KR100779643B1 - 정착 장치 및 이를 사용한 화상 형성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정착 장치에서의 기록재의 재밍(jamming) 등에 대한 안전성을 높인 정착 장치 및 이 정착 장치를 사용한 화상 형성 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

기록재(4) 위의 토너 화상을 정착하는 장착 장치로서, 가열원(2)을 갖는 정착 부재(1)와, 정착 부재(1)의 표면 온도를 검지하는 온도 센서(3)와, 정착 부재(1)를 승온 모드에서 동작시키는 조건하에서 온도 센서(3)로부터의 정보에 의거하여 승온 시간 정보를 측정하는 측정 수단(5)과, 측정 수단(5)에 의해 측정된 승온 시간 정보와 기준값 정보를 비교하여 이상(異常)의 유무를 판별하는 이상 판별 수단(6)과, 이상 판별 수단(6)의 기준값 정보를 조정하는 조정 수단(7)을 구비한다.

화상 형성 장치, 토너 화상, 이상 판별 수단, 정착 장치, 정착 부재, 온도 센서, 가열 제어 수단, 기록재, 측정 수단

Description

정착 장치 및 이를 사용한 화상 형성 장치{FIXING DEVICE AND IMAGE FORMING APPARATUS}

도 1은 본 발명에 따른 정착 장치의 개요를 나타낸 설명도.

도 2는 본 발명이 적용된 화상 형성 장치의 실시예를 나타낸 설명도.

도 3은 실시예의 정착 장치를 나타낸 설명도.

도 4는 실시예의 제어 장치를 나타낸 블록도.

도 5는 실시예의 조정 방법을 나타낸 플로차트.

도 6은 실시예의 온도 프로파일의 일례를 나타낸 설명도.

도 7은 실시예의 결과를 나타낸 설명도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1…정착 부재 2…가열원

3…온도 센서 4…기록재

5…측정 수단 6…이상 판별 수단

7…조정 수단 8…가열 제어 수단

본 발명은 복사기나 프린터 등의 화상 형성 장치에 관한 것으로, 특히, 정착 장치에서의 기록재의 재밍(jamming)에 대한 안전성을 높인 정착 장치 및 이 정착 장치를 사용하는 화상 형성 장치의 개량에 관한 것이다.

종래, 예를 들면 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에서의 기록재 위의 토너를 정착하는 정착 장치로서는 정착시의 가열 및 가압 조건을 간단한 구성으로 행하는 가열 롤러 방식의 장치가 알려져 있다. 이는 적어도 기록재 위의 토너면측에 가열 롤러를 배치하고, 대향하는 가압 롤러의 사이에서 기록재를 닙(nip) 반송할 때에, 토너 용융을 행하게 한 것이다.

그런데, 이러한 정착 장치를 사용할 경우, 어떤 원인에서 기록재가 정착 장치로부터 배출될 때에 가열 롤러측에 기록재가 향하는 힘이 증가하면, 기록재가 가열 롤러에 와인딩되게 된다. 보통, 이러한 기록재의 와인딩은 재밍 처리시에 배제됨으로써 문제가 되지는 않는다.

그러나, 최근의 고속 화상 형성 장치에서는 예를 들면 기록재가 정착시의 가열 롤러에 와인딩되어 재밍이 된 경우, 이 재밍을 해제시켜도, 유저가 후속한 기록재를 발견할 수 없고 제거해야 할 기록재가 제거되지 않을 수가 있다. 이러한 경우에, 제거되지 않고 남은 후속의 기록재 등이 재밍 해제 후에 새롭게 가열 롤러에 와인딩되고, 그대로 장치가 기동될 수가 있다. 또한, 와인딩 재밍의 경우는 와인딩된 기록재를 발견하기 어렵기 때문에, 제거되지 않고 그대로 재기동을 하게 될 수도 있다.

한편, 정착 장치의 가열 롤러에는 보통, 가열 롤러의 가열 제어를 행하기 위 한 온도 센서가 가열 롤러의 표면측에 설치되고, 이 온도 센서에 의해 가열 롤러의 전원 공급이 제어되고 있다.

이러한 경우에 재밍 후의 워밍업에 의해 가열 롤러가 가열 개시되면, 온도 센서에 의한 제어에 의해, 온도 센서에 의한 기준값에 도달할 때까지는 전원 공급이 계속되고, 가열 롤러의 온도가 계속 상승하게 된다.

이때, 가열 롤러에 기록재가 와인딩되어 있으면, 이 기록재에 의해 온도 센서에서 얻어지는 온도가 실제의 값보다 낮아지고, 가열 롤러의 정상적인 가열 제어가 되지 않고, 가열 롤러의 비정상적인 온도 상승에 의해 발연(發煙)이 생기거나, 결국 발화에 이르는 경우도 있다.

[특허문헌 1] 일본국 공개특허 제2000-227731호 공보(발명의 실시예, 도 4)

이러한 문제에 대한 대응책으로서, 재밍 후의 워밍업 시에는 가열 롤러의 온도 상승 구배가 기준값을 초과할 것인지의 여부를 관측하고, 기준값을 초과하지 않을 경우에는 이상으로 판단하여 가열을 중지하는 방식의 제안이 이루어지고 있다(예를 들면 특허문헌 1참조). 또한, 이 중에서는 재밍 시의 기준값을 일반적인 기준값보다 낮게 설정하고, 안전성을 높이는 연구도 이루어지고 있다.

