KR100864716B1

KR100864716B1 - 정착장치 및 이를 구비한 화상형성장치

Info

Publication number: KR100864716B1
Application number: KR1020070099852A
Authority: KR
Inventors: 신수호; 이동우; 김태규; 정창훈; 김태훈; 김환희
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-10-04
Filing date: 2007-10-04
Publication date: 2008-10-23
Also published as: EP2045671A1; JP2009093141A; US7881650B2; US8032069B2; US20090092423A1; EP2045671B1; JP5721305B2; CN101403884B; CN101403884A; US20110091254A1

Abstract

본 발명에 의한 정착장치는 회전 가능한 가압유닛; 상기 가압유닛으로부터 회전력을 전달받아 회전 주행하는 벨트유닛; 상기 벨트유닛과 내접하며 상기 가압유닛과 벨트유닛의 접촉부에 닙을 형성하는 닙형성유닛; 상기 닙형성유닛과 상기 벨트유닛을 가열하는 가열유닛; 및 상기 닙형성유닛을 가압 지지하며, 상기 벨트유닛이 통과하는 공간을 구비하는 지지유닛;을 포함한다. 상기 지지유닛은, 상기 벨트유닛의 내측에 위치하는 내부지지부재; 및 상기 벨트유닛의 외측에 위치되며, 그 양단이 상기 내부지지부재에 결합되어 내부지지부재의 강도 보강 및 방열 경로를 이루는 외부지지부재;를 포함한다.

화상, 정착, 벨트, 가압, 가열, 롤러, 닙, 복사열

Description

정착장치 및 이를 구비한 화상형성장치{FUSING DEVICE AND IMAGE FORMING APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은 화상형성장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 현상제 화상을 기록매체에 정착시키는 개선된 구조의 벨트형 정착장치 및 이를 구비한 화상형성장치에 관한 것이다.

일반적으로 전자사진 프로세스를 이용하는 프린터, 복사기, 복합기 등과 같은 화상형성장치는 전사장치에 의해 기록매체에 전사된 현상제 화상을 가열/가압하여 반영구적으로 고착시키는 정착장치를 구비한다. 이와 같은 정착장치로는 롤러형 정착장치와 벨트형 정착장치가 알려져 있다.

정착장치에서 요구되는 주요 기술적 사항으로는 승온 성능과 정착 성능 등이 있다. 고속 승온을 위해서는 가열부의 열용량을 작게 해야 한다. 토너 정착성에 영향을 주는 주요 인자로는 온도, 가압력, 닙(nip) 폭 등이 있다. 정착온도는 cold offset과 hot offset 온도 범위 내에서 높을수록 정착성이 우수하고, 가압력과 닙 폭은 클수록 정착성에 도움이 된다.

도 1은 일반적인 롤러형 정착장치를 개략적으로 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 일반적인 롤러형 정착장치는 서로 밀착되어 회전하는 가압롤러(10) 및 가열롤러(20)와, 가열롤러(20)의 내부에 설치된 가열부재(30) 등을 구비한다. 이러한 정착장치는 가열부재(30)의 열용량이 크고, 가열부재가 가열롤러(20) 전체를 가열하므로 승온 시간이 길어지며, 가압롤러(10)와 가열롤러(20)가 접하는 면에서 닙부(N)가 형성되므로 닙의 폭이 작은 단점이 있다.

도 2는 승온 속도를 개선하기 위해 제안된 종래의 벨트형 정착장치를 개략적으로 나타낸다. 이 정착장치는 가압롤러(10), 가압롤러(10)로부터 회전력을 전달받아 회전하는 정착벨트(40), 정착벨트(40)의 회전을 안내하도록 정착벨트(40)의 내부에 설치된 가이드부재(50) 및 가이드부재(50)에 설치되어 정착벨트(40)의 닙부(N)를 가열하는 가열부재(60) 등을 구비한다.

