레임을 구비한다. 제1 프레임 및 제2 프레임은 벨트 가이드를 압접 부재가 가압 롤러에 압접되는 방향으로 슬라이드 가능하게 지지한다. 제1 프레임은, 가압 롤러의 회전축과 평행한 방향에서 보아 제2 프레임보다 가압 롤러의 회전 방향의 하류측에 배치된다. 제1 프레임에서의 제2 프레임과 대향하는 면에는, 벨트 가이드를 지지하는 볼록형상의 제1 벨트 가이드 지지부가 설치된다. 제2 프레임에서의 제1 프레임과 대향하는 면에는, 제1 벨트 가이드 지지부보다 가압 롤러로부터 이격된 위치에 벨트 가이드를 지지하는 볼록형상의 제2 벨트 가이드 지지부가 설치된다.

상기 정착 장치는, 압접 부재가 가압 롤러에 압접되도록 벨트 가이드를 가압하는 가압 부재를 구비하고, 가압 부재는 가압 롤러의 회전축과 평행한 회전축을 갖는 롤러에 의해 벨트 가이드를 가압할 수 있다.

롤러는, 가압 롤러의 회전축과 평행한 방향에서 보아 벨트 가이드에서의 벨트 가이드의 슬라이드 방향에 직교하는 방향의 폭의 중심선에 대해 가압 롤러의 회전 방향의 상류측에 설치될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 정착 장치는, 가압 롤러; 정착 벨트; 상기 정착 벨트를 개재하여 상기 가압 롤러에 압접되는 압접 부재; 상기 정착 벨트의 양단부를 회전 가능하게 지지함과 동시에 상기 압접 부재를 지지하는 벨트 가이드; 상기 가압 롤러의 회전방향을 기준으로 하여 하류측과 상류측에 각각 위치되며, 상호 대향되어 그 사이에 상기 벨트 가이드를 상기 가압 롤러를 향하여 슬라이딩될 수 있게 지지하는 제1, 제2프레임부; 상기 벨트 가이드에 상기 압접 부재가 상기 가압 롤러에 압접되는 방향의 가압력을 제공하는 가압 부재;를 포함하며, 상기 가압 부재는 상기 압접 부재의 폭의 중심을 지나는 중심선을 기준으로 하여 상기 제2프레임부 쪽으로 치우친 위치에 상기 가압력을 제공한다.

상기 제1, 제2 프레임부의 상호 대향하는 면에는 상기 벨트 가이드를 지지하는 볼록한 형상의 제1, 제2벨트 가이드 지지부가 마련될 수 있다.

상기 제1, 제2벨트 가이드 지지부는 상기 가압 롤러로부터의 이격 거리가 서로 다를 수 있다.

상기 제1벨트 가이드 지지부는 상기 제2벨트 가이드 지지부보다 상기 가압 롤러에 더 가까울 수 있다.

상기 가압 부재는 상기 가압 롤러의 회전축과 평행한 회전축을 갖는 롤러를 구비하며, 상기 롤러가 상기 벨트 가이드에 접촉되어 가압할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 화상 형성 장치는 상술한 정착 장치를 구비한다.

상술한 정착 장치의 실시예 및 이를 채용한 화상 형성 장치의 실시예에 따르면, 벨트 가이드를 프레임에 안정된 상태로 지지시킬 수 있다.

정착 장치의 동작 개시에 의해 가압 롤러가 회전하면, 가압 롤러에 압접되어 있는 압접 부재도 가압 롤러의 외주면의 이동에 따라 이동하고자 한다. 즉, 벨트 가이드에 회전 모멘트가 생긴다. 이에 의해, 벨트 가이드의 가압 롤러측의 단부는 가압 롤러의 회전 방향의 하류측에 배치된 제1 프레임 측으로 이동하여 제1 벨트 가이드 지지부에 접촉한다. 한편, 벨트 가이드에서의 가압 롤러 측에 대해 반대측의 단부는 가압 롤러의 회전 방향의 상류측에 배치된 제2 프레임 측으로 이동하여 제2 벨트 가이드 지지부에 접촉한다. 이와 같이 정착 장치의 가압 롤러를 회전시킴으로써, 벨트 가이드가 제1 벨트 가이드 지지부 및 제2 벨트 가이드 지지부에 가압되고, 벨트 가이드를 제1 프레임 및 제2 프레임에 의해 안정된 상태로 지지할 수 있다.

또한, 제1 프레임에서의 제1 벨트 가이드 지지부 이외의 부분과 제2 프레임에서의 제2 벨트 가이드 지지부 이외의 부분은 벨트 가이드의 지지에 관여하지 않기 때문에, 이들 간격을 넓게 할 수 있다. 이에 의해, 제1 프레임과 제2 프레임의 사이에 벨트 가이드를 용이하게 배치할 수 있고 벨트 가이드의 조립이 용이해진다.

