KR102192045B1 - 화상형성장치의 정착유닛용 히팅롤러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화상형성장치의 정착유닛용 히팅롤러에 관한 것으로, 중공의 알루미늄 파이프로 형성된 제2기재층의 표면에 상온경화형(RTV) 접착제로 접착층을 형성한 상태로 상기 제2기재층을 폴이이미드(PI; Polyimide) 재질로 만든 제1기재층 내부에 삽입하여 접착한 것이고, 상기 제1기재층의 표면에 일체형으로 형성된 면상발열층으로 히팅롤러의 표면을 직접 가열하여 인쇄매체에 전사된 토너화상을 융착하고, 상기 제1기재층의 양측 단부에 형성되어 상기 면상발열층의 발열을 위해 공급되는 구동전원을 전달하는 전극의 일측 단부에 인접하는 상기 제1기재층의 표면 일부와 상기 전극의 일측 단부의 표면 일부에 은(Ag) 페이스트로 된 접착층을 먼저 도포한 상태에서 히팅 소스로 사용되는 탄소나노복합 페이스트를 추가 도포하여 상기 제1기재층의 표면에 일체형으로 형성한 면상발열층를 구비한다.
본 발명에 따라 상기 면상발열층에서 발생한 열로 히팅롤러의 표면을 직접 가열하여 인쇄매체에 전사된 토너화상을 융착하면, 종래에 히팅롤러에 내장된 히트램프의 복사열을 인쇄매체에 간접 전달하여 토너화상을 융착하는 방식에서 히팅롤러를 가열하는 과정에서 많은 열 손실이 발생하는 문제점과 종래의 할로겐램프를 열원으로 사용하는 레이저프린터에서 발열속도가 느려짐에 따른 인쇄속도 저하 및 많은 열에너지를 소비하는 문제점을 모두 해소할 있다.

Description

화상형성장치의 정착유닛용 히팅롤러{Heating roller for fusing unit of image forming apparatus}
본 발명은 화상형성장치의 정착유닛용 히팅롤러에 관한 것이며, 더욱 상세히는 일체형 면상발열층을 포함하는 화상형성장치의 정착유닛용 히팅롤러에 관한 것이다.
일반적으로, 레이저 프린터, 복사기, 팩시밀리 등과 같은 전자사진방식의 화상형성장치(image forming apparatus)는 토너에 의해 인쇄매체에 전사된 토너화상을 정착유닛의 열과 압력에 의해 정착한다.
상기한 화상형성장치의 정착유닛은 히팅롤러와 가압롤러의 틈새를 통과하는 인쇄매체의 토너화상을 가열 및 가압하는데, 통상 히팅롤러는 인쇄매체에 열을 가하도록 발열 성능을 구비하고, 가압롤러는 히팅롤러의 폭과 유사한 길이로 형성되고 히팅롤러에 대향하여 나란하게 배치된다.
상기 장착유닛이 작동하면 히팅롤러와 가압롤러의 사이 틈새를 인쇄매체가 통과하고, 이 과정에서 인쇄매체에 전사된 토너화상이 히팅롤러의 열원 및 가압롤러의 압력에 의해 융착되어 인쇄매체에 화상을 형성하게 된다.
한편, 화상형성기기의 정착롤러장치에 관한 특허문헌1에서는 히팅롤러에 내장된 히트램프의 복사열을 인쇄매체에 간접 전달하여 토너화상을 융착하는 기술이 게재되어 있다.
이처럼, 히팅롤러에 내장된 히트램프의 복사열을 인쇄매체에 간접 전달하여 토너화상을 융착하는 방식은 히팅롤러를 대략 180∼190℃로 가열하는 과정에서 많은 열 손실이 발생하는 문제점이 있다.
특히, 레이저프린터의 인쇄속도는 히팅롤러의 발열속도에 의해서 좌우되는데, 상기한 히트램프로 사용되는 할로겐램프의 특성상 발열속도가 느리고 많은 열에너지를 소비하는 문제점이 있다.
