KR20190089554A - 장수명 정착장치를 포함하는 화상형성장치 - Google Patents

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KR20190089554A
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이봉희
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안세민
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휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
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Abstract

정착장치가 개시된다. 본 정착장치는, 가압롤러; 가압롤러에 의해 회전 가능하게 배치되는 정착벨트; 정착벨트의 내부에 배치되고, 정착 벨트의 일부분을 가압 롤러 방향으로 가압하는 가압부재; 정착벨트의 양단을 지지하며, 정착벨트에 의해 회전하는 한 쌍의 회전링 부재; 및 회전링 부재를 회전 가능하도록 지지하는 한 쌍의 플랜지 부재;를 포함하고, 한 쌍의 회전링 부재 각각은, 정착 벨트의 일부분과 접하는 영역보다 일부분의 반대 영역이 돌출되도록 플랜지 부재에 경사지게 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

장수명 정착장치를 포함하는 화상형성장치{IMAGE FORMING APPARATUS HAVING LONG-LIFE FIXING DEVICE}
본 개시는 화상형성장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄매체에 화상을 정착하는 정착장치에 관한 것이다.
일반적으로, 레이저 프린터와 같은 전자사진방식 화상 형성장치는 인쇄매체에 소정의 화상에 대응하는 현상제 화상을 형성하고, 이 현상제 화상에 열과 압력을 가하여 화상을 인쇄매체 상에 영구적으로 고착시키는 정착장치를 사용한다.
정착장치는 한 쌍의 롤러, 즉 인쇄매체에 가할 열을 발생시키는 정착롤러와 인쇄매체에 소정의 압력을 가하는 가압롤러로 구성된다.
그러나, 요즘은 고속 인쇄, 저 에너지 정착을 위한 화상 형성장치에는 정착롤러 대신에 상대적으로 열용량이 적은 무단벨트인 정착벨트를 사용하는 정착장치가 많이 사용되고 있다. 이러한 정착벨트는 회전축이 존재하지 않으며, 가압롤러의 압접 및 구동에 의해 회전한다.
그러나, 정착벨트를 사용하는 정착장치는 정착벨트의 반복적이 회전에 의해 정착벨트의 양단부에 피로 균열이 발생하여 수명이 짧다는 문제점이 있다.
따라서, 정착벨트 양단의 피로 균열을 억제해 사용 수명을 늘릴 수 있는 정착장치의 개발이 요구되고 있다.
본 개시의 목적은 정착벨트 단부의 피로 균열의 발생을 최소화함으로써 수명을 늘릴 수 있는 정착장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 정착장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 정착장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 표시된 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 4a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 플랜지 부재의 사시도이다.
도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 플랜지 부재의 정면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 회전링 부재의 사시도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 회전링 부재가 설치된 플랜지 부재의 측면도이다.
도 7은 본 개시에 다른 실시 예에 따른 플랜지 부재의 정면도이다.
도 8은 본 개시에 다른 실시 예에 따른 플랜지 부재의 정면도이다.
도 9는 본 개시에 다른 실시 예에 따른 플랜지 부재의 정면도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 정착장치를 포함하는 화상형성장치의 일 실시예를 나타내는 개략 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시 예들은 여러 가지 상이한 형태로 변형되어 실시될 수도 있다. 실시 예들의 특징을 보다 명확히 설명하기 위하여 이하의 실시 예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려진 사항들에 관해서 자세한 설명은 생략한다.
한편, 본 명세서에서 어떤 구성이 다른 구성과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐 아니라, '그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성이 다른 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성들 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다.
또한, "화상형성장치"란 컴퓨터와 같은 단말장치에서 생성된 인쇄 데이터를 기록 용지에 인쇄하는 장치를 말한다. 이러한 화상형성장치의 예로는 복사기, 프린터, 팩시밀리 또는 이들의 기능을 하나의 장치를 통해 복합적으로 구현하는 복합기(multi-function printer, MFP)등을 들 수 있다. 프린터(printer), 스캐너(scanner), 팩스기(fax machine), 복합기(multi-function printer, MFP) 또는 디스플레이 장치 등과 같이 화상 형성 작업을 수행할 수 있는 모든 장치들을 의미할 수 있다.
또한, 각 실시 예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 정착장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 정착장치의 분해 사시도이다. 또한, 도 3은 도 1에 표시된 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 의한 정착장치(1)는 가압롤러(10), 정착벨트(20), 가압부재(30), 한 쌍의 회전링 부재(40), 한 쌍의 플랜지 부재(100), 및 열원(60)을 포함한다.