그러나, 상술한 방식에서는 온도 상승 구배를 일의적으로 요구하고, 이 결정된 구배(기준값에 상당)에 의해 판단하게 되어 있다. 그 때문에, 예를 들면 장치가 설치된 환경(유저의 사용 환경)에 따라서는 공급 전압이 정격값보다 지나치게 낮으면 온도 상승 구배가 완화(시간적으로 길어진다)되고, 가열 롤러에 용지가 와 인딩되어 있지 않은데도 이상으로 판단되어 장치가 정지할 우려가 있다. 또한, 반대로 공급 전압이 지나치게 높으면, 가열 롤러에 용지가 와인딩되어 있는데도 불구하고 이상으로 판단할 수 없어, 그대로 전류가 통전되는 결과, 용지의 그을림에 의한 이상한 냄새나 발연 등이 일어날 우려도 있다. 또한, 정착 장치를 교환한 경우에는, 정착 장치에 사용되는 부품 편차 등에서부터 거기까지 사용되고 있던 정착 장치와 온도 상승 경향이 다른 경우가 있어, 용지의 와인딩을 정상적으로 검지하는 것이 곤란해질 수도 있다.

본 발명은 이상의 기술적 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 정착 장치에서의 기록재의 재밍 등에 대한 안전성을 높인 정착 장치 및 이 정착 장치를 사용한 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

즉, 본 발명은 도 1에 나타낸 바와 같이, 기록재(4) 위의 토너 화상을 정착하는 정착 장치로서, 가열원(2)을 갖는 정착 부재(1)와, 정착 부재(1)의 표면 온도를 검지하는 온도 센서(3)와, 정착 부재(1)를 승온 모드에서 동작시키는 조건하에서 온도 센서(3)로부터의 정보에 의거하여 승온 시간 정보를 측정하는 측정 수단(5)과, 측정 수단(5)에 의해 측정된 승온 시간 정보와 기준값 정보를 비교하여 이상(異常)의 유무를 판별하는 이상 판별 수단(6)과, 이상 판별 수단(6)의 기준값 정보를 조정하는 조정 수단(7)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이러한 기술적 수단에서, 정착 부재(1)는 롤러 형상, 벨트 형상에 관계없이, 가열원(2)의 수량도 특히 제한되지 않는다. 또한, 가열원(2)이 정착 부재(1)의 내 부에 구비하는 형태여도 되고, 외부에 구비하는 형태여도 지장이 없다. 그리고, 정착 부재(1)의 대표적 형태로서는 가열원(2)을 내부에 구비한 가열 롤러와, 이 가열 롤러에 대향 배치되는 가압 롤러로 구성된다.

또한, 온도 센서(3)는 그 수량은 특히 한정되지 않고 복수 대비하게 해도 지장이 없고, 정착 부재(1)의 표면측 온도를 검지할 수 있으면 되고, 예를 들면 서미스터(Thermistor) 등의 감열(感熱) 소자, 적외선을 검지하는 광학적 소자 등을 정착 부재(1)에 접촉 또는 이간하여 배열 설치하는 형태를 들 수 있다.

또한, 측정 수단(5)은 정착 부재(1)를 상온 모드에서 동작시키는 조건하에서 온도 센서(3)로부터의 정보에 의거하여 승온 시간 정보를 측정하면 되고, 「승온 모드」라는 것은, 예를 들면 워밍업시의 온도 상승시를 의미하고, 온도가 평형해진 때까지를 포함한다. 또한, 「승온 시간 정보」라는 것은, 시간 그 자체는 물론, 간접적으로 시간에 연결되는 정보도 포함하는 취지이다.

또한, 본 발명에서는 가열원(2)으로의 전력 공급을 행하는 동시에 이상 판별 수단(6)에 의해 이상으로 판별된 때는 실시중의 전력 공급을 저하시키는 가열 제어 수단(8)을 설치하는 것이 바람직하고, 이에 의하면, 예를 들면 정착 부재(1)에 기록재(4)가 와인딩되는 상황에 있어도, 유효하게 가열원(2)을 저하시킬 수 있고, 안전성의 향상이 행해진다. 또한, 가열 제어 수단(8)은 가열원(2)으로의 전력 공급을 저하시키게 하면 되지만, 안전성을 한층 향상시키는 관점에서 전력 공급을 정지시키는 쪽이 유리하다.

그리고, 이상 판별 수단(6)은 승온 시간 정보와 기준값 정보를 비교하여, 이 상 판별을 행하는 것이면 되고, 예를 들면, 정착 부재(1)에서의 기록재(4)의 와인딩 시에는 승온 시간이 길어지는 것을 이용하여 판별할 수 있게 된다.

본 발명에서의 조정 수단(7)은 이상 판별 수단(6)의 기준값 정보에 대하여 예를 들면 설치 환경 조건에 의거한 조정을 행하는 것이며, 이 경우, 설치 환경에 의거하여 조정이 행해진 기준값을 설정하게 된다. 이때, 설치 환경 조건으로서는 온도, 습도, 전원 전압 등의 설치 환경에 기인하는 것이나, 부품의 편차 등에 기인하는 것을 들 수 있다. 또한, 이러한 조정을 행함으로써, 설치 환경에서의 에러 검출의 오동작을 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 조정 수단(7)은 가열을 개시(開始)하기 전의 정착 부재(1)의 온도가 소정 온도이상의 조건에서는 비가동으로 하는 것이 바람직하고, 만일 소정 온도이상에서 조정 수단(7)에 의한 기준값의 설정을 행하게 하면, 유효한 기준값을 얻는 것이 곤란해진다. 또한, 이때의 소정 온도는 사전에 결정된 온도가 사용된다. 또한, 조정 수단(7)은 장치의 설치 또는 정착 부재(1) 교환 후의 최초의 장치 기동시에 가동되게 하는 것이 바람직하고, 이에 의하면, 장치가 설치된 설치 환경에 따른 기준값을 설정할 수 있고, 기록재 와인딩 이상 등의 정착 장치에 관한 각종 에러에 대한 유효한 검지를 행하는 것이 가능해진다. 또한, 이 경우, 조정 수단(7)이 패스워드를 입력함으로써 가동 상태가 되는 것이 바람직하고, 이에 의하면, 예를 들면 장치 설치시에 서비스맨 등의 특정인만이 기준값의 설정을 행할 수 있어, 부주의하게 기준값의 변경이 이루어지는 것이 없어지고, 더 정확한 에러 검지를 할 수 있게 된다. 그 때문에, 안전성이 한층 높아지게 된다.

