KR20210153786A - 윤활제를 저장하는 저장고를 갖는 정착 장치 - Google Patents

Abstract

정착 장치가 개시된다. 본 정착 장치는 회전 가능하게 마련되는 가압 롤러, 가압 롤러와 외접하도록 배치되는 가열 벨트, 윤활제가 저장되고, 가열 벨트 외측에 배치되는 저장고, 가열 벨트에 내접하여 가압 롤러와 가열 벨트 사이에 정착 닙을 형성하는 닙 형성 부재 및 닙 형성 부재의 일 측에 마련되고, 저장고와 연통되어 가열 벨트의 내부 표면에 윤활제를 공급하는 덕트 부재를 포함한다.

Description

윤활제를 저장하는 저장고를 갖는 정착 장치{FUSER WITH RESERVOIR FOR STORING LUBRICANTS}

화상 형성 장치는 인쇄 매체에 화상을 인쇄하는 장치로, 프린터, 복사기, 팩스 및 이들의 기능을 통합하여 구현한 복합기 등이 이에 해당한다. 전자 사진 방식 화상 형성 장치는 인쇄 매체에 인쇄 데이터에 대응하는 현상제 화상을 형성하고, 이 현상제 화상에 소정의 열과 압력을 인가하여 현상제 화상을 인쇄 매체 상에 영구적으로 정착시키는 정착 장치를 사용한다.

정착 장치는 가열 벨트가 정지된 닙 형성 부재에 대하여 회전하는 구조를 가지기 때문에, 가열 벨트와 닙 형성 부재가 접촉하는 부분에서 마찰이 발생한다. 이에 따라, 가열 벨트와 가압 롤러 사이의 속도 차이가 발생하여 기록 매체 상에 미정착 토너 화상이 미끄러지는 슬립 현상이 발생할 수 있으며, 닙 형성 부재 또는 가열 벨트에 마모가 발생하여 부품이 파손될 우려가 있다. 이러한 슬립 현상 및 부품 파손 현상을 방지하기 위하여, 가열 벨트와 닙 형성 부재 사이에 윤활제를 도포하여 이들 사이의 마찰을 저감한다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 정착 장치의 사시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 정착 장치에서 하우징을 제거한 모습을 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3에 표시된 IV-IV선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5 내지 도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 가열 벨트 내측의 구성을 나타낸 사시도 및 분해 사시도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 덕트 부재의 일 단을 확대한 사시도이다.
도 8 내지 도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 파이프의 다양한 변형예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 개폐 장치의 분해 사시도이다.
도 11 내지 도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 개폐 장치의 동작을 나타내는 단면도이다.
도 13 내지 도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 저장고, 펌프 및 압력 조절 밸브의 동작을 나타내는 단면도이다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 정착 장치의 기능 블록도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시 예들은 여러 가지 상이한 형태로 변형되어 실시될 수도 있다. 실시 예들의 특징을 보다 명확히 설명하기 위하여 이하의 실시 예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려진 사항들에 관해서 자세한 설명은 생략한다.

한편, 본 명세서에서 어떤 구성이 다른 구성과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐 아니라, '그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성이 다른 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성들을 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다.

또한, “화상 형성 장치”란 컴퓨터와 같은 단말장치에서 생성된 인쇄 데이터를 기록 인쇄 매체에 인쇄하는 장치를 말한다. 이러한 화상 형성 장치의 예로는 복사기, 프린터, 팩시밀리 또는 이들의 기능을 하나의 장치를 통해 복합적으로 구현하는 복합기(Multi-Function Printer, MFP)등을 들 수 있다.

이하에서 설명되는 실시 예는 본 개시의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 개시는 여기서 설명되는 실시 예들과 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다.

다만, 이하에서 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 개시의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치는 닙 형성 부재와 가열 벨트 사이에 발생하는 마찰에 따라 부품이 파손되는 문제를 해결하기 위하여, 윤활제를 저장하는 별도의 저장고를 구비할 수 있다.

이에 따라, 가열 벨트에 공급된 윤활제가 소진되더라도, 가열 벨트는 저장고로부터 윤활제를 지속적으로 공급받을 수 있으므로, 닙 형성 부재와 가열 벨트 사이의 마찰이 저감되어, 부품의 파손이 방지되며 수명이 증대될 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치(1)는 본체(2), 기록 매체 공급 장치(3), 현상 장치(4), 복수의 감광 드럼(5), 전사 장치(6), 기록 매체 배출 장치(7), 광 주사 장치(미도시) 및 정착 장치(10)를 포함할 수 있다.

본체(2)는 화상 형성 장치(1)의 외관을 형성하고, 그 내부에 설치되는 각종 부품들을 지지할 수 있다. 본체(2)의 일부분은 개폐 가능하도록 마련될 수 있고, 사용자는 본체(2)의 개방된 부분을 통해 각종 부품을 교체, 수리하거나 본체 내부에 걸린 기록 매체를 제거할 수 있다.

기록 매체 공급 장치(3)는 기록 매체를 전사 장치(6) 쪽으로 공급할 수 있다. 예를 들어, 기록 매체 공급 장치(3)는 기록 매체가 보관되는 카세트와, 카세트에 보관된 기록 매체를 한 장씩 픽업하는 픽업 롤러와, 픽업된 기록 매체를 전사 장치(6) 쪽으로 이송하는 이송 롤러를 포함할 수 있다.

광 주사 장치는 화상 정보에 상응하는 광을 감광 드럼(5)에 조사하여 감광 드럼(5)의 표면에 정전 잠상을 형성할 수 있다.