가압롤러(10)는 인쇄매체(P)에 소정의 압력을 가하는 것으로서, 롤러 형상으로 형성된다. 가압롤러(10)는 알루미늄이나 스틸과 같은 금속 재료로 형성되는 샤프트(11)와 탄성 변형하여 정착벨트(20)와의 사이에 정착 닙(N)을 형성하는 탄성층(13)을 포함한다. 탄성층(13)은 통상적으로 실리콘 고무로 형성된다. 도 1 내지 도 3에는 도시되어 있지 않지만 가압롤러(10)는 모터와 같은 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전하도록 구성된다. 가압롤러(10)가 구동원에 의해 회전하는 구조는 종래 기술에 의한 가압롤러의 구동 구조와 동일하거나 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
정착벨트(20)는 인쇄매체(P)에 소정의 열을 가하는 것으로서, 종래 기술에 의한 가열롤러와 동일하게 열원(60)에 의해 가열되어 정착 닙(N)을 지나는 인쇄매체(P)에 열을 전달한다. 따라서, 정착벨트(20)는 가압롤러(10)와 마주하도록 설치되며, 가압롤러(10)와 함께 인쇄매체(P)가 통과하는 정착 닙(NIP)을 형성한다. 가압롤러(10)에 의해 회전 가능하게 설치된다. 정착벨트(20)는 가압롤러(10)가 회전하면, 정착벨트(20)와 가압롤러(10) 사이의 마찰력에 의해 회전한다. 정착벨트(20)의 축 방향 길이는 가압롤러(10)의 축 방향 길이보다 길게 형성된다. 정착벨트(20)는 금속, 내열성 폴리머 등의 단일층으로 구성되거나 금속이나 내열성 폴리머로 형성된 기본층에 탄성층과 보호층을 추가하여 구성될 수 있다. 이와 같은 정착벨트(20)는 종래 기술에 의한 벨트타입 정착장치에 사용되는 정착벨트와 동일하거나 유사한 것을 사용할 수 있으므로, 정착벨트(20)의 상세한 설명은 생략한다.
가압부재(30)는 정착벨트(20)의 내측에 설치되며, 정착벨트(20)가 가압롤러(10)와 접촉하여 정착 닙(N)을 형성하도록 정착벨트(20)의 내면을 지지한다. 가압부재(30)는 가압롤러(10)의 길이보다 긴 길이를 갖는다. 따라서, 가압롤러(10)와 정착벨트(20)가 접촉하여 정착 닙(N)을 형성할 때, 가압롤러(10)에 의한 정착벨트(20)의 양 단부의 굽힘이 발생하지 않는다. 구체적으로, 가압부재(30)는 정착벨트(20)의 내면과 접촉하여 정착벨트(20)를 가이드하는 가이드부재(31)와 가이드부재(31)의 상부에 배치되어 가이드부재(31)를 가압 및 지지하는 지지부재(32)를 포함한다.
가이드부재(31)는 정착벨트(20)의 내면과 접촉하여 정착 닙(N)을 형성하며, 정착 닙(N) 부근에서 정착벨트(20)가 원활하게 주행할 수 있도록 정착벨트(20)를 가이드한다. 가이드부재(31)는 그 단면이 대략 바닥이 평평한 U자 형상을 갖는 채널 형상으로 형성되며, 그 내측으로 지지부재(32)가 설치된다. 가이드부재(31)의 양측면에는 열차단부재(35)가 결합된다.
지지부재(32)는 가이드부재(31)의 굽힘 변형을 최소화할 수 있도록 가이드부재(31)를 보강한다. 지지부재(32)는 대략 바닥이 평형한 U자 형상의 단면을 갖는 채널 형상으로 형성되며, 가이드부재(31)의 내측에 설치된다. 지지부재(32)는 바닥이 평평한 U자 형상 외에도, I자 빔, H자 빔 등과 같은 단면 관성 모멘트가 큰 구조로 형성될 수 있다.
열차단부재(35)는 열원(60)에서 생성되는 열이 직접 가이드부재(31)로 복사되는 것을 방지한다. 이를 위해 열차단부재(35)는 가이드부재(31)와 지지부재(32)를 덮을 수 있도록 가이드부재(31)와 지지부재(32)의 상측에 설치된다. 구체적으로, 열차단부재(35)는 가이드부재(31)에 삽입된 지지부재(32)의 상측으로 열원(60)의 아래에 설치된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 가압부재(30)의 하면, 즉 가이드부재(31)의 하면(31a)이 정착벨트(20)의 내면과 접촉하고, 가이드부재(31)의 하면(31a)에 의해 지지되는 정착벨트(20)의 부분과 접촉하는 가압롤러(10)의 상측 부분이 정착 닙(N)을 형성한다. 따라서, 가압롤러(10)가 회전하면, 가압롤러(10)와의 마찰에 의해 정착벨트(20)가 회전하게 된다.
한 쌍의 회전링 부재(40)는 정착벨트(20)의 양단에 설치되며, 정착벨트(20)의 양단의 내면을 지지하고 정착벨트(20)의 중심축 방향으로의 이동을 제한한다. 한 쌍의 회전링 부재(40)는 정착벨트(20)가 가압롤러(10)에 의해 회전할 때, 정착벨트(20)의 양단에 피로 균열이 발생하는 것을 최소화하기 위해 설치된다.
한 쌍의 플랜지 부재(100)는 한 쌍의 회전링 부재(40)를 회전 가능하도록 지지한다. 따라서, 정착벨트(20)가 가압롤러(10)와의 마찰력에 의해 회전할 때, 정착벨트(20)는 플랜지 부재(100)와 직접 마찰하면서 회전하지 않고, 정착벨트(20)와 플랜지 부재(100) 사이에 설치된 한 쌍의 회전링 부재(40)를 통해 회전한다.
화상을 형성시키기 위한 정착 닙(N) 위치에 있어서 정착벨트(20)는 용지 이송방향(A)으로 직선 운동을 하며, 정착벨트(20)의 양단의 내면을 지지하며 회전하는 회전링 부재(40)는 원 운동을 하게 된다.
