KR100392108B1 - 정착 장치 및 이를 사용한 화상 형성 장치 - Google Patents

정착 장치 및 이를 사용한 화상 형성 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정착 롤러의 표면에 외부 가열 부재를 맞닿게 하고, 정착 롤러의 표면을 외부 가열부재에 의해 가열하도록 구성한 경우에도, 정착 롤러의 표면 온도가 과잉으로 너무 높아지거나, 너무 낮아지는 것을 방지하여, 항상 양호한 정착 성능을 가질 수 있는 정착 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
내부에 가열원을 가지는 정착 롤러와, 상기 정착 롤러에 압접(壓接)하는 가압 부재와, 상기 정착 롤러의 표면을 외부로부터 가열하는 외부 가열 부재와, 상기 외부 가열 부재를 정착 롤러의 표면에 맞닿게 하거나 이간시키는 접리(接離) 수단과, 상기 외부 가열 부재를 정착 롤러의 표면에 맞닿게 하는 타이밍을, 정착 처리를 받는 전사 매체의 종류와 이 전사 매체에 대한 화상 형성 모드 중 적어도 하나, 및 외부 가열 부재 및/또는 정착 롤러의 표면 온도에 따라서 제어하는 제어 수단을 구비하도록 구성하여 과제를 해결하였다.

Description

정착 장치 및 이를 사용한 화상 형성 장치{FIXING DEVICE AND IMAGE FORMING DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 전자 사진 방식이나 정전 기록 방식을 적용한 복사기나 프린터, 또는 팩시밀리 등의 화상 형성 장치에 사용되는 정착 장치 및 이를 사용한 화상 형성 장치에 관한 것으로, 특히, 전사 매체의 지질(紙質)이나 화상 형성 모드에 관계없이 항상 양호한 정착 처리를 행할 수 있는 정착 장치 및 이를 사용한 화상 형성 장치에 관한 것이다.
종래, 상기 전자 사진 방식이나 정전 기록 방식을 적용한 복사기나 프린터, 또는 팩시밀리 등의 화상 형성 장치에 있어서, 전사 용지 상에 전사된 미정착 토너상을 가열 정착하는 정착 장치로서는, 예를 들면, 도 17에 도시된 바와 같은 것이 있다. 이 정착 장치는 도 17에 도시된 바와 같이, 적어도 한쪽이 가열원을 가지는 한 쌍의 롤러(101, 102) 사이의 압접(壓接) 영역에 미정착 토너상(103)을 담지(擔持)한 전사 용지(104)를 통과시킴으로써, 가열과 동시에 가압하여 토너상(103)을 용융시켜 전사 용지(104) 상에 정착하도록 구성한 것이다.
도 17에 있어서, 101은 정착 롤러, 102는 가압 롤러이다. 정착 롤러(101)는 알루미늄 등으로 이루어진 열전도율이 높은 금속 중공 코어(111)의 표면에 실리콘 고무 등으로 이루어진 비교적 두꺼운 내열 탄성층(112)과, 불소 고무 등으로 이루어진 도핑 코팅층(113)을 피복하여 형성되어 있다. 금속 중공 코어(111)의 내부에는, 가열원으로서 할로겐 램프(114)가 배치되고, 정착 롤러(101)의 표면에 설치된 온도 센서(115)로부터의 신호에 따라서, 도시되지 않은 온도 제어 회로에 의해 할로겐 램프(114)를 온·오프 제어하여, 표면이 소정의 온도로 제어되도록 되어 있다. 또한, 정착시에 전사 용지(104) 상의 토너상(l03)의 일부가 정착 롤러(101)측에 전이하는 것(이하,「오프셋」이라고 함)을 방지하기 위해, 정착 롤러(101)의 표면에 일정량의 실리콘 오일을 공급하는 오일 공급 장치(105)가 설치되어 있다. 또한, 상기 정착 롤러(101)의 표면에는, 오프셋된 토너 등을 제거하기 위한 클리닝 장치(106)도 설치되어 있다.
한편, 가압 롤러(102)는 알루미늄 등으로 이루어진 열전도율이 높은 금속 중공 코어(121)의 표면에, 정착 롤러(101)의 탄성층(112)보다 비교적 얇은 실리콘 고무 등으로 이루어진 내열 탄성층(122)과, 불소 고무 등으로 이루어진 도핑 코팅층(123)을 피복하여 형성되어 있다. 금속 중공 코어(121)의 내부에는, 가열원으로서 할로겐 램프(124)가 배치되고, 가압 롤러(102)의 표면에 설치된 온도 센서(125)로부터의 신호에 따라서, 도시되지 않은 온도 제어 회로에 의해서 할로겐 램프(124)를 온·오프 제어하여 표면이 소정의 온도로 제어되도록 되어 있다.
이와 같이 구성되는 가열 롤러 방식의 정착 장치에 있어서는, 정착 롤러(101)의 탄성층(112)의 탄성 변형에 의해서, 양 롤러(101, 102)의 압접부(107)(이하,「닙부(nip portion)」라 함)가 형성된다. 그리고, 이러한 정착 장치에서는, 닙부(107)에 미정착 토너상(103)을 담지한 전사 용지(104)를 통과시킴으로써, 열에너지와 압력에 의해 미정착 토너상(103)을 용융하여 전사 용지(104) 상에 정착하는 것이다.
그렇지만, 상기 종래 기술의 경우에는, 다음과 같은 문제점을 가지고 있다. 즉, 상기와 같이 구성되는 정착 장치의 경우에는, 정착 롤러(101) 및 가압 롤러(102)가 탄성층(112, 122)을 갖고 있지만, 이러한 탄성층(112, 122)은 어느 정도의 두께를 갖는 실리콘 고무 등의 탄성체로 이루어져, 비교적 열전도율이 낮다. 그 때문에, 상기 정착 장치에서는, 용지 주행시에 정착 롤러(101)나 가압 롤러(102)의 표면의 온도가 소정의 온도보다 저하된 경우, 이 온도 저하를 온도 센서(115, 125)에 의해 검지하여, 할로겐 램프(1l4, 124)를 통전하여도, 해당 할로겐 램프(114, 124)의 열이 탄성층(112, 122)을 통해서 표면에 전해지기까지 시간을 필요로 하여 정착 불량이 발생할 우려가 있다. 특히, 프로세스 속도를 올리고 있던 경우에 정착 불량이 발생하기 쉬워지므로, 이 정착 불량의 발생을 방지하기 위해서는 연속 프린트가 제한된다는 문제점이 생긴다.
그런데, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 특개평10-149044호 공보나 특개평11-24489호 공보 등에 개시되어 있는 바와 같이, 정착 롤러의 표면에 고온으로 유지되는 외부 가열 롤러를 맞닿게 하여, 정착 롤러 표면의 온도 저하를 완화하는 기술이 이미 제안되어 있다.
그러나, 상기 특개평10-149044호 공보나 특개평11-24489호 공보에 개시된 기술의 경우에는, 전사 용지(104)의 지질이나, 흑백 모드나 컬러 모드 등의 화상 형성 모드에 따라서, 최적한 정착 롤러의 표면 온도가 다름에도 불구하고, 정착 롤러의 표면 온도가 저하한 경우를 검지하면, 즉시 해당 정착 롤러의 표면에 고온으로 유지한 외부 가열 롤러를 맞닿게 하도록 구성되어 있다. 그 때문에, 외부 가열 롤러나 정착 롤러의 온도 상황에 따라서는, 용지 정착시의 정착 롤러의 온도가 전사 용지 등의 정착 조건에 적절한 온도와 크게 달라지는 경우가 생긴다. 따라서, 상기 특개평10-149044호 공보나 특개평11-24489호 공보에 개시된 기술의 경우에는, 오프셋 토너의 증대나 OHP 시트의 박리 불량, 정착 부족이라는 새로운 문제점을 발생할 우려를 가지고 있다.
좀더 설명하면, 상기 특개평10-149044호 공보나 특개평11-24489호 공보에 개시된 기술의 경우에는, 도 18에 도시된 바와 같이, 정착 롤러(101)의 표면 온도의 시간적인 지연 등에 기인하여, 정착 롤러(101)의 표면 온도가 상승하는 과정에서, 또한 표면 온도가 높은 상태에 있는 도시되지 않은 외부 가열 롤러가 정착 롤러(101)의 표면에 맞닿으면, 정착 롤러(101)의 표면 온도가 소정의 온도보다 큰 폭으로 높아진다. 그러면, 정착 롤러(101)의 표면 온도가 소정의 온도보다 큰 폭으로 높기 때문에, 전사 용지(104) 상에 정착되는 미정착 토너상(103)이 과잉으로 용융해 버려, 글로스(gloss)(광택)가 저하하거나, 핫 오프셋이라 불리는 바와 같이 정착 롤러(101)의 표면으로 전이하는 토너의 양이 증대하고, 또, 정착 롤러(101)의 탄성층(112)이나 도핑 코팅층(113) 등의 열화를 앞당기는 문제점이 있었다. 또한, 정착 롤러(101)의 표면 온도가 소정의 온도보다 큰 폭으로 높으면, OHP 시트나 태크 필름이라 불리는 합성 수지제의 필름으로 이루어진 전사 매체(104)를 사용한 경우에, 이러한 OHP 시트나 태크 필름 등의 합성 수지제 필름이 연화(軟化)하여, 정착 롤러(101)의 표면에 감겨, 정착 처리가 불가능해질 우려가 있다는 문제점도 있었다. 한편, 정착 롤러(101)의 표면 온도와 외부 가열 롤러의 표면 온도에 따라서는, 정착 롤러(101)의 표면 온도가 소정의 온도보다 낮아져 정착 불량을 발생시키게 된다.
제 2 문제점으로서는, 도 17에 도시된 바와 같은 정착 장치에 있어서, 다수매의 전사 용지에 연속하여 정착 처리를 행하고, 다수매의 연속 주행 작업을 실행하면, 정착 롤러(101) 및 가압 롤러(102)는 전사 용지(104)에 의해 서서히 열을 빼앗겨, 해당 정착 롤러(101) 및 가압 롤러(102)의 표면 온도가 점차 저하한다. 특히, 정착 장치의 저소비 전력화가 요구되고 있는 기종에서는 가열원(114, 124)으로서 큰 소비 전력의 할로겐 램프를 사용할 수 없기 때문에, 이 경향이 강하다. 따라서, 다수매의 연속 주행 작업으로 정착 롤러(101) 및 가압 롤러(102)의 온도가 저하한 상황에서, 다음 다수매의 연속 주행 작업을 행한 경우, 작업 도중에서 롤러의 온도가 최저 정착 온도를 밑돌아 주행을 중단하고 온도 복귀를 도모하지 않으면 안된다.
그렇지만, 컬러 정착을 행하는 정착 롤러(101), 및 가압 롤러(102)의 탄성층(112, 122)은 전술한 바와 같이 비교적 열전도율이 낮고, 용지 주행 후의 롤러 표면의 온도 복귀는 더욱 지연되어, 작업의 연속 실행을 할 수 없게 되는 문제점을 가지고 있었다. 또한, 정착 롤러(101) 및 가압 롤러(102)의 표면 온도가 설정 온도로 복귀한 후에는, 이번에는, 정착 롤러(101) 및 가압 롤러(102)의 표면 온도가 설정 온도보다도 큰 폭으로 너무 높아져, 오버슛이 크고, 과잉 온도 상승 상태에서 전사 용지(104)의 주행을 행하면, 전술한 바와 같이 토너 오프셋의 증대나 OHP 시트 등에서 박리 불량 잼이 발생한다는 문제점을 가지고 있었다.
