KR101725890B1

KR101725890B1 - 정착 장치 및 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR101725890B1
Application number: KR1020110043081A
Authority: KR
Inventors: 타카시 안도
Original assignee: 에스프린팅솔루션 주식회사
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2017-04-11
Also published as: KR20120069508A; JP5632275B2; JP2012133048A

Abstract

개시된 정착 장치는, 정착 롤러와 가압 롤러와 캠을 구비하는 정착 장치로서, 일단이 회전 지지되고 타단이 캠과의 접촉점을 가지고 일단과 타단 사이에 중간점을 가진 제1 링크와, 제1단, 제2단 및 제3단을 가지고 제1단이 제1 링크의 중간점에 회전 접합되고 제2단이 가압 롤러를 롤러 축방향으로 회전 가능하게 지지하는 제2 링크와, 일단이 회전 지지되고 타단이 제2 링크의 제3단에 회전 접합되는 제3 링크와, 제1 링크를 통해 가압 롤러를 정착 롤러쪽으로 탄성가압하는 탄성가압 부재를 구비한다.

Description

정착 장치 및 화상 형성 장치{fusing apparatus and image forming apparatus using the same}

본 발명은 정착 장치 및 화상 형성 장치에 관한 것으로서, 특히 정착 롤러에 대한 가압 롤러의 압착·이간(압착 해제) 특성을 향상시킬 수 있는 정착 장치 및 화상 형성 장치에 관한 것이다.

복사기, 프린터, 팩스 등의 화상 형성 장치는 화상 정보에 기초한 토너상을 상(像) 담지체위에 형성하고 토너상을 기록재에 전사하고 토너상을 담지한 기록재를 정착 장치에 통과시켜 열과 압력에 의해 토너상을 기록재에 정착시킨다. 정착 장치로서는, 일반적으로 열롤러 방식, 벨트(또는 필름) 방식이 채용되어 있다.

열롤러 방식의 정착 장치는 정착 롤러와 가압 롤러를 가지고 정착 롤러 자체가 가열된다(특허문헌 1(일본특개2005-326524호 공보) 참조). 한편 벨트 방식의 정착 장치는 정착 롤러와 가압 롤러를 가지고 가열된 벨트가 정착 롤러에 공급된다(특허문헌 2(일본특개2009-237188호 공보) 참조). 통상의 동작 상태에서는 가압 롤러가 가압 스프링에 의해 정착 롤러에 압착되어 회전한다. 그리고 토너상을 담지한 기록재를 압착한 롤러 사이에 통과시키면 정착 롤러(또는 벨트)의 열에 의해 토너상이 용융되어 기록재에 정착된다.

그러나 장시간의 동작 정지 상태에 걸쳐 롤러의 압착 상태가 유지되면 롤러의 변형이나 벨트의 손상이 생기는 경우가 있다. 따라서 예를 들면 장시간의 동작 정지 상태인 경우, 기록재를 잼 처리하는 경우 또는 정착 롤러를 급속 가열하는 경우에는 가압 스프링의 탄성가압력에 대항하여 정착 롤러로부터 가압 롤러를 이간시킨다.

통상 정착 롤러에 대한 가압 롤러의 압착과 이간은 캠을 사용한 단순 레버 기구에 의해 실현된다(특허문헌 1, 2 참조). 단순 레버 기구는 가압 롤러를 유지하는 가압 레버와, 가압 레버를 통해 가압 롤러를 정착 롤러에 탄성가압하는 가압 스프링과, 가압 레버를 동작시키기 위한 캠으로 이루어진다. 단순 레버 기구에서는 캠의 회전에 의해 정착 롤러에 대해 가압 레버를 근접/이간시킴으로써 정착 롤러에 대해 가압 롤러가 압착 또는 이간된다.

그러나 고화질 화상 또는 고속 화상의 형성에는 기록재에 대한 정착 롤러의 정착 시간을 확보하기 위해 기록재의 반송 방향으로 폭이 넓은 정착 닙이 요구된다. 따라서 정착 롤러에 대한 가압 롤러의 압착(압축) 거리 및 이간 거리를 크게 확보해야 한다.

따라서 종래의 정착 장치에서는 캠의 동작 반경(최대 반경과 최소 반경의 차)을 증가시키거나 레버비를 증가시킴으로써 가압 롤러의 동작 거리를 증가시켰다. 그러나 결과적으로 캠이나 가압 레버의 수용 공간이 커져 정착 장치 자체 나아가 화상 형성 장치가 대형화된다는 문제가 있었다.

본 발명은 정착 롤러에 대한 가압 롤러의 압착·이간(압착 해제) 특성을 향상시킬 수 있는 정착 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 정착 장치는, 정착 롤러;와 가압 롤러; 캠; 일단이 회전 지지되고 타단이 캠과의 접촉점을 가지고 일단과 타단 사이에 중간점을 가진 제1 링크; 제1단, 제2단 및 제3단을 가지고 제1단이 제1 링크의 중간점에 회전 접합되고 제2단이 가압 롤러를 롤러 축방향으로 회전 가능하게 지지하는 제2 링크; 일단이 회전 지지되고 타단이 제2 링크의 제3단에 회전 접합되는 제3 링크; 제1 링크를 통해 가압 롤러를 정착 롤러쪽으로 탄성가압하는 탄성가압 부재;를 구비한다.