정착벨트(20)가 회전할 때 축방향 사행력에 의해 추력이 발생되면, 정착벨트(20)의 양단을 지지하며 회전하는 회전링 부재(40)가 용지 이송방향(A)으로 직선 운동을 하는 정착벨트(20)를 회전링 부재(40)의 회전방향으로 끌고 올라가다 놓는 현상을 반복하게 된다. 이 때, 정착벨트(20)는 굴곡되거나 펄럭이게 된다. 이러한 정착벨트(20)의 굴곡 현상 또는 펄럭임 현상은 정착 닙(N)이 형성되는 부분에서 발생하고, 정착벨트(20)는 정착 닙(N) 형성 부분에서 굴곡 현상 또는 펄럭임 현상으로 인해 정착벨트(20)의 단부에 피로 균열을 발생시킨다.
정착벨트(20) 내면을 지지하며 회전하는 회전링 부재(40)는 이상적으로는 정착벨트(20)와 동일한 속도로 회전하지만, 정착 닙(N) 위치에서 회전하는 회전링 부재(40)가 용지 이송방향(A)으로 직선 운동을 하는 정착벨트(20)를 회전링 부재(40)의 회전방향으로 끌고 올라가다 놓는 현상이 발생하면 회전링 부재(40)의 회전 속도가 정착벨트(20)의 속도보다 늦어지게 된다. 회전링 부재(40)의 회전속도와 정착벨트(20)의 회전 속도가 차이가 발생하면 회전링 부재(40)와 정착벨트(20)가 접촉하는 위치에서 슬립이 발생하며 정착벨트(20)의 양단은 회전링 부재(40)와의 마찰에 의해 마모가 발생하게 된다.
정착벨트(20) 양단의 피로 균열을 최소화하기 위해 회전링 부재(40)는 정착벨트(20)의 정착 닙(N)이 형성되는 영역보다 반대 영역이 돌출되도록 플랜지 부재(100)에 경사지게 배치된다. 이에 따라, 회전링 부재(40)는 정착벨트(20)의 직선운동과 회전링 부재(40)의 원운동이 만나게 되는 부분에서 접촉하지 않게 되어 정착벨트(20) 단부와의 마찰을 최소화할 수 있다. 플랜지 부재(100)와 회전링 부재(40)의 구조에 대한 보다 자세한 설명은 후술하기로 한다.
열원(60)은 정착벨트(20)의 내부에 설치되며, 열을 발생하여 정착벨트(20)를 정착 온도까지 가열한다. 열원(60)은 한 쌍의 플랜지 부재 (100) 사이에 가압부재(30)의 상측에 설치된다. 열원(60)은 플랜지 부재(100)에 마련된 관통공(121)을 통해 정착벨트(20)의 내부로 삽입될 수 있다. 열원(60)으로는 할로겐 램프나 세라믹 히터 등이 사용될 수 있다. 열원(60)에는 전기를 공급하는 전선이 연결된다. 다만, 도 2에는 도시의 편의를 위해 전선이 생략되어 있다. 이와 같은 열원(60)은 종래 기술에 의한 정착장치에 사용되는 열원을 그대로 사용할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
이상의 설명에서는 열원(60)이 가압부재(30)의 상측에 설치되어 복사에 의해 정착벨트(20)를 가열하는 구성에 대해 설명하였으나, 열원(60)이 정착벨트(20)를 직접 가열하도록 구성할 수도 있다. 즉, 열원(60)으로서 세라믹 히터를 정착 닙(N) 근처에 가이드부재(31)의 하면(31a)에 설치하여, 세라믹 히터가 정착벨트(20)의 내면을 직접 가열하도록 할 수 있다. 열원(60)의 다른 예로서는, 면상발열체(미도시)를 사용할 수 있다. 면상발열체는 전류가 공급되면 열을 생성하는 전기저항체로서, 정착벨트(20)의 외면과 내면 사이에 샌드위치 되는 층을 이루도록 형성될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 플랜지 부재의 사시도 및 정면도이다.
도 4a 및 4b를 참조하면, 플랜지 부재(100)는 고정 몸체(120)와 회전링 지지부(110) 및 돌기(130)로 구성된다.
고정 몸체(120)는 정착장치의 프레임 또는 화상형성장치의 본체(201, 도 11 참조) 내부 프레임(90)에 고정될 수 있도록 형성된다. 고정 몸체(120)는 대략 직육면체 형상으로 형성되며, 전면에는 회전링 지지부(110)가 마련되고, 양 측면에는 프레임(90)(도 1 및 도 2 참조)에 삽입될 수 있는 고정 홈(125)이 마련된다. 본 실시예에서는 고정 몸체(120)가 고정 홈(125)에 의해 프레임(90)에 고정되는 것을 예로 들었으나 고정 몸체(120)를 프레임(90)에 고정하는 방법이 이에 한정되는 것은 아니다. 고정 몸체(120)는 나사 체결과 같은 다양한 방법으로 프레임(90)에 고정될 수 있다.
회전링 지지부(110)는 고정 몸체(120)의 중심에서 편심되어 형성될 수 있다. 회전링 지지부(110)의 아래에는 열원(60)이 삽입되는 관통공(121)이 형성된다. 관통공(121)의 아래에는 가압부재(30)가 고정되는 2개의 고정홈(123)이 마련된다. 가압부재(30)의 양단, 구체적으로 가이드부재(31)의 양단에는 플랜지 부재(100)의 2개의 고정홈(123)에 삽입되는 2개의 고정바(33)가 마련된다.