현상 장치(4)는 감광 드럼(5)에 형성된 정전 잠상에 현상제인 토너를 공급하여 가시적인 토너 화상을 형성할 수 있다. 현상 장치(4)는 서로 다른 색상의 현상제, 예를 들면 블랙(K), 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y) 색상의 현상제가 각각 수용되는 4개의 현상기로 구성될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치(1)는, 4개의 감광 드럼(5)이 각각의 현상기에 포함된 예를 도시하였으나, 이와는 달리 4개의 현상기가 하나의 감광 드럼(5)에 가시 화상을 형성하도록 구성하는 것도 가능하다.

전사 장치(6)는 감광 드럼(5)에 형성된 가시 화상을 전달받아 기록 매체로 전사할 수 있다.

화상 형성 장치(1)가 컬러 인쇄 동작을 수행할 때 전사 롤러들은 각 감광 드럼(5) 쪽으로 가압될 수 있다. 이에 따라, 감광 드럼(5)에 형성된 각각의 가시 화상은 전사 롤러들에 의해 전사 벨트로 전사되어 중첩되고, 전사 벨트의 화상은 기록 매체 공급 장치(3)로부터 공급되어 전사 롤러와 전사 벨트 사이를 통과하는 기록 매체에 전사될 수 있다.

전사 장치(6)를 통과한 기록 매체는 정착 장치(10)로 진입한다. 정착 장치(10)는 기록 매체에 열과 압력을 가하도록 구성되어 기록매체상의 미 정착 토너 화상을 기록 매체에 고정시킬 수 있다.

정착 장치(10)를 통과한 기록 매체는 기록 매체 배출 장치(7)로 안내되고, 기록 매체 배출 장치(7)는 기록 매체를 화상 형성 장치(1)의 외부로 배출할 수 있다. 기록 매체 배출 장치(7)는 배출 롤러와, 배출 롤러에 대향하여 설치되는 배출 백업 롤러를 포함할 수 있다.

이하에서는, 본 개시의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치(1)에 구비된 정착 장치(10)에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 정착 장치의 사시도이다. 도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 정착 장치에서 하우징을 제거한 모습을 나타내는 사시도이다. 도 4는 도 3에 표시된 IV-IV선을 따라 절단한 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 정착 장치(10)는 하우징(11), 가압 롤러(100), 가열 벨트(200), 부시(300), 파이프(400), 개폐 장치(500), 덕트 부재(600) 및 저장고(700, 도 13)을 포함할 수 있다. 인쇄 매체는 PI(Paper In) 방향을 따라 정착 장치(10)로 인입되고, 정착 장치(10)를 통과하여 PO(Paper Out) 방향으로 인출될 수 있다.

PI 방향은 정착 장치(10)의 하측에서 하우징(11)의 저면을 향하는 방향일 수 있고, PO 방향은 하우징(11)의 상면에서 정착 장치(10)의 상측으로 멀어지는 방향일 수 있다. PI 방향 및 PO 방향은 모두 Z축과 나란한 방향일 수 있으나, 그 방향이 이에 한정되는 것은 아니다.

하우징(11)은 가압 롤러(100), 가열 벨트(200), 부시(300) 및 덕트 부재(600)를 내부에 수용할 수 있다. 개폐 장치(500) 및 저장고(700)는 하우징(11) 외부에 배치되고, 파이프(400)는 하우징(11)을 관통하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 각 구성은 하우징(11) 내부에 배치될 수도 있다.

가압 롤러(100)는 회전 가능하게 마련된 롤러의 예로써, 정착 닙(N)을 통과하는 기록 매체를 가압할 수 있다. 가압 롤러(100)는 화상 형성 장치(1)의 본체(2)에 장착되는 구동 장치(104, 도 15)로부터 동력을 전달받아 회전할 수 있다.

기록 매체가 가압 롤러(100)와 가열 벨트(200) 사이의 정착 닙(N)을 통과하는 과정에서, 기록 매체에 전사된 토너 화상은 열과 압력에 의해 기록 매체에 고정될 수 있다.

가압 롤러(100)는 샤프트(101), 탄성층(102) 및 이형층(103)을 포함할 수 있다.

샤프트(101)는 가압 롤러(100)의 중심부에 배치되어 회전축으로서 기능할 수 있다. 샤프트(101)는 알루미늄이나 스틸과 같은 금속으로 형성될 수 있다.

탄성층(102)은 샤프트(101)의 주위를 덮도록 배치되며, 가압 롤러(100)와 가열 벨트(200)의 압접 시에 탄성 변형하면서 가열 벨트(200)와의 사이에 정착 닙(N)을 형성할 수 있다. 탄성층(102)의 외부 표면에는 기록 매체가 가압 롤러(100)에 달라 붙는 것을 방지하는 이형층(103)이 형성될 수 있다. 이형층(103)은 예를 들어 PFA(Perfluoroalkoxy), 폴리 테트라 플루오로 에틸렌(PTFE: Polytetrafluoroethylenes), FEP(Fluorinated Ethylene Prophylene) 중 하나 또는 둘 이상의 혼합체(blend) 또는 이들의 복합체(copolymer)일 수 있다.

가열 벨트(200)는 가압 롤러(100)와 외접하여 가압 롤러(100)에 의해 피동적으로 회전할 수 있다. 가열 벨트(200)는 무단(endless) 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 단 부를 갖는 필름 형상으로 한 쌍의 롤러에 의해 감겨진 구조일 수도 있다.

가열 벨트(200)는 후술하는 열원(205)에 의해 가열되어 가열 벨트(200)와 가압 롤러(100) 사이의 정착 닙(N)을 통과하는 인쇄 매체에 열을 전달할 수 있다. 가열 벨트(200)는 금속, 내열성 폴리머 등의 단일층으로 구성되거나 금속이나 내열성 폴리머로 형성된 기본층에 탄성층과 보호층을 추가하여 구성될 수 있다.

