WO2018048067A1 - 정착장치 및 이를 포함하는 화상형성장치 - Google Patents

정착장치 및 이를 포함하는 화상형성장치 Download PDF

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WO2018048067A1
WO2018048067A1 PCT/KR2017/006292 KR2017006292W WO2018048067A1 WO 2018048067 A1 WO2018048067 A1 WO 2018048067A1 KR 2017006292 W KR2017006292 W KR 2017006292W WO 2018048067 A1 WO2018048067 A1 WO 2018048067A1
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fixing
lubricant
fixing belt
nip forming
forming member
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PCT/KR2017/006292
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English (en)
French (fr)
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이승준
김동균
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에스프린팅솔루션주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a fixing apparatus that can stably supply lubricant to a fixing belt and to extend its service life, and to an image forming apparatus including the same.
  • an image forming apparatus using an electrophotographic method supplies a toner to an electrostatic latent image formed on the photosensitive member to form a visible toner image on the photosensitive member, transfers the toner image to a recording medium, and then transfers the transferred toner image to the recording medium.
  • the image is printed on the recording medium.
  • the image forming apparatus includes a fixing device that heats and pressurizes the recording medium to which the toner image is transferred.
  • the fixing apparatus includes a pressurizing roller which presses the recording medium, and a fixing belt which rotates externally to the press roller and heats the recording medium.
  • the inner surface of the fixing belt is disposed a nip forming member for forming a fixing nip (nip) on the contact portion of the pressing roller and the fixing belt.
  • the fixing belt since the fixing belt has a structure that rotates with respect to the nip forming member, friction occurs at a portion where the fixing belt and the nip forming member come into contact with each other. Due to such friction, a speed difference between the fixing belt and the pressure roller may occur, and torque may be applied to the pressure roller by a predetermined size or more.
  • a slip phenomenon may occur in which the unfixed toner image slips on the recording medium, and wear may occur on the nip forming member or the fixing belt due to friction, and the fixing belt may be damaged.
  • a lubricant is applied between the fixing belt and the nip forming member to reduce friction therebetween.
  • a lubricant stays for a long time between the fixing belt and the nip forming member for stable fixing.
  • the lubricant applied between the nip forming member and the fixing belt moves as the fixing belt rotates and leaks to the outside. This causes a similar result even if a large amount of lubricant is applied between the nip forming member and the fixing belt at once.
  • An object of the present invention is to provide a fixing apparatus capable of continuously supplying a lubricant between a nip forming member and a fixing belt, and an image forming apparatus including the same.
  • Fixing apparatus a rotatable fixing roller, a fixing belt driven by the fixing roller externally in contact with the fixing roller, an internal contact with the fixing belt to form a nip at the contact portion of the fixing roller.
  • the lubricant supply unit may be located upstream with respect to the contact site where the nip is formed.
  • the impregnating member may be a porous material which is in contact with the fixing belt to transfer the lubricant from the lubricant receiving portion to the fixing belt.
  • the lubricant supply unit is composed of a plurality, each lubricant supply unit may be arranged at a predetermined interval along the width direction of the fixing belt.
  • the impregnating member absorbs the lubricant supplied from the first impregnating member located downstream of the first impregnating member positioned upstream with respect to the contact portion where the nip is formed and the contact portion where the nip is formed. It may comprise a second impregnation member possible.
  • the fixing roller may rotate in the forward or reverse direction.
  • One surface of the first impregnating member and the second impregnating member may have a curved shape in contact with the fixing belt.
  • the lubricant accommodating part may have an opening having a shape in which a cross-sectional area is increased toward the fixing roller, and the impregnation member may partition the opening from the outside.
  • It may further comprise a fixing member for fixing the impregnation member to the nip forming member.
  • the fixing member may include a separate fastener so that at least a part of the impregnating member is mounted to the nip forming member, and the fastener may be inserted into and fastened to a screw hole formed in the nip forming member.
  • the fixing member may have a clip shape in which one side is supported by the nip forming member and the other side supports the outer surface of the impregnation member.
  • the fixing member may be wedge-coupled to a hole formed in the nip forming member.
  • the fixing member may be provided with a coupling ring fixed to the protrusion formed on one side of the nip forming member is supported from the protrusion.
  • the lubricant may include at least two or more lubricants having different oil separations.
  • an image forming apparatus includes a photosensitive member on which an electrostatic latent image is formed, a developing unit which supplies toner to the electrostatic latent image to form a toner image visible on the recording medium, and the toner image transferred to the recording medium. And a fixing device according to any one of claims 1 to 14, which is fixed by applying heat and pressure thereto.
  • the present invention it is possible to prevent the lubricant from flowing out in a short time in a high temperature and high temperature environment.
  • the meandering and damage of the fixing belt can be prevented in advance, thereby greatly improving the service life of the fixing apparatus and the image forming apparatus.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a fixing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a fixing device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a side view showing a fixing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a fixing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged view of A illustrated in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a view for explaining the position of the lubricant supply unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 8 to 11 are views for explaining various modifications of the fixing member according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a fixing device according to another embodiment of the present invention.
  • 13 is a graph for explaining a temperature change according to printing conditions.
  • FIGS. 1 to 13 The embodiments described below will be described based on the embodiments best suited for understanding the technical features of the present invention, and the technical features of the present invention are not limited by the described embodiments. Illustrates that the present invention can be implemented as in the following embodiments.
  • the image forming apparatus includes a main body 2, a recording medium supply unit 3, a plurality of photosensitive members 4a, a developing unit 4, a transfer unit 7, a fixing apparatus 10, And a recording medium discharge unit 9 and a light scanning unit (not shown).
  • the main body 2 may form an appearance of the image forming apparatus 1 and support various components installed therein.
  • a part of the main body 2 may be provided to be opened and closed. The user can replace or repair various parts through the open portion of the main body 2 or remove the recording medium jammed in the main body.
  • the recording medium supply unit 3 supplies the recording medium toward the transfer unit 7.
  • the recording medium supply unit 3 includes a cassette for storing the recording medium S, a pickup roller for picking up the recording medium stored in the cassette one by one, and a transfer of the picked recording medium toward the transfer unit 7. It may be configured to include a transfer roller.
  • the optical scanning unit irradiates the photoconductors 4a with light corresponding to the image information to form an electrostatic latent image on the surfaces of the photoconductors 4a.
  • the optical scanning unit includes a light source for emitting the light beam, a deflector for deflecting the light beam emitted through the polygon mirror rotated by a motor, and an ftheta lens for converging the deflected light beam to the photoconductors. Can be configured.
  • the developing unit 4 supplies a toner as a developer to the electrostatic latent images formed on the photoconductors 4a to form a visible toner image.
  • the developing unit 4 may be composed of four developing units each containing a developer of different colors, for example, a developer of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) colors. .
  • Each developing device has a charger, a developer storing portion, a developer conveying member and a developing member.
  • Each charger charges the surfaces of the photoconductors 4a prior to forming an electrostatic latent image on the photoconductors 4a.
  • the developer stored in the developer storage unit is transferred to the developing member by the developer transporting member, and the developing member supplies the developer to the electrostatic latent images formed on the photosensitive members 4a to form a visible image.
  • the image forming apparatus 1 shows an example in which four photoconductors 4a are included in each developing unit, alternatively, four developing units form a visible image on one photoconductor. It is also possible to construct.
  • the transfer unit 7 receives the visible images formed on the photoconductors 4a and transfers them to the recording medium S.
  • the transfer unit 7 may include a transfer belt, a driving roller, a support roller, tension rollers, and a transfer roller.
  • the transfer belt is rotatably supported by the drive roller and the support roller.
  • the driving roller rotates by receiving power from a driving source (not shown) mounted inside the main body.
  • the support roller is arranged to support the inner surface of the transfer belt on the opposite side of the drive roller.
  • the outer circumferential surface of the transfer belt faces each photosensitive member 4a.
  • the transfer rollers are disposed corresponding to each photosensitive member 4a and support the inner circumferential surface of the transfer belt.
  • the transfer rollers are pressed toward each photosensitive member 4a. Then, each visible image formed on the photoconductors 4a is transferred to and superimposed on the transfer belt by the transfer rollers, and the image of the transfer belt is supplied from the recording medium supply unit 3 to record the image passing through the transfer roller and the transfer belt. Transferred to the medium S.
  • the recording medium passing through the transfer unit 7 enters the fixing device 10.
  • the fixing device 10 is configured to apply heat and pressure to the recording medium to fix an unfixed toner image on the recording medium to the recording medium.
  • the recording medium passing through the fixing device 10 is guided to the recording medium discharge unit 9, and the recording medium discharge unit 9 discharges the recording medium to the outside of the image forming apparatus 1.
  • the recording medium discharge unit 9 may comprise a discharge roller, and a discharge backup roller installed opposite the discharge roller.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a fixing device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an exploded perspective view showing a fixing device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a side view showing a fixing device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a cross-sectional view showing a fixing device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is an enlarged view of the A shown in Figure 5
  • Figure 7 is a view for explaining the position of the lubricant supply unit according to an embodiment of the present invention.
  • the fixing device 70 is disposed to face each other to form a fixing nip N through which the recording medium passes, the nip forming member 80, and the fixing roller 20.
  • a lubricant supply for supplying a lubricant 98 to the inner surface of the fixing belt 50, the heater 70 for heating the fixing belt 50, and the fixing belt 50, which are driven by the fixing roller 20. It may include a fixing member 90 for fixing the impregnation member 100 provided in the unit 94 and the lubricant supply unit 94 to the nip forming member (80).
