전자사진방식 화상형성기의 정착장치{Fix apparatus of an electric-photograpic printer}

본 발명은 전자사진방식 화상형성기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 인쇄용지의 종류에 따라 가압력이 가변되는 전자사진방식 화상형성기의 정착장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전자사진방식 화상형성기는 고전압으로 대전된 감광체에 레이저빔을 주사하여 정전잠상을 형성하고, 현상장치에 의해 공급된 현상제로 그 정전잠상을 가시(可視)화상으로 현상하여 인쇄용지에 전사시킨 후, 정착장치에서 인쇄용지에 전사된 화상을 이루는 현상제를 소정의 열과 압력으로 정착시켜 인쇄를 행하는 것으로서 레이저 프린터나 복사기 또는 팩시밀리 등이 있다.

그런데, 정착과정에서 인쇄용지에 주름이 없고 품질이 좋은 정착화상을 얻기 위해서는 인쇄용지의 종류에 따라 적절한 정착열과 정착압력이 요구된다. 만일, 일반용지에 적절한 정착열과 정착압력이 가해지도록 설정된 정착장치로 상대적으로 두꺼운 봉투에 전사된 화상을 정착시키는 경우는 봉투에 주름이 발생하게 된다.

따라서, 하나의 전자사진방식 화상형성기로 여러 종류의 인쇄용지를 인쇄하기 위해서는 인쇄용지의 종류에 따라 정착장치의 정착압력을 가변시킬 필요가 있다. 이를 위해 지금까지 많은 수단이 강구되었고 그 일례가 도 1에 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 기술에 의한 전자사진방식 화상형성기의 정착장치는 정착롤러(2), 가압롤러(3), 가압스프링(5) 및 가압력 조절수단(7)을 포함한다.

정착롤러(2)는 전자사진방식 화상형성기의 본체(4)에 설치된 원통형상의 롤러로 그 내부에는 할로겐 램프와 같은 열원이 조립되어 있다. 정착롤러(2)는 열전도성이 좋은 재료로 형성되어 열원에서 방사되는 열로 인쇄용지(1)에 전사되어 화상을 형성하는 현상제를 용융한다.

가압롤러(3)는 정착롤러(2)의 하측에 정착롤러(2)와 대향하여 회전하도록 설치되며, 가압롤러축(3a)의 양단은 가압스프링(5)에 의해 상향으로 지지된다.

가압스프링(5)은 가압롤러축(3a)의 양단을 상향으로 지지하여 가압롤러(3)와 정착롤러(2) 사이에 가압력을 가하는 것으로서, 고정부재(6)의 상측 양쪽에 설치된다.

가압력 조절수단(7)은 정착롤러(2)와 가압롤러(3) 사이의 가압력을 조절하는 것으로서, 솔레노이드(9)와 가동판(8)으로 이루어 진다. 가동판(8)은 고정부재(6)의 중앙부 하측에 조립되며, 솔레노이드(9)는 제어장치(도시되지 않음)의 제어신호에 따라 가동판(8)을 상하로 동작시킨다. 즉, 가동판(8)이 상측에 위치하면 가압스프링(5)이 압축되어 가압롤러(3)의 가압력이 증가하고, 가동판(8)이 하측에 위치하면 가압스프링(5)의 압축이 일부 해소되어 가압롤러(3)의 가압력이 감소한다.

상기와 같은 구성을 갖는 종래의 전자사진방식 화상형성기의 정착장치의 인쇄용지의 종류에 따른 동작에 대해 설명한다.

먼저 일반용지에 인쇄하는 경우는 비교적 높은 정착압력이 필요하므로 가압력 조절수단(7)의 가동판(8)이 상측에 위치하여야 한다. 따라서, 사용자가 일반용지를 선택하면 전자사진방식 화상형성기의 제어장치는 가압력 조절수단(7)의 가동판(8)의 위치를 확인한다. 만일 가동판(8)이 상측에 위치하면 그대로 인쇄용지의 공급을 하여 인쇄를 행하고, 가동판(8)이 하측에 위치하면 솔레노이드(9)를 작동시켜 가동판(8)이 상측에 위치 하도록 한다.

반대로 봉투와 같은 두꺼운 인쇄용지를 인쇄하는 경우는 일반용지의 경우와 비교하여 비교적 낮은 정착압력이 필요하므로 가압력 조절수단(7)의 가동판(8)이 하측에 위치하여야 한다. 따라서, 봉투가 선택되면 화상형성기의 제어장치는 가압력 조절수단(7)의 가동판(8)이 하측에 위치하는가를 확인한다. 만일 상측에 있으면 솔레노이드(9)를 동작시켜 가동판(8)을 하측으로 위치시키고, 상측에 있으면 그대로 다음 과정을 수행한다.

