KR101314233B1 - 정착유니트 및 이를 채용한 화상형성장치 - Google Patents

정착유니트 및 이를 채용한 화상형성장치 Download PDF

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Abstract

화상형성장치의 인쇄경로 상에 마련되어, 기록재에 전사된 화상을 정착시키는 정착유니트 및 이를 채용한 화상형성장치가 개시되어 있다.
이 개시된 정착유니트는 열원과; 상기 열원에서 발생된 열에 의해 표면이 가열되는 가열롤러와; 상기 가열롤러에 대향되게 배치되는 것으로, 급송되는 기록재를 상기 가열롤러와 함께 가압하는 복수의 가압롤러와; 상기 복수의 가압롤러 외부에 감기며, 상기 가열롤러에 접촉되는 정착 닙을 형성하는 정착가압벨트와; 상기 복수의 가압롤러를 회전 가능하게 지지하며, 상기 정착가압벨트를 가이드하는 지지부;를 포함하며, 복수의 가압롤러 중 적어도 어느 한 가압롤러의 표면 경도 hP가 상기 가열롤러의 표면 경도 hH 보다 크거나 같은 값을 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

정착유니트 및 이를 채용한 화상형성장치{Fusing device and image forming apparatus using the same}
도 1은 종래의 정착유니트를 보인 개략적인 단면도.
도 2는 종래의 정착유니트의 요부를 발췌하여 보인 사시도.
도 3a는 본 발명의 제1실시예에 따른 정착유니트를 보인 개략적인 단면도.
도 3b는 도 3a의 요부를 확대하여 보인 개략적인 단면도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 정착유니트의 요부를 보인 사시도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 정착유니트를 분리하여 보인 평면도.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 정착유니트를 보인 평면도.
도 7a는 본 발명의 제2실시예에 따른 정착유니트를 보인 개략적인 단면도.
도 7b는 도 7a의 요부를 확대하여 보인 개략적인 단면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 정착유니트를 채용한 화성형성장치를 보인 개략적인 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 기록재 21 : 열원
25 : 가열롤러 26 : 코어
27, 27' : 가열부 31 : 제1가압롤러
32 : 샤프트 33, 33' : 가압부
35 : 제2가압롤러 40 : 정착가압벨트
50 : 지지부 60 : 제1지지부재
61 : 제1규제부 65 : 제1접촉부
70 : 제2지지부재 71 : 제2규제부
75 : 제2접촉부 130 : 감광매체
140 : 광주사유니트 150 : 현상유니트
160 : 전사유니트 170 : 정착유니트
본 발명은 기록재에 전사된 화상을 정착시키는 정착유니트 및 이를 채용한 화상형성장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무단벨트 방식의 정착 유니트 및 이를 채용한 화상형성장치에 관한 것이다.
일반적으로 전자사진방식 화상형성장치는 소정 전위로 대전된 감광매체에 광을 주사하여 정전잠상을 형성하고, 소정 색상의 토너로 현상한 후 이를 용지에 전사 및 정착시켜 화상을 인쇄하는 기기이다. 정착유니트는 화상형성장치의 인쇄 경로 상에 마련되는 것으로, 기록재에 전사된 미정착 토너 화상을 정착시킨다.
상기 정착유니트는 기록재를 사이에 두고 마주하게 배치된 가열롤러와 가압롤러에 의해 기록재에 전사된 토너 화상을 정착하는 롤러 방식과, 두 가압롤러에 감긴 무단벨트(endless belt)를 이용하여 기록재와 가열롤러 사이의 접촉면을 넓히는 구조의 벨트 방식이 있다.
벨트 방식의 정착유니트는 기록재와 가열롤러 사이의 접촉면이 상기 롤러 방식의 정착유니트의 정착 닙(nip)에 비하여 넓다. 따라서, 가열롤러와 가압롤러 사이에 작용하는 압력에 의하여 형성되는 정착 닙(nip) 폭을 확대하기 위해 롤러 외경을 크게 할 필요가 없어서, 전체 구성을 콤팩트화 할 수 있다. 또한, 벨트 방식의 정착유니트는 롤러 방식의 정착유니트에 비하여 상대적으로 넓은 접촉면을 가지므로, 정착 성능이 뛰어나 워밍업(warming up) 시간 단축 및 고속 인쇄시에도 정착이 가능하다.
도 1은 종래의 무단 벨트 방식의 정착유니트를 보인 개략적인 단면도이고, 도 2는 요부를 발췌하여 보인 사시도이다.
