KR950001585B1 - 정착필름의 주름이 없는 화상정착장치 - Google Patents

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Description

정착필름의 주름이 없는 화상정착장치

제1도는 본 발명의 실시예에 따른 화상정착장치의 사시도.

제2도는 제1도의 화상정착장치를 사용하는 화상정착장치의 단면도.

제3도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상정착장치의 단면도.

제4도는 가압로울러의 역-크라우닝량과 히터 크라우닝량 사이의 관계를 도시한 그래프.

제5도는 본 발명의 더실시예에 따른 화상정착장치의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 화상정착장치 14 : 가압부재

15 : 히터 18 : 필름

P : 기록재질

본 발명은 복사기, 프린터 등과 같은 화상형성장치에 사용가능한 화상정착장치에 관한 것이며, 더욱 상세히는 화상이 필름을 통해서 히터로 부터의 열에 의해 정착되는 열 정착 히터(15)에 관한 것이다.

토너화상이 정착되지 않은 토너화상을 지지하는 기록 매체상에 정착되는 널리 사용되는 종래의 화상정착장치에서, 기록매체는 소정의 온도에서 유지되는 가열로울러와 가열로울러에 가압접촉되고 탄성층을 갖춘 가압 또는 백-업 로울러 사이에 형성된 닙(nip)을 통해서 통과된다. 하지만 이러한 시스템은 가열로울러의 온도가 소정의 수준에 도달될때까지 위밍-업 기간이 비교적 길다는 문제를 내포하고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 본 출원인에게 양도된 미국 특허출원 206,767호, 미국 특허 4,954,845호, 미국 특허출원 409,341호, 416,539호, 426,082호, 435,247호, 430,437호, 440,380호, 440,678호, 444,802호, 그리고 446,449호는 즉각 가열가능한 열 헤드 및 박판 필름은 사용하는 신규의 정착장치를 제안하였다.

이러한 신규의 정착장치에서, 박판필름과 인장하에 필름을 구동하는 구동로울러를 사용하였다.

필름의 폭에 걸쳐 균일한 인장을 유지하기 위해, 필름에 인장을 적용하는 부재는 매우 정밀성이 요구된다. 이들이 변동되면 필름은 필름의 주름(crease)의 결과로 폭의 중간에서 느슨해진다.

가압로울러는 필름을 히터에 가압하여 필름과 가압로울러 사이에 닙을 형성한다. 기록재질이 닙이되면 기록재질은 주름지거나 또는 기록재질의 후미 엣지는 우연하게 상승한다.

따라서 본 발명의 주목적은 히터와 잡촉하여 기록재질과 함께 움직이는 필름의 주름의 산출이 효과적으로 방지되는 화상정착장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 필름과 가압부재사이에 형성된 닙을 통해서 지나는 기록재질의 주름의 산출이 효과적으로 방지되는 화상정착장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 더 목적은 기록재질에서 주름의 산출이 방지되어 기록재질이 필름과 가압부재사이의 닙에 있을때 기록재질의 후미 엣지가 상승되는 것이 방지되는 화상정착장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 더목적은 히터가 필름의 운동방향과 실제로 직각인 방향으로 크라운(crown)되는 화상정착장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 이들 및 다른 목적, 특징 그리고 장점은 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명함으로서 더욱 이해될 것이다.

제2도를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 화상정착장치가 도시되어 있다. 화상정착장치는 유리와 같은 투명 재질로 만들어져서 원본을 스캔하도록 방향(a)을 왕복하는 원본 지지 플래튼(1)으로 구성되어 있다. 원본 캐리지 우측아래에, 단촛점 화상요소의 어레이가 배치되어 있다. 원본 캐리지상에 위치한 원본은 조명램프(3)에 의해서 조명되며 반사된 빛 화상은 슬릿을 통해서 그리고 상기 어레이를 통해서 감광드럼(4)상에 투영된다.

감광드럼은 방향(b)으로 회전된다. 감광드럼(4)은 산화아연층 또는 유기 광도체 감광층등을 갖추고 있다. 차아저(5)는 감광드럼의 표면을 균일하게 충전한다. 그러므로 차아저에 의해서 균일하게 충전된 드럼(4)은 어레이(2)를 통하여 화상빛에 노출되어 정전기적 잠상이 형성된다. 잠상은 현상장치에 의해서 열연화 또는 열용융 수지로 만든 토너로 가시화된다. 한편 카세트에 수용된 쉬트(P ; 기록재질)는 픽-업 로울러(7)에 의해서 드럼(4)에 이송되며 정합로울러(8)는 감광드럼(4)의 화상과 동기적으로 회전한다.