그런데, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 출원인은 특개평6-11997호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 오버슛에 의한 화상 결함 등을 방지하면서, 오버슛 현상을 이용하여 정착 롤러 등의 온도 복귀를 도모하는 기술에 대해서 이미 제안하고 있다.
그렇지만, 상기 특개평6-11997호 공보에 개시된 기술의 경우에는, 정착 롤러의 표면 온도에, 제 1 제어 온도와 제 2 제어 온도의 2개의 제어 온도를 설정하고, 이들 제 1 및 제 2 제어 온도를 소정의 타이밍으로 교체함으로써, 오버슛 현상을 이용하면서 정착 롤러 등의 온도 복귀를 도모하기 때문에, 정착 롤러의 표면 온도가 소정의 온도로 복귀하는데 어느 정도 긴 시간을 필요로 하여, 다음 정착 처리가 지연되어 버리는 문제점을 가지고 있었다.
그러므로, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 제 1의 목적은 정착 롤러의 표면에 외부 가열 부재를 맞닿게 하여 정착 롤러의 표면을 외부 가열 부재에 의해 가열하도록 구성한 경우에도 정착 롤러의 표면 온도가 과잉으로 너무 높아지거나 너무 낮아지는 것을 방지하여, 항상 양호한 정착 성능을 얻을 수 있는 정착 장치 및 이를 사용한 화상 형성 장치를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 제 2 목적은 연속하여 정착 처리를 실행한 경우에도, 정착 롤러의 표면 온도를 단시간에 설정 온도로 복귀시키는 것이 가능하고, 또한 오버슛 등이 발생하는 것을 방지 가능한 정착 장치 및 이를 사용한 화상 형성 장치를 제공하는 것에 있다.
도 1의 (a), (b)는 본 발명의 실시형태 1에 관한 정착 장치의 제어 동작을 각각 나타내는 도표.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 관한 정착 장치를 적용한 화상 형성 장치로서의 컬러 전자 사진 복사기를 나타내는 구성도.
도 3은 컬러 전자 사진 복사기의 화상 형성 수단을 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 관한 정착 장치를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 관한 정착 장치를 나타내는 구성도.
도 6은 본 발명의 실시형태 1에 관한 정착 장치를 나타내는 구성도.
도 7은 본 발명의 실시형태 1에 관한 정착 장치의 제어 기판을 나타내는 블럭도.
도 8은 본 발명의 실시형태 1에 관한 정착 장치의 정착 동작을 나타내는 플로차트.
도 9는 본 발명의 실시형태 1에 관한 정착 장치의 정착 동작을 나타내는 플로차트.
도 10은 외부 가열 롤러와 정착 롤러의 표면 온도의 변화를 나타내는 그래프.
도 11은 정착 롤러의 표면 온도의 변화를 나타내는 설명도.
도 12는 외부 가열 롤러와 정착 롤러의 표면 온도의 변화를 나타내는 그래프.
도 13은 본 발명의 실시형태 2에 관한 정착 장치를 나타내는 구성도.
도 14는 본 발명의 실시형태 2에 관한 정착 장치의 정착 동작을 나타내는 플로차트.
도 15는 본 발명의 실시형태 2에 관한 정착 장치의 제어 동작을 나타내는 도표.
도 16은 외부 가열 롤러, 정착 롤러 및 가압 롤러의 표면 온도의 변화를 나타내는 그래프.
도 17은 종래의 정착 장치를 나타내는 구성도.
도 18은 외부 가열 롤러와 정착 롤러의 표면 온도의 변화를 나타내는 그래프.
부호의 설명
26: 전사 매체 35: 정착 장치
51: 정착 롤러 52: 가열원
53: 가압 롤러 54: 가열원
55: 외부 가열 롤러 57: 미정착 토너상
62, 67, 70: 온도 센서 63: 제어 기판(제어 수단)
69: 가열원 87: 제 1 접리(接離) 수단
92: 제 2 접리 수단
상기의 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명은, 화상 형성 수단에 의해 전사 매체 위에 형성된 흑백 또는 컬러의 토너상을 전사 매체 위에 정착하는 정착 장치를 구비한 화상 형성 장치로서, 상기 정착 장치는, 내부에 가열원을 갖는 정착 롤러와, 상기 정착 롤러에 압접(壓接)하는 가압 부재와, 상기 정착 롤러의 표면을 외부로부터 가열하는 외부 가열 부재와, 상기 외부 가열 부재를 정착 롤러의 표면에 맞닿게 하거나 이간시키는 접리(接離) 수단과, 상기 외부 가열 부재를 정착 롤러의 표면에 맞닿게 하는 타이밍을, 정착 처리를 받는 전사 매체의 종류와 이 전사 매체에 대한 화상 형성 모드 중 적어도 하나, 및 외부 가열 부재 및/또는 정착 롤러의 표면 온도에 따라서 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치이다.
또한, 청구항 3에 기재된 발명은, 화상 형성 수단에 의해 전사 매체 위에 형성된 흑백 또는 컬러의 토너상을 전사 매체 위에 정착하는 정착 장치를 구비한 화상 형성 장치로서, 상기 정착 장치는, 내부에 가열원을 갖는 정착 롤러와, 내부에 가열원을 갖고 상기 정착 롤러에 압접하는 가압 부재와, 상기 정착 롤러의 표면을 외부로부터 가열하는 외부 가열 부재와, 상기 가압 부재를 정착 롤러의 표면에 압접 또는 이간시키는 제 1 접리 수단과, 상기 외부 가열 부재를 정착 롤러의 표면에 맞닿게 하거나 이간시키는 제 2 접리 수단과, 정착 처리가 종료된 시점에서, 상기 정착 롤러 및 가압 부재 중 적어도 하나의 표면 온도가 설정 온도보다 밑돌고 있는 경우는, 상기 정착 롤러와 외부 가열 부재를 계속 맞닿게 하거나 상기 정착 롤러와 가압 부재를 계속 압접하는 것 중 적어도 어느 한 조만을 행하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치이다.
또한, 청구항 7에 기재된 발명은, 내부에 가열원을 갖는 정착 롤러의 표면에 맞닿게 하거나 이간시키는 접리 수단을 구비한 외부 가열 부재를 상기 정착 롤러의 표면에 맞닿게 하여 정착 롤러의 표면을 가열하는 외부 가열법으로서, 상기 정착 롤러의 표면 온도를 측정하는 온도 측정 스텝을 갖고, 상기 스텝에서 측정한 정착 롤러의 표면 온도와 소정 온도와의 차를 구하고, 이 온도차와 화상 형성 모드에 따라서 상기 접리 수단에 의해 상기 외부 가열 부재를 상기 정착 롤러에 맞닿게 하는 타이밍을 결정하는 타이밍 결정 스텝에서, 상기 접리 수단에 의해 상기 정착 롤러에 상기 외부 가열 부재를 맞닿게 하는 것을 특징으로 하는 외부 가열법이다.
또한, 청구항 13에 기재된 발명은, 내부에 가열원을 갖는 정착 롤러와, 상기 정착 롤러에 압접하는 가압 부재와, 상기 정착 롤러의 표면을 외부로부터 가열하는 외부 가열 부재와, 상기 가압 부재를 상기 정착 롤러의 표면에 압접 또는 이간시키는 제 1 접리 수단과, 상기 외부 가열 부재를 상기 정착 롤러의 표면에 맞닿게 하거나 이간시키는 제 2 접리 수단을 구비하며, 정착 처리가 종료된 시점에서, 상기 정착 롤러와 가압 부재의 표면 온도를 취하는 스텝을 갖고, 상기 정착 롤러 및 가압 부재 중 적어도 하나의 표면 온도가 설정 온도를 밑돌고 있는 경우는, 상기 정착 롤러와 외부 가열 부재, 상기 정착 롤러와 가압 부재 중 적어도 한 조를 서로 압접 또는 맞닿게 하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 외부 가열법이다.
실시형태
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
실시형태 1
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 관한 정착 장치를 적용한 화상 형성 장치로서의 컬러 전자 사진 복사기를 나타내는 것이다. 또한, 프린터나 팩시밀리 등의 화상 형성 장치도 마찬가지로 적용할 수 있는 것은 물론이다.
도 2에 있어서, 1은 컬러 전자 사진 복사기의 본체를 나타내는 것으로, 이 컬러 전자 사진 복사기 본체(1)의 상부에는, 원고(2)를 1매씩 분리한 상태로 자동적으로 반송하는 자동 원고 반송 장치(3)와, 해당 자동 원고 반송 장치(3)에 의해 반송되는 원고(2)의 화상을 판독하는 원고 판독 장치(4)가 설치되어 있다. 이 원고 판독 장치(4)는 평판 유리(platen glass; 5) 위에 놓인 원고(2)를 광원(6)에 의해 조명하고, 원고(2)로부터 의 반사광을, 풀 레이트 미러(7), 하프 레이트 미러(8, 9) 및 결상 렌즈(10)로 이루어진 축소 광학계를 통해서 CCD 등으로 이루어진 화상 판독 소자(11) 상에 주사 노광하여, 이 화상 판독 소자(11)에 의해 원고(2)의 색재(色材) 반사광 상을 소정의 도트 밀도(예를 들면, 16도트/mm)로 판독하도록 되어 있다.
상기 원고 판독 장치(4)에 의해 판독된 원고(2)의 색재 반사광 상은 예를 들면 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)(각 8 bit)의 3색의 원고 반사율 데이터로서 화상 처리 장치(12)로 보내지고, 이 화상 처리 장치(12)에서는, 원고(2)의 반사율 데이터에 대해서, 셰이딩 보정, 위치 편차 보정, 명도/색공간 변환, 감마 보정, 프레임 소거, 색/이동 편집 등의 소정의 화상 처리가 행해진다.
그리고, 상기와 같이 화상 처리 장치(12)에서 소정의 화상 처리가 행해진 화상 데이터는 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 흑색(BK)(각 8bit)의 4색의 원고 색재 계조 데이터로서 ROS(13)(Raster Output Scanner)에 보내지고, 이 ROS(13)에서는, 원고 색재 계조 데이터에 따라 레이저광에 의한 화상 노광이 행해진다.
상기 컬러 전자 사진 복사기 본체(1)의 내부에는, 색이 다른 복수의 토너상을 형성 가능한 화상 형성 수단(G)이 설치되어 있다. 이 화상 형성 수단(G)은 주로 정전 잠상이 형성되는 상담지체로서의 감광체 드럼(17)과, 상기 감광체 드럼(17)상에 형성된 정전 잠상을 현상하여 색이 다른 복수의 토너상을 형성 가능한 현상 수단으로서의 로터리 방식의 현상 장치(19)로 구성되어 있다.
상기 ROS(13)는 도 2에 나타낸 바와 같이 도시되지 않은 반도체 레이저를 원고 재현 색재 계조 데이터에 따라 변조하고, 이 반도체 레이저로부터 레이저광(LB)을 계조 데이터에 따라 출사한다. 이 반도체 레이저로부터 출사된 레이저광(LB)은 회전 다면경(14)에 의해 편향 주사되고, f·θ렌즈(15) 및 반사 미러(16)를 통해서 상담지체로서의 감광체 드럼(17) 상에 주사 노광된다.