도면을 참조하면, 종래의 정착유니트는 기록재(M)에 형성된 미정착 토너 화상(T)을 정착하기 위한 것으로서, 내부에 발열램프(1)가 내장된 가열롤러(3)와, 이 가열롤러(3)에 마주하게 배치되며 상기 가열롤러(3) 쪽으로 탄성 바이어스 되는 제1 및 제2가압롤러(5)(7)와, 상기 제1 및 제2가압롤러(5)(7)에 감긴 정착가압벨트(9)를 포함한다.
상기 발열램프(1)에서 발생된 열은 상기 가열롤러(3)에 전도되고, 이에 의하여 상기 가열롤러(3)의 표면이 가열된다. 따라서, 정착시 가열롤러(3)의 표면 온도가 소정 정착온도를 유지한다.
상기 제1 및 제2가압롤러(5)(7)는 상기 정착가압벨트(9)를 회전 가능하게 지지하며, 상기 정착가압벨트(9)의 일부면이 상기 가열롤러(3) 또는 급송되는 기록재(10)에 접촉되도록 한다. 상기 제1가압롤러(5)는 회전구동되며, 탄성부재(미도시)에 의하여 상기 가열롤러(3) 방향으로 탄성 바이어스 되면서 상기 가열롤러(3)를 가압한다.
여기서, 가열롤러(3)와 상기 제1 및 제2가압롤러(5)(7)가 직접 접촉되지 않도록, 상기 정착가압벨트(9)의 폭이 상기 제1 및 제2가압롤러(5)(7)의 길이 보다 크게 형성되어 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 정착가압벨트(9)의 폭방향 단부(9b)가 상기 제1 및 제2가압롤러(5)(7)의 길이 방향으로 소정 폭 돌출 되어 있다.
한편, 상기 가열롤러(3)와 상기 제1가압롤러(5) 사이에 정착 닙(nip; N1)을 형성하기 위하여, 상기 가열롤러(3)의 경도가 상기 제1가압롤러(5)의 경도 보다 크다. 따라서, 상기 가열롤러(3)와 상기 제1가압롤러(5) 사이의 가압력에 의하여 상대적으로 약한 경도를 가지는 제1가압롤러(5)의 상기 가열롤러(3)와 마주하는 부분(5a)이 상기 제1가압롤러(5)의 중심 쪽으로 일그러지게 된다.
그러므로, 상기 제1가열롤러(5)의 닙 형성 부분(5a)에 위치된 상기 정착가압벨트(9)의 외형이 변형된다. 즉, 도 1의 일점쇄선을 나타낸 바와 같이, 정착 닙(N1)이 형성되기 전의 정착가압벨트(9) 감김 상태와 비교하여 볼 때, 상기 제1 및 제2가압롤러(5)(7)에 감긴 상기 정착가압벨트(9)가 느슨해진다.
따라서, 상기 제1 및 제2가압롤러(5)(7)의 길이방향으로 돌출된 상기 정착가 압벨트(9)의 양단부(9b) 중 상기 정착 닙(N1)이 위치된 부분(9c)이 주름지거나 접히게 된다. 이에 따라 연속 인쇄시 접힌 부분이 파손되어 정착가압벨트의 수명이 단축되는 문제점이 있다.
또한, 상기한 바와 같이 정착가압벨트(9)를 채용한 경우는 정착가압벨트(9)가 제1 및 제2가압롤러(5)(7)의 외주에서 회전시, 정착가압벨트(9)가 롤러의 길이방향으로의 움직일 수 있다. 이와 같은 정착가압벨트(9)의 폭방향 움직임을 벨트 사행이라 한다. 한편, 상기한 벨트 사행으로 인하여, 정착가압벨트(9)의 양측에 각각 마련되어 상기 제1 및 제2가압롤러(5)(7)를 지지함과 아울러 상기 정착가압벨트9)의 회전을 가이드하는 가이드부(미도시)에 정착가압벨트(9)가 접촉될 수 있다. 따라서, 상기 정착가압벨트(9)의 접촉되는 부분이 마찰에 의해 파손되어 상기 정착가압벨트(9)의 수명이 단축될 수 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 정착가압벨트가 주름지거나 접혀 파손되는 것을 방지할 수 있도록 된 구조의 정착유니트 및 이를 채용한 화상형성장치를 제공하는데 일 목적이 있다.