감광드럼(4)에 형성된 토너화상은 이송 디스차이저(9)에 의해서 쉬트(P)상에 전달된다. 그후 쉬트(P)는 알려진 분리부재에 의해서 드럼(4)으로부터 분리되고 이송가이드(10)를 따라 화상정착장치(11)내로 유입되어 가열정착 작용을 받는다. 그리고 쉬트는 트레이(12)에 방출된다. 토너화상이 이송된후 감광드럼(4)상에 남아있는 잔류 토너는 크리너에 의해서 제거된다.

제1도를 참조하면 저열용량 선형 열발생요소(히터; 15), 히터(15)와 접촉하는 필름(18), 필름(18)을 히터(15)에 가압하는 가압 또는 백-업 로울러(14)로 구성된 화상정착장치(11)가 도시되어 있다. 가압로울러는 피구동되는 필름을 따라 회전한다.

제3도는 제2도에 도시된 화상정착장치(11)의 확대 단면도이다.

히터(15)는 정착작용동안에 정착되며 양호한 열전도성 재질로 만들어지며 예를들어 두께 1.0mm, 폭 10mm, 길이가 240mm가 알루미나 기판(15b), 열절연재질로 만들어져 알루미나 기판(15b)을 지지하는 호울더(15a), 그리고 폭 1.0mm로 알루미나기판(15b)상에 적용되는 열 발생 레지스터(15c)로 구성되어 있다. 히터(15)의 길이방향끝은 주파수 20msec에서 100Vdc펄스를 공급하는 전원에 연결되어 있다.

온도 센서(16)는 서미스터의 형태로 알루미나 기판(15b)의 온도를 검출하며, 열발생 레지스터에 적용되는 펄스의 폭은 온도 센서(16)에 의해서 검출되는 온도가 일정하도록 0.5-5msec의 범위내에서 제어된다.

필름(18)이 기록재질(21)로부터 분리되는 지점에서 토너의 온도는 토너의 유리 천이점보다 높게 선택되는데, 바람직하게 토너의 연화 온도보다 높다(볼 및 링 방법).

정착필름(18)은 화살표(C)표시 방향으로 히터(15)상에서 미끄러지며, 히터(15)는 소정의 온도에서 유지 된다. 예를들면 정착필름(18)은 폴리이미드(PI), 폴리에테르 이미드(PEI), 폴리에테르설폰(PES) 또는 퍼플루오로알콕시(PFA)의 20미크론 두께를 갖춘 열저항 필름과 적어도 화상접촉가능면에서 10미크론의 두께를 갖춘 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 다른 플루오린에이트수지로 만든 파이팅층으로 구성되어 있다.

이것은 예를들면 무한 벨트의 형태이다. 일반적으로, 필름의 전체 두께는 100미크론 이하, 바람직하게 40미크론 이하이다.

정착필름(18)은 필름(18)에 의해서 피구동되는 종동자 로울러(20)와 필름(18)을 구동하는 구동로울러(19) 주위에 뻗어 있고, 구동력과 인장으로 방향(C)으로 주름없이 움직인다.

가압로울러(19)는 양호한 파아팅 특성을 갖춘 실리콘 고무등으로 만든 고무탄성층을 갖추고 있다. 이것은 4-7kg의 총압력을 정착필름을 통해서 저열용량 선형 히터(15)에 적용된다.

기록재질(P)의 정착되지 않은 토너화상(22)은 입구가이드(23)를 통해 유입되어 필름(18)과 가압로울러(14) 사이의 닙(접촉면적)내로 들어간다. 기록재질은 닙의 가압로울러(14)에 의해 필름을 통해 히터(15)에 가압된다. 토너화상(22)을 갖춘 기록재질면은 필름(18)에 접촉되며, 정착된 화상은 가열에 의해 제공된다.

본 실시예에서 필름의 주름은 구동로울러(19), 종동자 로울러(20) 그리고 히터(15) 사이에서 평행이 약간 어긋나도 산출되지 않는다.

이유는 아래에서 상세히 설명될 것이다.

