KR102193082B1 - 정착 장치 - Google Patents

Abstract

회전 유닛; 회전 유닛을 가열하도록 구성되는 가열 유닛; 회전 유닛과 가압 부재 사이에 기록재를 끼움지지하고 기록재를 반송하도록 구성되는 가압 롤러; 및 회전 유닛이 회전 상태로부터 정지 상태로 변화될 때, 회전 상태의 가열 유닛의 가열 온도에 따라 정지 상태의 가열 유닛의 가열 온도를 가변적으로 제어하도록 구성되는 제어부를 포함하는 정착 장치가 개시된다.

Description

정착 장치{FIXING DEVICE}

본 발명은, 예를 들어 전자사진방식 시스템을 사용해서 기록 매체에 화상을 형성하는 화상 형성 장치에 적합한 정착 장치 및 정착 장치의 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 정착 장치를 구비하는 전자사진방식 복사기, 레이저 빔 프린터, 팩시밀리 등의 화상 형성 장치에 관한 것이다.

전자사진방식 화상 형성 장치에 탑재하는 정착 장치로서, 히터와, 히터에 접촉해서 가열되면서 회전하는 필름(회전 유닛) 과, 필름을 가압하면서 회전하는 가압 롤러(가압 부재)를 구비하는 구성이 알려져 있다. 이 구성에서는, 필름과 가압 롤러로 형성되는 정착 닙부에서, 미정착의 토너상(현상제 상)을 담지하는 기록재가 끼움지지 및 반송되면서 가열되어, 기록재 상의 화상이 기록재에 정착된다.

여기서, 기록재 상의 미정착 토너상은 그 모두가 적절하게 가열 및 용융되어서 정착되는 것이 이상적이다. 그러나, 열에 의해 용해되지 않은 토너, 지나치게 용해된 토너, 또는 정전적으로 가압 롤러나 필름에 부착된 토너가 존재하는 경우, 이러한 토너가 가압 롤러나 필름에 전사되고, 또한 필름에 전사된 토너는 시트 사이에서 가압 롤러에 전사된다.

이 상태에서 정착 동작이 반복되면, 가압 롤러에 전사된 토너가 축적된다. 축적된 토너가 미리정해진 축적량을 초과하면, 가압 롤러 상의 토너가 다음 기록재의 이면에 부착되어버려, 기록재 이면에 두드러진 토너 오염을 발생시킨다.

그러므로, 일본 특허 출원 공개 공보 제H11-344894호에서는, 정착 동작의 완료 후에, 필름을 정지시킨 상태에서 필름이 토너의 연화점 이상의 온도에 도달할 때까지 필름을 가열함으로써, 가압 롤러 상의 토너를 필름에 전사시키도록 토출 제어를 행하는 구성이 제안되어 있다. 이러한 토출 제어를 행함으로써, 가압 롤러를 클리닝할 수 있고, 기록재 이면의 토너 오염을 억제할 수 있다.

그러나, 일본 특허 출원 공개 공보 제H11-344894호에 기재된 구성과 같이, 필름을 정지시킨 상태에서 필름을 계속해서 가열할 경우, 히터와 접촉하는 정착 닙부에서만 온도가 크게 상승하고, 정착 닙부 이외의 부분의 온도는 주위 온도로부터 크게 변화하지 않는다. 상술한 바와 같이, 필름의 회전 방향에서, 정착 닙부와 그 이외의 부분 사이에서 온도 차가 발생한 상태에서 가압 롤러가 갑자기 구동되면, 다음에 설명하는 대로, 필름이 변형되어서 오목부 자국이 발생할 우려가 있다.

도 27a 및 도 27b는 필름의 변형 메커니즘을 설명하기 위한 필름의 모식도이다.

도 27a는 필름이 정지한 상태(비회전 상태)에서 히터의 온도를 상승시키는 상태를 도시하는 도면이다. 도 27b는 도 27a에 도시된 상태로부터 가압 롤러를 회전시켜서 필름을 종동 회전시키는 경우를 도시하는 도면이다.

도 27a에 나타낸 바와 같이, 필름이 정지한 상태에서 히터의 온도를 상승시키면, 필름은 정착 닙부 근방(파선부)에서 국소적으로 열팽창하고, 다른 부분(실선부)은 열팽창하지 않는다. 이로 인해, 필름의 회전 방향(둘레 방향)에서, 열팽창하는 부분과 열팽창하지 않는 부분 사이의 경계 부근에서 열응력이 가해지고, 필름에 왜곡이 발생한다. 필름의 닙 내측과 닙 외측 사이에서의 온도 차가 커짐에 따라, 팽창량의 차로 인해 왜곡량이 증가한다.

이어서, 도 27b에 나타낸 바와 같이, 열응력이 가해진 상태에서 필름이 회전하면, 필름은 가압 롤러에 의해 인장되고, 열팽창하는 부분과 열팽창하지 않는 부분 사이의 경계 부근에서 응력이 더 집중되어, 필름을 영구적으로 변형시켜 오목부 자국을 발생시킨다.

오목부 자국이 있는 상태에서 정착 처리가 행하여지면, 오목부 자국 부분에서는 필름 표면이 기록재에 접촉하지 않기 때문에, 토너에 열이 전해지지 않고 정착이 불충분해져서, 화상의 하얘짐 같은 화상 불량이 발생한다. 특히 정착성의 확보가 비교적으로 곤란한 저온 환경에서는, 이러한 화상 불량이 현저하게 발생한다. 또한, 오목부 자국이 발생한 상태에서 필름을 계속해서 사용하면, 오목부 자국의 굴곡이 수회 반복될 수 있고 필름은 균열될 수 있다.

본 발명의 목적은, 회전하여 기록재 상의 현상제 상을 가열하는 회전 유닛의 변형을 억제할 수 있는 정착 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 대표적인 구성은,

회전 유닛;

상기 회전 유닛을 가열하도록 구성되는 가열 유닛;

상기 회전 유닛과 가압 부재 사이에서 기록재를 끼움지지하고 상기 기록재를 반송하도록 구성되는 가압 부재; 및

상기 회전 유닛이 회전 상태로부터 정지 상태로 변화될 때, 상기 회전 상태에서의 상기 가열 유닛의 가열 온도에 따라 상기 정지 상태에서의 상기 가열 유닛의 가열 온도를 가변적으로 제어하도록 구성되는 제어부를 포함하는, 정착 장치이다.

본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 화상 형성 장치의 개략적인 단면도를 도시하는 도면이다.
도 2는 정착 장치의 개략적인 단면도를 도시하는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 히터 기판의 평면도를 도시하는 도면이다.
도 4는 화상 형성 장치의 제어부의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5는 히터의 통전 제어 경로를 도시하는 회로도이다.
도 6은 필름의 오목부 자국이 발생하는 실험의 결과를 나타내는 표이다.
도 7은 시동 제어의 흐름도이다.
도 8은 시동 제어를 실행했을 때의 필름의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도의 추이를 나타내는 그래프이다.
도 9는 후-회전 제어의 흐름도이다.
도 10은 토출 제어의 흐름도이다.
도 11a 및 도 11b는 후-회전 제어를 실행했을 때의 필름의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도의 추이를 나타내는 그래프이다.
도 12a 및 도 12b는 토출 제어를 실행했을 때의 필름의 닙 내측과 닙 외측의 온도의 추이를 나타내는 그래프이다.
도 13은 시동 제어의 흐름도이다.
도 14는 시동 제어를 실행했을 때의 닙 내측과 닙 외측의 온도의 추이를 나타내는 그래프이다.
도 15는 정착 동작, 후-회전 제어, 및 토출 제어의 흐름도이다.
도 16a 및 도 16b는 정착 동작으로부터 정착 대기 상태까지의 필름의 닙 내측과 닙 외측의 온도의 추이를 나타내는 그래프이다.
도 17은 토출 제어 동안 화상 형성 작업 신호를 수신하는 경우의 제어를 나타내는 흐름도이다.
도 18은 필름의 닙 외측의 온도를 산출하는 제어를 나타내는 흐름도이다.
도 19는 정착 동작으로부터 다음 화상 형성 작업 신호가 수신될 때까지의 필름의 닙 내측과 닙 외측의 온도의 추이를 나타내는 그래프이다.
도 20은 필름의 닙 외측의 온도를 산출하는 제어를 나타내는 흐름도이다.
도 21은 정착 동작으로부터 다음 화상 형성 작업 신호가 수신될 때까지의 필름의 닙 내측과 닙 외측의 온도의 추이를 나타내는 그래프이다.
도 22a 및 도 22b는 정착 닙부의 폭이 좁고 넓은 경우의 필름의 열팽창으로 인한 변형을 개략적으로 도시하는 개략도이다.
도 23은 토출 제어 중에 화상 형성 작업 신호를 수신했을 때의 제어를 나타내는 흐름도이다.
도 24는 시트 반송 방향에서의 정착 닙부의 폭과 가압 롤러 구동 시의 필름의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차에 관련된 역치 값이 서로 연관된 표이다.
도 25는 정착 장치에 의해 정착된 시트 매수와 정착 닙부의 폭 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 26은 토출 제어 중에 화상 형성 작업 신호를 수신했을 때의 제어를 나타내는 흐름도이다.
도 27a 및 도 27b는 종래의 과제를 설명하기 위한 필름과 가압 롤러의 개략도이다.

