KR20190142635A

KR20190142635A - 회전부재와 와셔에 의하여 지지되는 정착기의 무단 벨트

Info

Publication number: KR20190142635A
Application number: KR1020180069817A
Authority: KR
Inventors: 김동균; 안세민; 이봉희; 김성열; 이진석
Original assignee: 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Priority date: 2018-06-18
Filing date: 2018-06-18
Publication date: 2019-12-27
Also published as: US11194274B2; WO2019245114A1; US20210124294A1; EP3762787A1; EP3762787A4; EP3762787B1

Abstract

개시된 정착기는, 무단벨트와, 상기 무단벨트와 함께 가열닙을 형성하며 상기 무단벨트를 회전시키는 가압롤러와, 상기 가열닙에 열을 공급하는 가열기와, 상기 무단 벨트의 길이 방향으로 이격되며, 축과 플랜지를 구비하는 한 쌍의 축지지 부재와, 상기 무단 벨트의 양단부로부터 상기 무단 벨트의 내경부에 삽입되어 상기 무단 벨트를 지지하며 상기 한 쌍의 축지지 부재의 축에 미끄럼 회전될 수 있게 지지되는 한 쌍의 회전 부재와, 축방향으로 상기 한 쌍의 회전 부재와 상기 한 쌍의 축지지 부재의 플랜지 사이에 개재되어 상기 무단 벨트의 상기 축방향의 이동을 규제하며, 상기 플랜지와 상기 회전 부재 중 적어도 하나와 미끄럼 접촉되는 와셔를 포함한다.

Description

회전부재와 와셔에 의하여 지지되는 정착기의 무단 벨트{Endless Fuser Belt Supported by Rotation Member and Washer}

화상이 인쇄된 인쇄매체는 정착기를 통과하면서 열과 압력을 받으며, 이에 의하여 화상이 인쇄매체에 정착된다. 정착기를 통과하면, 인쇄매체의 커얼(curl)이 펴져서 인쇄매체가 평탄화될 수 있으며 인쇄매체의 표면 거칠기가 작아질 수 있다.

정착기의 구조는 다양할 수 있다. 일 예로서, 정착기는 가열기에 의하여 가열되는 가열 부재와, 가열 부재와 맞물려 가열닙을 형성하는 가압 부재를 구비할 수 있다. 인쇄매체는 가열닙을 통과하며, 이 과정에서 열과 압력을 받는다. 가열 부재의 형태와 가열기의 종류는 다양할 수 있다.

가열 부재의 온도는 정착 온도까지 신속하게 올라갈 필요가 있다. 가열 부재의 열 용량이 작을수록 가열 부재가 더 신속하게 정착 온도까지 승온될 수 있다. 열 용량이 작은 가열 부재로서, 무단 벨트가 채용될 수 있다. 가압 롤러와 무단 벨트는 서로 가압되어 가열닙을 형성한다. 무단 벨트는 가압 롤러가 회전됨에 따라서 종동 회전될 수 있다.

도 1은 프린터의 일 실시예의 개략적인 구성도이다.
도 2는 정착기의 일 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 3은 무단 벨트를 회전 가능하게 지지하는 구조의 일 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 4는 무단 벨트를 회전 가능하게 지지하는 구조의 일 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 5는 무단 벨트를 회전 가능하게 지지하는 구조의 일 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 6은 무단 벨트를 회전 가능하게 지지하는 구조의 일 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 7은 무단 벨트를 회전 가능하게 지지하는 구조의 일 실시예의 부분 단면 사시도이다.
도 8은 정착기의 일 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 9는 정착기의 일 실시예의 개략적인 구성도이다.

도 1은 본 개시의 정착기가 적용된 프린터의 일 실시예의 개략적인 구성도이다. 도 1을 보면, 프린터는, 인쇄매체(P), 예를 들어 용지에 가시적인 토너 화상을 형성하는 인쇄유닛(100)과, 토너 화상을 인쇄매체(P)에 정착시키는 정착기(200)를 구비할 수 있다. 본 실시예의 인쇄유닛(100)은 전자사진방식에 의하여 인쇄매체(P)에 칼라토너화상을 형성한다.

인쇄유닛(100)은 복수의 감광드럼(1)과, 복수의 현상기(10), 및 용지이송벨트(30)를 포함할 수 있다. 감광드럼(1)은 그 표면에 정전잠상이 형성되는 감광체의 일 예로서, 도전성 금속 파이프와 그 외주에 형성되는 감광층을 포함할 수 있다. 복수의 현상기(10)는 복수의 감광드럼(1)에 각각 대응되며, 복수의 감광드럼(1)에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 현상시킴으로써 복수의 감광드럼(1)의 표면에 토너화상을 형성한다. 복수의 현상기(10) 각각은 복수의 감광드럼(1)과 별도로 교체될 수 있다. 또한, 복수의 현상기(10) 각각은 감광드럼(1)을 포함하는 카트리지의 형태일 수 있다.

칼라 인쇄를 위하여, 복수의 현상기(10)는 옐로우(Y:yellow), 마젠타(M:magenta), 시안(C:cyan), 블랙(K:black) 색상의 토너를 수용하는 복수의 현상기(10Y)(10M)(10C)(10K)를 포함할 수 있다. 상술한 색상 이외에도 라이트 마젠타(light magenta), 백색(white) 등의 다양한 색상의 토너를 수용하는 현상기가 더 채용될 수도 있다. 이하에서는 복수의 현상기(10Y)(10M)(10C)(10K)를 구비하는 프린터에 대하여 설명하며, 특별히 다른 언급이 없는 한 참조부호에 Y, M, C, K가 붙은 경우에는 각각 옐로우(Y:yellow), 마젠타(M:magenta), 시안(C:cyan), 블랙(K:black) 색상의 토너를 이용하여 화상을 인쇄하기 위한 구성요소를 지칭하는 것이다.

