KR101385966B1 - An image fixing apparatus - Google Patents
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Abstract
정착 롤러로의 열적/기계적 부하를 줄일 수 있는 정착 장치를 제공한다. 본 발명의 정착 장치(130)는, 정착 롤러(131)와 해당 정착 롤러(131)와 평행하게 배치되고, 정착 롤러(131)와 압압 접촉하는 영역으로 반송되는 기록 매체(P)의 미정착 토너상을 정착시키는 가압 롤러(132)와, 정착 롤러(131)의 주면을 가열하는 외부 가열 부재(133)를 구비한다. 정착 장치(130)의 외부 가열 부재(133)는, 내부에 열원(133a)을 갖는 통형 탄성 부재인 가열 벨트(133b)와, 가열 벨트(133b)를 정착 롤러(131)에 압압하여 가열 벨트(133b)를 회전 가능하게 지지하는 지지 부재인 벨트 가이드(133c)를 구비하는 것을 특징으로 한다.Provided is a fixing apparatus capable of reducing thermal / mechanical load on a fixing roller. The fixing apparatus 130 of the present invention is disposed in parallel with the fixing roller 131 and the fixing roller 131, and the unfixed toner of the recording medium P conveyed to the area in pressure contact with the fixing roller 131. The pressure roller 132 which fixes an image, and the external heating member 133 which heats the main surface of the fixing roller 131 are provided. The external heating member 133 of the fixing device 130 presses the heating belt 133b, which is a tubular elastic member having a heat source 133a therein, and the heating belt 133b to the fixing roller 131 to heat the heating belt ( And a belt guide 133c, which is a support member for rotatably supporting 133b.
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 정착 장치를 구비한 화상 형성 장치의 구성을 도시한 개략 구성도이다.1 is a schematic block diagram showing the configuration of an image forming apparatus provided with a fixing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 동 실시형태에 관한 정착 유닛의 구성을 도시한 개략 구성도이다.2 is a schematic block diagram showing the configuration of a fixing unit according to the embodiment.
도 3은 동 실시형태에 관한 정착 유닛을 도시한 개략 사시도이다.3 is a schematic perspective view showing a fixing unit according to the embodiment;
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 정착 유닛의 구성을 도시한 개략 구성도이다.It is a schematic block diagram which shows the structure of the fixing unit which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
도 5는 도 4의 개략 평면도이다.5 is a schematic plan view of FIG. 4.
도 6은 종래의 복사 예비 가열 방식의 정착 장치의 구성을 도시한 개략 구성도이다.Fig. 6 is a schematic block diagram showing the configuration of a fixing apparatus of a conventional radiation preheating method.
도 7은 종래의 다축 서스펜션 벨트 가열 방식의 정착 장치의 구성을 도시한 개략 구성도이다.It is a schematic block diagram which shows the structure of the conventional multi-axis suspension belt heating system fixing apparatus.
<부호의 설명><Description of Symbols>
100 화상 형성 장치100 image forming apparatus
110 용지 공급 유닛110 paper feed unit
120 화상 형성 유닛120 image forming unit
130 정착 유닛(정착 장치)130 Fusing Unit
131 정착 롤러131 fixing roller
132 가압 롤러132 pressure roller
133 외부 가열 부재133 external heating element
133a 열원133a heat source
133b 가열 벨트133b heating belt
133c 벨트 가이드133c belt guide
134 가열 벨트 압압 부재134 heating belt pressing member
본 발명은, 정착 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 벨트를 사용하여 외부에서 정착 롤러를 가열하는 외부 가열 방식의 정착 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fixing apparatus, and more particularly, to a fixing apparatus of an external heating method for heating a fixing roller from the outside using a belt.
레이저 프린터나 복사기, 팩시밀리 등의 전자 사진 화상 형성 방식을 사용하여 기록 매체 위에 화상을 형성하는 화상 형성 장치에서, 기록 매체 위에 전사된 토너상(像)을 정착시켜 영구적인 화상으로 할 필요가 있다. 토너상의 정착 방법으로서는, 크게 분류하면 열에 의해 토너를 녹이고, 또 압력에 의해 기록 매체에 침투시키는 방법이나, 토너 및 기록 매체에 큰 압력을 더하여 토너를 으깨어 기록 매체에 부착시키는 방법, 용제에 의해 토너를 녹여 기록 매체에 침투시키는 방법 등이 있다.In an image forming apparatus which forms an image on a recording medium using an electrophotographic image forming method such as a laser printer, a copying machine, a facsimile, or the like, it is necessary to fix the toner image transferred onto the recording medium to form a permanent image. As the fixing method of the toner phase, if the toner is largely classified, the toner is melted by heat and penetrated into the recording medium by pressure; To melt and penetrate the recording medium.
현재, 전자 사진 장치에서는 열과 압력을 이용한 정착 방식이 가장 많이 사 용되고 있다. 이 이유는, 비교적 간단한 구성이고, 또 저속부터 고속까지 폭넓은 범위에서 안정된 양호한 정착성을 얻을 수 있기 때문이다.Currently, the fixing method using heat and pressure is the most used in the electrophotographic apparatus. This is because it has a relatively simple configuration and can obtain stable fixability in a wide range from low speed to high speed.