상기 정착 장치에서, 제3 링크는 탄성가압 부재의 탄성가압력에 대항하는 캠의 회전 동작에 의해 제1 링크가 정착 롤러에 접근하는 방향으로 이동하면 제2단이 제1 링크의 회전 지지점과 중간점을 연결하는 기준선보다도 정착 롤러쪽으로 이동하고 제1 링크가 정착 롤러에서 떨어지는 방향으로 이동하면 제2단이 기준선보다도 정착 롤러와는 반대쪽으로 이동하도록 제2 링크의 회전을 제어한다.

가압 롤러의 최대 동작 거리 d2´는 제1 링크의 회전 지지점과 가압 롤러의 회전 지지점 사이의 거리 L3와, 제1 링크의 회전 지지점과 캠의 접촉점 사이의 거리 L4의 비(L3/L4)에 캠의 동작 반경 d3를 곱한 값보다 클 수 있다.

제1단에서 가압 롤러의 동작 방향에 대해 수직으로 연장되는 보조선과, 제1단에 대해 보조선과는 반대쪽에 위치하는 제2단 사이의 참조 각도Θ는, 가압 롤러가 정착 롤러에서 가장 떨어져 있을 때 160°∼270°의 범위에 있으며 가압 롤러의 동작 거리는 가압 롤러가 정착 롤러에 접근하여 동작 거리가 최대가 되는 근방에서 서서히 증가할 수 있다.

제1단에서 가압 롤러의 동작 방향에 대해 수직으로 연장되는 보조선과, 제1단에 대해 보조선과는 반대쪽에 위치하는 제2단 사이의 참조 각도는, 가압 롤러가 정착 롤러로부터 가장 멀리 떨어져 있을 때 180°-α 또는 180°+α가 되고, 가장 가까이 접근했을 때 180°+α 또는 180°-α가 될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 화상 형성 장치는, 전술한 정착 장치를 구비한다.

본 발명에 의하면 정착 롤러에 대한 가압 롤러의 압착·이간(압착 해제) 특성을 향상시킬 수 있는 정착 장치 및 화상 형성 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 일반적인 컬러 화상 형성 장치의 개략을 도시한 도면이다.
도 2a는 단순 레버 기구를 가진 정착 장치의 구성 및 동작(압착 동작)의 일례를 도시한 도면이다.
도 2b는 단순 레버 기구를 가진 정착 장치의 구성 및 동작(이간 동작)의 일례를 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 실시형태에 관한 4절 링크 기구를 가진 정착 장치의 구성 및 동작(압착 동작)의 일례를 도시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 실시형태에 관한 4절 링크 기구를 가진 정착 장치의 구성 및 동작(이간 동작)의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 가압 롤러의 동작 거리의 증가 경향을 도시한 도면이다.
도 5는 링크 기구의 배치에 따른 가압 롤러의 동작 거리의 증가 경향의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 참조 각도의 정의를 설명하기 위한 도면이다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 가진 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.

[1. 화상 형성 장치의 구성]

도 1은, 일반적인 컬러 화상 형성 장치의 개략을 도시한 도면이다. 도 1에 도시한 것처럼 화상 형성 장치는 기록재(P)에 중합 토너상을 형성하는 작상 수단(1)과, 중합 토너상을 기록재(P)에 정착하는 정착 장치(2)를 가지고 있다.

작상 수단(1)은 드럼형 감광체인 제1 내지 제4 상 담지체(3Y, 3M, 3C, 3BK)를 가지고, 각 상 담지체(3Y, 3M, 3C, 3BK)에 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙의 토너상이 각각에 형성된다. 제1 내지 제4 상 담지체(3Y, 3M, 3C, 3BK)에 대향하여 전사 벨트(4)가 배치되고, 전사 벨트(4)는 구동 롤러(4a)와 종동 롤러(4b)에 감겨 화살표(A) 방향으로 주행 구동된다.

예를 들어 옐로우 토너상을 담지하는 상 담지체(3Y)는 시계 방향으로 회전 구동되고 대전 롤러(5)에 의해 상 담지체(3Y)의 표면이 소정의 극성으로 균일하게 대전된다. 다음으로 대전면에 레이저 기입 유닛(6)으로부터 광변조된 레이저 빔(L)이 조사된다. 이로써 상 담지체(3Y)에 정전잠상이 형성되고 정전잠상이 현상 장치(7)에 의해 옐로우 토너상으로서 가시상화된다.