현상기(10)는 그 내부에 수용된 토너를 감광드럼(1)에 형성된 정전 잠상에 공급하여 정전 잠상을 가시적인 토너 화상으로 현상시킨다. 현상기(10)는 현상롤러(5)를 구비할 수 있다. 현상롤러(5)는 현상기(10)내의 토너를 감광드럼(1)으로 공급한다. 현상롤러(5)에는 현상바이어스전압이 인가될 수 있다. 도시되지 않은 규제부재는 현상롤러(5)에 의하여 감광드럼(1)과 현상롤러(5)가 대면된 현상영역으로 공급되는 토너의 양을 규제한다.

대전롤러(2)는 감광드럼(1)이 균일한 표면전위를 갖도록 대전시키는 대전기의 일 예이다. 대전롤러(2) 대신에 대전 브러쉬, 코로나 대전기 등이 채용될 수 있다.

클리닝 블레이드(6)는 전사과정 후에 감광드럼(1)의 표면에 잔류되는 토너와 이물질을 제거하는 클리닝 부재의 일 예이다. 클리닝 블레이드(6) 대신에 회전되는 브러쉬 등의 다른 형태의 클리닝 장치가 채용될 수도 있다.

노광기(20)는 화상정보에 대응되어 변조된 광을 감광드럼(1Y)(1M)(1C)(1K)에 조사하여 감광드럼(1Y)(1M)(1C)(1K)에 각각 옐로우(Y:yellow), 마젠타(M:magenta), 시안(C:cyan), 블랙(K:black) 색상의 화상에 대응되는 정전잠상을 형성한다. 노광기(20)로서, 레이저 다이오드를 광원으로 사용하는 LSU(laser scanning unit), LED(light emitting diode)를 광원으로 사용하는 LED노광기 등이 채용될 수 있다.

용지이송벨트(30)는 인쇄매체(P)를 지지하고 이송시킨다. 용지이송벨트(30)는 예를 들어 지지롤러(31)(32)에 의하여 지지되어 순환주행될 수 있다. 인쇄매체(P)는 픽업롤러(51)에 의하여 적재대(50)로부터 한 장씩 픽업되고, 이송롤러(52)에 의하여 이송되어 용지이송벨트(30)에 예를 들어 정전력에 의하여 부착될 수 있다. 용지이송벨트(30)를 사이에 두고 복수의 감광드럼(1Y)(1M)(1C)(1K)과 대면되는 위치에 복수의 전사롤러(40)가 배치될 수 있다. 복수의 전사롤러(40)는 복수의 감광드럼(1Y)(1M)(1C)(1K)으로부터 용지이송벨트(30)에 지지된 인쇄매체(P)로 토너화상을 전사시키는 전사기의 일 예이다. 복수의 전사롤러(40)에는 인쇄매체(P)로 토너화상을 전사시키기 위한 전사바이어스전압이 인가된다. 전사롤러(40) 대신에 코로나 전사기나 핀 스코로트론(pin scorotron)방식의 전사기가 채용될 수도 있다.

정착기(200)는 인쇄매체(P)로 전사된 화상에 열 및/또는 압력을 가하여 인쇄매체(P)에 정착시킬 수 있다. 정착기(200)를 통과한 인쇄매체(P)는 배출롤러(53)에 의하여 배출된다.

상기한 구성에 의하여, 노광기(20)는 각 색상의 화상정보에 대등하여 변조된 복수의 광을 복수의 감광드럼(1Y)(1M)(1C)(1K)에 각각 주사하여 정전잠상을 형성시킨다. 복수의 현상기(10Y)(10M)(10C)(10K)는 복수의 감광드럼(1Y)(1M)(1C)(1K)에 형성된 정전잠상에 Y, M, C, K 색상의 토너를 각각 공급하여 복수의 감광드럼(1Y)(1M)(1C)(1K)의 표면에 각각 Y, M, C, K 색상의 가시적인 토너화상을 형성한다. 적재대(50)에 적재된 인쇄매체(P)는 픽업롤러(51)와 이송롤러(52)에 의하여 용지이송벨트(30)로 공급되며, 용지이송벨트(30) 상에 예를 들어 정전기력에 의하여 유지된다. Y, M, C, K 색상의 토너화상들은 복수의 전사롤러(40)에 인가되는 전사바어스전압에 의하여 용지이송벨트(30)에 의하여 이송되는 인쇄매체(P) 상으로 순차로 전사된다. 인쇄매체(P)가 정착기(200)를 통과하면, 토너화상은 열과 압력에 의하여 인쇄매체(P)에 정착된다. 정착이 완료된 인쇄매체(P)는 배출롤러(53)에 의하여 배출된다.

도 1에 도시된 프린터는 복수의 감광드럼(1Y)(1M)(1C)(1K) 상에 현상된 토너화상을 용지이송벨트(30)에 지지된 인쇄매체(P)로 직접 전사하는 방식을 채용하고 있으나, 다른 전사 방식도 가능하다. 예를 들어, 복수의 감광드럼(1Y)(1M)(1C)(1K) 상에 현상된 토너화상을 중간전사벨트(미도시)로 중간전사하고 그 후에 다시 인쇄매체(P)로 전사하는 방식이 채용될 수도 있다.