이와 같은 벨트형 정착장치는 가열부재(60)의 열용량이 적고 닙부(N)만을 가열하는 국부 가열방식이므로 도 1의 롤러형 정착장치에 비해서 승온 대기 시간을 단축시킬 수 있으며, 닙부(N)의 폭을 넓힐 수 있는 장점이 있다. 그러나, 가열부재(60)가 닙부(N)에 설치되어 가압롤러(10)에 의해 가압 받는 구조이므로 가압롤러(10)의 가압력이 가열부재(60)의 내구 강도 이내로 제한되는 단점이 있다. 이에 따라 닙부(N)에서의 가압력을 크게 하지 못함으로써 가압력 부족에 의한 정착 불량이 발생될 수 있다. 한편, 정착성 향상을 위해 닙부(N)에서의 가압력을 크게 하는 경우, 가압 및 열변형에 의한 가열부재(60)의 파손이 발생할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 승온 대기 시간을 단축시킴으로써 고속 인쇄를 가능하게 한 정착장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 닙부의 유효 폭을 증가시키고 가압력을 증대시킬 수 있어 정착성을 향상시킬 수 있는 정착장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기와 같은 특징을 가지는 정착장치를 구비함으로써 고속 승온 및 열적 안정성을 확보하여 고속 인쇄가 가능한 화상형성장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 정착장치는, 가압유닛; 상기 가압유닛과 외접하며 회전 주행하는 벨트유닛; 상기 벨트유닛과 내접하며 상기 가압유닛과 상기 벨트유닛의 접촉부위에 닙을 형성하는 닙형성유닛; 상기 닙형성유닛과 상기 벨트유닛을 가열하는 가열유닛; 및 상기 닙형성유닛을 가압 지지하며, 상기 벨트유닛이 통과하는 공간을 구비하는 지지유닛;을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 가압유닛은 회전 가능한 롤러부재를 포함하며, 상기 벨트유닛은 상기 롤러부재로부터 회전력을 전달받아 회전 주행하는 벨트부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 닙형성유닛은, 상기 가열유닛의 주변 일부 또는 전부를 둘러싸는 형상을 하여 상기 가열유닛의 복사열을 집열하는 몸체부; 및 상기 몸체부에 연결되 며 상기 벨트유닛과 접촉하는 닙부;를 포함할 수 있다. 상기 몸체부는 상기 가열유닛의 복사열이 상기 닙부로 직접 전달되도록 하기 위한 슬릿을 구비할 수 있다. 상기 몸체부와 상기 닙부는 일체로 형성될 수 있다. 상기 닙부는 상기 가압유닛과 대향되는 면이 가압유닛의 외주면에 대응하는 곡면으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 지지유닛은, 상기 벨트유닛의 내측에 위치하는 내부지지부재; 및 상기 벨트유닛의 외측에 위치하며, 그 양단이 상기 내부지지부재와 결합되어 상기 내부지지부재의 강도 보강 및 방열 경로를 이루는 외부지지부재;를 포함할 수 있다. 상기 내부지지부재는, 상기 닙부의 양측을 가압하는 일정간격으로 이격된 한 쌍의 리브를 구비하는 중앙부; 및 상기 한 쌍의 리브의 양단을 연결하는 아치형 연결부;를 포함할 수 있다. 상기 중앙부는 상기 한 쌍의 리브의 내측 또는 외측으로 각각 절곡된 보강리브를 더 구비할 수 있다. 또한, 상기 내부지지부재는 상기 한 쌍의 리브의 간격을 일정하게 유지시키기 위하여 상기 간격 사이에 개재되는 다수의 스페이서를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 지지유닛은, 상기 벨트유닛의 주행을 가이드하기 위해 상기 지지유닛의 양단에 각각 마련되는 가이드부재를 더 포함할 수 있다. 상기 가이드부재는 그 일부가 상기 내부지지부재의 아치형 연결부와 상기 외부지지부재의 양단 사이에 끼워져서 나사로 체결 고정될 수 있다. 이 때, 상기 외부지지부재의 양단과 상기 내부지지부재의 아치형 연결부가 접촉되게 체결될 수 있으며, 또한, 상기 외부지지부재의 양단이 절곡되어 체결될 수 있다.

또한, 본 발명의 정착장치는 상기 지지유닛에 마련된 공간의 축방향 길이가 상기 벨트유닛의 길이보다 길게 설정되는 것이 좋다.

또한, 본 발명의 정착장치는 상기 닙형성유닛의 닙부와 상기 내부지지부재의 중앙부 사이에 개재되어 상기 닙형성유닛의 열이 상기 지지유닛으로 전달되는 것을 억제하는 단열부재를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 단열부재는 상기 벨트유닛과의 접촉면이 곡면 가공될 수 있다.

또한, 상기 닙형성유닛의 몸체부는 상기 가열유닛의 복사열이 상기 내부지지부재와 상기 단열부재로 전달되는 것을 억제하는 열차폐부를 구비할 수 있다.

또한, 본 발명의 정착장치는 정착기 커버에 설치되어 상기 벨트유닛의 온도를 접촉 또는 비접촉식으로 감지하고 과열 발생시 전원을 차단하는 서모스탯을 더 포함할 수 있고, 이 때, 상기 지지유닛의 외부지지부재에는 상기 서모스탯의 측정 지점이 마련되는 것이 바람직하다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 최적의 실시예에 의하면, 정착장치는 회전 가능한 가압롤러; 상기 가압롤러로부터 회전력을 전달받아 회전 주행하는 정착벨트; 상기 가압롤러와 상기 정착벨트의 접촉부위에 닙을 형성하기 위하여 상기 정착벨트와 내접하는 닙부를 구비한 닙형성부재; 상기 정착벨트의 내부 대략 중앙부에서 상기 닙형성부재와 상기 정착벨트를 가열하는 가열부재; 상기 정착벨트의 내측에 위치하며, 상기 닙형성부재의 닙부를 상기 가압롤러 측으로 가압하는 내부지지부재; 및 상기 정착벨트의 외측에 위치하며, 그 양단이 상기 내부지지부재에 결합되어 내부지지부재의 강도 보강 및 방열 경로를 이루는 외부지지부재;를 포함한다.

한편, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 화상형성장치는 정전잠상이 형 성되는 감광매체; 상기 감광매체의 정전잠상을 현상제로 현상하는 현상유닛; 상기 감광매체의 현상제 화상을 기록매체로 전사하는 전사유닛; 및 상기 기록매체에 전사된 현상제 화상을 정착하는 상술한 바와 같은 특징을 가지는 정착장치;를 포함한다.