부시(300)는 한 쌍이 가열 벨트(200)의 양 단에 각각 배치되며, 가열 벨트(200)의 양 단의 내면을 지지하고, 가열 벨트(200)의 길이 방향(Y축 방향)으로의 이동을 제한 할 수 있다. 부시(300)는 지지 부재(301)와 회전 링(302)을 포함할 수 있다.

지지 부재(301)는 부시(300)의 측벽을 기준으로 가열 벨트(200)를 향하여 돌출 형성되어, 가열 벨트(200)가 원활하게 회전할 수 있도록 가열 벨트(200)의 내면을 지지할 수 있다.

지지 부재(301)는 가열 벨트(200)를 바라보는 일 면에 가열 벨트(200)의 길이 방향(Y축 방향)으로 복수의 돌기가 형성될 수 있다. 이에 따라, 지지 부재(301)와 가열 벨트(200)가 접촉하는 면적이 감소되어, 가열 벨트(200)의 내부 표면에서 발생하는 마모가 감소될 수 있다.

회전 링(302)은 지지 부재(301)와 가열 벨트(200) 사이에 배치되고, 중심이 비어 있는 링의 형상을 가질 수 있다. 회전 링(302)은 가열 벨트(200)가 회전하는 경우 가열 벨트(200)와 함께 회전하여, 가열 벨트(200)가 지지 부재(301)와 직접 접촉함으로써 발생하는 마찰 저항을 제거하고, 가열 벨트(200)를 원형에 가까운 형상으로 유지시킬 수 있다.

파이프(400)는 윤활제(O)가 저장되는 저장고(700, 도 13)와 덕트 부재(600)를 연결하여, 윤활제(O)의 이동 경로를 제공할 수 있다. 파이프(400)는 하우징(11) 및 부시(300)를 관통하여 가열 벨트(200)의 내측에 배치된 덕트 부재(600)와 연통될 수 있다. 다만, 파이프(400)의 배치가 이에 한정되는 것은 아니고, 저장고(700)와 덕트 부재(600)를 연결할 수 있으면 충분하다. 파이프(400)의 다양한 배치 구조에 관하여는 상세히 후술하기로 한다.

윤활제(O)는 유체 상태의 오일(Oil)과 반고체 상태의 그리스(Grease)로 이루어질 수 있다. 오일은 실리콘 또는 불소가 주 원료일 수 있다.

개폐 장치(500)는 저장고(700)와 덕트 부재(600)사이에 배치되어, 선택적으로 저장고(700)와 덕트 부재(600) 사이의 유로를 개폐할 수 있다. 개폐 장치(500)의 상세한 구성은 후술하기로 한다.

저장고(700)는 윤활제(O)가 저장되고, 가열 벨트(200)의 외측에 배치될 수 있다. 저장고(700)는 덕트 부재(600)와 연통하므로, 윤활제(O)는 저장고(700)로부터 덕트 부재(600)로 이동할 수 있다.

윤활제(O)는 저장고(700)와 덕트 부재(600) 사이에 배치되는 펌프(800, 도 13)에 의하여 이동할 수 있다. 또한, 윤활제(O)는 저장고(700)로부터 저장고(700)보다 하측에 위치한 덕트 부재(600)로 자중에 의하여 이동할 수도 있다. 저장고(700)에 관한 상세한 구성은 후술하기로 한다.

가열 벨트(200)의 내측에는 닙 형성 부재(201), 닙 플레이트(202), 함침 부재(203), 가압 부재(204), 열원(205), 반사판(206) 및 덕트 부재(600)가 배치될 수 있다.

닙 형성 부재(201)는 가열 벨트(200)에 내접하여 가압 롤러(100)와 가열 벨트(200) 사이에 정착 닙(N)을 형성할 수 있다. 닙 형성 부재(201)는 정착 닙(N) 부근에서 가열 벨트(200)가 원활하게 주행할 수 있도록 가열 벨트(200)를 가이드 할 수 있다.

닙 형성 부재(201)는 그 단면이 대략 바닥이 평평한 U자 형상을 갖는 채널의 형상으로 형성되며, 그 내측으로 가압 부재(204)가 배치될 수 있다. 다만, 닙 형성 부재(201)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니며, 정착 닙(N)을 형성하도록 일 면이 평평한 형상을 가지면 충분하다.

닙 플레이트(202)는 닙 형성 부재(201)와 가열 벨트(200) 사이에 배치될 수 있다. 닙 플레이트(202)는 닙 형성 부재(201)와 가열 벨트(200)가 직접 접촉하는 것을 방지하여, 닙 형성 부재(201)와 가열 벨트(200) 사이에 과도한 마찰 저항이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 닙 플레이트(202)의 상세한 형상은 후술하기로 한다.

함침 부재(203)는 덕트 부재(600)와 가열 벨트(200) 사이에 배치되어, 덕트 부재(600)로부터 제공된 윤활제(O)를 함침(impregnation)하여 가열 벨트(200)의 내부 표면에 공급할 수 있다. 이에 따라, 덕트 부재(600)로부터 윤활제(O)가 단시간 내에 과도하게 배출되는 현상을 방지할 수 있다.

함침 부재(203)는 윤활제(O)를 함침할 수 있는 다공성 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 함침 부재(203)는 펠트(Felt), 패브릭(Fabric)으로 형성될 수 있다. 함침 부재(203)는 가열 벨트(200)와 접촉하는 외면이 곡면 또는 라운드진 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 함침 부재(203)는 가열 벨트(200)와 넓은 접촉면적을 갖게 되므로, 가열 벨트(200)로 윤활제(O)를 효율적으로 공급할 수 있다.