또한, 조정 수단(7)은 장치에 의한 기록재 와인딩 이상 등의 에러가 최초로 발생할 때까지 반복 가동하고, 기준값의 설정을 반복하게 하는 것이 바람직하고, 이에 의하면, 설치 환경에 더 적합한 기준값의 설정이 이루어지게 된다. 또한, 이때, 기준값의 설정을 반복할 때마다, 측정된 승온 시간 정보에 의거하여 조정폭을 서서히 작게 하여 새로운 기준값을 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 조정폭을 작게 함으로써, 정밀도가 높은 기준값을 설정하는 것이 가능해지고, 기록재 와인딩 이상 등의 정착 장치에 관한 각종 에러의 검지 성능이 향상되고, 정착 장치 자체의 안전성을 한층 높일 수 있게 된다. 그리고, 조정 수단(7)은 정착 부재(1)의 표면 온도가 정착 가능 온도에 도달하기 전의 적어도 다른 2개의 온도 사이에서 승온 시간 정보에 의거하여 기준값을 설정하는 것이 바람직하고, 이때, 고온측은 정착 부재(1)가 회전하기 전의 온도가 온도 센서(3)에 의한 안정한 온도 측정을 가능하게 하는 관점에서 바람직하다.

또한, 정착 부재(1)가 타(他) 정착 부재와 다른 식별 정보를 갖고, 조정 수단(7)은 새로운 식별 정보가 인식된 때에 가동하게 하는 것이 바람직하고, 이 경우, 조정 수단(7)이 정착 부재(1)의 교환이 있었던 것을 용이하게 인식할 수 있고, 이 정착 부재(1)에 적합한 기준값을 설정하는 것이 가능해지고, 정착 부재(1)의 교환을 행해도 부품 편차 등을 흡수할 수 있게 된다. 이때, 식별 정보로서는 예를 들면 식별 정보가 기록된 라벨 등의 기억 소자를 사용하게 하면, 용이하게 실현할 수 있다.

또한, 정착 부재(1)는 정착 부재(1)의 표면 온도가 정착 가능 온도에 도달하 기 전의 소정 온도에 이르렀을 때에 비가역 반응에서 상태 변화가 생기는 비가역 온도 검지 부재를 구비하고, 조정 수단(7)은 상기 비가역 온도 검지 부재가 비가역 반응을 일으키지 않을 때에 기준값의 설정을 행하게 하는 것이 바람직하고, 이에 의하면, 정착 장치가 가동하여 소정 온도 상승까지 이르지 않는 조건하에서의 기준값의 설정이 가능해지고, 설치 환경만을 따른 기준값의 설정을 더 행하는 것이 가능해진다. 이때, 비가역 온도 검지 부재 및 비가역 반응의 예로서는 온도 퓨즈를 사용한 그 용단 상태, 자성 재료의 큐리 온도를 사용한 상자성화, 시온 도료를 사용한, 색채 변화 등을 들 수 있지만, 저 코스트화를 도모하는 관점에서 온도 퓨즈가 적절하다. 또한, 1회 동작의 바이메탈을 사용하는 서모스탯(thermostat)을 사용할 수도 있다.

또한, 이 경우, 이상 판별 수단(6)은 워밍업 중의 다른 2개의 온도 사이에서 승온 시간 정보 및 대기 중의 가열원(2)에서의 연속 통전 시간 정보를 설정된 기준값에 의한 기준값 정보와 비교하여, 적어도 어느 하나가 이상으로 판별될 때는 이상으로 판별하는 것이 바람직하고, 이에 의하면, 기준값 정보에 의해 복수의 체크 항목에서의 에러 검지를 행할 수 있다.

또한, 본 발명 중, 온도 센서(3)를 복수 구비하는 형태로서는 조정 수단(7)은 각각의 온도 센서(3)마다 기준값을 설정하고, 각각의 온도 센서(3)로부터의 승온 시간 정보를 각각의 기준값 정보와 비교하여, 이상 판별 수단(6)은 적어도 어느 쪽 또는 복수의 승온 시간 정보에 의해 이상으로 판단된 때는 이상으로 판별하는 것이 바람직하고, 정착 부재(1)에서의 기록재 와인딩 이상 등의 각종 에러를 검지 할 때의 안전성이 높아지거나, 신뢰성이 높아지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상술한 정착 장치에 한하지 않고, 화상 형성 장치도 대상으로 하는 것으로서, 이 경우, 기록재(4) 위에 토너 화상을 형성하는 화상 형성 유닛과, 상술한 정착 장치를 구비하게 하면 된다.