예를 들면, 히트롤 방식의 정착 장치는, 열원을 내포한 가열(정착) 롤러와, 가열 롤러에 압압 접촉되는 가압 롤러로 구성된다. 가열 롤러는, 예를 들면 알루미늄이나 철 등의 금속을 사용한 원통으로 이루어지고, 그 주면에는 예를 들면 실리콘 고무로 이루어진 탄성층과, 최외주면에 예를 들면 PFA 등으로 이루어진 이형층이 형성된다. 금속제의 원통 내부에는, 예를 들면 할로겐 램프 등의 복사 열원이 설치된다. 이와 같은 정착 장치에서는, 복사 열원에 의해 가열 롤러의 내부에서 가열 롤러 전체를 가열하고, 가압 롤러와의 사이에 생긴 정착 닙에 토너상이 전사된 기록 매체를 통과시켜 토너를 용융 고착시킨다.For example, a heat transfer fixing apparatus is constituted by a heating (fixed) roller containing a heat source and a pressure roller in pressure contact with the heating roller. The heating roller is made of a cylinder made of metal such as aluminum or iron, for example, and an elastic layer made of, for example, silicone rubber is formed on the main surface thereof, and a release layer made of, for example, PFA, is formed on the outermost surface thereof. Inside the metal cylinder, radiant heat sources, such as a halogen lamp, are provided, for example. In such a fixing apparatus, the entire heating roller is heated inside the heating roller by a radiant heat source, and the toner is melted and fixed by passing the recording medium on which the toner image has been transferred to a fixing nip formed between the pressing roller.
상술한 바와 같은 구성의 정착 장치에서 가열 롤러는, 높은 정착 압력에 견디기 위하여 두꺼운 금속제 원통으로 형성되어 있으며, 그 주면에는 열전도성이 수십∼수백W/m·K의 금속과 비교하여 약 0.5∼0.8W/m·K로 매우 작은 실리콘 고무로 이루어진 탄성층이나 PFA층 등을 설치하였기 때문에 일반적으로 열용량이 크고, 특히 컬러 정착의 경우에는 워밍업에 수분의 시간을 필요로 한다. 이 때문에 프린트 대기시에는 정착 장치를 일정 온도로 유지함으로써 프린트 대기시부터의 복귀 시간을 단축하였다. 그러나 이 대응에 의해 항시 에너지를 소비하게 된다.In the fixing apparatus having the above-described configuration, the heating roller is formed of a thick metal cylinder to withstand high fixing pressure, and its main surface has a thermal conductivity of about 0.5 to 0.8 in comparison with a metal having tens to hundreds of W / m · K. Since the elastic layer, the PFA layer, etc. which are made of very small silicone rubber were provided in W / m * K, heat capacity is large generally, and especially in the case of color fixation, it takes several minutes to warm up. For this reason, the return time from print standby was shortened by maintaining a fixing apparatus at a constant temperature during print standby. However, this response always consumes energy.
이와 같은 문제에 대해 소비전력을 줄여 가열 효율을 향상시키기 위해 복사 예비 가열 방식의 정착 장치가 제안되고 있다(예를 들면, 일본특개2006-184623호). 도 6에 도시한 복사 예비 가열 방식의 정착 장치(10)는 내부에 열원(13a)을 가진 외부 가열 수단(13)에 의해 외부에서 표면이 가열되는 정착 롤러(12)와, 정착 롤러(12)와 평행하게 배치되고, 정착 롤러(12)의 외주면을 압압하여 정착 닙을 형성하는 가압 롤러(11)로 이루어진다. 이 정착 장치(10)에서는, 외부 가열 수단(13)을 정착 전의 기록재(P)를 반송하는 반송부 근방에 설치함으로써 기록재(P)를 정착 닙에 통과시키기 전에 외부 가열 수단(13)의 복사열을 이용하여 기록재(P) 및 토너(T)를 예비 가열할 수 있다.In order to reduce the power consumption and improve the heating efficiency, a fixing device of a radiation preheating method has been proposed (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-184623). The
또 상기 문제에 대해, 다축 서스펜션 벨트 가열 방식의 정착 장치가 제안되고 있다(예를 들면, 일본특개2005-292714호). 도 7에 도시한 다축 서스펜션 벨트 가열 방식의 정착 장치(20)는, 가열원(22a)을 가진 정착 롤러(22)와, 정착 롤러(22)에 압접되는 가압 롤러(21)와, 서스펜션 롤러(23) 및 가열원(24a)을 가진 서스펜션 롤러(24)에 의해 장가(張架)된 무단 벨트(25)로 이루어진다. 상기 구성의 정착 장치(20)는 용이하게 가열 닙 폭을 충분히 길게(즉 가열 시간을 길게) 할 수 있으며 정착 롤러(22)에 대한 기계적 부하도 적다.Moreover, the fixing apparatus of the multi-axis suspension belt heating system is proposed about the said problem (for example, Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-292714). The
그러나, 상술한 복사 예비 가열 방식의 정착 장치(10)에서는, 외부 가열 수단(13)으로부터의 복사열이나 대류에 의한 기록재(P) 및 토너(T)의 예비 가열은, 특히 프린트 속도가 빠른 경우나 컬러 정착의 경우에 기록재(P) 및 토너(T)에 주는 가열 효과가 매우 적다. 이 때문에 프린트의 고속화나 색채화로의 대응이 곤란하다.However, in the above-mentioned