KR 10-2006-0003249 A
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 아노다이징 처리되어 절연성을 확보한 중공의 알루미늄 파이프로 형성된 제2기재층의 표면에 브레이딩(braiding) 공법을 적용하여 내열성이 우수한 상온경화형(RTV; Room Temperature Vulcanization) 접착제로 접착층을 형성한 상태로 상기 제2기재층을 폴이이미드(PI; Polyimide) 재질로 만든 제1기재층 내부에 삽입하여 접착한 것이고, 상기 제1기재층의 표면에 일체형으로 형성된 면상발열층으로 히팅롤러의 표면을 직접 가열하여 인쇄매체에 전사된 토너화상을 융착하는 화상형성장치의 정착유닛용 히팅롤러를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 제1기재층의 양측 단부에 형성되어 상기 면상발열층의 발열을 위해 공급되는 구동전원을 전달하는 전극의 일측 단부에 인접하는 상기 제1기재층의 표면 일부와 상기 전극의 일측 단부의 표면 일부에 은(Ag) 페이스트로 된 접착층을 먼저 도포한 상태에서 고내열성과 고전도성을 가지고 히팅 소스로 사용되는 탄소나노복합 페이스트를 추가 도포하여 상기 제1기재층의 표면에 일체형으로 형성한 면상발열층를 구비하는 화상형성장치의 정착유닛용 히팅롤러를 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 화상형성장치의 정착유닛용 히팅롤러는, 디스펜스(dispense) 공법을 사용하여 액상 폴이이미드(PI; Polyimide) 바니쉬(varnish)로 원통형 성형 몰드 외주면에 이음매 없는 필름막을 형성하고 열처리 오븐 내에서 열처리 후 건조 및 경화하여 50∼100㎛ 두께의 관형으로 만든 제1기재층과; 전주도금으로 얻은 40㎛ 이하 두께의 관형 금속 전극(예컨대, 니켈 전극)을 표면 개질처리한 상기 제1기재층의 양쪽 끝에서 상기 제1기재층의 길이방향 중 중앙부를 향해 0.5∼1mm 이격되도록 삽착하여 상기 제1기재층의 양쪽 끝이 부분 노출되게 하고 내열성과 절연성이 우수한 접착시트로 가접착한 다음 상기 관형 금속 전극이 가접착된 상기 제1기재층을 원통형 몰드에 삽입하여 열처리 오븐 내에서 열처리 후 건조 및 경화처리하여 접착력 0.3Kgf/cm 이상이 되도록 만든 전극; 스프레이 공법을 사용하여 상기 전극의 일측 단부에 인접하는 상기 제1기재층의 표면 일부와 상기 전극의 일측 단부의 표면 일부에 은(Ag) 페이스트를 먼저 도포하여 전극 접착층을 형성한 상태에서 250℃ 이상의 고내열성과 고전도성을 가지고 히팅 소스로 사용되는 탄소나노복합 페이스트를 상기 제1기재층의 표면과 상기 전극의 표면 일부에 12㎛ 이하 두께로 상기 전극 접착층을 완전히 덮도록 도포하고 열처리 오븐 내에서 열처리 후 건조 및 소성하여 위치별 표면 저항차 2% 이내, 저항 변화율 5% 이내, 표면 저항 13Ω/cm2으로 만든 면상발열층; 사용온도 180℃ 가압환경에서 우수한 내열성, 내마모성, 이형성을 가지는 PFA(PolyFluroAlkylene) 필름 재질의 테프론 튜브(Teflon tube)를 압출 가공하여 20∼50㎛ 두께로 만든 이형층; 상기 이형층의 내측을 접착성 확보를 위하여 화학적 에칭 또는 엑시머 레이저로 개질처리한 다음 프라이머 코팅을 한 후 상기 이형층이 조립된 관형 몰드에 분사(injection) 공법 혹은 디스펜스(dispense) 공법을 사용하여 열전도성 액상 실리콘 러버(예컨대, 신예츠사의 0.8W 이상의 열전도성 