이하, 첨부된 도면에 나타낸 실시예에 의거하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명이 적용된 화상 형성 장치의 실시예를 나타낸다. 도 2에서, 본 실시예에서의 화상 형성 장치는 정전 잠상이 담지(擔持)되는 상담지체로서의 감광체 드럼(11)을 대략 중앙에 배치하고, 하방으로 기록재로서 용지(S)를 공급 가능하게 수용하는 급지 카세트(50)를 배합하고, 상방에는 감광체 드럼(11)에서 용지(S) 위에 형성된 토너 화상을 정착하는 정착 장치(60)가 설치되어 있다.

이러한 배치 구성의 화상 형성 장치는 용지(S)를 반송하는 반송 경로를 상당히 짧게 할 수 있고, 또한, 화상 형성 장치의 일측면을 개방하는 것만으로 용지(S)의 반송 경로의 대부분을 노출시키는 것이 용이해진다. 그 때문에, 급지로부터 배지까지의 출력 시간을 단축할 수 있는 동시에 용지(S)의 반송성이 향상되고, 또한, 재밍시의 용지(S)의 제거성 등에도 우수한 특징도 있다.

그리고, 감광체 드럼(11)의 주위에는 감광체 드럼(11)을 대전하는 대전 롤러 등의 대전기(12), 대전된 감광체 드럼(11) 위에 정전 잠상을 기입한 레이저 노광 장치 등의 노광기(13), 정전 잠상이 기입된 감광체 드럼(11) 위의 정전 잠상을 토너에서 가시상화하는 현상기(14), 현상되어 감광체 드럼(11) 위에 형성된 토너 화 상을 용지(S) 위에 전사하는 전사 롤러 등의 전사기(15), 감광체 드럼(11) 위의 잔류 토너를 제거하는 드럼 클리너(17) 등의 전자 사진용 디바이스가 설치되어 있다.

또한, 본 실시예의 화상 형성 장치에서의 용지 반송계는 용지(S)를 공급 가능하게 수용하는 급지 카세트(50), 이 급지 카세트(50)에 수용된 용지(S)를 소정 타이밍에서 송출하는 픽업 롤러(51), 픽업 롤러(51)에 의해 송출된 용지(S)를 반송하는 반송 롤러(52), 반송 롤러(52)에 의해 반송된 용지(S)를 위치 결정 규제하고 또한 소정 타이밍에서 전사기(15)측에 송출하는 레지스트 롤러(53), 레지스트 롤러(53)로부터 송출된 용지(S)를 전사 닙부(감광체 드럼(11)과 전사기(15)의 대향 부위)에 인도하는 인레트 슈트(54), 전사기(15)에 의해 용지(S) 위에 토너 화상이 전사된 후에 반송되는 용지(S)를 정착 장치(60)에 반송하는 반송 가이드(55), 정착 장치(60)의 상류측에 배치되어 토너 화상이 전사된 용지(S)를 정착 장치(60)에 인도하는 정착 입구 가이드(56), 정착 장치(60)로부터 배지(排紙)되는 용지(S)를 화상 형성 장치의 케이스 표면에 설치된 수용 트레이(19)에 배출하는 배출 롤러(59)에 용지(S)를 인도하는 배지 가이드(57, 58)를 구비하고 있다. 또한, 도면 중 부호(16)는 전사를 종료한 용지(S)가 감광체 드럼(11)측에 와인딩되지 않게 하는 박리 클로이다. 또한, 본 실시예의 화상 형성 장치 내에는 각 부분의 제어를 행하는 제어 장치(40)가 설치되어 있다.

다음에, 본 실시예에서의 정착 장치(60)에 관하여 설명한다.

본 실시예의 정착 장치(60)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 가열 롤러(61)를 회전 가능하게 지지하는 가열측 케이스(65)와, 가압 롤러(62)를 회전 가능하게 지지 하는 가압측 케이스(66)가 도시한 것 이외의 부위에서 연결되어 유닛화된 구성이 되어 있다. 그리고, 가열 롤러(61)의 중심과 가압 롤러(62)의 중심을 연결한 직선이 대략 수평 방향이 되게 화상 형성 장치 내에 장착되어 있다. 이때, 가압 롤러(62)는 도시한 것 이외의 스프링 등에 탄성체에 의해 가열 롤러(61)측에 가압되고, 양쪽 사이에서 소정 정착 닙이 형성되게 되어 있다.

가열 롤러(61)는 알루미늄 등의 열전도성이 양호한 금속으로 이루어진 원통형의 강성 코어(61a)의 표면에, 실리콘 수지나 불소계 수지 등의 토너와의 이탈성이 양호하고 내열성이 있는 이형층(61b)이 피복되어 있다. 이 이형층(61b)으로서는 토너에 대한 이탈성이나 내마모성의 관점에서, 불소계 수지가 적절하며, 구체적으로는 테트라플루오로에틸렌 퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌 헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP) 등을 사용할 수 있다.

또한, 가열 롤러(61)의 내부에는 예를 들면 할로겐 히터(67)가 배열 설치되어 있고, 가열 롤러(61)를 내부로부터 가열하게 되어 있다. 또한, 가열 롤러(61)의 표면에는 용지 반송 영역 외에 온도 센서(68)가 접촉하여 배치되어 있다. 또한, 온도 센서(68)보다 가열 롤러(61)의 이동 방향 상류측에는 가열 롤러(61)의 도달 온도를 규제하기 위한 서모스탯(69)이 가열 롤러(61)로부터 이간하여 배열 설치되어 있다.