(제1 실시형태)

<화상 형성 장치>

이하, 먼저 본 발명의 제1 실시형태에 따른 정착 장치를 구비하는 화상 형성 장치 A의 전체 구성을 화상 형성 동작과 함께 도면을 참조하면서 설명한다. 부재의 종류, 형상, 배치, 개수 등은 이하의 실시형태의 것으로 한정되지 않으며, 그 구성 요소를 동등한 기능 및 효과를 갖는 것으로 적절히 치환하는 것 등의 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경가능하다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 화상 형성 장치 A는 기록재로서의 시트(P)에 토너상을 전사하는 화상 형성부와, 화상 형성부에 시트(P)를 공급하는 시트 급송부와, 시트(P)에 토너상을 정착하는 정착부를 구비한다.

화상 형성부는, 감광체 드럼(1), 대전 롤러(2), 레이저 스캐너 유닛(3), 현상 장치(4), 전사 롤러(5) 등을 구비한다.

화상 형성 시에는, 도 4에 도시하는 CPU(80)가 화상 형성 작업 신호를 수신하면, 시트 적재부(9)에 적재 및 수납된 시트(P)가 급송 롤러(6)에 의해 레지스트 롤러(7)에 보내진다. 그 후, 화상 형성부와 타이밍 보정을 행하고, 레지스트 롤러(7)에 의해 시트(P)가 화상 형성부에 반송된다.

한편, 화상 형성부에서는, 대전 롤러(2)에 대전 바이어스를 인가함으로써, 대전 롤러(2)와 접촉하는 감광체 드럼(1)의 표면이 대전된다. 그리고, 레이저 스캐너 유닛(3) 내부에 제공되는 광원(도시하지 않음)으로부터 레이저광(L)을 출사하고, 레이저광(L)을 감광체 드럼(1)에 조사한다. 이에 의해, 감광체 드럼(1)의 전위가 부분적으로 저하되고 화상 정보에 대응하는 정전 잠상이 감광체 드럼(1)의 표면 상에 형성된다.

그 후, 현상 장치(4)의 현상 슬리브(4a)에 현상 바이어스를 인가함으로서, 현상 슬리브(4a) 상의 토너가 감광 드럼(1)의 표면에 형성된 정전 잠상에 부착되어 토너상(현상제 상)을 형성한다. 감광 드럼(1)의 표면에 형성된 토너상은, 감광 드럼(1)과 전사 롤러(5) 사이에 형성된 전사 닙부에 보내진다. 토너상이 전사 닙부에 도착하면, 전사 롤러(5)에 토너와 역극성의 전사 바이어스가 인가되고 토너상이 시트(P)에 전사된다.

그 후, 토너상이 전사된 시트(P)는 정착 장치(11)에 반송되고, 여기서 토너상이 정착 장치(11)의 정착 동작에서 가열 및 가압되어 토너상을 시트(P) 상(기록재 상)에 영구 정착시킨다. 그 후, 시트(P)는 배출 롤러(13)에 의해 반송되고 배출 트레이(15)에 배출된다.

<정착 장치>

이어서, 정착 장치(11)의 구성에 대해서 설명한다.

도 2는, 정착 장치(11)의 개략 단면도를 나타내는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 정착 장치(11)는, 시트(P)에 담지된 토너 화상을 가열하고, 토너를 용융시켜서 시트(P)에 토너 화상을 정착시키는 가열 유닛(14)을 갖는다. 정착 장치(11)는 또한 가열 유닛(14)의 필름(22)을 가압하고, 필름(22)과 함께 시트(P)를 끼움지지 및 반송하는 가압 롤러(24)(가압 부재)를 포함한다.

가압 롤러(24)는, 회전축인 코어 금속(24a)과, 코어 금속(24a)의 주위에 제공된 탄성층(24b)과, 탄성층(24b)의 주위에 제공된 최외측 토너 분리층(24c)으로 구성된다. 코어 금속(24a)의 양 단부가 회전가능하게 지지되어 있고, 단부 측에 배치된 기어(도시하지 않음)가 정착 모터(86)(도 4 참조)로부터 구동력을 받아서 회전하여, 가압 롤러(24)를 회전시킨다. 가압 롤러(24)의 코어 금속(24a)의 양 단부는, 가압 스프링(도시하지 않음)에 의해 120N의 힘으로 필름(22)을 향해 가압된다. 결과적으로 가압 롤러(24)는 필름(22)을 가압한다.

본 실시형태에서는, 코어 금속(24a)은 알루미늄으로 만들어지고, 탄성층(24b)은 실리콘 고무로 만들어지며, 토너 분리층(24c)은 PFA 튜브로 만들어진다. 가압 롤러의 외경은 30mm이고, 토너 분리층의 두께는 50㎛이며, 고무의 길이 방향 전체 길이는 330 mm이다.

가열 유닛(14)은, 필름(22), 필름(22)을 보유지지하는 가이드 부재(21), U 형상 스테이(31), 필름(22)을 가열하는 히터(23), 서미스터(25)(온도 검출부), 비접촉 온도계(89)(도 4 참조) 등을 구비한다.

필름(22)(회전 유닛)은 내열성을 갖는 무단 원통형 필름상 부재이며, 액정 중합체로 형성된 욕조(tub) 형상 종방향 단면을 갖는 가이드 부재(21) 위에 끼워진다. 필름(22)은 회전 가압 롤러(20)와 필름(22) 사이의 마찰력에 의해 종동 회전한다. 즉, 본 실시형태에서는, 가압 롤러(24)에 구동력을 전달해서 가압 롤러를 회전시키는 정착 모터(86)는 필름(22)을 회전시키는 구동부이다.

또한 필름(22)의 내주 길이는, 가이드 부재(21)의 외주 길이보다 대략 3mm 길고, 필름(22)은 둘레 길이에 여유를 갖고서 가이드 부재(21) 위에 끼워진다. 필름(22)의 내주면과 가이드 부재(21)의 외주면 사이에 윤활제(도시하지 않음)가 도포되고, 이에 의해 가이드 부재(21)와 필름(22)의 내주면이 서로 접촉한 상태에서 회전할 때 미끄럼 저항이 저하된다.

또한, 필름(22)은, 기재로서의 기층, 기층의 표면을 덮는 표층, 및 표층을 기층에 접착시키는 접착층을 포함하는 3개의 층으로 구성된다. 기층은 막 두께 40㎛의 스테인리스강 필름이며, 기층의 외주면에 PFA가 코팅되어 있다. 또한, 필름(22)의 외경은 30mm로 설정되며, 가압 롤러(24)의 회전축 방향인 길이 방향의 전체 길이는 A3 사이즈 시트의 통과를 처리할 수 있도록 340 mm로 설정된다.

또한, 필름(22)의 두께는 열용량을 감소시켜 시동 시간을 단축시키기 위해서 100㎛ 이하인 것이 바람직하다. 기층은 스테인리스강 이외에 니켈 등의 금속 또는 폴리이미드 등의 수지로 만들어질 수 있다. 또한, PFA 대신에, 표층에는 토너로부터의 토너 분리 특성을 확보하기 위해서 PTFE 같은 다른 불소계 수지가 사용될 수 있다. 또한, 전술한 필름(22)의 오목부 자국은 수지 필름에서도 발생할 수 있지만, 금속 필름의 경우에 현저하게 발생하기가 더 쉽다. 이것은, 금속과 같이 가요성이 비교적으로 작은 재료는 한번 국소적으로 변형되면 영구적으로 오목부 자국이 남기 때문이다.

U 형상 스테이(31)는, 길이 방향으로 연장되는 세장형 U 형상 금속이며 가이드 부재(21)의 상측에 배치된다. U 형상 스테이(31)는, 가이드 부재(21)에 균일하게 압력을 가하고, 가압 롤러(24)에 의한 가이드 부재(21)의 가압에 대하여 강도를 갖는다. 또한, 길이 방향으로 열전도성을 증가시켜서 길이 방향의 온도 불균일을 개선시킨다. 이러한 효과를 실현하기 위해서, U 형상 스테이(31)의 재료로서 강도가 높고 열전도성이 우수한 금속이 일반적으로 사용된다. 본 실시형태에서는, U 형상 스테이(31)의 재료로서 아연도금 강판이 사용된다.