여기서, 솔레노이드(9)에 의해 가압롤러(3)가 정착롤러(2)를 누르는 가압력이 가변되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

가압력 조절수단(7)의 가동판(8)이 상측에 위치하는 경우 솔레노이드(9)가 작동하면, 가동판(8)이 중력방향인 하향으로 이동한다.

가동판(8)이 하향으로 이동되면 가동판(8)의 상측에 조립된 고정부재(6)가 가동판(8)과 함께 하향으로 이동된다. 따라서, 고정부재(6)가 하향으로 이동하면 가압롤러축(3a)과 고정부재(6) 사이의 간격이 넓어지기 때문에, 가압스프링(5)이 가압롤러축(3a)을 가압하는 힘이 감소하게 된다.

반대로 가동판(8)이 상측에 위치하면 가압롤러축(3a)과 고정부재(6) 사이의 간격이 좁아지므로 가압스프링(5)이 가압롤러축(3a)을 가압하는 힘이 증가하게 된다.

따라서, 인쇄용지(1)의 종류에 따라 적절한 가압력이 가해지도록 설정한 후 인쇄를 하면 현상장치에서 전사된 화상이 정착롤러(2)의 열과 가압롤러(3)의 가압력으로 인쇄용지(1)에 전사된 현상제가 정착되고 인쇄용지의 주름도 발생하지 않는다.

그러나, 상술한 전자사진방식 화상형성기의 정착장치는 가압스프링(5)이 가압롤러(3)를 가압하는 힘을 조절하기 위해서는 고정부재(6)를 전체적으로 상하로 이동시켜야 한다. 즉, 솔레노이드(9)가 고정부재(6) 위에 설치된 가압롤러(3), 가압스프링(5) 전부를 상하로 이동시켜야 하기 때문에 큰 용량의 솔레노이드가 필요하고, 소비전력도 크다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 소용량의 솔레노이드를 사용하여 인쇄용지의 종류에 따라 가압력을 변동시킬 수 있도록 함으로써, 정착시 인쇄용지에 주름이 발생하지 않으며 소비전력도 적은 전자사진방식 화상형성기의 정착장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 전자사진방식 화상형성기의 정착장치를 나타내는 개념도,

도 2는 본 발명에 의한 전자사진방식 화상형성기의 정착장치를 개략적으로 나타내는 정면도,

도 3은 도 2의 전자사진방식 화상형성기의 정착장치를 AA에서 본 측단면도,

도 4는 도 3에서 기어캠이 자전하여 정착기어와 맞물리기 시작하는 상태를 나타내는 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1; 인쇄용지 101; 정착롤러

102; 정착기어 103; 가압롤러

110; 가압수단 111; 하우징

112; 탄성부재 121; 가압판

122; 기어부 123; 캠부

124; 기어캠 125; 웨이트

130; 솔레노이드 131; 몸체

132; 고정구 133; 걸림스프링

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 전자사진방식 화상형성기의 정착장치는, 제어장치의 제어신호에 따라 감광체에 형성된 정전잠상을 현상하여 화상을 이루는 현상제를 인쇄용지에 전사시킨 후 상기 전사된 화상의 현상제를 열 및 가압력으로 상기 인쇄용지에 정착시키는 것으로서, 전자사진방식 화상형성기의 본체에 설치된 원통형상의 롤러이며 그 내부에 조립된 열원으로부터 방사되는열로 상기 인쇄용지에 전사된 현상제를 용융시키는 정착롤러와, 상기 정착롤러의 하측에 상기 정착롤러와 대향하여 회전하도록 설치되며 상기 인쇄용지를 상기 정착롤러에 대하여 가압하여 상기 인쇄용지에 전사된 현상제를 압착시키는 가압롤러와, 상기 가압롤러의 축을 양단에서 지지하며 상기 가압롤러가 상기 정착롤러를 가압하는 가압력� � 발생시키는 가압수단 및 상기 제어장치의 신호에 따라 상기 가압수단의 가압력을 소정의 주기로 가변시키는 가압력 가변수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 가압력 가변수단은 상기 가압롤러의 축의 상측에 위치하고 그 일단은 상기 전자사진방식 화상형성기의 본체에 힌지결합되며 상기 가압롤러축을 중력방향으로 누르는 가압판과, 상기 가압판의 타단의 상면과 접촉하며 회전하도록 설치되며 상기 가압판을 상하로 요동시키는 기어캠 및 상기 기어캠의 상측에 설치되며 상기 제어장치의 제어신호에 따라 상기 기어캠의 회전을 단속하는 솔레노이드를 포함한다.