한편, 가압 롤러(62)는 예를 들면 원기둥 형상의 금속 샤프트(62a)와, 이 금속 샤프트(62a)의 주위에 설치된 내열 탄성층(62b)과, 내열 탄성층(62b)의 표면을 덮는 이형층(62c)으로 구성되어 있다. 금속 샤프트(62a)는 예를 들면 강재 또는 알루미늄재로 이루어지고, 중공(中空) 형상이어도 지장이 없다. 또한, 내열 탄성층(62b)은 내열성과 함께 기계적 강도가 양호한, 예를 들면 실리콘 스펀지 고무 또는 실리콘 고무로 구성되어 있다. 그리고, 이형층(62c)으로서는 상술한 가열 롤러(61)측의 이형층(61b)과 동일한 것이 사용된다.

본 실시예에서는 가열 롤러(61) 및 가압 롤러(62)가 이와 같이 구성되고, 가열 롤러(61)에 의해 가압 롤러(62)를 가압함으로써, 대략 일정한 정착 닙 영역이 형성되게 되어 있다.

그리고, 본 실시예에서는 정착 장치(60)의 가열 제어는 제어 장치(40)에 의해 행해지고 있고, 도 4에 나타낸 바와 같이 제어되고 있다. 제어 장치(40)에 대한 입력 정보로서는 온도 센서(68)로부터의 온도 정보와 서모스탯(69)으로부터의 ON/OFF정보(예를 들면 설정 온도를 초과하면 OFF가 된다) 등이 있고, 제어 장치(40)로 처리한 결과를 기초로 가열 롤러(61)의 할로겐 히터(67)를 ON/OFF제어, 가열 롤러 구동 모터(71)(도 2, 3에는 도시 생략)를 ON/OFF제어, UI(유저 인터페이스: User Interface) 화면 등에서의 레디(READY) 표시(72) 등을 행하게 되어 있다. 또한, 제어 장치(40) 내부에는 온도 센서(68)로부터의 온도 데이터로부터 온도 상승에 요구하는 승온 시간을 측정하는 측정부(41), 측정부(41)에 의해 측정된 승온 시간을 설치 환경에 의거하는 조정을 행하고, 새로운 기준 시간을 설정하는 조정부(42), 측정부(41)로부터의 승온 시간과 설정된 기준 시간을 비교하여, 가열 롤러(61)에서의 용지 와인딩 이상 등의 에러의 유무를 판별하는 이상 판별부(43) 등이 수용되어 있다.

다음에, 본 실시예에서의 화상 형성 장치의 기본적 화상 형성 프로세스에 관하여 설명한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 대전기(12)에 의해 대전된 감광체 드럼(11) 위에, 예를 들면 화상 데이터 등으로부터 신호를 도시한 것 이외의 화상 처리 장치에 의해 출력 제어된 노광기(13)에 의해 정전 잠상이 형성된다. 감광체 드럼(11) 위의 정전 잠상에는 현상기(14)의 현상 롤러(14a)에 의해 가시상화되어, 토너 화상이 형성된다.

한편, 급지 카세트(50)로부터 픽업 롤러(51)에 의해 반복된 용지(S)는 반송 롤러(52)를 경유하여 레지스트 롤러(53)에 인도되고, 위치 결정 규제가 행해진 후, 인레트 슈트(54)를 통하여 전사기(15)의 부위에 이른다.

전사기(15)에서는 반송된 용지(S) 위에 감광체 드럼(11) 위의 토너 화상이 전사되고, 토너 화상이 전사된 용지(S)는 반송 가이드(55), 정착 입구 가이드(56)를 경유하여 정착 장치(60)에 이른다. 정착 장치(60)에서 토너 화상이 정착된 용지(S)는 배지 가이드(57, 58), 배출 롤러(59)를 경유하여 수용 트레이(19) 위에 배출되게 된다.

이러한 화상 형성 프로세스에서, 본 실시예에서의 제어 장치(40) 내의 기준 시간 설정 방법에 대해서, 도 5의 조정 모드의 플로를 중심으로 설명한다.

본 실시예에서는 화상 형성 장치를 새롭게 설치한 경우에 조정 모드가 행해진다. 조정 모드는 예를 들면 장치 전원(M/C전원)을 온 했을 때에 개시되고, 온도 센서(68)에 의한 가열 롤러(61)의 표면 온도가 50℃미만인지의 여부의 판단이 이루어진다. 이때, 50℃이상이면, 정상적인 조정 모드가 행해지지 않는 것으로 판단하여, 조정 모드를 각하하고, 예를 들면 M/C전원을 오프하도록 한다(스텝 S1 내지 S3).

한편, 가열 롤러(61)의 온도가 50℃미만인 경우에는 할로겐 히터(67)로의 통전을 개시하고, 온도 센서(68)에 의해 가열 롤러(61)의 온도가 100℃가 될 때까지는 안전 타이머를 사용하여, 온도 상승 경향에 이상이 없는지의 여부를 감시한다(스텝 S4 및 S5). 이때의 안전 타이머는 가열 롤러(61)에서의 용지의 와인딩 이상 등의 에러를 체크하는 것이 아니라, 일반적인 가열에 의해 50℃ 내지 100℃로 상승하는데 요구되는 시간에 여유율을 추가한 값에서 온도 상승 시간을 감시하는 것으로서, 할로겐 히터(67)가 고장난 경우 등을 감시하게 한 것이다. 또한, 본 실시예에서는 안전 타이머의 설정 시간을 초과하면, 예를 들면 M/C전원 오프로 하도록 되어 있다.

다음에, 가열 롤러(61)가 100℃에 도달하면, 제어 장치(40) 내에 설치된 승온 시간 타이머의 카운트를 개시하고, 120℃에 도달하면 카운트를 종료한다(스텝 S6 내지 S8). 그리고, 승온 시간 타이머의 카운트 값에 조정을 추가하여, 새로운 기준 시간으로서 설정함으로써, 조정 모드를 종료한다(스텝 S9 및 S10). 또한, 스텝 S7의 안전 타이머도 상술한 안전 타이머와 동일하게 작용하게 되어 있다.