상기 ROS(13)에 의해 레이저광(LB)이 주사 노광되는 감광체 드럼(17)은 도시되지 않은 구동 수단에 의해 화살표 방향을 따라 소정의 속도로 회전 구동되도록 되어 있다. 이 감광체 드럼(17)의 표면은 미리 일차 대전용의 스콜로트론(18)에의해 소정의 극성(예를 들면, 마이너스 극성) 및 전위로 대전된 후, 원고 재현 색재 계조 데이터에 따라 레이저광(LB)이 주사 노광됨으로써 정전 잠상이 형성된다. 상기 감광체 드럼(17) 상에 형성된 정전 잠상은 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 흑색(BK)의 4색의 현상기(19Y, 19M, 19C, 19BK)를 구비한 로터리 방식의 현상 장치(19)에 의해, 예를 들면 감광체 드럼(17)의 대전 극성과 동일 극성의 마이너스 극성으로 대전된 토너(대전 색재)에 의해 반전 현상되어, 소정 색의 토너상으로 된다. 또한, 상기 감광체 드럼(17) 상에 형성된 토너상은 필요에 따라서 전사전 대전기(20)에 의해 마이너스 극성의 대전을 받아, 전하량이 조정되도록 되어 있다.
상기 감광체 드럼(17) 상에 형성된 각 색의 토너상은 해당 감광체 드럼(17)의 하부에 배치된 중간 전사체로서의 중간 전사 벨트(21) 상에, 제 1 전사 수단으로서의 1차 전사 롤(22)에 의해 다중으로 전사된다. 이 중간 전사 벨트(21)는 구동 롤(23), 종동 롤(24a), 텐션 롤(24b) 및 2차 전사 수단의 일부를 구성하는 대향 롤로서의 백업 롤(25)에 의해 감광체 드럼(17)의 주속과 동일한 이동 속도로 화살표 방향을 따라 회동 가능하게 지지되어 있다.
상기 중간 전사 벨트(21) 상에는, 형성되는 화상의 색에 따라, 감광체 드럼(17) 상에 형성되는 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 흑색(BK)의 4색 모두 또는 그 일부의 토너상이 일차 전사 롤(22)에 의해 순차 중합시킨 상태로 전사된다. 이 중간 전사 벨트(21) 상에 전사된 토너상은 소정의 타이밍으로 2차 전사 위치로 반송되는 기록 매체로서의 전사 용지(26)상에 중간 전사 벨트(21)를 지지하는 백업 롤(25)과, 이 백업 롤(25)에 맞닿는 제 2 전사 수단의 일부를 구성하는 2차 전사롤(27)의 맞닿음 힘 및 정전기력에 의해 전사된다. 상기 전사 용지(26)는 도 2에 도시된 바와 같이 컬러 전자 사진 복사기 본체(1) 내의 하부에 배치된 복수의 급지 카세트(28, 29, 30, 31) 중 어느 것으로부터, 소정의 사이즈의 것이 공급 롤(28a, 29a, 30a, 31a)에 의해 급지된다. 급지된 전사 용지(26)는 복수의 반송 롤(32) 및 레지스트 롤(33)에 의해 소정의 타이밍으로 중간 전사 벨트(21)의 2차 전사 위치까지 반송된다. 그리고, 상기 전사 용지(26)에는, 상술한 바와 같이 2차 전사 수단으로서의 백업 롤(25)과 2차 전사 롤(27)에 의해 중간전사 벨트(21) 상으로부터 소정 색의 토너상이 일괄하여 전사되도록 되어 있다.
또한, 상기 중간 전사 벨트(21) 상으로부터 소정 색의 토너상이 전사된 전사 용지(26)는 중간 전사 벨트(21)로부터 분리된 후, 반송 벨트(34)에 의해 본 발명의 실시형태 1에 관한 정착 장치(35)로 반송되고, 이 정착 장치(35)에 의해 열 및 압력으로 토너상이 전사 용지(26) 상에 정착되어, 단면 복사의 경우에는, 그대로 배지 트레이(36) 상에 배출되어 컬러 화상의 복사 공정이 종료된다.
한편, 양면 복사의 경우에는, 제 1면(표면)에 컬러 화상이 형성된 전사 용지(26)를 그대로 배지 트레이(36) 상에 배출하지 않고, 도시되지 않은 반전 게이트에 의해 아래쪽으로 반송 방향이 변경되어, 3개의 롤이 맞닿은 트리 롤(37) 및 반전 롤(38)에 의해 반전 통로(39)로 일단 반송된다. 그리고, 상기 전사 용지(26)는 이번은 역전하는 반전 롤(38)에 의해 양면용 통로(40)로 반송되고, 이 양면용 통로(40)에 설치된 반송 롤(41)에 의해 레지스트 롤(33)까지 일단 반송되어 정지한다. 전사 용지(26)는 중간 전사 벨트(21) 상의 토너상과 동기하여, 재차 레지스트롤(33)에 의해 반송이 개시되고, 이 전사 용지(26)의 제 2 면(이면)에 대해서 토너상의 전사·정착 공정이 행해진 후, 배출 트레이(36) 상에 배출되도록 되어 있다.
또한, 도 2 중, 42는 전사 공정이 종료된 후의 감광체 드럼(17)의 표면으로부터 잔류 토너나 지분 등을 제거하기 위한 클리닝 장치, 43은 중간 전사 벨트(21)를 청소하기 위한 중간 전사 벨트용 클리너, 44는 수동 트레이를 각각 나타내고 있다.
도 3은 상기 컬러 전자 사진 복사기의 화상 형성 수단(G)을 나타내는 구성도이다.
이 컬러 전자 사진 복사기에서는, 상술한 바와 같이 감광체 드럼(17)의 표면이 일차 대전용의 스콜로트론(18)에 의해 소정의 전위로 똑같이 대전된 후, 이 감광체 드럼(17)의 표면에는, ROS(13)에 의해 소정의 색에 대응한 화상이 노광되어, 정전 잠상이 형성된다. 상기 감광체 드럼(17)의 표면에 각 색에 대응하여 형성된 정전 잠상은 대응하는 색의 현상기(19Y, 19M, 19C, 19BK)에 의해 현상되어, 이 감광체 드럼(17)의 표면에는, 소정 색의 토너상(T)이 형성된다.
예를 들면, 상기 감광체 드럼(17) 상에 형성된 정전 잠상이 옐로 색에 대응한 것이면, 이 정전 잠상은 옐로 색의 현상기(19Y)에 의해 현상되고, 감광체 드럼(17) 상에는, 옐로 색의 토너상(T)이 형성된다. 또한, 다른 마젠타색, 시안색, 흑색에 대해서도, 동일한 프로세스에 의해 대응하는 색의 토너상(T)이 감광체 드럼(17) 상에 순차 형성된다.
상기 감광체 드럼(17) 상에 순차 형성된 각색의 토너상(T)은 감광체 드럼(17)과 중간 전사 벨트(21)가 접촉하는 1차 전사 위치에서, 감광체 드럼(17) 상으로부터 중간 전사 벨트(21)의 표면에 전사된다. 이 1차 전사 위치에는, 중간 전사 벨트(21)의 이면측에 반도전성의 1차 전사용 바이어스 롤(22)이 설치되어 있고, 중간 전사 벨트(21)는 1차 전사용 바이어스 롤(22)에 의해 감광체 드럼(17)의 표면에 접촉하도록 되어 있다. 1차 전사용 바이어스 롤(22)에는, 토너의 대전 극성과 역극성의 전압이 인가되고, 감광체 드럼(17) 상에 형성된 토너상(T)은 중간 전사 벨트(21) 상에 압접력(壓接力) 및 정전기력에 의해 전사된다.
단색의 화상을 형성하는 경우는, 중간 전사 벨트(21) 상에 1차 전사된 소정 색의 토너상(T)이 즉시 전사 용지(26) 상에 2차 전사되지만, 복수 색의 토너상(T)을 중합한 컬러 화상을 형성하는 경우에는, 감광체 드럼(17) 상으로의 소정 색의 토너상(T)의 형성, 및 토너상(T)의 중간 전사 벨트(21) 상으로의 1차 전사의 공정이 소정 색수만큼 반복된다.
예를 들면, 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 흑색(BK)의 4색의 토너상(T)을 중합한 풀 컬러의 화상을 형성하는 경우, 감광체 드럼(17)상에는, 그 1회전마다 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 흑색(BK)의 각 색의 토너상(T)이 순차 형성되고, 이들 4색의 토너상은 중간 전사 벨트(21) 상에 순차 중합한 상태로 1차 전사된다.
그 때, 상기 중간 전사 벨트(21)는 최초로 1차 전사된 옐로 색의 미정착 토너상(T)을 유지한 채로, 감광체 드럼(17)과 동기한 주기로 회동하고, 이 중간 전사 벨트(21) 상에는, 위치 검지 센서(45)에 의해 결정된 소정의 위치에, 그 1회전마다 마젠타, 시안 및 흑색의 미정착 토너상(T)이 옐로 색의 미정착 토너상(T)에 순차 중합한 상태로 전사된다.
이와 같이 하여 중간 전사 벨트(21)에 1차 전사된 미정착 토너상(T)은 중간 전사 벨트(21)의 회전에 수반하여, 전사 용지(26)의 반송 경로에 접한 2차 전사 위치로 반송된다.
전사 용지(26)는 전술한 바와 같이 소정의 급지 카세트(28, 29, 30, 31)로부터 공급 롤(28a, 29a, 30a, 31a)에 의해 급지되고, 반송 롤(32)에 의해 레지스트 롤(33)까지 반송되어, 레지스트 롤(33)에 의해 소정의 타이밍으로 2차 전사 롤(27)과 중간 전사 벨트(21)와의 닙부(nip portion)에 급송된다.
또한, 2차 전사 위치에서의 중간 전사 벨트(21)의 이면측에는, 2차 전사 롤(27)의 대향 전극 백업 롤(25)이 설치되어 있다. 2차 전사 위치에서는, 소정의 타이밍으로 반도전성의 2차 전사 롤(27)이 중간 전사 벨트(21)에 맞닿고, 이 백업 롤(25)에 토너의 대전 극성과 역극성의 전압을 인가함으로써, 중간 전사 벨트(21) 상에 전사된 미정착 토너상(T)은 상기 2차 전사 위치에서 전사 용지(26) 상에 정전적으로 2차 전사된다.
이 실시형태에서는, 도 3에 도시된 바와 같이 2차 전사 롤(27)에 토너의 대전 극성과 동일 극성의 전압을 직접 인가하지 않고, 이 2차 전사 롤(27)에 중간 전사 벨트(21)를 통해서 맞닿는 백업 롤(25)에, 바이어스 롤(46)에 의해 전사 바이어스 전압 인가 수단으로서의 전사 바이어스용 고압 전원(47)으로부터 토너의 대전 극성과 동일 극성의 전압을 인가하도록 구성되어 있다. 그러나, 2차 전사 롤(27)에 토너의 대전 극성과 동일 극성의 전압을 직접 인가하도록 구성해도 물론 좋다.
그리고, 미정착 토너상이 전사된 전사 용지(26)는 중간 전사 벨트(21)로부터 박리되고, 2차 전사부의 하류에 배치된 전극 부재(48), 안내판(49) 및 반송 벨트(34)에 의해 정착 장치(35)로 이송되어, 미정착 토너상(T)의 정착 처리가 이루어진다.
한편, 미정착 토너상(T)의 2차 전사가 종료된 중간 전사 벨트(21)는 중간 전사 벨트용 클리너(44)에 의해 잔류 토너가 제거된다.