  • the fixing roller 20 presses the recording medium passing through the fixing nip N as an example of a rotatable rotating roller.
  • the fixing roller 20 is rotated by receiving power from a driving source (not shown) mounted on the main body 10 of the image forming apparatus 1.
  • a driving source not shown mounted on the main body 10 of the image forming apparatus 1.
  • the toner image transferred to the recording medium S is fixed to the recording medium S by heat and pressure. .
  • the fixing roller 20 includes a shaft 21 and an elastic layer 24.
  • the shaft 21 is disposed at the center of the fixing roller 20 and functions as a rotating shaft.
  • the shaft 21 may be formed of a metal material such as aluminum or steel.
  • the elastic layer 24 is disposed to cover the circumference of the shaft 21, and the fixing nip N is fixed between the fixing roller 20 and the fixing belt 50 while elastically deforming when the fixing roller 20 is fixed to the fixing belt 50.
  • the elastic layer 24 may be a heat resistant elastomer layer. Heat resistant elastomers can be, for example, silicone elastomers, fluorine elastomers, and the like.
  • the release layer 22 may be formed on the surface of the elastic layer 24 to prevent the recording medium S from sticking to the fixing roller 20.
  • the release layer 22 may be, for example, one of perfluoroalkoxy (PFA), polytetrafluoroethylenes (PTFE: polytetrafluoroethylenes), fluorinated ethylene prophylene (FEP), or a mixture of two or more thereof or a copolymer thereof.
  • PFA perfluoroalkoxy
  • PTFE polytetrafluoroethylenes
  • FEP fluorinated ethylene prophylene
  • the heater 70 is for providing heat to the recording medium and may be installed on the bottom surface of the nip forming member 80.
  • the heater 70 may be disposed at a position corresponding to the contact portion forming the nip to be in contact with the fixing belt 50 to heat the fixing belt 50.
  • the heater 70 may be spaced apart from the fixing belt 50 to heat the fixing belt 50 by radiant heating.
  • the heating source halogen lamps, induction heating coils can be used.
  • the position and kind of the heating source are not limited to this.
  • the heating source may be disposed outside the fixing belt 50.
  • the heating source may be a separate configuration from the fixing belt 50, it may be a heat generating layer included in the fixing belt 50.
  • the fixing belt 50 is circumscribed with the fixing roller 20, and rotates while being driven by the fixing roller 20.
  • the fixing belt 50 may have an endless shape.
  • the structure of the fixing belt 50 is not necessarily limited thereto, and may be a structure wound by a pair of rollers in a film shape having an end portion.
  • the fixing belt 50 is heated by a heating source.
  • the heated fixing belt 50 contacts the recording medium passing through the fixing nip N, thereby heating the recording medium to fix the toner image transferred to the recording medium to the recording medium.
  • the fixing belt 50 may include a base layer, an elastic layer, and a release layer.
  • the base material layer may include at least one of a plastic material or a metal material such as a heat resistant resin.
  • the heat resistant resin may be polyimide, polyimideamide, polyetherether ketone, or the like, and the metal material may be nickel (Ni), stainless steel, copper (Cu), and the like. Alloys and the like.
  • the elastic layer may be a heat resistant elastomer layer. Heat resistant elastomers can be, for example, silicone elastomers, fluorine elastomers, and the like.
  • the release layer may be, for example, one of perfluoroalkoxy (PFA), polytetrafluoroethylenes (PTFE: polytetrafluoroethylenes), fluorinated ethylene prophylene (FEP), or the like, or a mixture of two or more thereof or a copolymer thereof.
  • PFA perfluoroalkoxy
  • PTFE polytetrafluoroethylenes
  • FEP fluorinated ethylene prophylene
  • the fixing belt 50 may have a thickness of about 30 ⁇ m to about 200 ⁇ m. Through this, it is possible to ensure a fast temperature rising performance of the fixing belt 50.
  • the nip forming member 80 contacts the inner surface of the fixing belt 50 to support the fixing belt 50 pressurized by the fixing roller 20. Through this, a fixing nip N is formed between the fixing roller 20 and the fixing belt 50.
  • the nip forming member 80 is fixedly supported by being coupled to the pressing member 60.
  • the pressing member 60 may pressurize the nip forming member 80. For example, a pressing force may be applied toward the nip forming member 80 by a spring.
  • the nip forming member 80 is disposed to face the fixing roller 20 for pressing the outer circumferential surface of the fixing belt 50. Accordingly, the nip forming member 80 is to press the inner surface of the fixing belt 50.
  • a lubricant 98 may be supplied between the fixing belt 50 and the nip forming member 80 to prevent direct contact between the fixing belt 50 and the nip forming member 80.
  • the lubricant 98 supplied between the fixing belt 50 and the nip forming member 80 tends to easily detach or disappear due to its characteristics. For example, due to the fluidity of the lubricant 98, the rotation of the fixing belt 50 may be separated from between the fixing belt 50 and the nip forming member 80. In addition, since the fixing belt 50 and the nip forming member 80 are in a state where high temperature and high pressure are applied by the heater 70 and the fixing roller 20, the fixing belt 50 and the nip forming member 80 Lubricant 98 supplied between) may be vaporized in such a high temperature and high pressure environment.
  • the fixing device 70 further includes a lubricant supply unit 94 of a predetermined structure and a predetermined lubricant 98 used for the lubricant supply unit 94.
  • a lubricant supply unit 94 of a predetermined structure and a predetermined lubricant 98 used for the lubricant supply unit 94.
  • the lubricant supply unit 94 is disposed inside the fixing belt 50, and performs a function of supplying a lubricant 98 between the fixing belt 50 and the nip forming member 80.
  • the lubricant supply unit 94 may supply the lubricant 98 to the inner surface of the fixing belt 5.
  • the lubricant supplied to the inner surface of the fixing belt 50 may be moved between the nip forming member 80 and the fixing belt 210 as the fixing belt 50 rotates.
  • the lubricant supply unit 94 is provided on one side of the nip forming member 80 to impregnate the lubricant 98 from the lubricant receiving portion 95 and the lubricant receiving portion for storing the lubricant 98 to the inner surface of the fixing belt. It may include an impregnation member 100 to supply.
  • the lubricant supply unit 94 may be disposed at the rear of the nip forming member 80 in the rotation direction of the fixing belt 50.
  • the lubricant supply unit 94 is provided on the rear upper side of the nip forming member 80 to supply the lubricant 98 upstream of the nip forming member 80, thereby preventing the lubricant 98 from being exposed to the heater 70. Minimize and stably supply the lubricant 98 between the nip forming member 80 and the fixing belt 50.
  • the position of the lubricant supply unit 94 is not limited to the upstream of the nip forming member 80, and may be appropriately changed as necessary.
  • the lubricant receiver 95 includes a cavity or space in which the lubricant 98 can be stored. At least one side of the lubricant accommodating part 95 is formed with an opening through which the lubricant 98 stored therein may be discharged.
  • the rear surface of the lubricant receiving portion 95 may have an inclined shape. This inclined surface is installed to be inclined downward toward the opening. Downward here may be parallel to the direction of gravity. Through this, the lubricant 98 stored in the lubricant receiving portion 95 may be discharged through the opening along the rear surface by gravity.
  • the lubricant receiving portion 95 may be continuously formed in the longitudinal direction.
  • the length of the lubricant accommodating portion 95 may correspond to the width of the recording medium.
  • the longitudinal direction may be parallel to the width direction of the recording medium and may be perpendicular to the rotation direction of the fixing belt 50.
  • the structure of the lubricant receiving portion 95 is not limited thereto.
  • a plurality of lubricant accommodating parts 95a ', 95b', 95c ', and 95d' may be spaced apart at predetermined intervals in the longitudinal direction.
  • the impregnation member 100 may have a shape corresponding to the lubricant receiving portions 95a ', 95b', 95c ', 95d' in the longitudinal direction.
  • the shape of the impregnation member 100 is not limited thereto.
  • the impregnation member 100 may be continuously formed in the longitudinal direction and longer than the lengths of the lubricant receiving portions 95a ', 95b', 95c ', and 95d'.
  • One surface of the impregnation member 100 is disposed in the openings of the lubricant receiving portions 95a ', 95b', 95c ', 95d', and stored in the lubricant receiving portions 95a ', 95b', 95c ', 95d'. 98 is prevented from being discharged through the opening in a short time.
  • the impregnation member 100 may be a porous material for impregnating the lubricant 98 discharged from the opening. Separate grooves may be formed around the openings of the lubricant receiving portions 95a ', 95b', 95c ', and 95d' to allow the impregnation member 100 to be seated.
  • the lubricant receiving portion (95a ', 95b', 95c ', 95d') is a single piece, may be formed along the width direction of the fixing belt (50).
  • the lubricant 98 to be described later may have at least two or more different reasons, and if the position where the lubricant 98 can be supplied between the fixing belt 50 and the nip forming member 80, the lubricant receiving portion ( 95) and the number and position of the impregnation member 100 is not limited thereto.
  • one surface of the impregnation member 100 is disposed to face the opening of the lubricant receiving portion 95, and the other surface is disposed to contact the inner surface of the fixing belt 50.