회전링 지지부(110)는 고정 몸체(120)의 전면에서 수직하게 연장되며, 회전링 부재(40)가 회전할 수 있도록 지지한다. 회전링 지지부(110)는 회전링 부재(40)의 회전을 지지하면서, 정착벨트(20)의 회전시 회전링 부재(40)에 걸리는 하중을 지지할 수 있는 한 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 도 4a에는 하부에 공간을 마련하기 위해 원호 형상으로 형성된 회전링 지지부(110)가 도시되어 있다. 따라서, 회전링 지지부(110)의 아래에는 열원(60)이 설치될 수 있는 공간이 마련된다. 이때, 회전링 지지부(110)는 반원보다 크거나 작은 원호 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우에는 회전링 지지부(110)는 대략 반원 형상으로 형성된다. 하지만 이에 한정하지 않고, 회전링 지지부(110)는 다양한 형태로 형성될 수 있다.
복수 개의 리브(110a)들은 회전링 부재(40)의 내면 지지부(41)와 플랜지 부재(100)의 회전링 지지부(110) 사이의 마찰을 최소화할 수 있도록 형성된다. 복수 개의 리브(110a)들은 회전링 부재(40)의 내면 지지부(41)의 내면이 회전링 지지부(110)의 외면과 전체적으로 접촉하지 않도록 형성되어 회전링 부재(40)와 플랜지 부재(100) 사이의 마찰을 줄일 수 있다.
구체적으로, 복수 개의 리브(100a)는 회전링 부재(40)의 내면 지지부(41)가 회전링 지지부(110)의 외면에 면 접촉하는 것을 방지하고, 회전링 지지부(110)의 외면이 슬라이딩 부재(40)의 내면 지지부(41)의 내면을 선 접촉 또는 점 접촉하여 지지하도록 형성될 수 있다.
또한, 회전링 부재(40)의 회전시 (100)정착벨트(20)의 수명을 향상할 수 있도록 플랜지 부재(100)에는 돌기(130)가 마련될 수 있다.
돌기(130)는 회전링 부재(40)의 회전시 굴곡 현상 또는 펄럭임 현상이 일어나는 정착벨트(20)와 회전링 부재(40) 사이에서 발생하는 마찰을 줄일 수 있도록 형성된다. 돌기(130)는 정착 닙(N)이 형성되는 정착벨트(20)와 가압 롤러(130)가 접하는 일 영역에서 회전링 부재(40)가 정착벨트(20)와 접촉하기 않도록 회전링 부재(40)를 경사지게 지지한다.
복수 개의 돌기(130)들은 회전링 부재(40)가 플랜지 부재(100)에 하단부가 플랜지 부재(100) 방향으로 경사지게 배치되도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 복수 개의 돌기(130)들은 회전링 부재(40)를 선 접촉 또는 점 접촉하면서 지지할 수 있도록 플랜지 부재(100)의 고정 몸체(120)에 형성될 수 있다. 이때, 돌기(130)는 회전링 부재(40)를 안정적으로 지지할 수 있도록 복수 개로 플랜지 부재(100)의 고정 몸체(120)의 일면에 형성될 수 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이 6개의 돌기(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)를 플랜지 부재(100)의 고정 몸체(120)에 마련할 수 있다.
돌기(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)는 구면으로 형성될 수 있고, 반원 또는 원호 형상의 단면을 갖는 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 복수의 돌기(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)들은 회전링 부재(40)와 점 접촉하게 된다. 이때, 돌기(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)는 회전링 부재(40)를 경사진 상태로 배치되도록 지지하기 위해 정착 닙(N)이 형성되는 일 부분에는 돌기(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)를 배치하지 않고 그 외의 부분에만 돌기(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)를 배치할 수 있다.
돌기(130)가 형성되지 않는 일부분은 정착벨트(20)와 가압롤러(10)가 접하는 일영역에 해당하며 구체적으로 플랜지 부재(100)의 하단부를 의미한다.
복수의 돌기(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)들은 플랜지 부재(100)의 하단부로부터 멀어질수록 돌출된 높이가 높게 형성된다. 플랜지 부재(100)의 하단부에서 먼 순서대로 제1 돌기(130a), 제2 돌기(130b), 제3 돌기(130c), 제4 돌기(130d), 제5 돌기(130e) 및 제6 돌기(130f)가 배치된다. 플랜지 부재(100)의 하단부에 반대되는 상단부에 형성된 제1 돌기(130a)는 가장 많이 돌출되도록 형성된다. 제6 돌기(130f)의 높이가 가장 낮게 형성된다. 제1 돌기(130a)에서부터 플랜지 부재(100)의 하단부와 가까워지는 제2 돌기(130b), 제3 돌기(130c), 제4 돌기(130d), 제5 돌기(103e), 제6 돌기(130f)는 순차적으로 높이가 낮아지도록 형성할 수 있다.
한편, 회전링 부재(40)가 좌우로 틸팅(tilting)되는 것을 방지하기 위해 좌우 대칭되는 위치에 배치된 돌기들은 동일한 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 돌기(130b), 제3 돌기(130c) 및 제4돌기(130d)는 회전링 부재(40)가 좌우 틸팅되지 않도록 지지하기 위한 높이를 갖도록 형성될 수 있다.
돌기(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)들이 회전링 부재(40)를 안정적으로 지지할 수 있도록 좌우 대칭되도록 형성될 수 있다. 제1 내지 제6 돌기(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)는 서로 다른 형상으로 형성하였지만 이에 한정하지 않고 동일한 형상으로 형성되거나 좌우 대칭을 이루도록 형성될 수 있다.