단색 화상, 예를 들어 블랙 색상의 화상을 인쇄하는 경우, 프린터는 복수의 현상기(10Y)(10M)(10C)(10K) 중에서 현상기(10K)만을 구비할 수 있다. 용지이송벨트(30)는 구비될 필요가 없다. 인쇄매체(P)는 감광드럼(1K)와 전사롤러(40) 사이로 이송되며, 감광드럼(1K)에 형성된 토너 화상은 전사롤러(40)에 인가되는 전사바이어스 전압에 의하여 인쇄매체(P)로 전사될 수 있다.

정착기(200)는 토너 화상에 열과 압력을 가하여 인쇄매체(P)에 정착시킨다. 인쇄 속도를 향상시키고 에너지 소모를 줄이기 위하여, 정착기(200)에는 열용량이 작은 피가열부가 채용할 수 있다. 예를 들어, 피가열부로서 얇은 필름 형태의 무단 벨트가 채용될 수 있다. 이로서, 정착기(200)의 온도를 정착 가능한 온도까지 빠르게 상승시킬 수 있으며, 프린터 전원을 켠 후에 빠른 시간 내에 인쇄가 가능한다.

이하에서, 정착기(200)의 실시예를 설명한다.

도 2는 정착기(200)의 일 실시예의 개략적인 단면도이다. 도 2를 참조하면, 정착기(200)는 회전되는 무단 벨트(210)와, 무단 벨트(210)의 외측에 위치되어 무단 벨트(210)와 함께 가열닙(201)을 형성하는 가압롤러(230)와, 가열닙(201)에 열을 공급하는 가열기(220)를 구비할 수 있다. 가압롤러(230)는 무단 벨트(210)에 가압되어 회전됨으로써, 무단 벨트(210)를 주행시킬 수 있다.

본 실시예의 가열기(220)는 무단 벨트(210)를 가열하며, 가열된 무단 벨트(210)에 의하여 가열닙(201)에 열이 공급된다. 인쇄매체(P)는 가열닙(201)을 통과한다. 무단 벨트(210)는 인쇄매체(P)의 화상면에 대향되게 위치된다. 가열기(220)는 무단 벨트(210)의 내측에 위치될 수 있다. 가열기(220)는 비접촉 상태에서 무단 벨트(210)를 가열할 수 있다. 일 예로서, 가열기(220)는 할로겐 램프일 수 있다.

무단 벨트(210)는 예를 들어, 필름 형태의 기재(substrate)를 포함할 수 있다. 기재는 예를 들어, 스테인레스 스틸 박막, 니켈 박막 등의 금속 박막일 수 있다. 또한, 기재는 정착기(200)의 가열 온도, 예를 들어 120℃ 내지 200℃ 정도의 온도에서 견딜 수 있는 내열성과 내마모성을 가진 폴리머 필름일 수 있다. 예를 들어, 기재는 폴리이미드(polyimide) 필름, 폴리아미드(polyamide) 필름, 폴리이미드아미드(polyimideamide) 필름 등으로 형성될 수 있다. 기재의 두께는 무단 벨트(210)가 가열닙(201)에서 유연하게 변형되고 가열닙(201)을 벗어난 후에는 원래 상태로 회복될 수 있는 정도의 유연성과 탄성을 가질 수 있도록 선정될 수 있다. 예를 들어, 기재의 두께는 약 수십 내지 수백 마이크로미터 정도일 수 있다.

무단 벨트(210)의 최외곽층은 이형층일 수 있다. 이형층은 가열닙을 벗어난 인쇄매체(P)가 무단 벨트(210)로부터 분리되지 않고 무단 벨트(210)의 외표면에 부착되지 않도록 할 수 있다. 이형층은 분리성이 우수한 수지층일 수 있다. 이형층은 예를 들어 PFA(perfluoroalkoxy), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE: polytetrafluoroethylenes), FEP(fluorinated ethylene prophylene) 등 중 하나, 또는 둘 이상의 혼합체(blend) 또는 이들의 복합체(copolymer)일 수 있다.

기재와 이형층 사이에는 탄성층이 개재될 수 있다. 탄성층은 가열닙이 용이하게 형성되도록 하기 위한 것으로서, 가열 온도에서 견딜 수 있는 내열성을 가진 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어 탄성층은 불소 고무, 실리콘 고무, 천연 고무, 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 니트릴 고무, 클로로프렌 고무, 브틸 고무, 아크릴 고무, 히드린 고무, 우레렌 고무 등의 고무 재료로 형성될 수 있으며, 스틸렌계, 폴리올레핀계, 폴리염화비닐계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계, 폴리부타디엔계, 트랜스폴리이소프렌계, 염소화폴리에틸렌계 등의 각종 열가소성 엘라스토머 중 어느 하나 또는 이들의 혼합체 또는 이들의 복합체로 형성될 수 있다.

가압롤러(230)는 금속제 코어의 외주에 탄성층이 형성된 형태일 수 있다. 무단 벨트(210)의 내측에는 가압롤러(230)와 대향되게 백업 부재(240)가 위치될 수 있다. 탄성 부재(250)는 백업 부재(240)에 가압롤러(230) 쪽을 향하는 탄성력을 제공한다. 예를 들어, 탄성 부재(250)는 중간 부재(241)를 개재하여 백업 부재(240)를 가압롤러(230) 쪽으로 밀 수 있다. 이에 의하여 백업 부재(240)는 무단 벨트(210)를 사이에 두고 가압롤러(230) 쪽으로 가압되며, 무단 벨트(210)와 가압롤러(230) 사이에 인쇄매체(P)가 통과되는 가열닙(201)이 형성될 수 있다. 가압롤러(230)는 백업 부재(240)와의 사이에 무단 벨트(210)를 개재하고 가압된 상태에서 회전됨으로써 무단 벨트(210)를 주행시킬 수 있다.