  • the impregnation member 100 impregnates or supports the lubricant 98 supplied through the opening, and transmits the impregnated lubricant 98 to the inner surface of the fixing belt 50 by contacting the inner surface of the fixing belt 50.
  • the impregnation member 100 may include a felt and a fabric.
  • Felt is a entanglement of fibers by compression, such as nylon or polyamide fiber, polyethylene terephthalate (PET) fiber, aramid fiber, polytetrafluoroethylene (PTFE) fiber, pre-oxidation Preoxidized polyacrylonitrile (PAN) fibers or wool fibers may be used.
  • the impregnation member 100 may have a structure in which a plurality of layers are stacked as necessary. Impregnated member 100 is a weight per unit of 1mm with reference thickness may be 50g / m 2 ⁇ 600g / m 2.
  • the impregnation member 100 may impregnate some of the components of the lubricant 98 stored in the lubricant receiving portion 95.
  • the lubricant 98 includes a base oil and a thickener to be described later, it may be impregnated with the base oil and not impregnated with the thickener.
  • the impregnation member 100 may have a curved surface or a rounded shape in contact with the fixing belt. Therefore, the impregnation member 100 may maximize the contact area with the fixing belt 50.
  • the nip forming member 80 may include at least one of a metal, a felt, and a fabric in contact with the inner surface of the fixing belt 50.
  • the metal may include nickel (Ni), stainless steel, copper (Cu) and alloys thereof.
  • Felt is a entanglement of fibers by compression, such as nylon or polyamide fiber, polyethylene terephthalate (PET) fiber, aramid fiber or polytetrafluoroethylene (PTFE) fiber, pre-oxidation Preoxidized polyacrylonitrile (PAN) fibers or wool fibers may be used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • aramid fiber or polytetrafluoroethylene (PTFE) fiber pre-oxidation Preoxidized polyacrylonitrile (PAN) fibers or wool fibers
  • PAN pre-oxidation Preoxidized polyacrylonitrile
  • the fabric is woven in a lattice structure, and as examples of the fiber, glass fiber, aramid fiber may be used. However, the definition of the
  • the lubricant 98 stored in the lubricant receiver 95 may include at least two or more lubricants 98 having different oil separations.
  • the reason here refers to a phenomenon in which grease constituting the grease separates when the grease is stored for a long time or in use. The separation of oil can occur when the gel is not sufficiently structured or when the maintenance of oil is unstable if it results in oxidation of capillary diameter due to fiber phase bonding.
  • the base oil may include a heat resistant fluororesin so as not to deform at high temperatures.
  • a heat resistant fluororesin it may include a perfluoro polyether (PFPE).
  • PFPE perfluoro polyether
  • the material of the base oil is not limited thereto, and may include other materials.
  • the base oil may be mineral oil, ester oil, polyglycol oil, polyphenyl ether oil, silicone oil, perfluoroalkyl ether. At least one of oils.
  • the viscosity index of the base oil can be 50 to 800.
  • Viscosity index is a measure of the degree of change of viscosity with temperature, a high viscosity index of paraffinic standard oil, for example Pennsylvania-based oil viscosity of 100, naphthenic standard oil of low viscosity index,
  • the viscosity index of gulf cost oil is defined as 0, and the degree of viscosity change with temperature is compared with these. Viscosity index is a well-known term, and a specific calculation method is omitted.
  • the lubricant 98 stored in the lubricant receiver 95 includes a base oil and a thickener as described above.
  • the lubricant 98 stored in the lubricant receiving portion 95 is discharged to the impregnation member 100 through the opening.
  • the impregnation member 100 impregnates the base oil separated from the thickener, but may not impregnate the base oil not separated from the thickener among the base oils.
  • Impregnation member 100 may be felt or fabric.
  • the lubricant 98 may be separated at least in part from the thickener and base oil in a high temperature environment, for example 150-230 ° C.
  • the base oil separated from the thickener is impregnated into the impregnation member 100.
  • the lubricant 98 impregnated in the impregnation member 100 may have a significantly smaller weight ratio of the thickener than the lubricant 98 stored in the lubricant accommodating portion 95.
  • the lubricant 98 transferred to the inner surface of the fixing belt 50 is moved between the fixing belt 50 and the nip forming member 80 by the rotation of the fixing belt 50. Since the lubricant 98 having a reduced weight ratio of the thickener is moved between the nip forming member 80 and the fixing belt 50, a high pressure is applied between the nip forming member 80 and the fixing belt 50. Even if it is possible to prevent the friction problem caused by the thickener.
  • the thickener may comprise a predetermined ratio, for example 30% or more of the total weight of the lubricant 98
  • the lubricant 98 is separated into the base oil and the thickener by the high pressure and the high temperature acting between the nip forming member 80 and the fixing belt 50, and only the liquid base oil escapes or vaporizes to the outside. Can be. Therefore, only the thickener remains between the nip forming member 80 and the fixing belt 50, which may rather act as a cause of increasing friction.
  • the nip forming member 80 and the fixing belt 50 may be formed. Even if high temperature and high pressure are applied therebetween, it is possible to prevent the phenomenon in which only the thickener remains between the nip forming member 80 and the fixing belt 50.
  • the discharge amount of the lubricant 98 discharged from the lubricant accommodating portion 95 can be controlled.
  • the amount of the lubricant 98 impregnated in the impregnation member 100 may be a thickener included in the lubricant 98 stored in the lubricant accommodating portion 95.
  • the ratio may vary.
  • the fixing device 10 may include a fixing member so that the impregnation member 100 prevents detachment from the nip forming member 80 under continuous contact external force of the fixing belt 50. 90) further.
  • the fixing member 90 may have a clip shape having an elastic force, and one end of the fixing member 90 may be supported by the nip forming member 80, and the other end of the fixing member 90 may press the impregnation member 100.
  • At least an outer portion of the impregnation member 100 may be provided with a separate fastener to be mounted to the nip forming member 80.
  • the nip forming member 80 is provided with a support groove (not shown) for supporting the fixing member 90 so that the upper end of the fixing member 90 is stably supported by the nip forming member 80.
  • One end of the) can be pressurized the impregnation member 100 in a state that is stably supported in the support groove.
  • the fixing member 90a may use a lancing structure to mount the impregnation member 100 to the nip forming member 80.
  • the lancing structure may include the lancing hole 95a formed in the fixing member 90a so that the coupling bracket 96a is fitted into the lancing hole 95a so that the impregnation member 100 may be mounted on the nip forming member 80. .
  • the impregnation member 100 may be prevented from being separated from the nip forming member 80 by using a separate stop ring 96b or a fastener 96c.
  • the fixing member 90b may include a protrusion 95b protruding from one side of the nip forming member 80 and a stop ring 96b that is pushed and fixed toward the protrusion 95b.
  • the stop ring 96c may be referred to as a mechanical element that is pushed and fixed to a counterpart without making a shaft.
  • the projection (95b) may be formed integrally or separately bonded to the nip forming member (80).
  • the fixing member 90c may include a separate fastener 96c, the fastener may be fastened to a screw hole (not shown) on one side of the nip forming member (80).
  • the fastener 95c (for example, a bolt) may be coupled to the screw hole to fix the impregnation member 100 to the nip forming member 80.
  • FIG. 12A is a cross-sectional view illustrating a fixing apparatus according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 12B is a cross-sectional view illustrating an operating state of the fixing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the fixing device 70 is disposed so as to face each other so that the fixing roller 20 and the nip forming member 80, which form the fixing nip N through which the recording medium S passes, are fixed.
  • Lubricant 98 is supplied to the inner surface of the fixing belt 50, the heater 70 heating the fixing belt 50, and the fixing belt 50, which are driven by the fixing roller 20.
  • a fixing member 90 for fixing the impregnation member 100 provided in the lubricant 98 supply unit 90 and 95 and the lubricant 98 supply unit 90 and 95 to the nip forming member 80. Can be.
  • the impregnation member 100 is a nip forming member based on the rotation direction of the first impregnating member 100 and the fixing belt 50 which are disposed behind the nip forming member 80 based on the rotation direction of the fixing belt 50. It may include a second impregnation member 110 disposed in front of the (80).
  • first impregnation member 100 and the second impregnation member 110 may be a porous material including a felt, a fabric.
  • the impregnation member (100, 110) has been described as being disposed in front and rear of the nip forming member 80, the lubricant 98 supply unit (95, 100) in front of the nip forming member (80) and It may be provided in plurality in the rear, respectively.
  • FIG. 13 is a graph for explaining a temperature change according to printing conditions. Referring to FIG. 13, it is a graph experimenting to cope with various temperature environments according to a printing condition of a user. Case1 was printed three times, and left for 5 minutes, and the process was repeated for 120 minutes. As a result, the temperature of the lubricant 98 was about 100 degrees. Case2 was printed three times and left for 30 minutes and 240 minutes was repeated, the temperature of the lubricant 98 was about 60 degrees. Then, case3 was printed three times, and left for 10 seconds. After repeated 30 minutes, the temperature of lubricant 98 was 155 degrees, and case4 was continuously printed for 30 minutes. As a result, the temperature of lubricant 98 was about 170. Is also shown. In addition, case5 was printed three times, and left for 15 minutes, and repeated for 120 minutes. As a result, the temperature of the lubricant 98 was about 72 degrees.
  • the weight of the thickener may be greater than 0% of the total weight of the lubricant 98 and may have 20% or less.