또한, 함침 부재(203)가 가열 벨트(200)의 지속적인 접촉 외력에 의하여 덕트 부재(600)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 함침 부재(203)를 덕트 부재(600)의 일 면에 고정시킬 수 있는 고정 부재(미도시)가 구비될 수 있다. 고정 부재는 탄성력을 가진 클립 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 함침 부재(203)를 덕트 부재(600)에 고정시킬 수 있는 형상이면 충분하다.

가압 부재(204)는 양 단이 가열 벨트(200)의 양 단에 형성된 부시(300)에 의하여 지지되고, 가열 벨트(200)의 중심부를 관통하여, 가열 벨트(200)의 길이 방향으로 가열 벨트(200)의 형상을 유지시킬 수 있다.

가압 부재(204)는 닙 형성 부재(201)의 굽힘 변형을 최소화할 수 있도록 닙 형성 부재(201)를 보강한다. 가압 부재(204)는 대략 바닥이 평형한 U자 형상의 단면을 갖는 채널 형상으로 형성되며, 닙 형성 부재(201)의 내측에 설치될 수 있다. 가압 부재(204)는 바닥이 평평한 U자 형상 외에도, I자 빔, H자 빔 등과 같은 단면 관성 모멘트가 큰 구조로 형성될 수 있다.

열원(205)은 가압 부재(204)가 가압 롤러(100)를 향하는 측의 반대 측에 배치될 수 있다. 열원(205)은 화상 정착에 필요한 열을 발생시키는 구성으로, 히트 램프(예를 들어, 할로겐 램프) 또는 발열저항으로 구비될 수 있다. 열원(205)은 가열 벨트(200)의 내부에서 가열 벨트(200)의 회전축을 따라 배치될 수 있다.

반사판(206)은 열원(205)과 가압 부재(204) 사이에 배치되고, 가압 부재(204)를 감싸도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 열원(205)과 가압 부재(204)는 직접 접촉하지 않게 되므로, 가압 부재(204)가 열원(205)에 의해 과도하게 가열되지 않고, 가압 부재(204)에 의한 열원(205)의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 덕트 부재(600)내에 수용된 윤활제(O)도 반사판(206)을 기준으로 열원(205)과 반대 측에 위치하므로, 윤활제(O)가 고온에서 기화되거나, 낮은 점성을 갖게 되어 가열 벨트(200)의 양 단으로 누출되는 현상을 방지할 수 있다.

반사판(206)은 열원(205)으로부터 방사되는 열을 가열 벨트를 향하도록 반사할 수 있다. 이에 따라, 열원(205)으로부터 발생한 열이 대부분 가열 벨트(200)를 가열하는데 사용되므로, 열원(205)의 가열 효율이 증대될 수 있다.

덕트 부재(600)는 닙 형성 부재(201)의 일 측에 마련되고, 윤활제를 저장하고, 가열 벨트(200) 외측에 배치되는 저장고(700)와 연통되어 가열 벨트(200)의 내부 표면에 윤활제(O)를 공급할 수 있다.

덕트 부재(600)는 닙 형성 부재(201)에 대응되는 길이를 가질 수 있고, 닙 형성 부재(201)와 일체로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 분리되어 형성될 수도 있다.

덕트 부재(600)는 길이 방향(Y축 방향)을 따라 윤활제(O)가 이동할 수 있는 폐쇄된 내측 공간을 형성할 수 있다. 덕트 부재(600)는 일 측이 개방되어 대략 U자 형상을 가지고, 개방된 일 측이 실링 부재(601)에 의하여 폐쇄될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 덕트 부재(600)는 채널의 형상으로 일체로 형성될 수도 있다.

윤활제(O)는 저장고(700)로부터 개폐 장치(500), 하우징(11), 부시(300) 및 실링 부재(601)를 차례로 관통하는 파이프(400)를 따라서 덕트 부재(600)의 내측 공간으로 이동할 수 있다.

덕트 부재(600)는 길이 방향(Y축 방향)을 따라 복수의 공급 홀(602)을 구비할 수 있다. 복수의 공급 홀(602)은 덕트 부재(600)의 가열 벨트(200) 또는 함침 부재(203)와 접하는 일 면에 형성될 수 있다.

덕트 부재(600)의 내측 공간에 위치한 윤활제(O)는 복수의 공급 홀(602)을 통하여 가열 벨트(200)의 내부 표면에 공급될 수 있다. 이에 따라, 가열 벨트(200)의 내부 표면의 마모가 감소될 수 있다.

또한, 덕트 부재(600) 내측의 윤활제(O)가 모두 소진되어도, 저장고(700)로부터 덕트 부재(600)로 윤활제(O)가 지속적으로 공급될 수 있으므로, 닙 형성 부재(201) 및 가열 벨트(200)의 상호 마찰로 인한 파손이 감소되고, 정착 장치(10)의 수명이 증대될 수 있다.

도 5 내지 도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 가열 벨트 내측의 구성을 나타낸 사시도 및 분해 사시도이다. 도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 덕트 부재의 일 단을 확대한 사시도이다.

도 5 내지 도 6을 참조하면, 가열 벨트(200)의 내측에는 파이프(400), 실링 부재(601), 덕트 부재(600), 함침 부재(203) 및 닙 플레이트(202)가 X축 방향을 따라서 차례로 적층 배치될 수 있다.

닙 플레이트(202)는 덕트 부재(600)에 대응되는 위치에 두께 방향으로 관통하는 개구(202a)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 윤활제(O)는 닙 플레이트(202)에 의하여 간섭 받지 않고, 덕트 부재(600)로부터 개구(202a)를 통하여 가열 벨트(200)의 내면으로 공급될 수 있다.

예를 들어, 덕트 부재(600)에 형성된 공급 홀(602)을 커버하는 함침 부재(203)는 개구(202a)를 통해 가열 벨트(200)의 내부 표면을 향하여 노출될 수 있다. 이에 따라, 윤활제(O)는 닙 플레이트(202)의 간섭을 받지 않고 가열 벨트(200)로 용이하게 공급될 수 있다.