또한, 정착가압벨트의 사행을 일 방향으로 유도함과 아울러, 정착가압벨트의 사행방향에 마찰방지 구조를 마련하여 정착가압벨트의 파손을 방지할 수 있도록 된 정착유니트 및 이를 채용한 화상형성장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 화상형성장치의 인쇄경로 상에 마련되어, 기록재에 전사된 화상을 정착시키는 정착유니트에 있어서,
열원과; 상기 열원에서 발생된 열에 의해 표면이 가열되는 가열롤러와; 상기 가열롤러에 대향되게 배치되는 것으로, 급송되는 기록재를 상기 가열롤러와 함께 가압하는 복수의 가압롤러와; 상기 복수의 가압롤러 외부에 감기며, 상기 가열롤러에 접촉되는 정착 닙을 형성하는 정착가압벨트와; 상기 복수의 가압롤러를 회전 가능하게 지지하며, 상기 정착가압벨트를 가이드하는 지지부;를 포함하며,
상기 복수의 가압롤러 중 적어도 어느 한 가압롤러의 표면 경도 hP와 상기 가열롤러의 표면 경도 hH가 하기의 수학식 1을 만족하여, 상기 가열롤러와 상기 정착가압벨트 사이에 형성되는 정착 닙이 상기 가압롤러의 형상 또는 직선 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
<수학식 1>
hP ≥ hH
바람직하게는 상기 복수의 가압롤러는 상기 급송된 기록재가 진행하는 방향을 기준으로 할 때, 상류에 배치되는 제1가압롤러와; 상기 제1가압롤러 보다 상대적으로 하류에 배치되는 제2가압롤러;를 포함하며, 상기 제1가압롤러의 표면 경도가 상기 수학식 1의 조건을 만족한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정착유니트는, 열원에서 발생된 열에 의해 가열되는 가열롤러와; 상기 가열롤러에 대향되게 배치되는 것으로, 급송되는 기록재를 상기 가열롤러와 함께 가압하는 복수의 가압롤러와; 상기 복수의 가압롤러 외부에 감기며, 상기 가압롤러를 벗어나 돌출된 소정 영역이 주름지거나 접히지 않도록 배치된 정착가압벨트를 포함하며, 기록재가 상기 정착가압벨트와 상기 가열롤러 사이를 통과하면서, 상기 기록재에 전사된 화상이 상기 기록재에 정착되도록 된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화상형성장치는,
공급된 토너를 현상하여 화상을 형성하는 현상유니트와; 상기 현상유니트에 빔을 주사하여 정전잠상을 형성하는 광주사장치와; 상기 현상유니트에 대응되게 구비되어, 상기 현상유니트에서 형성된 화상을 기록재에 전사하는 전사유니트와; 상기 기록재에 전사된 미정착 토너 화상을 정착시키는 것으로, 상기한 구성을 가지는 정착유니트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정착유니트 및 이를 채용한 화상형성장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 3a 및 도 3b 각각은 본 발명의 제1실시예에 따른 정착유니트를 보인 개략적인 단면도와 요부 확대 단면도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 정착유니트의 요부를 보인 사시도이다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 정착유니트는 화상형성장치의 인쇄경로 상에 마련되어 기록재(10)에 전사된 미정착 토너 화상(15)을 정착시키는 것으로서, 열원(21)과, 이 열원(21)에서 발생된 열에 의해 표면이 가열되는 가열롤러(25)와, 복수의 가압롤러(31)(35), 상기 가압롤러(31)(35)의 외부에 감기는 정착가압벨트(40) 및 상기 가압롤러(31)(35)를 회전 가능하게 지지하는 지지부(도 5의 50)를 포함한다.
상기 열원(21)은 할로겐 램프나 저항발열코일 등으로 구성된다. 특히, 상기 열원(21)이 할로겐 램프로 구성된 경우는 상기 가열롤러(25)의 중공(26a)에 설치된다. 상기 가열롤러(25)는 회전 지지축 역할을 하는 코어(26)와, 상기 코어(26)의 외주에 소정 두께로 형성된 가열부(27)를 포함한다. 따라서, 상기 열원(23)에 의하여 상기 코어(26)가 가열되고, 열전도 되어 상기 가열부(27)의 외표면이 가열되어 소정 정착온도를 유지한다.
상기 복수의 가압롤러(31)(35)는 상기 가열롤러(25)에 대향되게 배치되는 것으로, 급송되는 기록재(10)를 상기 가열롤러(25)와 함께 가압한다. 즉, 상기 복수의 가압롤러(31)(35)는 탄성체(미도시)에 의해 상기 가열롤러(25) 쪽으로 탄성 바이어스되어, 상기 정착가압벨트(40)와 상기 가열롤러(25) 사이에 접촉 형성되는 소정 폭의 정착 닙(nip: N2)을 형성한다.