돌기(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)들의 선단은 회전링 부재(40)의 측면 지지부(43)와 안정적으로 접촉할 수 있도록 볼록하게 가공할 수 있다. 도 4a 및 도 4b에서는 라운드지도록 형성된 경우를 예로 들었으나, 돌기(130)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 돌기(130)는 회전링 부재(40)의 측면 지지부(43)를 안정적으로 지지할 수 있는 한 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 돌기(130)는 원뿔, 다각뿔, 원뿔대, 다각뿔대 등으로 형성할 수 있다. 이 경우, 돌기(130)는 회전링 부재(40)의 측면 지지부(43)를 점 접촉하여 지지할 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 회전링 부재의 사시도이다.
도 5를 참조하면, 회전링 부재(40)는 정착벨트(20)의 내면을 지지하는 내면 지지부(41)와 내면 지지부(41)에 대해 수직한 방향으로 연장 형성되며 정착벨트(20)의 중심축 방향의 이동을 차단하는 측면 지지부(43)로 구성된다.
회전링 부재(40)의 내면 지지부(41)는 링 형상으로 형성되며, 측면 지지부(43)는 내면 지지부(41)의 일단에서 내면 지지부(41)의 외면에 수직한 방향으로 일정 길이 연장 형성된다.
회전링 부재(40)의 내면 지지부(41)의 안지름은 플랜지 부재(100)의 회전링 지지부(110)의 외측에 삽입될 수 있는 크기로 결정된다.
회전링 부재(40)와 플랜지 부재(100)의 회전링 지지부(110) 사이의 마찰을 줄이기 위해, 회전링 부재(40)는 마찰이 작은 재질로 형성될 수 있다.
회전링 부재(40)의 내면 지지부(41)에서 연장되는 측면 지지부(43)의 폭(W)은 회전링 부재(40)와 함께 회전하는 정착벨트(20)가 측면 지지부(43)를 타고 넘지 못하도록 정착벨트(20)의 두께보다 크게 형성한다.
정착벨트(20)의 내면을 지지하는 내면 지지부(41)는 정착벨트(20)의 단부를 지지하는 측면 지지부(43)보다 마찰이 큰 재질로 형성될 수 있다. 내면 지지부(41)의 표면은 거칠게 형성하고, 측면 지지부(43)의 표면은 매끄럽게 형성하여 회전링 부재(40)가 정착벨트(10)와의 속도 차이를 개선할 수 있다.
내면 지지부(41)의 표면거칠기를 측면 지지부(43)의 표면거칠기 보다 크게 형성하기 위해 구체적으로 내면 지지부(41)에는 정착벨트(20)의 회전 축 방향과 평행한 홈을 포함할 수 있다.
또한, 복수 개의 돌기(130)들은 회전링 부재(40) 회전시 회전링 부재(40)의 측면지지부(43)와 플랜지 부재(100)의 고정 몸체(120)의 측면 사이에서 발생하는 마찰을 줄일 수 있도록 형성된다. 복수 개의 돌기(130)들은 회전링 부재(40)의 측면 지지부(43)가 전체적으로 플랜지 부재(100)의 고정 몸체(120)에 전체적으로 면 마찰하는 것을 방지하도록 형성될 수 있다.
이 경우, 돌기(130)는 회전링 부재(40)의 측면 지지부(43)와 선 접촉한 상태로 회전링 부재(40)를 지지한다. 따라서, 복수 개의 돌기(130)는 회전링 부재(40)의 측면 지지부(43)를 안정적으로 지지하며, 회전링 부재(40)가 회전시 플랜지 부재(100)의 고정 몸체(120)와 마찰하는 것을 최소화할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의한 정착장치(1)의 동작에 대해 설명한다.
가압롤러(10)가 회전하면, 가압롤러(10)와 접촉하는 정착벨트(20)가 가압롤러(10)와의 마찰력에 의해 회전한다. 이때, 정착벨트(20)의 양단은 한 쌍의 회전링 부재(40)에 의해 지지되어 있다. 또한, 한 쌍의 회전링 부재(40)는 한 쌍의 플랜지 부재(100)의 회전링 지지부(110)에 삽입되어 있다. 따라서, 정착벨트(20)가 회전하는 가압롤러(10)에 의해 마찰력을 받으면, 정착벨트(20)는 한 쌍의 회전링 부재(40)와 함께 한 쌍의 플랜지 부재(100)의 회전링 지지부(110)에 의해 지지된 상태에서 회전하게 된다.
이때, 본 개시의 회전링 부재(40)는 플랜지 부재(100)에 대해 경사진 상태로 회전하기 때문에 원 운동하는 회전링 부재(40)는 직선 운동하는 정착벨트(20)와 정착 닙(N)이 형성되는 하단부에서 정착벨트(20)와 만나지 않게 된다. 이에 따라 회전링 부재(40)가 정착벨트(20)의 단부에 가하는 마찰력이 매우 작다.
또한, 본 개시는 플랜지 부재(100)에 돌기(130)가 마련되어 있으므로, 플랜지 부재(100)의 회전링 지지부(51)와 회전링 부재(40)의 내면 지지부(41) 사이의 마찰력이 매우 작다.
만일, 정착벨트(20)와 회전링 부재(40)가 동일한 속도로 회전하지 않고, 정착벨트(20)가 회전링 부재(40)에 대해 상대 운동을 하는 경우에도, 정착벨트(20)의 회전링 부재(40)에 대한 상대 속도는 회전링 부재(40)가 플랜지 부재(100)의 회전링 지지부(110)에 대해 회전하는 상대 속도보다 매우 느리다. 따라서, 정착벨트(20)가 플랜지 부재(100)에 대해 회전하여 발생하는 피로 균열의 발생을 줄일 수 있다.