롤러에 의해 벨트 가이드가 가압되기 때문에, 정착 장치의 동작시에 발생하는 벨트 가이드의 회전 모멘트가 롤러와의 접촉에 따라 저해되는 일이 없다. 따라서, 가압 부재에 의해 벨트 가이드를 가압하는 경우이어도 회전 모멘트에 의해 벨트 가이드를 확실히 제1 벨트 가이드 지지부 및 제2 벨트 가이드 지지부에 접촉시킬 수 있다.

롤러에 의한 벨트 가이드에의 탄성 바이어스력이 정착 장치의 동작시에 발생하는 벨트 가이드의 회전 모멘트를 한층 더 증대시킨다. 이에 의해, 벨트 가이드를 보다 확실히 제1 벨트 가이드 지지부 및 제2 벨트 가이드 지지부에 접촉시킬 수 있다.

도 1은 실시형태에 관한 화상 형성 장치의 개략 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 정착 유닛을 가압 롤러의 회전축과 평행한 방향에서 본 도면이다.
도 3은 도 2의 III-III선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 2의 압접 부재와 가압 롤러의 접촉 부분을 도시한 도면이다.
도 5는도 2의 벨트 가이드에 생기는 회전 모멘트를 설명하는 도면이다.
도 6은도 2의 벨트 가이드에 생기는 회전 모멘트를 설명하는 도면이다.

이하에 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 가진 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.

(화상 형성 장치의 전체 구성)

도 1에 도시된 바와 같이, 화상 형성 장치(1)는 기록 매체 반송 유닛(10), 전사 유닛(20), 감광체 드럼(30), 4개의 현상 유닛(100) 및 정착 유닛(정착 장치)(40)을 포함한다.

기록 매체 반송 유닛(10)은, 최종적으로 화상이 형성되는 기록 매체로서의 용지(P)를 수용함과 동시에 용지(P)를 기록 매체 반송로 상으로 반송한다. 용지(P)는 카세트에 적층되어 수용된다. 기록 매체 반송 유닛(10)은, 용지(P)에 전사될 토너상이 2차 전사 영역(R)에 도달하는 시점에 맞추어 용지(P)를 2차 전사 영역(R)에 도달시킨다.

전사 유닛(20)은, 현상 유닛(100)에 의해 형성된 토너상을 용지(P)에 2차 전사되는 2차 전사 영역(R)으로 반송한다. 전사 유닛(20)은 전사 벨트(21), 전사 벨트(21)를 현가하는 현가 롤러(21a, 21b, 21c, 21d), 감광체 드럼(30)과 함께 전사 벨트(21)를 협지하는 1차 전사 롤러(22), 현가 롤러(21d)와 함께 전사 벨트(21)를 협지하는 2차 전사 롤러(24)를 포함하여 구성된다.

전사 벨트(21)는, 현가 롤러(21a, 21b, 21c, 21d)에 의해 순환 이동되는 무단상의 벨트이다. 1차 전사 롤러(22)는, 전사 벨트(21)의 내주측으로부터 감광체 드럼(30)을 가압하도록 설치된다. 한편, 2차 전사 롤러(24)는 전사 벨트(21)의 외주측으로부터 현가 롤러(21d)를 가압하도록 설치된다. 또한, 전사 유닛(20)은 전사 벨트(21)에 부착된 토너를 제거하는 벨트 클리닝 장치 등을 더 구비할 수도 있다.

감광체 드럼(30)은 외주면에 화상이 형성되는 정전 잠상 담지체로서, 예를 들면 감광체로서 OPC(Organic Photo Conductor)가 채용될 수 있다. 본 실시형태에 관한 화상 형성 장치(1)는 컬러 화상을 형성 가능한 장치로서, 예를 들면 마젠타, 옐로우, 시안, 블랙의 각 색에 대응하여 4개의 감광체 드럼(30)이 전사 벨트(21)의 이동 방향을 따라 설치되어 있다. 각 감광체 드럼(30)의 외주를 따라 도 1에 도시된 바와 같이 대전 롤러(32), 노광 유닛(34), 현상 유닛(100) 및 클리닝 유닛(38)이 각각 설치되어 있다.

대전 롤러(32)는, 감광체 드럼(30)의 표면을 소정의 전위로 균일하게 대전시킨다. 노광 유닛(34)은, 대전 롤러(32)에 의해 대전된 감광체 드럼(30)의 표면을 용지(P)에 형성할 화상에 따라 노광한다. 이에 의해, 감광체 드럼(30)의 표면 중에서 노광 유닛(34)에 의해 노광된 부분의 전위가 변화하여 정전 잠상이 형성된다. 4개의 현상 유닛(100)은, 각 현상 유닛(100)에 대응하여 설치된 토너 탱크(36)로부터 공급된 토너를 이용하여 감광체 드럼(30)에 형성된 정전 잠상을 현상하여 토너상을 생성한다. 4개의 토너 탱크(36) 내에는 각각 마젠타, 옐로우, 시안 및 블랙의 토너가 충전되어 있다.