히터(23)는, 정착 닙부 내에서 필름(22)의 내주면과 접촉(및 대향)하고 내주면으로부터 필름(22)을 가열하도록 필름 내측에 배치된다. 히터(23)는, 질화알루미늄으로 구성되는 히터 기판(27)의 홈부에 단열되어 끼워지는 세라믹으로 구성되는 가열 저항체(26)(가열원)를 구비한다. 가열 저항체(26)는 통전에 의해 열을 발생시킨다. 절연성을 확보하기 위해서, 가열 저항체(26)는 유리 코트(28)로 덮인다. 필름(22)과의 미끄럼 특성을 확보하기 위해서, 폭이 10㎛인 폴리이미드 코팅(30)이 히터 기판(27)의 표면에 인쇄되고, 상기 표면은 필름(22)과 접촉하고 있다. 또한, 필름(22)과 폴리이미드 코팅(30) 사이에 윤활제를 도포하여 필름(22)이 회전할 때에 미끄럼 특성을 더 향상시킨다. 히터 기판(27)은, 가이드 부재(21)의 가압 롤러(24)에 대면하는 표면에 길이 방향을 따라 형성되는 오목 형상을 갖는 홈에 끼워져서 보유지지되고, 이에 의해 히터(23)는 히터 기판(27)을 통해 가이드 부재(21)에 고정된다.

히터 기판(27)의 가이드 부재(21)에 대면하는 표면에는, 히터(23)의 온도를 계측하는 서미스터(25)(제1 온도 검출부)가 배치된다. 서미스터(25) 각각의 지지 부재(도시하지 않음)에는 단열층이 제공된다. 단열층에는 칩 서미스터 소자가 고정된다. 칩 서미스터 소자는 미리정해진 압력으로 히터 기판(27)에 대해 가압되고, 이에 의해 지지 부재는 히터 기판(27)과 접촉한다.

전술한 바와 같이, 히터(23)는 필름(22)과 접촉하고 있다. 결과적으로, 필름(22)의 히터(23)와의 접촉 영역의 온도는 히터(23)의 온도와 거의 동일하다. 즉, 서미스터(25)는, 필름(22)의 히터(23)와의 접촉 영역의 온도를 계측 및 검출하는 히터 온도 센서이다. 본 실시형태에서는, 필름(22)의 히터(23)와의 접촉 영역은, 정착 닙부의 내측에 제공되고, 당해 접촉 영역의 온도와 정착 닙부의 온도는 실질적으로 서로 동일하기 때문에, 이 접촉 영역의 온도를 이하에서는 닙 내측 온도라고 칭한다.

또한, 비접촉 온도계(89)는, 필름(22)의 히터(23)와 접촉하지 않는 영역의 온도를 측정한다. 즉, 비접촉 온도계(89)는, 필름(22)의 히터(23)와의 비접촉 영역의 온도를 측정하는 온도 센서이다. 구체적으로는, 비접촉 온도계(89)는 정착 닙부로부터 필름(22)의 표면을 따라 τ°(본 실시형태에서는 30°) 기운 위치(도 2의 S 점)의 필름(22)과 접촉하는 표면의 온도를 측정한다. 본 실시형태에서는, 필름(22)의 히터(23)와의 비접촉 영역은 정착 닙부의 외측에 제공되기 때문에, 이 비접촉 영역의 온도는 이하에서는 닙 외측 온도라고 칭한다. 또한, 닙 내측 온도와 닙 외측 온도 사이의 온도 차를 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차라 칭한다.

도 3a 및 도 3b는, 히터 기판(27)의 구성을 도시하는 도면이다. 도 3a는 가이드 부재(21)에 대면하는 표면측의 구성을 도시하고, 도 3b는 필름(22)과의 접촉면에 있는 표면측을 도시한다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 2개의 가열 저항체(26)는 가이드 부재(21)에 대면하는 히터 기판(27)의 표면에서 서로 평행하게 배치된다. 또한, 가열 저항체(26)에 급전을 행하기 위해 표면에 급전부(33)(33a, 33b)가 제공된다.

3개의 서미스터(25)는 가이드 부재(21)에 대면하는 히터 기판(27)의 측에서 길이 방향으로 제공된다. 3개의 서미스터(25) 중 길이 방향의 중심에 가장 가까운 메인 서미스터(25a)는, 최소 폭 사이즈의 시트(P)가 시트(P)의 반송 방향에 직교하는 시트 폭 방향을 통과하는 영역에 배치된다. 즉, 임의의 폭을 갖는 시트(P)가 실패 없이 이 영역을 통과한다. 제1 서브 서미스터(25b)는, A4 사이즈의 시트(P)가 R 방향으로 반송될 때 A4 사이즈의 시트(P)가 통과하지 않은 시트 폭 방향의 비통과 영역에 배치된다. 한편, 제2 서브 서미스터(25b)는 B5 사이즈의 시트(P)가 R 방향으로 반송될 때 B5 사이즈의 시트(P)가 통과하지 않는 시트 폭 방향의 비통과 영역에 배치된다.

그리고, 시트(P)의 통과 영역의 온도는 메인 서미스터(25a)에 의해 검출되고, A4R, B5R 등과 같은 작은 사이즈의 시트를 통과할 때에 비통과 영역의 온도는 서브 서미스터(25b 및 25c)에 의해 검출된다. 결과적으로, 작은 사이즈의 시트가 정착 닙부를 연속해서 통과할 때 비통과 영역에서의 비정상적인 온도 상승이 발생하는 것이 방지된다.

히터 기판(27) 상에는, 길이 방향 중앙부에 대하여 메인 서미스터(25a)와 대칭인 위치에 서모스위치(32)(도 5 참조)가 배치된다. 서모 스위치(32)는, 서미스터(25)의 고장이나 제어부의 고장에 의해 히터(23)가 과도하게 가열되었을 때에 안전 장치로서 작용하는 스위치이다. 서모 스위치(32)에는 바이메탈이 내장되어 있다. 바이메탈이 미리정해진 온도에 도달하면, 바이메탈이 변형되어, 가열 저항체(26)에의 통전이 차단된다.

<제어부>

이어서, 화상 형성 장치 A를 제어부의 구성, 특히 정착 장치(11)의 제어에 관계되는 구성의 부분에 대해서 설명한다.

도 4는, 화상 형성 장치 A의 제어부의 일부의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 제어부는 CPU(80)(제어부, 설정부), RAM(81), 및 ROM(82)을 구비한다. 또한, CPU(80)에는, 히터(23), 조작부(83), 환경 센서(88)(환경 검출부), 비접촉 온도계(89), 정착 모터(86) 등이 접속되어 있다.

ROM(82)은, 온도 제어 프로그램 및 전력 공급 제어 프로그램 같은 다양한 프로그램, 정착 온도 정보 등을 저장한다. 또한, CPU(80)는 ROM(82)에 저장된 프로그램에 기초하여 다양한 연산 처리를 행한다. RAM(81)은, CPU(80)의 연산 처리에서의 작업 영역으로서 이용된다.

조작부(83)는, 유저 등에 의해 입력되는 외부로부터의 조작 지시를 CPU(80)에 출력한다. 정착 모터(86)는, CPU(80)의 제어 하에서 가압 롤러(24)를 회전시킨다.

환경 센서(88)는, 화상 형성 장치의 본체에 배치되고, 화상 형성 장치 A의 분위기 온도(내부 온도)를 검출해서 CPU(80)에 출력한다. 비접촉 온도계(89)는 필름(22)의 닙 외측의 온도를 검출해서 그것을 CPU(80)에 출력한다. 서미스터(25)는 히터(23)의 온도 및 필름(22)의 닙 내측의 온도를 히터(23)의 온도에 기초하여 검출하고 그것들을 CPU(80)에 출력한다. CPU(80)는, 온도 정보 등에 기초하여 히터(23)의 온도 및 정착 모터(86)의 구동을 제어하고, 이에 대해서는 후술한다.

이어서, 화상 형성 시의 히터(23)의 통전 제어에 대해서 설명한다.

도 5는, 히터의 통전 제어 경로를 도시하는 도면이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, CPU(80)가 화상 형성 작업 신호를 수신하면, CPU(80)는 트라이액(42)을 온하고, 이에 의해 AC 전원(43)으로부터 급전부(33a, 33b) 및 서모 스위치(32)를 통해 가열 저항체(26)를 통전한다.

이 통전에 의해, 가열 저항체(26) 전역이 가열해서 승온한다. 이 온도 상승에 따라 가열되는 히터 기판(27)의 온도를 서미스터(25)의 출력을 변환하는 A/D에 의해 검출한다. 히터 기판(27)의 온도, 즉 히터(23)의 온도가 목표 온도에 도달할 때까지 통전이 계속된다.

즉, 히터(23)가 목표 온도에 도달하면, 서미스터(25)로부터의 출력 신호에 기초하여, 트라이액(42)에 의해 히터(23)에 공급되는 전력을 위상 제어, 주파수 제어 등에 의해 제어하여, 히터(23)의 온도를 제어한다. 구체적으로는, CPU(80)는 서미스터(25)에 의해 검출되는 온도가 설정 온도보다 낮은 경우에는 가열 저항체(26)를 승온시키고, 온도가 설정 온도보다 높은 경우에는 가열 저항체(26)의 온도를 저하시켜 히터(23)의 온도를 설정 온도를 유지하도록 트라이액(42)을 제어한다.