이상에서와 같이, 이때의 조정은 승온 시간 타이머의 카운트 값에 의거하여 행하고, 이 카운트 값보다 큰 값으로 하는 방향이면 특히 제한은 없지만, 지나치게 크면 용지의 와인딩 이상 등의 에러가 생겼을 때에 인식할 수 없는 우려가 있다. 한편 지나치게 작으면 오동작을 일으킬 우려가 있다. 그 때문에, 보통, 조정값으로서는 승온 시간 타이머의 카운트 값의 1 내지 1.5배 이내에서 설정된다. 또한, 구체적인 조정값에 관해서는 후술하는 실시예 중에서 설명한다.

또한, 본 실시예에서는 상술한 승온 시간 타이머에 의한 기준 시간을 설정할 때의 조정 이외에도, 각종의 에러 검지를 행하고 있어, 그 내용에 대해서 도 6의 온도 프로파일을 사용하여 설명한다.

도 6은 종축에 온도, 횡축에 시간으로 나타낸 워밍업 시의 가열 롤러(61)의 온도 프로파일(온도 센서(68)에서 계측된다)을 나타내고 있다. 할로겐 히터(67)가 온이 되면, 가열 롤러(61)의 온도는 대략 직선 형상으로 상승을 개시하여, 소정 온도에 도달하면 가열 롤러 구동 모터(71)가 온이 되고, 가열 롤러(61)가 회전을 개시한다. 가열 롤러(61)가 회전을 개시하면, 온도의 상승 속도가 약간 저하되고, 정착 가능 온도에 도달하여, 할로겐 히터(67)는 오프되고, 대기 상태가 된다(도면 중, 레디에 상당). 그 후, 가열 롤러(61)로부터의 방열과 할로겐 히터(67)의 온을 반복하여, 대기 상태를 유지하게 된다.

이러한 온도 프로파일에서, 본 실시예에서는 정착 장치(60)에 관한 각종 이상을 회피하기 위해서, 도면 중, A 내지 E2의 영역에 해당하는 타이머를 설치하고, 온도 센서(68)에 의해 측정되는 각 영역에서의 승온 시간을 각각의 기준 시간과 비교함으로써, 정착 장치(60)가 이상인지의 여부를 판단하게 하고 있다. 즉, A영역에서는 A타이머를 사용하여 50℃에서 온도 상승 측정 개시점(100℃)까지의 승온 시 간을 측정하고, B영역에서는 B타이머를 사용하여 상술한 100℃ 내지 120℃까지의 승온 시간을, C영역에서는 C타이머를 사용하여 50℃에서 가열 롤러 구동 모터(71)가 구동 개시될 때까지의 승온 시간을, D영역에서는 D타이머를 사용하여 상기 가열 롤러 구동 모터(71)가 구동을 개시한 후 레디에 도달할 때까지의 승온 시간을 측정하게 되어 있다. 또한, El, E2영역에서는 각각 El, E2타이머를 사용하여 대기시의 할로겐 히터(67)의 점등 시간(워밍업 시에 레디 상태에 이른 후의 점등 시간)을 측정하고 있다.

그리고, 본 실시예에서는 우선, B영역에서 도 5에 나타나 있는 바와 같은 조정을 행하고, 이 조정된 기준 시간을 설정한다. 그리고, 이 조정된 기준 시간을 기초로, 다른 영역의 기준값(각 영역의 각각의 기준 시간에 상당한다)을 결정하게 하고 있다. 또한, 가열 롤러(61)에서의 용지 와인딩을 상정하면, 할로겐 히터(67)에 의한 온도 상승 시간은 와인딩이 없는 상태에 비교하여 길어지기 때문에, 각 영역에서의 기준 시간으로서는 B영역에서 설정된 기준 시간을 기초로, 각각의 영역에 대하여, 소정 배율을 승산(乘算)하게 하면 된다. 이와 같이 조정을 행함으로써, 용지 와인딩 이상을 포함하는 각종 에러, 예를 들면 상용 전원 저하, 온도 센서(68)의 이상(센서의 가열 롤러(61)로부터의 분리나 고장 등), 할로겐 히터(67)의 고장 등이 발생한 경우의 에러 검지를 행할 수 있게 된다. 또한, B영역에서의 기준 시간을 기초로 타영역의 기준값(본 실시예에서는 기준 시간)을 설정하기 위해서는 동형(同型) 장치에 의한 검증 결과를 근거로 한 조정이 이루어지는 것은 말할 필요도 없다. 또한, 각 영역의 기준 시간의 설정을 각각의 영역에서 측정된 승온 시간을 기초로 설정하게 해도 지장이 없다.

이상에서와 같이, 본 실시예에서는 화상 형성 장치를 설치한 후에, 각 온도 영역에서의 기준 시간이 조정된 값으로 되게 했기 때문에, 설치 환경 조건에 맞는 기준 시간으로 할 수 있고, 용지 와인딩 이상 등의 각종 에러의 검지를 유효하게 행할 수 있고, 검지에 대한 오동작을 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 정착 장치의 제조 편차도 흡수할 수 있다. 또한, 유저가 설치 환경에 따라서는 어쩔 수 없이 보증 범위 외에서 사용할 수밖에 없는 경우에도, 오동작을 하지 않고 이상을 검지할 수 있게 된다. 또한, 이 경우, 화상 형성 그 자체로도 적절하게 되도록 되어 있거나 또는 조정하도록 하는 것은 말할 필요도 없다.