액상 실리콘 러버)를 주입하고 건조 가류 과정을 거쳐 150∼300㎛ 두께로 상기 면상발열층과 상기 이형층 사이에 개재하도록 만든 탄성층; 상기 제1기재층 표면에 형성된 상기 면상발열층의 지지층이며, 표면이 11∼15㎛ 두께로 아노다이징 처리되어 절연성을 확보한 중공의 알루미늄(Al) 파이프로 만든 것이고 양측 단부가 상기 면상발열층의 양쪽 끝에서 상기 제1기재층의 길이방향 중 외측을 향해 0.5∼1mm 이격되도록 상기 제1기재층 내부에 삽입되어 접착된 제2기재층; 상기 제1기재층과 상기 제2기재층을 접착한 상태에서 상기 제1기재층의 부분 노출된 양쪽 끝을 덮고 서로 결합된 상기 제1기재층과 상기 제2기재층의 양측 개구부를 막아 밀봉한 캡; 및 상기 제1기재층과 상기 제2기재층의 일측 개구부를 막아 밀봉하는 캡의 중앙부를 관통하고 상기 제2기재층의 중공부를 경유하여 상기 제1기재층과 상기 제2기재층의 타측 개구부를 막아 밀봉하는 타측 캡을 관통하여 상기 각각의 캡에서 외측으로 단부가 노출되도록 고정된 샤프트;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 화상형성장치의 정착유닛용 히팅롤러에 있어서, 상기 면상발열층은 상기 전극의 일측 단부의 표면 일부에 상기 전극 면적의 20∼40% 범위로 도포되고 상기 전극 면적의 나머지 영역은 마스킹 처리하여 형성한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 화상형성장치의 정착유닛용 히팅롤러에 있어서, 상기 면상발열층은 위치별 표면 저항차 2% 이내로 형성하기 위해서 열처리 오븐에서 위치별 온도차가 5% 이내가 되도록 열처리 제어하여 만든 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 화상형성장치의 정착유닛용 히팅롤러에 있어서, 상기 제2기재층은 아노다이징 처리되어 절연성을 확보한 알루미늄(Al) 파이프의 표면에 브레이딩(braiding) 공법을 적용하여 내열성이 우수한 상온경화형(RTV; Room Temperature Vulcanization) 접착제로 5㎛ 두께 이내의 접착층을 형성한 상태로 상기 제1기재층 내부에 삽입되어 접착된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라 상기 면상발열층에서 발생한 열로 히팅롤러의 표면을 형성하는 상기 이형층을 직접 가열하여 인쇄매체에 전사된 토너화상을 융착하면, 종래에 히팅롤러에 내장된 히트램프의 복사열을 인쇄매체에 간접 전달하여 토너화상을 융착하는 방식에서 히팅롤러를 대략 180∼190℃로 가열하는 과정에서 많은 열 손실이 발생하는 문제점을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명을 레이저프린터에 적용하면, 종래의 할로겐램프를 열원으로 사용하는 레이저프린터에서 발열속도가 느려짐에 따른 인쇄속도 저하 문제점과 많은 열에너지를 소비하는 문제점을 모두 해소할 있다.
도 1은 본 발명에 따른 화상형성장치의 정착유닛용 히팅롤러를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 도 2의 A-A 부분의 단면면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 화상형성장치의 정착유닛용 히팅롤러(100)는 제1기재층(110)과 전극(120), 면상발열층(130), 이형층(140), 탄성층(150), 제2기재층(160), 캡(170) 및 샤프트(180)를 포함하여 구성된다.