파이프(400)의 일 단(400a)은 저장고(700)와 연통할 수 있고, 타 단(400b)은 실링 부재(601)에 형성된 홀(601a)에 끼워져 덕트 부재(600)와 연통할 수 있다.

예를 들어, 파이프(400)의 타 단(400b)은 덕트 부재(600)의 길이 방향을 기준으로 중간에 연결될 수 있다. 이에 따라, 윤활제(O)는 덕트 부재(600)의 양 단을 향하여 덕트 부재의 파이프(400)의 타 단(400b)을 기준으로 대칭적으로 이동할 수 있다. 즉, 윤활제(O)는 가열 벨트(200)의 길이 방향을 따라서 가열 벨트(200)의 내부 표면으로 균일하게 공급될 수 있다.

공급 홀(602)은 단면이 소정 크기 이하의 직경을 갖는 원형의 형상을 가지므로, 공급 홀(602)에 위치한 윤활제(O)는 소정의 모세관 힘(capillary force)이 가해질 수 있다. 모세관 힘은 유체의 표면 장력에 기인한 것으로, 모세관에 위치한 유체가 작은 표면적을 유지하기 위하여 모세관 밖으로 토출되지 않으려는 일종의 저항력일 수 있다.

예를 들어, 파이프(400)의 타 단(400b)과 인접한 중간 영역의 공급 홀(602)에 위치한 윤활제(O)는, 윤활제(O)가 파이프(400)의 타 단(400b)과 가장 먼 곳의 공급 홀(602a)까지 이동할 동안, 모세관 힘에 의하여 덕트 부재(600)의 외측으로 토출되지 않을 수 있다.

즉, 덕트 부재(600)가 미세한 크기의 직경을 갖는 공급 홀(602)을 구비함에 따라, 윤활제(O)는 어느 특정 영역의 공급 홀(602)로만 토출되는 것이 아니라, 공급 홀(602) 전체에 걸쳐 균일하게 토출될 수 있으므로, 가열 벨트(200)의 제한적인 영역에만 윤활제(O)가 공급되는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 공급 홀(602)은 파이프(400)의 타 단(400b)으로부터 멀어지는 방향을 따라서, 그 단면의 직경이 커지거나, 인접한 공급 홀(602)간의 간격이 좁아지도록 배치될 수 있다. 즉, 공급 홀(602)이 상술한 직경의 크기 또는 간격을 가짐에 따라, 윤활제(O)는 덕트 부재(600) 중 파이프(400)의 타 단(400b)과 인접하여 압력이 큰 영역과, 파이프(400)의 타 단(400b)과 먼 곳에 배치되어 압력이 작은 영역에서 모두 균일하게 가열 벨트(200)로 공급될 수 있다.

도 7을 참조하면, 복수의 공급 홀(602) 중 적어도 하나는 나머지 공급 홀(602)보다 상측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 파이프(400)의 타 단(400b)과 가장 먼 곳의 공급 홀(602a)은 나머지 공급 홀(602)보다 소정 높이(h)만큼 더 높은 곳에 배치될 수 있다.

윤활제(O)가 파이프(400)의 타 단(400b)으로부터 덕트 부재(600)의 양 단으로 이동하는 경우, 덕트 부재(600)의 내측 공간에 잔존해 있던 공기는 윤활제(O)에 밀려서 덕트 부재(600)의 양 단으로 이동할 수 있다. 공기는 윤활제(O)보다 밀도가 작으므로, 윤활제(O)의 상측에 위치 할 수 있다.

윤활제(O)가 덕트 부재(600)의 내측 공간을 모두 채울 때까지, 덕트 부재(600) 내측의 잔존 공기는 파이프(400)의 타 단(400b)과 가장 먼 곳의 공급 홀(602a)을 통하여 공기 유동 경로(A)를 따라 덕트 부재(600)의 외부로 용이하게 배출될 수 있다.

이에 따라, 윤활제(O)는 열원(205)에서 발생한 열에 의하여 팽창된 공기의 간섭을 받지 않고, 덕트 부재(600)의 모든 공급 홀(602)에서 균일한 압력으로 가열 벨트(200)로 공급될 수 있다.

도 8 내지 도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 파이프의 다양한 변형예들을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 파이프(400)의 타 단(400b)은 덕트 부재(600)의 일 단(600a)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 파이프(400)는 가열 벨트(200) 내측에 배치된 구성들과의 간섭을 최소화하면서 덕트 부재(600)에 연결될 수 있고, 파이프(400) 및 파이프(400)를 따라서 이동하는 윤활제(O)는 열원(205)으로부터 발생한 열의 영향을 적게 받으므로, 수명이 증대될 수 있다.

또한, 복수의 공급 홀(602) 중 나머지 공급 홀(602)보다 상측에 배치되는 공급 홀(602a)은, 덕트 부재(600) 내의 잔존 공기의 이동 방향을 고려하여, 덕트 부재(600)의 타 단(600b)과 인접한 곳에 배치될 수 있다.

그리고, 복수의 공급 홀(602)은 덕트 부재(600)의 일 단(600a)에서 타 단(600b)을 향하여, 단면의 직경이 커지거나, 인접한 공급 홀(602)간의 간격이 좁아질 수 있다. 이에 따라, 상술한 바와 같이 윤활제(O)는 덕트 부재(600)의 모든 공급 홀(602)에서 균일한 압력으로 가열 벨트(200)로 공급될 수 있다.

도 9를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 정착 장치(10)는 저장고(700)와 덕트 부재(600)의 일 단(600a)을 연결하여 공급 유로를 형성하는 제1 파이프(410) 및 저장고(700)와 덕트 부재(600)의 타 단(600b)을 연결하여 회수 유로를 형성하는 제2 파이프(420)를 포함할 수 있다.