화상 형성 동작이 종료되면, 트라이액(42)은 오프되고 히터(23)에의 통전이 종료된다.

<필름 오목부 자국의 발생 실험>

이어서, 필름(22)의 오목부 자국의 발생 실험의 결과에 대해서 설명한다.

전술한 바와 같이, 필름(22)의 오목부 자국은, 필름(22)의 회전 방향(둘레 방향)의 온도 차로 인한 필름(22)에서의 열응력에 의해 왜곡이 발생한 후에 필름(22)에 구동력을 가함으로써 발생된다. 본 실험에서는, 필름(22)과 가압 롤러(24)를 정지시킨 상태에서 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 80℃ 내지 100℃에서 변화시켰을 때에 정착 닙부에서의 필름(22)의 변형량을 측정하였다. 그 후, 필름(22)을 회전시키도록 가압 롤러(24)를 구동하였고, 필름(22)에 오목부 자국이 있는지의 여부를 확인하였다.

닙 내측 온도로서, 정착 닙부의 시트 반송 방향의 실질적 중앙부에서의 필름(22)의 시트(P)와의 접촉면에서의 온도를 측정하였다. 닙 외측의 온도로서, 상술한 비접촉 온도계가 필름(22)의 시트(P)와의 접촉면에 배치된 위치(도 2에서 S 점)의 온도를 측정하였다. 변형량으로서, 가열 전과 후의 필름(22)의 형상의 변화량(도 27a에 나타내는 화살표 h의 길이)을 측정하였다.

도 6은 실험 결과를 나타낸다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 금회의 실험에서는, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 95℃ 이상일 때, 변형량이 50㎛ 이상이 되고 그 후에 필름(22)을 회전시킴으로써 필름(22)에 오목부 자국이 발생하는 것이 확인되었다. 그러므로, 필름(22)의 변형(오목부 자국의 발생)을 억제하기 위해서, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 95℃ 미만이 되도록, 후술하는 제어를 행한다.

<시동 제어>

먼저, 화상 형성 작업 신호를 수신할 때 히터(23)의 온도를 설정 온도로 상승시키는 시동 제어에 대해서 도 7에 도시된 흐름도를 참조해서 설명한다. 본 실시형태에서는, 히터(23)의 폴리이미드 코팅(30)과 필름(22) 사이에 도포된 윤활제가 용융하기 시작하고 윤활성을 확보할 수 있는 온도는 80℃이다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 화상 형성의 작업 신호를 수신하면(S1), 필름(22)이 정지한 상태에서 히터(23)에의 통전을 개시한다(S2). 이어서, 메인 서미스터(25a)로 검출한 히터(23)의 온도가 85℃에 도달하면(S3), 정착 모터(86)가 구동되기 시작하고(S4), 가압 롤러(24)가 필름(22)을 회전시키기 위해 회전된다. 즉, CPU(80)는, 메인 서미스터(25a)에 의해 검출되는 히터(23)의 온도의 결과를 취득하고, 히터(23)의 온도가 85℃에 도달했을 때에 정착 모터(86)의 구동을 개시시킨다. 그 후, 히터(23)가 설정 온도에 도달하면, 정착 닙부에 시트(P)를 통과시키면서 정착 동작을 행한다(S5).

도 8은, 25℃의 환경하에서 상기 시동 제어를 실행했을 때의 필름 닙 내측의 온도와 닙 외측의 온도의 추이를 나타내는 그래프이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 화상 형성 작업 신호를 받으면, 필름(22)이 정지되고 가열된다. 결과적으로, 필름(22)의 닙 내측의 온도가 상승한다. 이때, 필름(22)은 비회전 상태가 되기 때문에, 닙 외측의 온도는 주위 온도를 유지하는 상태에서 상승하지 않는다.

이어서, 히터의 온도가 85℃까지 상승하면, 정착 모터(56)는 구동되기 시작하고 필름(22)은 회전한다. 결과적으로, 필름(22)의 닙 외측의 온도가 상승한다. 이 경우, 서미스터의 검출된 온도가 210℃에 도달하면, 정착 동작이 행해지고, 이때 닙 내측의 온도는 200℃ 정도가 된다.

이러한 제어를 행함으로써, 예를 들어 0℃ 환경과 같은 저온 환경에서도, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차는 85-0=85℃가 되고, 이는 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 95℃ 내로 억제될 수 있는 것을 의미한다. 즉, 시동 제어에서, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 미리정해진 값 이하가 될 때 필름(22)의 회전을 개시시킴으로써, 필름(22)이 회전될 때 필름(22)의 회전 방향에서의 온도 차를 미리정해진 값 이하로 억제할 수 있다. 이로 인해, 필름(22)의 오목부 자국의 발생을 억제하면서, 윤활제를 용융하여 구동 개시 시의 필름(22)과 히터(23) 사이의 마찰을 경감할 수 있다.

본 실시형태에서는, 메인 서미스터(25a)의 검출 온도가 85℃가 될 때에 정착 모터(86)의 구동을 개시하는 제어가 실행되지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 즉, 필름(22)과 히터(23) 사이에 도포된 윤활제의 윤활성을 확보하면서, 필름(22)이 회전될 때에 필름의 오목부 자국의 발생을 방지할 수 있는 온도 영역에서 필름(22)을 회전시키는 제어가 실행되면, 상술한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

<후-회전 제어>

이어서, 정착 동작 후에 행하여지는 후-회전 제어에 대해서 설명한다.

정착 동작의 종료 직후 가압 롤러(24)와 필름(22)의 회전을 정지시키면, 양자가 모두 고온이 되어 있기 때문에, 정착 닙부에서 양자가 서로 부착할 가능성이 있다. 양자가 서로 부착한 상태에서 다시 회전이 개시되면, 필름(22) 표층의 불소 코트, 불소 튜브 등이 박리되고, 가압 롤러(24)와 필름(22)에 토너가 부착되어서, 화상 오염이 발생한다.

또한, 정착 동작 시에 시트(P)와의 마찰에 의해 가압 롤러가 대전되는 차지 업(charge-up)이 발생할 수 있다. 가압 롤러(24)가 토너의 것과 동일한 극성으로 차지 업되는 경우, 토너가 필름(22) 측에 부착되어서 다음에 토너상이 정착되는 시트(P)가 오염된다.

그때, 정착 동작 후에 가압 롤러(24)와 필름(22)을 회전시켜서 양자를 냉각시키며 가압 롤러(24)가 제전되는 후-회전 제어가 실행된다.

먼저, 종래의 후-회전 제어에 대해서 설명한다. 종래에는, 정착 동작의 종료 후에, 히터(23)에의 통전을 오프하고, 회전 제어만을 행해서 필름(22)과 가압 롤러(24)를 냉각하고 있었다. 회전 제어를 행하는 시간은, 정착되는 시트(P)의 평량이 큰 경우에는 20초로 설정되고, 평량이 작은 경우는 2.5초로 설정된다. 이것은 평량이 증가할수록 시트(P)의 전기 저항이 증가하여 가압 롤러(24)가 시트(P)와의 마찰에 의해 더 용이하게 차지 업되기 때문이다. 그러므로, 시트(P)의 평량이 큰 경우에는, 후-회전 시간이 증가하도록 제어를 행하여, 시트(P)보다 도전성이 높은 필름(22)을 가압 롤러(24)에 장시간 접촉시켜서 충분히 제전한다.

이어서, 본 실시형태의 후-회전 제어에 대해서 도 9에 나타내는 흐름도를 참고하여 설명한다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 정착 동작의 완료 후(S21), 정착 동작이 행하여지는 시트(P)의 평량, 즉 토너상이 정착되는 시트(P)의 평량이 미리정해진 값보다 큰지 여부를 판정한다(S22). 본 실시형태에서는, 시트(P)의 평량이 90g/m² 이상인지의 여부를 판정한다. 시트(P)의 평량은 유저가 조작부(83)(도 4 참조) 상에서 유저에 의해 설정된 시트(P)의 종류를 기초로 판독한다.

시트(P)의 평량이 90g/m² 미만인 경우, 히터의 통전이 오프되고(S23), 2.5초 동안 가압 롤러(24)와 필름(22)을 회전시킨다(S24). 그 후, 정착 모터(86)의 구동을 오프하고(S28), 이에 의해 후-회전 제어를 종료한다.

한편, 시트(P)의 평량이 90g/m² 이상인 경우, 가압 롤러(24)를 제전하기 위해서, 종래 장치와 마찬가지로 가압 롤러(24)와 필름(22)을 20초 동안 회전시킨다. 이때, 처음 10초간은, 히터(23)의 통전을 계속하는 상태에서 가압 롤러(24)와 필름(22)을 회전시킨다(S25). 이때의 히터(23)의 온도는 정착 동작 동안의 조절 온도로 제어된다.

