KR100568843B1 - 화상 형성 장치 - Google Patents

Abstract

말림(curl)이 남기 쉬운 화상 형성 장치에서 고효율로 말림의 수정을 수행한다.

본 발명의 화상 형성 장치는, 롤 모양으로 감긴 연속 기록지를 수용하는 롤 수용부와, 상기 롤 수용부로부터 연속 기록지를 운송하는 시트 운송부와, 상기 연속 기록지를 원하는 크기로 절단하는 절단부와, 기록지에 토너 화상(image)을 형성하는 화상 형성부와, 상기 토너 화상이 형성된 기록지를 가열하여 상기 토너 화상을 정착하는 정착부와, 상기 토너 화상이 정착된 기록지를 냉각하는 냉각부와, 상기 기록지가 냉각될 때에 상기 기록지의 말림을 수정하는 말림 수정부를 구비한다.

롤, 연속, 기록지, 토너, 정착, 컬, curl, 말림, 가열, 냉각.

Description

화상 형성 장치{IMAGE FORMING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 화상 형성 장치를 나타내는 개략 구성도.

도 2는 롤 기록지 공급 카세트를 나타내는 개략 구성도.

도 3은 기록지 선택 제어 시스템을 설명하는 블록도.

도 4는 정착 장치를 나타내는 개략 구성도.

도 5는 말림 수정 장치의 일 예를 나타내는 개략 구성도.

도 6은 말림(curl)량을 설명하는 도면.

도 7은 제 1 실험례의 실험 결과를 나타내는 그래프.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 화상 형성 장치를 나타내는 개략 구성도.

도 9는 벨트 정착 장치를 나타내는 개략 구성도.

도 10의 (a) 및 (b)는 각각 수지층을 구비하는 기록지를 나타내는 도면.

도 11은 벨트 정착 장치의 동작을 설명하는 도면.

도 12는 제 2 실험례의 실험 결과를 나타내는 그래프.

도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 화상 형성 장치를 나타내는 개략 구성도.

도 14는 기록지 선택 시스템 및 운송 경로 선택 시스템을 설명하는 블록도.

도 15는 제 3 실험례의 실험 결과를 나타내는 그래프.

도 16의 (a) 및 (b)는 종래의 말림 수정 메커니즘을 나타내는 도면.

도 17은 제 4 실시예에 따른 화상 형성 장치의 개략도.

도 18은 롤지 유닛을 나타내는 개략도.

도 19의 (a) 및 (b)는 롤지의 접착 방법을 설명하는 도면.

도 20의 (a) 및 (b)는 롤지의 접착 방법을 설명하는 도면.

도 21의 (a) 및 (b)는 롤지의 단면 구조를 설명하는 도면.

도 22는 제어 시스템을 설명하는 블록도.

도 23의 (a) 내지 (c)는 벨트 정착 장치의 개략도.

도 24는 제 5 실시예에 따른 화상 형성 장치의 개략도.

도 25는 제 2 실시예의 제 1 변형례에 따른 화상 형성 장치를 나타내는 개략도.

도 26은 제 2 실시예의 제 2 변형례에 따른 화상 형성 장치를 나타내는 개략도.

도 27은 제 2 실시예의 제 3 변형례에 따른 화상 형성 장치를 나타내는 개략도.

도 28의 (a) 및 (b)는 종래의 정착 장치를 설명하는 도면.

도 29는 종래의 정착 장치에서 기록지가 감기는 현상을 설명하는 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

15 : 정착 장치

17 : 기록지 공급 카세트

18 : 기록지

90 : 롤 기록지

97 : 롤 수용부

94 : 절단 메커니즘(절단부)

95 : 용지 센서

88 : 롤 기록지 공급 카세트

80 : 제어부

81 : 사용자 인터페이스

100 : 화상 형성 장치

본 발명은 전자 사진 방식을 적용한 컬러 복사기, 컬러 프린터, 컬러 팩시밀리 등의 컬러 화상 형성 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 롤(roll) 형상의 기록 시트를 사용한 화상 형성 장치에 관한 것이다.

전자 복사기나 레이저 프린터 등과 같이, 전자 사진 기록 방식을 사용해서 기록지(recording paper) 상에 화상을 형성하는 화상 형성 장치에 있어서는, 공급부에 공급 카세트나 공급 트레이 등을 복수 장착하고, 원고의 크기나 축소/확대율 에 대응하여 각각의 기록지 수납 메커니즘으로부터 표준 크기의 기록지를 선택 공급하고 있다.

반면에 기록지의 크기가 비표준이거나 배너(banner)와 같이 길이가 길거나, 질감이 다른 기록지(예를 들면 사진과 같이 고광택을 보여주는 인쇄 수준의 품질을 만들기 위해서 원지(原紙)에 수지층을 코팅한 코팅지) 등에 인쇄할 수도 있다. 이 경우에는, 공급부에 크기나 지질(紙質)이 다른 롤 형상의 기록지를 복수개 장착하고, 원고의 길이에 따라 롤지(roll紙)에서 풀려나는 용지를 절단하여 임의 길이의 기록지를 준비할 수 있도록 하고 있다.

상술한 바와 같이, 원하는 크기로 롤지를 절단하여 기록지를 준비하는 화상 형성 장치의 경우에는, 롤지 특유의 말림(컬, curl)이 문제가 된다. 이 말림(curl)을 수정하지 않고 기록지를 운송하면, 출력한 후에도 기록지에 말림이 남게 되어 품질 저하가 초래되었다. 따라서 롤지를 사용하는 화상 형성 장치는, 일반적으로 기록지를 운송하기 전에 말림을 수정하였다. 그러나 롤지는 잔량에 의해 롤지 직경(곡률)이 변화되기 때문에, 말림의 양 또한 변화하게 되어, 롤지의 잔량이 많은 상태로부터 롤지의 잔량이 적은 상태까지 변화하는 말림을 안정하게 수정할 수 없었다.

도 16의 (a) 및 (b)에 상술한 문제점을 감안하여 롤지를 사용할 때 말림의 수정에 탄성 부재를 사용하는 종래의 말림 방지(decurling) 장치를 나타내었다. 이 말림 방지 장치는 말림 방지 롤에 탄성 부재를 사용하여, 롤지 직경의 대소(곡률 변경)와는 무관하게 말림을 수정하기 위해서 탄성 부재의 변형을 사용하는 것을 목적으로 하고 있다.

한편 본 발명은 복사기, 프린터, 팩시밀리 또는 이들 장치의 기능을 일체화한 복합기 등의 전자 사진 방식을 채용한 화상 형성 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 본 발명은 또한 열가소성 수지로 코팅한 기록지를 사용할 수 있는 화상 형성 장치에 관한 것이다.

복사기나 프린터 등과 같은 전자 사진 방식을 채용한 화상 형성 장치는 종래로부터 널리 알려져 있으며, 다양한 분야에서 사용되고 있다.

또한 최근 풀 컬러 화상은 점차 고화질이 요구되고 있고, 광택도가 높은 풀 컬러 화상을 얻는 기술이 소개되고 있다. 최근까지, 예를 들어 열가소성 수지로 형성된 수지를 구비한 기록지의 표면에, 열가소성 수지로 형성된 컬러 토너(toner)를 전사(transfer)하고, 이 컬러 토너를 가열 용융하여 컬러 화상을 형성하는 방법이 제안되고 있다.

상술한 기술에 따르면, 열가소성 수지로 형성된 수지층을 구비한 기록지의 표면에 열가소성 수지로 형성된 컬러 토너 화상(image)을 전사하고, 기록지에 내열 필름을 가압 가열하고 나서 가압 벨트로 밀착시킨 상태에서 냉각한 뒤에, 필름을 박리시킴으로써, 수지층에 토너 화상을　매몰(埋沒)한다. 따라서 기록 매체 표면의 수지층에 토너 화상이 형성되고, 기록 매체 표면이 평활하고 고광택이 나므로, 고화질의 컬러 화상을 얻을 수 있다. 현재까지는 이와 같은 종류의 정착(fixing) 벨트로서는, 내열성 무단(無端) 벨트 표면에 탄성을 갖는 실리콘 고무나 고이탈성의 불소 고무 등을 사용 하도록 제안되고 있다.

그러나 복층 코팅지나 판지와 같이 말림이 발생하게 쉬운 롤지에서는, 말림 방지 롤을 탄성 부재로 구성하고 종래의 말림 방지 장치에 포함시킨다고 해도 직경이 변화하는 롤지에서의 말림을 충분하게 방지할 수 없었으며, 말림의 수정이 안정하지 못하였다.

본 발명은 상술한 기술적인 문제점을 고려하여 행해진 것으로, 복층 코팅지나 판지와 같이 말림 현상이 발생하기 쉬운 롤 모양 기록지를 사용하는 경우에도 매우 효과적으로 말림을 수정하여, 롤지 직경의 변경과는 무관하게 고품질의 인쇄물을 안정하게 얻을 수 있는 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 화상 형성 장치는, 롤(roll) 모양으로 감긴 연속 기록 시트(sheet)를 수용하는 롤 수용부와, 롤 수용부로부터 연속 기록 시트를 운송하는 시트 운송부와, 운송된 연속 기록 시트를 소망의 크기로 절단하는 절단부와, (절단된) 기록 시트에 토너 화상을 형성하는 화상 형성부와, 토너 화상이 형성된 기록 시트를 가열하여 기록 시트에 토너 화상을 정착하는 정착부와, 토너 화상이 정착된 기록 시트를 냉각하는 냉각부와, 기록 시트가 냉각될 때에 기록 시트의 말림(curl)을 수정하는 말림 수정부를 구비하고 있다. 상술한 바와 같이 화상 형성 장치를 구성하게 되면, 정착 후에 비교적 고온에 도달하게 되는 기록지는 냉각되면서 말림이 수정되고, 이에 의해서 효과적인 말림의 수정이 가능해진다. 또한 말림 수정이 효과적으로 수행되기 때문에, 말림을 수정하기 위해서 정착 온도를 증가시킬 필요가 없어진다. 따라서 기록지 재료의 선택(예를 들어, 기록지 표면을 구성하고 있는 수지를 선택하는 일 등)에 있어서 융통성이 높아진다.

구체적으로 냉각부는 기록지를 평면으로 유지하기 위한 평면을 포함하며, 이 평면에서 기록지는 (히트 싱크(heat sink)나 송풍 팬 등에 의해) 적어도 한쪽면으로부터 냉각된다. 말림 수정부는 평면으로 운송되는 기록지를 평면으로 유지하기 위한 가압 부재일 수도 있다. 보다 구체적으로, 냉각부는 평면을 구비한 히트 싱크이며, 말림 수정부는 평면으로 운송된 기록지를 평면측으로 가압하는 가압 부재이며, 기록지는 상기 평면측으로 향해서 면한 토너 화상과 함께 운송될 수 있다. 또한 기록지를 운송 방향으로 잡아 당기는 말림 수정 효과를 얻기 위해서 말림 수정부는 회전 가능하고 평면측으로 향해서 평면으로 운송되는 기록지를 가압하는 복수의 가압 롤을 구비하고 있다. 또한 복수의 가압 롤 중에서, 기록지 운송 방향의 하류측에서의 가압 롤의 회전 속도가 운송 방향의 상류측에서의 가압 롤의 회전 속도 보다 더 빠르게 구성된다.

기록지의 운송을 보다 원활하게 하기 위해서, 기록지 운송 방향으로 복수의 가압 롤 사이에서의 간격을 기록지 운송 방향의 최소 길이보다 더 짧도록 설계하는 것이 바람직하다. 또한 히트 싱크에 에어를 송풍하는 송풍 부재를 구비할 수도 있다.

다른 구체적인 예로 상기 화상 형성 장치는 정착부, 냉각부, 말림 수정부가 벨트 정착 장치를 구성하는 구성을 가질 수도 있으며, 상기 벨트 정착 장치는 가열 롤과, 장력 부여 롤(tension roll)과, 상기 가열 롤과 상기 장력 부여 롤로 회전 가능하게 신장되는 무단 정착 벨트와, 상기 무단 정착 벨트를 통해서 가열 롤에 가 압 접촉되는 가압 회전 부재, 및 상기 무단 정착 벨트의 회전 방향으로 가열 롤의 하류측에 배치된 평면의 내측으로부터 평면과 접촉하는 히트 싱크를 구비하고 있으며, 상기 기록지는 상기 가열 롤과 상기 가압 회전 부재 사이의 가압 접촉부에서 상기 무단 정착 벨트와 밀착하여, 그대로 상기 무단 정착 벨트와 밀착된 상태로 운송 냉각되는 벨트 정착 장치로서 구성할 수도 있다.

또한 본 발명에 따른 화상 형성 장치는 롤 모양으로 감긴 연속 기록지를 수용하는 롤 수용부와, 상기 롤 수용부로부터 연속 기록지를 운송하기 위한 운송부와, 운송된 연속 기록지를 소망의 크기로 절단하는 절단부와, 기록지 상에 토너 화상을 형성하는 화상 형성부와, 토너 화상이 형성된 기록지를 가열하여 기록지에 토너 화상을 정착하는 제 1 정착부와, 토너 화상이 형성된 기록지를 가열하여 기록지에 토너 화상을 정착하는 제 2 정착부와, 토너 화상이 정착된 기록지를 냉각하는 냉각부와, 기록지가 냉각될 때 기록지의 말림(curl)을 수정하는 말림 수정부, 및 토너 화상이 형성된 기록지가 상기 제 1 정착부만 통과하게 되는 제 1 모드와 상기 제 1 정착부, 제 2 정착부, 냉각부 및 말림 수정부의 전체를 통과하게 되는 제 2 모드 사이를 선택하는 선택부를 구비하는 화상 형성 장치로서 구성할 수도 있다.

또한 상술한 바와 같이 화상 형성 장치에 제 2 정착부가 구비되어 있는 경우에, 화상 형성 장치는 제 2 정착부, 냉각부 및 말림 수정부가 벨트 정착 장치를 구성할 수도 있으며, 상기 벨트 정착 장치는 가열 롤과, 장력 부여 롤과, 상기 가열 롤 및 상기 장력 부여 롤 사이에 회전 가능하게 신장되는 무단 정착 벨트와, 상기 무단 정착 벨트를 통해서 가열 롤에 가압 접촉되는 가압 회전 부재, 및 상기 무단 정착 벨트의 회전 방향으로 가열 롤의 하류측에 배치된 평면의 내측으로부터 평면과 접촉하는 히트 싱크를 구비하고 있으며, 상기 기록지는 상기 가열 롤과 상기 가압 회전 부재 사이의 가압 접촉부에서 상기 무단 정착 벨트와 밀착하여, 그대로 상기 무단 정착 벨트와 밀착된 상태로 운송 냉각된다. 또한 상기 선택부는 기록지의 종류(수지층이 형성되어 있는지의 여부 등)에 기초하여 제 1 모드와 제 2 모드를 선택할 수 있다. 예를 들어, 선택부는 롤 모양으로 감긴 연속 기록지를 절단하여 기록지를 얻는 경우에 상기 제 2 모드를 선택할 수 있다.

상술한 각각의 화상 형성 장치에서, 냉각부는 기록지의 토너 화상이 형성된 면측으로부터 기록지를 냉각할 수 있다.