상기 제1기재층(110)은 디스펜스(dispense) 공법을 사용하여 액상 폴이이미드(PI; Polyimide) 바니쉬(varnish)로 원통형 성형 몰드 외주면에 이음매 없는 필름막을 형성하고 열처리 오븐 내에서 열처리 후 건조 및 경화하여 50∼100㎛ 두께의 관형으로 만든 것이다.
상기 제1기재층(110)는 두께 50㎛ 이하인 관형으로 만들 경우, 상기 제1기재층(110)의 표면에 일체형으로 형성된 면상발열층(130)으로 히팅롤러(100)의 표면을 직접 가열하여 인쇄매체에 전사된 토너화상을 융착할 때 내열, 절연 및 내전압에 취약할 수 있다.
상기 제1기재층(110)는 두께 100㎛ 이하인 관형으로 만들 경우, 경제성이 떨어진다.
상기 전극(120)은 전주도금으로 얻은 40㎛ 이하 두께의 관형 금속 전극(예컨대, 니켈 전극)을 표면 개질처리한 상기 제1기재층(110)의 양쪽 끝에서 상기 제1기재층(110)의 길이방향 중 중앙부를 향해 0.5∼1mm 이격되도록 삽착하여 상기 제1기재층(110)의 양쪽 끝이 부분 노출되게 하고 내열성과 절연성이 우수한 접착시트(미도시)로 가접착한 다음 상기 관형 금속 전극이 가접착된 상기 제1기재층(110)을 원통형 몰드에 삽입하여 열처리 오븐 내에서 열처리 후 건조 및 경화처리하여 접착력 0.3Kgf/cm 이상이 되도록 만든 것이다.
상기 전극(120)은 상기 제1기재층(110)의 양쪽 끝과의 이격 거리가 0.5mm 이내가 되면 전원 인가 시 주변의 상기 면상발열체(130)에 포함된 도체와 유도전류로 인한 전기적인 손상이 발생될 수 있다.
상기 전극(120)은 상기 제1기재층(110)의 양쪽 끝과의 이격 거리가 1mm 이상이면 상기한 바와 같이 부분 노출된 상기 제1기재층(110)의 양쪽 끝을 덮는 캡(170)의 플랜지 사이즈가 증대하므로 경제성이 떨어지고, 히팅롤러(100)의 중량이 증대한다.
상기 전극(120)은 상기 제1기재층(110)과의 접착력 0.3Kgf/cm 이상을 얻기 위해서는 상기 제1기재층(110)의 외경과 상기 전극(120)의 내경이 10㎛ 이내의 엄격한 공차 관리가 요구된다.
상기 전극(120)은 상기 제1기재층(110)과의 접착력 0.3Kgf/cm 미만에서는 히팅롤러(100)의 가열 및 회전 작동 시 상기 제1기재층(110) 혹은 상기 면상발열체(130)의 열팽창에 의해 상기 제1기재층(110)에서 떨어질 수 있고, 실제로 상기 전극(120)이 제1기재층(110)에서 떨어졌을 때 단락 또는 스파크가 발생할 수 있다.
본 발명에서는 상기 전극(120)이 제1기재층(110)에서 떨어졌을 때 발생할 수 있는 단락 또는 스파크를 차단 혹은 예방하기 위하여, 상기 제1기재층(110)의 표면 일부와 상기 전극(120)의 일측 단부의 표면 일부에 은(Ag) 페이스트를 먼저 도포하여 전극 접착층(131)을 형성한 상태에서 상기 면상발열층(130)을 형성한다.
상기 면상발열층(130)은 스프레이 공법을 사용하여 상기 전극(120)의 일측 단부에 인접하는 상기 제1기재층(110)의 표면 일부와 상기 전극(120)의 일측 단부의 표면 일부에 은(Ag) 페이스트를 먼저 도포하여 전극 접착층(131)을 형성한 상태에서 250℃ 이상의 고내열성과 고전도성을 가지고 히팅 소스로 사용되는 탄소나노복합 페이스트를 상기 제1기재층(110)의 표면과 상기 전극(120)의 표면 일부에 12㎛ 이하 두께로 상기 전극 접착층(131)을 완전히 덮도록 도포하고 열처리 오븐 내에서 열처리 후 건조 및 소성하여 위치별 표면 저항차 2% 이내, 저항 변화율 5% 이내, 표면 저항 13Ω/cm2으로 만든 것이다.