본 발명의 정착장치 및 화상형성장치에 의하면, 닙 이외의 부분에서는 가열유닛에서 방사된 열이 벨트유닛을 직접 가열하고, 닙형성유닛에 집열된 열에 의해 닙를 가열함으로써, 가열유닛의 열용량을 적게 하면서도 가열유닛에서 방사된 열을 효율적으로 이용할 수 있으므로 고속 승온 및 열적 안정성을 확보하여 고속 인쇄가 가능하다.

또한, 본 발명에 의하면, 지지유닛이 닙형성유닛의 닙부를 축방향을 따라서 균일하게 지지하는 동시에 가압유닛과 대응하는 방향으로 가압함으로써, 닙형성유닛의 휨을 방지하며, 안정된 닙 폭을 확보하여 정착성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 닙형성유닛으로부터 지지유닛으로 전달되는 열을 차단하는 단열부재를 구비함으로써 닙부에서 벨트유닛의 승온 속도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 지지유닛이 닙형성유닛을 가압하기 위한 소정의 강도를 유지하면서도 가열유닛으로부터 벨트유닛으로의 복사 열전달 경로를 차폐하지 않도록 구성됨으로써, 초기 warm-up시 벨트유닛을 단시간 내에 가열할 수 있어 승온 속도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 지지유닛이 벨트유닛의 내측에 위치하는 내부지지부재와 외측에 위치하는 외부지지부재로 구성됨으로써, 연속 인쇄시에 벨트유닛 내의 내부지지부재에 축적되는 열을 벨트유닛 외측의 외부지지부재를 통해서 방열할 수 있으므로 온도 상승에 따른 열변형이 방지되어 균일한 닙 폭과 가압력을 유지할 수 있으므로 정착성을 향상시킬 수 있다.

이하, 상기와 같은 본 발명에 의한 정착장치 및 이를 구비하는 화상형성장치의 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 정착장치는 회전 가능한 가압유닛(100), 상기 가압유닛(100)과 외접한 상태로 회전 주행하는 벨트유닛(200), 상기 가압유닛(100)과 상기 벨트유닛(200)의 접촉부위에 닙(N)을 형성하도록 상기 벨트유닛(200)과 내접한 상태로 설치되는 닙형성유닛(300), 상기 벨트유닛(200)의 내부에서 상기 닙형성유닛(300)과 상기 벨트유닛(200)을 가열하는 가열유닛(400) 및 상기 닙형성유닛(300)을 상기 가압유닛(100) 측으로 가압, 지지하며 상기 벨트유닛(200)이 통과하는 공간(S)을 갖춘 지지유닛(500) 등을 구비한다.

상기 가압유닛(100)은 상기 벨트유닛(200)과 함께 닙(N)을 형성하고 기록매체(P)를 벨트유닛(200)에 압접시키는 긴 원통형 롤러부재를 포함한다. 상기 롤러부재는 가압유닛(100)의 한 예에 불과하며, 가압유닛(100)으로서 상기한 롤러부재 이외에도 벨트형이나 패드형 등이 사용 가능하다. 그러나, 기록매체(P)의 이송시 슬립 발생 등을 고려하면 본 실시예와 같은 롤러형 가압유닛(100)의 경우가 기록매체 이송시의 슬립이 거의 발생하지 않으므로 적합하다. 한편, 상기 가압유닛(100)의 회전축(100a)과 정착장치 프레임(도시되지 않음) 사이에는 가압유닛(100)을 벨트유닛(200) 측으로 탄성 지지하는 탄성부재가 구비되나 도면에서는 도시를 생략하였다.

상기 벨트유닛(200)은 상기 가압유닛(100)으로부터 회전력을 전달받아 회전 주행하는 정착벨트를 포함한다. 상기 벨트유닛(200)은 상기 가압유닛(100)의 길이 이상의 길이를 가지며, 내열성 재질로 이루어진다. 보다 구체적으로는 상기 벨트유닛(200)은 금속 또는 내열성 폴리머로 이루어진 단층 구조를 가질 수 있다. 여기서, 상기 금속은 SUS나 니켈 등이며, 내열성 폴리머는 폴리이미드 등일 수 있다. 대안적으로, 상기 벨트유닛(200)은 다층 구조로 이루어질 수도 있다. 예를 들면, 금속 또는 내열성 폴리머로 이루어진 벨트의 외주면에 컬러 인쇄의 경우에 대응하기 위해 실리콘이나 고무 등의 탄성층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 벨트유닛(200)의 내주면에는 복사열 흡수를 증진하기 위해 흑색 코팅을 할 수도 있고, 내주면 또는 외주면에 테프론 수지를 코팅하여 내마모층을 형성할 수도 있다. 또한, 벨트유닛(200)의 주행을 원할하게 하기 위해 내면에 윤활제를 도포할 수도 있다.

