KR20080107645A - 정착장치 - Google Patents

Abstract

기록매체의 크기에 따른 닙부의 길이방향 온도 편차를 최소화시킬 수 있는 정착장치를 개시한다. 개시된 본 발명에 의한 정착장치는, 회전 가능한 가압롤러; 상기 가압롤러와 외접한 상태로 회전 주행하는 정착벨트; 상기 정착벨트의 내부에서 정착벨트의 주행을 가이드하는 가이드부재; 상기 가압롤러와 상기 정착벨트의 접촉부위에 닙부(N)를 형성하도록 정착벨트를 지지하는 닙형성부재; 및 상기 닙형성부재에 설치되어 상기 닙부(N)를 가열하는 것으로써, 상기 닙부를 길이방향을 따라 다수의 영역으로 구획하여 서로 다른 발열량으로 가열 가능한 가열부재;를 포함한다. 상기 가열부재는, 상기 닙부의 길이방향을 따라 배치되며, 독립적인 발열량 제어가 가능한 다수의 히터 세그먼트; 및 상기 히터 세그먼트들의 발열량 제어를 위한 센서부;를 포함한다.

정착, 닙, 가압, 벨트, 가열, 히터, 분리, 발열량, 독립, 제어, fusing

Description

정착장치{FUSING APPARATUS}

도 1은 일반적인 벨트형 정착장치를 개략적으로 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 정착장치를 개략적으로 나타낸 단면도,

도 3은 도 2의 분해 사시도,

도 4는 본 발명의 요부인 가열부재의 한 예를 나타낸 평면도, 그리고,

도 5는 본 발명의 요부인 가열부재의 다른 예를 나타낸 평면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100;가압롤러 200;정착벨트

300;가이드부재 400;닙형성부재

410;닙형성면 420;탄성레그

500;지지부재 600,600A;가열부재

610,620,630,610A,620A,630A;히터 세그먼트

611,621,631,611A,621A,631A;기판

612,622,632,612A,622A,632A;저항 발열층

613,623,633,613A,623A,633A;서미스터

본 발명은 화상형성장치의 정착장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 벨트형 정착장치에 관한 것이다.

일반적으로 프린터, 복사기, 스캐너, 복합기 등과 같은 화상형성장치는 공지된 전사장치에 의해 기록매체에 전사된 현상제 화상을 가열/가압하여 반영구적으로 고착시키는 정착장치를 구비한다. 이러한 정착장치는 내측에 열원이 설치된 가열롤러와 이 가열롤러와 압접하여 닙(nip)부를 형성하는 가압롤러를 구비한 롤러형과 정착벨트를 이용하는 벨트형이 알려져 있다.

롤러형 정착장치는 가열롤러 전체를 가열하는 구조이므로 승온 대기 시간이 길어지고, 또 롤러대 롤러의 압접에 의한 닙부 형성으로 닙부의 폭이 작고 닙부의 형상을 자유롭게 구현할 수 없다는 단점이 있다. 이에 반하여, 벨트형 정착장치는 정착벨트의 닙부만을 가열하는 국부가열 방식이므로 롤러형 대비 승온 대기 시간을 단축시킬 수 있으며, 닙부의 유효폭 및 형상을 보다 자유롭게 구현할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 벨트형 정착장치의 한 예를 개략적으로 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 일반적인 벨트형 정착장치는 가압롤러(10), 가압롤러(10)에 외접한 상태로 회전하는 정착벨트(20), 정착벨트(20)의 회전을 안내하도록 정착벨트(20)의 내부에 설치된 가이드부재(30) 및 가압롤러(10)와 정착벨트(20)의 접촉부위에 닙부(N)를 형성하도록 상기 가이드부재(30)에 설치되어 상기 닙부(N)를 국부적으로 가열하는 가열부재(40) 등을 구비한다.