발명자는 본 개시의 일 실시예에 의한 벨트타입 정착장치(1)의 수명 연장 효과를 확인하기 위해 인쇄 수명을 테스트하였다. 그 결과, 본 개시의 일 실시예에 의한 정착장치(1)를 사용하면, 종래 기술에 의한 정착장치보다 대략 4배 이상의 수명 연장 효과가 있음을 알 수 있었다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 정착장치(1)를 사용한 경우, 정착벨트(20)에 균열이 발생되지 않음을 알 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 회전링 부재가 설치된 플랜지 부재의 측면도이다.
도 6을 참조하면, 회전링 부재(40)를 플랜지 부재(100)의 회전링 지지부(110)에 삽입하면, 회전링 부재(40)가 회전링 지지부(110)에 대해 회전할 수 있다. 이때, 회전링 부재(40)는 플랜지 부재(100)의 회전링 지지부(110)의 중심을 회전 중심으로 하여 회전한다.
회전링 부재(40)는 정착 닙(N)이 형성되는 정착벨트(20)와 가압롤러(10)가 접하는 일부분보다 일부분의 반대 영역이 더 돌출되도록 플랜지 부재(100)에 경사지게 배치된다. 즉, 회전링 부재(40)는 플랜지 부재(100)의 하단부보다 상단부에서 더 돌출되도록 경사지게 배치된다.
회전링 부재(40)가 플랜지 부재(100)의 회전링 지지부(110)에 삽입되면, 정착벨트(20)의 회전에 의해 회전링 부재(40)는 플랜지 부재(100)에 대해 경사진 상태로 회전하게 된다. 이때, 원 운동하는 회전링 부재(40)는 직선 운동하는 정착벨트(20)와 정착 닙(N)이 형성되는 하단부에서 정착벨트(20)와 만나지 않게 된다. 회전링 부재(40)가 정착 닙(N)이 형성되는 부분에서 그 외의 부분보다 덜 돌출되도록 경사지게 배치되어 정착벨트(20)의 단부에 회전링 부재(40)에 의한 힘이 걸리지 않게 된다. 이로 인해 정착벨트(20)는 굴곡지거나 펄럭임 없이 회전할 수 있다.
회전링 부재(40)는 플랜지 부재(100)의 전면(120)에 돌출 형성된 돌기(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)들에 의해 경사진 상태로 지지된다. 제1 돌기(130a)는 플랜지 부재(100)의 상단부에 제일 많이 돌출 형성된다. 제1 돌기(130a)보다 정착 닙(N)이 형성되는 부분에 가깝게 위치한 제3 돌기(130c), 제5 돌기(130e)는 순차적으로 제1 돌기(130a)보다 낮게 돌출 형성된다.
이에 따라, 회전링 부재(40)가 플랜지 부재(100)의 회전링 지지부(110)에 삽입되면 복수의 돌기(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f)들에 의해 정착 닙(N)이 형성되는 하단부보다 상단부가 더 돌출되도록 경사지게 배치된다.
정착벨트(20)가 회전할 때, 정착벨트(20)는 정착 닙(N)이 형성되는 부분에서 용지 이송방향(A)으로 직선 운동을 하며, 정착벨트(20)의 양단의 내면을 지지하며 회전하는 회전링 부재(40)는 원 운동을 하게 된다.
이때, 회전링 부재(40)가 플랜지 부재(100)의 하단부보다 상단부에서 더 돌출되도록 경사지게 배치됨에 따라 정착벨트(20)의 양단을 지지하며 회전하는 회전링 부재(40)가 용지 이송방향(A)으로 직선 운동을 하는 정착 닙(N) 부분의 정착벨트(20)와 접촉하지 않는다. 즉, 회전링 부재(40)는 정착벨트(20)의 직선운동과 회전링 부재(40)의 원운동이 만나게 되는 부분에서 접촉하지 않게 된다. 이에 따라 정착벨트(20)의 단부에 힘이 걸리지 않게 된다. 이로 인해 정착벨트(20)의 굴곡 현상 및 펄럭임 현상을 줄일 수 있고, 회전하는 회전링 부재(40)와 정착벨트(20)의 회전 속도 차이가 줄어들어 정착벨트(20)와 회전링 부재(40)가 접촉하는 접촉면의 슬립에 의한 마모 현상도 줄어들 수 있다.
도 7은 본 개시에 다른 실시 예에 따른 플랜지 부재의 정면도이다.
도 7을 참조하면, 본 개시의 다른 실시예에 따른 플랜지 부재(101)는 전술한 실시예의 플랜지 부재(100)와 유사하다. 예로써, 플랜지 부재(101)의 고정 몸체(120)와 회전링 지지부(110)는 전술한 플랜지 부재(100)의 것들과 동일하다. 따라서, 이들 부품들에 대해서는 반복적으로 설명하지 않는다.
도 7에 도시된 바와 같이 플랜지 부재(100)에 돌출 형성된 돌기(131)는 한 개로 구성될 수 있다. 돌기(131)는 정착 닙(N)이 형성되는 플랜지 부재(100)의 하단부에 반대되는 상단부에 더 가깝게 배치될 수 있다. 돌기(131)는 회전링 부재(40)를 바라보는 방향으로 볼록하게 돌출 형성된다.
플랜지 부재(100)의 상단부에 형성된 돌기(131)에 의해 회전링 부재(40)가 하단부보다 상단부에서 돌출되도록 경사지게 배치된다.