또한 롤 모양으로 감긴 연속 기록지의 외부면 상에 토너 화상을 형성할 수도 있다. 또한 롤 모양으로 감긴 연속 기록지의 표면에는 열가소성 수지층을 코팅할 수 있으며, 토너 화상은 상기 열가소성 수지층으로 코팅된 표면 상에 형성될 수도 있다. 또한 롤 모양으로 감긴 연속 기록지의 표면에는 열가소성 수지층을 코팅할 수 있으며, 토너 화상은 열가소성 수지층으로 코팅된 표면 상에 형성될 수도 있고, 토너 화상은 정착에 의해서 열가소성 수지층 내에 매몰될 수도 있고, 냉각에 의해 토너 화상이 열가소성 수지층 내에 고정될 수도 있다. 또한 롤 모양으로 감긴 연속 기록지의 표면에는 열가소성 수지층을 코팅할 수 있으며, 토너 화상은 열가소성 수지층으로 코팅된 표면 상에 형성될 수도 있고, 토너 화상은 정착에 의해서 열가소성 수지층 내에 매몰될 수도 있고, 토너 화상은 냉각에 의해서 열가소성 수지층의 내측에 정착될 수도 있다. 또한 롤 모양으로 감긴 연속 기록지는 원지의 한쪽 면 또는 양면에 폴리올레핀 수지 코팅층을 형성한 베이스(base)와, 상기 베이스 상에 코팅된 열가소성 수지층을 구비할 수 있으며, 토너 화상은 열가소성 수지층으로 코팅된 표면 상에 형성될 수도 있다.

또한 말림 수정 이후에도 잔류 말림이 남아 있는 기록지는 토너 화상이 형성된 면을 외부로 향하도록 하여 마는(curl) 것이 바람직하다.

한편 열가소성 수지로 형성된 수지층을 구비한 기록지를 사용하는 경우에는 다음과 같은 기술적인 문제점이 있다. 첫 번째로 한쪽면 상에 수지층을 구비하는 기록지는 전면과 후면의 설정 오류로 인해서 정착 장치 주위로 감기게 되고, 따라서 잼(jamming)을 초래하게 된다(제 1 문제점). 두 번째로 상기 장치는 다양한 크기와 다양한 종류의 용지를 사용하기 때문에 용지함(paper tray)의 용지가 부족하게 된다(제 2 문제점). 세 번째로 기록지가 습기를 함유할 수 있고, 이에 의해서 전사 실패 또는 정착 장치 주위로 기록지가 감길(winding) 수 있어, 결과적으로 잼(jam)이 발생하게 된다(제 3 문제점).

제 1 문제점과 관련하여, 감김(winding)은 이하에 설명하는 메커니즘에 따른 정착 구조에 의해서 발생한다. 도 28의 (a) 및 (b)는 두 개의 롤(가열 롤 및 가압 롤)로 구성된 정착 장치를 도시한 것이다. 정착 장치로서, 도 28의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 롤 정착 장치 이외에도 도 29에 나타내는 것과 같은 벨트를 사용한 정착 장치가 일본국 특개평 10-213984호 공보에 개시되어 있다. 벨트 정착 장치에서는, 롤 정착 장치와 유사하게, 가열 부재 및 가압 부재를 서로 접촉(이하 접촉부는 닙(nip)이라 한다)시키고, 열과 압력으로 토너를 녹이고, 닙 출구에서 생 성되는 비틀림에 의해서 정착 부재로부터 기록지가 박리(peel off)되고 기록지에 토너가 정착된다.

여기에서 일례로서 롤 정착 장치를 설명하기로 한다. 상기 롤 정착 장치는 소위 가열 롤이 가압 롤 보다 더 부드럽게 화상과 접촉하는 구조를 가지고 있다. 도 28의 (a) 및 (b)의 가열 롤은 도시하지 않은 부하 부여 메커니즘에 의해 가해지는 부하가 주어져 있으며, 가열 롤의 내부로 파고 들어가도록 설계되어 있다. 닙부(nip部, nip portion, 이하 "닙 영역(nip region)"이라 함)에서, 롤은 비틀리고, 기록지는 상기 비틀림에서 해제되기 위해서 닙 출구에서 생성되는 힘을 이용하여 가열 롤에서 분리된다. 운송된 기록지 및 정착되지 않은 토너 화상을 닙부 내로 운송하고, 상기 열가소성 수지와 토너는 닙부에서 열에 의해서 용융되어 용지와 같은 기록 매체에 접착된다.

이 때, 가열 롤과 토너 사이에 접착력도 발생한다. 그러나 가열 롤 표면의 발수성(water repellency), 변형량(왜곡량), 및 기록지의 강성(rigidity) 등을 사용하여 닙 출구에서의 기록지의 자세(posture)를 제어한다. 따라서 기록지는 닙을 통과하여 장치의 외부로 배출된다.

그러나 열가소성 수지로 형성된 수지층을 가지는 기록지의 전면과 후면을 잘못 설정하여 인쇄하면, 닙 내에서 용융된 열가소성 수지에 의한 접착력에 의해서 기록지가 닙 출구에서 가압 롤의 표면 주위로 감겨 붙게 된다(도 28의 (b) 참조).

여기에서는 일례로서 롤 정착 장치를 설명하기로 한다. 그러나 도 29에 나타내는 바와 같이, 벨트를 사용하는 정착 장치는 롤 정착 장치와 유사한 구조(도 29에서 A로 둘러싼 부분)를 가지고 있으며, 닙 출구에서 비틀림이 기록지에 가해져서 가열 부재로부터 기록지가 박리하게 된다. 따라서 기록지의 전면과 후면을 잘못 설정하게 되면 정착 롤 주위에 기록지가 감겨 붙게 된다.

한편, 종래 기술의 벨트 정착 장치를 설명하기로 한다. 이 종래 기술의 정착 장치에서 무단 벨트(4)는 가압 롤(1)에 대향해서 설치된 가열 롤(2)과 아이들 롤(idle roll)(3) 사이에서 신장되어 있다. 토너 화상은 쌍으로 된 가열 가압 롤에 의해서 용융되고, 벨트와 접촉한 상태로 냉각을 수행하는 냉각 롤로 에어가 들어간다. 벨트, 토너, 및 용지는 냉각 롤을 통과하여 냉각되어 벨트 표면의 평활도에 따라서 화상을 경화하게 된다. 따라서 고광택의 풀 컬러 화상을 얻을 수 있게 된다.

그러나 일본국 특개평 5-216322호 공보에 개시된 정착 장치를 사용한다고 하더라도, 기록지의 전면과 후면을 잘못 설정하게 되면 벨트와 대향하는 가압 롤에 기록지가 감겨 붙게 된다.

설정 잘못을 방지하기 위한 방법으로서, 예를 들면 OHP(후지 제록스(Fuji Xerox Co., Ltd.)에서 제조한 컬러 OHP V524)에서와 같이 기록지의 전면과 후면에 인식표를 인쇄하는 방법이 있다. 그러나 이와 같은 구성이라 할지라도 설정 잘못을 효율적으로 방지하지는 못한다. 또한 기록지의 제조 비용이 증가한다는 새로운 문제점이 발생하게 된다. 또한 백색을 바탕으로 하는 용지에 인식 마크가 있는 경우, 인쇄된 문서에 식별 마크가 남아 있으면 외관이 바람직하지 못하다. 또한 사진과 같이 여백이 없어야 하는 품질의 인쇄시에는 인식 마크가 있는 기록지를 사용 할 수 없다는 문제가 있었다.

제 2 문제점으로 예시된 용지함의 부족에 대해서 살펴보면, 복사기나 프린터 등에는 일반적으로 5 단계의 용지함(A4, A3, B5 등 크기가 다른 용지를 5 종류 수납 가능)이 구비되어 있다. 그러나 보통 용지 외에 광택지를 사용하면, (1) 사용하는 용지가 서로 다르고, (2) 또한 서로 다른 크기(사무용 표준 크기인 A, B와, 사진 표준 크기인 L과, 8 절지 등)를 사용하기 때문에, 수납되는 용지의 종류가 한정되거나, 모든 종류 및 크기의 기록지를 준비하게 되면, 인쇄 장치가 커져 버리는 문제점도 있었다.

이하에서는 기록지가 습기를 함유한 경우에 전사(transfer)가 실패하거나 정착 장치의 주위로 기록지가 말려드는 제 3 문제점에 대해서 설명하기로 한다. 기록지가 습기를 함유하는 경우에, 전기적인 특성(표면 저항 및 체적 저항)이 감소하게 되어, 농도의 감소 또는 농도 불균형을 초래하게 된다. 또한 기록지의 수분 함량이 더 높아지면 기록지의 강성이 감소하게 되어, 전사 불량 또는 정착 장치 주위에 기록지가 감기게 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 기록지의 전면 및 후면을 잘못 설정하지 않도록 할 수 있는 화상 형성 장치를 제공한다. 또한 본 발명은 용지함의 용지 부족을 피할 수 있는 화상 형성 장치를 제공한다. 또한 본 발명은 기록지가 습기를 함유하지 않도록 할 수 있는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한 본 발명에 따른 화상 형성 장치는 기록지를 공급하는 시트 공급부와, 기록지 상에 토너 화상을 형성하는 화상 형성부를 구비하며, 상기 시트 공급부는 롤 모양으로 감긴 연속 기록지를 공급하는 롤 시트 공급부로 기능한다. 또한 화상 형성 장치는 롤 모양으로 감긴 연속 기록지를 공급하는 복수의 롤 시트 공급부를 포함할 수도 있으며, 롤 모양으로 감긴 서로 다른 종류의 연속 기록지가 복수의 롤 시트 공급부에 수용될 수도 있으며, 롤 모양으로 감긴 복수의 연속 기록지는 롤 샤프트 방향으로 크기가 달라도 된다.

또한 시트 공급부는 롤 모양으로 감긴 연속 기록지를 공급하는 롤 시트 공급부와, 평면 형상으로 위치한 표준 크기의 기록지를 공급하는 표준 크기 시트 공급부를 포함하며, 상기 연속 기록지 및 표준 크기 기록지는 선택적으로 공급될 수 있다. 또한 롤 시트 공급부는 화상 형성 장치 본체에 착탈 가능하게 장착될 수도 있다.

또한 롤 시트 공급부는 롤 모양으로 감긴 연속 기록지를 회전 가능하게 유지하는 롤 유지부를 구비할 수도 있다. 또한 상기 롤 시트 공급부는 롤 유지부로부터 연속 기록지를 운송하는 롤 운송부와, 운송된 연속 기록지를 소망의 크기로 절단하는 절단부를 구비할 수도 있다.

또한 연속 기록지 전면의 재료는 연속 기록지 후면의 재료와 상이해도 되며, 롤 모양으로 감긴 연속 기록지 및 롤 유지부의 적어도 하나가 연속 기록지의 전면과 후면을 정확하게 설정한 상태로 연속 기록지를 운송할 수 있도록 연속 기록지의 장착 방향을 규제하는 역(逆) 장착 금지부를 구비할 수도 있다.

또한 연속 기록지의 적어도 한쪽 면에 수지층을 구비할 수도 있다. 또한 연속 기록지는 수지층이 외부로 향하도록 하여 롤 모양으로 감길 수도 있다. 수지층 의 상세한 예로서, 화상 형성 장치는 연속 기록지의 적어도 한쪽 면에 열가소성 수지로 형성된 토너 수용층을 가질 수도 있다. 또한 화상 형성부는 연속 기록지의 수용층 상에 토너 화상을 형성할 수도 있다. 또한 정착 벨트를 구비하는 평활화 정착부를 더 구비할 수도 있으며, 상기 평활화 정착부는 기록지의 수지층 측을 정착 벨트와 밀착시키고, 이후에 기록지를 냉각하여 정착 벨트에서 기록지를 박리(peel off)시킨다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

<<제 1 실시예>>

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 탠덤(tandem)형 컬러 화상 형성 장치(100)의 개략 구성도이다.

이 화상 형성 장치(100)에 입력되는 것은 도시하지 않은 개인용 컴퓨터 등으로부터 전송된 컬러 화상 정보나, 화상 데이터 입력 장치 또는 화상 판독 장치(102)에서 판독된 컬러 원고(original)의 컬러 화상 정보 등의 정보이다. 그리고 입력된 화상 정보에 대해 화상 처리를 수행한다.

각각 옐로(yellow), 마젠타(magenta), 시안(cyan), 블랙(black)으로 토너 화상을 형성하는 전자 사진 화상 형성 유닛(화상 형성부)(1Y, 1M, 1C, 1K)은 복수의 장력 부여 롤(tension roll)(10)에 의해서 신장된 무단 중간 전사 벨트(화상 형성부)(9)의 전진 방향에 대해서 상술한 순서대로 직렬로 배치된다. 또한 중간 전사 벨트(9)는 각각의 전자 사진 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1K)의 정전 잠상 유지 부 재(2Y, 2M, 2C, 2K)와, 각각의 정전 잠상 유지 부재(2Y, 2M, 2C, 2K)에 대향하여 배치된 전사 유닛(화상 형성부)(6Y, 6M, 6C, 6K) 사이에 삽입되어 있다.

이하, 옐로(yellow) 토너 화상을 형성하는 전자 사진 화상 형성 유닛(1Y)을 대표적인 예로 취하여 중간 전사 벨트(9) 상에 화상을 형성하는 동작을 설명한다.

먼저 정전 잠상 유지 부재(2Y)의 표면을 균일 대전기(3Y)로 균일하게 대전한다. 이후에 노광 장치(4Y)가 옐로 화상에 대응하는 화상을 노광(exposure)하여 정전 잠상 유지 부재(2Y)의 표면에 옐로 화상에 대응하는 정전 잠상을 형성한다. 현상 장치(5Y)는 옐로 화상에 대응하는 정전 잠상에 기초하여 옐로 토너 화상을 형성하고, 옐로 토너 화상은 일차 전사 유닛의 일부를 구성하는 일차 전사 롤(6Y)의 정전(靜電) 인력(引力) 및 가압 접촉력으로 중간 전사 벨트(9)에 전사된다. 전사 이후에 정전 잠상 유지 부재(2Y) 상에 잔류하는 옐로 토너는 정전 잠상 유지 부재 클리닝 장치(7Y)로 벗겨낸다. 정전 잠상 유지 부재(2Y) 표면의 대전은 대전 제거기(8Y)로 제거한다. 이후에 후속하는 화상 형성 처리를 위해서 균일 대전기(3Y)로 상기 표면을 다시 대전한다.

다색의 컬러 화상을 형성하기 위한 화상 형성 장치(100)는, 각각의 전자 사진 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1K) 중에서의 상대적 위치의 차이를 고려하여 설정된 타이밍에서, 상술한 화상 형성 단계는 전자 사진 화상 형성 유닛(1M, 1C, 1K) 상에서도 동일하게 수행된다. 따라서 중간 전사 벨트(9) 상에 풀 컬러 토너 화상이 형성된다.