한편 급지부(미도시)에서 기록재(P)가 급송되고 기록재가 화살표(B)로 도시한 것처럼 상 담지체(3Y)와 전사 벨트(4) 사이로 보내져 전사 벨트(4)에 담지되어 반송된다. 전사 벨트(4)를 끼워 상 담지체(3Y)에 대략 대향하는 위치에는 전사 롤러(8)가 배치되고 전사 롤러(8)에 대해 상 담지체(3Y)상의 토너의 대전극성과 역극성의 전압이 인가된다. 이로써 상 담지체(3Y) 상의 토너상이 기록재(P)에 전사된다. 아울러 기록재(P)에 전사되지 않고 상 담지체(3Y)에 남겨진 잔류토너는 클리닝 장치(9)에 의해 제거된다.

마찬가지로 제2 내지 제4 상 담지체(3M, 3C, 3BK)로 마젠타, 시안, 블랙의 토너상이 각각에 형성되고 옐로우의 토너상이 전사된 기록재(P)에 차례대로 중합하여 전사된다. 이와 같이 하여 기록재(P)에는 4색의 토너상을 중합한 「중합 토너상」이 형성된다.

중합 토너상을 담지한 기록재(P)는 화살표(C)로 도시한 것처럼 정착 장치(2)에 보내진다. 정착 장치(2)에서는 가압 롤러(12)가 가압 스프링(14)에 의해 정착 롤러(11)에 압착되어 회전한다. 그리고 중합 토너상을 담지한 기록재(P)를 압착한 롤러(11),(12) 사이에 통과시키면 정착 롤러(11)의 열에 의해 토너상이 용융되어 기록재P에 정착된다. 그리고 정착 장치(2)를 통과한 기록재(P)는 배지 트레이(미도시)에 배출된다.

[2. 단순 레버 기구를 가진 정착 장치(10)]

도 2a, 2b는 단순 레버 기구를 가진 정착 장치(10)의 구성 및 동작 일례를 도시한 도면이다. 도 2a에는 이간 상태에서 압착 상태로의 천이가 도시되고, 도 2b에는 압착 상태에서 이간 상태로의 천이가 도시되어 있다. 아울러 이간 상태란 정착 롤러(11)로부터 가압 롤러(12)를 이간시킨 상태이고, 압착 상태란 정착 롤러(11)에 가압 롤러(12)를 압착시킨 상태이다.

도 2a, 2b에 도시한 것처럼 정착 장치(10)는 정착 롤러(11), 가압 롤러(12), 가압 레버(13), 가압 스프링(14) 및 캠(15)을 구비한다. 정착 롤러(11)는 화상 형성 장치의 프레임(미도시) 등에 회전 지지점(11a)을 개재하여 회전 지지된다. 가압 롤러(12)는 가압 레버(13)에 회전 지지점(12a)을 개재하여 회전 접합된다. 가압 레버(13)는 대략 봉형의 부재로서 일단(회전 지지점(13a))이 프레임 등에 회전 지지되고 타단이 캠(15)과의 접촉점(13b)을 가지고 중간점(13c)이 가압 롤러(12)를 롤러축(12a) 방향으로 회전 가능하게 지지한다. 가압 스프링(14)은 일단(14a)이 프레임 등에 고정되고 타단(14b)이 가압 레버(13)에 고정된다. 캠(15)은 가압 레버(13)의 타단과 접촉점(13b)에 접촉하도록 프레임 등에 회전 지지되고 모터 등(미도시)에 의해 회전 구동된다.

여기에서 가압 레버(13)의 회전 지지점(13a)에서 중간점(13c)까지의 거리를 L1, 가압 레버(13)의 회전 지지점(13a)에서 접촉점(13b)까지의 거리를 L2라고 한다. 또 캠(15)의 최대 반경을 d3, 최소 반경을 d4라고 한다.

도 2a는, 이간 상태에서 압착 상태로의 천이를 도시한다. 압착 상태에서 가압 레버(13)는 가압 스프링(14)에 의해 정착 롤러(11)에 접근하는 쪽으로 탄성가압되어 있다. 캠(15)은 최소 반경(d4)를 사이에 두고 가압 레버(13)에 접촉되어 있다. 가압 레버(13)는 캠(15)의 회전(M1)에 따라 이간 상태에서 회전 지지점(13a)을 기준으로 하여 반시계방향으로 회전하며(M2) 정착 롤러(11)에 가압 롤러(12)를 압착시킨다(M3). 이로써 가압 롤러(12)는 정착 롤러(11)의 표면을 가압 롤러(12)의 롤러축(12a)과 정착 롤러(11)의 롤러축(11a)을 연결한 방향으로 압착(압축) 거리(d1)만큼 압축한다. 압착 거리(d1)은 약 d1=(d3-d4)×(L1/L2)가 된다.