상기 가압롤러(10)와 정착벨트(20)의 접촉부위에 형성된 닙부(N)를 기록매체(P)가 통과할 때 가열롤러(10)에 의한 압력과 가열부재(40)에 의한 열이 기록매체(P)에 전사된 현상제 화상(T)에 가해짐으로써 현상제 화상은 기록매체(P)에 고착된다.

상기와 같은 일반적인 벨트형 정착장치에서 상기 가열부재(40)는 정착벨트(20)의 폭방향으로 길게 설치되는데, 기록매체(P)의 최대 크기보다 크거나 같은 크기의 히터(41)를 구비한다. 그리고, 상기 히터(41)의 컨트롤은 히터의 길이방향 중앙부에 설치된 서미스터(도시되지 않음)를 이용한다.

따라서, 최대 크기의 기록매체가 정착될 때에는 히터(41)에서 공급되는 열량이 기록매체로 모두 전달되므로 정착벨트(20)나 가압롤러(10) 길이방향에서의 온도 편차가 거의 없다. 그러나, 상대적으로 작은 크기의 기록매체가 정착될 때, 이 기록매체가 통과하는 부분, 즉 중앙부의 온도만 감소하고 기록매체가 통과하지 않는 부분은 중앙부에 비해 온도가 올라간다. 이에 따라 작은 폭의 기록매체가 계속 정착되면, 기록매체가 통과하지 않는 정착벨트(20)나 가압롤러(10) 양단의 온도가 상승하여 정착벨트(20)나 가압롤러(10)의 양단부가 과열에 의해 파손될 우려가 있다.

또한, 작은 폭의 기록매체를 연속하여 정착하다가 다시 폭이 큰 기록매체의 정착을 수행할 때에는 과열된 양단부에서 용용된 현상제가 정착벨트에 접착하는 현상(HOT OFFSET)이 발생될 수 있다.

상기와 같은 문제를 방지하기 위해 작은 폭의 기록매체를 정착할 때는 정착 속도를 낮춤으로써 공급되는 열량을 전체적으로 적게 만들어 상대적인 온도 차이를 줄이는 방법이 일반적으로 사용되고 있었다. 그러나, 화상형성장치가 고속화되면서 작은 폭의 기록매체에 의한 상기한 바와 같은 비정착부의 과열 문제가 더 심화됨으로써 정착 속도를 낮추는 방법은 더 이상 사용하기 어려운 실정에 이르렀다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 정착벨트의 닙부만을 집중 가열하는 벨트형 정착장치에서 정착되는 기록매체의 크기에 관계없이 닙부의 길이방향 온도 분포를 일정하게 유지할 수 있는 정착장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 정착장치는, 회전 가능한 가압롤러; 상기 가압롤러와 외접한 상태로 회전 주행하는 정착벨트; 상기 정착벨트의 내부에서 정착벨트의 주행을 가이드하는 가이드부재; 상기 가압롤러와 상기 정착벨트의 접촉부위에 닙부(N)를 형성하도록 정착벨트를 지지하는 닙형성부재; 및 상기 닙형성부재에 설치되어 상기 닙부(N)를 가열하는 것으로써, 상기 닙부를 길이방향을 따라 다수의 영역으로 구획하여 서로 다른 발열량으로 가열 가능한 가열부재;를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 가열부재는 상기 닙부의 길이방향을 따라 배치되며, 독립적인 발열량 제어가 가능한 다수의 히터 세그먼트; 및 상기 히터 세그먼트들의 발열량 제어를 위한 센서부;를 포함한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 기록매체가 통과하는 부분의 히터 세그 먼트의 발열량은 증가시키고, 기록매체가 통과하지 않는 부분의 히터 세그먼트의 발열량은 감소시키는 방법으로 기록매체의 크기에 따라 닙부의 길이방향 온도를 제어할 수 있으므로, 봉투와 같은 작은 폭의 기록매체 정착시 기록매체가 통과하지 않는 부분의 과열을 방지할 수 있다.