또한, 가압유닛(100)과 벨트유닛(200) 사이에는 기록매체(P)에 전사된 현상제 화상의 정착에 필요한 일정한 가압력이 존재한다. 상기 가압력은 후술되는 지지유닛(500)에 의해 벨트유닛(200)의 길이방향으로 균일하게 작용한다. 본 실시예에서는 벨트유닛(200)이 가압유닛(100)의 구동에 의해 피동되는 구성을 예시하였으나, 벨트유닛(200)을 구동하기 위한 별도의 구동장치를 구비할 수도 있다. 또한, 벨트유닛(200)을 회전 구동시키고 상기 가압유닛(100)을 상기 벨트유닛(200)의 회전에 피동하도록 구성할 수도 있다.

상기 닙형성유닛(300)은 상기 가열유닛(400)으로부터의 복사열을 집열할 수 있도록 형성된 몸체부(310) 및 가압유닛(100)과 벨트유닛(200)의 접촉부위에 닙(N)을 형성하도록 마련된 닙부(320)를 포함한다. 상기 몸체부(310)는 가열유닛(400)의 일부 또는 전체를 둘러싸도록 형성되어 가열유닛(400)에서 방사되는 복사열은 물론 벨트유닛(200)의 내면 등의 다른 구조물로부터 반사된 복사열을 집열할 수 있도록 구성되며, 이렇게 집열한 열에너지를 상기 닙부(320)로 전달한다. 또한, 상기 몸체부(310)에는 하나 이상의 슬릿(310a)이 형성되어 가열유닛(400)으로부터 닙부(320)로 직접 복사열이 전달될 수 있도록 되어 있다. 이러한 닙형성유닛(300)은 열전도율이 우수한 알루미늄, 구리 등의 금속재질 또는 그 합금으로 형성된다.

한편, 도 3의 실시예에서는 설치의 편의를 위하여 닙부(320)와 몸체부(310)가 별도로 구성되어 결합된 닙형성유닛(300)을 예시하고 있으나, 부재간의 접촉 열저항을 감소시키기 위하여, 도 5a 및 5b에 나타낸 바와 같이, 몸체부(310)와 닙부(320)를 일체로 형성할 수도 있다. 도 5a는 프레스 가공으로 닙형성유닛(300)을 형성한 것을 나타낸 것이고, 도 5b는 소정의 금속판을 절곡하여 닙형성유닛(300)을 구성한 것을 나타낸 것이다. 또한, 도면에는 나타내지 않았으나, 상기 닙부(320)의 가압유닛(100)과 대향하는 면을 가압유닛(100)의 외주면과 대응하는 곡면으로 형성함으로써 기록매체(P)와의 밀착성을 높여 정착성을 향상시키도록 구성할 수도 있다.

상기 가열유닛(400)은 상기 벨트유닛(200) 내부의 대략 중앙부에 위치하도록 설치된다. 즉, 가열유닛(400)은 벨트유닛(200) 내면의 적어도 일부와 닙형성유닛(300)의 적어도 일부면에 복사열이 직접 전달될 수 있는 위치에 설치된다. 상기 가열유닛(400)은 외부에서 전원을 인가받아 열을 발생시켜 닙형성유닛(300)을 가열함과 동시에 정착벨트(200)를 가열한다. 이러한 가열유닛(400)으로는 램프 히터, 전열선 또는 저항 패턴이 구비된 면상발열체 등이 이용될 수 있으며, 원통형의 할로겐 램프가 바람직하게 이용된다. 한편, 본 발명의 정착장치는 정착장치의 온도를 감지하기 위해 상기 벨트유닛(200), 닙형성유닛(300), 가열유닛(400), 지지유닛(500) 중 적어도 한 부분에 설치되는 온도 센서와, 원활한 정착이 이루어지는 소정의 온도로 정착장치를 유지하기 위해 상기 온도 센서에 의해 감지된 온도를 기반으로 가열유닛(400)의 발열량을 제어하는 온도 제어부 등을 구비할 수 있으나, 도면에서는 도시를 생략하였다.

지지유닛(500)은 상기 닙형성유닛(300)의 닙부(320)를 지지 및 가압하도록 소정의 강성을 가지는 구조물로서, 스테인레스나 스프링 강 등과 같은 강도가 우수한 금속재질로 형성된다. 이러한 지지유닛(500)의 역할은 닙형성유닛(300), 특히 닙부(320)를 측면 양쪽에서 지지하는 동시에 가압유닛(100)과 대응되는 방향으로 가압함으로써 축방향으로 균일한 닙이 형성되도록 하는 것이다. 보다 구체적으로, 상기 지지유닛(500)은 화상형성장치의 정착장치 프레임(도시되지 않음)에 설치되며, 그 사이의 스프링(도시되지 않음) 힘에 의해 지지유닛(500)의 양단에 집중 하중이 발생된다. 그런데, 지지유닛(500)이 소정의 강성을 가지기 때문에 닙형성유 닛(300)의 축방향을 따라 고르게 가압됨으로써 균일한 닙 폭과 가압력을 유지하여 양호한 정착성을 확보할 수 있다.