윤활제(O)는 제1 파이프(410)를 따라서 저장고(700)로부터 덕트 부재(600)의 내측 공간으로 공급되고, 제2 파이프(420)를 따라서 덕트 부재(600)의 내측 공간으로부터 저장고(700)로 회수될 수 있다. 이에 따라, 윤활제(O)의 공급 유로와 회수 유로가 서로 중복되지 않으므로, 보다 용이하게 윤활제(O)가 덕트 부재(600) 또는 저장고(700)로 이동할 수 있다.

또한, 덕트 부재(600)의 양 단(600a, 600b)이 모두 개방되어 있으므로, 덕트 부재(600) 내의 잔존 공기는 덕트 부재(600)의 타 단(600b)과 연결된 제2 파이프(420)를 통하여 용이하게 덕트 부재(600) 외부로 배출될 수 있다.

도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 개폐 장치의 분해 사시도이다. 도 11 내지 도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 개폐 장치의 동작을 나타내는 단면도이다.

도 10을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 개폐 장치(500)는 덕트 부재(600)와 저장고(700)사이에 배치될 수 있고, 일 단(500a) 및 타 단(500b)이 파이프(400)를 통하여 각각 저장고(700) 및 덕트 부재(600)와 연결될 수 있다.

개폐 장치(500)는 제 1 및 제2 바디(510a, 510b), 제1 및 제2 스프링(520a, 520b), 제1 및 제2 개폐 부재(530a, 530b), 제1 및 제2 러버(540a, 540b) 및 가압 부재(550)를 포함할 수 있다.

제1 바디(510a)는 길이 방향으로 관통된 홀을 포함할 수 있고, 홀 내부에는 제1 스프링(520a), 제1 개폐 부재(530a) 및 제1 러버(540a)가 차례로 배치될 수 있다.

제1 스프링(520a)은 일 단이 제1 바디(510a)의 내면에 고정되어 제1 바디(510a)의 길이 방향과 나란하게 수축 및 인장하고, 타 단은 제1 개폐 부재(530a)와 연결될 수 있다.

제1 개폐 부재(530a)는 구의 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 러버(540a)는 길이 방향으로 중심이 관통된 형상을 가질 수 있고, 관통 단면의 내경은 개폐 부재의 직경과 대응되는 크기를 가질 수 있다.

가압 부재(550)는 중심에 플레이트를 포함하고, 플레이트의 전면 및 후면에서 돌출 형성된 가압 돌기(551) 및 결합 돌기(552)를 포함할 수 있다.

가압 돌기(551)는 단면이 제1 러버(540a)의 내경과 대응되는 직경을 갖고, 중심이 길이 방향으로 관통된 홀(551a)을 포함할 수 있다. 결합 돌기(552)는 일 단이 쐐기 형상을 가져서, 제1 및 제2 바디(510a, 510b)의 체결이 의도치 않게 해제되는 현상을 방지할 수 있다.

제2 바디(510b), 제2 스프링(520b), 제2 개폐 부재(530b) 및 제2 러버(540b)는 각각 제1 바디(510a), 제1 스프링(520a), 제2 개폐 부재(530a) 및 제1 러버(540a)동일한 형상을 갖고 가압 부재(550)를 기준으로 대칭 배치될 수 있다.

도 11 및 도 12는 각각 저장고(700)와 덕트 부재(600)가 연결된 경우와 분리된 경우를 나타내는 도면일 수 있다. 제1 및 제2 개폐 부재(530a, 530b)는 저장고(700)와 덕트 부재(600) 사이의 유로를 제1 위치에서 개방하고, 제2 위치에서 폐쇄할 수 있다. 제1 및 제2 개폐 부재(530a, 530b)는 제1 위치에서 각각 제1 및 제2 러버(540a, 540b)와 접촉하지 않고, 이격되어 사이에 틈을 형성할 수 있고, 제2 위치에서 각각 제1 및 제2 러버(540a, 540b)와 접촉하여 사이에 틈을 형성하지 않을 수 있다.

예를 들어, 제1 바디(510a)와 제2 바디(510b)가 서로 연결됨에 따라, 저장고(700)와 덕트 부재(600)가 연결되면, 제1 및 제2 개폐 부재(530a, 530b)는 가압 돌기(551)에 밀려서 제1 및 제2 스프링(520a, 520b)이 압축됨에 따라, 제2 위치에서 제1 위치로 이동할 수 있다. 이에 따라, 윤활제(O)는 제1 및 제2 개폐 부재(530a, 530b)와 제1 및 제2 러버(540a, 540b) 사이의 틈과 가압 돌기(551)의 홀(551a)을 통하여 F1 방향으로 공급되거나 F2 방향으로 회수될 수 있다.

한편, 제1 바디(510a)와 제2 바디(510b)가 서로 분리됨에 따라, 저장고(700)와 덕트 부재(600)가 분리되면, 가압 돌기(551)는 더 이상 제1 및 제2 개폐 부재(530a, 530b)를 밀지 않으므로, 제1 및 제2 스프링(520a, 520b)은 원래의 자유 길이로 인장됨에 따라, 제1 및 제2 개폐 부재(530a, 530b)는 제1 위치에서 제2 위치로 이동할 수 있다.

이에 따라, 사용자가 저장고(700)에 윤활제(O)를 충전하거나 정착 장치(10)의 부품을 교체하는 등의 이유로 제1 및 제2 바디(510a, 510b)를 분리하게 되더라도, 제1 및 제2 개폐 부재(530a, 530b)가 제2 위치에서 저장고(700)와 덕트 부재(600) 사이의 유로를 폐쇄하므로, 윤활제(O)가 저장고(700)와 덕트 부재(600) 사이에서 화상 형성 장치(1)의 내부로 누설되는 현상을 방지할 수 있다.