또 다축 서스펜션 벨트 가열 방식의 정착 장치는, 기구가 복잡하기 때문에 제조 비용이 높고, 서스펜션 롤러를 포함한 가열부 전체의 열용량이 크다. 이 때문에 가열 효율이 나쁘고 워밍업 시간이 길어진다는 문제가 있다. 이에 대해서는 열용량이 작은 금속이나 예를 들면 PI(Polyimide) 등으로 이루어진 얇은 벨트를 사용한 정착 방식도 제안되고 있는데, 정착 균일성을 만족시키기 위해 벨트에 약 200㎛∼300㎛의 실리콘 고무층과 PFA 등으로 이루어진 이형층을 설치할 필요가 있어 제조 난이도가 높다. 이 때문에 벨트 비용이 매우 높아지고, 종래의 2롤러 정착기와 비교하여 벨트를 서스펜션하기 위한 서스펜션 기구의 부품수도 많아져 정착 장치 전체적으로 부품수나 비용이 매우 높아진다는 문제가 있다.In addition, the fixing apparatus of the multi-axis suspension belt heating system has a high manufacturing cost because of a complicated mechanism, and a large heat capacity of the entire heating unit including the suspension roller. For this reason, there exists a problem that heating efficiency is bad and a warm-up time becomes long. For this purpose, a fixing method using a thin belt made of a metal having a low heat capacity or, for example, PI (Polyimide) is proposed. It is necessary to install the release layer which consists of high manufacturing difficulty. For this reason, belt cost becomes very high, and the number of parts of the suspension mechanism for suspension of a belt also becomes large compared with the conventional two-roller fixing machine, and there exists a problem that the number of parts and cost in the fixing apparatus as a whole become very high.
그래서, 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적으로 하는 부분은 정착 롤러로의 열적/기계적 부하를 줄일 수 있는 신규 및 개량된 정착 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a novel and improved fixing apparatus capable of reducing the thermal / mechanical load on the fixing roller.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 관점에 의하면, 정착 롤러와, 해당 정착 롤러와 평행하게 배치되고, 정착 롤러와 압압 접촉하는 영역으로 반송되는 기록 매체의 미정착 토너상을 정착시키는 가압 롤러와, 정착 롤러의 주면을 가열하는 외부 가열 부재를 구비하는 정착 장치가 제공된다. 상기 정착 장치의 외부 가열 부재는, 내부에 열원을 가진 통형 탄성 부재와, 통형 탄성 부재를 정착 롤러에 압압하고 통형 탄성 부재를 회전 가능하게 지지하는 지지 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention for solving the above problems, there is provided a fixing roller, a pressure roller which is arranged in parallel with the fixing roller and fixes an unfixed toner image of a recording medium conveyed to an area in pressure contact with the fixing roller; There is provided a fixing apparatus including an external heating member for heating a main surface of the fixing roller. The external heating member of the fixing apparatus includes a cylindrical elastic member having a heat source therein, and a supporting member for pressing the cylindrical elastic member to the fixing roller and rotatably supporting the cylindrical elastic member.
본 발명에 의하면, 내부에 열원을 가진 통형 탄성 부재를 정착 롤러에 압압 접촉시켜 정착 롤러의 외주면을 따라 탄성 변형시킴으로써 통형 탄성 부재와 정착 롤러의 압접부를 크게 할 수 있다. 이로써 정착 롤러의 열적 부하를 줄일 수 있다. 또 통형 탄성 부재가 정착 롤러에 주는 압압력은, 외부 가열 롤러를 사용하는 경우에 비해 매우 작다. 이로써 정착 롤러의 기계적 부하를 줄일 수 있다.According to the present invention, the cylindrical elastic member having a heat source therein can be pressure-contacted to the fixing roller to elastically deform along the outer circumferential surface of the fixing roller, thereby making it possible to enlarge the pressure-contacting portion of the cylindrical elastic member and the fixing roller. Thereby, the thermal load of the fixing roller can be reduced. Moreover, the pressing force which a cylindrical elastic member gives to a fixing roller is very small compared with the case of using an external heating roller. Thereby, the mechanical load of the fixing roller can be reduced.
여기에서, 지지 부재는 통형 탄성 부재를 해당 통형 탄성 부재의 회전 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지한다. 통형 탄성 부재는, 정착 롤러와의 압접부에서의 마찰력에 의해 회전한다. 이 때, 통형 탄성 부재의 회전을 방해하지 않도록 지지 부재는 통형 탄성 부재를 슬라이딩 가능하게 지지한다.Here, the support member slidably supports the cylindrical elastic member in the rotational direction of the cylindrical elastic member. The cylindrical elastic member rotates by the frictional force at the pressure contact portion with the fixing roller. At this time, the support member slidably supports the cylindrical elastic member so as not to interfere with the rotation of the cylindrical elastic member.