상기 중간 전사 벨트(21)로서는, 폴리이미드, 폴리카보네트, 폴리에스테르, 폴리프로필렌 등의 합성 수지 또는 각종의 고무에 카본 블랙 등의 대전 방지제를 적당량 함유시킨 것이 사용되고, 그 체적 저항률이 106∼1014Ω·cm로 되도록 형성되어 있다. 이 중간 전사 벨트(21)의 두께는 예를 들면, 0.1mm로 설정된다. 또한, 상기 중간 전사 벨트(21)의 둘레 길이는 감광체 드럼(17)의 둘레 길이의 정수배(예를 들면, 3배)로 설정되어 있다.
또한, 상기 2차 전사 롤(27) 및 중간 전사 벨트용 클리너(44)는 중간 전사 벨트(21)와 접리 가능하게 설치되어 있어, 컬러 화상이 형성되는 경우에는, 최종 색의 미정착 토너상(T)이 중간 전사 벨트(21) 상에 1차 전사될 때까지, 적어도 중간 전사 벨트용 클리너(44)는 중간 전사 벨트(21)로부터 이간되어 있다.
또한, 상기 2차 전사 롤(27)은 카본을 분산한 우레탄 고무의 튜브로 이루어진 표면층과, 카본을 분산한 발포 우레탄 고무로 이루어진 내부층을 구비하고 있고, 이 2차 전사 롤(27)의 표면에는, 불소 코팅이 행해져 있다. 이 2차 전사롤(27)은 그 체적 저항률이 103∼1010Ω·cm로 설정되고, 롤 지름이 28mm로 되도록 형성되어, 경도(硬度)는 예를 들면 30˚(아스카 C)로 설정된다.
한편, 상기 백업 롤(25)은 카본을 분산한 EPDM과 NBR의 브렌드 고무의 튜브로 이루어진 표면층과, EPDM의 고무로 이루어진 내부층을 구비하고 있고, 그 표면 저항률이 107∼1010Ω·cm로, 롤 지름이 28mm로 되도록 형성되어, 경도는 예를 들면 70˚(아스카 C)로 설정된다.
또한, 2차 전사 위치의 닙부 하류에 배치된 전극 부재(48)는 도전성의 판 형상 부재로서 판금이 바람직하고, 이 실시형태에서는 두께 0. 5mm의 스테인리스 강판을 사용하고 있고, 전사 용지(26)측을 침 형상으로 한 것이 사용되어 있다. 또한, 상기 전극 부재(48)의 2차 전사 영역측의 선단은 백업 롤(25)과 2차 전사 롤(27)의 닙부가 이루는 선보다 1mm만큼 2차 전사 롤(27)측에서, 또한 닙부의 출구보다 7mm만큼 이격하여 배치되어 있다.
그렇지만, 이 실시형태 1에 관한 정착 장치는 내부에 가열원을 가지는 정착 롤러와, 상기 정착 롤러에 접하는 가압 부재와, 상기 정착 롤러의 표면을 외부로부터 가열하는 외부 가열 부재를 구비하도록 구성되어 있다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 관한 정착 장치를 나타내는 구성도이다.
이 정착 장치(35)는 도 4에 도시된 바와 같이 내부에 가열원(52)을 갖고, 화살표 방향으로 회전하는 정착 롤러(51)와, 이 정착 롤러(51)에 접하도록 설치되고, 또한 내부에 가열원(54)을 갖고, 화살표 방향으로 회전하는 가압 롤러(53)와, 상기 정착 롤러(51)의 표면에 소정의 타이밍으로 맞닿거나 이간하는 외부 가열 롤러(55)에 의해 그 주요부가 구성되어 있고, 상기 정착 롤러(51)와 가압 롤러(53) 사이에 형성되는 닙(nip)부(56)에 미정착 토너상(57)이 전사된 전사 매체로서의 전사 용지(26)를 통과시킴으로써, 미정착 토너상(57)을 열 및 압력에 의해 전사 용지(26) 상에 정착시키는 것이다.
상기 정착 롤러(51)는 내부에 가열원으로서 350W의 할로겐 램프(52)를 구비하고, 철이나 스테인리스, 또는 알루미늄 등으로 이루어진 열전도율이 높은 금속 중공 코어(59)와, 두께 3mm의 실리콘 고무 등으로 이루어진 내열 탄성층(60)과, 매우 얇은 불소계의 고무 등으로 이루어진 도핑 코팅층(61)으로 구성되어 있다. 상기 정착 롤러(51)는 할로겐 램프(52)에 의해 표면 온도가 소정의 온도로 되도록 내부로부터 가열된다. 정착 롤러(51)의 표면 온도는 이 정착 롤러(51)의 표면에 접촉하는 제 1 온도 검지 수단으로서의 온도 센서(62)에 의해 검지되고, 정착 롤러(51)의 표면 온도가 소정의 온도(예를 들면, 160℃)가 되도록 제어 수단으로서의 제어 기판(63)에 의해 제어된다.
한편, 가압 롤러(53)는 내부에 보조 가열원으로서 350W의 할로겐 램프(54)를 구비하고, 철이나 스테인리스, 또는 알루미늄 등으로 이루어진 열전도율이 높은 금속 중공 코어(64)와, 두께 1mm의 실리콘 고무 등으로 이루어진 내열 탄성층(65)과, 매우 얇은 불소계의 고무 등으로 이루어진 도핑 코팅층(66)으로 구성되어 있다. 가압 롤러(53)는 할로겐 램프(54)에 의해 표면 온도가 소정의 온도로 되도록 내부로부터 가열된다.
상기 가압 롤러(53)의 표면 온도는 해당 가압 롤러(53)의 표면에 접촉하는 제 2 온도 검지 수단으로서의 온도 센서(67)에 의해 검지되고, 가압 롤러(53)의 표면 온도가 소정의 온도(예를 들어, 130℃)로 되도록 제어 기판(63)에 의해 제어된다.
또한, 상기 가압 롤러(53)는 구동 모터(68)에 의해 복수개의 기어를 통하여 화살표 방향을 따라 소정 속도로 회전 구동되도록 되어 있다. 한편, 정착 롤러(51)는 가압 롤러(53)에 압접한 상태에서 종동(從動) 회전하도록 구성되어 있다.
또한, 상기 외부 가열 롤러(55)는 내부에 가열원으로서 300W의 할로겐 램프(69)를 구비하고, 철 또는 스테인리스, 또는 알루미늄 등으로 이루어진 열 전도율이 높은 금속 중공(中空) 코어 그 자체로 구성되어 있다. 이 외부 가열 롤러(55)는 할로겐 램프(69)에 의해 표면 온도가 소정 온도로 되도록 내부로부터 가열된다. 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도는 해당 외부 가열 롤러(55)의 표면에 접촉하는 제 3 온도 검지 수단으로서의 온도 센서(70)에 의해 검지되고, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도가 소정의 온도(예를 들어, 180℃)로 되도록 제어 기판(63)에 의해 제어된다.
또한, 상기 정착 롤러(51)와 가압 롤러(53)는 적어도 정착 처리 시에 서로 소정의 하중으로 압접되고, 전사 매체(26)의 종류 및 화상 형성 모드에 따라 소정의 프로세스 스피드(정착 속도)로 회전 구동되도록 되어 있다. 그 때, 상기 정착 롤러(51)와 가압 롤러(53)는, 예를 들어, 보통지 등의 경우에는 220㎜/sec의 속도로 회전 구동된다. 또한, 두꺼운 용지 1(평량 105∼162gsm)의 정착 시에는, 정착 롤러(51)와 가압 롤러(53)는, 예를 들어, 130㎜/sec의 느린 속도로 회전 구동된다. 또한, OHP 시트 등의 투명 필름 또는 두꺼운 용지 2(평량 163gsm 이상) 등의 정착 시에는, 정착 롤러(51)와 가압 롤러(53)는, 예를 들어, 60㎜/sec의 대폭적으로 느린 속도로 회전 구동된다.
그리고, 상기 정착 롤러(51)와 가압 롤러(53)와의 사이에 형성되는 닙부(56)에 미정착 토너상(57)이 전사된 전사 용지(26)를 통과시킴으로써, 미정착 토너상(57)을 열과 압력에 의해 전사 용지(26) 상에 정착시키도록 되어 있다.
또한, 상기 정착 장치(35)에서는, 정착 롤러(51)의 표면에 오프셋 방지용 이형제로서의 오일을 도포하는 이형제 공급 수단(71)이 설치되어 있다.
이 이형제 공급 수단(71)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 오일이 공급되는 오일 공급 파이프(72)로부터 이형제로서의 실리콘 오일이 부직포 등으로 이루어진 위크(wick)(73)에 적하(滴下)되고, 이 위크(73)를 통하여 오일 픽업 롤(74)의 표면에 오일을 도포하도록 되어 있다. 이 오일 픽업 롤(74)의 표면에 부착된 오일은 오일 도너 롤(75)을 통하여 정착 롤러(51)의 표면에 도포된다. 그 때, 상기 정착 롤러(51)의 표면에 도포되는 오일의 양은 오일 픽업 롤(74)의 표면에 접촉하는 오일 메탈링 블레이드(76)에 의해 제어되는 동시에, 오일 픽업 롤(74)의 축방향을 따라 균일하게 도포되도록 되어 있다. 또한, 상기 오일 메탈링 블레이드(76)에 의해 제거된 불필요한 오일은 오일 캐치 팬(77) 내에 회수되어, 다시 오일 공급 파이프(72)에 공급되도록 구성되어 있다.
또한, 이 실시형태 1에서는, 정착 롤러(51)의 표면을 청소하기 위한 클리닝 장치(78)가 배치되어 있다. 이 클리닝 장치(78)는 감아서 꺼낼 수 있는 청소용 클리닝 웹(79)을 웹 공급 롤(80)로부터 공급하는 동시에, 해당 클리닝 웹(79)을 웹 회수 롤(81)에 의해 감아 꺼내는 동안에, 금속제 롤로 이루어진 클리닝 롤(82)을 정착 롤러(51)의 표면에 덮어 누르는 동시에, 클리닝 웹(79)을 스펀지 등으로 이루어진 웹 누름 롤(83)에 의해 정착 롤러(51)의 표면에 덮어 누름으로써, 정착 롤(51)의 표면에 부착된 토너 또는 종이가루 등을 제거한다. 또한, 클리닝 롤(82)에 의해 제거한 토너 등은 해당 클리닝 롤(82)의 표면에 보조 롤(84)에 의해 눌리는 웹(79)에 의해 제거된다.
또한, 도 4 중의 85는 전사 용지(58)를 정착 롤러(51)와 가압 롤러(53)의 닙부(56)에 안내하는 인렛 슈트를, 86은 닙부(56)의 출구 측에 설치된 용지 검지 센서를 각각 나타내고 있다.
또한, 이 실시형태 1에 따른 정착 장치는, 상기 외부 가열부재를 정착 롤러의 표면에 맞닿게 하거나 이간시키는 접리(接離) 수단과, 상기 외부 가열부재를 정착 롤러의 표면에 맞닿게 하는 타이밍을 외부 가열부재 및/또는 정착 롤러의 표면 온도, 정착 처리를 받는 전사 매체의 종류 및 해당 전사 매체에 대한 화상 형성 모드 중의 적어도 하나에 따라 제어하는 제어 수단을 구비하도록 구성되어 있다.