상기 각 히터 세그먼트는 기판; 및 상기 기판에 일정간격을 두고 배치된 적어도 2열의 저항 발열체;를 포함한다. 또한, 상기 센서부는 상기 저항 발열체의 열 사이에 배치된 써미스터를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 각 히터 세그먼트의 저항 발열체는 이웃하는 히터 세그먼트의 저항 발열체와 일부가 중첩되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 히터 세그먼트 사이의 경계에서 부분적으로 온도가 강하하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 정착장치에서 상기 닙형성부재는 대략 평면의 닙형성면 및 이 닙형성면의 양측에서 절곡되어 연장된 탄성레그를 구비하는 닙 스프링으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 정착장치는 상기 닙형성부재의 탄성레그를 수용하여 지지하는 지지부재를 포함하며, 상기 지지부재는 상기 가이드부재에 지지되는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기와 같은 목적 및 다른 특징들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 정착장치는 가압롤러(100), 정착벨트(200), 가이드부재(300), 닙형성부재(400), 지지부재(500) 및 가열부재(600) 등을 구비한다.

상기 가압롤러(100)는 정착을 위해 급지되는 기록매체(P)를 정착벨트(200) 쪽으로 가압하기 위한 긴 원통형상의 부재이다. 이 가압롤러(100)는 별도의 구동원에 의해 회전 구동한다.

상기 정착벨트(200)는 상기 가압롤러(100)와 외접한 상태로 가압롤러(100)로부터 회전력을 전달받아 회전 주행한다. 이 정착벨트(200)는 상기 가압롤러(100)의 길이에 대응되는 폭을 가진다. 본 실시예에서는 상기 가압롤러(100)를 별도의 구동원으로 회전시키고, 정착벨트(200)를 상기 가압롤러(100)에 의해 피동하도록 구성된 예를 개시하였으나, 정착벨트(200)를 별도의 구동원을 이용하여 회전시키거나, 또는 상기 가압롤러(100)를 아이들 상태로 지지하여 상기 정착벨트(200)에 피동 회전하도록 구성할 수도 있다.

상기 가이드부재(300)는 상기 정착벨트(200)의 회전 주행을 가이드하도록 정착벨트(200)의 내부에 설치되는 부재이다. 이 가이드부재(300)는 일측이 축방향을따라 개구된 대략 원통형상으로 이루어진다.

상기 닙형성부재(400)는 상기 가압롤러(100)와 정착벨트(200)의 접촉부위에 소정의 닙부(N)를 형성하도록 정착벨트(200)를 지지한다. 이 닙형성부재(400)는 상기 정착벨트(200)의 폭과 대응되는 길이를 가진다. 이와 같은 닙형성부재(400)에 의해 상기 가압롤러(100)와 정착벨트(200)의 접촉부위에는 닙형성부재(400)의 폭에 대응되는 크기의 닙부(N)가 형성된다.

상기 닙형성부재(400)는 열전도도가 양호한 SUS나 인청동 등과 같은 금속 재질로 형성된다. 또한, 상기 닙형성부재(400)는 대략 평면의 닙형성면(410)과 이 닙형성면(410)의 양측에서 절곡되어 연장된 탄성레그(420)를 구비하는 닙 스프링 구조를 갖는다.

상기 지지부재(500)는 상기 닙형성부재(400)의 탄성레그(420)를 수용하여 지지한다. 이에 의해 상기 닙형성부재(400)가 정착벨트(200)를 가압롤러(100) 쪽으로 가압함으로써 상기한 닙부(N)를 형성한다. 이러한 지지부재(500)는 상기 가이드부재(300)의 개구부에 지지된 상태로 고정된다.

상기 가열부재(600)는 상기 닙형성부재(400)의 닙형성면(410) 내측면에 길이방향을 따라 길게 설치되어 닙부(N)에 위치한 정착벨트(200)를 집중적으로 가열한다. 특히 이 가열부재(600)는 본 발명의 특징에 따라 상기 닙부(N)를 그 길이방향을 따라 다수의 영역으로 구획하여 서로 다른 발열량으로 가열하는 것이 가능하다.