도 2b는, 압착 상태에서 이간 상태로의 천이를 도시한다. 이간 상태에서 캠(15)은 최대 반경(d3)를 사이에 두고 가압 레버(13)에 접촉되어 있다. 가압 레버(13)는 가압 스프링(14)에 대항하여 정착 롤러(11)에서 떨어지는 쪽으로 회전한다. 가압 레버(13)는 캠(15)의 회전(M4)에 따라 전술한 압착 상태에서 회전 지지점(13a)을 기준으로 하여 시계방향으로 회전하고(M5) 정착 롤러(11)에서 가압 롤러(12)를 이간시킨다(M6). 이로써 가압 롤러(12)는 압착 거리d1만큼 압축된 정착 롤러(11)의 표면에서 가압 롤러(12)의 롤러축(12a) 방향으로 이간 거리(d2, (d1≤d2))만큼 이간된다. 이간 거리(d2)는 약 d2=(d3-d4)×(L1/L2)이 된다. 아울러 압착 거리(d1)=이간 거리(d2)인 경우 가압 롤러(12)는 정착 롤러(11)의 표면을 압축하지 않은 상태에서 정착 롤러(11)에 접촉한다.

여기에서 기록재(P)의 반송 방향에서 폭이 넓은 정착 닙(N)을 실현하기 위해서는 압착 거리(d1) 및 이간 거리(d2)를 크게 확보해야 한다. 즉, 가압 롤러(12)의 최대 동작 거리(=이간 거리(d2))를 크게 확보해야 한다. 이를 위해 캠(15)의 동작 반경(최대 반경과 최소 반경과의 차: d3-d4)을 크게 하거나 가압 레버(13)의 레버비(L1/L2)를 크게 하게 된다. 그러면 캠(15)의 동작 점유 범위를 크게 하거나 가압 레버(13)의 회전 지지점(13a)과 가압 롤러(12)의 거리가 커지게 된다. 따라서 정착 장치(2) 자체 나아가 화상 형성 장치가 대형화된다는 문제가 생긴다.

[3. 4절 링크 기구를 가진 정착 장치(20)]

도 3a, 3b는 본 발명의 실시형태에 관한 4절 링크 기구를 가진 정착 장치(20)의 구성예를 도시한 도면이다. 도 3a에는 이간 상태에서 압착 상태로의 천이가 도시되고, 도 3b에는 압착 상태에서 이간 상태로의 천이가 도시되어 있다.

도 3a, 3b에 도시한 것처럼 정착 장치(20)는 정착 롤러(21), 가압 롤러(22), 제1 링크(23), 제2 링크(24), 제3의 링크(25), 가압 스프링(26)(탄성가압 부재) 및 캠(27)을 구비한다. 정착 롤러(21)는 화상 형성 장치의 프레임(미도시) 등에 회전 지지된다. 가압 롤러(22)는 제1 링크(23)에 회전 접합된다. 제1 링크(23)는 대략 봉형의 부재로서, 일단(회전 지지점(23a))이 프레임 등에 회전 지지되고 타단이 캠(27)과의 접촉점(23b)을 가지고 회전 지지점(23a)과 접촉점(23b) 사이에 중간점(23c)을 가진다. 제2 링크(24)는 대략 삼각형 부재로서, 삼각형의 각 꼭지점에 제1 단(24a), 제2 단(24b) 및 제3 단(24c)을 각각 가지고 제1 단(24a)이 제1 링크(23)의 중간점(23c)에 회전 접합되고 제2 단(24b)이 가압 롤러(22)를 롤러축(22a) 방향으로 회전 가능하게 지지한다. 제3 링크(25)는 대략 봉형의 부재로서 일단(회전 지지점(25a))이 회전 지지되고 타단(25b)이 제2 링크(24)의 제3 단(24c)에 회전 접합된다. 가압 스프링(26)은 일단(26a)이 프레임 등에 고정되고 타단(26b)이 제1 링크(23)에 고정된다. 캠(27)은 제1 링크(23)의 타단과 접촉점(23b)에 접촉하도록 프레임 등에 회전 지지되고 모터 등(미도시)에 의해 회전 구동된다.

도 3a, 3b에 도시한 예에서는 제1 링크(23)의 회전 지지점(23a)과 제3 링크(25)의 회전 지지점(25a)은, 정착 롤러(21)의 롤러축(21a)과 가압 롤러(22)의 롤러축(22a)을 연결하는 방향에 대해 대략 평행하게 배치되어 있다. 또 제2 링크(24)는 제1 링크(23)의 회전 지지점(23a)으로부터의 거리가 제1 단(24a)에서 가장 크고 다음으로 제3 단(24c)에서 크고 제2 단(24b)에서 가장 작아지도록 배치되어 있다.

여기에서 제1 링크(23)의 회전 지지점(23a)에서 제2 링크(24)의 제2 단(24b)(가압 롤러(22)의 롤러축(22a))까지의 거리를 L3, 제1 링크(23)의 회전 지지점(23a)에서 캠 접촉점(23b)까지의 거리를 L4라고 한다. 또 캠(27)의 최대 반경을 d3+d4, 최소 반경을 d4라고 한다.