상기 면상발열층(130)은 두께 12㎛ 보다 두꺼우면 상기 제1기재층(110)으로부터 박리될 수 있다.
상기 면상발열층(130)은 두께 12㎛ 이하에서 표면 저항 13Ω/cm2로 만들기 위해서 DAT사의 탄소나노복합 페이스트인 DP-400를 사용하여 만든 것이다. 참고로, 상기한 DAT사의 탄소나노복합 페이스트는 탄소나노튜브(CNT)와 탄소나노플레이트(CNP)를 히팅 소스로 사용하여 250℃이상의 고내열성과 고전도성을 가지고 있는 것이 특징이다.
상기 면상발열층(130)은 상기 전극(120)의 일측 단부의 표면 일부에 상기 전극(120) 면적의 20∼40% 범위로 도포되고 상기 전극(120) 면적의 나머지 영역은 마스킹 처리하여 형성한 것이다.
상기 면상발열층(130)은 상기 전극(120)의 일측 단부의 표면 일부에 상기 전극(120) 면적의 20% 이하 범위로 도포되는 경우, 상기 전극(120)에서 저항이 높아질 수 있다.
상기 면상발열층(130)은 상기 전극(120)의 일측 단부의 표면 일부에 상기 전극(120) 면적의 40% 이상 범위로 도포되는 경우, 상기 전극(120)이 상기 면상발열층(130)에서 발생하는 열에 의해 과열될 수 있다.
상기 면상발열층(130)은 상기한 위치별 표면 저항차 2% 이내로 형성하기 위해서 열처리 오븐에서 위치별 온도차가 5% 이내가 되도록 열처리 제어하여 만든 것이다.
상기 면상발열층(130)을 만들기 위해서는 상기한 열처리 제어 기술 뿐만 아니라, 스프레이 공법을 사용할 시 탄소나노복합 페이스트 도포량을 균일하게 제어하는 기술과 건조 및 소성 조건 최적화 기술이 요구된다.
상기 면상발열층(130)은 두께 12㎛ 이하에서 상기한 저항 변화율 5% 이내로 관리하기 위해서 저항변화율을 5% 이내로 관리하기 위해서는 탄소나노복합 페이스트, 특히 탄소나노튜브(CNT)T 코팅용액의 배합기술이 필요하다.
상기 이형층(140)은 사용온도 180℃ 가압환경에서 우수한 내열성, 내마모성, 이형성을 가지는 PFA(PolyFluroAlkylene) 필름 재질의 테프론 튜브(Teflon tube)를 압출 가공하여 20∼50㎛ 두께로 만든 것이다.
상기 탄성층(150)은 상기 이형층(140)의 내측을 접착성 확보를 위하여 화학적 에칭 또는 엑시머 레이저로 개질처리한 다음 프라이머 코팅을 한 후 상기 이형층(140)이 조립된 관형 몰드에 분사(injection) 공법 혹은 디스펜스(dispense) 공법을 사용하여 열전도성 액상 실리콘 러버(예컨대, 신예츠사의 0.8W 이상의 열전도성 액상 실리콘 러버)를 주입하고 건조 가류 과정을 거쳐 150∼300㎛ 두께로 상기 면상발열층(130)과 상기 이형층(140) 사이에 개재하도록 만든 것이다.
상기 탄성층(150)은 150㎛ 이하 두께로 만들어지는 경우, 히팅롤러(100)의 정착율이 떨어질 수 있고, 300㎛ 이상 두께로 만들어지면 열전달이 느려져 히팅롤러(100)의 소비전력이 두께에 비례하여 높아질 수 있다.