무단 벨트(210)와 백업 부재(240) 사이에 열전도성 플레이트(260)가 개재될 수도 있다. 열전도성 플레이트(260)는 금속제 박판일 수 있다. 무단 벨트(210)와 백업 부재(240) 사이에 열전도성 플레이트(260)를 개재함으로써 가열닙(201)의 온도를 균일하게 할 수 있다. 또한, 열전도성 플레이트(260)의 폭을 가열닙(201)의 폭 이상으로 함으로써 인쇄매체(P)로의 열전달 범위를 확대할 수 있다.

도면으로 도시되지는 않았지만, 정착기(200)는 무단 벨트(210)의 온도를 감지하는 온도 감지 센서를 구비할 수 있다. 온도 감지 센서에 의하여 감지된 무단 벨트(210)의 온도에 기반하여, 도시되지 않은 제어부는 무단 벨트(210)를 적절한 가열 온도로 유지되도록 가열기(220)을 제어할 수 있다. 정착기(200)는 과열 방지 부재를 구비할 수 있다. 과열 방지 부재는 무단 벨트(210)의 온도가 소정의 온도를 넘어서면, 가열기(220)으로 전달되는 전력을 차단한다. 과열 방지 부재는 예를 들어 써모스텟(thermostat)을 포함할 수 있다. 온도 감지 센서와 과열 방지 부재는 무단 벨트(210)에 접촉 또는 근접하게 설치될 수 있다.

전술한 바와 같이, 무단 벨트(210)는 가압롤러(230)가 회전됨에 따라 종동하여 회전된다. 이하에서, 무단 벨트(210)를 회전 가능하게 지지하는 구조의 실시예를 설명한다.

도 3은 무단 벨트(210)를 회전 가능하게 지지하는 구조의 일 실시예의 개략적인 단면도이다. 도 2와 도 3을 참조하면, 무단 벨트(210)의 길이방향(A)으로 이격된 한 쌍의 축지지 부재(310)가 도시되어 있다. 예를 들어, 정착기(200)는 한 쌍의 측부 프레임(300)을 구비할 수 있으며, 한 쌍의 축지지 부재(310)는 한 쌍의 측부 프레임(300)에 설치될 수 있다. 한 쌍의 축지지 부재(310)는 한 쌍의 측부 프레임(300)과 일체일 수 있으며, 한 쌍의 측부 프레임(300)에 조립될 수도 있다.

축지지 부재(310)는 축(312)과 플랜지(311)를 구비한다. 축(312)은 플랜지(311)로부터 길이방향(A)으로 연장된다. 플랜지(311)의 직경은 축(312)의 직경보다 크다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예의 축(312)은 부분 원통형이며, 이 경우 축(312)의 직경은 부분 원통의 직경을 의미한다. 또한 축(312)의 외주에는 축(312)에 회전될 수 있게 설치되는 부재와의 접촉 면적을 줄여 마찰을 줄이기 위하여, 다수의 돌출부(313)가 마련될 수 있다. 다수의 돌출부(313)는 길이방향(A)으로 연장된 리브 형태일 수 있다.

한 쌍의 회전 부재(320)는 무단 벨트(210)의 양단부로부터 무단 벨트(210)의 내경부(211)에 삽입되어 무단 벨트(210)를 지지한다. 한 쌍의 회전 부재(320)는 한 쌍의 축지지 부재(310)에 각각 회전될 수 있게 지지된다. 회전 부재(320)는 축(312)에 미끄럼 회전될 수 있게 지지된다. 회전 부재(320)는 중공 원통형일 수 있다. 회전 부재(320)는 무단 벨트(210)의 회전을 추종하여 회전될 수 있다.

축지지 부재(310)와 회전 부재(320)는 무단 벨트(210)의 길이방향(A)으로 유효 화상 영역(E)의 외측에 위치된다. 유효 화상 영역(E)은 가열닙(201)이 형성되는 영역을 의미한다.

회전 부재(320)는 무단 벨트(210)의 내경부(211)에 삽입되는 외주부(321)와, 축(312)이 삽입되는 내주부(322)를 구비한다. 외주부(321)는 무단 벨트(210)의 내경부(211)에 접촉되어 내경부(211)를 지지한다. 본 실시예의 회전 부재(320)는 무단 벨트(210)의 길이방향(A)의 양단부로부터 무단 벨트(210)의 내경부(211)에 헐겁게 삽입된다. 가압롤러(230)가 회전되면, 가열닙(201)에서 가압롤러(230)가 무단 벨트(210)를 당긴다. 이때 발생되는 장력에 의하여 무단 벨트(210)가 회전된다. 가열닙(201)을 기준으로 하여 무단 벨트(210)의 일측 긴장측이 되며, 타측은 이완측이 된다. 무단 벨트(210)의 긴장측의 내주부(322)가 회전 부재(320)의 외주부(321)에 밀착되며, 무단 벨트(210)에 의하여 회전 부재(320)에 회전력이 가해진다. 회전 부재(320)의 내주부(322)는 축(312)과 미끄럼 접촉된다. 따라서, 무단 벨트(210)가 회전되면, 회전 부재(320)가 무단 벨트(210)와 함께 축(312)에 대하여 미끄럼 회전될 수 있다.