또한, 돌기(131)는 좌우로 연장 형성되어 회전링 부재(40)가 좌우로 틸팅되는 것을 방지할 수 있다. 돌기(131)의 선단은 회전링 부재(40)의 측면 지지부(43)와 안정적으로 선 접촉할 수 있도록 좌우로 연장되도록 형성될 수 있다. 이 경우, 돌기(131)는 회전링 부재(40)의 측면 지지부(43)를 선 접촉하여 지지할 수 있다.
도 8은 본 개시에 다른 실시 예에 따른 플랜지 부재의 정면도이다.
도 8을 참조하면, 본 개시의 다른 실시예에 따른 플랜지 부재(102)는 전술한 실시예의 플랜지 부재(100)와 고정 몸체(120)와 회전링 지지부(110)를 포함하는 점에서 유사하다.
도 8에 도시된 바와 같이 플랜지 부재(100)는 돌출 형성된 돌기(130) 대신에 마찰저감부재(132)를 포함할 수 있다. 마찰저감부재(132)는 회전링 부재(40)와 플랜지 부재(100) 사이에 별도의 부재로 구성될 수 있다. 마찰저감부재(132)는 플라스틱 성형품 또는 마찰을 줄일 수 있는 필름, 스폰지 또는 패브릭으로 형성될 수 있다.
마찰저감부재(132)는 회전링 지지부(110)를 둘러싸도록 원호 형상으로 형성될 수 있다. 마찰저감부재(132)는 정착 닙(N)이 형성되는 부분에 대응되는 플랜지 부재(100)의 하단부를 제외한 부분에 형성된다.
마찰저감부재(132)에 의해 회전링 부재(40)가 하단부보다 상단부에서 돌출되도록 경사지게 배치된다.
도 9는 본 개시에 다른 실시 예에 따른 플랜지 부재의 정면도이다.
도 9를 참조하면, 마찰저감부재(133a, 133b, 133c, 133d, 133e, 133f)는 회전링 부재(40)를 안정적으로 지지할 수 있도록 복수 개로 플랜지 부재(100)의 고정 몸체(120)의 일면에 형성될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이 5개의 마찰저감부재(133a, 133b, 133c, 133d, 133e, 133f)를 플랜지 부재(100)의 고정 몸체(120)에 마련할 수 있다.
복수의 마찰저감부재(133a, 133b, 133c, 133d, 133e, 133f)들은 회전링 부재(40)와 접촉하게 된다. 이때, 마찰저감부재(133a, 133b, 133c, 133d, 133e, 133f)는 회전링 부재(40)를 경사진 상태로 배치되도록 지지하기 위해 정착 닙(N)이 형성되는 일 부분에는 마찰저감부재(133a, 133b, 133c, 133d, 133e, 133f)를 배치하지 않고 그 외의 부분에만 마찰저감부재(133a, 133b, 133c, 133d, 133e, 133f)를 배치할 수 있다.
마찰저감부재(133a, 133b, 133c, 133d, 133e, 133f)가 형성되지 않는 일부분은 정착벨트(20)와 가압롤러(10)가 접하는 일영역에 해당하며 구체적으로 플랜지 부재(100)의 하단부를 의미한다.
도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 정착장치를 포함하는 화상형성장치의 일 실시예를 나타내는 개략 단면도이다.
이하, 도 10을 참조하여, 본 개시의 일 실시예에 의한 벨트타입 정착장치(1)를 구비하는 화상 형성장치(200)에 대해 설명한다.
도 10을 참조하면, 화상 형성장치(200)는 본체(201), 용지 공급유닛(210), 화상 형성유닛(220), 벨트타입 정착장치(1), 및 배지유닛(250)을 포함한다.
본체(201)는 화상 형성장치(200)의 외관을 형성하며, 그 내부에 용지 공급유닛(210), 화상 형성유닛(220), 벨트타입 정착장치(1), 및 배지유닛(250)을 수용하며, 이들을 지지한다.
용지 공급유닛(210)은 본체(201)의 내부에 설치되어 인쇄매체(P)를 화상 형성유닛(220)으로 공급하는 것으로서, 급지카세트(211)와 픽업롤러(212)를 포함한다. 급지카세트(211)는 소정 매수의 인쇄매체를 적재하고, 픽업롤러(212)는 급지카세트(211)에 적재된 인쇄매체를 한 장씩 픽업하여 화상 형성유닛(220)으로 공급한다.
픽업롤러(212)와 화상 형성유닛(220) 사이에는 픽업롤러(212)에서 픽업된 인쇄매체(P)를 이동시키는 복수 개의 이송롤러(215)가 설치된다.
화상 형성유닛(220)은 용지 공급유닛(210)에서 공급된 인쇄매체(P)에 소정의 화상을 형성하는 것으로서, 노광유닛(221), 현상 카트리지(230), 및 전사롤러(240)를 포함한다. 노광유닛(221)은 인쇄명령에 따라 인쇄데이터에 대응하는 소정의 빛을 발광한다. 현상 카트리지(220)는 노광유닛(210)에서 발생된 빛에 의해 정전 잠상이 형성되는 상담지체(231), 상담지체(231)의 일 측에 설치되며, 상담지체(231)로 현상제를 공급하여 상담지체(231)에 형성된 정전 잠상을 현상제 화상으로 현상하는 현상 롤러(232)를 포함한다. 이외에도, 현상 카트리지(230)는 소정의 현상제를 저장하며, 현상제를 현상롤러(232)로 공급하는 현상제 공급롤러(233) 등을 포함한다. 전사롤러(240)는 현상 카트리지(230)의 상담지체(231)와 마주 보며 회전할 수 있도록 설치되며, 상담지체(231)에 형성된 현상제 화상을 인쇄매체(P)로 전사한다.