  • the weight of the lubricant 98 and the thickener may be measured before the lubricant 98 is discharged into the impregnation member 100, and the total weight of the lubricant 98 is the sum of the weights of the base oil and the thickener. Can be.
  • the weight ratio of the thickener is 0% of the total weight of the lubricant 98, that is, when the lubricant 98 does not include the thickener
  • the lubricant 98 stored in the lubricant receiving portion 95 by a high temperature and high pressure environment Is supplied to the impregnation member 100 in a short time. Since the lubricant 98 that does not contain the thickener is not limited to supply to the impregnation member 100 by the thickener, the entirety thereof may be supplied to the impregnation member 100. Therefore, the lubricant 98 stored in the lubricant container 95 is discharged in a short time.
  • the weight ratio of the thickener exceeds 0% of the total weight of the lubricant 98
  • the supply of some of the lubricant 98 to the impregnation member 100 is restricted by the thickener.
  • some of the base oil is separated from the thickener, while others are not separated from the thickener. Accordingly, only the base oil separated from the thickener is supplied to the impregnation member 100, and the base oil not separated from the thickener is not supplied to the impregnation member 100.
  • the lubricant 98 stored in the lubricant accommodating part 95 is gradually supplied without being supplied to the impregnation member 100 in a short time.
  • the weight ratio of the thickener exceeds 20% of the total weight of the lubricant 98, separation of the base oil and the thickener hardly occurs. Accordingly, the lubricant 98 supplied to the impregnation member 100 is significantly reduced. In this case, the impregnation member 100 becomes difficult to perform a function of supplying a lubricant 98 to the inner surface of the fixing belt 50.
  • the lubricant 98 including the base oil and the thickener may change state depending on the temperature conditions. For example, if the lubricant 98 meets a predetermined temperature, the base oil and the thickener may be separated.
  • the predetermined temperature may be about 150 degrees to 230 degrees, which is an internal temperature of the lubricant accommodating portion 95 while the fixing is in progress.
  • the base oil and the thickener may not be separated to maintain a semi-solid state. Through this, while the fixing is not in progress, it is possible to prevent the lubricant 98 of the lubricant accommodating portion 95 from being discharged to the impregnation member 100.
  • the lubricant 98 it is possible to prevent the lubricant 98 from flowing out in a short time in a high temperature and high temperature environment.
  • the meandering and damage of the fixing belt 50 can be prevented in advance, thereby greatly improving the service life of the fixing apparatus 10 and the image forming apparatus 1.

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Abstract

정착벨트에 안정적으로 윤활제를 공급하여 사용 수명을 연장시킬 수 있는 정착장치 및 이를 포함하는 화상형성장치를 개시한다. 개시된 정착장치는, 회전 가능한 정착롤러, 상기 정착롤러에 외접하여 상기 정착롤러에 의해 종동 회전하는 정착벨트, 상기 정착벨트에 내접하여 상기 정착롤러의 접촉 부위에 닙을 형성하는 닙 형성부재, 상기 닙 형성부재의 일측에 위치하여 윤활제를 저장하는 윤활제 수용부 및 상기 닙 형성부재에 고정되어 상기 윤활제 수용부로부터 상기 윤활제를 함침(impregnation)하여 상기 정착벨트의 내면에 공급하는 함침부재를 구비하는 윤활제 공급유닛을 포함한다.

Description

정착장치 및 이를 포함하는 화상형성장치
본 발명은 정착벨트에 안정적으로 윤활제를 공급하여 사용 수명을 연장시킬 수 있는 정착장치 및 이를 포함하는 화상형성장치에 관한 것이다.
일반적으로 전자사진방식을 이용하는 화상형성장치는 감광체에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 감광체 상에 가시적인 토너화상을 형성하고, 이 토너화상을 기록매체로 전사한 후, 전사된 토너화상을 기록매체에 정착시켜 기록 매체에 화상을 인쇄한다.
이와 같이 기록매체에 화상을 인쇄하는 과정에서 기록매체에 전사된 토너화상을 정착시키기 위하여, 화상형성장치는 토너화상이 전사된 기록매체를 가열 및 가압하는 정착장치를 포함한다.
정착장치는 기록매체를 가압하는 가압롤러와, 가압롤러와 외접하여 회전하며 기록매체를 가열하는 정착벨트를 포함한다. 정착벨트의 내면에는 가압롤러와 정착벨트의 접촉부위에 정착 닙(nip)을 형성하는 닙 형성부재가 배치된다.
이러한 정착장치에서는, 정착벨트가 닙 형성부재에 대하여 회전하는 구조를 가지기 때문에, 정착벨트와 닙 형성부재가 접촉하는 부분에서 마찰이 발생한다. 이러한 마찰로 인해 정착벨트와 가압롤러 사이의 속도 차이가 발생할 수 있으며, 가압롤러에 소정 크기 이상의 토크가 걸릴 수 있다.
이로 인해, 기록매체상에 미정착 토너 화상이 미끄러지는 슬립 현상이 발생할 수 있으며, 마찰로 인해 닙 형성부재 또는 정착벨트에 마모가 발생하여 정착벨트가 파손될 우려가 있다. 이러한 슬립 현상 및 정착벨트의 파손을 방지하기 위하여, 정착벨트와 닙 형성부재 사이에 윤활제를 도포하여 이들 사이의 마찰을 저감한다.
이러한 윤활제는 안정적인 정착을 위하여 정착벨트와 닙 형성부재 사이에 장시간 머무르는 것이 바람직하다. 그러나 닙 형성부재와 정착벨트 사이에 도포된 윤활제는 정착벨트가 회전함에 따라 이동하여 외부로 누설된다. 이는 닙 형성부재와 정착벨트 사이에 많은 양의 윤활제를 한 번에 도포하더라도 유사한 결과를 초래하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 닙 형성부재와 정착벨트 사이에 지속적으로 윤활제를 공급할 수 있는 정착장치 및 이를 포함하는 화상형성장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정착장치는, 회전 가능한 정착롤러, 상기 정착롤러에 외접하여 상기 정착롤러에 의해 종동 회전하는 정착벨트, 상기 정착벨트에 내접하여 상기 정착롤러의 접촉 부위에 닙을 형성하는 닙 형성부재, 상기 닙 형성부재의 일측에 위치하여 윤활제를 저장하는 윤활제 수용부 및 상기 닙 형성부재에 고정되어 상기 윤활제 수용부로부터 상기 윤활제를 함침(impregnation)하여 상기 정착벨트의 내면에 공급하는 함침부재를 구비하는 윤활제 공급유닛을 포함한다.
상기 윤활제 공급유닛은 상기 닙이 형성되는 접촉 부위를 기준으로 상류에 위치할 수 있다.
상기 함침부재는 상기 정착벨트에 내접하여 상기 윤활제 수용부로부터 상기 윤활제를 상기 정착벨트에 전달하는 다공성 재료일 수 있다.
상기 윤활제 공급유닛은 다수로 이루어지며, 각 윤활제 공급유닛은 상기 정착벨트의 폭 방향을 따라 기 설정된 간격으로 배치될 수 있다.
상기 함침부재는, 상기 닙이 형성되는 접촉 부위를 기준으로 상류에 위치하는 제1 함침부재 및 상기 닙이 형성되는 접촉 부위를 기준으로 하류에 위치하여 상기 제1 함침부재로부터 공급된 상기 윤활제를 흡수 가능한 제2 함침부재를 포함할 수 있다.
상기 정착롤러는 정방향 또는 역방향으로 회전할 수 있다.
상기 제1 함침부재 및 상기 제2 함침부재는 상기 정착벨트와 접촉하는 일면이 곡면 형상을 가질 수 있다.
상기 윤활제 수용부는 상기 정착롤러를 향해 단면적이 증가하는 형상의 개구가 형성되고, 상기 함침부재는 상기 개구를 외부로부터 구획할 수 있다.
상기 함침부재를 상기 닙 형성부재에 고정하는 고정부재를 더 포함할 수 있다.
상기 고정부재는 상기 함침부재의 적어도 일부가 상기 닙 형성부재에 장착되도록 별도의 체결구를 구비하며, 상기 체결구는 상기 닙 형성부재에 형성된 나사홀에 삽입되어 체결될 수 있다.
상기 고정부재는 일측이 상기 닙 형성부재에 지지되고 타측이 상기 함침부재의 외면을 지지하는 클립 형상일 수 있다.
상기 고정부재는 상기 닙 형성부재에 형성된 홀에 쐐기 결합될 수 있다.
상기 고정부재는 닙 형성부재의 일측에 돌출 형성된 돌기에 끼움 고정되어 상기 돌기로부터 지지되는 결합링을 구비할 수 있다.
상기 윤활제는 서로 다른 이유도(oil separation)를 가지는 적어도 두 종 이상의 윤활제를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 화상형성장치는 정전잠상이 형성되는 감광체, 상기 정전잠상에 토너를 공급하여 기록매체에 가시적인 토너화상을 형성하는 현상유닛 및 상기 기록매체에 전사된 상기 토너화상에 열과 압력을 가하여 정착하는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 정착장치;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고온 및 고온 환경에서 윤활제가 단시간 내에 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 정착벨트의 사행 및 파손을 미연에 방지하여 정착장치 및 화상형성장치의 사용 수명을 대폭 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 정착이 진행되지 않는 동안, 윤활제 수용부의 윤활제가 함침부재로 배출되는 것을 방지할 수 있다
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정착장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정착장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정착장치를 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정착장치를 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시한 A를 확대한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 윤활제 공급유닛의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정부재의 다양한 변형예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정착장치를 도시한 단면도이다.