중간 전사 벨트(9) 상에 형성된 풀 컬러 토너 화상은 소정 타이밍에, 중간 전사 벨트(9)를 지지하는 백업 롤(13)과 상기 백업 롤(13)을 가압 접촉하는 2차 전사 유닛의 일부를 구성하는 이차 전사 롤(12) 사이에서 작용하는 정전 인력 및 가압 접촉력에 의해서 2차 전사 위치로 운송된 기록지 상에 전사된다.

본 명세서에 운송되는 기록지로 사용된 것은 미리 표준 크기로 절단된 표준 크기의 기록지(18) 또는 필요에 따라서 소정의 길이로 절단되는 롤 기록지(90)이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 소정 크기를 가지는 표준 크기의 기록지(18)는 화상 형성 장치(100) 내의 하측에 배치된 기록지 수용부로서의 표준 크기 기록지 공급 카세트(17)로부터 공급 롤(17a)에 의해서 공급된다. 본 실시예에 있어서, 표준 크기의 기록지인 18(1) 및 18(2)는 크기가 다른 보통 용지이며, 각각 표준 크기 기록지 공급 카세트(17(1), 17(2))에 수용된다. 또한 사진 화상 등을 출력할 때, 소정 크기로 절단된 롤지(roll paper)는 화상 형성 장치(100) 내부의 하측에 배치된 기록지 수용부로서의 롤 기록지 공급 카세트(88)로부터 공급된다.

도 2는 롤 기록지 공급 카세트(88)의 구조를 설명하는 도면이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 롤 기록지 공급 카세트(88)는 롤 샤프트(91)에 롤 모양으로 감긴 롤 기록지(90)를 수용하는 롤 수용부(97)와, 미리 롤 기록지(90)의 말림을 수정하는 예비 수정 롤(92)과, 롤 기록지(90)의 선단부(leading end)를 운송하는 공급 롤(시트 운송부)(93)과, 롤 기록지(90)를 소정의 크기로 절단하는 절단 메커니즘(절단부)(94)과, 롤 기록지(90)의 운송 경로 상에 존재하고, 롤 기록지(90)의 유무를 검출하는 용지 센서(95)와, 절단된 롤 기록지(90)를 운송하는 운송 롤(96)을 구비한다. 토너 화상은 롤 기록지(90)의 외측면 상에 형성된다.

도 3은 본 실시예에 따른 화상 형성 장치(100)의 용지 선택 제어 시스템을 설명하는 블록도이다. 용지 선택 제어 시스템의 구조는 제어부(80)를 중심에 두고 형성되어 있다. 제어부(80)에 의해서 측정되는 대상은 용지 센서(95)로부터 송신되는 롤 기록지(90)의 유무를 나타내는 유무 신호와, 액정 터치 패널 또는 조작 버튼과 같은 화상 형성 장치(100)의 사용자 인터페이스(81)로부터 송신되는 용지 지정 신호, 및 도시하지 않은 개인용 컴퓨터 등으로부터 정보 통신 제어부(82)를 통해서 송신되는 화상 형성 명령 신호이다. 또한 제어부(80)는 공급 롤(17a)을 구동하는 공급 롤 모터(17m)로 전원을 공급하고, 공급 롤(93)을 구동하는 공급 롤 모터(93m)로 전원을 공급하고, 절단 메커니즘(94)을 구동하는 절단 모터(또는 절단 솔레노이드)(94m)로 전원을 공급하는 제어를 수행한다.

용지 선택 제어 시스템에서, 용지의 선택은 다음과 같이 수행된다. 먼저 용지 지정 신호 또는 화상 형성 명령 신호가 사용자 인터페이스 또는 개인용 컴퓨터 등으로부터 송신되면, 제어부(80)는 이들 신호에 의거하여 각각의 기능 부품을 구동하고 제어한다. 예를 들어, 표준 크기 기록지(18(1))가 기록지로 지정되어 있는 경우, 제어부(80)는 상기 표준 크기 기록지(18(1))에 대응하는 공급 롤 모터(17m)에 전원을 공급하며, 상기 표준 크기 기록지(18(1))는 상기 표준 크기 기록지 공급 카세트(17(1))로부터 1 시트씩 공급된다.

또한 운송 방향으로 길이 L인 롤 기록지(90)가 기록지로 지정되는 경우에는, 제어부(80)는 공급 롤(93)에 대응하는 공급 롤 모터(93m)에 전원을 공급하며, 롤 기록지(90)는 롤 수용부(97)로부터 운송된다. 이후 용지 센서(95)로부터 출력되는 선단부 검출 타이밍, 공급 롤(93)의 회전 속도 등에 기초한 계산을 통해서 롤 기록지(90)의 선단부로부터 절단 메커니즘(94)까지의 거리가 "L"인 것을 결정하여, 모터(또는 절단 솔레노이드)(94m)에 전원을 공급하고, 롤 기록지(90)를 절단한다. 따라서 소망하는 크기를 가진 롤 기록지(90)가 1 시트씩 공급된다.

길이가 L인 롤 기록지(90)의 말림(curl)은 예비 수정 롤(92)의 작용에 의해서 어느 정도 완화되어 있다. 제어부(80)는 중앙 처리 유닛, 기록 유닛, 및 입출력 유닛을 구비하고 있다. 따라서 기록 장치 내에 저장된 제어 프로그램에 기초하여, 제어부(80)는 상술한 제어를 달성하기 위해서 다양한 정보 버스(bus) 또는 인터페이스 장치를 통해서 다른 부품과 정보 처리 및 정보 통신을 수행한다.

이어서 복수의 운송 롤(19) 및 레지스트레이션(registration) 롤(20)에 의해서 소정의 타이밍에서 중간 전사 벨트(9) 상의 2차 전사 위치로 기록지(표준 크기 기록지(18) 또는 롤 기록지(90))를 운송한다. 이후에, 상술한 바와 같이, 2차 전사 유닛으로서의 2차 전사 롤(12) 및 백업 롤(13)에 의해 기록지에 풀 컬러 화상을 한번에 전사한다. 또한 중간 전사 벨트(9)로부터 분리된 이후에, 중간 전사 벨트(9)로부터 풀 컬러 토너 화상이 전사된 기록지는 2차 전사 유닛의 하류측에 배치된 정착 장치(정착부)(15)로 운송되며, 토너 화상은 정착 장치(15)에 의한 열 및 압력으로 기록지에 정착된다.

또한, 2차 전사 유닛에 의해서 기록지로 전사되지 못하고 중간 전사 벨트(9)에 남아 있는 잔류 토너는 중간 전사 벨트(9)에 접착 유지된 상태로 중간 전사 부 재 클리닝 장치(14)로 전달되며, 상기 중간 전사 부재 클리닝 장치(14)에 의해서 중간 전사 벨트(9)로부터 제거되어 후속하는 화상 형성 처리를 준비한다.

도 4는 정착 장치(15)의 구조를 보다 상세하게 설명하는 도면이다. 이 정착 장치(15)는 가압 벨트 정착 장치이며, 열 용량이 작은 정착 롤(30)과, 가압 벨트(31), 및 가압 패드(32)를 구비하고 있다.

정착 롤(30)은 코어(core)(30a) 표면을 탄성층(30b)으로 코팅하고, 상기 탄성층(30b)의 표면을 이탈층(releasing layer)(30c)으로 코팅한 구조이다. 코어(30a)는 두께 1.5 mm, 외경 25 mm, 길이 380 mm이다. 탄성층(30b)은 33°의 고무 경도(JIS-A)를 가진 실리콘 고무로 형성되고, 두께는 0.5 mm, 길이는 320 mm이다. 이탈층(30c)은 두께 30 ㎛의 PFA 튜브로 형성되어 있다. 650 W의 할로겐 램프(33)는 가열원(heat source)으로서 정착 롤(30) 내에 배치되어 있고, 정착 롤(30)의 표면 온도가 소정의 온도(토너의 용융 온도에 따르지만, 일반적으로는 140 ℃ 내지 190 ℃)가 되도록 정착 롤(30)의 내부를 가열한다.

가압 벨트(31)는 두께 75 ㎛, 외경 30 mm, 길이 330 mm의 폴리이미드(polyimide) 벨트와, 상기 폴리이미드 벨트의 표면 상에 형성된 두께 3O ㎛의 PFA튜브로 형성된 이탈층을 구비하고 있다. 가압 벨트(31)의 내부에 배치된 것은 정착 롤(30)에 대항하여 가압 벨트(31)를 가압하여 닙(nip)을 형성하는 가압 패드(32)이다. 가압 패드(32)에 의해서 가해지는 가압 하중은 33 kg이며, 닙(nip)의 폭은 6.5 mm이다. 가압 벨트(31) 및 가압 패드(32)에는 가열원이 없다.

화상 형성 장치(100) 내의 기록지 운송 경로(11)는 화상 형성 장치(100)의 측면에 제공되어 있으며, 실질적으로 수직 방향으로 연장되어 있다. 기록지 운송 경로(11)는 화상이 형성되고 정착되는 기록지를 화상 형성 장치(100)의 상부로 전달한다. 따라서 새로운 기록지 운송 경로를 제공하지 않고도, 기록지를 화상 형성 장치부 및 화상 판독 장치(102) 사이에 위치시킬 수 있게 된다. 화상 형성 장치(100)의 내부에 부가적으로 배치된 것은 정착 장치(15)를 통과한 표준 크기 기록지(18)의 말림(curl)을 수정하는 말림 수정 장치(60)이다.

도 5는 말림 수정 장치(60)를 설명하는 도면이다. 말림 수정 장치(60)는 금속으로 형성되고 평면 영역(61A)을 가지는 히트 싱크(냉각부)(61)와, 기록지의 운송 방향으로 상기 히트 싱크(61)의 상류측 상에 존재하는 상류측 운송 롤(63a)과, 기록지의 운송 방향으로 상기 히트 싱크(61)의 하류측 상에 존재하는 하류측 운송 롤(63b)과, 상기 히트 싱크(61)의 평면 영역(61A)에 대향하는 상류측 가압 롤(가압 부재 또는 말림 수정부)(62a)과, 상기 히트 싱크(61)의 평면 영역(61A)에 대향하고 기록지의 운송 방향으로 상기 상류측 가압 롤(62a)의 하류측 상에 존재하는 하류측 가압 롤(가압 부재 또는 말림 수정부)(62b)과, 상기 히트 싱크(61)로부터 열을 방출하여 기록지를 간접적으로 냉각시키고 기록지로 에어를 송풍하여 기록지를 직접 냉각하는 두 개의 송풍 팬(64a, 64b)을 구비하고 있다.

인접한 각각의 롤(62a, 62b, 63a, 63b) 사이의 간격은 기록지의 운송 방향 길이의 최소값 보다 더 짧도록 설계되어 있다. 따라서 확실하게 기록지를 운송할 수 있다.

상술한 바와 같이, 말림 수정 장치(60)는 정착 장치(15)를 통과한 기록지를 평면 영역(61A) 상에 기록지를 실질적으로 평면으로 유지한 상태로 히트 싱크(61)와 송풍 팬(64a, 64b)에 의해서 냉각한다. 따라서 기록지의 굽힘(bend)이 방지되며, 배출된 이후에도 기록지는 실질적으로 평면으로 유지된다. 특히 롤 기록지(90)를 기록지로서 운송한 경우에, 롤 기록지(90)를 말림 수정 장치(60)를 통해 통과시킴으로서, 롤지 직경에서의 곡률에 따른 말림(curl)을 효과적으로 수정할 수 있게 된다. 또한 하류측 가압 롤(62b)의 회전 속도는 상류측 가압 롤(62a)의 회전 속도 보다 더 빠르게 설정(10 % 이하, 바람직하게는 5 % ± 3 %)되어 있다. 따라서 기록지가 신장되어, 말림의 수정을 보다 효과적으로 수행할 수 있게 된다.

히트 싱크(61)로 운송된 기록지는 토너 화상이 형성된 면이 외부로 향하도록 말려지고, 말림부(curl)의 외측면이 히트 싱크(61)에 대항하여 가압되어 운송된다. 또한 화상 형성 장치(100)에서, 말림부가 약간 남아 있는 기록지는 토너 화상이 형성된 표면이 외측으로 향하도록 말려진다.

<<제 1 실험례>>

제 1 실시예에 따른 화상 형성 장치(100)의 말림 수정 효과를 확인하기 위해 다음과 같은 실험을 실시하였다.

먼저 실험 조건을 설명한다. 정착 장치(15)에 대해서 하기의 실험 조건을 채용하였다. 정착 온도는 140 ℃로 설정하고, 정착할 화상(image)은 Y, M, C, 및 K의 토너 화상(농도는 30 %)으로 하였다.

또한 롤 기록지 공급 카세트(88)에 대해서는 하기와 같은 실험 조건을 채용하였다. 즉 예비 수정 롤(92)에 대해서는, 주위에 기록지가 감긴 롤 중의 하나로서 지름(φ) 30 mm (20° 애스커 C(Asker C))의 스폰지 롤(sponge roll)을 채용하고, 절단 메커니즘(94)으로서는 로터리 커터(rotary cutter)를 채용하고, 용지 센서(95)로서는 광 센서를 채용하였다. 또한 롤 모양으로 감긴 롤 기록지(90)의 최대 직경은 φ120 mm, 최소 직경은 φ30 mm, 폭은 297 mm이다. 또한 롤 기록지(90)는 두께 150 ㎛의 원지(base paper)에 화상 수용층으로서 15 ㎛의 두께로 폴리에스터 수지를 코팅하여 얻어진 수지 코팅지이다.

또한 말림 수정 장치(60)에 대한 실험 조건은 운송 방향으로의 히트 싱크(61)의 길이를 350 mm로 하고, 공기 흐름량(풍량)이 0.4 m³/분인 축류(軸流) 팬을 송풍 팬(64a, 64b)으로서 채용하였고, 기록지는 70 ℃ 이하로 냉각하였다. 채용된 가압 롤(62a, 62b)은 각각 EPDM으로 형성하였으며, 롤 직경은 φ20 mm로 하였다. 하류측 가압 롤(62b)의 회전 속도는 상류측 가압 롤(62a)의 회전 속도 보다 대략 5 % 정도 더 빠르게 설정하였다. 두 개의 롤 사이의 간격은 80 mm로 설정하였다(도 5 참조).

다음에 제 1 실험례에서 사용한 실험 방법을 설명한다. 공급 롤(93)에 의해서 롤 기록지(90)를 210 mm 만큼 송출하고 그 길이(L)를 210 mm로 절단하며, 복수의 운송 롤에 의해서 폭 297 mm, 길이 210 mm의 롤 기록지(90)를 운송한다. 레지스트레이션 롤(20)에서, 소정의 타이밍으로 2차 전사 롤(12)로부터 롤 기록지(90)로 풀 컬러 토너 화상(Y, M, C, K 색상의 토너 화상(농도 30 %))을 전사하고, 정착 장치(15)에 의해서 롤 기록지(90)에 정착하였다. 여기에서, 비교를 위해서 샘플 하나는 말림 수정 장치(60)로 운송하지 않고 화상 형성 장치(100)로부터 배출하였다. 다른 샘플은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 화상 형성 장치(100)의 효과를 확인하기 위해서 말림 수정 장치(60)로 운송하였다. 말림 수정 장치(60)에서, 롤 기록지(90)를 평면으로 유지한 상태로 두 개의 가압 롤(62a, 62b) 사이에서 신장시키고, 가압 롤(62a, 62b)에 의해서 냉각 유닛으로 기능하는 히트 싱크(61)의 평면 영역(61A)과 밀착시켜서 냉각하였다. 롤 기록지(90)는 60 mm/초의 속도로 운송되며, 하류측 가압 롤(62b)의 운송 속도는 상류측 가압 롤(62a)의 운송 속도보다 더 높게 설정된 63 mm/초로 설정된다.