벨트타입 정착장치(1)는 화상 형성유닛(220)에서 현상제 화상이 전사된 인쇄매체(P)가 통과하는 동안 열과 압력을 가하여 현상제 화상을 인쇄매체(P)에 정착한다. 벨트타입 정착장치(1)의 구조와 동작은 상술하였으므로 상세한 설명은 생략한다.
배지유닛(250)은 벨트타입 정착장치(1)를 통과하여 화상이 정착된 인쇄매체(P)를 화상 형성장치(200)의 외부로 배출하는 것으로서, 서로 마주하며 회전하는 한 쌍의 배지롤러로 형성될 수 있다.
이와 같이 본 개시의 일 실시예에 의한 벨트타입 정착장치(1)는 인쇄매체(P)에 전사된 현상제 화상을 인쇄매체(P)에 정착할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 의한 벨트타입 정착장치(1)는 정착벨트(20)의 양단이 한 쌍의 회전링 부재(40)에 의해 지지되므로, 정착벨트(20)가 직접 플랜지 부재(100)에 접촉하면서 회전하여 발생하는 정착벨트(20) 양단의 피로 균열을 최소화할 수 있다.
이와 같이 본 개시는 S 경로-타입의 화상형성장치뿐만 아니라 C 경로-타입의 화상형성장치에도 적용될 수 있다.
이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시 예는 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
1: 정착장치 10: 가압롤러
20; 정착벨트 30: 가압부재
40: 회전링 부재 100: 플랜지 부재
110: 회전링 지지부 120: 고정 몸체
130: 돌기

Claims (15)

  1. 가압롤러;
    상기 가압롤러에 의해 회전 가능하게 배치되는 정착벨트;
    상기 정착벨트의 내부에 배치되고, 상기 정착 벨트의 일부분을 상기 가압 롤러 방향으로 가압하는 가압부재;
    상기 정착벨트의 양단을 지지하며, 상기 정착벨트에 의해 회전하는 한 쌍의 회전링 부재; 및
    상기 회전링 부재를 회전 가능하도록 지지하는 한 쌍의 플랜지 부재;를 포함하고,
    상기 한 쌍의 회전링 부재 각각은,
    상기 정착 벨트의 일부분과 접하는 영역보다 상기 일부분의 반대 영역이 돌출되도록 상기 플랜지 부재에 경사지게 배치되는, 정착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 플랜지 부재는,
    상기 회전링 부재가 접촉하는 부분에 돌출 형성된 돌기;를 더 포함하는, 정착장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 돌기는,
    상기 가압된 정착 벨트 일부분의 반대 영역에 형성되는, 정착장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 플랜지 부재는,
    고정 몸체; 및
    상기 고정 몸체의 전면으로부터 연장 형성되며, 상기 회전링 부재를 회전 가능하도록 지지하는 회전링 지지부; 및
    상기 고정 몸체의 전면에 돌출 형성된 돌기;를 포함하는, 정착장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌기는,
    상기 회전링 지지부를 따라 복수로 배치되는, 정착장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 돌기는,
    상기 가압된 정착 벨트 일부분으로부터 멀어질수록 돌기의 높이가 높게 형성되는, 정착장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 돌기는,
    상기 가압된 정착 벨트 일부분에 대응되는 영역을 제외한 나머지 영역에 상기 회전링 지지부를 따라 배치되는, 정착장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 플랜지 부재는,
    상기 회전링 부재가 접촉하는 부분에 배치되는 마찰저감부재를 더 포함하는, 정착장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마찰저감부재는,
    스폰지 또는 패브릭인, 정착장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 정착장치는,
    상기 정착벨트를 가열하기 위한 열원을 더 포함하는, 정착장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 회전링 부재는,
    상기 정착벨트의 양단에 접촉 가능하게 회전하는 제1면과, 상기 정착벨트 양단의 내면에 접촉하는 제2면을 포함하고,
    상기 제2 면의 표면 거칠기는 상기 제1 면의 표면 거칠기보다 더 거칠게 형성된, 정착장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 면에는,
    상기 정착벨트의 회전축 방향과 평행한 홈이 형성된, 정착장치.
  13. 화상형성장치에 있어서,
    화상을 인쇄 용지에 형성하는 화상 형성 장치; 및
    상기 형성된 화상을 상기 인쇄 용지에 정착하는 정착장치;를 포함하고,
    상기 정착장치는,
    회전 가능하게 배치되는 정착벨트;
    상기 정착벨트의 양단을 지지하며, 상기 정착벨트에 의해 회전하는 한 쌍의 회전링 부재; 및
    상기 정착 벨트와 정착 닙을 형성하여 인쇄 용지를 가압하는 가압 롤러;를 포함하고,
    상기 한 쌍의 회전링 부재 각각은
    상기 정착 닙이 형성되는 영역보다 상기 정착 닙 형성 영역의 반대 영역이 돌출되도록 상기 회전링 부재를 지지하는 플랜지 부재에 경사지게 배치되는 화상형성장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 플랜지 부재는,
    상기 회전링 부재가 접촉하는 부분에 돌출 형성된 돌기;를 더 포함하는, 화상형성장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 돌기는,
    상기 정착 닙 형성 영역의 반대 영역에 형성되는, 화상형성장치.
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