도 3a는 이간 상태에서 압착 상태로의 천이를 도시한다. 압착 상태에서 제1 링크(23)는 가압 스프링(26)에 의해 정착 롤러(21)에 접근하는 쪽으로 탄성가압되어 있다. 캠(27)은 최소 반경(d4)를 사이에 두고 제1 링크(23)에 접촉되어 있다. 제2 링크(24)는 제3 링크(23)에 의해 회전이 제어된 상태에서 정착 롤러(21)에 가압 롤러(22)를 압착시킨다.

이간 상태에서 압착 상태로의 천이에서 4절 링크 기구는 다음과 같이 동작한다. 캠(27)은 최대 반경(d3)를 사이에 두고 제1 링크(23)에 접촉되어 있는 상태에서 최소 반경(d4)를 사이에 두고 접촉되어 있는 상태로 회전 구동된다(M11). 제1 링크(23)는 캠(27)의 회전에 따라 회전 지지점(23a)을 기준으로 하여 반시계방향으로 회전한다(M12). 제2 링크(24)는 제1 단(24a)과 제1 링크(23)의 중간점(23c)과의 접합을 통해 제1 링크(23)의 회전에 연동하여 정착 롤러(21)에 접근하는 쪽으로 이동한다(M13). 제3 링크(25)는 타단(25b)과 제2 링크(24)의 제3 단(24c)과의 접합을 통해 제2 링크(24)의 이동에 연동하여 회전 지지점(25a)을 기준으로 하여 반시계방향으로 회전한다(M14). 제2 링크(24)는 제3 단(24c)과 제3 링크(25)의 타단(25b)과의 접합을 통해 제3 링크(25)의 회전에 연동하여 제1 단(24a)을 기준으로 하여 시계방향으로 회전한다(M15).

즉, 제2 링크(24)는 제1 링크(23)의 회전에 연동하여 정착 롤러(21)에 접근하는 쪽으로 이동하면서(M13) 제3 링크(25)의 회전에 연동하여 제1 단(24a)을 기준으로 하여 시계 방향으로 회전한다(M15). 그러면 제2 링크(24)는 제2 단(24b)이 제1 링크(23)의 회전 지지점(23a)과 중간점(23c)을 연결하는 기준선(RL)보다도 정착 롤러(21)쪽으로 이동하여 즉, 제2 단(24b)이 정착 롤러(21)에 접근하는 방향으로 돌출되도록 이동하여 정착 롤러(21)에 가압 롤러(22)를 압착시킨다(M16). 이로써 가압 롤러(22)는 정착 롤러(21)의 표면을 정착 롤러(21)의 롤러축(21a) 방향으로 압착(압축) 거리(d1´)만큼 압축한다.

도 3b는 압착 상태에서 이간 상태로의 천이를 도시한다. 이간 상태에서 캠(27)은 최대 반경(d3)를 사이에 두고 제1 링크(23)에 접촉되어 있다. 제1 링크(23)는 가압 스프링(26)에 대항하여 정착 롤러(21)에서 떨어지는 쪽으로 회전한다. 제2 링크(24)는 제3 링크(25)에 의해 회전이 제어된 상태로 정착 롤러(21)로부터 가압 롤러(22)를 이간시킨다.

압착 상태에서 이간 상태로의 천이에서 4절 링크 기구는 다음과 같이 동작한다. 캠(27)은 최소 반경(d4)를 사이에 두고 제1 링크(23)에 접촉되어 있는 상태에서 최대 반경d3를 사이에 두고 접촉되어 있는 상태로 회전 구동된다(M17). 제1 링크(23)는 캠(27)의 회전에 따라 회전 지지점(23a)을 기준으로 하여 시계방향으로 회전한다(M18). 제2 링크(24)는 제1 단(24a)과 제1 링크(23)의 중간점(23c)과의 접합을 통해 제1 링크(23)의 회전에 연동하여 정착 롤러(21)에서 떨어지는 쪽으로 이동한다(M19). 제3 링크(25)는 타단(25b)과 제2 링크(24)의 제3 단(24c)과의 접합을 통해 제2 링크(24)의 이동에 연동하여 회전 지지점(25a)을 기준으로 하여 시계방향으로 회전한다(M20). 제2 링크(24)는 제3 단(24c)과 제3 링크(25)의 타단(25b)과의 접합을 통해 제3 링크(25)의 회전에 연동하여 제1 단(24a)을 기준으로 하여 반시계방향으로 회전한다(M21).