클리닝 유닛(38)은, 감광체 드럼(30) 상에 형성된 토너상이 전사 벨트(21)로 1차 전사된 후에 감광체 드럼(30) 상에 잔존하는 토너를 회수한다. 클리닝 유닛(38)은, 예를 들면 감광체 드럼(30)의 외주면에 클리닝 블레이드를 접촉시킴으로써 감광체 드럼(30) 상의 잔류 토너를 벗겨내는 구조일 수 있다. 또, 감광체 드럼(30)의 둘레 상에는 감광체 드럼(30)의 회전 방향으로 클리닝 유닛(38)과 대전 롤러(32)의 사이에 감광체 드럼(30)의 전위를 리셋하는 제전 램프가 배치될 수도 있다.

정착 유닛(40)은, 전사 벨트(21)로부터 용지(P)에 2차 전사된 토너상을 용지(P)에 부착시켜 정착시킨다. 정착 유닛(40)은, 가열되는 정착 벨트(42)와 가압 롤러(44)를 포함하여 구성된다. 정착 벨트(42)는 가요성을 갖는 무단상의 벨트이며, 그 내부에는 예를 들면 할로겐 램프 등의 히터(450)(도 3 참조)가 설치되어 있다. 또한, 정착 벨트(42)의 내부에는 압접 부재(440)(도 2 참조)가 설치된다. 압접 부재(440)는 정착 벨트(42)를 개재하여 가압 롤러(44)에 압접된다. 가압 롤러(44)는 회전축 둘레로 회전 가능한 원통형의 부재이다. 가압 롤러(44)의 외주면에는, 예를 들면 실리콘 고무 등의 내열 탄성층이 마련된다. 정착 벨트(42)와 가압 롤러(44)의 접촉 영역인 정착 닙부에 용지(P)를 통과시킴으로써 토너상을 용지(P)에 용융 정착시킨다.

또한, 화상 형성 장치(1)에는, 정착 유닛(40)에 의해 토너상이 정착된 용지(P)를 장치 외부로 배출하기 위한 배출 롤러(52, 54)가 설치된다.

다음으로, 화상 형성 장치(1)의 동작에 대해 설명한다. 화상 형성 장치(1)에 피기록 화상의 화상 신호가 입력되면, 화상 형성 장치(1)의 제어부는 대전 롤러(32)를 이용하여 감광체 드럼(30)의 표면을 소정의 전위로 균일하게 대전시킨 후, 수신한 화상 신호에 기초하여 노광 유닛(34)을 이용하여 감광체 드럼(30)의 표면에 레이저 광을 조사하여 정전 잠상을 형성한다.

한편, 현상 유닛(100)에서는, 토너와 캐리어를 혼합 교반하여 토너를 충분히 대전시킨 후, 토너와 캐리어가 혼합된 현상제를 현상 롤러(현상제 담지체)(110)에 담지시킨다. 그리고, 현상 롤러(110)의 회전에 의해 현상제가 현상 롤러(110)와 감광체 드럼(30)이 대향된 영역까지 반송되면, 현상 롤러(110)에 담지된 현상제 중의 토너가 감광체 드럼(30)의 외주면 상에 형성된 정전 잠상으로 이동하여 정전 잠상이 현상된다. 이와 같이 하여 형성된 토너상은, 감광체 드럼(30)과 전사 벨트(21)가 대향하는 영역에서 감광체 드럼(30)으로부터 전사 벨트(21)로 1차 전사된다. 전사 벨트(21)에는 4개의 감광체 드럼(30) 상에 형성된 토너상이 순차적으로 적층되어 하나의 적층 토너상이 형성된다. 그리고, 현가 롤러(21d)와 2차 전사 롤러(24)가 대향된 2차 전사 영역(R)에서, 적층 토너상은 기록 매체 반송 유닛(10)으로부터 반송된 용지(P)에 2차 전사된다.

적층 토너상이 2차 전사된 용지(P)는 정착 유닛(40)으로 반송된다. 용지(P)를 정착 벨트(42)와 가압 롤러(44)의 사이에서 열 및 압력을 가하면서 통과시킴으로써 적층 토너상을 용지(P)에 용융 정착시킨다. 그 후, 용지(P)는 배출 롤러(52, 54)에 의해 화상 형성 장치(1)의 외부로 배출된다. 한편, 전사 벨트(21)에 벨트 클리닝 장치를 구비된 경우, 적층 토너상이 용지(P)에 2차 전사된 후 전사 벨트(21)에 잔존하는 토너는 벨트 클리닝 장치에 의해 제거될 수 있다.