또한, 상기 기어캠은 상기 정착롤러의 일단에 형성된 정착기어와 치합하는 기어치가 형성된 기어부 및 상기 기어부의 측면으로부터 연장되어 상기 기어부와 평행하게 형성된 다각형 형상의 캠부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기어부는 형성된 기어치의 일부가 제거되고, 그 제거된 부분의 측면의 기어부 몸체에는 기어캠을 자전시킬 수 있는 웨이트가 형성되는 것이 특징이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 전자사진방식 화상형성기의 정착장치의 실시예에 대하여 설명한다.도 2 및 도 3을 참조하면, 전자사진방식 화상형성기의 정착장치(100)는 정착롤러(101)와, 가압롤러(103)와, 가압수단(110) 및 가압력 가변수단을 포함한다.

정착롤러(101)는 전자사진방식 화상형성기의 본체(104)에 설치된 원통형상의 롤러로 그 내부에는 할로겐 램프와 같은 열원이 조립되어 있다. 정착롤러(101)는 열전도성이 좋은 재료로 형성되어 열원으로부터 방사되는 열로 인쇄용지(1)에 전사되어 화상을 형성하는 현상제를 용융한다.

또한, 정착롤러(101)의 일측에는 정착롤러(101)의 회전운동을 전달할 수 있는 정착기어(102)가 동축결합되어 있다.

가압롤러(103)는 정착롤러(101)의 하측에 정착롤러(101)와 대향하여 회전하도록 설치되며, 가압롤러축(103a)의 양단은 가압수단(110)에 의해 상향으로 지지된다. 이 가압수단(110)의 가압력으로 정착롤러(101)와 가압롤러(103)의 사이를 통과하는 인쇄용지(1)에 전사된 현상제를 압착한다.

가압수단(110)은 가압롤러축(103a)의 양단을 상향으로 지지하여 가압롤러(103)가 정착롤러(101)를 눌러 가압력이 발생하도록 하는 것으로서, 탄성부재(112)와 하우징(111)으로 이루어 진다.

탄성부재(112)는 가압롤러축(103a)을 탄성지지하는 것으로 압축스프링이 바람직하다.

하우징(111)은 그 내측에 탄성부재(112)가 설치되어 있는 것으로 전자사진방식 화상형성기의 본체(104)에 설치된다.

가압력 가변수단은 제어장치의 제어신호에 따라 가압수단(110)의 가압력을 소정의 주기로 가변시키는 것으로서, 가압판(121)과 기어캠(124) 및 솔레노이드(130)를 포함한다.

가압판(121)은 가압롤러(103)와 간섭되지 않으며 가압롤러축(103a)의 양단을 상측에서 접촉할 수 있도록 위치하고 그 일단은 전자사진방식 화상형성기의 본체(104)에 힌지결합되어 힌지축(121a)을 중심으로 선회할 수 있도록 설치된다.

기어캠(124)은 기어와 다각형 형상의 캠을 겹쳐 놓은 형상을 하고 있으며, 기어치가 형성된 기어부(122)는 정착롤러(101)의 일단에 조립된 정착기어(102)와 치합되어 있으며, 다각형 형상으로 형성된 캠부(123)는 가압판(121)의 타단 상측과 접촉하고 있다.

이와 같이 다각형 형상을 가지는 기어캠(124)의 회전에 의하여 일반용지나 두꺼운 용지가 사용되는 경우를 불문하고, 소정의 주기로 가압판(121)을 가압하는 가압력을 변화시킬 수 있게 된다.한편, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 일반용지나 두꺼운 용지가 사용되는 경우를 구별하여 가압력을 변화시키도록 하기 위하여, 기어부(122)의 일부분 기어치를 제거하여 기어치가 없는 부위(122a)에서는 맞물리는 정착기어(102)와 치합되거나 간섭되지 않도록 형성한다. 기어부(122)의 제거 범위는 기어캠(124)이 솔레노이드(130)에 의해 고정된 경우 정착기어(101)와 기어부(122)가 간섭되지 않는 최소 범위이다.

또한, 기어부(122)의 기어치 제거 부위(122a) 측면에는 그 자중에 의해 탄성부재(112)의 가압력을 극복하고 기어캠(124)을 소정 각도 만큼 중력방향으로 자전시킬 수 있는 웨이트(125)가 부착되어 있다. 여기서, 소정 각도는 기어캠(125)이 자전하여 기어부(122)의 기어치가 제거된 부위(122a)를 벗어나 정착기어(102)와 맞물리게 되는 각도이다.

캠부(123)는 기어부(122)의 회전에 따라 다각형의 변(123a)과 꼭지점(123b)이 가압판(121)과 교대로 접촉하여 정착롤러(101)에 가해지는 가압력이 주기적으로 변하게 하는 것으로서 탄성부재(112)의 탄성력 및 가변주기 등을 고려하여 다각형을 결정한다. 본 실시예에서는 캠부(123)에 10각형의 다각형이 사용되었다.