이어서 히트 싱크(61)에서 냉각된 이후에 롤 기록지(90)를 박리시켰을 때의 말림의 양을 측정하였다. 이때, 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실험례에서 측정된 말림의 양은 이하와 같이 결정하였다. 즉 화상 형성 장치(100)로부터 배출된 롤 기록지(90)(치수: 폭 297 mm × 길이 210 mm)를 대략 30 분 정도 평면에 놓아 두고, 롤 기록지(90)의 네 귀퉁이의 높이(H) 중에서 최대인 값을 말림량(curl 량)으로 얻었다. 측정 조건으로서, 롤 기록지 공급 카세트(88) 내에 수용된 롤 기록지(90)의 직경을 120 mm에서 40 mm까지 10 mm씩 감소시켰으며, 각각의 롤 기록지 직경에 대해서 10 장의 롤 기록지(90)를 인쇄하였으며, 인쇄한 10 장의 롤 기록지(90)의 각각의 말림량 중에서 최대값을 말림량으로 설정하였다.

다음에 실험 결과에 대해서 설명한다. 도 7은 실험 결과를 나타내는 그래프이다. 수평축은 롤 기록지 공급 카세트(88) 내에 수용된 롤 기록지(90)의 직경(mm)을 나타내고, 수직축은 말림량(mm)을 나타낸다. 결과로부터, 비교용 샘플로부터 얻은 말림량은 대개 값이 크고, 롤지 직경에 따라서 말림량이 15 mm에서 30 mm 사이에서 변화하고 있다. 한편, 본 실시예에 따른 화상 형성 장치(100) 내에서 평면으로 유지한 상태로 롤 기록지(90)를 냉각한 경우에, 롤지 직경과는 무관하게 말림량은 10 mm 이하였으며, 따라서 만족스러운 말림 수정이 가능하였다.

<<제 2 실시예>>

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 탠덤형 컬러 화상 형성 장치(103)의 개략 구성도이다. 화상 형성 장치(103)에서, 화상 형성 장치(100)로부터 정착 장치(15)를 제거하고, 말림 수정 장치(60) 대신에 벨트 정착 장치(101)를 배치하였다. 화상 형성 장치(103)에서, 벨트 정착 장치(101)는 화상 형성 장치부와 화상 판독 장치(102) 사이에 배치되어 있으며, 도 8에 나타내는 바와 같이 화상 형성 장치와 일체로 형성되어 있다. 화상 형성 장치(100)에서와 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.

도 9는 벨트 정착 장치(101)의 구조를 설명하는 도면이다. 벨트 정착 장치(101)는 가열원을 가지는 가열 정착 롤(40)과, 박리용 롤(장력 부여 롤)(44)과, 스티어링(steering) 롤(장력 부여 롤)(45)과, 상기 가열 정착 롤(40)과 상기 박리 롤(44)과 상기 스티어링 롤(45)의 주위에 감긴 정착 벨트(무단 정착 벨트)(47)와, 상기 정착 벨트(47)를 통해서 상기 가열 정착 롤(40)에 대항하여 가압하여 닙(nip)을 형성하는 가압 롤(42), 및 상기 정착 벨트(47)의 회전 방향으로 상기 닙의 하류측 상에 상기 정착 벨트(47)의 평면 영역(47A)을 냉각하는 히트 싱크(46)를 구비하고 있다. 벨트 정착 장치(101)에서, 토너(toner)를 운반하는 기록지는 토너 화상이 정착 벨트(47)와 접촉하도록 하여, 가열 및 가압되어 기록지 상에 정착되도록 닙 영역(nip region)으로 운송된다. 이후 히트 싱크(46)에서 정착 벨트(47)와 기록지를 냉각한 후에, 정착 벨트(47)로부터 기록지를 박리한다.

가열 정착 롤(40)은 열 전도성이 높은 금속으로 형성한 코어(40a)와, PFA 튜브 등과 같은 불화 수지층으로 형성되고 상기 코어(40a)의 표면 상에 형성되는 이탈층(40b)을 구비하고 있다. 할로겐 램프와 같은 가열원(41)은 코어(40a) 내에 구비되어 있으며, 가열 정착 롤(40)의 표면 온도가 소정 온도가 되도록 가열하여 정착 벨트(47)와 토너 화상이 형성된 기록지를 가열한다. 가압 롤(42)은 코어(42a)의 외주(外周)를 탄성층(42b)으로 코팅하고, 이탈층(42c)으로 상기 탄성층(42b)의 표면을 형성한 구조로 되어 있다. 코어(42a)는 열 전도성이 높은 금속으로 형성하였다. 탄성층(42b)은 고무 경도(JIS-A) 40° 정도의 실리콘 고무 등으로 형성하였다. 이탈층(42c)은 PFA 튜브 등과 같은 불소 수지층으로 형성하였다. 할로겐 램프와 같은 가열원(43)은 코어(42a) 내에 구비되어 있으며, 가압 롤(42)의 표면 온도가 소정 온도가 되도록 가열하여 화상의 정착 시에 기록지에 압력을 가한 상태로 기록지의 반대면을 가열할 수 있도록 한다.

또 가열 정착 롤(40)과 가압 롤(42)의 구성은 정착 벨트(47)를 통해서 롤 기록지(90) 상에 형성된 토너 화상을 정착할 수 있는 한 상술한 구성으로 한정되지 않는다.

박리 롤(44)은 정착 벨트(47)로부터 기록지가 자체의 강성에 의해서 박리된 다는 원리에 따라서 동작한다. 박리 롤(44)의 외경 형태(치수)는 정착 벨트(47)와 기록지 사이의 접착력 및 박리 롤(44) 주위로의 정착 벨트(47)의 감김 각도(winding angle)에 의해서 결정된다. 스티어링 롤(45)은 정착 벨트(47)의 회전에 의해서 초래되는 편차(deviation)에 따른 벨트 단부의 손상을 방지한다. 축이 고정되어 있고, 다른 축이 도시하지 않은 구동 장치에 의해서 가열 정착 롤(40)에 대해서 경사져 있기 때문에, 스티어링 롤(45)은 정착 벨트(47)가 편차가 져 있는 경우라도 벨트의 전진 방향을 반대 방향으로 변경하는 역할을 수행한다.

히트 싱크(46)는 정착 벨트(47)의 평면 영역(47A)과 밀착되어 있는 기록지를 냉각하는 역할을 한다. 히트 싱크(46)는 가열 정착 롤(40)의 하류측 및 박리 롤(44)의 상류측 상에 배치되어 있으며, 정착 벨트(47)의 내주면(內周面)과 접촉하여 정착 벨트(47)의 열을 흡수(기록지의 열은 간접적으로 흡수)한다. 이하에서 설명하겠지만, 히트 싱크(46)는 가열 정착 롤(40)과 가압 롤(42)에 의해서 용융된 롤 기록지(90) 표면 상의 토너 화상(T) 및 투명 수지층(화상 수용층)(90a)을 냉각하여, 전체 화상면(image surface)이 정착 벨트(47)의 표면과 일치한 평활한 상태로 응고하도록 하므로, 롤지 직경으로의 곡률에 의한 말림(curl)을 수정하고, 고광택의 인쇄가 가능해진다. 히트 싱크(46)는 덕트(48)로 둘러 싸여져 있으며, 도시하지 않은 송풍 팬에 의해서 상기 덕트(48) 내에 에어의 흐름이 형성된다.

정착 벨트(47)는 열경화형 폴리 이미드로 형성한 무단 필름의 표면을 표면이 평활하고 두께는 35 ㎛ 정도의 실리콘 고무 등으로 코팅하여 형성한다. 소비 전력의 관점에서 보았을 때 얇은 벨트가 바람직하다. 그러나 강도의 관점에서 보았을 때는 두께가 75 ㎛ 이상인 폴리이미드 베이스 재료를 사용하는 것이 바람직하며, 실리콘 고무층이 기록지 상의 토너 화상(T)과 밀착하여 토너 화상(T)을 정착시킨다는 관점으로부터는 두께 30 ㎛ 이상의 실리콘 고무층을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 정착 벨트(47)는 가열 정착 롤(40)과, 박리 롤(44), 및 스티어링 롤(45)의 주위로 신장(stretch)되어 있으며, 가열 정착 롤(40)의 회전에 의해서 구동된다.

도 10의 (a) 및 (b)는 본 발명의 화상 형성 장치(100)의 기록지 공급 카세트(88) 내에 수용된 롤 기록지(90)의 구성을 설명하는 도면이다. 도 10의 (a)에서는 롤 기록지(90)의 예로 수지 코팅지를 도시하였다. 수지 코팅지는 펄프 등으로 형성한 베이스 재료(90b) 용지의 한쪽면을, 주성분으로 폴리에스테르로 형성한 열가소성 수지를 포함하고 두께를 5 내지 20 ㎛ 범위 내에서, 예를 들어 10 ㎛로 코팅되는 투명한 화상 수용층(투명 수지층)(90a)으로 코팅 형성한다. 이와 같은 종류의 기록지의 사용으로 전체 용지면에 걸쳐서 균일한 광택을 형성할 수 있게 된다.

롤 기록지(90)의 다른 예로는 도 10의 (b)에 나타내는 바와 같이, 펄프 등으로 형성한 베이스 재료(90b)의 양면(또는 한쪽면만)을 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리스티렌 등으로 형성한 폴리올레핀 수지 코팅층(90c)으로 코팅하고, 수지 코팅층(90c)을 구비한 베이스 재료(90b)에는 토너 화상을 유지하는 화상 수용층(90a)을 추가로 코팅하였다.

폴리올레핀 수지 코팅층(90c)의 두께는 10 내지 30 ㎛이며, 토너 화상(T)을 유지하는 화상 수용층(90a)은 폴리에스테르 등으로 형성된 열가소성 수지를 주성분으로 포함하고 베이스 재료(90b)를 코팅하기 위해서 5 내지 20 ㎛ 범위의 두께를 가진다. 예를 들어 열가소성 수지로 형성되고 두께 10 ㎛인 수용층(90a)으로 코팅된 투명 화상 수용층(투명 수지층)(18a)을 구비한 기록지를 사용하면, 용지 전체에 걸쳐서 균일한 광택을 얻을 수 있다. 본 발명에서 롤 기록지(90)로서 상술한 수지 코팅지를 채용하였지만, 보통 용지 이외에 수지 코팅지 또한 표준 크기의 기록지(18)로 채용할 수 있다.

도 11은 벨트 정착 장치(1O1)가 화상 수용층(90a) 상의 토너 화상(T)을 유지하는 롤 기록지(90)를 정착하고 냉각하는 상태를 설명하는 도면이다. 롤 기록지(90)의 화상 수용층(90a) 측 상에 토너 화상(T)을 유지한 상태로, 가열 정착 롤(40)(정착 벨트(47))과 가압 롤(42) 사이의 닙부(nip portion)에 롤 기록지(90)를 삽입한다. 닙부에서는 열과 압력의 작용에 의해서 연화(soften)된 화상 수용층(90a) 내로 토너 화상(T)이 매몰된다. 매몰된 토너 화상(T)은 평활면을 가진 정착 벨트(47)와 밀착된 상태에서 운송되며, 히트 싱크(46)에 의해서 (화상 수용층(90a)이 경화될 정도까지) 충분히 냉각된다. 따라서 토너 화상(T)은 화상 수용층(90a)의 내측에 고정(fix, 정착)되며, 화상 수용층(90a)은 매우 평활하고 광택이 있는 화상을 제공하게 된다. 이후에, 박리 롤(44)부에서 정착 벨트(47)로부터 롤 기록지(90)를 박리하여, 화상이 형성된 표면을 아래로 향하도록 한 상태로 배출 롤(22)에 의해서 배출 트레이로 배출한다.

상술한 바와 같이, 롤 기록지(90)는 정착 벨트(47)와 밀착 냉각되며, 여기에서 제 1 실시예의 가압 롤(62a, 62b)에 의해서 냉각이 불충분하게 실행되었던 기록지 단부를 충분히 냉각시킬 수 있게 된다. 따라서 말림(curl) 수정은 보다 만족스럽게 수행된다. 또한 가열 용융 특성을 가진 수지로 기록지 표면을 코팅하여 형성된 도 10의 (a) 및 (b)에 나타내는 것과 같은 기록지를 사용하는 경우에 있어서, 정착 벨트(47)에 대한 기록지의 접착성이 더욱 향상되어 보다 효과적인 말림 수정이 가능해진다.

<<제 2 실험례>>

제 2 실시예에 따른 화상 형성 장치(103)에서 수행된 말림 수정 효과를 확인하기 위해 다음과 같은 실험을 수행하였다.

먼저 실험 조건을 설명한다. 벨트 정착 장치(101)에 대해서 하기의 실험 조건을 채용하였다. 즉 가열 롤(40)로는 φ50 mm의 알루미늄 하드 롤(hard roll)을 채용하고, 가압 롤(42)로는 φ50 mm의 탄성 롤(고무층은 2 mm)을 채용하였으며, 닙(nip)으로부터 나오는 기록지(90)의 방향과 정착 벨트(47) 사이의 각도(θ)는 가열 롤(40)과 가압 롤(42) 사이에서의 닙(nip)을 통해서 기록지가 통과한 이후에 기록지와 정착 벨트(47) 사이의 접착성을 향상시키기 위해서 0 도(상기 각도(θ)는 0 ± 10도이며, 바람직하게는 0 ± 5 도)로 하였으며, 정착 온도는 수지 코팅지에 대해서는 가열 롤 125 ℃/가압 롤 125 ℃로 하고, 보통 용지에 대해서는 가열 롤 140 ℃/가압 롤 140 ℃로 설정하고, 정착 벨트(47)로는 t75 ㎛의 폴리이미드 베이스 재료 상에 35 ㎛의 실리콘 고무를 가지는 것을 채용하였으며, 정착될 화상은 Y, M, C, 및 K(농도는 30 %)의 토너 화상으로 하였다. 또한 내측에 히트 싱크(46)(처리 방향으로의 길이 350 mm)를 가지는 덕트(48)에는 축류 팬(공기 흐름량(풍량)은 0.4 m³/분)을 이용하여 에어를 송풍하였다. 이후에 수지 코팅지에 대해서는 온도가 70 ℃로, 보통 용지에 대해서는 온도가 80 ℃가 되도록 기록지를 냉각하였다.