또 통형 탄성 부재는, 정착 롤러 회전 방향 상류쪽에서 정착 롤러에 압압되도록 설치된다. 통형 탄성 부재는 정착 롤러를 가열하는 부재로서, 토너를 정착시키는 정착 온도까지 가열된 정착 롤러는 가능한 한 빨리 가압 롤러와의 압접부(정착 닙부)에 도달하여 토너를 가열하는 것이 바람직하다. 그래서 통형 탄성 부재를 정착 롤러 회전 방향 상류쪽(정착 닙부를 기준으로 하여 정착 롤러의 진행 방향과 반대쪽)에 설치한다.Moreover, a cylindrical elastic member is provided so that it may be pressed by the fixing roller in the upstream of a fixing roller rotation direction. The cylindrical elastic member is a member for heating the fixing roller. It is preferable that the fixing roller heated to the fixing temperature for fixing the toner reaches the pressure contact portion (fixing nip) with the pressure roller as soon as possible to heat the toner. Thus, the cylindrical elastic member is provided on the upstream side of the fixing roller rotation direction (the side opposite to the advancing direction of the fixing roller on the basis of the fixing nip).
지지 부재는, 적어도 통형 탄성 부재의 외주면의 일부와 양 단부를 지지한다. 통상 탄성 부재의 양 단부를 지지하는 지지 부재는, 통형 탄성 부재의 길이 방향 및 둘레 방향의 이탈을 방지하고, 외주면의 일부를 지지하는 지지 부재는, 통상 탄성 부재의 둘레 방향의 이탈을 방지하도록 기능한다.The support member supports at least a portion and both ends of the outer circumferential surface of the cylindrical elastic member. Usually, the support members which support both ends of an elastic member prevent the separation of the cylindrical elastic member in the longitudinal direction and the circumferential direction, and the support member which supports a part of the outer peripheral surface normally functions to prevent the separation of the elastic member in the circumferential direction. do.
또 통형 탄성 부재는, 정착 롤러와의 접촉에 의한 마찰력에 의해 종동 구동된다. 이 때문에, 통형 탄성 부재를 회전 구동하기 위한 구동부나 서스펜션 롤러 등의 보조 부재를 설치할 필요가 없다. 이로써 외부 가열 부재의 구성을 간소화 할 수 있으며 외부 가열 부재 전체의 열용량을 줄일 수 있다.Moreover, a cylindrical elastic member is driven by the frictional force by the contact with a fixing roller. For this reason, it is not necessary to provide auxiliary members, such as a drive part and suspension roller, for rotationally driving a cylindrical elastic member. This can simplify the configuration of the external heating member and reduce the heat capacity of the entire external heating member.
본 발명의 정착 장치는, 통형 탄성 부재와 정착 롤러의 원주 방향에서의 압접부의 폭이, 정착 롤러와 가압 롤러의 원주 방향에서의 압접부의 폭보다 커지도록 구성된다. 이로써 정착 롤러의 가열 효율을 보다 향상시킬 수 있다. 또 정착 롤러와 가압 롤러의 압접부는, 정착 롤러의 회전 중심과의 원주 방향에서의 압접부의 폭의 양단을 잇는 정착 롤러의 중심각이 30°이상이 되도록 형성된다. 이로써 정착 롤러와 가압 롤러의 원주 방향의 압접부 폭이 커지기 때문에 정착 시간이 길어져 토너의 정착 강도를 향상시킬 수 있다.The fixing apparatus of this invention is comprised so that the width of the contact part in the circumferential direction of a cylindrical elastic member and a fixing roller may become larger than the width of the contact part in the circumferential direction of a fixing roller and a pressure roller. Thereby, the heating efficiency of a fixing roller can be improved more. Moreover, the pressure contact part of a fixing roller and a pressure roller is formed so that the center angle of the fixing roller which connects both ends of the width | variety of the pressure contact part in the circumferential direction with the rotation center of a fixing roller may be 30 degrees or more. As a result, the width of the pressure-contacting portion in the circumferential direction of the fixing roller and the pressure roller becomes large, so that the fixing time is long and the fixing strength of the toner can be improved.
또 통형 탄성 부재의 내면에 검정색 내열 도장 등의 복사율 향상 처리를 해도 좋다. 통형 탄성 부재의 내부에는 열원이 설치되어 있다. 통형 탄성 부재의 내면에 복사율 향상 처리를 함으로써 열원의 복사 비율을 향상시킬 수 있다.Moreover, you may perform the emissivity improvement process, such as black heat-resistant coating, on the inner surface of a cylindrical elastic member. A heat source is provided inside the cylindrical elastic member. The radiation rate improving treatment can be performed on the inner surface of the cylindrical elastic member to improve the radiation rate of the heat source.