상기 가열부재(600)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 닙부(N)의 길이방향을 따라 배치되며 독립적인 발열량 제어가 가능한 다수의 히터 세그먼트(610,620,630)와 상기 히터 세그먼트들(610,620,630)의 발열량 제어를 위하여 각각의 히터 세그먼트에 설치된, 예를 들면 써미스터(613,623,633)를 포함하는 센서부를 구비한다.

상기 각각의 히터 세그먼트(610,620,630)는 기판(611,621,631)과 상기 기판(611,621,631)에 일정간격을 두고 배치된 적어도 2열의 저항 발열체(612,622,632)를 구비한다. 상기 써미스터(613,623,633)는 상기 저항 발열 체(612,622,632)의 열 사이에 배치된다.

상기 제1 및 제3히터 세그먼트(610,630)의 길이에 비하여 상기 제2히터 세그먼트(620)의 길이가 상대적으로 길다. 도시예에서는 3개의 히터 세그먼트(610,620,630)로 구획된 예를 도시하였으나, 더 많은 수의 히터 세그먼트로 구획할수록 보다 다양한 크기의 기록매체를 기록매체 비통과부의 과열현상 없이 정착할 수 있다. 또한, 상기 저항 발열체(612,622,632)도 도시예의 2열 뿐만 아니라 1열도 가능하고 3열 및 4열도 가능하다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 정착장치의 정착과정을 도 2 및 도 4를 참조하여 설명한다.

가열부재(100)와 정착벨트(200)의 압접에 의해 형성된 닙부(N)로 기록매체(P)가 통과할 때, 가열부재(600)에 의한 열과 가압롤러(100)에 의한 압력이 기록매체(P)의 현상제 화상에 가해짐으로써 현상제 화상이 기록매체(P)의 고착된다.

이 때, 다수의 가열영역으로 구획된 상기 가열부재(600)는, 예를 들어 폭이 큰 기록매체(P1)를 정착할 때는 제1내지 제3히터 세그먼트(610,620,630) 모두가 동일한 발열량으로 발열하면서 정착을 수행한다.

여기서, 각 히터 세그먼트(610,620,630)의 연결 경계부에는 히터가 부분적으로 존재하지 않음으로써 이 부분에서의 순간적인 온도 강하가 예상되나, 히터 세그먼트(610,620,630)의 발열이 그 하부의 열전도가 좋은 닙형성부재(400)인 닙 스프링에 의해 닙부의 길이방향으로 신속히 전도됨으로써 위와 같은 온도 강하는 무시될 수 있다. 더욱이 상기 닙 스프링의 탄성에 의해 닙부(N)에서의 압력 분포가 조 절됨으로써 정착성 향상을 기대할 수 있다.

한편, 예를 들어 봉투와 같은 폭이 작은 기록매체(P2)를 정착할 때는, 기록매체(P2)가 통과하는 제2히터 세그먼트(620)는 정상적인 발열량으로 발열하면서 정착을 수행하지만, 기록매체(P2)가 통과하지 않는 제1및 제3히터 세그먼트(610,630)는 상기 제2히터 세그먼트(620)에 비하여 낮은 발열량을 발열하도록 제어된다.

여기서, 상기 제1 및 제3히터 세그먼트(610,630)의 낮을 발열량은 예컨대, 상기 제2히터 세그먼트(620)를 기록매체(P2)가 통과함으로써 기록매체(P2)에 열을 빼앗긴 후의 온도와 거의 같아지는 발열량이면 좋다. 이에 따라 정착 후 제 1 내지 제3히터 세그먼트(610,620,630)에 해당하는 정착벨트(20)의 폭방향 온도 편차가 거의 발생하지 않는다.