상기 탄성층(150)은 상기 전극(120)의 일측 단부의 표면 일부에 형성된 상기 면상발열층(130)을 완전히 덮어 은폐시켜 상기 전극(120)으로 인가된 전기가 다른 쪽으로 흐르지 않도록 하여 절연성과 내전압을 충족할 수 있다.
상기 제2기재층(160)은 상기 제1기재층(110) 표면에 형성된 상기 면상발열층(130)의 지지층이며, 표면이 11∼15㎛ 두께로 아노다이징 처리되어 절연성을 확보한 중공의 알루미늄(Al) 파이프로 만든 것이고, 상기 제1기재층(110)과 조립하여 접착 시 내전압을 만족하기 위하여 양측 단부가 상기 면상발열층(130)의 양쪽 끝에서 상기 제1기재층(110)의 길이방향 중 외측을 향해 0.5∼1mm 이격되도록 상기 제1기재층(110) 내부에 삽입되어 접착된 것이다.
상기 제2기재층(160)은 아노다이징 처리되어 절연성을 확보한 알루미늄(Al) 파이프의 표면에 브레이딩(braiding) 공법을 적용하여 내열성이 우수한 상온경화형(RTV; Room Temperature Vulcanization) 접착제로 5㎛ 두께 이내의 제2기재층 접착층(161)을 형성한 상태로 상기 제1기재층(110) 내부에 삽입되어 접착된 것이다.
상기 제2기재층 접착층(161)은 5㎛ 두께 보다 두꺼우면 상기 제1기재층(110)과 상기 제2기재층(160) 간에 들뜸에 기인하는 공기층이 발생할 수 있다.
상기 제2기재층(160)의 외경과 상기 제1기재층(110)의 내경에 대해서는 엄격한 공차 관리와 삽입 및 접착 기술이 요구된다.
상기 캡(170)은 상기 제1기재층(110)과 상기 제2기재층(160)을 접착한 상태에서 상기 제1기재층(110)의 부분 노출된 양쪽 끝을 덮고 서로 결합된 상기 제1기재층(110)과 상기 제2기재층(160)의 양측 개구부를 막아 밀봉한 것이다.
상기 캡(170)은 내열성이 우수한 재질로 만드는 것이 바람직하고, 내전압에 견딜 수 있는 구조로 설계된 것이 바람직하다.
상기 샤프트(180)는 상기 제1기재층(110)과 상기 제2기재층(160)의 일측 개구부를 막아 밀봉하는 캡(170)의 중앙부를 관통하고 상기 제2기재층(160)의 중공부를 경유하여 상기 제1기재층(110)과 상기 제2기재층(160)의 타측 개구부를 막아 밀봉하는 타측 캡(170)을 관통하여 상기 각각의 캡(170)에서 외측으로 단부가 노출되도록 고정된 것이다.
상기 샤프트(180)는 히팅롤러(100)가 화상형성장치의 정착유닛에 포함되는 가압롤러와 나란히 배치되어 회전할 때 회전축 역할을 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 화상형성장치의 정착유닛용 히팅롤러(100)는 다음과 같이 작동한다.
상기 히팅롤러(100)는 화상형성장치의 정착유닛에 포함되는 가압롤러(미도시)와 나란히 배치되어 회전하면서 상기 히팅롤러(100)와 가압롤러의 틈새를 통과하는 인쇄매체의 토너화상을 가열 및 가압한다.
이때, 상기 제1기재층(110)의 표면에 일체형으로 형성된 상기 면상발열층(130)이 상기 전극(120)을 통해 공급되는 전원에 의해 발열 작동하면, 상기 면상발열층(130)에서 발생한 열이 상기 탄성층(150)으로 전달되고, 상기 탄성층(150)으로 전달된 열은 히팅롤러(100)의 표면을 형성하는 상기 이형층(140)을 직접 가열하여 인쇄매체에 전사된 토너화상을 융착한다.