롤 기록지 공급 카세트(88)에 대해서는 하기의 실험 조건을 채용하였다. 즉 예비 수정 롤(92)로는 주위에 기록지가 감긴 롤 중의 하나로 φ30 mm(20° Asker C)의 스폰지 롤을 채용하고, 절단 메커니즘(94)으로는 로터리 커터를 채용하고, 광센서로는 용지 센서(95)를 채용하였다. 또한 롤 모양으로 감긴 롤 기록지(90)의 최대 직경은 φ120 mm이고, 최소 직경은 φ30 mm이며, 폭은 297 mm로 하였다. 또한 롤 기록지(90)는 두께 150 ㎛의 원지(base paper)에 화상 수용층으로서 두께 15 ㎛의 폴리에스테르 수지로 코팅하여 얻은 수지 코팅지이다. 한편 표준 크기의 기록지(18)는 보통 용지로 하였다.

다음에 실험 방법에 대해서 설명한다. 기록지로서는, 보통 용지인 롤 기록지(90)와 수지 코팅지인 롤 기록지(90)를 사용한다. 롤 기록지(90)는 공급 롤(93)에 의해서 210 mm 만큼 송출된 뒤에 절단(L = 210 mm)되며, 폭 297 mm, 길이 210 mm의 컷지(cut paper)로서 복수의 운송 롤에 의해서 운송된다. 레지스트레이션 롤(20)에서는 소정 타이밍에 2차 전사 롤(12)에 의해서 풀 컬러 토너 화상(Y, M, C, K의 토너 화상(농도는 30 %))을 기록지에 전사한다.

여기에서 비교를 위해서, (히트 싱크(46)가 설치되지 않은 벨트 정착 장치(101)를 사용하여) 샘플 하나를 냉각시키지 않고 샘플(보통 용지이거나 수지 코팅지이라도 무방한 롤 기록지(90))에 화상을 정착하였다. 다른 샘플은 제 2 실시예에 따른 화상 형성 장치(103)를 이용하여 화상을 정착하고 냉각하였다.

다음에 실험 결과에 대해서 설명한다. 도 12는 실험 결과를 나타내는 그래프이다. 가로축은 롤 기록지 공급 카세트(88)에 수용되어 있는 롤 기록지(90)의 직경[mm]을, 세로축은 말림량[mm]을 표시하고 있다. 그래프로부터 명백한 바와 같이, 롤 기록지(90)를 평면으로 유지한 상태로 냉각하는 경우에, 수지 코팅지를 사용하면 롤지 직경과는 무관하게 말림량은 5 mm 이하가 되어, 양호한 방식으로 말림 수정을 수행할 수 있게 된다. 또한 수지 코팅지를 사용하는 경우와 비교하여 완전히 만족할 만한 결과는 아니지만, 보통 용지를 사용하는 경우라 하더라도 보통 용지 상의 토너 화상이 정착 벨트와 밀착하게 되며, 기록지를 냉각 유닛에서 냉각한 이후에 박리하는 경우에 롤지 직경과는 무관하게 말림량이 10 mm 이하로 되므로 양호한 말림 수정이 가능해진다.

한편 비교 중인 샘플에 대해서는 말림량이 대체로 컸으며, 또한 롤지 직경에 따라서 12 mm 내지 30 mm 사이에서 말림량이 변화하였다. 즉 기록지를 냉각하지 않고 박리한 경우에, 말림량은 수지 코팅지에 대해서는 12 mm 내지 25 mm로, 보통 용지에 대해서는 15 mm 내지 30 mm로 되었으며, 말림량이 롤지 직경에 따라서 변동하게 되어 인쇄 품질이 현저하게 저하되었다.

측정 조건에 대해서는, 롤지 직경은 120 mm로부터 40 mm까지 10 mm씩 감소하도록 변경하였으며, 각각의 롤지 직경에 대해서 10 장의 용지(paper)를 인쇄하였다. 인쇄된 10 장의 용지에서 관찰된 말림량 중에서, 최대값을 말림량으로 그래프에 도시하였다(도 6 참조).

<<제 3 실시예>>

도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 탠덤형 컬러 화상 형성 장치(104)의 개략 구성도이다. 화상 형성 장치(104)는 제 1 실시예에서 사용한 것과 동일한 정착 장치(제 1 정착부)와 제 1 실시예에서 사용한 것과 동일한 벨트 정착 장치(제 2 정착부, 냉각부, 및 말림 수정부)(101)를 구비하고 있다. 또한 화상 형성 장치(104)는 토너 화상(T)이 전사된 기록지를 정착 장치(15)만 통과시켜서 배출하는 저광택 인쇄 모드(제 1 인쇄 모드)와, 토너 화상(T)이 전사된 기록지를 정착 장치(15)와 벨트 정착 장치(101) 모두를 통과시켜서 배출하는 고광택 인쇄 모드(제 2 인쇄 모드)를 구비하고 있다. 제 1 실시예에 따른 화상 형성 장치(100) 및 제 2 실시예에 따른 화상 형성 장치(103)에서와 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 도면 부호를 붙였으며, 그 상세한 설명은 생략한다.

도 14는 본 실시예에 따른 화상 형성 장치(104)에서 수행되는 용지의 선택 및 동일한 장치에 채용된 용지 경로 선택 제어 시스템을 설명하는 블록도이다. 이 제어 시스템은 제어(선택)부(80)를 중심으로 구성되어 있다. 상기 제어부(80)의 계측 대상으로는 용지 센서(95)로부터 송신되는 롤 기록지(90)의 유무를 표시하는 유무 신호, 액정 터치 패널이나 조작 버튼 등의 화상 형성 장치(104)의 사용자 인터페이스(81)로부터 송신되는 용지 지정 신호, 및 도시하지 않은 개인용 컴퓨터 등으로부터 정보 통신 제어부(82)의 중개를 통해서 전송되는 화상 형성 명령 신호이다. 또한 제어부(80)는 공급 롤(17a)을 구동하는 공급 롤 모터(17m)로의 전원의 공급, 공급 롤(93)을 구동하는 공급 롤 모터(93m)로의 전원의 공급, 절단 메커니즘(94)을 구동하는 절단 모터(또는 절단 솔레노이드)(94m)로의 전원의 공급, 및 스위칭 게이트(switching gate)(16)를 구동하는 솔레노이드(16S)로의 전원의 공급과 같은 제어를 수행한다.

상술한 제어 시스템에 의하면, 용지의 선택은 다음과 같은 방식으로 수행된다. 먼저 사용자 인터페이스나 개인용 컴퓨터 등으로부터 모드 지정 신호나 화상 형성 명령 신호가 제어부(80)로 송신되면, 제어부(80)는 이들 신호에 기초하여 각각의 기능 부품(functional component)을 구동하고 제어한다. 예를 들어 저광택 인쇄 모드가 지정되는 경우, 제어부(80)는 보통 용지인 표준 크기 기록지(18(1))에 대응하는 공급 롤 모터(17m)에 전원을 공급한다. 따라서 표준 크기 기록지(18(1))의 시트는 표준 크기 기록지 공급 카세트(17(1))로부터 한 장씩 공급된다.

또한 고광택 인쇄 모드가 지정된 경우에 제어부(80)는 공급 롤(93)에 대응하는 공급 롤 모터(93m)에 전원을 공급하여 롤 수용부(97)(도 10의 (a) 및 도 10의 (b) 참조)로부터 수지 코팅지인 롤 기록지(90)를 운송한다. 이후에 용지 센서(95)가 롤 기록지(90)의 선단부를 검출하는 선단 검출 타이밍과, 공급 롤(93)의 회전 속도 등에 기초한 계산에 의해서 롤 기록지(90)의 선단부로부터 절단 메커니즘(94)과의 거리가 "L"임이 판정되면, 제어부(80)는 절단 모터(또는 절단 솔레노이드)(94m)로 전원을 공급하여 롤 기록지(90)를 절단한다. 따라서 소망하는 크기의 롤 기록지(90)의 시트가 한 장씩 공급된다.

저광택 인쇄 모드로 운송되는 보통 용지인 표준 크기 기록지(18)와, 고광택 인쇄 모드에서 운송되는 수지 코팅지인 롤 기록지(90)는 각각 2차 전사 유닛에 의해서 풀 컬러 토너 화상(T)이 전사되고 정착 장치(15)에 의해서 정착된다.

또한 상술한 제어 시스템을 사용하여 이하와 같이 용지 경로의 선택을 실행한다. 저광택 인쇄 모드가 지정된 경우에, 제어부(80)는 솔레노이드(16S)로의 전원 공급을 제어하고 스위칭 게이트(16)를 구동한다. 기록지(본 실시예에 있어서는 보통 용지인 표준 크기의 기록지(18))의 운송 경로는 제 1 기록지 배출구(21) 쪽으로 전환되고, 화상 형성면이 위쪽으로 향한 채로 배출 롤(22)에 의해서 저광택 모드 배출 트레이(25)로 기록지가 배출된다. 한편 고광택 인쇄 모드가 지정된 경우에, 제어부(80)는 솔레노이드(16S)로의 전원 공급을 제어하고 스위칭 게이트(16)를 구동한다. 기록지(본 실시예에 있어서는 수지 코팅지인 롤 기록지(90))의 운송 경로는 벨트 정착 장치(101) 쪽으로 전환되고, 벨트 정착 장치(101)에서 화상이 형성된 기록지의 화상 형성면이 아래쪽으로 향한 채로 고광택 모드 배출 트레이(26)로 배출된다.

고광택 인쇄 모드에서 벨트 정착 장치(101)를 통과한 기록지가 정착 장치(15)를 또다시 통과하는 이유는 상당한 말림 수정을 기대할 수 없기 때문이다. 즉 정착 장치(15)를 하나만 사용하는 경우에, 기록지는 평면 상태로 냉각되기 전에 냉각되어 버리므로, 정착 장치(15)를 통과시킨 이후에 평면 영역(flat region)에서 기록지를 냉각시킨다고 하더라도 충분한 말림 수정 효과를 얻을 수 없게 된다(목표값인 10 mm 이하와 비교했을 때 대략 20 mm). 따라서 자연 냉각되기 전에 기록지를 (히트 싱크로) 강제 냉각하도록 정착 장치(15)를 통과시킨 이후에 벨트 정착 장치를 통해서 기록지를 통과시킬 필요가 있게 된다. 또한 수지 코팅지의 수지층(90c)과 그 표면 상의 가열 용융 수지층(90a)이 용융된 상태로 기록지를 히트 싱크(46)로 운송하고, 이후에 냉각 박리하여 기록지의 말림(curl)을 효과적으로 수정하여 용지 표면 전체에 걸쳐서 고광택의 외관을 부여할 수 있게 된다.

화상 형성 장치(104)의 내부에 배치된 정착 장치(15)에 의해서 벨트 정착 장치(101)로 운송된 기록지(90) 상의 토너 화상(T)을 기록지 상에 일단 정착한다. 따라서 스위칭 게이트(16)에 의한 운송 방향으로의 전환 조작시에, 토너(T)가 운송/지지 부재 등과 접촉되더라도 화상 교란(image disturbance)과 같은 화상의 결함이 발생하지 않게 된다.

또한 기록지를 배출하기 위한 운송 경로는, 보통 용지는 정착 장치(15)를 통과한 이후에 저광택 모드 배출 트레이(25)로 배출되는 반면에, 수지 코팅지는 벨트 정착 장치(101)를 통과한 이후에 실질적으로 수평으로 유지한 상태로 히트 싱크(46)에서 냉각되고 이후에 박리시켜 말림(curl)이 수정된 후에 고광택 모드 배출 트레이(26)로 배출되도록 하여, 사용되는 기록지의 종류에 따라서 선택된다. 따라서 수지 코팅지는 항상 벨트 정착 장치(101)의 정착 벨트(47)로 운송되므로, 정착 벨트(47)가 용지 가루(paper powder) 등에 의해서 오염되지 않게 된다.

<<제 3 실험례>>

제 3 실시예에 따른 화상 형성 장치(104)에서 수행된 말림 수정의 효과를 확인하기 위해서, 하기의 실험을 수행하였다.

먼저 실험 조건을 설명한다. 벨트 정착 장치(101)에 대해서 하기의 실험 조건을 채용하였다. 즉 가열 롤(40)로는 φ50 mm의 알루미늄 하드 롤을 채용하고, 가압 롤(42)로는 φ50 mm의 탄성 롤(고무층은 2 mm)을 채용하였으며, 닙(nip)으로부터 나오는 기록지(90)의 방향과 정착 벨트(47) 사이의 각도(θ)는 가열 롤(40)과 가압 롤(42) 사이에서의 닙부(nip portion)를 통해서 기록지가 통과한 이후에 기록지와 정착 벨트(47) 사이의 접착성을 향상시키기 위해서 0 도(상기 각도(θ)는 0 ± 10도이며, 바람직하게는 0 ± 5 도)로 하였으며, 정착 온도는 수지 코팅지에 대해서는 가열 롤 125 ℃/가압 롤 125 ℃로 하고, 보통 용지에 대해서는 가열 롤 140 ℃/가압 롤 140 ℃로 설정하고, 정착 벨트(47)로는 t75 ㎛의 폴리이미드 베이스 재료 상에 35 ㎛의 실리콘 고무를 가지는 것을 채용하였으며, 정착될 화상은 Y, M, C, 및 K(농도는 30 %)의 토너 화상으로 하였다. 또한 내측에 히트 싱크(46)(처리 방향으로의 길이 350 mm)를 가지는 덕트(48)에는 축류 팬(공기 흐름량(풍량)은 0.4 m³/분)을 이용하여 에어를 송풍하였다. 이후에 수지 코팅지에 대해서는 온도가 70 ℃가 되도록 기록지를 냉각하였다.

롤 기록지 공급 카세트(88)에 대해서는 하기의 실험 조건을 채용하였다. 즉 예비 수정 롤(92)로는 주위에 기록지가 감긴 롤 중의 하나로 φ30 mm(20° Asker C)의 스폰지 롤을 채용하고, 절단 메커니즘(94)으로는 로터리 커터를 채용하고, 광센서로는 용지 센서(95)를 채용하였다. 또한 롤 모양으로 감긴 롤 기록지(90)의 최대 직경은 φ120 mm이고, 최소 직경은 φ30 mm이며, 폭은 297 mm로 하였다. 또한 롤 기록지는 두께 150 ㎛의 원지(base paper)에 화상 수용층으로서 두께 15 ㎛의 폴리에스테르 수지로 코팅하여 얻은 수지 코팅지이다.

다음에 실험 방법에 대해서 설명한다. 기록지로서는, 수지 코팅지인 롤 기록지(90)를 사용한다. 롤 기록지(90)는 공급 롤(93)에 의해서 210 mm 만큼 송출된 뒤에 절단(L = 210 mm)되며, 폭 297 mm, 길이 210 mm의 컷지(cut paper)로서 복수의 운송 롤에 의해서 운송된다. 레지스트레이션 롤(20)에서는 소정 타이밍에서 2차 전사 롤(12)에 의해서 풀 컬러 토너 화상(Y, M, C, K의 토너 화상(농도는 30 %))을 기록지에 전사한다.