한편, 상기 지지유닛(500)의 강성이 적은 경우에는 휨이 발생하여 닙형성유닛(300)을 고르게 가압할 수 없다. 즉, 지지유닛(500)의 양단에 작용하는 힘에 의한 굽힘 변형(bending deflection)을 억제할 수 있도록 지지유닛(500)은 굽힘 강도(bending strength)가 요구된다. 이를 위해서는 단면 관성 모멘트(moment of inertia of cross sectional area)가 커야하며, 또한, 벨트유닛(200) 내부의 닙형성유닛(300)를 지지 가압해야 하므로 지지유닛(500)의 전부 또는 적어도 일부는 벨트유닛(200) 내에 배치되어야 한다. 이 때, 지지유닛(500)의 전체가 벨트유닛(200) 내부에만 설치되는 경우에는 소정의 굽힘 강도를 가지면서도 우수한 승온 속도를 확보하기 위해 가열유닛(400)으로부터 벨트유닛(200)으로의 복사 열전달이 지지유닛(500)으로 인해 저해되지 않도록 배치하는 것이 상당히 어렵다. 아울러, 벨트유닛(200) 내에 위치한 지지유닛(500)도 직접 혹은 간접적으로 가열유닛(400)으로부터의 복사열에 의해 가열되므로 과열에 의한 열변형이 우려되는데 벨트유닛(200) 내부에서의 가열유닛(400)의 존재와 공간적인 제약으로 인해 온도 조절이 곤란하다.

이러한 문제들을 극복하기 위해 본 발명에서는 지지유닛(500)의 일부에 소정의 공간(S)이 형성되도록 구성하고, 벨트유닛(200)이 상기 지지유닛(500)의 공간(S)을 통해 주행하도록 구성하였다. 상기 공간(S)의 축방향 길이는 벨트유닛(200)을 간섭하지 않도록 벨트유닛(200)의 길이보다 길게 설정된다.

다시 말하면, 지지유닛(500)의 일부는 벨트유닛(200) 내에 배치되고, 다른 일부는 벨트유닛(200) 외부에 배치되는 구조이다. 이와 같이 구성하면, 벨트유닛(200)의 많은 부분이 가열유닛(400)에 직접 노출된 상태로 조립되므로 지지유닛(500)에 의해 가열유닛(400)으로부터 벨트유닛(200)이나 닙형성유닛(300)으로의 복사 열전달을 방해하지 않아서 벨트유닛(200)의 온도를 빨리 높일 수 있다. 아울러, 소정의 단면 관성 모멘트를 확보하여 굽힘 강도가 커지며, 또한, 벨트유닛(200) 외부로의 방열 경로도 확보되어 지지유닛(500)의 과열에 의한 휨이 억제됨으로써 균일한 닙 폭을 확보할 수 있다.

도 3 및 도 4에 의하면, 상기한 바와 같은 지지유닛(500)은 상기 벨트유닛(200)의 내측에 위치하는 내부지지부재(510)와 벨트유닛(200)의 외측에 위치하는 외부지지부재(520)를 구비한다. 상기 외부지지부재(520)의 양단은 상기 내부지지부재(510)의 양단에 나사(530)와 같은 체결요소에 의해 결합됨으로써 상기 내부지지부재(510)의 강도 보강 및 방열 경로를 이룬다.

상기 내부지지부재(510)는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 닙부(320)의 양측을 가압하는 일정간격으로 이격된 한 쌍의 리브(511,511')를 구비하는 중앙부(512)와, 상기 한 쌍의 리브(511,511')의 양단을 연결하는 아치형 연결부(513)를 구비한다.

또한, 상기 내부지지부재(510)는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 중앙부(512)의 한 쌍의 리브(511,511')의 내측 또는 외측으로 각각 절곡된 보강리브(514)를 더 구비할 수 있다. 이와 같이 보강리브(514)를 구비하면, 제한된 영역 내에서 단면 관성 모멘트를 증대시킬 수 있어서 좋다.

또한, 상기 내부지지부재(510)는 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 한 쌍의 리브(511,511')의 간격을 일정하게 유지시키기 위하여 상기 간격 사이에 개재되는 다수의 스페이서(515)를 더 구비한다. 내부지지부재(510)는 양단에 하중이 가해지면 변형됨으로써 닙형성유닛(300)이 설치된 간격이 줄어들어 닙형성유닛(300)에 휨이 발생될 수 있다. 이를 개선하기 위해 도 9와 같이 내부지지부재(510)의 한 쌍의 리브(511,511') 사이에 하나 이상의 스페이서(515)를 설치하여 상기 간격이 줄어드는 것을 방지할 있다. 상기 스페이서(515)는 내부지지부재(510)에 닙형성유닛(300)을 끼운 다음에 설치해야 하므로 스페이서를 설치하는 경우에는 스페이서가 설치되는 닙형성유닛(300) 부분을 일부 절개하는 등의 형상 수정이 요구된다.

또한, 상기 지지유닛(500)은 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 벨트유닛(200)의 주행을 가이드하기 위해 상기 지지유닛(500)의 양단에 각각 마련되는 가이드부재(540,550)를 더 구비한다. 상기 가이드부재(540,550)는 그 일부가 상기 내부지지부재(510)의 아치형 연결부(513)와 상기 외부지지부재(520)의 양단 사이에 끼워져서 나사(530)로 체결 고정된다. 상기 가이드부재(540,550)는 내열성 수지로 형성될 수 있으며, 도시되지 않은 정착기 프레임에 지지된다.