그 후, 히터(23)의 통전을 오프하고(S26), 가압 롤러(24)와 필름(22)을 10초 동안 회전시킨다(S27). 그 후, 정착 모터(86)의 구동을 오프하고(S28), 이에 의해 후-회전 제어를 종료한다.

<토출 제어>

이어서, 후-회전 제어의 완료 후에 가압 롤러(24)를 클리닝하기 위한 토출 제어에 대해서 설명한다.

토출 제어에서는, 정착 모터(86)가 정지한 상태에서, 필름(22)의 온도가 토너의 연화점 이상이 될 때까지 히터(23)의 온도를 증가시킴으로써 필름(22)을 가열하고, 이에 의해 가압 롤러(24) 상의 토너를 필름(22)에 전사하여 가압 롤러(24)를 클리닝한다. 결과적으로, 다음 정착 동작 시에, 필름(22)으로부터 시트(P)의 표면에 토너를 조금씩 전사한다. 이 동작을 반복함으로써, 가압 롤러(24) 상의 토너의 축적을 방지하고, 시트(P)의 두드러진 토너 오염을 억제한다.

먼저, 종래의 토출 제어에 대해서 설명한다. 종래의 제어에서는, 후-회전 제어의 완료 후에 정착 모터(86)의 구동이 오프되면, 먼저 히터(23)에의 통전을 개시한다. 그 후, 메인 서미스터(25a)가 190℃를 검출할 때까지 통전을 계속한다. 190℃에 도달 후, 메인 서미스터(25a)를 사용하여 190℃에서 온도를 조절하기 위해 PI 제어를 행한다. 그리고, 히터(23)가 190℃를 검출하고 나서 5초 경과 후에 히터(23)에의 통전을 오프한다. 이에 의해, 가압 롤러(24) 상의 토너를 필름(22)에 전사시킨다.

이어서, 본 실시형태의 토출 제어를 도 10에 도시하는 흐름도를 참고하여 설명한다. 본 실시형태에서는, 토너의 연화점은 160℃인 것으로 상정한다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 먼저 정착 모터(86)가 오프되고 후-회전 제어가 완료되면, 히터(23)에의 통전을 온해서 토출 제어를 개시한다(S31).

이어서, 정착 동작 시의 히터(23)의 조절 온도가 210℃ 이상(제1 온도)인 경우, 토출 제어 중의 히터(23)의 조절 온도를 190℃(제2 온도)로 설정한다(S32, S33). 한편, 정착 동작 시의 히터(23)의 조절 온도가 190℃ 이상 210℃ 미만(제3 온도)인 경우에는, 토출 제어 중의 조절 온도를 180℃(제4 온도)로 설정한다(S34, S35). 히터(23)의 조절 온도가 190℃ 미만인 경우에는, 토출 제어시의 조절 온도를 170℃로 설정한다(S34, S36). 본 실시형태에서는, 히터(23)의 조절 온도는, 평량이 큰 시트(P)에서는 정착성을 확보하기 위해서 높게 설정되고, 평량이 작은 시트(P)에서는 토너의 핫 오프셋을 방지하기 위해서 낮게 설정된다. 예를 들어, 시트의 평량은, 조작 유닛(83)을 통해 유저가 입력할 수 있다. 시트의 평량이 유저에 의해 설정됨으로써, 시트에 따라, 정착 동작 시의 히터(23)의 조절 온도가 결정된다.

이어서, 온도가 정해진 조절 온도에 도달하고 나서 5초 경과 후(S37), 히터(23)를 오프하고(S38), 이에 의해 토출 제어를 종료하여 정착 대기 상태에 들어간다.

도 11a 및 도 11b는, 후-회전 제어 후에 전술한 토출 제어를 행했을 때의 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측의 온도의 추이를 나타내는 그래프이다. 도 11a는 종래의 후-회전 제어를 행했을 때의 온도 추이를 나타낸다. 도 11b는 본 실시형태의 후-회전 제어를 행했을 때의 온도 추이를 나타낸다. 이들 그래프는, 0℃의 저온 환경 하에서, 정착 동작이 평량이 100g/m²인 5매의 시트(P)에 대해 210℃의 조절 온도에서 실행된 후의 온도 추이를 나타낸다. 또한, 이들 그래프에서, 0초 시점은 정착 동작의 완료 후의 후-회전 제어가 개시되는 시점이다.

도 11a 및 도 11b에 도시하는 바와 같이, 종래의 제어에서는, 후-회전 제어 개시 시에 히터(23)에의 통전이 차단되기 때문에 닙 내측의 온도와 닙 외측의 온도는 모두 저하되고, 닙 내측의 온도와 닙 외측의 온도 사이의 차이는 낮아진다. 그 후, 토출 제어 동안 정지 상태에서의 가열을 행하면, 필름(22)의 닙 내측의 온도가 급격하게 상승하지만, 닙 외측의 온도는 계속해서 저하되어 간다. 이로 인해, 토출 제어 중에 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 커지고, 그 후의 토출 제어 중이나 토출 제어 직후에 화상 형성 작업이 수신되어서 정착 모터(86)가 구동되면, 필름(22)에 오목부 자국이 발생한다.

한편, 본 실시형태의 제어에서는, 후-회전 제어 개시 후에도 전반 10초 동안은 히터에의 통전을 행하면서 회전을 행하기 때문에, 후-회전 제어 종료 시에 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측의 온도가 종래의 제어와 비교해서 높아진다. 이로 인해, 그 후에 토출 제어에 의해 정지 상태의 가열을 행해도, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차는 95℃ 미만이 된다. 이때, 정착 모터(86)가 구동되는 경우에도, 필름(22)의 오목부 자국의 발생이 억제된다.

이와 같이, 후-회전 제어에서 즉시 히터(23)의 통전을 오프하지 않고 통전을 계속함으로써, 후-회전 제어 종료 시의 필름(22)의 닙 내측의 온도를 높게 할 수 있다. 또한, 그 후 정지 상태의 가열이 행해져도, 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차를 감소시킬 수 있다. 즉, 필름(22)의 비회전 시에 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 작아지도록 히터(23)의 온도를 제어함으로써, 그 후 정착 모터(86)가 온되는 경우에도, 필름(22)의 오목부 자국의 발생을 억제할 수 있다.

후반 10초에 히터(23)에의 통전을 행하지 않고 필름(22)과 가압 롤러(24)를 냉각하므로, 필름(22)과 가압 롤러(24) 사이의 들러붙음을 방지할 수 있다. 또한, 히터(23)에의 통전을 행하면서 회전을 행해도 필름(22) 표면 및 가압 롤러(24) 표면의 전기 저항은 크게 변화하지 않기 때문에, 가압 롤러(24)의 제전 효과는 바뀌지 않고, 가압 롤러(24)의 차지 업에 의한 토너 오염을 방지할 수 있다.

도 12a 및 도 12b는, 0℃ 환경 하에서, 정착 동작이 행해지는 시트(P)의 평량과 정착 동작 동안의 설정 조절 온도를 변화시켰을 경우에, 정착 동작, 후-회전 제어, 및 토출 제어 동안의 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측의 온도의 추이를 나타내는 그래프이다. 도 12a는, 정착 동작이 실행되는 시트(P)의 평량이 80g/m²이고, 정착 동작 시의 히터(23)의 설정 조절 온도가 210℃인 조건에서 종래의 토출 제어와 본 실시형태의 토출 제어를 행했을 때의 온도 추이를 나타낸다.

도 12b는 정착 동작이 실행되는 시트(P)의 평량이 60g/m²이고, 정착 동작 시의 히터(23)의 설정 조절 온도가 190℃인 조건에서 종래의 토출 제어와 본 실시형태의 토출 제어를 행했을 때의 온도 추이를 나타낸다.

도 12a에 나타낸 바와 같이, 정착 동작이 실행되는 시트(P)의 평량이 80g/m²인 경우, 본 실시형태 및 종래의 제어 모두의 토출 제어 시의 조절 온도는 190℃이다. 그러므로, 본 실시형태에 따른 제어의 온도 추이는 종래 제어의 것과 동등하다. 구체적으로는, 정착 동작이 완료된 후 후-회전 동작 동안 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측의 온도가 저하된다. 그 후, 토출 제어가 시작되고 필름(22)의 닙 내측의 온도는 조절 온도가 190℃로 제어될 때까지 상승한다. 한편, 닙 외측의 온도는 토출 제어 중에도 계속해서 저하되기 때문에, 토출 제어 종료 시의 필름의 닙 내측과 닙 외측의 온도 차는 80℃이다. 이때, 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차는 95℃ 이내이기 때문에, 이 상태에서 가압 롤러를 구동시켜서 필름을 회전시켜도 필름 오목부 자국은 발생하지 않는다.