여기에서 비교를 위해서, 냉각시키지 않고 정착 장치(15)만 사용하여 화상 정착을 수행하도록 (수지 코팅지로서 롤 기록지(90)) 샘플 하나에 대해서 저광택 인쇄 모드를 선택하였다. 다른 (동일한 수지 코팅 롤 기록지(90)) 샘플에 대해서는 제 3 실시예에 따른 화상 형성 장치(104)를 이용하여 고광택 인쇄 모드를 선택하였으며, 정착 장치(15)와 벨트 정착 장치(101)를 사용하여 화상의 정착과 냉각을 수행하였다. 측정 조건에 대해서는, 롤지 직경은 120 mm로부터 40 mm까지 10 mm씩 감소하도록 변경하였으며, 각각의 롤지 직경에 대해서 10 장의 용지를 인쇄하였다. 인쇄된 10 장의 용지에서 관찰된 말림량 중에서, 최대값을 말림량으로 그래프에 도시하였다(도 6 참조).

다음에 실험 결과에 대해서 설명한다. 도 15는 실험 결과를 나타내는 그래프이다. 가로축은 롤 기록지 공급 카세트(88)에 수용되어 있는 롤 기록지(90)의 직경[mm]을, 세로축은 말림량[mm]을 표시하고 있다. 수지 코팅지는 정착 벨트(47)에 대해 양호한 접착성을 나타낸다. 수지 코팅지는 가열 용융 특성을 가지는 폴리에스터 수지(90a)로 표면을 피복했기 때문에 정착 벨트(47)에 대해 양호한 접착성을 나타낸다. 따라서 히트 싱크(46)에서 냉각시킨 이후에 기록지를 박리하는 경우에, 롤지 직경과는 무관하게 말림량은 5 mm 이하로 되어, 양호한 방식으로 말림(curl) 수정을 수행할 수 있게 된다. 한편 기록지를 냉각하지 않고 박리한 경우에, 말림량은 12 mm 내지 20 mm였으며, 말림량이 롤지 직경에 따라서 변동하게 되어 인쇄 품질이 확실히 저하되었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 하기의 효과를 얻을 수 있게 된다. 즉, (1) 롤 기록지를 사용하더라도 충분한 말림 수정을 수행할 수 있으므로 고품질의 인쇄를 얻을 수 있다. (2) 물집 얼룩(blister)이 발생하기 때문에 정착 온도를 높일 수 없는 수지 코팅지라 할지라도 말림을 수정할 수 있으므로 고광택 및 고품질 인쇄 화상을 얻을 수 있다. (3) 기록지의 종류에 따라서 운송 경로를 선택할 수 있어, 수지층을 가진 기록지는 항상 벨트 정착 장치로 운송되므로, 정착 벨트가 용지 가루로 오염되지 않게 되어, 고광택의 고품질 인쇄 화상을 얻을 수 있게 된다.

<<제 4 실시예>>

이하 도면을 참조하여 본 발명의 제 4 실시예를 설명한다.

도 17은 종래 기술의 화상 형성 장치의 수동 공급 유닛부(unit portion)에 롤지 유닛(롤 시트(sheet) 공급부)(89)이 장착되어 있는 화상 형성 시스템의 개략 단면도이다.

화상 형성 장치(105)는 대략 화상 형성부와, 2차 전사부와, 용지 운송부, 및 일차 정착부로 구성되어 있다. 감광 드럼(2)과, 대전 장치(3)와, 감광 유닛(4)과, 로터리 현상 유닛(5A)과, 일차 전사 롤, 및 감광 부재 클리닝 유닛(7)에 추가하여, 화상 형성부에는 로터리 현상 유닛(5A)에 제공된 각각의 컬러용 현상 유닛에 토너를 공급하는 토너 수용부(28)와, 감광 부재 클리닝 유닛(7)에서 수집된 폐토너를 저장하는 폐토너 수집 박스(29)를 구비하고 있다.

2차 전사부는 중간 전사 벨트(9)와, 구동 조향(driving steering) 롤(21)과, 아이들(idle) 롤(22)과, 백업(backup) 롤(13)과, 2차 전사 롤(24), 및 벨트 클리닝 유닛(14)을 구비하고 있다. 용지 운송부는 용지 카세트(17)와, 픽업(pickup) 롤(17a)과, 공급 롤 쌍(pair)(17a)과, 운송 롤(19)과, 레지스트레이션 롤(20)과, 운송 벨트(35)와, 용지 슈트(36), 및 배출 롤 쌍(37)을 구비하고 있다. 도면에서 점선은 기록지의 운송 경로를 표시하고 있다. 일차 정착부는 가열 롤(15a)과 가압 롤(15b)을 구비하고 있다.

토너 수용부(28)와, 로터리 현상 유닛(5A) 등에서 수용된 토너로 사용되는 토너로서는 유기 용매 중에 바인더 수지, 착색제, 이탈제(releasing agent)가 분산되어 있는 유성 성분을 수용성 매체 중에 분산시키고, 이를 입자화(granulate)시켜서 얻은 토너이다. 토너는 무기 미립자를 포함하고 있다. 보다 구체적으로는, 평균 입자 직경이 5 ㎛인 스티렌 아크릴을 바인더 수지로 사용하고, 카노바(carnauba) 왁스를 이탈제로 사용하고, 평균 입자 직경이 40 nm이고 중량 %가 3인 산화 실리콘 입자를 무기 미립자로 사용한다. 그러나 본 발명은 이들로 한정되지는 않는다.

2차 정착 유닛(49)은 용지 운송부와 2차 정착 장치(평활화 정착부)(70)를 구비하고 있다. 용지 운송부는 제 1 가동 슈트(50)와, 제 1 배출 롤 쌍(51)과, 제 1 배출 트레이(65)와, 전사 롤(52)과, 제 2 가동 슈트(53)와, 운송 롤 쌍(54, 55)과, 제 2 배출 롤(56), 및 제 2 배출 트레이(66)를 구비하고 있다.

도면에서 화살표 방향으로 회전하는 감광 드럼(2)은 대전 장치(3)에 의해서 균일하게 표면이 대전된다. 이후에 도시하지 않은 컴퓨터 등으로부터의 문자 신호에 기초하여 (및 필요에 따라서 화상 처리를 실행하여) 감광 유닛(4)으로부터 레이저 광을 감광 드럼(2)면에 조사(照射)한다. 따라서 감광 드럼(2)의 표면에 노광부와 비노광부 사이의 전위차가 발생하고, 이 전위차에 의해서 정전 잠상이 형성된다. 이후에, 감광 드럼(2)의 표면 상에 형성된 정전 잠상이 로터리 현상 유닛과 면(面)하게 되면, 옐로(yellow)에 해당하는 현상 장치의 현상 롤에 유지된 자기(magnetic) 브러시가 상기 정전 잠상과 미끄럼 접촉하게 되고, 이에 의해서 정전 잠상 화상이 형성된 부분에 선택적으로 토너가 접착하게 된다.

이런 방식으로 옐로 토너로 현상된 가시(visualized) 화상, 즉 토너 화상(T(Y))이 감광 드럼(2)의 표면에 형성된다. 감광 드럼(2)의 회전에 의해서 토너 화상(T(Y))이 일차 전사 롤(6)과 면하게 되는 위치에 도달하게 되면, 일차 전사 롤(6)이 형성한 일차 전사 전계(electric field)에 의해서 정전(electrostatic) 방식으로 중간 전사 벨트(9)에 토너 화상(T(Y))을 전사한다. 따라서 일차 전사에 의해서 중간 전사 벨트(9) 상에 전사된 토너 화상(T(Y))은 도면에서 화살표로 표시한 방향으로 회전하게 되는 중간 전사 벨트(9)의 회전에 따라서 이동하여, 토너 화상(T(Y))이 일차 전사 롤(6)과 대면(face)하는 위치에 다시 도달하게 된다. 이 공정 중에, 2차 전사 롤(24) 및 벨트 클리닝 유닛(14)은 중간 전사 벨트(9)로부터 떨어져 있다.

한편 상술한 바와 동일한 방식으로 감광 드럼(2) 상에 마젠타 토너로 현상한 가시 화상, 즉 토너 화상(T(M))을 형성한다. 이후에 중간 전사 벨트(9) 상에 이미 일차로 전사한 토너 화상(T(Y))이 다시 일차 전사 롤(6)과 면하게 되는 위치에 도달하는 타이밍에 감광 드럼(2) 상의 토너 화상(T(M)) 또한 상기 제 1 전사 롤(6)과 면하게 되는 위치에 도달하고, 일차 전사 롤(6)에 의해서 형성되는 일차 전사 전계에 의해서 중간 전사 벨트 상에 형성된 토너 화상(T(Y))에 토너 화상(T(M))을 중첩시킨다. 마찬가지로 시안(cyan) 토너로 현상된 토너 화상(T(C))과 블랙(black) 토너로 현상된 토너 화상(T(B))을 순차적으로 중첩시키고, 최종적으로 풀 컬러 화상(T(F))이 중간 전사 벨트(9) 상에 형성된다. 이 공정 중에 2차 전사 롤(24)과 벨트 클리닝 유닛(14)은 중간 전사 벨트(9)와 접촉하고 있다.

그리고 표준 크기 기록지 공급 카세트(17)로부터 공급되는 표준 크기 기록지(18) 또는 소정 크기로 절단되어 롤지 유닛(89)(이하 후술함)으로부터 공급되는 롤 기록지(90)는 픽업 롤(17a)과, 공급 롤(17a), 및 운송 롤(19)에 의해서 1 장씩 운송되어, 레지스트레이션 롤 쌍(20)에 의해 정위치에 임시적으로 유지(정지)된다. 이후에 중간 전사 벨트(9) 상의 토너 화상(T(F))이 2차 전사 롤(24)과 면하게 되는 타이밍과 동기하여 레지스트레이션 롤 쌍(20)을 회전시켜, 레지스트레이션 롤 쌍(20)은 정위치에 유지하고 있었던 기록지를 2차 전사 롤(24)과 중간 전사 벨트(9) 사이의 가압 접촉부로 보낸다.

이후에 중간 전사 벨트(9) 상의 토너 화상(T(F))은 2차 전사 롤(24)에 의해서 형성된 제 2 전계에 의해서 기록지 상에 이차 전사된다. 이 공정 중에, 기록지에 토너 화상(T(F))이 전사된다. 기록지로서 기록지(90)를 공급하는 경우에, 토너 화상(T(F))은 롤 기록지(90)의 화상 수용층(90a)에 이차 전사된다. 이차 전사되지 않고 중간 전사 벨트(9) 표면에 남아 있는 약간량의 토너는 벨트 클리닝 유닛(14)에 의해서 제거된다.

표면에 토너 화상(T(F))이 유지된 기록지는 운송 벨트(35)와 용지 슈트(36)를 거쳐서 제 1 정착부에 도달하게 된다. 이후에 서로 가압 접촉된 상태로 회전하는 가열 롤(15a)과 가압 롤(15b) 사이에서의 가압 접촉부를 통과할 때, 토너 화상(T(F))은 상기 롤들에 의해서 가해진 열과 압력의 작용 하에서 영구 화상(permanent image)으로서 기록지 상에 정착된다. 상기 일차 정착 공정을 거친 기록지는 배출 롤 쌍(37)에 의해서 화상 형성 장치(105)의 외부로 운송되어, 이차 정착 유닛으로 운송된다.

가동 슈트(50)에 의해서 이차 정착 유닛으로 운송된 기록지용으로 도면에서 점선으로 표시한 운송 경로 중의 하나가 선택된다. 따라서 저광택 모드로 운송되는 표준 크기 기록지(18)는 저광택 모드 배출 트레이(65)로 배출된다. 고광택 모드로 운송된 롤 기록지(90)는 표면에 유지되어 있는 화상이 더 고광택을 띄게 하도록 2차 정착 장치(70)에 의해서 화상 정착 처리를 거치게 되며(후술), 이후에 고광택 모드 배출 트레이(66)로 배출된다.

도 18은 롤지 유닛(89)의 구성을 도시한 도면이다. 도면에 나타내는 바와 같이, 롤지 유닛(89)은 롤 기록지(연속 기록지)(90)와, 상기 롤 기록지(90)를 회전 가능하게 유지하는 롤 샤프트(롤 유지부)(91)와, 미리 롤 기록지(90)의 말림을 수정하는 예비 수정 롤(92)과, 롤 기록지(90)의 선단부를 운송하는 공급 롤(롤 운송부)(93)과, 소정의 크기로 롤 기록지(90)를 절단하는 절단 메커니즘(절단부)(94), 및 롤 기록지(90)의 운송 경로 상에 제공되고 롤 기록지(90)의 유무를 검출하는 용지 센서(95)를 구비하고 있다.

도 19의 (a) 및 (b)는 롤 샤프트(91)에 롤 기록지(90)를 착탈하는 방법을 설명하는 도면이다. 롤 기록지(90)의 중심에서, 롤 샤프트 방향으로의 한쪽 측면이 개방되어 있는 반면에 다른 측면은 폐쇄되어 있다. 따라서 롤 기록지(90)는 롤 샤프트 방향에 대해서 한쪽 측면으로부터만 롤 샤프트(91)에 장착되도록 구성되어 있다. 즉 롤 기록지(90)의 개방측으로부터 롤 샤트프(91)에 롤 기록지(90)를 장착할 수 있는 반면에(도 19의 (a) 참조), 롤 기록지(90)의 폐쇄측으로부터 롤 샤프트(90)에 롤 기록지(90)를 장착하는 것은 불가능하다(도 19의 (b) 참조). 그 결과 운송되는 롤 기록지(90)의 전면(A) 및 후면(B)은 서로 혼동하지 않게 된다.

롤 기록지(90)의 장착 잘못은 롤 기록지(90)의 접착 방향에 따라서 롤 샤프트(91)의 축 방향에 대해서 롤 기록지(90)의 접착 위치를 변위시키는 것에 의해서도 방지할 수 있다(도 20의 (a) 및 (b) 참조).

도 21의 (a) 및 (b)는 롤 기록지(90)의 단면 구성을 나타내는 도면이다. 롤 기록지(90)의 일례로서, 도 21의 (a)에 나타내는 것은 펄프 등으로 형성한 베이스 재료(90b)와, 상기 베이스 재료(90b)의 한쪽면(전면(A))에 폴리에스테르로 형성한 열가소성 수지를 주성분으로 하고 두께 5 내지 20 ㎛ 범위 내에서, 예를 들어, 두 께 10 ㎛로 코팅한 투명한 화상 수용층(투명 수지층)(90a)을 구비하는 수지 코팅지이다. 이와 같은 기록지를 사용함으로써, 전체 용지면에 걸쳐서 균일한 광택의 외관을 얻을 수 있게 된다.

도 21의 (b)에 나타내는 바와 같이, 롤 기록지(90)의 다른 예로는, 롤 기록지(90)는 펄프 등으로 형성한 베이스 재료(90b)와, 상기 베이스 재료의 전면 및 후면의 모두(또는 한쪽면만)를 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리스티렌 등으로 형성한 폴리올레핀 수지 코팅층(90c)으로 코팅하고, 수지 코팅층(90c)을 구비한 베이스 재료(90b)의 전면(A)에는 토너 화상을 유지하는 화상 수용층(90a)을 추가로 코팅하였다. 폴리올레핀 수지 코팅층(90c)은 각각 두께 10 내지 30 ㎛로 코팅하였다. 폴리에스테르 등으로 형성된 열가소성 수지를 주성분으로 포함하는 토너 화상(T)을 표면에 유지하는 수용층(90a)은 두께 5 내지 20 ㎛로 코팅하였다. 예를 들어 두께 10 ㎛로 열가소성 수지로 코팅하여 얻어진 투명한 화상 수용층(투명 수지층)(90a)을 사용하면, 용지 전체면에 걸쳐서 균일한 광택의 외관을 얻을 수 있다.