즉, 상기 정착 장치(35)에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 가압 롤러(53)가 소정의 타이밍으로 정착 롤러(51)의 표면에 압접하도록, 해당 가압 롤러(53)와 정착 롤러(51)는 제 1 접리 수단(87)에 의해 접리 가능하게 구성되어 있다. 상기 가압 롤러(53)는 제 1 지지 암(88)에 회전 가능하게 부착된 상태에서 구동 모터(68)에 의해 회전 구동되도록 되어 있다. 지지 암(88)은 지점(支點)(88a)을 중심으로 하여 화살표 방향을 따라 요동 가능하게 되어 있고, 해당 지지 암(88)은 그의 선단부에 설치된 롤러(88b)에 맞닿는 편심 캠(89)을 캠 구동 모터(90)에 의해 회전 구동시킴으로써, 가압 롤러(53)를 정착 롤러(51)에 압접시키거나, 도 5에 나타낸 바와 같이, 가압 롤러(53)를 정착 롤러(51)로부터, 예를 들어, 2㎜ 정도 이간시키도록 구성되어 있다.
또한, 이 실시형태 1에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제 2 접리 수단(91)에 의해 외부 가열 롤러(55)가 소정 타이밍으로 정착 롤러(51)의 표면에 접리 가능하게 되어 있다. 상기 외부 가열 롤러(55)는 제 2 지지 암(92)에 회전 가능하게 부착되어 있다. 이 제 2 지지 암(92)은 지점(92a)을 중심으로 하여 화살표 방향을 따라 요동 가능하게 되어 있고, 해당 지지 암(92)은 그의 한쪽 끝에 설치된 오목한 홈 형상의 캠 포로와(92b)에 끼워 맞춰진 편심 캠(93)을 캠 구동 모터(94)에 의해 회전 구동시킴으로써, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)에 맞닿게 하거나, 도 6에 나타낸 바와 같이, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)로부터, 예를 들어, 1㎜ 정도 이간시키도록 구성되어 있다.
도 7은 본 실시형태 1에 따른 정착 장치의 제어 기판을 나타내는 것이다.
도 7에서 95는 이 실시형태 1에 따른 정착 장치(35)를 적용시킨 컬러 전자사진 복사기의 조작 패널을 나타내는 것으로, 이 조작 패널(95)에 의해 복사 매수 등의 지정을 행하는 동시에, 전사 매체(26)가 보통지나 두꺼운 용지, 또는 OHP용 투명 필름 등이거나, 또는 화상 형성 모드가 흑백 모드 또는 컬러 모드 등을 지시하도록 되어 있다.
96은 정착 장치(35)를 포함한 복사기 전체의 동작을 제어하기 위한 CPU이고, 조작 패널(95)에 의해 지시된 전사 매체(26)의 종류 또는 화상 형성 모드에 따라, 후술하는 바와 같이, 정착 롤러(51)와 외부 가열 롤러(55)의 맞닿는 타이밍 등을 제어하는 것이다.
97은 CPU(96)가 실행하는 제어 동작의 프로그램 또는 테이블 등을 기억한 ROM, 98은 CPU(96)가 실행하는 제어 동작에 필요한 파라미터 등을 기억하는 RAM을 각각 나타내는 것이다.
이상의 구성에 있어서, 본 실시형태 1에 따른 정착 장치에서는, 다음과 같이 하여, 정착 롤러의 표면에 외부 가열 롤러를 맞닿게 하고, 정착 롤러의 표면을 외부 가열 롤러에 의해 가열하도록 구성한 경우에도, 정착 롤러의 표면 온도가 과도하게 높아지거나, 너무 낮아지는 것을 방지하여, 항상 양호한 정착 성능을 얻는 것이 가능하도록 되어 있다.
즉, 상기 정착 장치(35)에 있어서는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 인자(印字) 동작이 개시되면, CPU(96)는, 예를 들어, 스타트키가 눌린 시점에서 롤러 온도의 측정 동작을 실행하고, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도 TEXT, 및 정착 롤러(51)의 표면 온도 TH를 온도 센서(62, 70)에 의해 취한다(스텝 101). 또한, 상기 외부 가열 롤러(55)와 정착 롤러(51)의 표면 온도는 제어 기판(63)에 의해 소정의 설정 온도와 동등해지도록 제어되나, 가열원으로서의 할로겐 램프(52, 69)로의 통전(通電)이 온 및 오프 제어됨으로써, 도 10에 나타낸 바와 같이, 주기적인 변동을 반복한다. 그 때, 상기 외부 가열 롤러(55)와 정착 롤러(51)의 표면 온도 조합의 패턴으로서는, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도 TEXT가 높고 정착 롤러(51)의 표면 온도 TH가 낮은 경우(①)와, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도 TEXT가 높고 정착 롤러(51)의 표면 온도 TH도 높은 경우(②)와, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도 TEXT가 낮고 정착 롤러(51)의 표면 온도 TH도 낮은 경우(③)와, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도 TEXT가 낮고 정착 롤러(51)의 표면 온도 TH가 높은 경우(④)의 4가지 경우를 생각할 수 있다.
다음으로, CPU(96)는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 외부 가열 롤러(55)와 정착 롤러(51)의 표면 온도의 차 ΔTEXT-H=TEXT- TH를 계산하는 동시에(스텝 1O2), 컬러 모드(화상 형성 모드) 및 전사 용지(26)의 종이 질의 정보를 취한다(스텝 103). 여기서, 컬러 모드(화상 형성 모드)에 대해서는 컬러 모드 및 흑백 모드의 여부를 판별하고, 전사 용지(58)의 종이 질에 대해서는, 예를 들어, 보통지(평량이 105 gsm 미만)인지, 두꺼운 용지 1(평량이 105 gsm 내지 162 gsm)인지, 두꺼운 용지 2(평량이 163 gsm 이상)인지, OHP 시트인지를 판별한다.
그 후, CPU(96)는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 미리 설정된 테이블을 참조함으로써, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도 TEXT, 외부 가열 롤러(55)와 정착롤러(51)의 표면 온도의 차 ΔTEXT-H, 화상 형성 모드 및 전사 용지의 질에 따라, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하는 타이밍을 결정하는 맞닿음 패턴 A∼E를 결정한다(스텝 104).
다음으로, CPU(96)는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 외부 가열 롤러(55)의 맞닿음 동작 개시의 선두색 TR0 신호로부터의 지연 시간 td를 할당한다(스텝 105). 여기서, 선두색의 TR0 신호는, 컬러 모드의 경우에는 1색조의 화상을 ROS(14)에 의해 감광체 드럼(17) 상에 기록할 때의 화상 기록 개시 신호를 의미하고, 흑백 모드의 경우에는 흑백 화상을 ROS(14)에 의해 감광체 드럼(17) 상에 기록할 때의 화상 기록 개시 신호를 의미한다.
도 9의 스텝 105에서 맞닿음 패턴 A는 정착 롤러(51)의 구동 개시 시에, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하는 것이다. 정착 롤러(51)는, 예를 들어, 스타트키가 눌러짐과 동시에 가압 롤러(53)와 함께 회전 구동된다. 또한, 이 때, 정착 롤러(51)와 가압 롤러(53)는 서로 압접되고 있다. 또한, 맞닿음 패턴 B는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 급지 카세트(28∼31)로부터 전사 용지(26)의 공급이 개시되었을 때, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿아 접하게 하는 것이다. 또한, 맞닿음 패턴 C는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 급지 카세트(28∼31) 중의 어느 하나로부터 공급된 전사 용지(26)가 정착 장치(35)의 앞에 왔을 때, 예를 들어, 중간전사 벨트(21)의 2차 전사 위치에 왔을 때에 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하는 것이다. 또한, 맞닿음 패턴 D는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 급지 카세트(28∼31) 중 어느 하나로부터 공급된 전사 용지(26)가 정착 장치(35)의 정착부에 도달했을 때에, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하는 것이다. 또한, 맞닿음 패턴 E는 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하지 않는 것이다.
여기서, 전사 용지(26)가 정착 장치(35)의 정착부에 도달했을 때는, 예를 들어, 도 11에 나타낸 바와 같이, 전사 용지(26)가 정착 장치(35)의 닙부(56)에 삽입되고, 정착 롤러(51)의 열이 전사 용지(26)에 의해 빼앗겨, 해당 정착 롤러(51)의 표면 온도가 저하된 영역의 선단(P)이 외부 가열 롤러(55)의 위치에 도달한 시점으로 설정된다. 이와 같이 함으로써, 전사 용지(26)가 정착 장치(35)의 닙부(56)에 삽입될 때, 정착 롤러(51)의 열이 전사 용지(26)에 의해 빼앗긴 영역이 외부 가열 롤러(55)에 도달하기 이전에 상대적으로 온도가 높은 외부 가열 롤러(55)가 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿아 접하고, 정착 롤러(51)의 표면을 외부 가열 롤러(55)에 의해 필요 이상으로 가열하는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, CPU(96)는 선두색의 TR0 신호가 출력되면(스텝 106), 정착 롤러(51)의 구동을 개시하는 동시에(스텝 107), 용지의 공급을 개시한다(스텝 108).
또한, CPU(96)는 선두색의 TR0 신호가 출력되는 동시에(스텝 106), 선두색의 TR0 신호로부터의 경과 시간을 카운트하고, 선두색 TR0 신호로부터의 경과 시간 t가 스텝 105에서 설정된 지연 시간 td와 동등해진 시점에서, 제 2 접리 수단(92)의 캠 구동 모터(94)를 구동시켜 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 한다(스텝 109).
그리고, 소정의 정착 동작이 종료되어, 정착 출구 용지 검지 센서(86)가 오프된 후, 외부 가열 롤러(55)를 이간시키는 동시에, 정착 롤러(51)의 구동을 정지시킨다(스텝 110).
이와 같이, 상기 실시형태 1에 따른 정착 장치(35)에서는, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도 TEXT, 외부 가열 롤러(55)와 정착 롤러(51)의 표면 온도의 차 ΔTEXT-H, 화상 형성 모드 및 전사 용지(26)의 질에 따라, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하는 타이밍을 상이하게 하도록 구성되어 있다.
또한, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도 TEXT가 소정의 온도 T1(예를 들어, 180℃) 이상이며, 외부 가열 롤러(55)와 정착 롤러(51)의 표면 온도의 차 ΔTEXT-H가 소정의 온도 T2(예를 들어, 20℃) 이상이면, 도 8의 스텝 104에 나타낸 바와 같이, 컬러 모드 또는 흑백 모드, 또는 전사 용지(26)의 종류에 관계없이, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하는 타이밍은 맞닿음 패턴 C로 결정된다. 즉, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하는 타이밍은 전사 용지(26)가 정착부의 앞에 왔을 때로 설정된다.
이 경우는, 도 10의 ①에 나타낸 바와 같이, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도 TEXT가 소정의 온도 Tl(예를 들어, 180℃) 이상이기 때문에, 충분히 높은 온도에 있으나, 외부 가열 롤러(55)와 정착 롤러(51)의 표면 온도의 차 ΔTEXT-H도 소정의 온도 T2(예를 들어, 20℃) 이상으로 되고 있어 그만큼 정착 롤러(51)의 표면 온도가 상대적으로 낮아, 정착 롤러(51)의 표면 온도가 소정의 설정 온도(예를 들어, 160℃)를 하회하고 있을 가능성이 있다. 따라서, 외부 가열 롤러(55)를 전사 용지(26)가 정착부의 앞에 온 시점에서 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하고, 정착 롤러(51)의 표면을 온도가 충분히 높은 외부 가열 롤러(55)에 의해 미리 가열한 상태에서 정착 처리를 행함으로써, 토너의 양이 상대적으로 많은 컬러 모드이거나 흑백 모드일지라도, 전사 용지(26)의 종류에 관계없이 양호하게 정착 처리를 행할 수 있다. 또한, 여기서, 두꺼운 용지 또는 OHP 시트에서도 보통지의 경우와 맞닿음 패턴이 바뀌지 않는 것은, 두꺼운 용지 또는 OHP 시트의 경우에는 정착 속도가 느리게 설정되기 때문에, 양호하게 정착 처리를 행할 수 있기 때문이다.