한편, 도 12b에 나타낸 바와 같이, 정착 동작이 실행되는 시트의 평량이 60g/m²이고, 정착 동작 시의 히터의 설정 조절 온도가 190℃인 경우, 조절 온도는 평량이 80g/m²인 경우보다 낮기 때문에, 정착 동작 동안 필름(22)에 저장된 열량은 적다. 이로 인해, 후-회전 제어 종료 시의 필름의 온도는 전체적으로 낮아진다. 이 경우, 종래의 제어에서는, 토출 제어의 개시 후에 필름의 닙 내측의 온도가 상승하고 조절 온도가 190℃로 제어되면, 토출 제어 종료 시의 필름의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차는 100℃가 된다. 이로 인해, 토출 제어의 종료 시에 모터의 구동을 개시하면, 온도 차는 95℃보다 크기 때문에, 필름에 오목부 자국이 발생한다.

한편, 본 실시형태의 제어에서는, 필름의 닙 외측 온도는 종래의 제어와 동등한 추이를 나타낸다. 그러나, 토출 제어 시의 히터의 조절 온도는 정착 동작 시의 조절 온도에 따라서 180℃로 변화한다. 이로 인해, 토출 제어 종료 시의 필름의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차는 90℃이다. 결과적으로, 토출 제어의 종료 시에 모터의 구동이 개시되는 경우에도 필름에는 오목부 자국이 발생하지 않는다.

이와 같이, 토출 제어 시의 히터의 조절 온도는 정착 동작 시의 히터의 조절 온도에 기초하여 변화되므로, 토출 제어 시의 필름의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차는 작아진다. 즉, 필름의 비회전 시에서, 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 미리정해진 값 이하가 되도록 히터의 온도가 제어된다. 이에 의해, 그 후에 화상 형성 작업을 수신하여 모터를 구동시키는 경우에도, 필름의 오목부 자국의 발생을 억제할 수 있다.

본 실시형태에서는, 가열 유닛(23)이 히터 유닛으로서 사용되는 구성을 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 가열 유닛으로서 히터를 사용하지 않고, 필름(22)에 대향하는 IH 코일을 필름을 가열시키기 위해 제공할 수 있다.

(제2 실시형태)

이어서, 본 발명에 따른 정착 장치를 구비하는 화상 형성 장치의 제2 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 제1 실시형태의 것과 동일한 부분은 동일한 도면을 사용하여 동일한 참조 번호로 나타내고, 그에 대한 설명은 생략한다.

제1 실시형태에서는, 시동 제어에서, 메인 서미스터가 85℃ 검출한 시점에서 정착 모터(86)를 구동시켜, 가압 롤러(24)와 필름(22)의 회전을 개시시켰다. 그러나, -15℃ 환경과 같은 초저온 환경 하에서, 정착 동작이 오랫동안 행해지지 않는 경우에는, 필름(22)의 온도는 약 -15℃로 저하된다. 이 경우, 시동 제어 시에 85℃에서 정착 모터(86)를 구동시키는 제어에서는, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 95℃ 이상이 되고, 이는 오목부 자국을 발생시킬 수 있다.

그러므로, 본 실시형태에서는, 메인 서미스터(25a)의 검출 온도, 전회의 화상 형성 작업 수신시부터의 경과 시간, 환경 센서(도시하지 않음)의 검출 온도에 기초하여, 정착 모터(86)의 구동 개시 온도를 변화시킨다. 본 실시형태에 따른 시동 제어에 대해서 도 13에 나타내는 흐름도를 참고하여 설명한다.

도 13에 나타낸 바와 같이, 먼저 화상 형성 작업 신호를 수신하면(S41), 히터(23)의 통전을 온한다(S42). 이어서, 환경 센서(88)에 의해 주위 온도를 검출한다(S43). 이어서, 주위 온도가 미리정해진 온도(본 실시형태에서는 0℃) 미만인지의 여부를 판정한다(S44).

주위 온도가 0℃보다 높은 경우, 초저온 환경이 아니기 때문에, 제1 실시형태의 제어와 마찬가지로, 85℃를 검출한 시점에서 정착 모터(86)의 구동을 개시시킨다(S45, S50).

한편, 주위 온도가 0℃ 미만의 경우, 전회의 화상 형성 작업 신호의 수신시부터 45분 이상이 경과했는지의 여부를 판정한다(S46). 45분 이상이 경과한 경우, 필름(22)의 온도도 주위 온도와 동등해지고 있는 것으로 생각된다. 그러므로, 환경 센서(88)에 의해 검출된 온도 + 85℃를 메인 서미스터(25a)가 검출한 시점에서 정착 모터(86)의 구동을 개시시킨다(S47, S50).

한편, 45분 이상 경과하지 않은 경우, 메인 서미스터(25a)에 의해 검출된 온도가 0℃ 미만인지 여부를 판정한다(S48). 검출 온도가 0℃ 미만인 경우, 필름(22)의 온도도 이 검출 온도와 실질적으로 동등해지고 있다고 생각된다. 그러므로, 검출 온도 + 85℃를 메인 서미스터(25a)가 검출한 시점에서 정착 모터(86)의 구동을 개시시킨다(S49, S50).

한편, 메인 서미스터(25a)에 의해 검출된 온도가 0℃ 이상인 경우, 85℃를 메인 서미스터(25a)가 검출한 시점에서 정착 모터(86)의 구동을 개시시킨다(S45, S50).

도 14는, -15℃ 내지 35℃의 다양한 환경 하에서, 제1 실시형태의 시동 제어와 본 실시형태의 시동 제어를 실시했을 때의 정착 모터(86)의 구동 개시 시의 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 또한, 정착 장치(11)는 그 온도가 실온과 동일해질 때까지 방치된다.

도 14에 도시하는 바와 같이, 제1 실시형태의 제어에서는, -15℃ 환경 하에서도 85℃로 정착 모터(86)를 구동시키기 때문에, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차는 85 - (-15)=100℃가 되고, 오목부 자국을 발생시키는 우려가 있다. 한편, 본 실시형태의 제어에서는, -15℃ 환경과 같은 초저온 환경하에 정착 장치(11)가 놓이는 경우에도, 정착 모터(86)의 구동은 85 + (-15)=70℃를 메인 서미스터(25a)가 검출한 시점에서 구동을 개시한다. 이로 인해, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차는 85℃가 되고, 95℃ 이내에 있게 된다. 이렇게 해서, 시동 제어 동안의 정착 모터(86)의 구동 개시 온도를 주위 온도에 따라서 변경함으로써, 필름(22)의 오목부 자국의 발생을 억제할 수 있다.

본 실시형태에서는, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 미리정해진 범위 내에 있을 때에 정착 모터(86)의 구동을 개시한다. 그러나, 정착 모터(86)가 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 미리정해진 범위를 초과하는 상태에서 구동을 개시하는 경우, 정착 모터(86)는 서서히(단속적으로) 구동될 수 있거나 화상 형성 시보다 완만한 가속도 및 느린 속도로 구성될 수 있다.

(제3 실시형태)

이어서, 본 발명에 따른 정착 장치를 구비하는 화상 형성 장치의 제3 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 상기 제1 실시형태 및 제2 실시형태의 것과 동일한 부분은 동일한 도면을 사용하여 동일한 참조 번호로 나타내고, 그에 대한 설명은 생략한다.

정착 장치(11)에서, 정착 동작시 실행되는 시트(P)가 예를 들어 평량 50g/m²로 얇은 경우, 시트 막힘, 시트 권취 등을 방지하기 위해서, 반속 회전으로 히터(23)의 조절 온도를 낮게 설정해서 정착 동작을 행하는 것이 일반적이다. 이 경우, 히터(23)의 조절 온도가 낮게 설정되기 때문에, 후-회전 제어로부터 토출 제어까지 필름(22)의 온도가 낮아진다.

한편, 정착 동작이 행해지는 시트(P)의 평량이 작은 경우, 시트(P)에 빼앗기는 열량은 비교적 작고, 시트(P)에의 토너의 정착성은 양호한 경향에 있다. 이로 인해, 가압 롤러(24)의 표면에의 토너의 축적량은 비교적으로 적은 경향이 있고, 토출 제어의 실행 필요성은 적다.

그러므로, 본 실시형태에서는, 정착 동작 동안의 히터(23)의 조절 온도에 따라, 토출 제어의 실행 여부를 판정하나. 이하, 본 실시형태의 제어를 도 15에 도시하는 흐름도를 참고하여 설명한다.

도 15에 도시하는 바와 같이, 정착 모터(86)의 구동이 오프되고 후-회전 제어가 종료하면(S51), 정착 동작 동안의 히터(23)의 조절 온도가 미리정해진 값 이상인지 여부를 판정한다(S52). 본 실시형태에서는, 온도가 170℃ 이상인지의 여부를 판정한다. 170℃의 수치는 환경 등에 따라서 적절히 변경될 수 있다.