도 13은 인쇄 조건에 따른 온도 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 13을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 이하 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해하기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시한다.
따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 화상형성장치는 본체(2), 기록매체 공급유닛(3), 복수의 감광체들(4a), 현상유닛(4), 전사유닛(7), 정착장치(10)와, 기록매체 배출유닛(9) 및 광주사유닛(도시안함)을 포함하여 구성할 수 있다.
본체(2)는 화상형성장치(1)의 외관을 형성하는 한편, 그 내부에 설치되는 각종 부품들을 지지할 수 있다. 본체(2)의 일부분은 개폐 가능하도록 마련될 수도 있다. 사용자는 본체(2)의 개방된 부분을 통해 각종 부품을 교체, 수리하거나 본체 내부에 걸린 기록매체를 제거할 수 있다.
기록매체 공급유닛(3)는 기록매체를 전사유닛(7) 쪽으로 공급한다. 일례로, 기록매체 공급유닛(3)는 기록매체(S)가 보관되는 카세트와, 카세트에 보관된 기록매체를 한 장씩 픽업하는 픽업롤러와, 픽업된 기록매체를 전사유닛(7) 쪽으로 이송하는 이송롤러들을 포함하여 구성될 수 있다.
광주사유닛은 화상 정보에 상응하는 광을 감광체들(4a)에 조사하여 감광체들(4a)의 표면에 정전잠상을 형성한다. 도면에 도시되지는 않았으나, 광주사유닛은 광 빔을 출사하는 광원, 모터에 의해 회전하는 폴리곤 미러를 통해 출사된 광빔을 편향시키는 편향장치, 편향된 광빔을 감광체들에 수렴시키는 에프세타 렌즈를 포함하여 구성될 수 있다.
현상유닛(4)은 감광체들(4a)에 형성된 정전잠상에 현상제인 토너를 공급하여 가시적인 토너화상을 형성한다. 현상유닛(4)은 서로 다른 색상의 현상제, 예를 들면 블랙(K), 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y) 색상의 현상제가 각각 수용되는 4개의 현상기로 구성될 수 있다.
각각의 현상기는 대전기, 현상제저장부, 현상제이송부재와 현상부재를 가진다. 각 대전기는 감광체들(4a)에 정전잠상을 형성하기에 앞서, 감광체들(4a)의 표면을 대전시킨다. 현상제저장부에 저장된 현상제는 현상제이송부재에 의해 현상부재 쪽으로 이송되며, 현상부재는 감광체들(4a)에 형성된 정전잠상에 현상제를 공급하여 가시화상을 형성한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치(1)는, 4개의 감광체들(4a)이 각각의 현상기에 포함된 예를 도시하였으나, 이와는 달리 4개의 현상기가 하나의 감광체에 가시화상을 형성하도록 구성하는 것도 가능하다.
전사유닛(7)은 감광체들(4a)에 형성된 가시화상을 전달받아 기록매체(S)로 전사한다. 전사유닛(7)는 전사벨트, 구동롤러, 지지롤러, 텐션롤러들과 전사롤러들을 포함할 수 있다.
전사벨트는 구동롤러와 지지롤러에 회전 가능하도록 지지된다. 구동롤러는 본체 내부에 장착된 구동원(미도시)로부터 동력을 전달받아 회전한다. 지지롤러는 구동롤러의 반대편에서 전사벨트의 내면을 지지하도록 배치된다.
전사벨트의 외주면은 각 감광체(4a)와 마주한다. 전사롤러들은 각 감광체(4a)에 대응하여 배치되고, 전사벨트의 내주면을 지지한다.
화상형성장치(1)가 컬러 인쇄 동작을 수행할 때 전사롤러들은 각 감광체(4a) 쪽으로 가압된다. 그러면 감광체들(4a)에 형성된 각각의 가시화상은 전사롤러들에 의해 전사벨트로 전사되어 중첩되고, 전사벨트의 화상은 기록매체 공급유닛(3)로부터 공급되어 전사롤러와 전사벨트 사이를 통과하는 기록매체(S)에 전사된다.
전사유닛(7)을 통과한 기록매체는 정착장치(10)로 진입한다. 정착장치(10)는 기록매체에 열과 압력을 가하도록 구성되어 기록매체상의 미정착 토너화상을 기록매체에 고정시킨다.
정착장치(10)를 통과한 기록매체는 기록매체 배출유닛(9)로 안내되고, 기록매체 배출유닛(9)는 기록매체를 화상형성장치(1)의 외부로 배출한다. 기록매체 배출유닛(9)는 배출롤러와, 배출롤러에 대향하여 설치되는 배출백업롤러를 포함하여 구성될 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치(1)에 구비된 정착장치(10)에 대해 자세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정착장치를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정착장치를 도시한 분해 사시도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정착장치를 도시한 측면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정착장치를 도시한 단면도이다. 그리고 도 6은 도 5에 도시한 A를 확대한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 윤활제 공급유닛의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 정착장치(70)는 서로 마주하도록 배치되어 기록매체가 통과하는 정착 닙(N)을 형성하는 정착롤러(20)과 닙 형성부재(80), 정착롤러(20)에 외접하여 정착롤러(20)에 의해 종동 회전하는 정착벨트(50), 정착벨트(50)를 가열하는 히터(70), 정착벨트(50)의 내면에 윤활제(98)를 공급하는 윤활제 공급유닛(94) 및 윤활제 공급유닛(94)에 구비된 함침부재(100)를 닙 형성부재(80)에 고정하는 고정부재(90)를 포함할 수 있다.
정착롤러(20)은 회전 가능한 회전롤러의 예로써, 정착 닙(N)을 통과하는 기록매체를 가압한다. 정착롤러(20)은 화상형성장치(1)의 본체(10)에 장착되는 구동원(미도시)으로부터 동력을 전달받아 회전한다. 기록매체가 정착롤러(20)와 정착벨트(50) 사이의 정착 닙(N)을 통과하는 과정에서, 기록매체(S)에 전사된 토너화상은 열과 압력에 의해 기록매체(S)에 고정된다.
정착롤러(20)은 샤프트(21)와 탄성층(24)을 포함한다. 샤프트(21)는 정착롤러(20)의 중심부에 배치되어 회전축으로서 기능한다. 샤프트(21)는 알루미늄이나 스틸과 같은 금속재료로 형성될 수 있다. 탄성층(24)은 샤프트(21)의 주위를 덮도록 배치되며, 정착롤러(20)와 정착벨트(50)의 압접 시에 탄성 변형하면서 정착벨트(50)와의 사이에 정착 닙(N)을 형성한다. 탄성층(24)은 내열 엘라스토머층일 수 있다. 내열성 엘라스토머는 예를 들어 실리콘 엘라스토머, 불소 엘라스토머 등일 수 있다. 탄성층(24)의 표면에는 기록매체(S)가 정착롤러(20)에 붙는 것을 방지하는 이형층(22)이 형성될 수 있다. 이형층(22)은 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.
히터(70)는 기록매체에 열을 제공하기 위한 것으로서, 닙 형성부재(80)의 바닥면에 설치될 수 있다. 일례로, 히터(70)는 닙을 형성하는 접촉 부위와 대응되는 위치에 마련되어 정착벨트(50)와 접촉하도록 배치되어 정착벨트(50)를 가열할 수 있다.
한편, 히터(70)은 정착벨트(50)와 이격되어 복사 가열에 의해 정착벨트(50)를 가열할 수 있다. 가열 원의 예로서 할로겐 램프, 유도 가열 코일이 사용될 수 있다. 다만, 가열 원의 위치 및 종류는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 가열 원은 정착벨트(50)의 외부에 배치될 수도 있다. 한편, 가열 원은 정착벨트(50)와 별개의 구성일 수도 있으나, 정착벨트(50)에 포함된 발열층일 수도 있다.
정착벨트(50)는 정착롤러(20)과 외접하며, 정착롤러(20)에 종동하여 회전 주행한다. 정착벨트(50)는 무단(endless) 형상일 수 있다. 그러나 정착벨트(50)의 구조는 반드시 이에 한정되지 않으며, 단부를 가지는 필름 형상으로 한 쌍의 롤러에 의해 감겨지는 구조일 수도 있다.
정착벨트(50)는 가열 원에 의해 가열된다. 가열된 정착벨트(50)는 정착 닙(N)을 통과하는 기록매체와 접촉함으로써, 기록매체를 가열하여, 기록매체에 전사된 토너 화상을 기록매체에 고정한다.
정착벨트(50)는 도면상 도시되어 있지 않지만, 기재층, 탄성층 및 이형층을 포함할 수 있다. 기재층은 내열성 수지 등의 플라스틱 재료 또는 금속 재료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 내열성 수지는 폴리 이미드(Polyimide), 폴리이미드아미드(polyimideamide), 폴리에텔에텔케톤(polyetherether ketone) 등일 수 있으며, 금속 재료는 니켈(Ni), 스테인리스강(stainless steel), 구리(Cu) 및 그 합금 등일 수 있다. 탄성층은 내열 엘라스토머층일 수 있다. 내열성 엘라스토머는 예를 들어 실리콘 엘라스토머, 불소 엘라스토머 등일 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.