한편, 정착 롤러는 단열성을 가진 내열 탄성 부재로 이루어진 탄성층을 포함하여 구성된다. 또 정착 롤러의 최외주면에는 정착시키는 토너가 정착 롤러에 부착되는 것을 방지하기 위해 이형층을 형성해도 좋다.On the other hand, the fixing roller is configured to include an elastic layer made of a heat-resistant elastic member having heat insulation. A release layer may be formed on the outermost circumferential surface of the fixing roller in order to prevent the toner to be fixed from adhering to the fixing roller.
이하에 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 더욱이 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 관해서는 동일 부호를 첨부함으로써 중복 설명을 생략한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Preferred embodiment of this invention is described in detail, referring an accompanying drawing below. In addition, in this specification and drawing, the component which has a substantially the same function structure is attached | subjected with the same code | symbol, and redundant description is abbreviate | omitted.
(제1 실시형태)(First embodiment)
우선, 도 1에 기초하여 본 발명의 제1 실시형태에 관한 정착 장치를 구비한 화상 형성 장치에 대해서 설명하기로 한다. 더욱이 도 1은, 본 실시형태에 관한 정착 장치를 구비한 화상 형성 장치의 구성을 도시한 개략 구성도이다.First, based on FIG. 1, the image forming apparatus provided with the fixing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention is demonstrated. Moreover, FIG. 1 is a schematic block diagram which shows the structure of the image forming apparatus provided with the fixing apparatus which concerns on this embodiment.
본 실시형태에 관한 정착 장치는, 예를 들면 레이저 프린터나 복사기, 팩시밀리 등의 화상 형성 장치(100)에 구비된다. 일례로서, 도 1에 4개의 롤러(107a),(107b),(107c),(107d)에 의해 서스펜션되는 전사 벨트(105) 위를 반송되는 용지(P)에 대해 토너상을 다단으로 전사하여 화상을 얻는 방식의 화상 형성 장치(100)를 나타낸다. 상기 화상 형성 장치(100)는, 용지 공급 유닛(110)과 화상 형성 유닛(120)과 정착 유닛(130)을 구비한다.The fixing apparatus according to the present embodiment is provided in an
용지 공급 유닛(110)은, 후술하는 화상 형성 유닛(120)에 의해 형성된 토너상을 전사시키는 용지(P)를 스택하여 용지(P)를 화상 형성 유닛(120)에 공급하는 유닛이다.The
화상 형성 유닛(120)은, 용지(P)에 전사하는 토너상을 형성하는 유닛으로서, 본 실시형태는 4색(블랙, 시안, 옐로우, 마젠타)의 토너상을 형성하기 위해 4개의 화상 형성부(120B),(120C),(120Y),(120M)를 가진다. 화상 형성부(120B),(120C),(120Y),(120M)는 각각, 정전 잠상이 형성되는 감광체 드럼(121)과, 감광체 드럼(121)의 주면을 대전하는 대전 롤러(122)와, 대전된 감광체 드럼(121)의 주면을 노광하여 정전 잠상을 형성하는 노광 장치(123)와, 현상제인 토너를 교반하는 교반기(124)와, 교반기(124)에서 공급된 토너를 감광체 드럼(121)에 형성된 정전 잠상에 부착시켜 토너상을 형성하는 현상 롤러(125)와, 토너상을 용지(P)에 전사한 후, 감광체 드럼(121) 위에 잔존하는 토너를 제거하는 클리닝 롤 러(126)로 이루어진다. 또 토너상을 용지(P)에 전사시키기 위한 전사 롤러(127)가 전사 벨트(105)를 사이에 두고 감광체 드럼(121)과 대향하여 배치된다.The
정착 유닛(130)은, 용지(P)에 전사된 토너상을 정착시키는 정착 장치이다. 정착 유닛(130)의 상세한 구성에 관해서는 후술하기로 한다.The fixing
화상 형성 장치(100)에서는, 용지 공급 유닛(110)에서 반출된 용지(P)가 전사 벨트(105)에 의해 화상 형성 유닛(120)에 반송된다. 용지(P)는, 감광체 드럼(121)과 전사 롤러(127) 사이를 전사 벨트(105)와 함께 통과함으로써 각 화상 형성부(120B),(120C),(120Y),(120M)에서 형성된 토너상이 순차적으로 전사된다. 화상 형성 유닛(120)을 통과함으로써 4개의 토너상이 전사된 용지(P)는 정착 유닛(130)에 반송되고 용지(P)에 토너상이 정착된다.In the