도 13 내지 도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 저장고, 펌프 및 압력 조절 밸브의 동작을 나타내는 단면도이다.

저장고(700)는 하측에 개구(710)가 형성되어, 윤활제(O)가 개구(710)를 통하여 저장고(700)에 출입할 수 있다. 저장고(700)는 외부와 연통되도록 상측에 벤트 구멍(미도시)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 저장고(700) 내부에 저장된 윤활제(O)가 감소하여도, 내부 압력은 증가하지 않고 외부와 동일하게 유지될 수 있으므로, 윤활제(O)를 안정적으로 공급 및 회수할 수 있다.

펌프(800)는 윤활제(O)를 저장고(700)에서 덕트 부재(600)로 선택적으로 S 방향으로 공급할 수 있고, 덕트 부재(600)에서 저장고(700)로 선택적으로 R 방향으로 회수할 수도 있다. 이에 따라, 펌프(800)는 덕트 부재(600)내의 압력이 높으면 윤활제(O)를 회수하고, 덕트 부재(600)내의 압력이 낮으면 윤활제(O)를 공급하여, 덕트 부재(600) 내의 압력이 균일하게 유지되도록 할 수 있다.

즉, 펌프(800)는 필요에 따라 적절히 구동되어, 덕트 부재(600)내의 윤활제(O)가 과다 공급되어 가열 벨트(200)의 외측으로 흐르는 현상이나, 적게 공급되어 가열 벨트(200)와 닙 형성 부재(201) 사이의 마찰에 따른 부품 파손 현상을 방지할 수 있다.

또한, 저장고(700)의 상면(720)에는 파이프(400) 및 저장고(700)의 내부와 연통하는 압력 조절 밸브(900)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 압력 조절 밸브(900)는 덕트 부재(600)와 연통하는 제1 포트(901) 및 저장고(700)와 연통하는 제2 포트(902)를 갖고, 일 단(910a)이 제2 포트(902)에 연결되는 스프링(910), 스프링(910)의 타 단(910b)에 연결되어 제1 포트(901)를 선택적으로 개폐하는 볼(920) 및 중심이 길이 방향으로 관통되어 형성되고 볼(920)과 선택적으로 접촉하는 러버(930)를 포함할 수 있다.

덕트 부재(600)내의 압력이 기설정된 값보다 작은 경우, 개폐 부재는 러버(930)와 접촉된 상태를 유지하여, 제1 포트(901)를 폐쇄할 수 있다. 이에 따라, 윤활제(O)는 S 방향으로 저장고(700)로부터 덕트 부재(600)를 향하여 안정적으로 공급될 수 있다.

다만, 덕트 부재(600)내의 압력이 기설정된 값보다 큰 경우, 개폐 부재는 가압되어 스프링(910)이 압축됨에 따라, 러버(930)와 이격되어 사이에 틈을 형성할 수 있다.

즉, 덕트 부재(600)의 내측으로 윤활제(O)가 과도하게 공급되어 고압 상태인 경우, 펌프(800)가 가동되어도, 윤활제(O)는 개방된 제1 포트(901) 및 제2 포트(902)를 통하여 저장고(700) 내로 회수될 수 있다.

이에 따라, 덕트 부재(600)의 내부는 항상 기설정된 압력을 초과하지 않도록 제어될 수 있고, 윤활제(O)가 과도하게 공급되어 가열 벨트(200)의 외측으로 누설되는 현상이 방지될 수 있다.

도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 정착 장치의 기능 블록도이다.

도 15를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 정착 장치(10)는 센서(1100) 및 프로세서(1000)를 포함할 수 있다. 센서(1100)는 가압 롤러(100)를 회전시키는 구동 장치(104)의 부하 토크를 감지하고, 프로세서(1000)는 센서(1100)가 감지한 부하 토크가 기설정된 값을 초과하는 경우, 윤활제(O)가 저장고(700)에서 덕트 부재(600)로 공급되도록 펌프(800)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 윤활제(O)의 공급량이 부족한 경우, 닙 형성 부재(201)와 가열 벨트(200)의 내부 표면 사이에 마찰이 증가함에 따라, 가열 벨트(200)는 가압 롤러(100)에 비하여 느리게 회전하게 되므로, 가압 롤러(100)에는 더 높은 부하 토크가 걸릴 수 있다.

센서(1100)는 구동 장치(104) (예를 들어, 모터)의 전류 값에 따른 부하 토크를 감지하여, 이를 프로세서(1000)로 송신할 수 있다. 프로세서(1000)는 센서(1100)로부터 송신한 구동 장치(104)의 부하 토크 값이 기설정된 값을 초과하는 경우, 윤활제(O)가 공급되도록 펌프(800)를 제어할 수 있다.

이에 따라, 본 개시의 일 실시예에 따른 정착 장치는 윤활제를 가열 벨트로 지속적으로 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 적절한 시점에 공급하여 윤활제의 과다 공급에 따른 윤활제 누설 현상이나 과소 공급됨에 따른 부품 파손 현상을 방지할 수 있다.

또한, 프로세서(1000)는 정착 장치(10)의 구동 시간 또는 인쇄 매수 중 적어도 하나가 기설정된 값을 초과하는 경우, 윤활제(O)가 저장고(700)에서 덕트 부재(600)로 공급되도록 펌프(800)를 제어할 수도 있다.

이에 따라, 덕트 부재(600) 내의 윤활제(O)가 고갈되기 이전 시점에, 펌프(800)에 의하여 일정한 양의 윤활제(O)가 공급되므로, 가열 벨트(200)는 마르지 않게 되어, 마찰에 따른 부품 파손 현상을 방지할 수 있다.