다음으로, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도 TEXT가 소정의 온도 T1(예를 들어, 180℃) 이상이며, 외부 가열 롤러(55)와 정착 롤러(51)의 표면 온도의 차 ΔTEXT-H가 소정의 온도 T2(예를 들어, 20℃) 미만이면, 도 8의 스텝 104에 나타낸 바와 같이, 컬러 모드의 경우에는 OHP 시트의 경우 이외는 모두 맞닿음 패턴 D로, OHP 시트의 경우는 맞닿음 패턴 E로 설정된다. 즉, OHP 시트의 경우 이외는, 모두 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하는 타이밍은 전사 용지(26)가 정착부에 왔을 때로 설정되고, OHP 시트의 경우는, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하지 않도록 설정된다.
이 경우는, 도 10의 ②에 나타낸 바와 같이, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도 TEXT가 소정의 온도 Tl(예를 들어, 180℃) 이상이기 때문에, 충분히 높은 온도에 있으며, 외부 가열 롤러(55)와 정착 롤러(51)의 표면 온도의 차 ΔTEXT-H도 소정의 온도 T2(예를 들어, 20℃) 미만이기 때문에, 정착 롤러(51)의 표면 온도도 소정의 설정 온도(예를 들어, 160℃)를 초과하고 있는 경우이다. 따라서, OHP 시트를 제외하고, 외부 가열 롤러(55)를 전사 용지(26)가 정착부에 온 시점에서 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 함으로써, 전사 용지(26)의 정착 시에 빼앗긴 열을 외부 가열 롤러(55)에 의해 정착 롤러(51)에 공급하면, 정착 롤러(51)의 표면 온도의 저하를 방지하는데 충분하며, 컬러 모드일지라도, 전사 용지(26)가 OHP 이외이면, 양호하게 정착 처리를 행할 수 있다.
이와 같이, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도 TEXT가 소정의 온도 Tl(예를 들어, 180℃) 이상이며, 외부 가열 롤러(55)와 정착 롤러(51)의 표면 온도의 차 ΔTEXT-H가 소정의 온도 T2(예를 들어, 20℃) 미만일 때는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 외부 가열 롤러(55)를 전사 용지(26)가 정착부에 온 시점에서 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 함으로써, 전사 용지(26)의 정착 시에 빼앗긴 열만을 외부 가열 롤(55)에 의해 정착 롤러(51)에 공급함으로써, 정착 롤러(51)의 표면 온도가 대폭으로 상승하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 정착 롤러(51)의 표면 온도가 대폭으로 상승하고, 전사 용지(26) 상에 정착되는 미정착 토너 상(57)이 과도하게 용융되어, 글로스(광택)가 저하되거나, 핫 오프셋이라고 불리우는 바와 같이, 정착 롤러(51)의 표면에 전이하는 토너의 양이 증대하거나, 정착 롤러(51)의 탄성층(53) 또는 도핑 코팅층(54) 등의 열화를 앞당기는 것을 방지할 수 있다. 또한, 정착 롤러(51)의 표면 온도가 소정 온도보다 대폭으로 상승되지 않기 때문에, OHP 시트 또는 턱(tuck) 필름이라고 불리는 합성수지제의 필름으로 이루어진 전사 매체(26)를 사용한 경우에도, 이들 OHP 시트 또는 턱 필름 등의 합성수지제 필름이 연화하여 정착 롤러(51)의 표면에 감아 붙여져서, 정착 처리가 불가능해지는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, OHP 시트의 경우에는 프로세스 스피드가 느리게 설정되어 있어, 해당 OHP 시트를 정착시킴으로써 빼앗긴 열을 정착 롤러(51)의 가열원(52)에 의해서만 회복시키는 것이 가능하고, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)에 맞닿게 할 필요가 없어, 컬러 모드일지라도, 양호하게 정착 처리를 행할 수 있다.
한편, 도 8의 스텝 104에 나타낸 바와 같이, 흑백 모드의 경우에는, 보통지와 OHP 시트일 때에 맞닿음 패턴 C로, 두꺼운 용지 1 및 두꺼운 용지 2일 경우는 맞닿음 패턴 D로 설정된다. 즉, 보통지와 OHP 시트의 경우는, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하는 타이밍은 전사 용지(26)가 정착부의 앞에 왔을 때로 설정되고, 두꺼운 용지 1 및 두꺼운 용지 2의 경우는 전사 용지(26)가 정착부에 왔을 때로 설정된다.
이 경우는 도 10의 ②에 나타낸 바와 같이, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도 TEXT가 소정의 온도 Tl(예를 들어, 180℃) 이상이기 때문에, 충분히 높은 온도에 있으며, 외부 가열 롤러(55)와 정착 롤러(51)의 표면 온도의 차 ΔTEXT-H가 소정의 온도 T2(예를 들어, 20℃) 미만이기 때문에, 정착 롤러(51)의 표면 온도도 소정의 설정 온도(예를 들어, 160℃)를 초과하고 있는 경우이다. 이 때, 보통지와 OHP 시트의 경우는 정착 속도가 동일한 느린 속도로 설정되어 있고, 외부 가열 롤러(55)를 전사 용지(26)가 정착부의 앞에 온 시점에서 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 함으로써, 외부 가열 롤러(55)에 의해 정착 롤러(51)의 표면을 미리 약간 가열하여, 흑백 모드일지라도, 전사 용지(26)가 보통지 및 OHP 시트일 경우에 양호하게 정착 처리를 행할 수 있다.
또한, 흑백 모드의 경우에, 보통지와 OHP 시트의 정착 속도가 동일한 빠른 속도로 설정되어 있는 것은, OHP 시트에 흑백의 토너상을 정착시킬 때는, 풀 컬러의 토너상의 경우와 같이, 발색성 또는 투광성을 고려할 필요가 그다지 없으며, 흑백의 토너상이 OHP 시트 상에 확실하게 정착하면 되므로, 정착 속도를 빠르게 하는 것이 가능하기 때문이다.
또한, 상기와 같이 도 10의 ②에 나타낸 조건에서, 컬러 모드가 흑백 모드보다도 맞닿음 패턴이 상대적으로 느리게 설정되어 있는 것은, 컬러 모드의 경우에는, 정착 롤러(51)의 표면 온도가 너무 높으면, 정착 롤러(51)의 표면에 오프셋하는 토너의 양이 증가하게 되어, 정착 롤러(51)의 표면 온도의 허용도(latitude)가 좁은 것에 대하여, 흑백 모드의 경우에는, 정착 롤러(51)의 표면 온도의 허용도가 넓어, 정착 롤러(51)의 표면 온도가 약간 높아도, 양호하게 정착 처리를 행하는 것이 가능하기 때문이다.
한편, 두꺼운 용지 1 및 두꺼운 용지 2의 경우에는, 프로세스 스피드(정착 속도)이 느리게 설정되어 있기 때문에, 해당 두꺼운 용지를 정착시킴으로써 빼앗긴 열을, 외부 가열 롤러(55)에 의해 보충하는 것이 좋고, 맞닿음 패턴 D로 설정함으로써, 흑백 모드일지라도, 양호하게 정착 처리를 행할 수 있다.
다음으로, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도 TEXT가 소정의 온도 Tl(예를 들어, 180℃) 미만이며, 외부 가열 롤러(55)와 정착 롤러(51)의 표면 온도의 차 ΔTEXT-H가 소정의 온도 T2(예를 들어, 20℃) 이상이면, 도 8의 스텝 104에 나타낸 바와 같이, 컬러 모드일 경우에는, 전사 용지(26)의 종류가 보통지일 때만 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하는 타이밍은 맞닿음 패턴 A로 결정되고, 전사 용지(26)의 종류가 보통지 이외일 때는 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하는 타이밍은 모두 맞닿음 패턴 B로 결정된다.
이 경우는 도 10의 ③에 나타낸 바와 같이, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도 TEXT가 소정의 온도 Tl(예를 들어, 180℃) 미만이기 때문에, 상대적으로 낮은 온도에 있으며, 외부 가열 롤러(55)와 정착 롤러(51)의 표면 온도의 차 ΔTEXT-H가 소정의 온도 T2(예를 들어, 20℃) 이상이기 때문에, 그만큼 정착 롤러(51)의 표면 온도도 상대적으로 낮아, 정착 롤러(51)의 표면 온도가 소정의 설정 온도(예를 들어, 160℃)를 하회하고 있는 경우이다. 따라서, 전사 용지(26)의 종류가 보통지일 경우에는, 프로세스 스피드(정착 속도)가 다른 용지에 비하여 빠를 경우도 있기 때문에,외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 구동이 개시된 시점에서 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하고, 정착 롤러(51)의 표면 온도를 외부 가열 롤러(55)에 의해 충분한 시간만큼 높인 상태에서 정착 처리를 행함으로써, 토너 양이 상대적으로 많은 컬러 모드일지라도, 보통지에 양호하게 정착 처리를 행할 수 있다.
또한, 전사 용지(26)의 종류가 보통지 이외의 두꺼운 용지 1, 두꺼운 용지 2 및 OHP 시트일 경우에는, 프로세스 스피드(정착 속도)가 보통지에 비하여 느릴 경우도 있기 때문에, 외부 가열 롤러(55)를 전사 용지(26)의 공급이 개시된 시점에서 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하고, 정착 롤러(51)의 표면 온도를 외부 가열 롤러(55)에 의해 어느 정도의 시간만큼 높인 상태에서 정착 처리를 행함으로써, 토너 양이 상대적으로 많은 컬러 모드일지라도, 두꺼운 용지 1, 두꺼운 용지 2 및 OHP 시트에 양호하게 정착 처리를 행할 수 있다.
또한, 흑백 모드일 경우에는, 전사 용지(26)의 종류가 보통지와 OHP 시트일 때만, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하는 타이밍은 맞닿음 패턴 A로 결정되고, 전사 용지(26)의 종류가 두꺼운 용지 1 및 두꺼운 용지 2일 때는, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하는 타이밍은 맞닿음 패턴 B로 결정된다.
이 경우는 도 10의 ③에 나타낸 바와 같이, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도 TEXT가 소정의 온도 Tl(예를 들어, 180℃) 미만이기 때문에, 상대적으로 낮은 온도에 있으며, 외부 가열 롤러(55)와 정착 롤러(51)의 표면 온도의 차 ΔTEXT-H가 소정의온도 T2(예를 들어, 20℃) 이상이기 때문에, 그만큼 정착 롤러(51)의 표면 온도도 상대적으로 낮아, 정착 롤러(51)의 표면 온도가 소정의 설정 온도(예를 들어, 160℃)를 하회하고 있는 경우이다. 따라서, 전사 용지(26)의 종류가 보통지일 경우에는, 프로세스 스피드(정착 속도)가 다른 용지에 비하여 빠를 경우도 있어, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 구동이 개시된 시점에서 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하고, 정착 롤러(51)의 표면 온도를 외부 가열 롤러(55)에 의해 충분한 시간만큼 높인 상태에서 정착 처리를 행함으로써, 흑백 모드일지라도, 보통지에 양호하게 정착 처리를 행할 수 있다. 또한, 전사 용지(26)의 종류가 OHP 시트일 경우에는, 프로세스 스피드(정착 속도)가 보통지와 동일하게 빠르기 때문에, 보통지와 동일하게, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 구동이 개시된 시점에서 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하고, 정착 롤러(51)의 표면 온도를 외부 가열 롤러(55)에 의해 충분한 시간만큼 높인 상태에서 정착 처리를 행함으로써, 흑백 모드일지라도, OHP 시트에 양호하게 정착 처리를 행할 수 있다.