이상, 본 실시형태에 관한 화상 형성 장치(100)의 구성에 대해서 설명했다. 다음으로, 도 2 및 도 3에 기초하여 본 실시형태에 관한 정착 유닛(130)의 구성에 대해서 설명한다. 도 2는 본 실시형태에 관한 정착 유닛(130)의 구성을 도시한 개략 구성도이다. 도 3은, 본 실시형태에 관한 정착 유닛(130)을 도시한 개략 사시도이다.In the above, the structure of the
본 실시형태에 관한 정착 유닛(130)은, 도 2에 도시한 바와 같이 정착 롤러(131)와 가압 롤러(132)와 외부 가열 부재(133)로 이루어진다.As shown in FIG. 2, the fixing
정착 롤러(131)는 용지(P)에 전사된 토너상을 정착시키기 위한 롤러로서, 후술하는 가압 롤러(132)와 압접되어 설치된다. 정착 롤러(131)는 도 3에 도시한 바와 같이, 정착 롤러 회전축(131a)과, 탄성층(131b)과 이형층(131c)으로 이루어진 다. 정착 롤러 회전축(131a)은, 예를 들면 금속제 심금(芯金)으로서, 외부의 구동부(미도시)와 접속되어 있으며, 반시계 방향으로 회전한다. 탄성층(131b)은 정착 롤러 회전축(131a) 주위에 설치되고, 단열성을 가진 재질의 부재로 형성되어 있으며, 예를 들면 발포성 실리콘 고무 등으로 이루어진다. 이형층(131c)은 탄성층(131b) 주위에 형성되고, 이형층(131c)에 토너가 부착되지 않도록 이형성을 가진 재질로 생성되어 있다. 이형층(131c)은, 예를 들면 PFA나 PTFE 등의 불소 수지 필름 또는 이들 재질의 코팅이 이루어져 형성되어 있다. 또 탄성층(131b)과 이형층(131c) 사이에 약 0.2∼3㎜의 두께를 가진 비발포 실리콘 고무층이 설치되어 있다.The fixing
가압 롤러(132)는, 용지(P)에 전사된 토너상을 정착시키기 위한 압력을 가하는 롤러로서, 정착 롤러(131)와 평행하게 압접되어 설치된다. 가압 롤러(132)는 도 3에 도시한 바와 같이 가압 롤러 회전축(132a)과 탄성층(132b)으로 이루어진다. 가압 롤러 회전축(132a)은 가압 롤러(132)의 회전 중심이 되는 축으로서, 예를 들면 금속제의 심금이며 지지 부재(미도시)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 가압 롤러 회전축(132b) 주위에는 탄성층(132b)이 형성된다. 탄성층(132b)은 단열성이 있는 재질의 부재로 형성되어 있으며, 예를 들면 발포성 실리콘 고무 등으로 이루어진다.The
외부 가열 부재(133)는 정착 롤러(131)를 가열하는 부재로서, 도 3에 도시한 바와 같이 내부에 열원(133a)을 가진 가열 벨트(133b)와 벨트 가이드(133c)로 이루어진다.The
가열 벨트(133b)는, 무단 벨트로서, 정착 롤러(131)를 가열하는 통형 탄성 부재이다. 가열 벨트(133b)는, 예를 들면 할로겐 램프 등의 열원(133a)에 의해 약 150∼200℃로 가열된 상태에서 연속 사용되기 위해 내열성을 가짐과 동시에, 정착 롤러(131)와 가열 닙을 형성하기 위해 정착 롤러(131)에 압압됨으로써 휘어지는 탄성을 가진 재질로 형성된다. 가열 벨트(133b)는, 예를 들면 열용량이 작은 스테인레스나 니켈 등의 금속이나 PI 등의 내열 수지로 형성된다. 또 열원(133a)의 복사율을 향상시키기 위해 가열 벨트(133b)의 내주면에 검정색 내열 도장 등의 복사율 향상 처리를 해도 좋다. 또 가열 벨트(133b)의 외주면에, 예를 들면 PFA나 PTFE 등으로 이루어진 이형층을 형성해도 좋다. 또 정착 롤러(131)가 가열 벨트(133b)에 의해 가열된 후 가능한 한 빨리 정착 닙부에 도달하도록 가열 벨트(133b)는 정착 닙부를 기준으로 하여 정착 롤러 회전 방향 상류쪽(정착 롤러(131)의 회전 진행 방향과 반대쪽)에 설치하는 것이 좋다.The
벨트 가이드(133c)는, 가열 벨트(133b)가 정착 롤러(131)에 압압 접촉된 상태를 유지하기 위해 가열 벨트(133b)를 회전 가능하게 지지하는 지지 부재이다. 벨트 가이드(133c)는, 약 150∼200℃로 가열된 가열 벨트(133b)를 지지하기 위해 내열성을 갖는 재질, 예를 들면 내열 수지로 형성된다. 또 벨트 가이드(133c)는, 가열 벨트(133b)를 회전 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지한다. 이 때문에 벨트 가이드(133c)의 내주면은 가열 벨트(133b)의 회전을 방해하지 않도록 가열 벨트(133b)의 외주면과의 사이에 큰 마찰이 생기지 않는 재질로 형성된다.The
벨트 가이드(133c)는, 예를 들면 도 3에 도시한 바와 같이, 가열 벨트(133b) 의 양 단부와 중앙부 세군데에 설치된다. 양단의 벨트 가이드(133c)는, 가열 벨트(133b)의 길이 방향의 이탈을 억제하기 위해 둘레 방향 및 단면을 덮도록 설치되고, 중앙부의 벨트 가이드(133c)는, 가열 벨트(133b)의 둘레 방향의 이탈을 억제하기 위해 가열 벨트(133b)의 외주 일부를 덮도록 설치된다. 더우기, 벨트 가이드(133c)의 형상은 상기 예에 한정되지 않으며 예를 들면 가열 벨트(133b)의 정착 롤러(131)와 반대쪽 길이 방향 전체를 덮는 형상으로 해도 좋다.For example, as shown in FIG. 3, the