히터(23)의 조절 온도가 170℃ 미만인 경우, 상술한 이유에 의해 토출 제어의 필요성이 적기 때문에 토출 제어를 행하지 않고 장치는 정착 대기 상태에 들어간다(S61). 한편, 히터(23)의 조절 온도가 170℃ 이상인 경우, 제1 실시형태와 마찬가지의 토출 제어를 행한 후에 장치는 정착 대기 상태에 들어간다(S53 내지 S61). 즉, CPU(80)는, 필름(22)의 회전 상태에서의 가열 온도에 따라, 필름(22)이 정지 후에 히터(23)의 가열을 제어한다. 구체적으로는, 필름(22)의 회전 상태에서의 히터(23)의 조절 온도가 170℃ 이상인 경우(미리정해진 값 이상)에는, 필름(22)이 정지한 후에 히터(23)에 의한 가열을 행하고, 필름(22)의 회전 상태에서의 히터(23)의 조절 온도가 170℃ 미만(미리정해진 값 미만)인 경우에는 히터(23)에 의한 가열을 행하지 않는다.

도 16a 및 도 16b는, 조절 온도가 160℃이고 정착 동작이 행해지는 시트(P)가 박지인 경우에 정착 동작으로부터 0℃ 하의 정착 대기 상태까지의 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도의 추이를 나타내는 그래프이다. 도 16a는 제1 실시형태의 제어를 행할 때의 온도 추이를 나타내고, 도 16b는 본 실시형태의 제어를 행할 때의 온도 추이를 나타낸다.

도 16a에 나타낸 바와 같이, 제1 실시형태의 제어에서는, 정착 동작 동안의 히터(23)의 조절 온도가 160℃로 낮기 때문에, 후-회전 제어 후의 필름(22)의 온도가 낮아진다. 그러므로, 170℃의 가장 낮은 조절 온도에서 토출 제어를 행하는 경우에도, 토출 제어 종료 시의 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차는 120℃로 매우 커진다.

한편, 본 실시형태에 따른 제어에서는, 조절 온도가 170℃ 이하인 때에는 토출 제어를 실행하지 않고 장치가 정착 대기 상태에 들어간다. 따라서, 토출 제어 동안의 정지 상태에서의 가열에 의한 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 확대되지 않는다. 그러므로, 정착 대기 상태에 들어가고 나서도 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차는 작게 유지된다. 따라서, 화상 형성 작업 신호를 수신한 후에 정착 모터(86)가 구동되는 경우에도, 정착 모터(86) 구동 시의 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 95℃ 미만이 되기 때문에, 필름(22)의 오목부 자국의 발생을 억제할 수 있다.

(제4 실시형태)

이어서, 본 발명에 따른 정착 장치를 구비하는 화상 형성 장치의 제4 실시형태에 대해서 도면을 참고하여 설명한다. 상기 제1 내지 제3 실시형태의 것과 동일한 부분은 동일한 도면을 사용하여 동일한 참조 번호로 나타내고, 그에 대한 설명은 생략한다.

종래, 토출 제어시에 화상 형성 작업 신호를 수신한 경우, 토출 제어가 중지되고 화상 형성 동작이 개시되며, 정착 장치(11)에서는 정착 모터(86)가 구동되어서 가압 롤러(24)와 필름(22)을 회전시킨다. 그러나, 토출 제어에서는 정지 상태에서의 가열이 행하여지고 있기 때문에, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 크고, 그 상태에서 필름(22)이 회전하면 오목부 자국이 발생할 우려가 있다.

그러므로, 본 실시형태에서는, 토출 제어 중에 화상 형성 작업 신호를 수신한 경우, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 미리정해진 값 이하로 될 때까지 화상 형성 동작을 개시하지 않는다. 도 17에 나타내는 흐름도를 참고하여 본 실시형태의 제어를 설명한다.

도 17에 나타낸 바와 같이, 정착 동작 후에 후-회전 제어가 완료되면, 필름(22)이 비회전 상태에서 히터(23)의 통전이 온되고, 토출 제어가 개시된다(S71). 이어서, 토출 제어 중에 화상 형성 작업 신호를 수신하지 않는 경우, 통상대로 히터(23)가 미리정해진 설정 온도에 도달한 후에 5초가 경과하고 나서 히터(23)의 통전이 오프되고(S72 내지 S74), 토출 제어가 완료된다.

한편, 토출 제어 중에 화상 형성 작업 신호를 수신하면, 메인 서미스터(25a)와 비접촉 온도계(89)에 의해 닙 내측의 온도와 닙 외측의 온도를 검출하고, 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차를 산출한다(S72, S75, S76, S77). 이어서, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 미리정해진 값 이상인지 여부를 판정한다(S78). 본 실시형태에서는, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 90℃ 이상인지 여부를 판정한다.

필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 90℃ 미만인 경우, 정착 모터(86)의 구동을 온하고(S79), 화상 형성 동작을 실행한다(S87).

한편, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 90℃ 이상일 때, 즉시 화상 형성 동작으로 옮기지 않고 히터(23)의 통전을 오프해서 냉각을 행한다(S80). 그 후, 상기한 바와 마찬가지로, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차를 다시 검출하고(S82 내지 S84), 온도 차가 90℃ 이하가 되었을 때에, 히터(23)의 통전을 온하고(S85), 정착 모터의 구동을 온하며(S86), 화상 형성 동작을 실행한다(S87).

상술한 바와 같이, 토출 제어 중의 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 미리정해진 값 이상인 상태에서 CPU(80)가 정착 모터(86)를 구동하기 위한 신호를 수신했을 때, 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 미리정해진 값 미만이 될 때까지 대기 상태를 지속하여 냉각 동작을 행한 후에 정착 모터(86)를 구동시킨다. 즉, CPU(80)가 정지 상태에서 필름(22)을 히터(23)로 가열하는 동안 필름(22)을 회전시키는 신호를 수신했을 때, CPU(80)는 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 미리정해진 값 이하라고 판정하는 경우에는 필름(22)의 회전 동작을 개시시키고, 온도 차가 미리정해진 값보다 크다고 판정하는 경우에는 필름(22)의 회전 동작을 규제한다. 이에 의해 필름(22)을 회전시킬 때의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차를 감소시킬 수 있고, 이에 의해 필름(22)의 오목부 자국 발생을 억제할 수 있다.

(제5 실시형태)

이어서, 본 발명에 따른 정착 장치를 포함하는 화상 형성 장치의 제5 실시형태에 대해서 도면을 참고하여 설명한다. 상기 제1 내지 제4 실시형태의 것과 동일한 부분을 동일한 도면을 사용하여 동일한 참조 번호로 나타내고, 그에 대한 설명은 생략한다.

본 실시형태에서는, 제4 실시형태의 토출 제어에서 필름(22)의 닙 외측 온도를 비접촉 온도계(도시하지 않음)로 계측하는 것 대신에, 닙 내측의 온도의 단위 시간당의 변화량에 기초하여 산출한다. 즉, 제4 실시형태에서 설명한 단계 S76 및 단계 S83의 필름(22)의 닙 외측의 온도의 검출을 후술하는 제어에 의해 행하고, 기타의 제어는 제4 실시형태의 제어와 동일하다. 이하, 본 실시형태의 필름(22)의 닙 외측의 온도의 산출하는 동작을, 도 18에 나타내는 흐름도와, 도 19에 나타내는 필름(22)의 닙 내측의 온도와 닙 외측 온도의 추이를 나타내는 그래프를 참고하여 설명한다.

도 18에 나타낸 바와 같이, 화상 형성 동작의 종료 후에 히터(23)의 통전을 오프해서 후-회전 제어를 개시할 때, 후-회전 제어의 개시 시간을 ROM(82)에 기록하고, 필름(22)의 닙 내측의 온도를 메인 서미스터(25a)에 의해 검출해서 ROM(82)에 저장한다(S91). 이어서, 정착 모터(86)의 구동을 오프해서 후-회전 제어를 종료할 때, 후-회전 제어의 종료 시간을 ROM(82)에 기록하고, 또한 필름(22)의 닙 내측 온도를 메인 서미스터(25a)에 의해 검출해서 ROM(82)에 저장한다(S92).

이어서, 후-회전 제어 중의 필름(22)의 닙 내측의 온도의 변화량과, 후-회전 제어의 시간에 기초하여, 후-회전 제어에서의 단위 시간당의 닙 내측의 온도의 변화량을 온도 저하율(η)(도 19 참조)로서 산출한다(S93). 본 실시형태에서는, 후-회전 제어를 2초간 실행하고, 필름(22)의 닙 내측 온도는 190℃에서 120℃로 변화했기 때문에 온도 변화율 η=35가 된다.

온도 저하율(η)과, 토출 제어에서의 단위 시간당의 필름(22)의 닙 외측의 온도의 변화량인 온도 저하율(α)(도 19 참조)은 α=0.286η의 관계를 갖는다는 것을 실험에 의해 미리 알고 있다. 이로 인해, 토출 제어 동안의 닙 외측의 온도의 온도 저하율(α)은 상기 식에 온도 저하율(η)(=35)을 대입함으로써 0.286×35=10로서 얻어진다(S94).