무단 벨트(210)가 회전될 때에 축방향, 즉 길이 방향(A)의 추력이 발생될 수 있다. 이 추력에 의하여 무단 벨트(210)와 회전 부재(320)가 플랜지(311)를 향하여 밀릴 수 있다. 회전 부재(320)가 플랜지(311)와 접촉되면, 마찰이 발생될 수 있다. 회전 부재(320)는 무단 벨트(210)의 회전에 추종하여 안정적으로 회전될 필요가 있다. 이상적으로는 회전 부재(320)는 무단 벨트(210)와 동일한 회전 선속도로 회전된다. 회전 부재(320)와 플랜지(311) 사이에 접촉 마찰이 발생되면, 회전 부재(320)가 축(312)에 대하여 원활하게 회전되지 못하여 회전 부재(320)와 무단 벨트(210)의 회전 선속도 차이가 커질 수 있다. 회전 부재(320)와 무단 벨트(210)의 회전 선속도 차이가 커지면, 회전 부재(320)의 외주부(321)와 무단 벨트(210)의 내경부(211) 사이에 슬립이 발생되어 외주부(321)와 내경부(211)가 마모될 수 있다. 또한, 무단 벨트(210)에 마찰 스트레스가 가해져서 무단 벨트(210)가 파손될 수 있다.

본 실시예의 정착기(200)에 따르면, 회전 부재(320)와 플랜지(311) 사이에 마찰 감소 부재가 개재된다. 따라서, 회전 부재(320)가 추력에 의하여 길이방향(A)으로 밀리더라도 회전 부재(320)와 플랜지(311)와의 직접 접촉이 방지될 수 있다. 마찰 감소 부재는 회전 부재(320)와 플랜지(311) 중 적어도 하나와 축방향, 즉 길이방향(A)으로 미끄럼 접촉된다. 마찰 감소 부재를 마찰 저항이 작은 재료로 형성하거나, 마찰 감소 부재의 길이방향(A)의 면에 마찰 저항이 작은 재료를 코팅함으로써, 회전 부재(320)와 플랜지(311) 중 적어도 하나와 마찰 감소 부재와의 마찰 저항을 줄일 수 있다. 따라서, 회전 부재(320)가 안정적으로 무단 벨트(210)의 회전에 추종하여 회전될 수 있으며, 무단 벨트(210)의 손상에 의한 정착기(200)의 수명 감소를 방지할 수 있다. 마찰 저항이 작은 재료는 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE: polytetrafluoroethylenes) 수지일 수 있다.

마찰 감소 부재는 무단 벨트(210)의 축방향, 즉 길이방향(A)의 이동을 규제할 수 있다. 이를 위하여, 마찰 감소 부재의 직경은 회전 부재(320)의 직경보다 클 수 있다. 무단 벨트(210)가 추력에 의하여 길이방향(A)으로 밀리면, 무단 벨트(210)의 단부(212)가 마찰 감소 부재에 접촉되고, 무단 벨트(210)가 더이상 길이방향(A)으로 밀리지 않는다.

일 실시예로서, 마찰 감소 부재는 회전 부재(320)와 플랜지(311) 사이에 개재되는 와셔(330)에 의하여 구현될 수 있다. 무단 벨트(210)의 축방향, 즉 길이방향(A)의 이동을 규제하기 위하여, 와셔(330)의 직경은 회전 부재(320)의 직경보다 크다. 와셔(330)는 축지지 부재(310)에 고정되고, 회전 부재(320)와 미끄럼 접촉될 수 있다. 고정방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 와셔(330)는 축(312)에 억지끼워맞춤방식으로 삽입되거나, 축(312)에 접착되거나, 플랜지(311)에 접착될 수 있다. 와셔(330)는 마찰 저항이 작은 재료로 형성되거나, 와셔(330)의 적어도 회전 부재(320)와 대향하는 면(331)은 마찰 저항이 작은 재료로 코팅될 수 있다.

와셔(330)는 축(312)에 회전될 수 있게 지지되고, 플랜지(311)와 미끄럼 접촉될 수도 있다. 이 경우, 와셔(330)는 마찰 저항이 작은 재료로 형성되거나, 와셔(330)의 적어도 플랜지(311)와 대향하는 면(332)은 마찰 저항이 작은 재료로 코팅될 수 있다.

마찰 감소 부재는 외측 부재와 내측 부재를 포함할 수 있다. 외측 부재는 플랜지(311)와 대향되며, 내측 부재는 외측 부재와 회전 부재(320) 사이에 개재될 수 있다. 외측 부재와 플랜지(311), 및/또는 외측 부재와 내측 부재, 및/또는 내측 부재와 회전 부재(320)가 미끄럼 접촉될 수 있다.

도 4는 무단 벨트(210)를 회전 가능하게 지지하는 구조의 일 실시예의 개략적인 단면도이다. 도 4를 참조하면, 와셔(마찰 감소 부재)(330)는 플랜지(311)와 대향되는 외측 와셔(외측 부재)(330-1)와, 외측 와셔(330-1)와 회전 부재(320) 사이에 개재되는 내측 와셔(내측 부재)(330-2)를 포함할 수 있다.

일 예로서, 외측 와셔(330-1)는 축지지 부재(310)에 고정되고, 내측 와셔(330-2)는 축(312)에 회전될 수 있게 설치될 수 있다. 외측 와셔(330-1)의 고정 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 외측 와셔(330-1)는 축(312)에 억지끼워맞춤방식으로 삽입되거나, 축(312)에 접착되거나, 플랜지(311)에 접착될 수 있다. 외측 와셔(330-1)와 내측 와셔(330-2) 중 적어도 하나는 마찰 저항이 작은 재료로 형성되거나, 외측 와셔(330-1)와 내측 와셔(330-2)의 서로 대향되는 두 면(330-1a)(330-2a) 중 적어도 하나는 마찰 저항이 작은 재료로 코팅될 수 있다.