즉 제2 링크(24)는 제1 링크(23)의 회전에 연동하여 정착 롤러(21)에서 떨어지는 쪽으로 이동하면서(M19) 제3 링크(25)의 회전에 연동하여 제1 단(24a)을 기준으로 하여 반시계 방향으로 회전한다(M21). 그러면 제2 링크(24)는 제2 단(24b)이 제1 링크(23)의 회전 지지점(23a)과 중간점(23c)을 연결하는 기준선(RL)보다도 정착 롤러(21)와는 반대쪽으로 이동하고, 즉 제2 단(24b)이 정착 롤러(21)에서 떨어지는 방향으로 돌출하도록 이동하고 정착 롤러(21)로부터 가압 롤러(22)를 이간시킨다(M22). 이로써 가압 롤러(22)는 정착 롤러(21)의 표면에서 가압 롤러(22)의 롤러축(22a) 방향으로 이간 거리(d2´)만큼 떨어진다.

도 4는 가압 롤러(22)의 동작 거리의 증가 경향을 도시한 도면이다. 도 4에서는 횡축이 캠(27)의 동작량 변화를 나타내고, 종축이 가압 롤러(22)의 동작 거리의 변화를 나타낸다.

여기에서 캠(27)의 동작량은 캠축(27a)과 제1 링크(23)상의 캠 접촉점(23b) 사이의 거리의 함수로서, 이간 상태(캠(27)의 최대 반경: d3)에서 0, 압착 상태(캠(27)의 최소 반경: d4)에서 최대치가 된다. 마찬가지로 가압 롤러(22)의 동작 거리는 정착 롤러(21)의 롤러축(21a)과 가압 롤러(22)의 롤러축(22a) 사이의 거리의 함수로서, 이간 상태에서 0, 압착 상태에서 최대치가 된다.

도 4에는 단순 레버 기구와 4절 링크 기구 사이에서 가압 롤러(12),(22)의 동작 거리의 증가 경향이 대비되어 도시되어 있다. 양쪽 기구에서는 가압 레버(13)와 제1 링크(23)의 레버비가 대략 동일(L1/L2≒L3/L4≒0.5)하고 캠(15),(27)의 최대 반경(d3) 및 최소 반경(d4)가 동일하다.

이 경우 단순 레버 기구에서는 가압 롤러(12)의 동작 거리는 캠(15)의 동작량의 약0.5배가 된다. 반면 4절 링크 기구에서는 가압 롤러(22)의 동작 거리는 캠(27)의 동작량의 약 1배, 즉 단순 레버 기구의 2배가 된다. 따라서 캠의 동작 반경이나 레버비를 증가시키지 않아도 레버비로부터 구해지는 최대 동작 거리(d3×L3/L4=0.5×d3)보다도 가압 롤러(22)의 최대 동작 거리를 증가시킬 수 있다. 또 가압 롤러(22)의 동작 거리는 캠(27)의 동작량에 비례하여 대략 직선적으로 증가한다.

아울러 전술한 4절 링크 기구에서의 가압 롤러(22)의 동작 거리는 어디까지나 일례로서 링크 기구의 배치·형상이나 캠(27)의 배치·형상을 변경함으로써 가압 롤러(22)의 동작 거리를 캠(27) 동작량의 약 1배 이상으로 할 수도 있다. 따라서 정착 장치(2)의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.

또 도 4에는 대략 직선적인 증가 경향과 함께 최대 동작 거리 근방에서 서서히 증가하는 증가 경향이 나타난다. 정착 장치(2)에서는 가압 롤러(22)의 동작 거리를 최대 동작 거리 근방에서 서서히 증가시키는 것이 요구되는 경우가 있다. 이것은 정착 장치(2)의 기구상 오차에 의해 압착 거리 등의 정착 조건이 변동되는데, 정착 닙(N)의 형성에 큰 영향을 미치는 최대 동작 거리 근방에서는 정착 조건의 변동을 가능한 한 억제하기 위함이다. 가압 롤러(22)의 동작 거리를 최대 동작 거리 근방에서 서서히 증가시킴으로써 정착 조건의 변동이 가압 롤러(22)의 동작 거리에 미치는 영향을 상대적으로 억제할 수 있다.

또한 정착 장치(22)에서는 가압 롤러(22)의 동작 거리를 최대화시키는 것이 요구되는 경우가 있다. 동작 거리의 최대화에 의해 충분한 정착 닙(N)을 확보하면서 정착 장치(2) 및 화상 형성 장치의 소형화를 꾀할 수 있다.

도 5는, 링크 기구의 배치에 따른 가압 롤러(22)의 동작 거리 증가 경향의 변화를 설명하기 위한 도면이다. 도 5에서는 횡축이 캠(27)의 동작량을 나타내고, 종축이 가압 롤러(22)의 동작 거리를 나타낸다. 도 5에는 캠(27)의 회전에 따른 제2 링크(24)의 제2 단(24b), 즉 가압 롤러(22)의 롤러축(22a)의 이동 궤적이 모식적으로 도시되어 있다.