여기서, 상기 가열롤러(25)의 표면 경도 즉, 상기 가열부(27)의 표면 경도를 hH라 하고, 상기 복수의 가압롤러(31)(35) 중 적어도 어느 한 가압롤러의 표면경도를 hP라 할 때, 수학식 1의 조건을 만족한다.
hP ≥ hH
따라서, 상기 가열롤러(25)와 상기 정착가압벨트(40) 사이에 형성되는 정착 닙(N2)이 상기 가압롤러(31)의 형상 또는 직선 형상이 되도록 한다.
본 발명의 제1실시예는 가열롤러(31)(35)의 경도 hP 값이 가열부의 표면 경도 hH 값에 비하여 큰 경우를 예로 들어 나타낸 것이다.
상기 복수의 가압롤러는 제1 및 제2가압롤러(31)(35)를 포함할 수 있다. 이 경우, 급송된 기록재(10)가 진행하는 방향을 기준으로 할 때, 상기 제1가압롤러(31)가 상류에 배치되며, 상기 제2가압롤러(35)가 제1가압롤러(31) 보다 상대적 으로 하류에 배치된다. 여기서, 상기 제1가압롤러(31)는 상기 지지부(50)에 회전 가능하게 지지되는 샤프트(32)와, 상기 샤프트(32) 외주에 소정 두께로 형성된 가압부(33)를 포함한다.
이 경우, 상기 제1가압롤러(31)의 표면 경도 즉, 상기 가압부(33)의 경도가 상기 수학식 1의 조건을 만족한다. 따라서, 제1실시예에 따른 정착유니트와 같이 hP가 hH 보다 큰 경우, 상기 가열롤러(25)와 상기 제1가압롤러(31) 사이의 가압력에 의하여 형성되는 정착 닙(N3)의 형상을 살펴보면 다음과 같다. 상기 가열부(27)와 가압부(33) 사이의 경도 차이에 의하여, 상기 가압부(33)의 외형은 그대로 유지되는 반면, 경도가 상대적으로 약한 가열부(27)의 형상이 변형된다.
상기 정착가압벨트(40)는 상기 제1 및 제2가압롤러(31)(35)에 의해 회전 가능하게 설치되는 것으로, 상기 정착가압벨트(40)의 일부면(40a)이 상기 가열롤러(25) 또는 급송되는 기록재(10)에 접촉되어 상기 정착 닙(N2)을 형성한다. 여기서, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 가열롤러(25)와 상기 제1 및 제2가압롤러(31)(35)가 직접 접촉되지 않도록, 상기 정착가압벨트(40)의 폭(W)이 상기 제1 및 제2가압롤러(31)(35)의 길이(L) 보다 크게 형성된 것이 바람직하다. 즉, 정착가압벨트(40)의 폭방향 양단부(41) 각각이 상기 제1 및 제2가압롤러(31)(35)의 길이 방향으로 소정 폭(W1)(W2)만큼 돌출 되어 있다.
여기서, 상기한 바와 같이 상기 가압부(33)의 외형이 그대로 유지되므로, 상 기 가압부(33)의 외부표면에 감긴 상기 정착가압벨트(40)가 정착 닙(N3) 형성부분에서의 돌출된 폭(W1)(W2) 부분에서 원래의 형상을 그대로 유지한다.
이와 같이, 상기 정착 닙(N3) 형성 부분에서 상기 정착가압벨트(40)의 외형이 변형되지 않음으로써, 상기 제1 및 제2가압롤러(31)(35)에 감긴 상기 정착가압벨트(40)가 느슨해지지 않는다. 그러므로, 상기 제1 및 제2가압롤러(31)(35)의 길이방향으로 돌출된 상기 정착가압벨트(40)의 양단부(41) 중 상기 정착 닙(N3)이 위치된 부분에서도 주름지거나 접히지 않으므로, 종래의 정착가압벨트의 주름짐 내지는 접힘에 의한 정착가압벨트가 파손되는 문제를 근본적으로 해결할 수 있다.