무단 벨트(210)의 축방향, 즉 길이방향(A)의 이동을 규제하기 위하여, 외측 와셔(330-1)와 내측 와셔(330-2) 중 적어도 하나의 직경은 회전 부재(320)의 직경보다 크다. 본 실시예에서는 내측 와셔(330-2)의 직경이 회전 부재(320)의 직경보다 크며, 내측 와셔(330-2)에 의하여 무단 벨트(210)의 축방향의 이동을 규제된다. 이 경우, 내측 와셔(330-2)는 무단 벨트(210)의 양단부(212)와의 마찰을 견딜 수 있는 내마모성이 높은 재료, 예를 들어 폴리에테르에테르케톤(PEEK: Polyetheretherketon) 수지로 형성될 수 있다. 외측 와셔(330-1)는 마찰 저항이 작은 재료로 형성되거나, 외측 와셔(330-1)와 내측 와셔(330-2)의 서로 대향되는 두 면(330-1a)(330-2a) 중 적어도 하나는 마찰 저항이 작은 재료로 코팅될 수 있다. 외측 와셔(330-1)에 의하여 무단 벨트(210)의 축방향의 이동을 규제되는 경우에는, 외측 와셔(330-1)는 무단 벨트(210)의 양단부(212)와의 마찰을 견딜 수 있는 내마모성이 높은 재료로 형성될 수 있다. 내측 와셔(330-2)는 마찰 저항이 작은 재료로 형성되거나, 외측 와셔(330-1)와 내측 와셔(330-2)의 서로 대향되는 두 면(330-1a)(330-2a) 중 적어도 하나는 마찰 저항이 작은 재료로 코팅될 수 있다.

일 예로서, 외측 와셔(330-1)와 내측 와셔(330-2) 모두 축(312)에 회전될 수 있게 설치될 수도 있다. 이 경우, 외측 와셔(330-1)와 내측 와셔(330-2) 중 적어도 하나는 마찰 저항이 작은 재료로 형성되거나, 외측 와셔(330-1)와 내측 와셔(330-2)의 서로 대향되는 두 면(330-1a)(330-2a)과 외측 와셔(330-1)의 플랜지(311)와 대향되는 면(330-1b) 중 적어도 하나는 마찰 저항이 작은 재료로 코팅될 수 있다.

내측 와셔(330-2)에 의하여 무단 벨트(210)의 축방향의 이동을 규제되는 경우, 내측 와셔(330-2)는 무단 벨트(210)의 양단부(212)와의 마찰을 견딜 수 있는 내마모성이 높은 재료로 형성될 수 있다. 외측 와셔(330-1)는 마찰 저항이 작은 재료로 형성되거나, 외측 와셔(330-1)와 내측 와셔(330-2)의 서로 대향되는 두 면(330-1a)(330-2a)과 외측 와셔(330-1)의 플랜지(311)와 대향되는 면(330-1b) 중 적어도 하나는 마찰 저항이 작은 재료로 코팅될 수 있다. 외측 와셔(330-1)에 의하여 무단 벨트(210)의 축방향의 이동을 규제되는 경우에는, 외측 와셔(330-1)는 무단 벨트(210)의 양단부(212)와의 마찰을 견딜 수 있는 내마모성이 높은 재료로 형성될 수 있다. 내측 와셔(330-2)는 마찰 저항이 작은 재료로 형성되거나, 외측 와셔(330-1)와 내측 와셔(330-2)의 서로 대향되는 두 면(330-1a)(330-2a) 중 적어도 하나는 마찰 저항이 작은 재료로 코팅될 수 있다.

표 1은 작동 시간의 경과에 따른 무단 벨트(210)의 회전 선속도에 대한 회전 부재(320)의 회전 선속도의 비를 측정한 결과를 보여준다. 비교예1과 비교예2는 와셔(330)가 적용되지 않은 종래의 정착기를 나타낸다. 실시예1은 외측 와셔(330-1)가 축지지 부재(310)에 고정되고, 내측 와셔(330-2)가 축(312)에 회전될 수 있게 설치되며, 무단 벨트(210)의 축방향의 이동이 내측 와셔(330-2)에 의하여 규제되는 구조의 정착기(200)이다. 표 1에 도시된 바와 같이 비교예1과 비교예2의 정착기는 회전 선속도비가 균일하지 않다. 이에 대하여 실시예1의 정착기(200)는 600시간의 작동 시간동안에 회전 선속도비가 거의 95% 이상으로 유지된다.

		초기	100시간	200시간	300시간	400시간	600시간
비교예1	front	91.8	79.4	77.9	76	92.4	85.9
비교예1	rear	100	86.9	75.9	78.5	88	92.7
비교예2	front	100	96.1	87.2	97.4	90.1	66.4
비교예2	rear	100	59.9	95.8	75.3	74.5	94.2
실시예1	front	97.7	97.7	95.1	99.1	96.4	95.1
실시예1	rear	99.1	96.4	97.7	96.4	93.8	95.1

도 5는 무단 벨트(210)를 회전 가능하게 지지하는 구조의 일 실시예의 개략적인 단면도이다. 도 5를 참조하면, 회전 부재(320)는 축(312)에 회전될 수 있게 지지되는 회전 링(320-1)과, 무단 벨트(210)의 내경부(211)와 접촉되도록 회전 링(320-1)에 배치되는 마찰 패드(320-2)를 포함할 수 있다. 마찰 패드(320-2)는 마찰계수가 큰 재료, 예를 들어 고무 등으로 형성될 수 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 마찰 패드(320-2)가 무단 벨트(210)의 내경부(211)에 접촉되므로, 무단 벨트(210)의 회전력이 용이하게 회전 링(320-1)으로 전달될 수 있다. 동시에 회전 링(320-1)을 마찰 저항이 작은 재료로 형성할 수 있다. 따라서, 회전 부재(320)의 축(312)에 대한 회전 저항을 줄여 회전 부재(320)가 안정적으로 무단 벨트(210)의 회전에 추종하여 회전될 수 있다.