결과적으로, 폭이 작은 봉투와 같은 기록매체(P2)를 정착하는 경우에도 기록매체(P2)가 통과하지 않는 부분이 과열되지 않으며, 전체적으로 균일한 온도를 유지할 수 있게 되므로, 종래와 같은 기록매체(P) 비통과의 과열로 인한 정착벨트(200) 및 가열롤러(100) 손상 및 파손을 방지할 수 있다. 또한, 정착벨트(200)의 폭방향 온도 편차가 거의 일어나지 않으므로, 작은 폭의 기록매체(P2)를 정착하다가 큰 폭의 기록매체(P1)를 정착하는 경우에도 HOT OFFSET과 같은 정착불량이 발생되지 않는다.

한편, 도 5는 본 발명의 요부인 가열부재의 다른 예를 나타낸 평면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 가열부재(600A)는 각 히터 세그먼트(610A,620A,630A)의 발열층(612A,622A,632A)의 일부가 히터 세그먼트들의 연결 경계부에서 중첩되는 구조로 이루어져 있다는 것을 제외하고는 도 4에 나타낸 일 실시에와 대동소이하다.

상기와 같은 본 실시예의 가열부재(600A)에 의하면, 도 4에 나타낸 실시예에서 히터 세그먼트(610,620,630)의 경계부에서 혹시 발생될 수도 있을 순간적인 온도 강하 현상을 방지할 수 있어, 닙부(N)의 길이방향 온도를 더욱 균일하게 유지시킬 수 있다.

그외 본 실시예의 가열부재(600A)를 채용한 정착장치의 작용효과는 앞서 설명한 일 실시예의 가열부재(600)를 사용한 정착장치와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며 한정의 의미로 이해되어서는 안될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구항의 범주 내에서 자유로이 실행될 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 폭이 작은 봉투와 같은 기록매체를 정착하는 경우 기록매체가 통과하지 않는 부분의 과열 현상을 방지할 수 있으므로, 기록매체 비통과부의 과열로 인한 정착벨트나 가열롤러의 손상 및 파손을 방지할 수 있으며, 과열에 의한 정착불량도 방지할 수 있다.

Claims (6)

1. 회전 가능한 가압롤러;

   상기 가압롤러와 외접한 상태로 회전 주행하는 정착벨트;

   상기 정착벨트의 내부에서 정착벨트의 주행을 가이드하는 가이드부재;

   상기 가압롤러와 상기 정착벨트의 접촉부위에 닙부(N)를 형성하도록 정착벨트를 지지하는 닙형성부재; 및

   상기 닙형성부재에 설치되어 상기 닙부(N)를 가열하는 것으로써, 상기 닙부를 길이방향을 따라 다수의 영역으로 구획하여 서로 다른 발열량으로 가열 가능한 가열부재;를 포함하는 정착장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가열부재는,

   상기 닙부의 길이방향을 따라 배치되며, 독립적인 발열량 제어가 가능한 다수의 히터 세그먼트; 및

   상기 히터 세그먼트들의 발열량 제어를 위한 센서부;를 포함하는 정착장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 각 히터 세그먼트는 기판; 및 상기 기판에 일정간격을 두고 배치된 적어도 2열의 저항 발열체;를 포함하며,

   상기 센서부는 상기 저항 발열체의 열 사이에 배치된 써미스터를 포함하는 정착장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 각 히터 세그먼트의 저항 발열체는 이웃하는 히터 세그먼트의 저항 발열체와 일부가 중첩되도록 형성된 것을 특징으로 하는 정착장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 닙형성부재는 대략 평면의 닙형성면 및 이 닙형성면의 양측에서 절곡되어 연장된 탄성레그를 구비하는 닙 스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 정착장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 닙형성부재의 탄성레그를 수용하여 지지하는 지지부재를 포함하며, 상기 지지부재는 상기 가이드부재에 지지된 것을 특징으로 하는 정착장치.

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