(정착 유닛의 구성)

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 정착 유닛(40)은 가압 롤러(44), 벨트 어셈블리(430), 정착 유닛 프레임(400), 가압 레버(가압 부재)(410) 및 가압 스프링(415)을 포함한다. 벨트 어셈블리(430)는 정착 벨트(42), 압접 부재(440), 히터(450) 및 벨트 가이드(431)를 포함한다. 벨트 가이드(431)는 정착 벨트(42)의 양단에 각각 배치되고, 정착 벨트(42)를 회전 가능하게 지지한다. 또, 벨트 가이드(431)는 압접 부재(440) 및 히터(450)의 양단을 각각 지지한다. 압접 부재(440) 및 히터(450)는 정착 벨트(42)의 내측에 배치된다. 압접 부재(440)는 정착 벨트(42)를 개재하여 가압 롤러(44)에 압접된다. 히터(450)는 정착 벨트(42)를 내측으로부터 가열한다.

정착 유닛 프레임(400)은, 가압 롤러(44) 및 벨트 어셈블리(430)의 양단에 각각 배치된다. 정착 유닛 프레임(400)은 대략 U자 형상이다. 정착 유닛 프레임(400)은 대략 평행하게 연장되는 제1 프레임부(제1 프레임)(400a) 및 제2 프레임부(제2 프레임)(400b)와, 제1 프레임부(400a) 및 제2 프레임부(400b)의 일단끼리를 연결하는 프레임 연결부(400c)를 포함한다. 프레임 연결부(400c)는 가압 롤러(44)의 단부를 지지한다.

가압 롤러(44)는, 프레임 연결부(400c)에 지지되는 축부(44a) 및 축부(44a)에 회전 가능하게 지지되는 가압면부(44b)를 구비한다. 가압면부(44b)는 도시하지 않은 구동원에 의해 회전 구동된다.

제1 프레임부(400a)와 제2 프레임부(400b)의 사이에는 벨트 어셈블리(430)의 벨트 가이드(431)가 배치된다. 제1 프레임부(400a)와 제2 프레임부(400b)는, 벨트 가이드(431)를 압접 부재(440)가 가압 롤러(44)에 압접되는 방향으로 슬라이드 가능하게 지지한다. 또, 도 3에 도시된 바와 같이, 벨트 가이드(431)에는 제1 프레임부(400a)에 지지되는 부위에 대략 U자형의 제1계합부(431a)와, 제2 프레임부(400b)에 지지되는 부위에 대략 U자형의 제2계합부(431b)가 설치된다. 대략 U자형의 제1계합부(431a)에는 제1 프레임부(400a)의 정착 벨트(42)의 축방향 측의 양면이 삽입되어 지지된다. 마찬가지로 대략 U자형의 제2계합부(431b)에는 제2 프레임부(400b)의 정착 벨트(42)의 회전축방향 측의 양면이 삽입되어 지지된다.

또, 대략 U자형의 제1, 제2계합부(431a 및 431b)에는, 압접 부재(440)가 가압 롤러(44)에 압접되는 방향으로 벨트 가이드(431)가 슬라이드할 수 있도록 제1 프레임부(400a 및 400b)가 삽입된다. 이에 의해, 벨트 가이드(431)가 정착 벨트(42)의 회전축방향으로 이동하는 것이 규제된다. 또, 도 2에서는 제1 프레임부(400a)의 벨트 가이드(431) 측의 부위 및 제2 프레임부(400b)의 벨트 가이드(431) 측의 부위를 도시하기 위하여, 제1, 제2계합부(431a 및 431b)의 대략 U자형상 중에서 볼록하게 튀어나온 부분이 생략되어 있다.

여기서, 가압 롤러(44)는 도 2 중에서 시계방향(우측방향)으로 회전하는 것으로 한다. 따라서, 제1 프레임부(400a)는, 가압 롤러(44)의 회전축과 평행한 방향에서 보아 제2 프레임부(400b)보다 가압 롤러(44)의 회전 방향의 하류측에 배치된다.

제1 프레임부(400a)의 제2 프레임부(400b)와 대향하는 면에는, 벨트 가이드(431)를 지지하는 볼록형상의 제1 벨트 가이드 지지부(401a)가 마련된다. 또한, 제2 프레임부(400b)의 제1 프레임부(400a)와 대향하는 면에는, 제1 벨트 가이드 지지부(401a)보다 가압 롤러(44)로부터 더 이격된 위치에 벨트 가이드(431)를 지지하는 볼록형상의 제2 벨트 가이드 지지부(401b)가 마련된다. 즉, 제1 벨트 가이드 지지부(401a) 및 제2 벨트 가이드 지지부(401b)는 가압 롤러(44)로부터의 이격 거리가 서로 다르다.