제3도를 참조하면, 정착필름(18)은 구동로울러(19), 종동자 로울러(20) 그리고 저열용량 선형 히터(15) 주위에서 인장되어 있다. 필름(18)과 접촉가능한 히터(15)의 길이방향 표면이 직선이라면, 히터의 길이의 중간부분에서 필름(18)의 인장은 인장이 적용될 때 로울러의 중심변형으로 인하여 및/또는 로울러의 진직도 및 원통도의 변화로 인하여 대향끝에서 인장보다 작게 된다. 이것은 필름의 측면끝의 경향이 히터의 길이방향 중심쪽으로 움직이는 것을 야기한다.

필름이 얇다면, 주름은 필름의 측면 중심근처에서 산출된다.

제1도에 도시된 바와 같이, 저열용량 히터(15)의 저면(기록재질근처)은 길이방향으로 크라운되어 있고 또는 오목하게 되어 있다. 이렇게 되어 있어서, 필름의 중간에서 인장의 약화는 방지된다.

히터(15)의 길이방향 크라우닝은 상기와 같으므로 호울더(15a), 알루미나기판(15b) 그리고 열발생 레지스터 재질(15c)은 기록재질쪽으로 모두 크라운되어 있어서 히터(15)의 길이방향 크라운 부분은 필름(18)에 접촉된다.

히터(15)의 크라우닝 형상에 의해서 필름폭의 중간에 인장을 증가시킴으로서, 필름은 주름이 방지된다. 하지만 히터(15)가 크라운되면 중간부분의 압력은 가장자리 부분보다 크게 된다.

기록재질에 적용된 이송력은 닙 압력이 작은 부분보다 큰 부분에서 크게 된다. 그러므로 기록재질의 두께는 작아지며, 주름은 필름폭의 방향 안쪽으로 기록재질(P)에 적용되는 힘에 의해 산출된다.

이것을 고려하면, 저열용량 선형 히터(15)의 길이방향 크라우닝에 부가하여 가압로울러(14)는 길이방향으로 역으로 크라운되어 히터의 크라우닝과 맞추어진다. 역-크라우닝에 의해서 기록재질은 필름의 폭 방향으로 외향력을 수용할 수 있어서 기록재질은 주름이 방지된다.

기록재질의 측면 외측 이송력이 중간과 비교하여 너무 높으면, 기록재질(P)의 끝부분은 당겨져서 기록재질(P)의 후미 엣지 부분은 상승하는데 즉, 필름(18)이 필름(18)과 가압로울러(14)사이에 닙 라인을 넘어 존재하는 위치 쪽으로이다.

기록재질(P)의 후미 엣지 상승이 너무 크다면, 다음의 문제가 가능해진다. 예를들어 제2도에 도시된 감광드럼(4)을 포함하는 공정 카트리지가 화상형성 장치로 교체될때 기록재질(P)의 후미 엣지 부분은 감광드럼(4)과 정착장치(11)사이에 배치되고 필름(18)과 가압로울러(14) 사이의 닙 라인을 넘어 기록재질 통로 근처에 배치된 감광드럼(4)을 덮기 위해 드럼 셔터(13)와 같은 부재로 마찰된다. 이렇게 되면, 기록재질(P)상의 정착되지 않은 토너화상(22)은 방해를 받게될 것이다.

기록재질 후미 엣지 상승은 저열용량 선형 히터의 크라우닝과 가압로울러의 역-크라우닝에 관계하며, 특히 이들의 형상과 정도(양)에 관계한다.

제4도는 본 발명자에 의해 실시된 실험에서 6kg의 가압로울러(14)에 의한 전체압력, 50mm/sec의 기록재질 이송속도로 가압로울러(14)의 역-크라우닝과 저열용량 선형 히터(15)의 크라우닝의 조합과 관련하여 후미 엣지 상승에 의해 화상의 장애와 기록재질(21)의 주름의 산출을 도시한 그래프이다. 제4도에서, A는 히터의 크라우닝의 양을 나타내며, B-C는 가압로울러의 역-크라우닝의 양을 나타낸다.

제4도는 상당히 용이하게 주름지는 얇은 흡수 쉬트와 후미 엣지 화상장애가 용이하게 발생되는 경우가 도시되어 있다. 화살표로 표시된 구역(a)은 후미 엣지 화상 장애가 산출되지 않는 구역이며, 화살표로 표시된 구역(b)은 주름이 산출되지 않는 구역이다. 히터의 크라우닝의 량이 너무 크다면, 필름은 끝에서 상당히 느슨해지며, 0.5mm이하가 바람직하다.

가압로울러의 역-크라우닝의 양이 너무 크다면, 중심부분에서 압력은 가능한 오프셋의 결과로 감소되며, 0.5mm이하가 바람직하다.