또한, 이러한 조정을 반복하여 행하고, 조정을 행할 때마다 조정폭을 작게 하게 함으로써, 한층 정확한 이상 검지(에러 검지)를 행할 수 있는 동시에 오동작도 더 적어진다. 또한, 조정을 행할 경우, 패스워드 등을 활용하고, 예를 들면 서비스맨 등의 특정인밖에 할 수 없게 하면, 예를 들면 화상 형성과 이상 검지를 동시에 충족시킬 수도 있게 된다.

그리고, 정착 장치 또는 가열 롤러 등의 부품 교환이 행해진 경우에도, 교환후에 조정을 행함으로써, 안정한 이상 검지를 계속할 수 있게 된다.

본 실시예에서는 온도 센서(68)를 1개 사용하는 방식을 나타냈지만, 온도 센서(68)를 복수 구비하게 하고, 상술한 조정을 각각의 온도 센서(68)마다 행하여, 1지점에서도 이상으로 판단되면 할로겐 히터(67)로의 전력 공급을 오프하도록 하면, 더 안전성을 높일 수 있게 된다. 한편, 복수의 온도 센서(68)에서 이상으로 판단 된 때에 할로겐 히터(67)로의 전력 공급을 오프하도록 하면, 오동작이 상당히 적은 이상 검지가 이루어지게 된다.

본 실시예에서의 화상 형성 장치로서는 모노크로용 화상 형성 장치를 나타냈지만, 예를 들면 감광체 드럼을 복수 구비하는, 소위 탠덤형 컬러 화상 형성 장치나, 1개의 감광체 드럼에 의해 중간 전사체에 반복 전사를 행하고, 중간 전사체 상에서 다중화된 토너 화상을 용지 위에 일괄적으로 전사하는, 소위 사이클형 컬러 화상 형성 장치의 구성을 채용해도 지장이 없고, 이 경우에도 정착 장치로서 상술한 정착 장치를 구비하게 하면 된다.

본 실시예는 도 6에 나타낸 B영역에서의 기준 시간의 조정 방법에 대해서, 실시예에서 나타낸 플로(도 5 참조)와는 달리, 반복하여 조정을 행하는 방법을 채용한 것이다.

본 실시예에서는 가열 롤러의 표면 온도가 60℃미만의 때에 가열 개시를 행하여, 가열 중의 온도가 110℃에서 125℃까지의 승온 시간을 측정하게 하고 있다.

여기에서, 가열 롤러의 표면 온도가 예를 들면 10O℃와 같은, 11O℃(본 예에서의 승온 시간 측정 개시점)에 가까운 상태로부터 가열된 경우에는 가열 롤러의 내측으로부터 발열하는 열원으로부터의 열이 가열 롤러 표면에 전달될 때까지 시간을 요구하기 때문에 외관상의 온도 상승이 완화되게 된다. 또한, 온도 센서의 감열 표면으로부터 감열 소자 자체에 열이 전달할 때까지 응답 지연이 있기 때문에, 측정 정밀도가 저하하게 된다. 따라서, 승온 시간 측정 개시점으로부터 충분히 낮은 온도(본 예에서는 60℃미만)로부터의 가열 개시에서, B영역(110℃ 내지 125℃) 에서의 승온 시간을 측정하는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 측정 회수에 따라, 측정 결과(승온 시간)의 누적값의 평균값(누적 AVE), 누적값의 표준 편차(σ)를 검출하고, (누적 AVE +3σ)에 대하여, 측정 회수에 따라서 감산(減算)되는 조정 계수(조정폭)를 승산한 것을 기준 시간 조정 결과로서 산출했다.

결과는 도 7에 나타낸 바와 같이, 측정 회수를 반복하면, 얻어진 측정 결과는 1.9, 1.92, 1.94, 1.9, 1.88(sec)이 되었다. 이 결과로부터, (누적 AVE +3σ)을 요구하면, 도면과 같이, 1.90, 1.95, 1.98, 1.97, 1.98이 얻어진다. 다음에, 조정 계수로서, 도면과 같이 , 1.5에서부터 1.2로 서서히 작게 하여, (누적 AVE +3σ)의 값에 조정 계수를 승산하여, 각각의 측정 회수마다 기준 시간 조정 결과를 산출했다.

기준 시간 조정 결과에서는 서서히 작아지는 수치가 얻어진다. 여기에서, 조정 계수는 적절하게 선정한 수치이며, 하한값은 1.0보다 큰 값이며, 반대로 이것이 지나치게 크면, 여유가 지나치게 있어서, 오동작이 생기게도 된다. 따라서, 바람직하게는 동형 장치에 의한 검증을 행하는 중에 선정하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 실시예에서는 기준 시간 조정 결과로부터, 이 기준 시간과 실제의 측정 결과(측정 결과는 다음 측정 결과가 된다)의 비교를 행함으로써, 예를 들면 측정 결과가 기준 시간을 초과한 경우에는 용지 와인딩 이상이 발생한 것이라고 판단하게 하면, 이상 검지를 행할 수 있게 된다.