정착벨트(50)의 두께는 약 30 ㎛ ~ 약 200 ㎛일 수 있다. 이를 통해, 정착벨트(50)의 빠른 승온 성능을 확보할 수 있다.
닙 형성부재(80)은 정착벨트(50)의 내면에 접촉하여, 정착롤러(20)에 의해 가압되는 정착벨트(50)를 지지한다. 이를 통해, 정착롤러(20)과 정착벨트(50) 사이에 정착 닙(N)이 형성된다. 닙 형성부재(80)은 가압부재(60)에 결합되어 고정 지지된다. 가압 부재(60)는 닙 형성부재(80)를 가압할 수 있으며, 일례로 스프링에 의하여 닙 형성부재(80)를 향하여 가압력이 인가될 수 있다.
닙 형성부재(80)은 정착벨트(50)의 외주면을 가압하는 정착롤러(20)에 대향하여 배치된다. 그에 따라, 닙 형성부재(80)은 정착벨트(50)의 내면을 가압하게 된다.
닙 형성부재(80)는 가압부재(60)에 의해 고정된 상태이기 때문에, 정착벨트(50)가 회전할 때, 정착벨트(50)과 닙 형성부재(80)가 접촉하는 영역에는 마찰력이 작용하게 된다. 마찰력은 정착롤러(20)에 작용하는 토크를 증가시키거나, 정착 닙에서 기록매체와 정착벨트(50)의 슬립을 유발할 수 있다. 이러한 현상을 방지하기 위하여, 정착벨트(50)과 닙 형성부재(80)의 직접적인 접촉을 방지하도록 정착벨트(50)와 닙 형성부재(80)의 사이에는 윤활제(98)가 공급될 수 있다.
다만, 정착벨트(50)와 닙 형성부재(80)의 사이에 공급된 윤활제(98)는 그 특성상 쉽게 이탈되거나 소멸되는 경향이 있다. 예를 들어, 윤활제(98)의 유동성으로 인해, 정착벨트(50)의 회전시 정착벨트(50)와 닙 형성부재(80)의 사이로부터 이탈될 수 있다. 또한, 정착벨트(50)와 닙 형성부재(80)의 사이는 히터(70) 및 정착롤러(20)에 의해 고온 및 고압이 걸려있는 상태이기 때문에, 정착벨트(50)와 닙 형성부재(80)의 사이에 공급된 윤활제(98)는 이러한 고온 및 고압 환경에서 기화될 수 있다.
본 실시예에서는, 정착벨트(50)와 닙 형성부재(80)의 사이에 공급된 윤활제(98)가 이탈 또는 소멸되더라도, 정착벨트(50)와 닙 형성부재(80)의 사이에 윤활제(98)가 장시간 동안 공급될 수 있는 정착장치(70)를 제공하고자 한다. 이를 위해, 본 실시예에 따른 정착장치(70)는 소정 구조의 윤활제 공급유닛(94)과, 윤활제 공급유닛(94)에 사용되는 소정의 윤활제(98)를 더 포함한다. 이하에서 본 실시예에 따른 구체적인 윤활제 공급유닛(94)과 윤활제(98)에 대하여 상세하게 설명한다.
윤활제 공급유닛(94)은 정착벨트(50) 내부에 배치되며, 정착벨트(50)와 닙 형성부재(80)의 사이에 윤활제(98)를 공급하는 기능을 수행한다. 예로서, 윤활제 공급유닛(94)은 정착벨트(5)의 내면에 윤활제(98)를 공급할 수 있다. 정착벨트(50)의 내면에 공급된 윤활제는 정착벨트(50)가 회전함에 따라 닙 형성부재(80)와 정착벨트(210)의 사이로 이동될 수 있다.
윤활제 공급유닛(94)은 닙 형성부재(80)의 일측에 마련되어 윤활제(98)를 저장하는 윤활제 수용부(95) 및 윤활제 수용부로부터 윤활제(98)를 함침(impregnation)하여 정착벨트의 내면에 공급하는 함침부재(100)를 포함할 수 있다.
윤활제 공급유닛(94)은 정착벨트(50)의 회전 방향으로 닙 형성부재(80)의 후방에 배치될 수 있다. 또한, 윤활제 공급유닛(94)은 닙 형성부재(80)의 후방 상측에 마련되어 닙 형성부재(80)의 상류에서 윤활제(98)를 공급함으로써, 윤활제(98)가 히터(70)에 노출되는 것을 최소화하고, 닙 형성부재(80)와 정착벨트(50)의 사이로 안정적으로 윤활제(98)를 공급할 수 있다.
다만, 윤활제 공급유닛(94)의 위치는 닙 형성부재(80)의 상류에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
윤활제 수용부(95)는 윤활제(98)가 저장될 수 있는 캐비티 또는 공간을 포함한다. 윤활제 수용부(95)의 적어도 일측에는 내부에 저장된 윤활제(98)가 배출될 수 있는 개구가 형성된다.
윤활제 수용부(95)의 후방면은 경사진 형상을 가질 수 있다. 이러한 경사면은 개구를 향해 하향 경사지도록 설치한다. 여기서 하향은 중력 방향과 평행할 수 있다. 이를 통해, 윤활제 수용부(95)에 저장된 윤활제(98)는 중력에 의해 후방면을 따라 개구를 통해 배출될 수 있다.
윤활제 수용부(95)는 길이 방향으로 연속적으로 형성될 수 있다. 윤활제 수용부(95)의 길이는 기록매체의 폭에 대응할 수 있다. 여기서, 길이 방향이란 기록매체의 폭 방향과 평행하며, 정착벨트(50)의 회전 방향과 수직인 방향일 수 있다. 다만, 윤활제 수용부(95)의 구조는 이에 한정되지 않는다.
도 7을 참조하면, 윤활제 수용부(95a', 95b', 95c', 95d')는 복수 개로서, 길이 방향으로 소정의 간격으로 이격될 수 있다. 이때, 함침부재(100)는 길이 방향으로 윤활제 수용부(95a', 95b', 95c', 95d')에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 다만, 함침부재(100)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 함침부재(100)는 길이 방향으로 연속적으로 형성되어, 윤활제 수용부(95a', 95b', 95c', 95d')의 길이보다 길게 형성될 수도 있다.
함침부재(100)의 일면은 윤활제 수용부(95a', 95b', 95c', 95d')의 개구에 배치되어, 윤활제 수용부(95a', 95b', 95c', 95d')에 저장된 윤활제(98)가 개구를 통해 단시간 내에 배출되는 것을 방지한다. 또한, 함침부재(100)는 개구로부터 배출되는 윤활제(98)를 함침하는 다공성 재료일 수 있다. 윤활제 수용부(95a', 95b', 95c', 95d')의 개구 주변에는 함침부재(100)가 안착될 수 있는 별도의 홈이 형성될 수 있다.
한편, 윤활제 수용부(95a', 95b', 95c', 95d')는 단수 개로서, 정착벨트(50)의 폭 방향을 따라 형성될 수도 있다. 이 경우, 후술하는 윤활제(98)는 적어도 두 종 이상의 서로 다른 이유도를 가질 수 있고, 정착벨트(50)와 닙 형성부재(80) 사이에 윤활제(98)를 공급 가능한 위치라면 윤활제 수용부(95) 및 함침부재(100)의 개수 및 위치는 이에 한정하지 않는다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 함침부재(100)의 일면은 윤활제 수용부(95)의 개구에 향하도록 배치되며, 다른 일면은 정착벨트(50)의 내면에 접촉하도록 배치된다. 함침부재(100)는 개구를 통해 공급된 윤활제(98)를 함침 또는 담지하며, 정착벨트(50)의 내면과 접촉함으로써 함침된 윤활제(98)를 정착벨트(50)의 내면으로 전달한다.
함침부재(100)는 펠트(felt), 패브릭(fabric)을 포함할 수 있다. 펠트는 섬유들이 압축에 의해 엉켜있는 것으로서, 섬유의 예로서 나일론(Nylon or Polyamide) 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate;PET) 섬유, 아라미드 섬유, 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene;PTFE) 섬유, 사전 산화된(Preoxidized) 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile;PAN)섬유 또는 양모(Wool) 섬유가 사용될 수 있다.
다만, 펠트의 정의 및 섬유의 재질은 이에 한정되지 않으며 공지의 것이 이용될 수 있다. 패브릭은 섬유들이 격자 구조로 짜여져 있는 것으로서, 섬유의 예로서 유리(glass) 섬유, 아라미드(Aramid) 섬유가 사용될 수 있다. 다만, 패브릭의 정의 및 섬유의 재질은 이에 한정되지 않으며 공지의 것이 이용될 수 있다. 함침부재(100)는 필요에 따라 복수의 층이 적층된 구조일 수 있다. 함침부재(100)는 두께 1mm 기준으로 단위 면적당 중량은 50g/m2 ~ 600g/m2 일 수 있다.
함침부재(100)는 윤활제 수용부(95)에 저장된 윤활제(98)의 성분 중 일부를 함침할 수 있다. 예를 들어, 윤활제(98)가 후술할 베이스 오일과 증주제를 포함할 경우, 베이스 오일을 함침하고 증주제를 함침하지 않을 수 있다.
함침부재(100)는 정착벨트와 접촉하는 외면이 곡면 또는 라운드진 형상을 가질 수 있다. 따라서, 함침부재(100)는 정착벨트(50)와의 접촉면적을 최대화시킬 수 있다.