본 예에서는 베이스 재료(90b)를, 예를 들어 보통 용지, 인쇄 코팅지, 아트지(art paper), 캐스트(cast) 코팅지 등으로부터 선택하였지만, 베이스 재료(90b)는 이들에만 한정되는 것은 아니며, 베이스 재료(90b)로 합성지(synthetic paper), 플라스틱 필름 등을 사용할 수도 있다. 베이스 용지(base paper)의 평량(basis weight)은 (JIS P8124에 따라서 측정한 경우) 60 내지 250 g/m²의 범위 내가 바람직 하다.

또한, 필요에 따라서, 시트(sheet) 간의 마찰 작용의 계수를 조정하기 위해서 수용층(90a)과 베이스 재료(90b)에 매트제(matt agent), 윤활제 및/또는 대전 방지제를 포함시킬 수도 있다.

실리카, 전분, 알루미나 등의 미립자, 또는 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸 메타크릴레이트 등 플라스틱 분말 등을 매트제로서 사용한다. 사용된 매트제의 양은 0.1 내지 10 중량%의 범위 내가 바람직하다. 또한 평균 입자 직경이 7 ㎛ 이하인 매트제를 사용하는 것이 바람직하다. 매트제의 입자 직경 및 사용량은 수지층의 표면 광택이 (JIS P8124에 따라서 측정한 경우) 85 % 이상으로 되도록 조정한다.

윤활제로는, 스테아린산과 같은 고급 지방산, 스테아린산 아연과 같은 고급 지방산의 금속염, 스테아린산 아미드와 같은 고급 지방산 아미드, 또는 폴리에틸렌 왁스와 같은 탄화 수소를 사용한다. 윤활제의 입자 직경은 8 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.

대전 방지제로는, 알킬 벤조 이미다졸 술폰산염, 나프탈렌 술폰산염, 카르복실산 술폰산염, 인산염(phosphate), 헤테로 사이클릭 아민류, 암모늄 염류, 술폰염류, 인염류(phosphonium), 베타인계 암포테릭염류, 또는 ZnO, SnO₂, Al₂O₃,In₂O₃, MgO, BaO, MoO₃, TiO₂ 등으로 구성되는 금속 산화물을 사용한다. 상술한 유기 대전 방지제의 사용량은 수지에 대해서 0.1 내지 10 중량%의 범위 내에 들어가도록 설정하는 것이 바람직하며, 상술한 금속 산화물 대전 방지제는 0.05 내지 10 중량%의 범위 내에 들어가도록 설정하는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 후자의 샘플(도 21의 (b) 참조)을 롤 기록지(90)로 채용하고 있다. 따라서 롤 모양으로 감긴 롤 기록지(90)의 외측면은 후면(B), 즉 폴리올레핀 수지로 코팅된 층(90c)으로 덮혀 있으므로, 롤 기록지(90)가 방습 효과를 나타내게 된다. 또한 토너 화상은 롤 기록지(90)의 화상 수용층(투명 수지층)(90a) 측(전면(A))에 형성된다. 또한 롤 기록지(90)의 길이는 대략 20 m이다.

도 22는 본 실시예에 따른 화상 형성 시스템에서의 용지 선택 방법 및 용지 경로 선택 제어 시스템을 설명하는 블록도이다. 제어 시스템의 구성은 제어(선택)부(80)를 중심으로 구성하고 있다. 상기 제어부(80)의 계측 대상으로는 용지 센서(95)로부터 송신되는 롤 기록지(90)의 유무를 표시하는 유무 신호, 액정 터치 패널이나 조작 버튼과 같은 화상 형성 장치(100)의 사용자 인터페이스(81)로부터 송신되는 용지 지정 신호, 및 도시하지 않은 개인용 컴퓨터 등으로부터 정보 통신 제어부(82)의 중개를 통해서 송신되는 화상 형성 명령 신호이다. 또한 제어부(80)는 공급 롤(17a)을 구동하는 공급 롤 모터(17m)로의 전원의 공급, 공급 롤(93)을 구동하는 공급 롤 모터(93m)로의 전원의 공급, 절단 메커니즘(94)을 구동하는 절단 모터(또는 절단 솔레노이드)(94m)로의 전원의 공급, 및 제 1 가동 슈트(50)를 구동하는 솔레노이드(50S)로의 전원의 공급과 같은 제어를 수행한다.

상술한 제어 시스템에 의하면, 용지의 선택은 다음과 같은 방식으로 수행된다. 먼저 액정 터치 패널 이나 조작 버튼, 또는 개인용 컴퓨터 등과 같은 사용자 인터페이스(81)로부터 모드 지정 신호나 화상 형성 명령 신호가 제어부(80)로 송신되면, 제어부(80)는 이들 신호에 기초하여 각각의 기능 부품을 구동하고 제어한다. 예를 들어 저광택 인쇄 모드가 지정되는 경우, 제어부(80)는 보통 용지인 표준 크기 기록지(표준 크기 기록지)(18)에 대응하는 공급 롤 모터(17m)에 전원을 공급한다. 따라서 표준 크기 기록지(18)의 시트는 표준 크기 기록지 공급 카세트(표준 크기 기록지 공급부)(17)로부터 한 장씩 공급된다.

또한 고광택 인쇄 모드가 지정된 경우에 제어부(80)는 공급 롤(93)에 대응하는 공급 롤 모터(93m)에 전원을 공급하여 롤 샤프트(91)에 의해서 유지되는 수지 코팅지인 롤 기록지(90)를 운송한다(도 18 참조). 이후에 용지 센서(95)가 롤 기록지(90)의 선단부를 검출하는 선단 검출 타이밍과, 공급 롤(93)의 회전 속도 등에 기초한 계산에 의해서 롤 기록지(90)의 선단부로부터 절단 메커니즘(94)과의 거리가 "L"임이 판정되면, 제어부(80)는 절단 모터(또는 절단 솔레노이드)(94m)로 전원을 공급하여 롤 기록지(90)를 절단한다. 따라서 소망하는 크기의 롤 기록지(90)의 시트가 한 장씩 공급된다.

또한 상술한 제어 시스템을 사용하여, 이하와 같이 용지 경로의 선택을 수행한다. 저광택 인쇄 모드가 지정되면, 제어부(80)는 솔레노이드(50S)로의 전원 공급을 제어하고 제 1 가동 슈트(50)를 구동한다. 기록지(본 실시예에 있어서는 보통 용지인 표준 크기의 기록지(18))의 운송 경로는 제 1 기록지 배출 트레이(65) 쪽으로 전환되고, 화상 형성면이 위쪽으로 향한 채로 배출 롤(51)에 의해서 저광택 모드 배출 트레이(65)로 기록지가 배출된다. 한편 고광택 인쇄 모드가 지정된 경우에, 제어부(80)는 솔레노이드(50S)로의 전원 공급을 제어하고 제 1 가동 슈트(50)를 구동한다. 기록지(본 실시예에 있어서는 수지 코팅지인 롤 기록지(90))의 운송 경로는 벨트 정착 장치(70) 쪽으로 전환되고, 벨트 정착 장치(70)에서 화상이 정착되는 기록지가 그 화상 형성면이 아래쪽으로 향한 채로 고광택 모드 배출 트레이(66)로 배출된다.

길이가 L인 롤 기록지(90)의 말림(curl)은 예비 수정 롤(92)의 작용에 의해서 어느 정도 완화되어 있다. 제어부(80)는 중앙 처리 유닛, 기록 유닛, 및 입출력 유닛 등을 구비하고 있다. 제어부(80)는 다양한 정보 버스(bus) 또는 인터페이스 장치를 통해서 다른 부품과 정보 처리 및 정보 통신을 수행하여 상술한 제어를 실현한다.

도 23의 (a) 내지 (c)는 벨트 정착 장치(평활화 정착 장치)(70)의 구성 및 동작을 도시한 도면이다. 벨트 정착 장치(70)는 가열 롤(71)(제 1 정착 롤)과, 박리 롤(74)과, 장력 부여 롤(75), 및 이들 사이에서 무단 벨트(정착 벨트)(73)와 대향하는 방식으로 가열 롤(71)과 가압 접촉되는 가압 롤(72)(제 2 정착 롤)을 구비하고 있으며, 상기 무단 벨트(73)는 상기 롤(71, 74, 75)의 주위에 감겨 있고, 도면에서 화살표로 지시한 방향으로 회전한다. 상기 가열 롤(71)로부터 상기 박리 롤(74)까지 연장되는 무단 벨트(73)는 실질적으로 수평 방향으로 배치되어 있다.

본 예에서, 가열 롤(71)은 코어부와, 탄성층, 및 이탈층을 구비하고 있는 동심원 형상의 3 층 구조를 채용하고 있다. 상기 코어부는 직경 44 mm, 두께 7 mm의 알루미늄 중공(hollow) 파이프이고, 상기 탄성층은 JIS-A 강도 40°의 실리콘 고무 로 형성되며, 상기 이탈층은 두께 30 ㎛의 PFA로 형성된다. 열원으로서의 할로겐 램프는 상기 코어부의 중공 파이프 내에 배치되어 있다. 가압 롤(72)도 상술한 바와 동일한 구성을 가지고 있다. 무단 벨트(73)는 전면(기록지와 가압 롤(72)과 접촉하는 표면) 상에 거울상의 이탈층과 후면(가열 롤(71)과 접촉하는 표면) 상의 베이스 재료를 가지는 2 층 구조를 채용하고 있다. 이 이탈층은 두께 30 ㎛의 실리콘 고무층으로 형성하였으며, 베이스 재료는 두께 80 ㎛의 열가소성 폴리이미드로 구성된다.

가열 롤(71)과, 박리 롤(74), 및 장력 부여 롤(75) 중에서 가열 롤(71)의 직경이 가장 크다. 가열 롤(71)과, 박리 롤(74), 및 장력 부여 롤(75)은 가열 롤(71)에 대한 무단 벨트(73)의 랩 각도(wrap angle)가 박리 롤(74)에 대한 무단 벨트(73)의 랩 각도보다 커지도록 위치 설정되어 있다.

가열 롤(71)로부터 무단 벨트(73)의 회전 방향에 대해서 하류측에 위치한 박리 롤(74)까지의 영역에는, 무단 벨트(73)의 후면과 접촉하도록 히트 싱크(77)가 제공되어 있다. 상기 히트 싱크(77)를 둘러싸도록 에어 덕트(76)가 제공되며, 상기 에어 덕트(76)의 한쪽 단부에는 도시하지 않은 팬(fan)이 제공되어 있다. 상기 에어 덕트(76) 내의 팬에 의해서 도면의 평면(plane)에 대해 수직으로의 에어 흐름이 생성된다. 또한 가압 롤 쌍(78)은 상기 벨트를 통한 열 전달을 보다 효과적으로 달성하기 위해서 히트 싱크(77)를 가로 질러 배치되어 있다.

장력 부여 롤(75)에 의해서 무단 벨트(73)에 소정의 장력(tension)이 부여되며, 도면에서 화살표로 표시한 방향으로 가열 롤(71)을 회전하여 무단 벨트(73)를 회전시킨다. 가열 롤(71)과 가압 롤(72)의 각각의 내부에 배치된 할로겐 램프에 전력(electric power)을 공급하여 가열 롤(71)과 가압 롤(72)의 각각의 표면의 온도를 상승시킨다.

토너 화상(T(F))이 롤 기록지(90)로 전사된 이후(또한 일차 정착이 수행된 이후)에는, 도 23의 (a)에 나타내는 바와 같이, 롤 기록지(90)는 가열 롤(71)(무단 벨트(73))과 가압 롤(72) 사이에의 가압 접촉부(press contact portion)(N)를 통과하게 된다. 이 공정 중에, 가열 롤(71) 및 가압 롤(72)로부터의 열에 의해서 화상 수용층(90a)의 온도가 상승하게 되어, 롤 기록지가 연화(soften)하게 된다. 또한 가열 롤(71)과 가압 롤(72)의 압력이 가해짐에 따라서, 고온의 화상 수용층(90a) 내에 토너 화상(T(F))이 매몰(embed)된다. 동시에 롤 기록지(90)는 무단 벨트(73)의 표면과 밀착하게 된다(도 23의 (b) 참조).

이어서 무단 벨트(73)의 회전에 따라서, 롤 기록지(90)는 무단 벨트(73)와 밀착된 상태로 냉각 영역(C)으로 운송된다. 이 때 기록지는 냉각 영역(C)의 일부 영역(c1, c3)에서 주변 분위기 등에 의해서 자연 냉각된다. 한편 상술한 일부 영역(c1, c3)에 의해서 둘러싸인 강제 냉각 영역(c2)에서는, 히트 싱크(77)에 의해서 및 에어 덕트(76) 내를 순환하는 에어 흐름의 작용에 의해서 효과적으로 기록지가 강제 냉각된다.

상술한 바와 같이, 무단 벨트(73)의 표면과 밀착되어 유지되는 롤 기록지(90)는 냉각 영역(C)에서 충분히 냉각된다. 이후에 도 23의 (c)에 나타내는 바와 같이, 롤 기록지(90)는 박리 롤(74)에 의해서 무단 벨트(73)의 곡률이 변경되 는 영역, 즉 박리 롤(74)의 랩 영역(wrap region)에서의 자체 강성으로 인해서 무단 벨트(73)로부터 박리된다.

무단 벨트(73)의 표면으로부터 박리될 때, 토너 화상(T(F))이 기록지 내(보다 정확하게는 화상 수용층(90a))에 매몰되어 냉각된다. 이런 방식으로 무단 벨트(73)의 거울상 표면과 밀착한 상태로 기록지(90)가 냉각되기 때문에 기록지(90) 상의 풀 컬러 토너 화상(T(F))은 매우 높은 평활성을 나타내게 되어, 고광택을 얻을 수 있게 된다. 이 때, 가열 롤(71)과 가압 롤(72) 사이의 가압 접촉부(N)를 통과한 직후의 화상 수용층(90a)과, 무단 벨트(73)의 표면으로부터 박리된 직후의 화상 수용층(90a) 사이의 온도 차이는 대략 70 ℃이다.

<<제 5 실시예 >>

이하 도면을 참조하여 본 발명의 제 5 실시예를 설명한다.

도 24는 종래의 화상 형성 장치의 수동 공급 유닛부에 롤지 유닛(롤 시트 공급부)(89)이 장착된 화상 형성 시스템의 개략 단면도이다. 제 4 실시예의 것과 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였으며, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 24에 나타내는 화상 형성 장치에는 네 개의 화상 운반 부재(image bearing member)(2)가 병렬로 제공되어 있다. 각각의 화상 운반 부재(2)는 노광 장치(4)로부터의 노광 광의 조사에 의해서 표면에 형성된 정전 잠상을 가지고 있다. 각각의 화상 운반 부재(2)의 외주측에는 상기 정전 잠상을 가시화하는 것에 의해서 토너 화상을 형성하는 유닛인 현상 장치(5A)와 잔류 토너를 제거하기 위한 클리너(cleaner)(7)가 배치되어 있다.