솔레노이드(130)는 기어캠(124)의 기어부(122) 기어치를 고정시켜 기어캠(124)이 웨이트(125)에 의해 자전하는 것을 방지하는 것으로서, 몸체(131)와 고정구(132) 및 걸림스프링(133)을 포함한다.

몸체(131)는 그 내부에 솔레노이드 코일이 조립되어 있어 제어장치의 신호에 따라 고정구(132)를 잡아 당긴다.

고정구(132)는 몸체(131)의 하단에 일점지지로 설치되며, 일단은 기어부(122)의 기어치를 고정시킬 수 있는 걸림턱(132a)이 마련되어 있다. 또한 고정구(132)의 타단(132b)에는 걸림스프링(133)이 조립되어 있다.

걸림스프링(133)은 압축스프링으로 일단은 몸체(131)에 고정되고 타단은 고정구 타단(132b)에 조립되어, 고정구(132)가 기어캠(124)의 기어부(122)를 고정하도록 한다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 전자사진방식 화상형성기의 정착장치의 작동에 대해 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

급지장치에 설치된 센서(도시되지 않음)나 사용자의 선택에 의해 제어장치가 봉투와 같은 두꺼운 인쇄용지(1)의 인쇄를 인식하면 솔레노이드(130)에 작동신호를 송출한다.

솔레노이드(130)가 동작하면 고정구(132)가 상향으로 이동하여 고정구의 걸림턱(132a)이 기어부(122)의 기어치에서 빠진다. 고정구의 걸림턱(132a)이 기어치에서 빠지면, 기어부(122)가 웨이트(125)에 의해 중력방향으로 자전하여 기어부(122)의 기어치와 정착기어(102)가 맞물려 기어부(122)가 회전하기 시작한다. 기어부(122)가 회전하면 기어부(122)와 동축상에 일체로 형성되어 있는 다각형 캠부(123)가 같이 회전하여 가압판(121)이 힌지축(121a)을 중심으로 상하로 요동하게 된다. 다시 말해서, 다각형의 꼭지점(123b)이 가압판(121)에 접촉할 때는 가압판(121)이 아래 방향으로 눌리고, 다시 다각형의 변(123a)이 접촉되면 가압판(121)이 원위치로 되돌아 오게 되는 바, 기어캠(124)이 회전을 계속하면 가압판(121)의 이와 같은 상하동작이 계속된다.

따라서, 캠부(123)의 다각형변(123a)이 가압판(121)을 누르는 경우는 일반용지를 인쇄하는 경우와 동일한 가압력이 정착롤러(101)에 가해지고, 캠부(123)의 다각형 꼭지점(123b)이 가압판(121)을 누르는 경우는 탄성부재(112)가 중력방향으로 압축되기 때문에 정착롤러(101)에 가해지는 압력이 감소된다. 즉, 가압롤러(103)에 의해 정착롤러(101)에 가해지는 가압력은 기어캠(124)의 회전에 따라 일반용지에 적절한 가압력과 이 가압력보다 낮은 가압력 사이의 범위에서 주기적으로 변화하기 때문에 봉투에 인쇄를 하는 동안에 정착롤러(101)에 가해지는 전체적인 가압력은 감소하게 되어 봉투에 주름이 생기지 않게 된다.

일반용지를 인쇄하는 경우에는 제어장치가 솔레노이드(130)의 작동을 정지시킨다. 솔레노이드(130)의 작동이 멈추면 걸림스프링(133)에 의해 고정구(132)가 하측으로 이동하여 걸림턱(132a)이 기어부(122)의 기어치에 걸리게 된다.

이어서, 기어캠(124)은 정착기어(102)의 회전에 연동하여 회전하다가 기어치 제거부위(122a)가 정착기어(102)와 맞물리는 위치에 오면 기어캠(124)은 회전을 멈추게 된다.

이때, 기어캠(124)의 캠부(123)의 다각형은 변(123a)이 가압판(121)과 접촉하고 있기 때문에 가압판(121)이 탄성부재(112)를 누르지 않아 정착롤러(101)와 가압롤러(103) 사이에는 일반용지에 적절한 가압력이 걸리게 된다.

따라서, 본 발명에 의한 전자사진방식 화상형성기의 정착장치(100)는 기어캠(124)을 단속하는 고정구(132)만을 제어하는 솔레노이드(130)를 사용하여 정착롤러(101)와 가압롤러(103) 사이에 걸리는 가압력 즉, 정착압력을 가변시킬 수 있기 때문에, 소용량의 솔레노이드를 사용할 수 있고 봉투의 인쇄시에도 주름이 발생하지 않게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 전자사진방식 화상형성기의 정착장치에 의하면, 정착압력을 가변시키는 기어캠을 솔레노이드로 단속함으로써, 소용량의 솔레노이드를 사용이 가능하여 소비전력도 적고 정착시 인쇄용지에 주름이 발생하지 않게 된다.

이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.