닙 형성부재(80)는 정착벨트(50)의 내면과 접촉하는 접촉부가 금속, 펠트, 패브릭 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 금속의 예로서, 니켈(Ni), 스테인리스강(stainless steel), 구리(Cu) 및 그 합금 등일 수 있다. 펠트는 섬유들이 압축에 의해 엉켜있는 것으로서, 섬유의 예로서 나일론(Nylon or Polyamide) 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate;PET) 섬유, 아라미드 섬유 또는 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene;PTFE) 섬유, 사전 산화된(Preoxidized) 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile;PAN)섬유 또는 양모(Wool) 섬유가 사용될 수 있다. 다만, 펠트의 정의 및 섬유의 재질은 이에 한정되지 않으며 공지의 것이 이용될 수 있다. 패브릭은 섬유들이 격자 구조로 짜여져 있는 것으로서, 섬유의 예로서 유리(glass)섬유, 아라미드(Aramid)) 섬유가 사용될 수 있다. 다만, 패브릭의 정의 및 섬유의 재질은 이에 한정되지 않으며 공지의 것이 이용될 수 있다.
윤활제 수용부(95)에 저장된 윤활제(98)는 서로 다른 이유도(oil separation)를 가지는 적어도 두 종 이상의 윤활제(98)를 포함할 수 있다. 여기서 이유도란 그리스를 장기간 저장할 경우 또는 사용 중에 그리스를 구성하고 있는 기름이 분리되는 현상을 말한다. 기름이 분리되는 현상은 겔상의 구조가 충분하지 못하거나 파이버상 결합으로 인한 모세관 지름의 산화를 초래할 경우 기름의 유지가 불안정할 때 일어날 수 있다.
베이스 오일(base oil)과 증주제(thickener or gelling agent)를 포함할 수 있다. 베이스 오일은 고온에서 변형되지 않도록 내열성 불소수지를 포함할 수 있다. 내열성 불소수지의 예로서, 퍼플루오르 폴리에테르(Perfluoro polyether; PFPE)를 포함할 수 있다. 다만, 베이스 오일의 재질은 이에 한정되지 않으며, 다른 재질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 베이스 오일은 광유(mineral oil), 에스테르(ester) 오일, 폴리글리콜(polyglycol) 오일, 폴리페닐 에테르(polyphenyl ether) 오일, 실리콘(silicone) 오일, 퍼플루오루알킬 에테르(perfluoroalkyl ether)오일 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 베이스 오일의 점도지수는 50 ~ 800일수 있다. 점도지수(viscosity index)는 온도에 따라 점도가 변화하는 정도를 나타낸 척도로서, 점도지수가 높은 파라핀계 표준유, 예를 들어 펜실베니아계 기름의 점도지수를 100, 점도지수가 낮은 나프텐계 표준유, 예를 들어 걸프 코스트계 기름의 점도지수를 0으로 정의하고, 이들과 비교하여 온도에 따른 점도 변화의 정도를 나타낸 것이다. 점도지수는 널리 알려진 용어로서, 구체적인 산정방식은 생략한다.
윤활제 수용부(95)에 저장된 윤활제(98)는 상술한 것처럼 베이스 오일과 증주제를 포함한다. 윤활제 수용부(95)에 저장된 윤활제(98)는 개구를 통해 함침부재(100)로 배출된다. 함침부재(100)는, 증주제와 분리된 베이스 오일은 함침하지만, 베이스 오일 중에서 증주제와 분리되지 않은 베이스 오일은 함침하지 못할 수 있다.
함침부재(100)는 펠트 또는 패브릭일 수 있다. 윤활제(98)는 고온 환경, 예를 들어 150 ~ 230℃에서 적어도 일부가 증주제와 베이스 오일로 분리될 수 있다. 증주제와 분리된 베이스 오일은 함침부재(100)에 함침된다. 그리하여, 함침부재(100)에 함침된 윤활제(98)는 윤활제 수용부(95)에 저장된 윤활제(98)보다 증주제의 중량 비율이 현저히 작아질 수 있다.
정착벨트(50)의 내면에 전달된 윤활제(98)는 정착벨트(50)의 회전에 의해, 정착벨트(50)와 닙 형성부재(80)의 사이로 이동된다. 이와 같이 증주제의 중량 비율이 작아진 윤활제(98)가 닙 형성부재(80)와 정착벨트(50)의 사이로 이동되기 때문에, 닙 형성부재(80)와 정착벨트(50)의 사이에 고압이 작용하더라도, 증주제에 의한 마찰 문제를 방지할 수 있다.
만일 닙 형성부재(80)와 정착벨트(50)의 사이에 공급되는 윤활제(98)가, 본 발명과 달리, 증주제를 소정 비율, 예를 들어 윤활제(98) 전체 중량의 30% 이상을 포함할 경우, 닙 형성부재(80)와 정착벨트(50)의 사이에 작용하는 고압 및 고온에 의해 윤활제(98)는 베이스 오일과 증주제로 분리되고, 액체 상태의 베이스 오일만이 외부로 이탈하거나 기화될 수 있다. 그로 인해, 닙 형성부재(80)와 정착벨트(50)의 사이에는 증주제만이 남게 되고, 이는 오히려 마찰을 증가시키는 원인으로 작용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 닙 형성부재(80)와 정착벨트(50)의 사이에 공급된 윤활제(98)가 증주제를 거의 포함하지 않기 때문에, 닙 형성부재(80)와 정착벨트(50)의 사이에 고온 및 고압이 걸리더라도, 닙 형성부재(80)와 정착벨트(50)의 사이에 증주제만 남게 되는 현상을 방지할 수 있게 된다.
윤활제 수용부(95)에 저장된 윤활제(98)에 소정 비율의 증주제를 포함함으로써, 윤활제 수용부(95)로부터 배출되는 윤활제(98)의 배출량을 제어할 수 있다.
함침부재(100)가 윤활제(98)의 베이스 오일만을 함침하는 부재일 경우, 함침부재(100)에 함침되는 윤활제(98)의 양은 윤활제 수용부(95)에 저장된 윤활제(98)에 포함된 증주제의 비율에 따라 달라질 수 있다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정부재의 다양한 변형예들을 설명하기 위한 도면이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정착장치(10)는 함침부재(100)가 정착벨트(50)의 지속적인 접촉 외력에서 닙 형성부재(80)로부터 이탈을 방지하도록 고정부재(90)를 더 포함한다. 고정부재(90)는 탄성력을 가진 클립 형상을 가질 수 있으며, 고정부재(90)의 일단부가 닙 형성부재(80)에 지지되고 고정부재(90)의 타단부가 함침부재(100)를 가압할 수 있다. 함침부재(100)의 적어도 외측 일부가 닙 형성부재(80)에 장착되도록 별도의 체결구를 구비할 수 있다.
이 경우, 고정부재(90)의 상단이 닙 형성부재(80)에 안정적으로 지지되도록 닙 형성부재(80)에는 고정부재(90)가 지지되는 지지홈(도시안함)이 마련되어, 고정부재(90)의 일단부가 지지홈에 안정적으로 지지된 상태에서 함침부재(100)를 가압할 수 있다.
도 9를 참조하면, 고정부재(90a)는 함침부재(100)를 닙 형성부재(80)에 장착되도록 랜싱(lancing) 구조를 사용할 수 있다. 여기서 랜싱 구조란 고정부재(90a)에 랜싱홀(95a)이 형성되어 결합 브라켓(96a)이 랜싱홀(95a)에 끼워짐으로써 함침부재(100)가 닙 형성부재(80)에 장착될 수 있다.
도 10 및 도 11과 같이 별도의 스톱링(96b) 또는 체결구(96c)를 이용하여 함침부재(100)가 닙 형성부재(80)로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
10의 경우, 고정부재(90b)는 닙 형성부재(80)의 일측에 돌출 형성된 돌기(95b)와 돌기(95b)를 향해 밀어서 끼움 고정하는 스톱링(96b)을 포함할 수 있다. 스톱링(96c)은 축을 만들지 않고 강제로 밀어서 끼워 상대물을 고정시키는 기계요소라 할 수 있다. 한편, 돌기(95b)는 닙 형성부재(80)에 일체로 또는 별도로 접착되어 형성될 수 있다.
또한, 11과 같이, 고정부재(90c)는 별도의 체결구(96c)를 포함할 수 있으며, 체결구는 닙 형성부재(80)의 일측에 나사홀(도시안함)에 체결될 수 있다. 함침부재(100)가 개재된 상태에서 체결구(95c)(예를 들어, 볼트)를 나사홀에 결합시켜 함침부재(100)를 닙 형성부재(80)에 고정시킬 수도 있다.
도 12a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정착장치를 도시한 단면도이고, 도 12b은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정착장치의 작동 상태를 설명하기 위한 단면도이다. 이하에서는, 도 2 내지 도 8을 통해 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 정착장치와의 차이점을 중심으로 설명하되, 생략된 설명은 전술한 내용으로 대체될 수 있다.
도 12a 및 도 12b을 참조하면, 정착장치(70)는 서로 마주하도록 배치되어 기록매체(S)가 통과하는 정착 닙(N)을 형성하는 정착롤러(20)과 닙 형성부재(80), 정착롤러(20)에 외접하여 정착롤러(20)에 의해 종동 회전하는 정착벨트(50), 정착벨트(50)를 가열하는 히터(70), 정착벨트(50)의 내면에 윤활제(98)를 공급하는 윤활제(98) 공급유닛(90, 95) 및 윤활제(98) 공급유닛(90, 95)에 구비된 함침부재(100)를 닙 형성부재(80)에 고정하는 고정부재(90)를 포함할 수 있다.