가압 레버(410)는, 대략 U자형의 개방된 단부 근방에서 제1 프레임부(400a) 및 제2 프레임부(400b)를 가로지르도록 설치된다. 가압 레버(410)의 일단은 제2 프레임부(400b)에 회전 가능하게 지지된다. 가압 레버(410)의 타단은 제1 프레임부(400a)에 장착된 가압 스프링(415)에 연결된다. 가압 스프링(415)의 힘에 의해, 가압 레버(410)는 벨트 가이드(431)를 가압 롤러(44) 측으로 향하여 가압한다. 이에 의해, 벨트 가이드(431)에 지지되는 압접 부재(440)가 정착 벨트(42)를 개재하여 가압 롤러(44)에 압접된다.

가압 레버(410)의 벨트 가이드(431)와 접촉하는 부위에는 롤러(411)가 설치된다. 즉, 가압 레버(410)는 롤러(411)에 의해 벨트 가이드(431)를 가압한다. 롤러(411)의 회전축은 가압 롤러(44)의 회전축과 평행하다.

정착 유닛 프레임(400)의 대략 U자형의 개방 부분에는, 제1 프레임부(400a)와 제2 프레임부(400b)에 걸쳐 서브 프레임(405)이 장착된다. 서브 프레임(405)을 정착 유닛 프레임(400)에 장착함으로써 정착 유닛 프레임(400)의 강도가 향상된다.

다음으로, 정착 유닛(40)을 동작시킨 경우에 벨트 가이드(431)에 가해지는 힘에 대해 설명한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 압접 부재(440)는 가압 롤러(44)에 압접되는 부분에 구조 부재(441), 단열 부재(442) 및 닙 플레이트(443)를 구비한다. 구조 부재(441)는 벨트 가이드(431)에 고정되고, 가압 레버(410)로부터의 가압력을 받는다. 단열 부재(442)는 구조 부재(441)의 가압 롤러(44) 측의 면에 설치된다. 닙 플레이트(443)는 단열 부재(442)의 가압 롤러(44) 측의 면에 설치된다. 즉, 구조 부재(441), 단열 부재(442) 및 닙 플레이트(443)는 벨트 가이드(431)에 대해 고정되어 있다.

정착 유닛(40)을 동작시키면 가압 롤러(44)가 회전한다. 벨트 가이드(431)가 가압 레버(410)에 의해 가압 롤러(44) 쪽으로 가압됨으로써, 벨트 가이드(431)에 고정된 닙 플레이트(443)가 정착 벨트(42)를 개재하여 가압 롤러(44)에 압접된다. 압접 부재(440)에 가해지는 가압 레버(410)로부터의 힘(압접 부재(440)가 정착 벨트(42)르 누르는 힘)을 가압력(F1)이라고 한다.

닙 플레이트(443)가 정착 벨트(42)를 개재하여 가압 롤러(44)에 압접됨으로써, 가압 롤러(44)의 회전과 함께 정착 벨트(42)도 회전한다. 이때, 회전하는 정착 벨트(42)에 대해 벨트 가이드(431)에 고정된 닙 플레이트(443)가 미끄럼 접촉되어 있다. 이 때문에, 압접 부재(440)에는 정착 벨트(42)와 함께 이동하고자 하는 힘이 작용한다. 닙 플레이트(443)와 정착 벨트(42)의 마찰 계수를 μ라 하면, 정착 벨트(42)의 회전에 따라 압접 부재(440)에 가해지는 힘(이하, 「슬라이딩력」이라고 함)(F2)은

F2 = F1×μ로 표시된다.

이 슬라이딩력(F2)은 정착 벨트(42)의 이동 방향, 즉 도 4에서의 윗방향의 힘이 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 벨트 가이드(431)에 슬라이딩력(F2)이 가해짐으로써 벨트 가이드(431)에는 회전 모멘트(M1)가 생긴다. 이 회전 모멘트(M1)는 정착 벨트(42)의 회전 방향과 같은 방향, 즉 도 5에서의 반시계방향(좌측방향)의 힘이 된다. 또한, 이 회전 모멘트(M1)는 벨트 가이드(431)의 회전 모멘트의 반경을 L2라 하면,

M1=F2×L2로 표시된다.

벨트 가이드(431)에 회전 모멘트(M1)가 생겨 벨트 가이드(431)가 회전운동을 하면, 벨트 가이드(431)의 제1 프레임부(400a) 측의 부위 중에서 가압 롤러(44)에 가까운 부위가 제1 벨트 가이드 지지부(401a)에 눌린다. 이와 동시에, 벨트 가이드(431)의 제2 프레임부(400b) 측의 부위 중에서 가압 롤러(44)로부터 이격된 부위가 제2 벨트 가이드 지지부(401b)에 눌린다. 즉, 벨트 가이드(431)는 회전 모멘트(M1)에 의해 제1 벨트 가이드 지지부(401a) 및 제2 벨트 가이드 지지부(401b)에 눌린 상태로 위치 결정된다.