이처럼, 본 발명에 따라 상기 면상발열층(130)에서 발생한 열로 히팅롤러(100)의 표면을 형성하는 상기 이형층(140)을 직접 가열하여 인쇄매체에 전사된 토너화상을 융착하면, 종래에 히팅롤러에 내장된 히트램프의 복사열을 인쇄매체에 간접 전달하여 토너화상을 융착하는 방식에서 히팅롤러를 대략 180∼190℃로 가열하는 과정에서 많은 열 손실이 발생하는 문제점을 해소할 수 있다.
본 발명을 레이저프린터에 적용하면, 종래의 할로겐램프를 열원으로 사용하는 레이저프린터에서 발열속도가 느려짐에 따른 인쇄속도 저하 문제점과 많은 열에너지를 소비하는 문제점을 모두 해소할 있다.
한편, 본 발명에 따르면 내열성, 절연성, 내전압에 안정적인 폴이이미드(PI; Polyimide) 재질의 제1기재층(110)을 형성할 수 있고, 발포 실리콘 보다 원가적으로 유리한 아노다이징 처리된 알루미늄 파이프로 제2기재층(120)을 형성할 수 있고, 상온경화형(RTV; Room Temperature Vulcanization) 접착제로 제1기재층(110)과 제2기재층(160)을 접착함으로써 고온 고압환경에서 접착 신뢰성을 향상할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 스프레이 공법을 사용하여 제1기재층(110)의 표면에 균일한 두께로 일체형 면상발열층(130)을 형성함으로써 균일한 표면 저항을 얻을 수 있고, 상기 제1기재층(110)의 양측에 접착시트로 접착된 후 가압된 전극(120)의 표면 일부에 은(Ag) 페이스트로 된 접착층(131)을 먼저 도포한 다음 그 위에 면상발열층(130)을 도포함으로써 내열성, 절연성이 높은 접착 성능을 기대할 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면 상기한 은(Ag) 페이스트로 된 접착층(131)을 활용한 높은 접착 성능에 의해 접착 불량에 기인하여 상기 전극(120)이 상기 제1기재층(110)에서 떨어졌을 때 발생할 수 있는 단락 혹은 스파크를 차단 혹은 예방할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 절연성 및 열전도성이 우수한 탄성층(150)과 내마모성과 이형성이 우수한 이형층(140)을 형성할 수 있다.
100: 히팅롤러 110: 제1기재층
120: 전극 130: 면상발열층
131: 전극 접착층 140: 이형층
150: 탄성층 160: 제2기재층
161: 제2기재층 접착층 170: 캡
180: 샤프트

Claims (4)

  1. 디스펜스(dispense) 공법을 사용하여 액상 폴이이미드(PI; Polyimide) 바니쉬(varnish)로 원통형 성형 몰드 외주면에 이음매 없는 필름막을 형성하고 열처리 오븐 내에서 열처리 후 건조 및 경화하여 50∼100㎛ 두께의 관형으로 만든 제1기재층(110)과;
    전주도금으로 얻은 40㎛ 이하 두께의 관형 금속 전극을 표면 개질처리한 상기 제1기재층(110)의 양쪽 끝에서 상기 제1기재층(110)의 길이방향 중 중앙부를 향해 0.5∼1mm 이격되도록 삽착하여 상기 제1기재층(110)의 양쪽 끝이 부분 노출되게 하고 내열성과 절연성이 우수한 접착시트(미도시)로 가접착한 다음 상기 관형 금속 전극이 가접착된 상기 제1기재층(110)을 원통형 몰드에 삽입하여 열처리 오븐 내에서 열처리 후 건조 및 경화처리하여 접착력 0.3Kgf/cm 이상이 되도록 만든 전극(120);
    스프레이 공법을 사용하여 상기 전극(120)의 일측 단부에 인접하는 상기 제1기재층(110)의 표면 일부와 상기 전극(120)의 일측 단부의 표면 일부에 은(Ag) 페이스트를 먼저 도포하여 전극 접착층(131)을 형성한 상태에서 250℃ 이상의 고내열성과 고전도성을 가지고 히팅 소스로 사용되는 탄소나노복합 페이스트를 상기 제1기재층(110)의 표면과 상기 전극(120)의 표면 일부에 12㎛ 이하 두께로 상기 전극 접착층(131)을 완전히 덮도록 도포하고 열처리 오븐 내에서 열처리 후 건조 및 소성하여 위치별 표면 저항차 2% 이내, 저항 변화율 5% 이내, 표면 저항 13Ω/cm2으로 만든 면상발열층(130);