도 6은 무단 벨트(210)를 회전 가능하게 지지하는 구조의 일 실시예의 개략적인 단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 회전 링(320-1)의 무단 벨트(210)의 내경부(211)와 대향되는 면(320-1a) 전체에 마찰 패드(320-2)가 배치될 수도 있다.

도 7은 무단 벨트(210)를 회전 가능하게 지지하는 구조의 일 실시예의 부분 단면 사시도이다. 도 7을 참조하면, 회전 부재(320)의 무단 벨트(210)의 내경부(211)와 접촉되는 접촉면, 즉 외주부(321)의 적어도 일부(323)는 표면 거칠기 처리될 수 있다. 이에 의하여, 외주부(321)와 무단 벨트(210)와의 마찰력을 높여 무단 벨트(210)의 회전력이 용이하게 회전 부재(320)로 전달될 수 있으며, 회전 부재(320)가 안정적으로 무단 벨트(210)의 회전에 추종하여 회전될 수 있다.

도 5 내지 도 7에서 설명된 마찰 패드(320-2) 및 표면 거칠기 처리된 외주부(321)는 도 4에 도시된 구조에도 적용될 수 있다.

가열기(220)의 구조는 다양할 수 있다. 예를 들어, 가열기(220)는 가열닙(201)에 인접하게 위치될 수도 있다. 도 8은 정착기의 일 실시예의 개략적인 단면도이다. 도 8을 참조하면, 백업 부재(240)의 가열닙(201)에 대응되는 위치에 오목부(242)가 마련되고, 가열기(220)는 오목부(242)에 위치되는 세라믹 히터일 수도 있다. 세라믹 히터는 절연성 세라믹 기재 위에 금속 발열체 패턴층이 위치되고 그 위에 절연층이 위치된 구조이다. 세라믹 기재로서는 주로 Al₂O₃(알루미나), AlN(질화 알루미늄)등이 사용되며 금속 발열체 패턴층으로서는 Ag-Pd합금이 사용된다. 절연층으로서는 글래스(glass)층이 주로 이용된다. 금속 발열체 패턴층에 전류를 공급하기 위한 전극이 세라믹 기재 상에 위치된다. 전극은 예를 들어 전원 공급 장치와 예를 들어 커넥터 등에 의하여 연결된다. 이 경우, 열전도성 플레이트(260)를 채용함으로써 가열기(220)의 열을 균일하게 가열닙(201) 부근의 무단 벨트(210)에 전달할 수 있다. 이외에도 다양한 형태의 발열 수단이 가열기(220)으로 채용될 수 있다.

도면으로 도시되지는 않았지만, 가열기(220)로서 유도 가열기(Induction Heater)가 채용될 수도 있다. 이 경우, 금속제 무단 벨트(210)가 채용될 수 있다. 자기장을 발생시키는 코일은 무단 벨트(210)의 내측 또는 외측에 위치될 수 있다. 코일에 교류 전류를 공급하면 전자기 유도 형상에 의하여 금속제 무단 벨트(210)에 와류 전류가 발생되며, 주울 열에 의하여 금속제 무단 벨트(210)가 가열될 수 있다. 금속제 무단 벨트(210)와 인접하거나 접촉되게 금속 가열판이 배치될 수도 있다. 코일에 교류 전류를 공급하면 전자기 유도 형상에 의하여 금속 가열판에 와류 전류가 발생되며, 주울 열에 의하여 금속 가열판이 가열되며, 열이 금속제 무단 벨트(210)로 전달될 수도 있다.

도 9는 정착기(400)의 일 실시예의 개략적인 구성도이다. 도 9를 참조하면, 정착기(400)는 회전되는 무단 벨트(410)와, 무단 벨트(410)의 외측에 위치되어 무단 벨트(410)와 함께 가열닙(401)을 형성하는 가압롤러(430)와, 가열닙(401)에 열을 공급하는 가열기(420)를 구비할 수 있다. 가압롤러(430)는 무단 벨트(410)에 가압되어 회전됨으로써, 무단 벨트(410)를 주행시킬 수 있다.

본 실시예의 가열기(420)는 가압롤러(430)를 가열하며, 가열된 가압롤러(430)에 의하여 가열닙(401)에 열이 공급된다. 가압롤러(430)는 금속제 중공 파이프일 수 있다. 가압롤러(430)의 외주에는 이형층이 마련될 수 있다. 가열기(420)는 가압롤러(430)의 내측에 위치될 수 있다. 가열기(420)는 예를 들어 할로겐 램프일 수 있다. 가열기(420)는 유도 가열기일 수도 있다. 인쇄매체(P)의 화상면은 가압롤러(430) 쪽을 향한다.

무단 벨트(410)의 내측에는 가압롤러(430)와 대향되게 탄성 백업 부재(440)가 위치될 수 있다. 탄성 부재(450)는 중간 부재(441)를 개재하여 탄성 백업 부재(440)에 가압롤러(430) 쪽을 향하는 탄성력을 제공한다. 이에 의하여 탄성 백업 부재(440)는 무단 벨트(410)를 사이에 두고 가압롤러(430) 쪽으로 가압되며, 무단 벨트(410)와 가압롤러(430) 사이에 인쇄매체(P)가 통과되는 가열닙(401)이 형성될 수 있다. 가압롤러(430)는 탄성 백업 부재(440)와의 사이에 무단 벨트(410)를 개재하고 가압된 상태에서 회전됨으로써 무단 벨트(410)를 주행시킬 수 있다.