제1 벨트 가이드 지지부(401a) 및 제2 벨트 가이드 지지부(401b)의 돌출량은, 벨트 가이드(431)가 제1 벨트 가이드 지지부(401a) 및 제2 벨트 가이드 지지부(401b)에 눌린 상태로 벨트 가이드(431)가 적정한 위치가 되도록 설정된다.

또한, 가압 레버(410)는 롤러(411)를 개재하여 벨트 가이드(431)를 가압한다. 이때, 롤러(411)가 회전하기 때문에 가압 레버(410)에 의하여 벨트 가이드(431)의 회전이 방해되지 않는다.

다음으로, 롤러(411)의 설치 위치의 상세에 대해 설명한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 롤러(411)의 설치 위치에 따라 회전 모멘트(M1)에 의한 벨트 가이드(431)의 회전운동이 증대되거나 방해될 수 있다. 여기서, 도 6에 도시된 바와 같이, 벨트 가이드(431)의 슬라이드 방향(압접 부재(440)가 가압 롤러(44)에 압접되는 방향)에 직교하는 방향으로의 벨트 가이드(431)의 폭의 중심을 통과하는 직선을 중심선(L)이라고 한다.

롤러(411)가 벨트 가이드(431)의 중심선(L) 상의 위치를 가압하는 경우, 롤러(411)가 벨트 가이드(431)에 가하는 가압력(F1)은 상술한 벨트 가이드(431)에 생기는 회전 모멘트(M1)의 증감에 기여하지 않는다. 즉, 롤러(411)가 벨트 가이드(431)를 가압하는 위치 및 정착 벨트(42)의 회전에 따른 회전 모멘트를 고려한 벨트 가이드(431)의 회전 모멘트(M3)는 상술한 회전 모멘트(M1)가 된다.

다음으로, 롤러(411)가 벨트 가이드(431)의 중심선(L)보다 제2 프레임부(400b) 측의 위치를 가압하는 경우에 대해 설명한다. 이하에서는, 벨트 가이드(431)의 중심선(L)보다 제2 프레임부(400b) 측의 위치를 가압하는 롤러(411)를 롤러(411a)로서 설명한다(도 6에서는 롤러(411a)를 점선으로 나타냄). 롤러(411a)가 중심선(L)보다 제2 프레임부(400b) 측(가압 롤러(44)의 회전축과 평행한 방향에서 보아 가압 롤러(44)의 회전 방향의 상류측)에 설치되어 있는 경우, 롤러(411a)가 벨트 가이드(431)에 가하는 가압력(F1)에 의해 벨트 가이드(431)에 회전 모멘트(M2a)가 생긴다. 이 회전 모멘트(M2a)는 도 6에서의 반시계방향(좌측방향), 즉 정착 벨트(42)의 회전 방향과 같은 방향의 힘이 된다.

롤러(411a)의 가압력(F1)에 의한 벨트 가이드(431)의 회전 모멘트의 반경을 Lccw2 라고 하면, 회전 모멘트(M2a)는

M2a=F1×Lccw2 가 된다.

이 때문에, 롤러(411a)가 벨트 가이드(431)를 가압하는 위치 및 정착 벨트(42)의 회전에 따른 회전 모멘트를 고려한 벨트 가이드(431)의 회전 모멘트(M3)는

M3=M1+F1×Lccw2가 된다.

즉, 정착 벨트(42)의 회전에 따라 벨트 가이드(431)에 생기는 회전 모멘트(M1)가 롤러(411a)의 가압력(F1)에 의하여 증대된다. 이 때문에, 벨트 가이드(431)를 제1 벨트 가이드 지지부(401a) 및 제2 벨트 가이드 지지부(401b)에 누르는 힘이 강해지고, 벨트 가이드(431)의 위치 결정을 확실히 행할 수 있다.

다음으로, 롤러(411)가 벨트 가이드(431)의 중심선(L)보다 제1 프레임부(400a) 측의 위치를 가압하는 경우에 대해 설명한다. 이하에서는, 벨트 가이드(431)의 중심선(L)보다 제1 프레임부(400a) 측의 위치를 가압하는 롤러(411)를 롤러(411b)로서 설명한다(도 6에서는 롤러(411b)를 점선으로 나타냄). 롤러(411b)가 중심선(L)보다 제1 프레임부(400a) 측(가압 롤러(44)의 회전축과 평행한 방향에서 보아 가압 롤러(44)의 회전 방향의 하류측)에 설치되어 있는 경우, 롤러(411b)가 벨트 가이드(431)에 가하는 가압력(F1)에 의해 벨트 가이드(431)에 회전 모멘트(M2b)가 생긴다. 이 회전 모멘트(M2b)는 도 6에서의 시계방향(우측방향), 즉 정착 벨트(42)의 회전 방향과는 반대 방향의 힘이 된다.