    사용온도 180℃ 가압환경에서 PFA(PolyFluroAlkylene) 필름 재질의 테프론 튜브(Teflon tube)를 압출 가공하여 20∼50㎛ 두께로 만든 이형층(140);
    상기 이형층(140)의 내측을 접착성 확보를 위하여 화학적 에칭 또는 엑시머 레이저로 개질처리한 다음 프라이머 코팅을 한 후 상기 이형층(140)이 조립된 관형 몰드에 분사(injection) 공법 혹은 디스펜스(dispense) 공법을 사용하여 열전도성 액상 실리콘 러버를 주입하고 건조 가류 과정을 거쳐 150∼300㎛ 두께로 상기 면상발열층(130)과 상기 이형층(140) 사이에 개재하도록 만든 탄성층(150);
    상기 제1기재층(110) 표면에 형성된 상기 면상발열층(130)의 지지층이며, 표면이 11∼15㎛ 두께로 아노다이징 처리되어 절연성을 확보한 중공의 알루미늄(Al) 파이프로 만든 것이고 양측 단부가 상기 면상발열층(130)의 양쪽 끝에서 상기 제1기재층(110)의 길이방향 중 외측을 향해 0.5∼1mm 이격되도록 상기 제1기재층(110) 내부에 삽입되어 접착된 제2기재층(160);
    상기 제1기재층(110)과 상기 제2기재층(160)을 접착한 상태에서 상기 제1기재층(110)의 부분 노출된 양쪽 끝을 덮고 서로 결합된 상기 제1기재층(110)과 상기 제2기재층(160)의 양측 개구부를 막아 밀봉한 캡(170); 및
    상기 제1기재층(110)과 상기 제2기재층(160)의 일측 개구부를 막아 밀봉하는 캡(170)의 중앙부를 관통하고 상기 제2기재층(160)의 중공부를 경유하여 상기 제1기재층(110)과 상기 제2기재층(160)의 타측 개구부를 막아 밀봉하는 타측 캡(170)을 관통하여 상기 각각의 캡(170)에서 외측으로 단부가 노출되도록 고정된 샤프트(180);
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착유닛용 히팅롤러.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 면상발열층(130)은 상기 전극(120)의 일측 단부의 표면 일부에 상기 전극(120) 면적의 20∼40% 범위로 도포되고 상기 전극(120) 면적의 나머지 영역은 마스킹 처리하여 형성한 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착유닛용 히팅롤러.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 면상발열층(130)은 위치별 표면 저항차 2% 이내로 형성하기 위해서 열처리 오븐에서 위치별 온도차가 5% 이내가 되도록 열처리 제어하여 만든 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착유닛용 히팅롤러.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제2기재층(160)은 아노다이징 처리되어 절연성을 확보한 알루미늄(Al) 파이프의 표면에 브레이딩(braiding) 공법을 적용하여 상온경화형(RTV; Room Temperature Vulcanization) 접착제로 5㎛ 두께 이내의 제2기재층 접착층(161)을 형성한 상태로 상기 제1기재층(110) 내부에 삽입되어 접착된 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착유닛용 히팅롤러.
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