상기 급송되는 기록재(10)의 방향을 살펴보면, 상기 기록재(10)에 전사된 미정착 토너 화상(15)이 형성된 면이 상기 가열롤러(25)와 마주하는 방향으로 급송되는 것이 바람직하다. 이 경우, 열원(21)에 의하여 가열되는 상기 가열롤러(25)의 외표면이 직접 상기 미정착 토너 화상(15)에 접촉되므로 정착 효율을 높일 수 있으며, 정착 불량에 따른 화상 뜯김에 의하여 상기 정착가압벨트(40)가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
상기 지지부(50)는 상기 가압롤러(31)(35)를 회전 가능하게 지지하고 상기 정착가압벨트(40)를 가이드한다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 지지부(50)는 상기 가압롤러(31)(35)의 양측 각각에 마련된 제1 및 제2지지부재(60)(70)를 포함한다. 상기 제1지지부재(60)는 제1규제부(61)와, 상기 제1접촉부(65)를 포함하며, 상기 제2지지부재(70)는 제2규제부(71)와 제2접촉부(75)를 포함한다.
상기 제1 및 제2규제부(61)(71) 각각은 상기 정착가압벨트(40)의 상기 제1 및 제2가압롤러(31)(35) 축방향 움직임을 규제한다. 그리고, 상기 제1 및 제2접촉부(65)(75) 각각은 상기 제1 및 제2규제부(61)(71) 각각으로부터 상기 정착가압벨트(40) 방향으로 돌출 형성되어, 상기 정착가압벨트(40)의 내측 판면과 접촉된다.
상기 제1접촉부(65)는 상기 제1규제부(61)에서 돌출된 단부로 갈수록 외형이 작아지도록 경사지게 형성된다. 보다 바람직하게는, 상기 제1접촉부(65)의 경사각 θ은 수학식 2의 조건을 만족한다.
0°< θ ≤ 10°
여기서, 하한값은 제1접촉부(65)가 경사지게 형성될 최소 조건을 나타낸 것이다. 그리고, 상한값을 벗어나는 경우는 제1접촉부(65)의 외주에 감긴 상기 정착가압벨트(40)의 경사 시작 위치에서 굽힘이 커져 파손될 우려가 있다. 또한, 후술하는 바와 같은 경사에 따른 사행력 F2가 증가하여 제1접촉부(65) 쪽으로 의도된 사행에 역행하여 상기 정착가압벨트(40)가 사행될 수 있다.
상기한 경사각θ의 상한값을 벗어나는 경우의 문제를 고려하여 상기 경사각 θ는 3°이내의 값을 가지는 것이 보다 바람직하다.
그리고, 상기 제2접촉부(75)는 상기 정착가압벨트(40)와 접촉되는 면이 상기 제1규제부(71)의 규제면에 대해 직각을 이루도록 형성되어 있다.
또한, 상기 제1접촉부(65)의 장경 D1과 상기 제2접촉부(75)의 장경 D2는 하 기의 수학식 3을 만족하는 것이 바람직하다.
D1 > D2
이와 같이, 제1접촉부(65)의 장경을 상기 제2접촉부(75)의 장경보다 크게 한 경우, 회전 운동하는 상기 정착가압벨트(40)는 도 6의 화살표 F1 방향으로 힘을 받게 된다. 한편, 상기 제1접촉부(65)를 수학식 2의 조건을 만족하는 범위 내에서 경사지게 형성함으로써, 이 경사에 따른 사행력 F2가 F1과 반대 방향으로 작용하게 된다. 여기서, 상기 D1 및 D2와 상기 경사각 θ를 설정함에 있어서, 서로 반대방향의 사행력 F1과 F2 중 F1이 F2에 비하여 상대적으로 큰 힘을 가지도록 설정한다. 따라서, 상기 정착가압벨트(40)는 두 사행력 F1과 F2의 차에 해당하는 사행력에 의하여 상기 제1지지부재(60) 방향으로 사행된다.
여기서, 상기 제1규제부(61)와 상기 정착가압벨트(40) 사이에 개재된 마모방지판(80)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 마모방지판(80)은 상기 제1접촉부(65)에 끼워지는 것으로, 상기 제1지지부재(60) 방향으로 사행되는 상기 정착가압벨트(40)의 측면에 접촉되는 것으로, 상기 정착가압벨트(40)의 회전을 안내한다. 또한, 상기 마모방지판(80)은 마찰계수가 낮은 소재로 구성된 것으로, 접촉 회전되는 상기 정착가압벨트(40)의 마모를 방지할 수 있다.
또한, 상기 마모방지판(80)은 전기전도도가 높은 도체로 형성되는 것이 바람 직하다. 따라서, F1과 F2의 차에 해당되는 사행력에 의해 상기 마모방지판(80)에 접촉되는 정착가압벨트(40)에 지속적으로 접촉되어 상기 정착가압벨트(40)를 접지시킬 수 있다. 그러므로, 정착가압벨트(40)의 전기안정성을 높일 수 있다.