다시 도 3 및 4를 참조하면, 본 발명의 정착장치는 닙형성유닛(300)의 닙부(320)와 지지유닛(500)의 내부지지부재(510) 사이에 개재되어 상기 닙부(320)의 열이 내부지지부재(510)로 전달되는 것을 억제하는 단열부재(600)를 구비한다. 상기 단열부재(600)는 열전도율이 낮은 고무, 내열성 수지, 세라믹 또는 폴리머로 형 성될 수 있다. 이러한 단열부재(600)를 설치하면, 초기 승온시 닙형성유닛(300)의 닙부(320)로부터 내부지지부재(510)로의 방열이 억제됨으로써 승온 시간이 증가하는 것을 방지할 수 있다.

상기와 같이 단열부재(600)가 설치되는 경우, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 단열부재(600)가 상기 닙형성유닛(300)의 닙부(320)와 접촉하고, 그 단열부재(600)를 내부지지부재(510)가 가압하는 구조로 된다. 한편, 상기 단열부재(600)는 상기 벨트유닛(200)과 접촉하는 면이 곡면으로 형성됨으로써 벨트유닛(200)이 원활히 주행할 수 있도록 한다.

도 10 및 도 11를 참조하면, 본 발명의 닙형성유닛(300)의 몸체부(310)는 가열유닛(400)으로부터의 복사열이 내부지지부재(510) 및 단열부재(600)로 직접 전달되는 것을 억제하기 위한 열차폐부(311,311')를 구비한다. 이와 같은 열차폐부(311,311')를 구비하면 가열유닛(400)의 복사열이 내부지지부재(510)나 단열부재(600)로 직접 전달되지 않으므로 내부지지부재(510) 및 단열부재(600)가 과열되는 것을 방지할 수 있다. 도면에서는 상기 열차폐부(311,311')가 몸체부(310)에 수직한 방향으로 절곡된 예를 도시하고 있으나, 상기 열차폐부(311,311')는 사선 형태로 절곡될 수 있는 등 가열유닛(400)의 복사열이 내부지지부재(510) 및 단열부재(600)로 직접 전달되는 것을 차단할 수 있는 형상이면 어떠하여도 좋다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 정착장치는 도 12에 도시된 바와 같이, 내부지지부재(510)에 닙형성유닛(300)을 조립하고, 그 일측에 벨트 가이드부재(550)를 조립한 다음, 타측으로부터 벨트유닛(200)을 내부지지부재(510)에 끼운 다. 그런 다음, 벨트유닛(200)이 조립된 내부지지부재(510)의 타측에 벨트 가이드부재(540)를 끼우고, 양측 가이드부재(540,550)에 외부지지부재(520)를 위치시키고 나사(530)를 체결하여 내부지지부재(510), 외부지지부재(520) 및 가이드부재(540)를 조립한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 정착장치는 벨트유닛(200)의 내부에 닙형성유닛(300)을 가압 지지하는 지지유닛(500)의 내부지지부재(510)가 배치되고, 상기 내부지지부재(510)의 강도 보강을 위한 외부지지부재(520)가 벨트유닛(200)의 외부에 배치되므로, 가열유닛(400)으로부터 벨트유닛(200)으로의 복사열 전달 경로상에 아무런 장애물이 존재하지 않기 때문에 벨트유닛(200)을 효과적으로 가열할 수 있다. 아울러, 내부지지부재(510)의 열이 가이드부재(540,550)를 통하여 외부지지부재(520)로 전달되어 방열되므로 내부지지부재(510)의 과열 현상도 방지할 수 있다.

도 13은 지지유닛(500)의 내/외부지지부재(510)(520)의 양단 체결 구조의 다른 실시예를 보인 것이다. 도시된 바와 같이, 내/외부지지부재(510)(520)가 가이드부재(540,550)를 사이에 두고 나사(530)로 체결되는 것은 앞의 도 12와 유사하나, 내/외부지지부재(510)(520)의 양단이 서로 접촉하도록 체결하는 점에서 상이하다. 이러한 구조는 벨트 가이드부재(540,550)에 의한 열저항을 감소시켜 내부지지부재(510)로부터 외부지지부재(520)로의 방열을 증가시켜 과열에 의한 내부지지부재(510)의 열변형을 더욱 감소시킬 수 있다. 이 때, 벨트 가이드부재(540,550)는 내/외부지지부재(510)(520)의 양단에 별도로 고정할 수 있다.

한편, 도시하지 않았으나, 연속적인 인쇄시 지지유닛(500)이 과다하게 가열되어 열변형이 발생하면 축방향으로 닙을 균일하게 가압할 수 없는 문제를 방지하기 위해, 지지유닛(500)의 온도를 측정하기 위한 별도의 온도센서를 외측부에 설치할 수도 있다. 그리고, 상기 온도센서에 의해 감지된 온도를 토대로 가열유닛(400)의 발열 상태를 제어하는 제어부를 구비할 수도 있다.