함침부재(100)는 정착벨트(50)의 회전 방향을 기준으로 닙 형성부재(80)의 후방에 배치되는 제1 함침부재(100)와 정착벨트(50)의 회전 방향을 기준으로 닙 형성부재(80)의 전방에 배치되는 제2 함침부재(110)를 포함할 수 있다.
도 12a와 같이 정착롤러(50)가 정방향으로 회전할 경우, 정착벨트(50)의 내면에 공급된 윤활제(98)는 닙 형성부재(80)의 전방에 위치한 제2 함침부재(110)에 스며들 수 있다. 이후, 도 12b와 같이, 인쇄를 하지 않는 동안 정착롤러(20)를 역방향으로 회전할 경우, 제2 함침부재(110)에 함유된 윤활제(98)는 정착벨트(50)의 내면에 재공급할 수 있다.
여기서, 제1 함침부재(100) 및 제2 함침부재(110)는 펠트(felt), 패브릭(fabric)을 포함하는 다공성 재료일 수 있다.
한편, 이상에서는 함침부재(100, 110)가 닙 형성부재(80)의 전방 및 후방에 배치되는 것으로 설명하였으나, 윤활제(98) 공급유닛(95, 100)이 닙 형성부재(80)의 전방 및 후방에 각각 복수로 마련될 수도 있다.
도 13은 인쇄 조건에 따른 온도 변화를 설명하기 위한 그래프이다. 도 13을 참조하면, 사용자의 인쇄 조건에 따른 여러 온도 환경에 대응이 가능하도록 실험한 그래프이다. case1은 3매씩 인쇄하고 5분간 방치를 120분간 반복 진행한 결과, 윤활제(98)의 온도가 약 100도를 나타내었다. case2는 3매씩 인쇄하고 30분간 방치를 240분간 반복 진행한 결과, 윤활제(98)의 온도가 약 60도를 나타내었다. 그리고 case3은 3매씩 인쇄하고 10초간 방치를 30분간 반복 진행한 결과, 윤활제(98)의 온도가 155도를 나타내었고, case4는 30분간 연속적으로 인쇄한 결과, 윤활제(98)의 온도가 약 170도를 나타내었다. 또한, case5는 3매씩 인쇄하고 15분간 방치를 120분간 반복 진행한 결과, 윤활제(98)의 온도가 약 72도를 나타내었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윤활제(98)는 이러한 실험 결과를 고려하여, 증주제의 중량은 윤활제(98)의 전체 중량의 0% 초과이며 20% 이하를 가질 수 있다. 여기서, 윤활제(98) 및 증주제의 중량은 윤활제(98)가 함침부재(100)로 배출되기 전 상태에서 측정될 수 있으며, 윤활제(98)의 전체 중량은 베이스 오일과 증주제의 중량을 합산한 값일 수 있다.
증주제의 중량 비율이 윤활제(98)의 전체 중량의 0%일 경우, 즉, 윤활제(98)가 증주제를 포함하지 않을 경우, 고온 및 고압 환경에 의해 윤활제 수용부(95)에 저장된 윤활제(98)는 함침부재(100)로 단시간 내에 공급된다. 증주제를 포함하지 않는 윤활제(98)는 증주제에 의해 함침부재(100)로 공급이 제한되지 않기 때문에, 그 전부가 함침부재(100)로 공급될 수 있는 상태이다. 그로 인해, 윤활제 수용부(95)에 저장된 윤활제(98)는 단시간 내에 배출되게 된다.
그러나, 증주제의 중량 비율이 윤활제(98)의 전체 중량의 0%를 초과할 경우, 증주제에 의해 윤활제(98) 중 일부는 함침부재(100)로 공급이 제한된다. 소정의 온도 조건, 예를 들어 약 150도 ~ 230도에서, 베이스 오일 중 일부는 증주제와 분리되지만, 다른 일부는 증주제와 분리되지 못한다. 그에 따라, 증주제와 분리된 베이스 오일만이 함침부재(100)로 공급되며, 증주제와 분리되지 못한 베이스 오일은 함침부재(100)로 공급되지 않는다. 이를 통해, 윤활제 수용부(95)에 저장된 윤활제(98)는 함침부재(100)로 단시간 내에 공급되지 않고 서서히 공급되게 된다.
다만, 증주제의 중량 비율이 윤활제(98)의 전체 중량의 20%를 초과할 경우, 베이스 오일과 증주제의 분리가 거의 발생하지 않는다. 그에 따라, 함침부재(100)로 공급되는 윤활제(98)는 현저히 감소한다. 이 경우, 함침부재(100)는 정착벨트(50)의 내면에 윤활제(98)를 공급하는 기능을 수행하기 어려워진다.
한편, 베이스 오일과 증주제를 포함하는 윤활제(98)는 온도 조건에 따라 상태가 달라질 수 있다. 예를 들어, 윤활제(98)가 소정 온도를 만족할 경우, 베이스 오일과 증주제는 분리될 수 있다. 소정 온도는 정착이 진행되는 동안 윤활제 수용부(95)의 내부 온도인 약 150도 ~ 230도일 수 있다. 윤활제(98)가 소정 온도를 만족하지 못할 경우, 예를 들어, 약 150도 미만일 경우에는 베이스 오일과 증주제는 분리되지 않아 반고체 상태를 유지할 수 있다. 이를 통해, 정착이 진행되지 않는 동안, 윤활제 수용부(95)의 윤활제(98)가 함침부재(100)로 배출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고온 및 고온 환경에서 윤활제(98)가 단시간 내에 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 정착벨트(50)의 사행 및 파손을 미연에 방지하여 정착장치(10) 및 화상형성장치(1)의 사용 수명을 대폭 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 다양한 실시 예를 각각 개별적으로 설명하였으나, 각 실시 예들은 반드시 단독으로 구현되어야만 하는 것은 아니며, 각 실시 예들의 구성 및 동작은 적어도 하나의 다른 실시 예들과 조합되어 구현될 수도 있다.
또한, 이상에서는 특정의 실시예들에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시예들에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 회전 가능한 정착롤러;
    상기 정착롤러에 외접하여 상기 정착롤러에 의해 종동 회전하는 정착벨트;
    상기 정착벨트에 내접하여 상기 정착롤러의 접촉 부위에 닙을 형성하는 닙 형성부재; 및
    상기 닙 형성부재의 일측에 위치하여 윤활제를 저장하는 윤활제 수용부 및 상기 닙 형성부재에 고정되어 상기 윤활제 수용부로부터 상기 윤활제를 함침(impregnation)하여 상기 정착벨트의 내면에 공급하는 함침부재를 구비하는 윤활제 공급유닛을 포함하는, 정착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 윤활제 공급유닛은 상기 닙이 형성되는 접촉 부위를 기준으로 상류에 위치하는, 정착장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 함침부재는 상기 정착벨트에 내접하여 상기 윤활제 수용부로부터 상기 윤활제를 상기 정착벨트에 전달하는 다공성 재료인, 정착장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 윤활제 공급유닛은 다수로 이루어지며, 각 윤활제 공급유닛은 상기 정착벨트의 폭 방향을 따라 기 설정된 간격으로 배치하는, 정착장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 함침부재는,
    상기 닙이 형성되는 접촉 부위를 기준으로 상류에 위치하는 제1 함침부재; 및
    상기 닙이 형성되는 접촉 부위를 기준으로 하류에 위치하여 상기 제1 함침부재로부터 공급된 상기 윤활제를 흡수 가능한 제2 함침부재;를 포함하는, 정착장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 정착롤러는 정방향 또는 역방향으로 회전 가능한, 정착장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 함침부재 및 상기 제2 함침부재는 상기 정착벨트와 접촉하는 일면이 곡면 형상을 가지는, 정착장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 윤활제 수용부는 상기 정착롤러를 향해 단면적이 증가하는 형상의 개구가 형성되고, 상기 함침부재는 상기 개구를 외부로부터 구획하는, 정착장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 함침부재를 상기 닙 형성부재에 고정하는 고정부재를 더 포함하는, 정착장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 고정부재는 상기 함침부재의 적어도 일부가 상기 닙 형성부재에 장착되도록 별도의 체결구를 구비하며,
    상기 체결구는 상기 닙 형성부재에 형성된 나사홀에 삽입되어 체결되는, 정착장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 고정부재는 일측이 상기 닙 형성부재에 지지되고 타측이 상기 함침부재의 외면을 지지하는 클립 형상인, 정착장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 고정부재는 상기 닙 형성부재에 형성된 홀에 쐐기 결합되는, 정착장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 고정부재는 닙 형성부재의 일측에 돌출 형성된 돌기에 끼움 고정되어 상기 돌기로부터 지지되는 결합링을 구비하는, 정착장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 윤활제는 서로 다른 이유도(oil separation)를 가지는 적어도 두 종 이상의 윤활제를 포함하는, 정착장치.
  15. 정전잠상이 형성되는 감광체;
    상기 정전잠상에 토너를 공급하여 기록매체에 가시적인 토너화상을 형성하는 현상유닛; 및
    상기 기록매체에 전사된 상기 토너화상에 열과 압력을 가하여 정착하는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 정착장치;를 포함하는, 화상형성장치.
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