도 7a 및 도 7b 각각은 본 발명의 제2실시예에 따른 정착유니트를 보인 개략적인 단면도와 요부 확대 단면도이다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 정착유니트는 열원(21), 가열롤러(25)와, 복수의 가압롤러(31)(35), 정착가압벨트(40) 및 지지부(도 5의 50)를 포함한다.
본 실시예에 따른 정착유니트는 상기 가열롤러(25)의 가열부(27')의 경도 hH 값과 상기 복수의 가압롤러(31)(35) 중 적어도 어느 한 가압롤러의 표면 경도 hP 값을 동일하게 한 것에 특징이 있다.
여기서, 상기 복수의 가압롤러는 급송된 기록재(10)가 진행하는 방향을 기준으로 할 때, 상류에 배치되는 상기 제1가압롤러(31)와, 제1가압롤러(31) 보다 상대적으로 하류에 배치되는 제2가압롤러(35)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1가압롤러(31)는 상기 지지부(50)에 회전 가능하게 지지되는 샤프트(32)와, 상기 샤프트(32) 외주에 소정 두께로 형성된 가압부(33')를 포함한다.
상기 정착가압벨트(40)는 상기 제1 및 제2가압롤러(31)(35)에 의해 회전 가능하게 설치되는 것으로, 상기 정착가압벨트(40)의 일부면(40b)이 상기 가열롤러(25) 또는 급송되는 기록재(10)에 접촉되어 상기 정착 닙(N2')을 형성한다. 이때, 상기 가열부(27')와 상기 가압부(33')의 경도가 같으므로, 상기 가열롤러(25)와 상기 제1가압롤러(31) 사이에 형성되는 정착닙(N3')이 직선 형상이 된다.
이와 같이, 상기 정착 닙(N3') 형성 부분에서 상기 정착가압벨트(40)가 직선 형상을 가짐으로써, 상기 정착가압벨트(40)가 느슨해지는 것을 완화할 수 있다. 따라서, 종래의 정착가압벨트의 주름짐 내지는 접힘에 의한 정착가압벨트가 파손되는 문제를 근본적으로 해결할 수 있다.
한편, 상기한 구성 이외에 다른 구성들을 제1실시예에 따른 정착유니트와 실질상 동일하다. 그러므로, 실질상 동일 부재에 대해서는 동일 도면 번호를 부여하였으며, 그 자세한 설명은 생략하였다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치를 보인 개략적인 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 화상형성장치는 탠덤형 칼라 화상형성장치로서, 캐비넷(110)과, 이 캐비넷(110) 내에 장착되는 감광매체(130), 광주사유니트(140), 현상유니트(150), 전사유니트(160) 및 정착유니트(170)를 포함한다.
상기 캐비넷(110)은 화상형성장치의 외형을 이루는 것으로, 그 외부에는 배출된 기록재(M)가 적재되는 배출유니트(111)가 마련되어 있다. 또한, 이 캐비넷(110)에는 공급될 기록재(M)가 적재되는 공급유니트(120)가 착탈 가능하게 마련된다. 이 공급유니트(120)를 통하여 공급되는 기록재(M)는 이송경로를 통하여 상기 현상유니트(150) 방향으로 이송된다.
상기 공급유니트(120)는 상기 캐비넷(110) 내부에 마련되는 것으로, 피딩롤 러(125)의 회전에 의하여 적재된 기록재(M) 중 1매의 기록재를 픽업하고, 이송롤러(127)를 통하여 픽업된 기록재(M)를 공급한다.
상기 감광매체(130)는 상기 현상유니트(150) 내에 구비되는 것으로, 외주면에 정전잠상이 형성되도록 상기 광주사유니트(140)에서 주사된 빔에 감응된다.
상기 현상유니트(150)는 내부에 토너(T)를 수용하는 토너 컨테이너(151)와, 상기 감광매체(130)에 마주하게 배치되어 상기 감광매체(130)의 정전잠상이 형성된 영역에 대해 토너를 현상하는 현상롤러(155)와, 상기 현상롤러(155)에 토너(T)를 공급하는 공급롤러(156) 및, 상기 감광매체(130)를 소정 전위로 대전시키는 대전기(157)를 포함한다. 또한, 상기 감광매체(130)에 잔류하는 폐토너를 제거하는 클리닝 블레이드(159)를 더 포함할 수 있다.