상기 정착 유닛(130)은, 외부 가열 부재(133)에 의해 가열된 정착 롤러(131)와 가압 롤러(132)의 압접부(이하, 「정착 닙」이라고 한다.)에, 미정착 토너 화상이 형성된 용지(P)를 통과시킴으로써 토너를 가열 및 가압하여 용지(P)에 토너 화상을 정착시킨다. 여기에서 정착 롤러(131)를 가열할 때의 해당 정착 롤러(131)로의 열적/기계적 부하를 줄이기 위해 본 실시형태에서는 통형 탄성 부재인 가열 벨트(133b)를 사용하여 가열하는 것을 특징으로 한다.The fixing
본 실시형태에 관한 외부 가열 부재(133)는, 탄성이 있는 가열 벨트(133b)를 정착 롤러(131)에 압압하여 가열 벨트(133b)를 휘게 함으로써 가열 닙을 형성한다. 가열 벨트(133b)를 정착 롤러(131)에 압압시키면 가열 벨트(133b)는 탄성 변형되어 정착 롤러(131)의 주면을 따라 휘어진다. 이 가열 벨트(133b)가 휘어져 정착 롤러(131)과 접하는 부분이 가열 닙이 된다. 이와 같이 가열 벨트(133b)를 정착 롤러(131)에 압압하여 가열 닙을 구성함으로써 폭이 넓은 가열 닙을 형성할 수 있다. 가열 닙 폭을 크게 함으로써 정착 롤러(131)가 국소적으로 가열되지 않아 정착 롤러 표면에 대한 열부하를 줄일 수 있다.The
또 가열 벨트(133b)는 탄성 부재이기 때문에, 가열 벨트(133b)를 정착 롤러(131)에 압압하는 가압력은, 외부 가열 롤러 등을 사용하여 가열하는 경우에 비해 매우 작다. 따라서 정착 롤러(131)에 대한 기계적 부하를 줄일 수 있어 정착 롤러(131)의 이형층(131c)이나 탄성층(131b) 등의 경계 박리나 표면 마모를 방지할 수 있다. Moreover, since the
한편, 가열 벨트(133b)는 반시계 방향으로 회전하는 정착 롤러(131)에 종동하여 시계 방향으로 회전한다. 가열 닙부에서는, 정착 롤러(131)의 이형층(131c)와 가열 벨트(133b)의 이형층이 접촉하기 때문에 마찰이 생기는 반면, 벨트 가이드(133c)와 가열 벨트(133b) 간에는 가열 닙에서 생기는 마찰력보다 큰 마찰력이 생기지 않도록 구성되어 있기 때문에 가열 벨트(133b)는 벨트 가이드(133c)를 따라 회전 방향으로 슬라이딩할 수 있다. 이 때문에 가열 벨트(133b)는 가열 닙에서 생기는 마찰력에 의해 회전할 수 있다. 또 이 마찰력에 의해, 가열 벨트(133b)와 정착 롤러(131)의 압접부(가열 닙부)에서는 가열 벨트(133b)에 텐션이 걸리는 반면 가열 닙부 이외의 부분에서는 가열 벨트(133b)에 텐션이 걸리지 않는다. 이와 같이 가열 벨트(133b) 전체에 텐션이 걸리지 않는 구성으로 함으로써 가열 벨트(133b)가 잘 꼬이지 않게 되어 가열 벨트(133b)의 갈라짐이나 꺾임 등을 방지할 수 있다.On the other hand, the
이와 같은 외부 가열 부재(133)는 서스펜션 롤러 등의 보조 부재를 필요로 하지 않아 매우 간소하게 구성할 수 있다. 따라서 외부 가열 부재(133) 전체의 열용량이 작아져 열효율을 향상시킨다. 이로써 정착 롤러(131)를 정착 온도까지 가열하기 위해 필요한 시간(워밍업 시간)을 단축할 수 있어 비용을 줄일 수 있다.Such an
이상, 제1 실시형태에 관한 정착 유닛(130)에 대해서 설명했다. 상기 정착 유닛(130)에서는 내부에 열원(133a)을 가진 통형 탄성 부재인 가열 벨트(133b)를 정착 롤러(131)에 압압하여 지지 부재인 벨트 가이드(133c)에 의해 회전 가능하게 지지하도록 구성된다. 이로써 가열 벨트(133b)와 정착 롤러(131)의 압접부인 가열 닙을 증가시킬 수 있어 가열 벨트(133b)에서 정착 롤러(131)로의 압압력도 줄어든다. 따라서 정착 롤러(131)로의 열적/기계적 부하를 줄일 수 있다. 또 외부 가열 부재(133)의 구성을 간소화 할 수 있기 때문에 외부 가열 부재 전체의 열용량이 작아져서 열효율을 향상시킬 수 있다.In the above, the fixing
(제2 실시형태)(Second Embodiment)
다음으로, 도 4 및 도 5에 기초하여 본 발명의 제2 실시형태에 관한 정착 유닛(130)에 대해서 설명한다. 도 4는 본 실시형태에 관한 정착 유닛(130)의 구성을 도시한 개략 구성도이다. 도 5는, 도 4의 개략 평면도이다. 본 실시형태에 관한 정착 유닛(130)은, 제1 실시형태와 비교하여 가열 벨트(133b)의 내주면에 압압 부재를 마련한 점에서 상이하다. 이하, 제1 실시형태에 관한 정착 유닛(130)과의 상이점에 대해서 주로 설명한다.Next, the fixing
본 실시형태에 관한 정착 유닛(130)은, 도 4에 도시한 바와 같이 정착 롤러(131)와 가압 롤러(132)와 외부 가열 부재(133)와 가열 벨트 압압 부재(134)를 구비한다. 정착 롤러(131), 가압 롤러(132) 및 외부 가열 부재(133)는 제1 실시형태와 동일 부재이다.As shown in FIG. 4, the fixing
가열 벨트 압압 부재(134)는, 외부 가열 부재(133)의 가열 벨트(133b)와 정 착 롤러(131)의 밀착성을 높이기 위해 설치된다. 가열 벨트 압압 부재(134)는, 가열 벨트(133b)의 내부에 설치된 예를 들면 판형 부재로서, 가열 벨트(133b)의 내주면에 접촉되어 가열 벨트(133b)와 정착 롤러(131)의 압접부(가열 닙부)를 정착 롤러(131) 측에 압압하도록 설치되어 있다. 가열 벨트 압압 부재(134)의 양단은, 예를 들면 스프링 등의 탄성 부재(135)에 의해 지지되어 있다.The heating
가열 벨트 압압 부재(134)는, 열원(133a) 및 가열 벨트(133b)로부터의 열에 대한 내열성을 가지고, 정착 롤러(131)의 가열을 방해하지 않도록 고열 전도율을 가진 재질, 예를 들면 금속이나 세라믹 등으로 형성된다. 또 가열 벨트 압압 부재(134)의 열원(133a)과 대향하는 쪽에는 복사 비율을 높이기 위해 검정색 내열 도장 등의 복사율 향상 처리를 해도 좋다.The heating