다만, 상술한 프로세서(1000)의 펌프(800) 제어 방법이 이에 한정되는 것은 아니며, 센서(1100)가 덕트 부재(600)내의 윤활제(O)의 수위나 압력을 감지하여, 프로세서(1000)는 센서(1100)가 감지한 수위 값이나 압력 값을 기준으로 윤활제의 공급 시점을 판단할 수도 있다.

상기에서 본 개시는 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며, 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 개시의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 따로 부가 언급하지 않는 한 본 개시는 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실시될 수 있을 것이다.

1: 화상 형성 장치 10: 정착 장치
100: 가압 롤러 200: 가열 벨트
300: 부시 400: 파이프
500: 개폐 장치 600: 덕트 부재
700: 저장고 800: 펌프
900: 압력 조절 밸브 1000: 프로세서
1100: 센서

Claims (15)

1. 회전 가능하게 마련되는 가압 롤러;
   상기 가압 롤러와 외접하도록 배치되는 가열 벨트;
   윤활제가 저장되고, 상기 가열 벨트 외측에 배치되는 저장고;
   상기 가열 벨트에 내접하여 상기 가압 롤러와 상기 가열 벨트 사이에 정착 닙을 형성하는 닙 형성 부재; 및
   상기 닙 형성 부재의 일 측에 마련되고, 상기 저장고와 연통되어 상기 가열 벨트의 내부 표면에 윤활제를 공급하는 덕트 부재;를 포함하는 정착 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 덕트 부재는 상기 닙 형성 부재에 대응되는 길이를 갖고, 길이 방향을 따라 복수의 공급 홀을 구비하는 정착 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 공급 홀 중 적어도 하나는 나머지 공급 홀보다 상측에 배치되는 정착 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 덕트 부재와 상기 가열 벨트 사이에 배치되어 윤활제를 함침 가능한 함침 부재;를 더 포함하는 정착 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 닙 형성 부재와 상기 가열 벨트 사이에 배치되는 닙 플레이트;를 더 포함하고,
   상기 닙 플레이트는 상기 덕트 부재에 대응되는 위치에 개구를 포함하는 정착 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 저장고와 상기 덕트 부재 사이에 배치되는 개폐 장치;를 더 포함하고,
   상기 개폐 장치는,
   상기 저장고와 상기 덕트 부재 사이의 유로를 제1 위치에서 개방하고, 제2 위치에서 폐쇄하는 개폐 부재 및
   상기 저장고와 상기 덕트 부재가 연결되면, 상기 개폐 부재를 제1 위치에서 제2 위치로 미는 가압 부재를 포함하는 정착 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 저장고와 상기 덕트 부재를 연결하여 윤활제의 이동 경로를 제공하는 파이프;를 더 포함하고,
   상기 파이프는 상기 덕트 부재의 길이 방향을 기준으로 중간에 연결되는 정착 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 저장고와 상기 덕트 부재를 연결하여 윤활제의 이동 경로를 제공하는 파이프;를 더 포함하고,
   상기 파이프는 상기 덕트 부재의 일 단에 연결되는 정착 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 저장고와 상기 덕트 부재의 일 단을 연결하여 공급 유로를 형성하는 제1 파이프; 및
   상기 저장고와 상기 덕트 부재의 타 단을 연결하여 회수 유로를 형성하는 제2 파이프;를 더 포함하는 정착 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 덕트 부재와 연통하는 제1 포트 및 상기 저장고와 연통하는 제2 포트를 갖는 압력 조절 밸브;를 더 포함하고,
    상기 압력 조절 밸브는,
    일 단이 상기 제2 포트에 연결되는 스프링 및
    상기 스프링의 타 단에 연결되어, 상기 제1 포트를 선택적으로 개폐하는 볼을 포함하는 정착 장치.
11. 제1항에 있어서,
    윤활제를 상기 저장고에서 상기 덕트 부재로 선택적으로 공급하는 펌프;를 더 포함하는 정착 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 펌프는 윤활제를 상기 덕트 부재에서 상기 저장고로 선택적으로 회수하는 정착 장치.
13. 제11항에 있어서,
    상기 가압 롤러를 회전시키는 구동 장치;
    상기 구동 장치의 부하 토크를 감지하는 센서; 및
    상기 센서가 감지한 부하 토크가 기설정된 값을 초과하는 경우, 윤활제가 상기 저장고에서 상기 덕트 부재로 공급되도록 상기 펌프를 제어하는 프로세서;를 더 포함하는 정착 장치.
14. 제11항에 있어서,
    상기 정착 장치의 구동 시간 또는 인쇄 매수 중 적어도 하나가 기설정된 값을 초과하는 경우, 윤활제가 상기 저장고에서 상기 덕트 부재로 공급되도록 상기 펌프를 제어하는 프로세서;를 더 포함하는 정착 장치.
15. 화상 형성 장치에 있어서,
    정전 잠상이 형성되는 감광 드럼;
    상기 정전 잠상에 토너를 공급하여 인쇄 매체에 토너 화상을 형성하는 현상 장치; 및
    상기 인쇄 매체를 가압하기 위한 정착 장치;를 포함하고,
    상기 정착 장치는,
    회전 가능하게 마련되는 가압 롤러,
    상기 가압 롤러와 외접하도록 배치되는 가열 벨트,
    윤활제가 저장되고, 상기 가열 벨트 외측에 배치되는 저장고,
    상기 가열 벨트에 내접하여 상기 가압 롤러와 상기 가열 벨트 사이에 정착 닙을 형성하는 닙 형성 부재 및
    상기 닙 형성 부재의 일 측에 마련되고, 상기 저장고와 연통되어 상기 가열 벨트의 내부 표면에 윤활제를 공급하는 덕트 부재를 포함하는 화상 형성 장치.

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