상기 현상유니트(150) 및 상기 감광매체(130)는 싱글 패스 방식으로 풀 칼라 화상을 형성할 수 있도록, 각 칼라별로 마련된다. 도 8은 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 칼라를 각각 구현할 수 있도록 4개의 유니트로 구성된 것을 예로 들어 나타낸 것이다.
상기 광주사유니트(140)는 상기 복수의 감광매체(130) 각각에 정전 잠상이 형성되도록 빔을 주사한다. 이를 위하여, 상기 광주사유니트(140)는 동시에 복수의 감광매체(130)에 빔을 주사할 수 있도록 하기 위한 멀티 빔 광주사 구조를 가지는 것으로, 광원(미도시)과, 상기 광원에서 조사된 빔을 편향 주사시키는 빔편향기(141)와, 상기 빔편향기에서 편향된 광속을 피주사면 상에 주사 결상하는 결상렌즈(145)를 구비한다. 여기서, 상기 광원은 발광점이 복수개 가지는 구성 내지는 단 일 발광점을 가지는 반도체 소자를 각 칼라에 대응되게 구비한 구성을 가질 수 있다. 또한, 상기 빔편향기(141)는 도시된 바와 같이 2개의 회전다면경을 구성될 수 있다. 이 경우, 각 회전다면경은 상기 광원에서 조사된 2개의 빔을 서로 다른 경로로 편향 주사한다.
상기 전사유니트(160)는 이송경로를 통하여 이송되는 기록재(M)를 사이에 두고 상기 감광매체(130)에 마주하게 배치되는 것으로, 상기 감광매체(130)에 형성된 토너 화상을 공급되는 기록재(M)에 전사하는 역할을 한다. 이를 위하여 상기 전사유니트(160)는 복수의 감광매체(130)와 마주하게 배치된 전사벨트(161)와 전사백업롤러(163)를 포함한다. 이 전사유니트(160)를 통하여 기록재에 전사된 화상은 상기 정착유니트(170)를 통하여 정착된다.
상기 정착유니트(170)는 열원(171)과, 가열롤러(173)와, 복수의 가압롤러(175) 및 정착가압벨트(177)를 포함한다. 따라서, 상기 가열롤러(173)는 상기 열원(171)에서 발생된 열에 의해 표면이 가열되며, 상기 가압롤러(175)를 통한 상기 정착가압벨트(177) 사이의 상호 압착에 의하여, 상기 기록재(M)에 전사된 미정착 토너 화상을 정착한다.
여기서, 정착유니트(170)의 구성 및 작용원리는 앞서 설명된 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 정착유니트의 구성과 실질상 동일하므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 정착유니트 및 이를 채용한 화상형 성장치는 가압롤러의 표면 경도가 가열롤러의 표면 경도 이상이 되도록 하여, 정착 닙(N3) 형성 부분에서 정착가압벨트의 외형 변형을 완화함으로써, 정착닙 형성시 상기 정착가압벨트의 주름짐이나 접힘을 완화할 수 있다. 따라서, 종래의 정착가압벨트의 주름짐 내지는 접힘에 의한 정착가압벨트가 파손되는 문제를 근본적으로 해결할 수 있다.
또한, 정착가압벨트의 사행을 일 방향으로 유도함과 아울러, 정착가압벨트의 사행방향에 마찰방지 구조를 마련하여 정착가압벨트의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 화상형성장치는 상기한 정착유니트를 채용하여 일정한 정착성을 확보함으로써 인쇄품질을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다. 특히, 단색 전자사진방식 화상형성장치에 비하여 상대적으로 넓은 정착닙의 확보가 요구되는 멀티 패스 방식의 전자사진방식 화상형성장치에 상기한 정착유니트를 적용할 경우, 정착 안정성을 크게 개선할 수 있다는 이점이 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims (16)

  1. 화상형성장치의 인쇄경로 상에 마련되어, 기록재에 전사된 화상을 정착시키는 정착유니트에 있어서,
    열원과; 상기 열원에서 발생된 열에 의해 표면이 가열되는 가열롤러와; 상기 가열롤러에 대향되게 배치되는 것으로, 급송되는 기록재를 상기 가열롤러와 함께 가압하는 복수의 가압롤러와; 상기 복수의 가압롤러 외부에 감기며, 상기 가열롤러에 접촉되는 정착 닙을 형성하는 정착가압벨트와; 상기 복수의 가압롤러를 회전 가능하게 지지하며, 상기 정착가압벨트를 가이드하는 지지부;를 포함하며,
    상기 복수의 가압롤러 중 적어도 어느 한 가압롤러의 표면 경도 hP와 상기 가열롤러의 표면 경도 hH가 하기의 수학식 1을 만족하며,
    상기 정착가압벨트의 폭이 상기 복수의 가압롤러의 길이에 비하여 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 정착유니트.