또한, 전사 용지(26)의 종류가 두꺼운 용지 1 및 두꺼운 용지 2일 경우에는, 프로세스 스피드(정착 속도)가 보통지에 비하여 느릴 경우도 있기 때문에, 외부 가열 롤러(55)를 전사 용지(26)의 공급이 개시된 시점에서 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하고, 정착 롤러(51)의 표면 온도를 외부 가열 롤러(55)에 의해 어느 정도의 시간만큼 높인 상태에서 정착 처리를 행함으로써, 흑백 모드일지라도, 두꺼운 용지 1 및 두꺼운 용지 2에 양호하게 정착 처리를 행할 수 있다.
또한, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도 TEXT가 소정의 온도 Tl(예를 들어, 180℃) 미만이며, 외부 가열 롤러(55)와 정착 롤러(51)의 표면 온도의 차 ΔTEXT-H가 소정의 온도 T2(예를 들어, 20℃) 미만이면, 도 8의 스텝 104에 나타낸 바와 같이, 컬러 모드의 경우에는, 보통지일 때는 맞닿음 패턴 B로, 두꺼운 용지 1 및 두꺼운 용지 2일 때는 맞닿음 패턴 C로, OHP 시트일 때는 맞닿음 패턴 E로 각각 설정된다. 즉, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하는 타이밍은, 전사 용지(26)가 보통지일 경우에는 용지의 공급이 개시되었을 때로, 두꺼운 용지 1 및 두꺼운 용지 2일 경우에는 용지가 정착부의 앞에 왔을 때로, OHP 시트일 경우에는 맞닿게 하지 않도록 각각 설정된다.
이 경우는 도 10의 ④에 나타낸 바와 같이, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도 TEXT가 소정의 온도 Tl(예를 들어, 180℃) 미만이기 때문에, 상대적으로 낮은 온도에 있으며, 외부 가열 롤러(55)와 정착 롤러(51)의 표면 온도의 차 ΔTEXT-H가 소정의 온도 T2(예를 들어, 20℃) 미만이기 때문에, 정착 롤러(51)의 표면 온도는 소정의 설정 온도(예를 들어, 160℃)보다도 높은 경우이다. 따라서, 보통지의 경우에는, 외부 가열 롤러(55)를 용지의 공급이 개시된 시점에서 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 함으로써, 정착 롤러(51)의 표면을 외부 가열 롤러(55)에 의해 어느 정도의 시간만큼 가열하여 정착 롤러(51)의 표면 온도를 충분히 상승시킬 수 있어, 컬러 모드일지라도 보통지에 양호하게 정착 처리를 행할 수 있다.
또한, 두꺼운 용지 1 및 두꺼운 용지 2일 경우에는, 프로세스 스피드(정착 속도)이 느리게 설정되어 있기 때문에, 외부 가열 롤러(55)를 용지가 정착부의 앞에 온 시점에서 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하면, 정착 롤러(51)의 표면 온도를 외부 가열 롤러(55)에 의해 가열하여, 정착 롤러(51)의 표면 온도를 충분히 상승시킬 수 있어, 컬러 모드일지라도 두꺼운 용지 1 및 두꺼운 용지 2에 양호하게 정착 처리를 행할 수 있다.
또한, OHP 시트의 경우에는 프로세스 스피드가 느리게 설정되어 있어, 해당 OHP 시트를 정착시킴으로써 빼앗긴 열을 정착 롤러(51)의 가열원(52)에 의해서만 회복시키는 것이 가능하고, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)에 맞닿게 할 필요가 없어, 컬러 모드일지라도 양호하게 정착 처리를 행할 수 있다.
한편, 도 8의 스텝 104에 나타낸 바와 같이, 흑백 모드의 경우에는, 보통지와 OHP 시트일 경우는 맞닿음 패턴 A로, 두꺼운 용지 1 및 두꺼운 용지 2일 경우는 맞닿음 패턴 C로 설정된다. 즉, 보통지와 OHP 시트의 경우는, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 하는 타이밍은 정착 롤러(51)의 구동이 개시된 시점으로 설정되고, 두꺼운 용지 1 및 두꺼운 용지 2의 경우는 전사 용지(26)가 정착부의 앞에 왔을 때로 설정된다.
이 경우는 도 10의 ④에 나타낸 바와 같이, 외부 가열 롤러(55)의 표면 온도 TEXT가 소정의 온도 Tl(예를 들어, 180℃) 미만이기 때문에, 상대적으로 낮은 온도에 있으나, 외부 가열 롤러(55)와 정착 롤러(51)의 표면 온도의 차 ΔTEXT-H는 소정의 온도 T2(예를 들어, 20℃) 미만이기 때문에, 정착 롤러(51)의 표면 온도가 소정의설정 온도(예를 들어, 160℃)보다 높은 경우이다. 따라서, 보통지 및 OHP 시트일 경우에는, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러의 구동이 개시된 시점에서 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 함으로써, 정착 롤러(51)의 표면을 외부 가열 롤러(55)에 의해 어느 정도 충분한 시간만큼 가열하여, 정착 롤러(51)의 표면 온도를 충분히 상승시킬 수 있고, 정착성이 약간 낮은 흑백 모드일지라도, 보통지 및 OHP 시트에 양호하게 정착 처리를 행할 수 있다.
또한, 두꺼운 용지 1 및 두꺼운 용지 2일 경우에는, 정착 속도가 느린 경우도 있고, 외부 가열 롤러(55)를 용지가 정착부의 앞에 온 시점에서 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 함으로써, 정착 롤러(51)의 표면을 외부 가열 롤러(55)에 의해 약간 가열하여 정착 롤러(51)의 표면 온도를 충분히 상승시킬 수 있어, 정착성이 약간 낮은 흑백 모드일지라도 두꺼운 용지 1 및 두꺼운 용지 2에 양호하게 정착 처리를 행할 수 있다.
따라서, 상기 실시형태 1에 따른 정착 장치에서는, 정착 롤러의 표면에 외부 가열 롤러를 맞닿게 하고, 정착 롤러의 표면을 외부 가열 롤러에 의해 가열하도록 구성한 경우에도, 정착 롤러의 표면 온도가 과도하게 높아지거나, 너무 낮아지는 것을 방지하여, 항상 양호한 정착 성능을 얻는 것이 가능해진다.
실시형태 2
도 13은 본 발명의 실시형태 2를 나타내는 것으로, 상기 실시형태 1과 동일한 부분에는 동일 부호를 첨부하여 설명하면, 본 실시형태 2에서는, 내부에 가열원을 갖는 정착 롤러와, 내부에 가열원을 갖고, 상기 정착 롤러에 압접하는 가압 부재와, 상기 정착 롤러의 표면을 외부로부터 가열하는 외부 가열 부재와, 상기 가압 부재를 정착 롤러의 표면에 압접 또는 이간시키는 제 1 접리 수단과, 상기 외부 가열 부재를 정착 롤러의 표면에 맞닿게 하거나 이간시키는 제 2 접리 수단과, 정착 처리가 종료된 시점에서, 상기 정착 롤러 및 가압 부재의 적어도 하나의 표면 온도가 설정 온도보다 하회하고 있었을 경우는, 상기 정착 롤러, 가압 부재 및 외부 가열 부재 중 적어도 2개를 서로 압접시키거나 맞닿게 하도록 제어하는 제어 수단을 구비하도록 구성되어 있다.
즉, 본 실시형태 2에 따른 정착 장치(35)에서는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 정착 처리의 종료 후, 정착 롤러(51)와 가압 롤러(53)의 표면 온도를 온도 센서(62, 67)에 의해 검지하고, 정착 롤러(51) 및 가압 롤러(53)의 표면 온도에 따라, 이들 정착 롤러(51)와 가압 롤러(53)의 맞닿음 및 이간의 타이밍, 또는 정착 롤러(51)와 외부 가열 롤러(55)의 맞닿음 및 이간의 타이밍을 제어 수단으로서의 제어 기판(63)에 의해 제어하도록 구성되어 있다.
이상의 구성에 있어서, 본 실시형태 2에 따른 정착 장치에서는, 다음과 같이 하여, 연속하여 정착 처리를 실행한 경우에서도, 정착 롤러의 표면 온도를 단시간에 설정 온도로 복귀시키는 것이 가능하며, 오버슈트 등이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능하게 되어 있다.
즉, 본 실시형태 2에 따른 정착 장치(35)에서는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 정착 동작이 종료되고, 마지막 전사 용지(26)가 정착 출구 용지 검지 센서(86)를 통과하여, 해당 용지 검지 센서(86)가 오프로 된 후(스텝 201), 가압 롤러(53)의표면 온도 Tp를 취하고(스텝 202), 해당 가압 롤러(53)의 표면 온도 Tp가 소정의 온도 Tp cont(예를 들어, 130℃) 이상인지의 여부가 판별된다(스텝 203). 그리고, 가압 롤러(53)의 표면 온도 Tp가 소정의 온도 Tp cont미만일 경우에는, 가압 롤러(53)의 표면 온도를 취하는 처리를 반복한다(스텝 202). 한편, 가압 롤러(53)의 표면 온도 Tp가 소정의 온도 Tp cont이상일 경우에는, 정착 롤러(51)로부터 가압 롤러(53)를 이간시키는 동작을 실행한다(스텝 204).
다음으로, CPU(96)는 정착 롤러(51)의 표면 온도 TH를 취하고(스텝 205), 해당 정착 롤러(51)의 표면 온도 TH가 소정의 온도 TH cont(예를 들어, 160℃) 이상인지의 여부가 판별된다(스텝 206). 그리고, 정착 롤러(51)의 표면 온도 TH가 소정의 온도 TH cont미만일 경우에는, 정착 롤러(51)의 표면 온도를 취하는 처리를 반복한다(스텝 205). 한편, 정착 롤러(51)의 표면 온도 TH가 소정의 온도 TH cont이상일 경우에는, 정착 롤러(51)로부터 외부 가열 롤러(55)를 이간시키는 동작을 실행하고(스텝 207), 인자 후의 동작을 종료한다(스텝 208).
이와 같이, 상기 실시형태 2에서는, 정착 동작이 종료되고, 마지막 전사 용지(26)가 정착 출구 용지 검지 센서(86)를 통과하여, 해당 용지 검지 센서(86)가 오프로 된 후, 가압 롤러(53)의 표면 온도 Tp가 소정의 온도 Tp cont미만일 경우에는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 가압 롤러(53)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게한 상태를 유지하는 동시에, 장착 롤러(51)의 표면 온도 TH가 소정의 온도 TH cont미만일 경우에는, 외부 가열 롤러(53)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 한 상태를 유지한다. 이와 같이 함으로써, 정착 롤러(51)의 표면 온도는, 도 16에 나타낸 바와 같이, 외부 가열 롤러(55)에 의해 가열되어 점차 상승하는 동시에, 가압 롤러(53)의 표면 온도도 정착 롤러(51)에 의해 가열되어 점차 상승한다.