도면으로 도시되지는 않았지만, 정착기(400)는 가압 롤러(430)의 온도를 감지하는 온도 감지 센서를 구비할 수 있다. 온도 감지 센서에 의하여 감지된 가압롤러(430)의 온도에 기반하여, 도시되지 않은 제어부는 가압 롤러(430)를 적절한 가열 온도로 유지되도록 가열기(420)을 제어할 수 있다. 정착기(400)는 과열 방지 부재를 구비할 수 있다. 과열 방지 부재는 가압 롤러(430)의 온도가 소정의 온도를 넘어서면, 가열기(420)으로 전달되는 전력을 차단한다. 과열 방지 부재는 예를 들어 써모스텟(thermostat)을 포함할 수 있다. 온도 감지 센서와 과열 방지 부재는 가압 롤러(430)에 접촉 또는 근접하게 설치될 수 있다.

도 9에 상세하게 도시되지는 않았지만, 무단 벨트(410)를 회전 가능하게 지지하는 구조로서, 도 2 내지 도 7에 도시된 무단 벨트(210)를 회전 가능하게 지지하는 구조들이 적용될 수 있다.

본 개시는 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 개시의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims

무단벨트;
상기 무단벨트와 함께 가열닙을 형성하며, 상기 무단벨트를 회전시키는 가압롤러;
상기 가열닙에 열을 공급하는 가열기;
상기 무단 벨트의 길이 방향으로 이격되며, 축과 플랜지를 구비하는 한 쌍의 축지지 부재;
상기 무단 벨트의 양단부로부터 상기 무단 벨트의 내경부에 삽입되어 상기 무단 벨트를 지지하며, 상기 한 쌍의 축지지 부재의 축에 미끄럼 회전될 수 있게 지지되는 한 쌍의 회전 부재;
축방향으로 상기 한 쌍의 회전 부재와 상기 한 쌍의 축지지 부재의 플랜지 사이에 개재되어 상기 무단 벨트의 상기 축방향의 이동을 규제하며, 상기 플랜지와 상기 회전 부재 중 적어도 하나와 미끄럼 접촉되는 와셔;를 포함하는 정착기.
제1항에 있어서,
상기 와셔는 상기 축지지 부재에 고정되며, 상기 회전 부재와 미끄럼 접촉되는 정착기.
제1항에 있어서,
상기 와셔는 상기 축에 회전될 수 있게 지지되며, 상기 플랜지와 미끄럼 접촉되는 정착기.
제1항에 있어서,
상기 와셔는, 상기 플랜지와 대향되는 외측 와셔와, 상기 외측 와셔와 상기 회전 부재 사이에 개재되는 내측 와셔를 포함하는 정착기.
제4항에 있어서,
상기 외측 와셔는 상기 축지지 부재에 고정되며,
상기 내측 와셔는 상기 축에 회전될 수 있게 설치되는 정착기.
제4항에 있어서,
상기 외측 와셔와 상기 내측 와셔는 상기 축에 회전될 수 있게 설치되는 정착기.
제1항에 있어서,
상기 회전 부재는,
상기 축에 회전될 수 있게 지지되는 회전 링;
상기 무단 벨트의 상기 내경부와 마찰 접촉되도록 상기 회전 링에 배치되는 마찰 패드를 포함하는 정착기.
제1항에 있어서,
상기 회전 부재의 상기 무단 벨트의 상기 내경부와 접촉되는 외주부의 적어도 일부는 표면 거칠기 처리된 정착기.
무단벨트;
상기 무단벨트와 함께 가열닙을 형성하며, 상기 무단벨트를 회전시키는 가압롤러;
상기 가열닙에 열을 공급하는 가열기;
상기 무단 벨트의 길이 방향으로 이격되며, 축과 플랜지를 구비하는 한 쌍의 축지지 부재;
상기 무단 벨트의 양단부로부터 상기 무단 벨트의 내경부에 삽입되어 상기 무단 벨트를 지지하며, 상기 한 쌍의 축지지 부재의 축에 회전될 수 있게 지지되는 한 쌍의 회전 부재;
상기 플랜지와 상기 회전 부재 사이에 개재되어 상기 플랜지와 상기 회전 부재 중 적어도 하나와 미끄럼 접촉되는 마찰 감소 부재;를 포함하는 정착기.
제9항에 있어서,
상기 마찰 감소 부재는 상기 무단 벨트의 축방향의 이동을 규제하는 정착기.
제10항에 있어서,
상기 마찰 감소 부재는 상기 축지지 부재에 고정되며, 상기 회전 부재와 미끄럼 접촉되는 정착기.
제10항에 있어서,
상기 마찰 감소 부재는 상기 축에 회전될 수 있게 지지되며, 상기 플랜지와 미끄럼 접촉되는 정착기.
제10항에 있어서,
상기 마찰 감소 부재는,
상기 플랜지와 대향되는 외측 부재와, 상기 외측 부재와 상기 회전 부재 사이에 개재되는 내측 부재를 포함하며,
상기 외측 부재는 상기 축지지 부재에 고정되며,
상기 내측 부재는 상기 축에 회전될 수 있게 설치되며,
상기 내측 부재와 상기 외측 부재는 미끄럼 접촉되는 정착기.
제10항에 있어서,
상기 회전 부재는,
상기 축에 회전될 수 있게 지지되는 회전 링;
상기 무단 벨트의 상기 내경부와 마찰 접촉되도록 상기 회전 링에 배치되는 마찰 패드를 포함하는 정착기.
제10항에 있어서,
상기 회전 부재의 상기 무단 벨트의 상기 내경부와 접촉되는 외주부의 적어도 일부는 표면 거칠기 처리된 정착기.