회전 모멘트(M2b)는, 롤러(411b)의 가압력(F1)에 의한 벨트 가이드(431)의 회전 모멘트의 반경을 Lcw2 라고 하면

M2b=F1×Lcw2 가 된다.

이 때문에, 롤러(411b)가 벨트 가이드(431)를 가압하는 위치 및 정착 벨트(42)의 회전에 따른 회전 모멘트를 고려한 벨트 가이드(431)의 회전 모멘트(M3)는

M3=M1-F1×Lcw2 가 된다.

즉, 정착 벨트(42)의 회전에 따라 벨트 가이드(431)에 생기는 회전 모멘트(M1)가 롤러(411b)의 가압력(F1)에 의하여 감소한다. 이 때문에, 벨트 가이드(431)를 제1 벨트 가이드 지지부(401a) 및 제2 벨트 가이드 지지부(401b)에 누르는 힘이 약해지고, 벨트 가이드(431)의 위치 결정을 확실히 행할 수 없는 경우가 생길 수 있다. 따라서, 정착 벨트(42)의 회전에 따른 회전 모멘트(M1)를 감소시키지 않도록 롤러(411)를 중심선(L) 상 혹은 중심선(L)보다 제2 프레임부(400b) 측에 설치하는 것이 바람직하다. 단, 롤러(411)에 의한 가압력(F1)이 회전 모멘트(M1)에 기인하는 벨트 가이드(431)의 회전 동작을 방해하지 않는 정도이면, 중심선(L)보다 제1 프레임부(400a) 측에 롤러(411)를 설치해도 된다.

상술한 정착 유닛(40)의 실시형태에 따르면, 정착 유닛(40)의 동작 개시에 의해 가압 롤러(44)가 회전하면, 가압 롤러(44)에 압접된 압접 부재(440)도 가압 롤러(44)의 외주면이 이동됨에 따라 이동하고자 한다. 즉, 벨트 가이드(431)에 회전 모멘트가 생긴다. 이에 의해, 벨트 가이드(431)의 가압 롤러(44) 측의 단부는 가압 롤러(44)의 회전 방향의 하류측에 배치된 제1 프레임부(400a) 측으로 이동하여 제1 벨트 가이드 지지부(401a)에 접촉한다. 한편, 벨트 가이드(431)에서의 가압 롤러(44) 측에 대해 반대측의 단부는 가압 롤러(44)의 회전 방향의 상류측에 배치된 제2 프레임부(400b) 측으로 이동하여 제2 벨트 가이드 지지부(401b)에 접촉한다.

이와 같이 정착 유닛(40)의 가압 롤러(44)를 회전시킴으로써, 벨트 가이드(431)가 제1 벨트 가이드 지지부(401a) 및 제2 벨트 가이드 지지부(401b)에 눌려서, 벨트 가이드(431)를 제1 프레임부(400a) 및 제2 프레임부(400b)에 의해 안정된 상태로 지지할 수 있다. 이에 의해, 정착 벨트(42)의 안정된 구동이 가능해진다.

또한, 제1 프레임부(400a)의 제2 벨트 가이드 지지부(401b) 측의 면 중에서 제1 벨트 가이드 지지부(401a) 이외의 부분과, 제2 프레임부(400b)의 제1 프레임부(400a) 측의 면 중에서 제2 벨트 가이드 지지부(401b) 이외의 부분은 벨트 가이드(431)의 지지에 관여하지 않기 때문에, 이들 사이의 간격을 넓게 할 수 있다. 이에 의해, 제1 프레임부(400a)와 제2 프레임부(400b)의 사이에 벨트 가이드(431)를 배치하는 작업이 용이해지고 벨트 가이드(431)의 조립성이 향상된다.

롤러(411)를 이용하여 벨트 가이드(431)를 가압함으로써, 정착 벨트(42)의 회전에 의해 벨트 가이드(431)에 생기는 회전 모멘트(M1)가 롤러(411)와의 접촉에 의해 저해되지 않는다. 따라서, 가압 레버(410)로 벨트 가이드(431)를 가압하는 경우에도 회전 모멘트(M1)에 의해 벨트 가이드(431)를 확실히 제1 벨트 가이드 지지부(401a) 및 제2 벨트 가이드 지지부(401b)에 접촉시킬 수 있다.

롤러(411)는, 벨트 가이드(431)에서의 폭방향의 중심을 통과하는 중심선(L)에 대해 가압 롤러(44)의 회전 방향의 상류측에 설치되는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 롤러(411)에 의한 벨트 가이드에의 가압력(F1)이 가압 롤러(44)의 회전에 따라 벨트 가이드(431)에 생기는 회전 모멘트(M1)를 한층 더 증대시킨다. 이에 의해, 벨트 가이드(431)를 보다 확실히 제1 벨트 가이드 지지부(401a) 및 제2 벨트 가이드 지지부(401b)에 접촉시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제1 프레임부(400a)와 제2 프레임부(400b)는 일체 성형되어 있는 것으로 하였지만, 제1 프레임부(400a) 및 제2 프레임부(400b)는 다른 부재이어도 된다.