도 14는 지지유닛(500)의 내/외부지지부재(510)(520)의 양단 체결 구조의 또 다른 실시예를 보인 것이다. 도시된 바와 같이, 내/외부지지부재(510)(520)가 가이드부재(540,550)를 사이에 두고 나사(530)로 체결되는 것은 앞의 도 12와 유사하나, 외부지지부재(520)의 양단이 절곡되어 내부지지부재(510)의 양단을 지지하도록 체결하는 점에서 상이하다. 가압유닛(100)과의 사이에 형성된 닙을 가압하고 그 양단에 스프링력이 작용하는 지지유닛(500)의 설치 특성상 지지유닛(500)에는 인장력이 작용한다. 이러한 인장력에 의한 하중이 나사(530)에 집중되는 것을 분산시키고, 조립시 내/외부지지부재(510)(520) 및 벨트 가이드부재(540,550)의 정렬을 돕기 위해 외부지지부재(520)의 양단을 구부려서 설치한다. 이 때에도 내/외부지지부재(510)(520)는 그 양단이 서로 접촉하므로 도 13에서와 같은 효과가 있다.

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 의한 정착장치를 나타낸 사시도이다. 본 실시예는 과열 발생시 정착기의 가열유닛(400)에 공급되는 전원을 차단하는 서모스탯(700)를 설치하는 공간을 외부지지부재(520)에 구성하는 구조이다. 예측하지 못한 비정상적인 상황을 대비하여 벨트유닛(200) 표면의 온도를 접촉 또는 비접촉식으로 감지하고 과열시 전원을 차단하는 서모스탯(700)을 정착기 커버(도시되지 않 음)에 설치하고, 이의 측정지점(521)을 외부지지부재(520)에 형성한 것이다.

그외 다른 여타 구성 및 작용효과는 앞서 설명한 본 발명의 실시예들과 다르지 않으므로 구체적인 설명은 생략한다.

도 16은 앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 여러 실시예들 중 하나의 정착장치가 채용된 화상형성장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 화상형성장치는 급지장치(1), 소정의 정전잠상이 형성되는 감광매체(2), 감광매체(2)의 정전잠상을 현상제로 현상하는 현상장치(3), 현상장치(3)에 의해 현상된 감광매체(2)상의 현상제 화상을 기록매체(P)로 전사시키는 전사장치(4), 기록매체(P)에 전사된 현상제 화상을 정착시키는 정착장치(5) 및 배지장치(6) 등을 구비한다.

상기 급지장치(1), 감광매체(2), 현상장치(3), 전사장치(4) 및 배지장치(6)의 구성 및 작용은 이미 공지된 기술로 이해 가능하므로 여기서는 구체적인 설명은 생략한다. 상기 정착장치(5)는 도 3 내지 도 15에 도시하고 설명한 바와 같은 특징을 가진다. 따라서, 본 발명에 의한 화상형성장치는 최근의 고속화 요구에 부응하여 사용자 선호도 측면에서 만족스러운 제품을 제공할 수 있다.

본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며 한정의 의미로 이해되어서는 안될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구항의 범주 내에서 자유로이 실행될 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 롤러형 정착장치의 개략적인 단면도,

도 2는 일반적인 벨트형 정착장치의 개략적인 단면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 정착장치의 개략적인 단면도,

도 4는 도 3에 나타낸 정착장치의 사시도,

도 5a 및 5b는 도 3에 나타낸 정착장치의 닙형성유닛의 서로 다른 예를 보인 단면도,

도 6는 도 3에 나타낸 정착장치의 닙형성유닛과 지지유닛의 사시도,

도 7은 도 3에 나타낸 정착장치의 지지유닛을 구성하는 내부지지부재의 사시도,

도 8은 내부지지부재의 다른 예를 나타낸 사시도,

도 9는 내부지지부재의 또 다른 예를 나타낸 배면 사시도,

도 10은 도 3에 나타낸 정착장치의 닙형성유닛의 다른 예를 나타낸 사시도,

도 11은 도 10의 닙형성유닛이 채용된 정착장치의 개략적인 단면도,

도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 정착장치의 조립 사시도,

도 13은 본 발명에 의한 정착장치의 지지유닛의 양단 체결의 다른 예를 나타낸 사시도,

도 14는 본 발명에 의한 정착장치의 지지유닛의 양단 체결의 또 다른 예를 나타낸 사시도,

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 의한 정착장치의 사시도, 그리고,

도 16은 본 발명의 정착장치를 채용한 화상형성장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100;가압유닛 200;벨트유닛

300;닙형성유닛 310;몸체부

320;닙부 400;가열유닛

500;지지유닛 510;내부지지부재

520;외부지지부재 530;나사

540,550;가이드부재 600;단열부재

700;서모스탯

Claims

가압유닛;

상기 가압유닛과 외접하며 회전 주행하는 벨트유닛;

상기 벨트유닛과 내접하며 상기 가압유닛과 상기 벨트유닛의 접촉부위에 닙을 형성하는 닙형성유닛;

상기 닙형성유닛과 상기 벨트유닛을 가열하는 가열유닛; 및

상기 닙형성유닛을 가압 지지하며, 상기 벨트유닛이 통과하는 공간을 구비하는 지지유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가압유닛은 회전 가능한 롤러부재를 포함하며, 상기 벨트유닛은 상기 롤러부재로부터 회전력을 전달받아 회전 주행하는 벨트부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 1 항에 있어서, 상기 닙형성유닛은,