    <수학식 1>
    hP ≥ hH
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 가압롤러는,
    상기 급송된 기록재가 진행하는 방향을 기준으로 할 때, 상류에 배치되는 제1가압롤러와; 상기 제1가압롤러 보다 상대적으로 하류에 배치되는 제2가압롤러;를 포함하며,
    상기 제1가압롤러의 표면 경도가 상기 수학식 1의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 정착유니트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기록재에 전사된 미정착 토너 화상이 형성된 면이 상기 가열롤러와 마주하는 방향으로 급송되는 것을 특징으로 하는 정착유니트.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는,
    상기 정착가압벨트의 상기 가압롤러의 축방향 움직임을 규제하는 제1규제부와, 상기 제1규제부로부터 상기 정착가압벨트 방향으로 돌출 형성되어 상기 정착가압벨트의 내측 판면과 접촉되는 제1접촉부를 구비한 제1지지부재와;
    상기 정착가압벨트의 상기 가압롤러의 축방향 움직임을 규제하는 제2규제부와, 상기 제2규제부로부터 상기 정착가압벨트 방향으로 돌출 형성되어 상기 정착가압벨트의 내측 판면과 접촉되는 제2접촉부를 구비한 제2지지부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정착유니트.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1접촉부는 상기 제1규제부에서 돌출된 단부로 갈수록 외형이 작아지도록 경사지게 형성되고,
    상기 제2접촉부는 상기 정착가압벨트와 접촉되는 면이 상기 제1규제부의 규제면에 대해 직각을 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 정착유니트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1접촉부의 경사각은 0°초과 10°이하의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 정착유니트.
  8. 제6에 있어서,
    상기 제1접촉부의 장경 D1과 상기 제2접촉부의 장경 D2는 하기의 수학식 2를 만족하여, 상기 정착가압벨트가 회전시 상기 제1지지부재 방향으로 사행되도록 된 것을 특징으로 하는 정착유니트.
    <수학식 2>
    D1 > D2
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1접촉부에 끼워지는 것으로, 상기 제1규제부와 상기 정착가압벨트 사이에 개재되어 상기 정착가압벨트의 회전을 안내하고, 마모를 방지하는 마모방지판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정착유니트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 마모방지판은 도체로 된 것을 특징으로 하는 정착유니트.
  11. 열원에서 발생된 열에 의해 가열되는 가열롤러와;
    상기 가열롤러에 대향되게 배치되는 것으로, 급송되는 기록재를 상기 가열롤러와 함께 가압하는 복수의 가압롤러와;
    상기 복수의 가압롤러 외부에 감기며, 상기 가압롤러를 벗어나 돌출된 소정 영역이 주름지거나 접히지 않도록 배치된 정착가압벨트를 포함하며,
    기록재가 상기 정착가압벨트와 상기 가열롤러 사이를 통과하면서, 상기 기록재에 전사된 화상이 상기 기록재에 정착되도록 마련되며,
    상기 정착가압벨트의 폭이 상기 복수의 가압롤러의 길이에 비하여 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 정착유니트.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 가압롤러 중 적어도 어느 한 가압롤러의 표면 경도 hP와 상기 가열롤러의 표면 경도 hH가 하기의 수학식 3의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 정착유니트.
    <수학식 3>
    hP ≥ hH
  13. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 가압롤러를 회전 가능하게 지지하며, 상기 정착가압벨트를 가이드하는 지지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정착유니트.
  14. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열롤러와 상기 정착가압벨트 사이에 형성되는 정착 닙이 상기 가압롤러의 형상 또는 직선 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 정착유니트.
  15. 공급된 토너를 현상하여 화상을 형성하는 현상유니트와;
    상기 현상유니트에 빔을 주사하여 정전잠상을 형성하는 광주사장치와;
    상기 현상유니트에 대응되게 구비되어, 상기 현상유니트에서 형성된 화상을 기록재에 전사하는 전사유니트와;
    상기 기록재에 전사된 미정착 토너 화상을 정착시키는 것으로, 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 정착유니트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 가열롤러와 상기 정착가압벨트 사이에 형성되는 정착 닙이 상기 가압롤러의 형상 또는 직선 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
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