또한, 도 1에 도시된 탠덤 방식의 화상 형성 장치(1)는 본 실시형태에 관한 정착 유닛(40)을 사용한 화상 형성 장치의 일례이며, 본 실시형태에 관한 정착 유닛(40)은 여러 가지 방식의 화상 형성 장치에 적용할 수 있다. 또한, 화상 형성 장치로서 예를 들면 프린터, FAX, 복사기기 등을 이용할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1...화상 형성 장치 42...정착 벨트
44...가압 롤러 400a...제1프레임부(제1 프레임)
400b...제2프레임부(제2 프레임) 401a...제1벨트 가이드 지지부
401b...제2벨트 가이드 지지부 410...가압레버(가압 부재)
411...롤러 431...벨트 가이드
440...압접 부재

Claims

가압 롤러;
가요성을 갖는 무단상의 정착 벨트;
상기 정착 벨트를 개재하여 상기 가압 롤러에 압접되는 압접 부재;
상기 정착 벨트를 회전 가능하게 지지함과 동시에 상기 압접 부재를 지지하는 벨트 가이드;
사이에 상기 벨트 가이드를 끼워 넣음으로써 상기 벨트 가이드를 지지하는 제1 프레임 및 제2 프레임;을 구비하고,
상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임은 상기 벨트 가이드를 상기 압접 부재가 상기 가압 롤러에 압접되는 방향으로 슬라이드 가능하게 지지하며,
상기 제1 프레임은 상기 가압 롤러의 회전축과 평행한 방향에서 보아 상기 제2 프레임보다 상기 가압 롤러의 회전 방향의 하류측에 배치되고,
상기 제1 프레임에서의 상기 제2 프레임과 대향하는 면에는 상기 벨트 가이드를 지지하는 볼록형상의 제1 벨트 가이드 지지부가 설치되며,
상기 제2 프레임에서의 상기 제1 프레임과 대향하는 면에는 상기 제1 벨트 가이드 지지부보다 상기 가압 롤러로부터 이격된 위치에 상기 벨트 가이드를 지지하는 볼록형상의 제2 벨트 가이드 지지부가 설치되는 정착 장치.
제1항에 있어서,
상기 압접 부재가 상기 가압 롤러에 압접되도록 상기 벨트 가이드를 가압하는 가압 부재를 구비하고,
상기 가압 부재는 상기 가압 롤러의 회전축과 평행한 회전축을 갖는 롤러에 의해 상기 벨트 가이드를 가압하는 정착 장치.
제2항에 있어서,
상기 롤러는, 상기 가압 롤러의 회전축과 평행한 방향에서 보아 상기 벨트 가이드에서의 상기 벨트 가이드의 슬라이드 방향에 직교하는 방향의 폭의 중심선에 대해 상기 가압 롤러의 회전 방향의 상류측에 설치되는 정착 장치.
가압 롤러;
정착 벨트;
상기 정착 벨트를 개재하여 상기 가압 롤러에 압접되는 압접 부재;
상기 정착 벨트의 양단부를 회전 가능하게 지지함과 동시에 상기 압접 부재를 지지하는 벨트 가이드;
상기 가압 롤러의 회전방향을 기준으로 하여 하류측과 상류측에 각각 위치되며, 상호 대향되어 그 사이에 상기 벨트 가이드를 상기 가압 롤러를 향하여 슬라이딩될 수 있게 지지하는 제1, 제2프레임부;
상기 벨트 가이드에 상기 압접 부재가 상기 가압 롤러에 압접되는 방향의 가압력을 제공하는 가압 부재;를 포함하며,
상기 가압 부재는 상기 압접 부재의 폭의 중심을 지나는 중심선을 기준으로 하여 상기 제2프레임부 쪽으로 치우친 위치에 상기 가압력을 제공하는 정착 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1, 제2 프레임부의 상호 대향하는 면에는 상기 벨트 가이드를 지지하는 볼록한 형상의 제1, 제2벨트 가이드 지지부가 마련된 정착 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1, 제2벨트 가이드 지지부는 상기 가압 롤러로부터의 이격 거리가 서로 다른 정착 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1벨트 가이드 지지부는 상기 제2벨트 가이드 지지부보다 상기 가압 롤러에 더 가까운 정착 장치.
제4항에 있어서,
상기 가압 부재는 상기 가압 롤러의 회전축과 평행한 회전축을 갖는 롤러를 구비하며, 상기 롤러가 상기 벨트 가이드에 접촉되어 가압하는 정착 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 정착 장치를 구비하는 화상 형성 장치.