도 5와 관련하여 도 6에는 제2 링크(24)의 제1 단(24a)을 중심으로 하여 보조선(AL)과 제2 링크(24)의 제2 단(24b) 사이의 각도를 참조 각도 Θ로서 정의한다. 즉, 참조 각도(Θ)는 제2 링크(24)의 제1 단(24a)을 중심으로 하여 보조선(AL)과 제1 단(24a)가 제2 단(24b)을 연결하는 선(L12)이 이루는 각도를 의미한다. 여기에서 보조선(AL)은 제1 단(24a)에서 가압 롤러(22)의 동작 방향(정착 롤러(21)의 롤러축(21a)과 가압 롤러(22)의 롤러축(22a)을 연결하는 방향)에 대해 수직으로 연장되는 선으로서 정의된다. 참조 각도(Θ)는 가압 롤러(22)가 이간 상태와 압착 상태 사이를 전이함에 따라 변화되고, 예를 들면 도 3a, 3b의 예에서는 이간 상태에서 압착 상태로 천이함으로써 증가한다. 참조 각도Θ가 변화하는 범위는 링크 기구의 배치에 따라 결정된다.

여기에서 제2 링크(24)는 캠(27)의 회전에 따라 제3 링크(25)에 의해 회전이 제어된 상태에서 회전하고 제2 링크(24)의 회전에 의해 제2 단(24b)이 이동한다. 그리고 제2 단(24b)이 가압 롤러(22)의 동작 방향에서 이동하는 거리는 캠(27)의 동작량 변화에 대해 참조 각도가 Θ=180° 근방일수록 크고 Θ=180°에서 떨어질수록 작아진다.

즉, 도 5에 도시한 것처럼 가압 롤러(22)의 동작 거리는 참조 각도가 Θ=180° 근방일수록 증가 경향(경사)이 높아지고 참조 각도가 Θ=180°에서 떨어질수록 증가 경향(경사)이 낮아진다. 보다 자세한 것은 가압 롤러(22)의 동작 거리는, 참조 각도가 Θ=180°이상인 범위에서는 캠(27)의 동작량 증가에 따라 볼록형으로 증가하고 참조 각도가 Θ=180°미만인 범위에서는 오목형으로 증가한다.

따라서 가압 롤러(22)의 동작 거리를 최대 동작 거리 근방에서 서서히 증가시키기 위해서는 동작 거리의 증가 경향이 최대 동작 거리 근방에서 서서히 저하되는 범위, 예를 들면 Θ=160°∼270°의 범위(R1)에서 참조 각도Θ를 변화시키면 된다. 예를 들면 참조 각도를 Θ=160°∼220°의 범위(R2)에서 변화시키면 Θ=160°∼200°의 범위에서 동작 거리의 증가 경향이 높아지고, Θ=200°∼220°의 범위에서 동작 거리의 증가 경향이 상대적으로 낮아진다. 물론 참조 각도Θ는 상기 범위뿐 아니라, 예를 들면 Θ=180°∼220°의 범위(R3)에서 변화시켜도 좋고, Θ=230°∼270°의 범위(R4)에서 변화시켜도 좋다. 어떠한 범위에서든 최대 동작 거리 근방에서 가압 롤러(22)의 동작 거리가 서서히 증가한다.

또 가압 롤러(22)의 동작 거리를 최대화시키기 위해서는 동작 거리의 증가 경향이 최대가 되는 범위, 즉 참조 각도Θ=180°를 중심으로 하는 Θ=180°-α∼180°+α의 범위에서 참조 각도Θ를 변화시키면 된다. 예를 들면 참조 각도를 Θ=160°∼200°의 범위(R5, α=20°)에서 변화시키면 Θ=160°∼180°의 범위와 Θ=180°∼200°의 범위에서 동작 거리의 증가 경향을 모두 높게 하여 전동작 거리를 최대화시킬 수 있다. 또 예를 들면 참조 각도를 Θ=170°∼190°의 범위(R6, α=10°)에서 변화시켜도 좋다. 어떠한 범위에서도 가압 롤러(22)의 동작 거리가 최대화된다.

아울러 도 4에 도시한 것처럼, 가압 롤러(22)의 동작 거리를 대략 직선적으로 증가시키기 위해서는 동작 거리의 증가 경향이 대략 직선적이 되는 범위, 즉 참조 각도가 Θ=180°근방인 좁은 범위에서 참조 각도를 변화시키면 된다.

[4.결론]

이상 설명한 것처럼 본 발명의 실시형태에 관한 정착 장치(2) 및 화상 형성 장치에 의하면, 4절 링크 기구를 사용함으로써 정착 롤러(21)에 대한 가압 롤러(22)의 압착·이간(압착 해제) 특성을 향상시킬 수 있다. 압착·이간특성으로서는, 가압 롤러(22)의 최대 동작 거리를 증가시키거나 최대 동작 거리 근방에서 동작 거리를 서서히 증가시키거나 동작 거리를 최대화시킬 수 있다.

이상 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 상세히 설명하였으나 본 발명은 상기 예로 한정되지 않는다. 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주내에서 각종 변경예 또는 수정예를 생각해낼 수 있는 것은 명백하며 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.