다음으로, 도 16에 나타낸 바와 같이, 정착 롤러(51)의 표면 온도가 상승하여, 소정의 설정 온도 TH cont이상으로 되었을 경우에도, 가압 롤러(53)의 표면 온도 Tp가 소정의 온도 TP cont미만일 경우에는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 가압 롤러(53)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 한 상태를 유지하는 동시에, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 한 상태를 유지한다. 이와 같이 함으로써, 가압 롤러(53)를 정착 롤러(51)를 통하여 외부 가열 롤러(55)에 의해 가열하는 동작을 계속할 수 있다. 또한, 정착 롤러(51)의 표면 온도가 소정의 설정 온도 TH cont이상으로 되면, 제어 기판(63)에 의해 할로겐 램프(52)로의 통전이 오프로 되어, 정착 롤러(51)의 표면 온도는 일단 저하된다.
그 후, 도 16에 나타낸 바와 같이, 가압 롤러(53)의 표면 온도가 상승하여, 소정의 설정 온도 TP cont이상으로 되면, 도 15에 나타낸 바와 같이, 가압 롤러(53)와 정착 롤러(51)의 맞닿음 상태가 해제되는 동시에, 외부 가열 롤러(55)를 정착 롤러(51)의 표면에 맞닿게 한 상태를 유지한다. 이와 같이 함으로써, 가압롤러(53)의 표면 온도는 소정의 설정 온도 TP cont이상으로 된다.
또한, 도 16에 나타낸 바와 같이, 정착 롤러(51)의 표면 온도가 상승하여, 소정의 설정 온도 TH cont이상으로 되면, 도 15에 나타낸 바와 같이, 외부 가열 롤러(55)와 정착 롤러(51)의 맞닿음 상태가 해제된다. 이와 같이 함으로써, 정착 롤러(51)의 표면 온도는 소정의 설정 온도 TH cont이상으로 된다.
따라서, 본 실시형태 2의 경우에는, 연속하여 정착 처리를 실행한 경우에서도, 정착 롤러의 표면 온도를 단시간에 설정 온도로 복귀시키는 것이 가능하며, 오버슈트 등이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능해진다.
그 밖의 구성 및 작용은 상기 실시형태 1과 동일하기 때문에, 그의 설명을 생략한다.
상술한 바와 같이, 특허청구범위의 청구항 1 등에 기재된 발명에 의하면, 정착 롤러의 표면에 외부 가열 부재를 맞닿게 하고, 정착 롤러의 표면을 외부 가열 부재에 의해 가열하도록 구성한 경우에도, 정착 롤러의 표면 온도가 과도하게 높아지거나, 너무 낮아지는 것을 방지하여, 항상 양호한 정착 성능을 얻는 것이 가능한 정착 장치 및 이것을 사용한 화상 형성 장치를 제공할 수 있다.
또한, 특허청구범위의 청구항 3 등에 기재된 발명에 의하면, 연속하여 정착 처리를 실행한 경우에도, 정착 롤러의 표면 온도를 단시간에 설정 온도로 복귀시키는 것이 가능하며, 오버슈트 등이 발생하는 것을 방지 가능한 정착 장치 및 이것을 사용한 화상 형성 장치를 제공할 수 있다.

Claims (16)

  1. 화상 형성 수단에 의해 전사 매체 위에 형성된 흑백 또는 컬러의 토너상을 전사 매체 위에 정착하는 정착 장치를 구비한 화상 형성 장치로서,
    상기 정착 장치는,
    내부에 가열원을 갖는 정착 롤러와,
    상기 정착 롤러에 압접(壓接)하는 가압 부재와,
    상기 정착 롤러의 표면을 외부로부터 가열하는 외부 가열 부재와,
    상기 외부 가열 부재를 정착 롤러의 표면에 맞닿게 하거나 이간시키는 접리(接離) 수단과,
    상기 외부 가열 부재를 정착 롤러의 표면에 맞닿게 하는 타이밍을, 정착 처리를 받는 전사 매체의 종류와 이 전사 매체에 대한 화상 형성 모드 중 적어도 하나, 및 외부 가열 부재 및/또는 정착 롤러의 표면 온도에 따라서 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  2. 화상 형성 수단에 의해 전사 매체 위에 형성된 흑백 또는 컬러의 토너상을 전사 매체 위에 정착하는 정착 장치를 구비한 화상 형성 장치로서,
    상기 정착 장치는,
    내부에 가열원을 갖는 정착 롤러와,
    상기 정착 롤러에 압접하는 가압 부재와,
    상기 정착 롤러의 표면을 외부로부터 가열하는 외부 가열 부재와,
    상기 외부 가열 부재를 정착 롤러의 표면에 맞닿게 하거나 이간시키는 접리 수단과,
    외부 가열 부재의 표면 온도, 및 외부 가열 부재와 정착 롤러의 표면 온도의 차에 따라서, 상기 외부 가열 부재를 정착 롤러의 표면에 맞닿게 하는 타이밍을 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  3. 화상 형성 수단에 의해 전사 매체 위에 형성된 흑백 또는 컬러의 토너상을 전사 매체 위에 정착하는 정착 장치를 구비한 화상 형성 장치로서,
    상기 정착 장치는,
    내부에 가열원을 갖는 정착 롤러와,
    내부에 가열원을 갖고 상기 정착 롤러에 압접하는 가압 부재와,
    상기 정착 롤러의 표면을 외부로부터 가열하는 외부 가열 부재와,
    상기 가압 부재를 정착 롤러의 표면에 압접 또는 이간시키는 제 1 접리 수단과,
    상기 외부 가열 부재를 정착 롤러의 표면에 맞닿게 하거나 이간시키는 제 2 접리 수단과,
    정착 처리가 종료된 시점에서, 상기 정착 롤러 및 가압 부재 중 적어도 하나의 표면 온도가 설정 온도보다 밑돌고 있는 경우는, 상기 정착 롤러와 외부 가열 부재를 계속 맞닿게 하거나 상기 정착 롤러와 가압 부재를 계속 압접하는 것 중 적어도 어느 한 조만을 행하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 정착 처리가 종료된 시점에서, 상기 정착 롤러의 표면 온도가 설정 온도보다 밑돌고 있는 경우 상기 정착 롤러의 표면에 상기 외부 가열 부재를 맞닿게 하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 정착 처리가 종료된 시점에서, 상기 가압 부재의 표면 온도가 설정 온도보다 밑돌고 있는 경우, 상기 정착 롤러와 가압 부재의 압접 상태를 유지시키는 동시에 상기 정착 롤러 표면에 상기 외부 가열 부재를 맞닿게 하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 정착 처리가 종료된 시점에서, 상기 정착 롤러 및 상기 가압 부재의 표면 온도가 설정 온도보다 밑돌고 있는 경우, 상기 정착 롤러와 가압 부재의 압접 상태를 유지시키는 동시에 상기 정착 롤러의 표면에 상기 외부 가열 부재를 맞닿게 하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  7. 내부에 가열원을 갖는 정착 롤러의 표면에 맞닿게 하거나 이간시키는 접리 수단을 구비한 외부 가열 부재를 상기 정착 롤러의 표면에 맞닿게 하여 정착 롤러의 표면을 가열하는 외부 가열법으로서,
    상기 정착 롤러의 표면 온도를 측정하는 온도 측정 스텝을 가지며,
    상기 스텝에서 측정한 정착 롤러의 표면 온도와 소정 온도와의 차를 구하고, 이 온도차 및 화상 형성 모드에 따라서 상기 접리 수단에 의해 상기 외부 가열 부재를 상기 정착 롤러에 맞닿게 하는 타이밍을 결정하는 타이밍 결정 스텝에서, 상기 접리 수단에 의해 상기 정착 롤러에 상기 외부 가열 부재를 맞닿게 하는 것을 특징으로 하는 외부 가열법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 온도 측정 스텝은 상기 정착 롤러의 표면 온도 및 상기 외부 가열 부재의 표면 온도를 측정하는 스텝이고, 상기 소정 온도가 상기 외부 가열 부재의 표면 온도인 것을 특징으로 하는 외부 가열법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 결정 스텝은, 정착 롤러의 표면 온도와 소정 온도와의 차를 구하고, 이 온도차와 전사 용지의 종류에 따라서 상기 접리 수단에 의해 상기 외부 가열 부재를 정착 롤러에 맞닿게 하는 타이밍을 결정하는 타이밍 결정 스텝인 것을 특징으로 하는 외부 가열법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 온도 측정 스텝은 상기 정착 롤러의 표면 온도 및 상기 외부 가열 부재의 표면 온도를 측정하는 스텝이고, 상기 소정 온도가 상기 외부 가열 부재의 표면 온도인 것을 특징으로 하는 외부 가열법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 결정 스텝은 상기 정착 롤러의 표면 온도와 소정 온도와의 차를 구하고, 이 온도차, 화상 형성 모드 및 전사 용지의 종류에 따라서 상기 접리 수단에 의해 상기 외부 가열 부재를 상기 정착 롤러에 맞닿게 하는 타이밍을 결정하는 타이밍 결정 스텝인 것을 특징으로 하는 외부 가열법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 온도 측정 스텝은 상기 정착 롤러의 표면 온도 및 상기 외부 가열 부재의 표면 온도를 측정하는 스텝이고, 상기 소정 온도가 상기 외부 가열 부재의 표면 온도인 것을 특징으로 하는 외부 가열법.
  13. 내부에 가열원을 갖는 정착 롤러와,
    상기 정착 롤러에 압접하는 가압 부재와,
    상기 정착 롤러의 표면을 외부로부터 가열하는 외부 가열 부재와,
    상기 가압 부재를 상기 정착 롤러의 표면에 압접 또는 이간시키는 제 1 접리 수단과,
    상기 외부 가열 부재를 상기 정착 롤러의 표면에 맞닿게 하거나 이간시키는 제 2 접리 수단을 구비하며,
    정착 처리가 종료된 시점에서,
    상기 정착 롤러와 가압 부재의 표면 온도를 취하는 스텝을 갖고,
    상기 정착 롤러 및 가압 부재 중 적어도 하나의 표면 온도가 설정 온도를 밑돌고 있는 경우는,
    상기 정착 롤러와 외부 가열 부재, 상기 정착 롤러와 가압 부재 중 적어도 한 조를 서로 압접 또는 맞닿게 하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 외부 가열법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    정착 처리가 종료된 시점에서, 상기 정착 롤러의 표면 온도를 취하는 스텝을 가지며, 상기 정착 롤러의 표면 온도가 설정 온도보다 밑돌고 있는 경우는, 상기 정착 롤러의 표면에 외부 가열 부재를 맞닿게 하는 것을 특징으로 하는 외부 가열법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    정착 처리가 종료된 시점에서, 상기 가압 부재의 표면 온도를 취하는 스텝을 가지며, 상기 가압 부재의 표면 온도가 설정 온도보다 밑돌고 있는 경우는, 상기 정착 롤러와 가압 부재의 압접 상태를 유지시키는 동시에 상기 정착 롤러의 표면에 상기 외부 가열 부재를 맞닿게 하는 것을 특징으로 하는 외부 가열법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    정착 처리가 종료된 시점에서, 상기 정착 롤러와 가압 부재의 표면 온도를 취하는 스텝을 가지며,
    상기 정착 롤러 및 가압 부재의 표면 온도가 설정 온도보다 밑돌고 있는 경우는, 상기 정착 롤러와 가압 부재의 압접 상태를 유지시키는 동시에 상기 정착 롤러의 표면에 상기 외부 가열 부재를 맞닿게 하는 것을 특징으로 하는 외부 가열법.
KR10-2000-0068600A 1999-11-29 2000-11-17 정착 장치 및 이를 사용한 화상 형성 장치 KR100392108B1 (ko)

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JP99-338432 1999-11-29
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