상기 가열유닛의 주변 일부 또는 전부를 둘러싸는 형상을 하여 상기 가열유닛의 복사열을 집열하는 몸체부; 및

상기 몸체부에 연결되며 상기 벨트유닛과 접촉하는 닙부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 3 항에 있어서,

상기 몸체부는 상기 가열유닛의 복사열이 상기 닙부로 직접 전달되도록 하기 위한 슬릿을 구비하는 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 3 항에 있어서,

상기 몸체부와 상기 닙부는 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 3 항에 있어서,

상기 닙부는 상기 가압유닛과 대향되는 면이 가압유닛의 외주면에 대응하는 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 1 항에 있어서, 상기 지지유닛은,

상기 벨트유닛의 내측에 위치하는 내부지지부재; 및

상기 벨트유닛의 외측에 위치하며, 그 양단이 상기 내부지지부재와 결합되어 상기 내부지지부재의 강도 보강 및 방열 경로를 이루는 외부지지부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 7 항에 있어서,

상기 닙형성유닛은 몸체부와 닙부를 포함하며,

상기 내부지지부재는,

상기 닙부의 양측을 가압하는 일정간격으로 이격된 한 쌍의 리브를 구비하는 중앙부; 및

상기 한 쌍의 리브의 양단을 연결하는 아치형 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 8 항에 있어서,

상기 중앙부는 상기 한 쌍의 리브의 내측 또는 외측으로 각각 절곡된 보강리브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 8 항에 있어서,

상기 내부지지부재는 상기 한 쌍의 리브의 간격을 일정하게 유지시키기 위하여 상기 간격 사이에 개재되는 하나 이상의 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 7 항에 있어서, 상기 지지유닛은,

상기 벨트유닛의 주행을 가이드하기 위해 상기 지지유닛의 양단에 각각 마련되는 가이드부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 11 항에 있어서,

상기 가이드부재는 그 일부가 상기 내부지지부재의 아치형 연결부와 상기 외부지지부재의 양단 사이에 끼워져서 나사로 체결 고정되는 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 12 항에 있어서,

상기 외부지지부재의 양단과 상기 내부지지부재의 아치형 연결부가 접촉되게 체결된 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 12 항에 있어서,

상기 외부지지부재의 양단이 절곡되어 체결된 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 11 항에 있어서,

상기 지지유닛에 마련된 공간의 축방향 길이는 상기 벨트유닛의 길이보다 길게 설정된 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 8 항에 있어서,

상기 닙형성유닛의 닙부와 상기 내부지지부재의 중앙부 사이에 개재되어 상기 닙형성유닛의 열이 상기 지지유닛으로 전달되는 것을 억제하는 단열부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 16 항에 있어서,

상기 단열부재는 상기 벨트유닛과의 접촉면이 곡면 가공된 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 16 항에 있어서,

상기 닙형성유닛의 몸체부는 상기 가열유닛의 복사열이 상기 내부지지부재와 상기 단열부재로 전달되는 것을 억제하는 열차폐부를 구비하는 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 3 항에 있어서,

정착기 커버에 설치되어 상기 벨트유닛의 온도를 접촉 또는 비접촉식으로 감지하고 과열 발생시 전원을 차단하는 서모스탯을 더 포함하고,

상기 지지유닛의 외부지지부재에는 상기 서모스탯의 측정 지점이 마련된 것을 특징으로 하는 정착장치.
회전 가능한 가압롤러;

상기 가압롤러로부터 회전력을 전달받아 회전 주행하는 정착벨트;

상기 가압롤러와 상기 정착벨트의 접촉부위에 닙을 형성하기 위하여 상기 정착벨트와 내접하는 닙부를 구비한 닙형성부재;

상기 정착벨트의 내부 중앙부에서 상기 닙형성부재와 상기 정착벨트를 가열하는 가열부재;

상기 정착벨트의 내측에 위치하며, 상기 닙형성부재의 닙부를 상기 가압롤러 측으로 가압 지지하는 내부지지부재; 및

상기 정착벨트의 외측에 위치하며, 그 양단이 상기 내부지지부재에 결합되어 내부지지부재의 강도 보강 및 방열 경로를 이루는 외부지지부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 20 항에 있어서,

상기 내부지지부재와 상기 닙형성부재의 닙부 사이에 개재되어 상기 닙부의 열이 상기 내부지지부재로 전달되는 것을 억제하는 단열부재를 더 포함하며,

상기 단열부재는 상기 정착벨트와의 접촉면이 곡면 가공된 것을 특징으로 하는 정착장치.
제 20 항에 있어서,

상기 내부지지부재와 외부지지부재의 양측에 각각 마련되어 상기 정착벨트의 주행을 가이드하는 가이드부재를 더 포함하며,

상기 가이드부재는 그 일부가 상기 내부지지부재와 외부지지부재 사이에 끼워져서 나사로 체결 고정되는 것을 특징으로 하는 정착장치.
정전잠상이 형성되는 감광매체;

상기 감광매체의 정전잠상을 현상제로 현상하는 현상유닛;

상기 감광매체의 현상제 화상을 기록매체로 전사하는 전사유닛; 및

상기 기록매체에 전사된 현상제 화상을 정착하는 청구항 제 1 항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 기재된 정착장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.