보통, 정착 장치의 가열 롤러 표면의 온도 상승 속도는 가열 롤러의 코어(강 성 코어)의 두꺼운 편차, 이형층의 두꺼운 편차, 할로겐 히터의 정격 전력의 편차, 온도 센서의 응답성의 편차 등에 의해, 장치 각각에서 다르고, 설계상은 이 부품 편차를 고려하여 오동작이 생기지 않는 온도 상승 속도를 요구해야 한다. 또한, 상용 전원의 전압은 설치 환경에 의해 편차는 크지만, 동일한 설치 환경이면 편차는 상당히 작다. 그 때문에, 이 조건을 충분히 가미하기 위해서는 본 실시예에서 나타낸 바와 같이, 기준 시간을 조정할 때마다 엄격하게 조정해 가도록 하면 되고, 가열 롤러에서의 용지 와인딩 이상의 검지에서의 오동작을 방지하고, 고밀도인 이상 검지를 실현하기 위해서는, 정착 장치의 편차, 설치 환경차, 반복 오차를 학습해 가는 것이 효과적인 것으로 인식된다.

본 발명에 의하면, 기록재 위의 토너 화상을 정착하는 정착 장치로서, 가열원을 갖는 정착 부재와, 온도 센서와, 정착 부재를 승온 모드에서 동작시키는 조건하에서 온도 센서로부터의 정보에 의거하여 소정 온도 영역에서의 승온 시간 정보를 측정하는 측정 수단과, 측정 수단에 의해 측정된 승온 시간 정보와 기준값 정보를 비교하여 이상의 유무를 판별하는 이상 판별 수단과, 이상 판별 수단의 기준값 정보를 조정하는 조정 수단을 구비했기 때문에, 정착 장치를 예를 들면 설치 환경 조건에 적절한 상태에서, 정착 부재에서의 기록재 와인딩 이상 등의 각종 에러를 검지할 수 있게 되고, 안전성이 우수하여, 오동작이 적은 정착 장치를 제공할 수 있다.

또한, 이 정착 장치를 사용함으로써, 설치 환경에 맞은 안전성이 우수한 화 상 형성 장치를 제공할 수 있다.

Claims (14)

1. 기록재 위의 토너 화상을 정착하는 정착 장치로서,

   가열원을 갖는 정착 부재와,

   상기 정착 부재의 표면 온도를 검지하는 온도 센서와,

   상기 센서로부터의 정보에 의거하여 상기 정착 부재의 승온 시간 정보를 취득하는 측정 수단과,

   상기 측정 수단에 의해 취득된 상기 승온 시간 정보와 기준값 정보를 비교하여 이상(異常)의 유무를 판별하는 이상 판별 수단과,

   상기 이상 판별 수단의 기준값 정보를 조정하는 조정 수단

   을 구비하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 측정 수단은 정착 부재를 승온 모드에서 동작시키는 조건하에서, 센서로부터의 정보에 의거하여 상기 정착 부재의 승온 시간 정보를 취득하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 가열원으로의 전력 공급을 행하는 동시에, 상기 이상 판단 수단에 의해 이상으로 판별된 때는 실시중의 전력 공급량을 저하시키는 가열 제어 수단을 구비 하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 조정 수단은 가열을 개시하기 전의 정착 부재의 온도가 소정 온도이상의 조건에서는 비가동(非稼動)인 것을 특징으로 하는 정착 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 조정 수단은 장치의 설치 또는 상기 정착 부재 교환 후의 최초의 장치 기동시에 가동되는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 조정 수단은 패스워드를 입력함으로써 가동하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 정착 부재는 타(他) 정착 부재와 다른 식별 정보를 갖고, 상기 조정 수단은 새로운 식별 정보가 인식된 때에 가동하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 조정 수단은 상기 이상 판별 수단에 의해 최초의 이상이 판별될 때까지 반복하여 가동하고, 기준값의 설정을 반복하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 조정 수단은 기준값의 설정을 반복할 때마다, 측정된 승온 시간 정보에 의거하여 조정폭을 서서히 작게 하여 새로운 기준값을 설정하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 정착 부재는 상기 정착 부재의 표면 온도가 정착 가능 온도에 도달하기 전의 소정 온도에 이르렀을 때에 비가역 반응이 생기는 비가역 반응 부재를 구비하고,

    상기 조정 수단은 상기 비가역 반응 부재가 비가역 반응을 일으키지 않는 경우에 기준값의 설정을 행하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 조정 수단은 상기 정착 부재의 표면 온도가 정착 가능 온도에 도달하기 전의 적어도 다른 2개의 온도 사이에서의 승온 시간 정보에 의거하여 기준값을 설정하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 이상 판별 수단은 워밍업 중의 다른 2개의 온도 사이에서의 승온 시간 정보 및 대기(待機)중의 가열원으로의 연속 통전 시간 정보를 상기 기준값에 의한 기준값 정보와 비교하여, 적어도 어느 하나가 이상으로 판별될 때는 이상으로 판별하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 센서는 복수의 센서로 이루어지고,

    상기 조정 수단은 상기 복수의 센서마다 기준값을 설정하고,

    상기 이상 판별 수단이 상기 복수의 센서로부터의 정보에 의거하여 취득한 복수의 승온 시간 정보를 각각의 기준값 정보와 비교하여, 적어도 하나의 승온 시간 정보에 의해 이상으로 판별한 때는 이상으로 판별하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
14. 기록재 위에 토너 화상을 형성하는 화상 형성 유닛과,

    상기 기록재 위의 토너 화상을 정착하는 정착 장치를 갖고,

    상기 정착 장치는,

    가열원을 갖는 정착 부재와,

    상기 정착 부재의 표면 온도를 검지하는 센서와,

    상기 센서로부터의 정보에 의거하여 상기 정착 부재의 승온 시간 정보를 취득하는 측정 수단과,

    상기 측정 수단에 의해 취득된 상기 승온 시간 정보와 기준값 정보를 비교하여 이상의 유무를 판별하는 이상 판별 수단과,

    상기 이상 판별 수단의 상기 기준값 정보를 조정하는 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.

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