각각의 화상 운반 부재(2)의 상부에 제공된 것은 각각의 화상 운반 부재의 표면과 접촉한 상태로 화살표(A) 방향으로 순환 이동하는 무단 형식의 중간 전사 벨트(9)이다. 각각의 화상 운반 부재(2)에 대응하는 중간 전사 벨트(9)의 후면측 상의 해당 위치에 제공된 것은 화살표(A) 방향으로 최상류측의 위치에 위치한 전사 롤(6a)과, 최하류측의 위치에 위치한 전사 롤(6d), 및 다른 전사 롤(6b, 6c)이다. 중간 전사 벨트(9)에 장력을 부여하여 각각의 화상 운반 부재(2)와 접촉하도록 가압하는 장력 부여 롤은 전사 롤(6a) 및 전사 롤(6d)의 양쪽 외측에 제공되어 있다.

표준 크기 기록지(18)를 저장하는 용지 카세트(17)로부터의 표준 크기 기록지(18), 또는 롤지 유닛(89)으로부터의 롤 기록지(90)는 선택적으로 운송된다. 기록지와 토너 화상이 형성되는 중간 전사 벨트(9) 사이의 위치에서 중간 전사 벨트(9) 상의 토너 화상을 기록지에 최종적으로 전사시키기 위해서, 화살표(A) 방향에 대해서 전사 롤(6)의 하류측에 제공된 2차 전사 롤(24)이 제공되고, 기록지 상에 전사된 토너 화상을 정착하기 위한 정착 장치(15)는 2차 전사 롤(24)의 상부에 제공된다. 이와 같은 방식으로 이차 전사 공정 중인 중간 전사 벨트(9)는 화살표(A) 방향으로 순환 이동하며, 중간 전사 벨트 상의 잔류 토너는 전사 롤(24)의 상류측에 제공된 클리너(27)에 의해서 제거된다.

또한 상기 중간 전사 벨트(9)의 상부에 제공된 것은 도시하지 않은 경로를 따라서 현상 장치(5A)로 토너를 공급하도록 각각 토너를 보관하고 있는 토너 수용부(28)이다. 상술한 각각의 장치들은 케이싱(casing)으로 덮혀 있다. 상기 케이싱은 그 상부 부분에 제공된 곡선부(65, 66)를 가지고 있기 때문에 최종적으로 토너 화상이 전사되고 정착된 기록지의 시트(sheet)를 적층할 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 상기 화상 형성 장치에 있어서, 기록지 상에 형성되는 토너 화상(T(F))은 통상적인 롤 정착 장치(15)에 의해서 기록지 상에 정착된다.

롤지 유닛(89)으로는 두께 150 ㎛의 베이스 용지(base paper)(90b)를 두께 15 ㎛의 수지층(90a)으로 코팅하여 얻은 길이 약 20 m, 폭 297 mm, 최대 직경 φ120 mm의 롤 기록지(90)를 사용한다. 이 때 커터(도 24 참조)를 사용하여 롤지를 절단하는 타이밍을 제어하여, 서로 다른 두 개 시트의 용지 크기를 하나의 롤지로부터 얻을 수 있으므로(예를 들어 A4: 297 × 210 mm 및 A3: 297 mm × 420 mm), 트레이를 추가하지 않고도 제한된 공간에서 서로 다른 크기의 기록지를 사용하여 화상 형성을 수행할 수 있게 된다. 롤지 유닛(89)에서의 롤 기록지(90)에는 (제 1 실시예와는 달리) 화상 수용층(90a)이 외측 상에 존재한다.

<<제 1 변형례>>

도 25는 제 1 변형례에 따른 화상 형성 장치를 설명하기 위한 개략 단면도이다. 본 제 1 변형례에 따르면, 제 2 실시예에서의 롤 정착 장치(15)가 벨트 정착 장치(70)로 교체되어 있다. 따라서 기존의 화상 형성 장치의 기본 구성을 채용한 상태로 광택 공정을 실행할 수 있다.

<<제 2 변형례>>

도 26은 제 2 변형례에 따른 화상 형성 장치를 설명하는 개략 단면도이다. 본 제 2 변형례에 따르면, 제 2 실시예에서의 화상 형성 장치에 벨트 정착 장치(70)를 추가하고 있다. 따라서 기존의 화상 형성 장치의 기본 구성을 채용한 상태로 통상의 화상 정착 및 광택 처리를 수행할 수 있다. 이 경우에 있어서 광택 처리의 수행 여부에 대한 제어는 가동 슈트(50)의 동작에 의해서 실행된다.

<<제 3 변형례>>

도 27은 제 3 변형례에 따른 화상 형성 장치를 설명하는 개략 단면이다. 본 제 3 변형례에 따르면, 제 3 실시예의 단일 롤지 유닛(89) 대신에 복수(3 개)의 롤지 유닛(9a 내지 9c)을 화상 형성 장치에 장착하고 있다. 서로 다른 종류의 (예를 들어 롤 샤프트 방향으로 따라 길이가 다른) 롤 기록지(a 내지 c)는 각각 롤지 유닛(9a 내지 9c) 내에 유지되어 있다.

<<제 4 실험례>>

제 1 변형례에 따른 화상 형성 장치에서 다음과 같은 인쇄 테스트를 실시하였다. 이 때의 벨트 정착 장치(70)용으로 채용한 설정값을 이하에서 설명한다. 정착 장치(70)로의 기록지의 감김(winding)이 발생하지 않고, 고광택의 인쇄를 얻을 수 있었다.

가열 롤(71)로는 코어부로 알루미늄으로 형성한 중공 롤(직경은 44 mm, 두께는 7 mm)을 사용한다. 가열 롤(71)의 탄성층은 JIS-A 경도 40°이고 두께 3 mm로 형성한 반면에, 이탈층은 두께 30 ㎛의 PFA로 형성하였다. 가압 롤(72)은 가열 롤(71)과 동일한 방식으로 구성하였다. 정착 벨트(73)로서는 베이스 재료가 두께 80 ㎛의 폴리이미드로 형성되고, 이탈층으로서 두께 30 ㎛의 베이스 재료 상에 실 리콘 고무를 코팅하였다. 정착 온도는 수지 코팅지에 대해서 가열 롤은 125 ℃, 가압 롤은 125℃로 설정하였다. 히트 싱크로는, 길이 330 mm, 높이 50 mm, 폭 100 mm의 알루미늄으로 형성된 것을 사용하였으며, 또한 팬으로는 공기 흐름량(풍량)이 0.4 m³/분인 축류 팬을 사용한다.

<<제 5 실험례>>

제 2 실시예에서 사용한 롤지(90)에 추가하여, 열가소성 수지층(90a)을 안쪽으로 감은(rolled) 롤지를 준비하고, 28 ℃ 및 85% RH의 환경 하에서 하룻밤과 하루 낮을 방치한 후에 인쇄를 실행하였다. 이렇게 안쪽으로 말린 열가소성 수지층(90a)을 구비한 기록지(90)를 사용하여 인쇄를 수행할 때, 기록지(90) 상에서의 화상에서 농도 감소와 농도 불균일이 발생하였다. 또한 정착 장치(70)에서는 일부 용지 걸림(jam)도 관찰되었다.

기록지 내에 포함되어 있는 수분량(이하 "수분 함량(moisture content)")을 측정하였을 때, 수분량은 9.4 %였다. 따라서 기록지의 수분 함량은 JIS 규격(온도 23 ℃ 및 50 %RH의 환경하)에 따른 기록지의 수분 함량인 8.0 % 및 수지를 외측으로 감은(roll) 경우에 얻어지는 수분 함량인 8.2 %와 비교하여 증가되었음을 확인하였다. 따라서 열가소성 수지를 외측으로 감게 되면, 기록지가 습기를 용이하게 흡수하지 못하는 구성을 실현할 수 있게 되어 수분을 포함하는 것과 관련된 문제점의 발생을 방지할 수 있게 된다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명의 한 가지 효과에 따르면, 본 발명은 기록지의 전면과 후면을 혼동하기 않도록 하고 다른 방식으로 실수하여 설정하지 않도록 하는 화상 형성 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 다른 효과에 따르면, 본 발명은 용지 트레이에서의 용지 부족이 발생하지 않도록 하는 화상 형성 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 또 다른 효과에 따르면, 본 발명은 기록지 내에 수분이 포함되지 않도록 방지할 수 있는 화상 형성 장치를 제공할 수 있다.

Claims (27)

1. 화상 형성 장치에 있어서,

   롤(roll) 모양으로 감긴 연속 기록 시트(sheet)를 수용하는 롤 수용부와,

   상기 롤 수용부로부터 연속 기록 시트를 운송하는 시트 운송부와,

   운송된 상기 연속 기록 시트를 소망의 크기로 절단하는 절단부와,

   기록 시트에 토너 화상을 형성하는 화상 형성부와,

   토너 화상이 형성된 기록 시트를 가열하여 기록 시트에 토너 화상을 정착하는 정착부와,

   토너 화상이 정착된 기록 시트를 냉각하는 냉각부와,

   기록 시트가 냉각될 때에 기록 시트의 말림(curl)을 수정하는 말림 수정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉각부는 시트를 평면으로 유지하는 평면 영역을 구비하고, 상기 평면 영역에서 적어도 상기 기록 시트의 한쪽면으로부터 기록 시트를 냉각하고,

   상기 말림 수정부는 상기 평면 영역으로 운송된 기록 시트를 평면으로 유지하는 가압 부재인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉각부는 평면 영역을 구비한 히트 싱크(heat sink)이고,

   상기 말림 수정부는 상기 평면 영역으로 운송된 기록 시트를 평면 영역측으로 가압하는 복수의 회전 가능한 가압 롤을 구비하고,

   상기 복수의 가압 롤 중에서, 기록 시트 운송 방향의 하류측에 배치된 가압 롤은 기록 시트 운송 방향의 상류측에 배치된 가압 롤의 회전 속도 보다 빠른 회전 속도를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 정착부, 상기 냉각부 및 상기 말림 수정부는 벨트 정착 장치를 구성하고,

   상기 벨트 정착 장치는,

   가열 롤과,

   장력 부여 롤(tension roll)과,

   상기 가열 롤과 상기 장력 부여 롤 사이에서 회전 가능하게 신장되는 무단(無端) 정착 벨트와,

   상기 무단 정착 벨트를 통하여 가열 롤과 가압 접촉되는 가압 회전 부재와,

   상기 무단 정착 벨트의 회전 방향으로 상기 가열 롤의 하류측 상에 배치된 평면 영역의 내측으로부터 상기 평면 영역과 접촉하는 히트 싱크를 포함하고,

   상기 기록 시트는 상기 가열 롤과 상기 가압 회전 부재 사이의 가압 접촉부에서 상기 무단 정착 벨트와 밀착되고, 그대로 상기 무단 정착 벨트와 밀착된 상태 로 운송되고 냉각되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
5. 화상 형성 장치에 있어서,

   롤 모양으로 감긴 연속 기록 시트를 수용하는 롤 수용부와,

   상기 롤 수용부로부터 연속 기록 시트를 운송하는 시트 운송부와,

   운송된 상기 연속 기록 시트를 소망의 크기로 절단하는 절단부와,

   상기 기록 시트에 토너 화상을 형성하는 화상 형성부와,

   토너 화상이 형성된 기록 시트를 가열하여 기록 시트에 토너 화상을 정착하는 제 1 정착부와,

   토너 화상이 형성된 기록 시트를 가열하여 기록 시트에 토너 화상을 정착하는 제 2 정착부와,

   토너 화상이 정착된 기록 시트를 냉각하는 냉각부와,

   상기 기록 시트가 냉각될 때에 상기 기록 시트의 말림을 수정하는 말림 수정부와,

   토너 화상이 형성된 기록 시트가 상기 제 1 정착부만 통과하는 제 1 모드와 상기 기록 시트가 상기 제 1 정착부, 상기 제 2 정착부, 상기 냉각부 및 상기 말림 수정부 모두를 통과하는 제 2 모드 중에서 선택하는 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제 2 정착부, 상기 냉각부 및 상기 말림 수정부는 벨트 정착 장치를 구성하며,

   상기 벨트 정착 장치는,

   가열 롤과,

   장력 부여 롤과,

   상기 가열 롤과 상기 장력 부여 롤 사이에서 회전 가능하게 신장되는 무단 정착 벨트와,

   상기 무단 정착 벨트를 통하여 가열 롤과 가압 접촉되는 가압 회전 부재와,

   상기 무단 정착 벨트의 회전 방향으로 상기 가열 롤의 하류측 상에 배치된 평면 영역의 내측으로부터 상기 평면 영역과 접촉하는 히트 싱크를 포함하며,

   상기 기록 시트는 상기 가열 롤과 상기 가압 회전 부재 사이의 가압 접촉부에서 상기 무단 정착 벨트와 밀착되고, 그대로 상기 무단 정착 벨트와 밀착된 상태로 운송되고 냉각되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 선택부는 상기 기록 시트의 종류에 기초하여 상기 제 1 모드와 상기 제 2 모드 중에서 선택하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 선택부는 상기 기록 시트가 롤 모양으로 감긴 연속 기록 시트를 절단하 여 얻어지는 경우에는 상기 제 2 모드를 선택하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
9. 제 5 항에 있어서,

   상기 냉각부는 토너 화상이 형성된 기록 시트의 면측으로부터 기록 시트를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 토너 화상은 롤 모양으로 감긴 연속 기록 시트의 외측면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    롤 모양으로 감긴 연속 기록 시트의 표면은 열가소성 수지층으로 코팅되며,

    상기 토너 화상은 상기 열가소성 수지층으로 코팅된 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
12. 제 1 항에 있어서,

    롤 모양으로 감긴 상기 연속 기록 시트는,

    원지(original sheet)의 한쪽면 또는 양쪽면을 폴리올레핀 수지 코팅층으로 코팅해서 형성되는 베이스(base)와,

    상기 베이스의 표면에 코팅된 열가소성 수지층을 구비하며,

    상기 토너 화상은 상기 열가소성 수지층으로 코팅된 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 롤 모양으로 감긴 연속 기록 시트의 표면에 열가소성 수지층을 코팅하고,

    상기 열가소성 수지층으로 코팅된 표면에 상기 토너 화상이 형성되며,

    정착에 의해서 상기 열가소성 수지층에 상기 토너 화상이 매몰(埋沒)되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 롤 모양으로 감긴 연속 기록 시트의 표면이 열가소성 수지층로 코팅되고,

    상기 열가소성 수지층으로 코팅된 표면에 상기 토너 화상이 형성되고,

    정착에 의해서 상기 열가소성 수지층에 상기 토너 화상이 매몰되고,

    냉각에 의해서 상기 열가소성 수지층의 내측으로 상기 토너 화상이 정착되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
15. 제 1 항에 있어서,

    상기 말림 수정 이후에도 잔여 말림이 남아 있는 기록 시트는 토너 화상이 형성된 표면을 외측으로 면하도록 하여 마는(curl) 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
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