예를 들어 상기 설명에서는 모터 등에 의해 캠(27)을 회전 구동하는 경우에 대해서 설명하였으나 수동으로 캠(27)을 회전 구동해도 좋다. 또 상기 설명에서는 가압 스프링(26)에 의해 가압 롤러(22)를 탄성가압하는 경우에 대해서 설명하였으나 가압 스프링(26) 이외의 탄성가압 수단(탄성 수단)에 의해 가압 롤러(22)를 탄성가압해도 좋다. 또 상기 설명에서는 컬러 화상 형성 장치의 실시형태에 대해서 설명하였으나 본 발명은 단색의 화상 형성 장치에도 동일하게 적용된다.

10, 20 정착 장치
11, 21 정착 롤러
12, 22 가압 롤러
13 가압 레버
14, 26 가압 스프링
15, 27 캠
23 제1 링크
24 제2 링크
25 제3 링크

Claims

정착 롤러와, 가압 롤러와, 캠,
일단이 회전 지지되고 타단이 캠과의 접촉점을 가지고 상기 일단과 상기 타단 사이에 중간점을 가진 제1 링크,
제1단, 제2단 및 제3단을 가지고, 상기 제1단이 상기 제1 링크의 상기 중간점에 회전 접합되고, 상기 제2단이 상기 가압 롤러를 롤러 축방향으로 회전 가능하게 지지하는 제2 링크,
일단이 회전 지지되고 타단이 상기 제2 링크의 상기 제3단에 회전 접합되는 제3 링크,
상기 제1 링크를 통해 상기 가압 롤러를 상기 정착 롤러쪽으로 탄성가압하는 탄성가압 부재를 구비하고,
상기 제3 링크는 상기 탄성가압 부재의 탄성가압력에 대항하는 상기 캠의 회전 동작에 의해 상기 제1 링크가 상기 정착 롤러에 접근하는 방향으로 이동하면 상기 제2단이 상기 제1 링크의 회전 지지점과 상기 중간점을 연결하는 기준선보다도 상기 정착 롤러쪽으로 이동하고 상기 제1 링크가 상기 정착 롤러에서 떨어지는 방향으로 이동하면 상기 제2단이 상기 기준선보다도 상기 정착 롤러와는 반대쪽으로 이동하도록 상기 제2 링크의 회전을 제어하는 정착 장치.
제1항에 있어서, 상기 가압 롤러의 최대 동작 거리(d2´)는 상기 제1 링크의 회전 지지점과 상기 가압 롤러의 회전 지지점 사이의 거리(L3)와, 상기 제1 링크의 상기 회전 지지점과 상기 캠의 상기 접촉점 사이의 거리(L4)의 비(L3/L4)에 상기 캠의 동작 반경(d3)을 곱한 값보다 큰 정착 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1단에서 가압 롤러의 동작 방향에 대해 수직으로 연장되는 보조선과, 상기 제1단에 대해 상기 보조선과는 반대쪽에 위치하는 상기 제2단 사이의 참조 각도Θ는, 상기 가압 롤러가 상기 정착 롤러에서 가장 떨어져 있을 때 160°∼270°의 범위에 있으며 상기 가압 롤러의 동작 거리는 상기 가압 롤러가 상기 정착 롤러에 접근하여 동작 거리가 최대가 되는 근방에서 서서히 증가하는 정착 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1단에서 상기 가압 롤러의 동작 방향에 대해 수직으로 연장되는 보조선과, 상기 제1단에 대해 상기 보조선과는 반대쪽에 위치하는 상기 제2단 사이의 참조 각도는, 상기 가압 롤러가 상기 정착 롤러로부터 가장 멀리 떨어져 있을 때 180°-α 또는 180°+α가 되고, 가장 가까이 접근했을 때 180°+α 또는 180°-α가 되는 정착 장치.
제1항 또는 제2항에 기재된 정착 장치를 가진 화상 형성 장치.
제5항에 있어서, 상기 제1단에서 가압 롤러의 동작 방향에 대해 수직으로 연장되는 보조선과, 상기 제1단에 대해 상기 보조선과는 반대쪽에 위치하는 상기 제2단 사이의 참조 각도Θ는, 상기 가압 롤러가 상기 정착 롤러에서 가장 떨어져 있을 때 160°∼270°의 범위에 있으며 상기 가압 롤러의 동작 거리는 상기 가압 롤러가 상기 정착 롤러에 접근하여 동작 거리가 최대가 되는 근방에서 서서히 증가하는 화상 형성 장치.
제5항에 있어서, 상기 제1단에서 상기 가압 롤러의 동작 방향에 대해 수직으로 연장되는 보조선과, 상기 제1단에 대해 상기 보조선과는 반대쪽에 위치하는 상기 제2단 사이의 참조 각도는, 상기 가압 롤러가 상기 정착 롤러로부터 가장 멀리 떨어져 있을 때 180°-α 또는 180°+α가 되고, 가장 가까이 접근했을 때 180°+α 또는 180°-α가 되는 화상 형성 장치.