상술한 바와 같이, 가열 벨트(133b)는 정착 롤러(131)에 압압되면 그 탄성에 의해 정착 롤러(131)의 외주면을 따라 탄성 변형한다. 이 때, 가열 벨트(133b)와 정착 롤러(131)의 압접부가 가열 닙부가 되어 가열 벨트(133b)에 의해 정착 롤러(131)를 가열할 수 있는데, 가열 벨트(133b)와 정착 롤러(131)의 밀착성이 낮으면 정착 롤러(131)의 가열 효율이 저하된다. 그래서, 가열 벨트(133b)와 정착 롤러(131)를 확실히 밀착시키기 위해 가열 벨트(133b)를 가열 벨트 압압 부재(134)에 의해 정착 롤러(131) 쪽으로 압압한다. 여기에서 가열 벨트 압압 부재(134)에 의한 압압력은, 정착 롤러(131)에 대해 기계적 부하(예를 들면 정착 롤러(131)의 표면의 경계 박리나 탄성 마모 등)를 주지 않을 정도의 크기로 설정하는 것이 좋다.As described above, the
이상, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 정착 유닛(130)에 대해서 설명했다. 상기 정착 유닛(130)에서는, 제1 실시형태에 관한 정착 유닛(130)에, 가열 벨트(133b)와 정착 롤러(131)를 밀착시키는 가열 벨트 압압 부재(134)를 더 구비한다. 이로써 가열 벨트(133b)와 정착 롤러(131)를 확실히 밀착시킴으로써 제1 실시형태보다 정착 롤러(131)을 더 효율적으로 가열할 수 있다.In the above, the fixing
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시형태에 대해서 설명했으나, 본 발명은 상기 예에 한정되지 않는다는 것은 말할 것도 없다. 당업자라면, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 각종 변경예 또는 수정예를 생각해 낼 수 있는 것은 명백하고, 그들에 관해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속한 것으로 이해된다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it goes without saying that this invention is not limited to the said example. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or variations can be made within the scope of the claims, and they are naturally understood to belong to the technical scope of the present invention.
예를 들면, 상기 실시형태에서는 통형 탄성 부재는 무단 벨트였으나, 본 발명은 상기 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 탄성체로 이루어진 튜브여도 좋다.For example, in the said embodiment, although the cylindrical elastic member was an endless belt, this invention is not limited to the said example. For example, a tube made of an elastic body may be used.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 정착 롤러로의 열적/기계적 부하를 줄일 수 있는 정착 장치를 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to provide a fixing apparatus capable of reducing the thermal / mechanical load on the fixing roller.
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PA0109 | Patent application |
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Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20120501 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20070501 Comment text: Patent Application |
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20130916 Patent event code: PE09021S01D |
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Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20140226 |
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Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20140410 Patent event code: PR07011E01D |
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Termination category: Default of registration fee Termination date: 20210121 |