제4도에 도시된 결과의 관점에서, 가압로울러의 역-크라우닝의 양은 기록재질의 주름을 방지하는 기준으로부터 0.05-0.5mm로 설정된다. 이러한 경우에, 기록재질의 후미 엣지에서 화상 장애를 방지하기 위해서, 히터의 크라우닝의 양은 0.2-0.5mm로 설정된다.

하지만, 히터가 호울더와 다른 금속판에 의해서 정착되므로, 히터의 위치 결정은 각각의 요소의 공차의 누적으로 인해서 어려워진다. 그러므로, 히터 크라우닝의 양의 허용범위는 바람직하게 크게 된다.

제5도는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있는데, 여기에서, 허용공차범위는 확대된다. 본 실시예에서 스퍼(24)는 기록재질의 운동방향에 대하여 필름(18)과 가압로울러(14) 사이의 닙의 상류측에 구비되어 있다. 스퍼(24)는 필름(18)과 접촉가능하고 기록재질(P)용 통로로부터 원격이면서 기록재질(P)측 근처에 배치되어 있다.

그러므로, 기록재질(P)의 후미 엣지 부분이 상승할때만, 그러므로 통상 이송통로로부터 상향할때, 스퍼(24)는 기록재질(P)과 접촉하며 후미 엣지 상승을 진압하며, 그러므로 기록재질(P)의 후미끝 근처에서 화상의 장애를 방지한다. 스퍼는 예리한 이빨을 갖추어서 토너화상에 접촉할때 토너화상이 장애를 받지 않게하는 것이 바람직하다.

기록재질의 후미 엣지 부분의 상승을 진압하는데 효과적인 회전가능한 부재의 설비에 의해서, 히터 크라우닝의 양을 위한 허용공차범위는 확대될 수 있다. 본 실시예에서, 이것은 0.05-0.5mm이다.

히터 크라우닝의 양(정도)과 가압로울러의 역-크라우닝의 양(정도)이 실제로 동일할때 필름의 주름 산출과 기록재질의 후미 엣지 장애는 상당히 효과적으로 방지된다는 것이 실험에서 확인되었다.

본 발명에 따른 화상정착장치가 적용가능한 화상형성장치는 제2도에 도시된 바와 같이 복사기에 한정되지 않지만, 본 발명은 전자사진 프린터, 정전지 기록장치등에 역시 적용가능하다.

본 발명이 여기에 개시된 구조를 참조하여 개시된 반면, 이것은 상세한 설명에 한정되지 않고 본 발명은 첨부된 청구의 범위의 범주 또는 개량의 목적 범위내에서 많은 개변이 가능하다.

Claims (12)

1. 화상정착장치에 있어서, 고정히터; 상기 히터주위에 뻗어있는 순환필름; 상기 필름과 가압로울러 사이에 상기 히터로 닙을 형성하기 위한 회전가능 가압부재; 로 구성되어 있으며, 여기에서 화상을 갖춘 기록재질이 상기 필름과 상기 가압부재 사이의 닙을 통과하며 이것에 의해 화상이 정착되고, 또한 여기에서 상기 히터는 상기 필름의 운동방향에 수직 방향으로 크라운되어 있으며, 상기 가압부재는 상기 필름의 운동방향에 수직방향으로 역 크라운되어 있는 것을 특징으로 하는 화상정착장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 필름은 상기 히터상에서 미끄러지는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 가압부재는 고무층을 갖춘 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 히터의 크라우닝 양은 상기 가압부재의 역 크라우닝의 양과 동일한 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 히터의 크라우닝은 0.05-0.5mm인 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 가압부재의 역 크라우닝은 0.05-0.5mm인 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제1항에 있어서, 정착될 화상은 분말 토너로 만들어지며, 기록재질이 필름으로부터 분리되는 지점에서 토너의 온도는 분말 토너의 유리 천이온도보다 높은 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 필름은 100미크론 이하의 두께를 갖춘 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 필름은 40미크론 이하의 두께를 갖춘 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제1항에 있어서, 기록재질을 위한 통로로부터 기록재질의 후미 엣지 부분의 이탈을 방지하기 위해서, 상기 필름쪽으로 향하는 상기 기록재질 통로로부터 멀리 그리고 기록재질의 운동방향에 대하여 상기 필름과 상기 가압부재 사이에 형성된 닙의 상류에 배치된 회전가능부재로 더 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제10항에 있어서, 기록재질은 화상을 갖춘 쪽에서 상기 필름에 접촉가능한 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 회전가능부재는 스퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.

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