전술한 바와 같이, 후-회전 제어에서는, 일정 시간 경과하면 필름(22)의 닙 내측의 온도와 닙 외측의 온도가 실질적으로 동등해진다. 본 실시형태에서는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 후-회전 제어 개시부터 2초가 경과한 후(후-회전 제어 종료 시)에는, 필름(22)의 닙 내측의 온도와 닙 외측의 온도가 실질적으로 동등해진다. 즉, 단계 S2에서 검출된 후-회전 제어 종료 시의 필름(22)의 닙 내측의 온도는, 토출 제어 개시 시의 필름(22)의 닙 외측의 온도와 실질적으로 동일해진다.

이로 인해, 토출 제어 개시 시(= 후-회전 제어 종료 시)로부터의 경과 시간에 기초하여, 필름(22)의 닙 외측 온도를 판정할 수 있다. 즉, 토출 제어 개시로부터의 경과 시간이 T이고, 토출 제어 개시 시의 필름(22)의 닙 내측 온도가 β인 경우에, 다음 식 1에 의해 필름(22)의 닙 외측 온도(θ)를 산출한다(S95).

θ = β - (αT) ... (식 1)

예를 들어, 도 19에 나타낸 바와 같이, 토출 제어 개시 시의 필름(22)의 닙 내측 온도가 120℃이고, 토출 제어 개시로부터 4초 경과 후에 화상 형성 작업 신호를 수신한 경우, 온도 저하율 α=10이기 때문에, 필름의 닙 내측 온도 θ = 120 - (4 × 10) = 80℃가 된다.

상술한 바와 같이, 필름(22)의 닙 외측 온도를, 비접촉 온도계 등의 온도 센서에 의해 계측하는 것이 아니고, 필름(22)의 닙 내측 온도를 검출하는 온도 센서에 의해 검출된 온도에 기초하여 산출함으로써, 부품 개수를 저감시켜서 비용을 삭감할 수 있다.

(제6 실시형태)

이어서, 본 발명에 따른 정착 장치를 구비하는 화상 형성 장치의 제6 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 상기 제1 내지 제5 실시형태의 것과 동일한 부분은 동일한 도면을 사용하여 동일한 참조 번호로 나타내고, 그에 대한 설명은 생략한다.

본 실시형태에서는, 제4 실시형태의 토출 제어에서 필름(22)의 닙 외측 온도를 비접촉 온도계(도시하지 않음)로 계측하는 것 대신에, 닙 내측 온도의 단위 시간당의 변화량에 기초하여 산출한다. 즉, 제4 실시형태에서 설명한 단계 S76 및 S83의 필름(22)의 닙 외측 온도의 검출을 후술하는 제어에 의해 행하고, 기타의 제어는 제4 실시형태의 제어와 동일하다. 이하, 본 실시형태의 필름(22)의 닙 외측 온도의 산출 동작을, 도 20에 나타내는 흐름도와, 도 21에 나타내는 필름(22)의 닙 내측 온도와 닙 외측 온도의 추이를 나타내는 그래프를 참고하여 설명한다.

도 20에 나타낸 바와 같이, 먼저 후-회전 제어의 완료 후, 바로 시동 제어를 개시하지 않고, 히터(23)의 통전과 정착 모터(86)의 구동을 오프로 하는 냉각 기간을 제공한다. 이때, 냉각 기간의 개시 시(히터의 통전과 모터의 구동이 모두 오프되는 때)의 시간과, 냉각 기간 개시 시의 필름(22)의 닙 내측 온도를 ROM(82)에 저장한다(S101). 닙 내측 온도는 메인 서미스터(25a)에 의해 검출한다.

이어서, 미리정해진 시간이 경과 후, 히터(23)의 통전을 온하고, 토출 제어를 개시한다. 즉, 토출 제어의 개시 시점은 냉각 기간 종료 시와 동일한 시점이다. 이때, 토출 제어의 개시(냉각 기간의 종료)의 시점과 메인 서미스터(25a)에 의해 검출된 필름(22)의 닙 내측 온도를 ROM(82)에 저장한다(S102).

이어서, 냉각 기간에서의 필름(22)의 닙 내측 온도의 단위 시간당의 변화량을 온도 변화율(ε)로서 산출한다(S103). 도 21에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에서는, 냉각 기간 개시 시의 필름(22)의 닙 내측 온도는 120℃이고, 냉각 기간 종료 시의 닙 내측 온도는 110℃이었다. 또한, 냉각 기간은 1초이다. 따라서, 온도 변화율(ε)은 (120-110)/1=10이다.

전술한 바와 같이, 후-회전 제어에서는, 일정 시간이 경과하면 필름(22)의 닙 내측의 온도와 닙 외측의 온도가 실질적으로 동등해진다. 본 실시형태에서는, 후-회전 제어 종료 시에는 필름(22)의 닙 내측 온도와 닙 외측 온도는 거의 서로 동일해진다(도 21). 또한, 냉각 기간 중에, 히터(23)에의 통전과 정착 모터(86)의 구동이 오프되기 때문에, 닙 내측 온도와 닙 외측 온도는 실질적으로 동일하게 유지되는 상태로 계속 변화한다. 즉, 단계 S102에서 검출된 토출 제어 개시 시(냉각 기간 종료 시)의 필름(22)의 닙 내측 온도는 닙 외측 온도와 실질적으로 동일하다.

또한, 토출 제어 개시 시에 히터(23)에의 통전이 온되고 정지 상태에서의 가열이 행하여지면, 필름(22)의 닙 내측 온도는 상승한다. 그러나, 닙 외측 온도는 냉각 기간에서와 마찬가지로 온도 변화율에 따라 저하된다. 즉, 토출 제어에서의 단위 시간당의 필름(22)의 닙 외측 온도의 변화량인 온도 저하율(Ψ)과, 냉각 기간에서의 필름(22)의 닙 내측 온도의 온도 변화율(ε)은 동일하다(도 21 참조). 즉, 온도 저하율(Ψ)=온도 저하율(ε)이 성립하기 때문에, CPU(80)는 온도 저하율(Ψ)의 값을 온도 저하율(ε)의 값으로 설정한다(S104). 이 결과는 실험 결과로부터도 판명되고 있다.

이로 인해, 토출 제어 개시 시(= 냉각 기간 종료 시)로부터의 경과 시간이 결정되면, 필름(22)의 닙 외측 온도가 결정된다. 즉, 토출 제어 개시 시부터의 경과 시간이 T이고, 토출 제어 개시 시의 필름(22)의 닙 내측의 온도가 β이면, 다음 식 2에 의해 필름(22)의 닙 외측 온도(γ)가 산출된다(S105).

γ = β - (ΨT) ... (식 2)

예를 들어, 도 21에 나타낸 바와 같이, 토출 제어 개시 시의 필름(22)의 닙 내측 온도(β)가 110℃이고, 토출 제어 개시 후 3초가 경과한 후에 화상 형성 작업 신호를 수신한 경우, 온도 저하율 Ψ=10이기 때문에, 필름의 닙 내측 온도 θ = 110 - (3 × 10) = 80℃가 된다.

상술한 바와 같이, 필름(22)의 닙 외측 온도를 비접촉 온도계 등의 온도 센서에 의해 계측하는 것이 아니고, 필름(22)의 닙 내측 온도를 검출하는 온도 센서에 의해 검출되는 온도에 기초하여 산출함으로써, 부품 개수를 저감시켜서 비용을 삭감할 수 있다.

(제7 실시형태)

이어서, 본 발명에 따른 정착 장치를 구비하는 화상 형성 장치의 제7 실시형태에 대해서 도면을 참고하여 설명한다. 상기 제1 내지 제6 실시형태의 것과 동일한 부분은 동일한 도면을 사용하여 동일한 참조 번호로 나타내고, 그에 대한 설명은 생략한다.

도 22a 및 도 22b는, 정착 닙부가 좁은 경우(도 22a)와 넓을 경우(도 22b)의 필름(22)의 열팽창에 의한 변형을 개략적으로 도시하는 개략도이다.

도 22a 및 도 22b에 나타낸 바와 같이, 정착 닙부가 넓은 경우, 정착 닙부가 좁은 경우보다 열팽창에 의한 필름(22)의 신장량은 커지고, 필름(22)의 온도 경계면에서의 변형량도 커진다. 정착 닙부는 정착 장치(11)의 시트 반송 방향의 폭뿐만 아니라, 가압 롤러(24)의 회전축 방향의 폭도 갖기 때문에, 필름(22)의 변형이 양방향에 발생한다. 이와 같이, 변형량이 커지면, 필름(22)이 영구적으로 변형되는 경향이 있기 때문에, 오목부 자국이 발생하기 쉬워진다. 이로 인해, 필름(22)의 오목부 자국의 발생을 억제하기 위해서는, 정착 닙부가 넓은 경우, 정착 닙부가 좁은 경우보다 가압 롤러(24) 구동 시의 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차를 작게 할 필요가 있다.

그러므로, 본 실시형태에서는, 정착 닙부의 폭에 따라, 가압 롤러(24) 구동 시의 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차를 설정한다. 이에 의해, 필름(22)의 오목부 자국의 발생을 억제할 수 있다. 이하, 도 23에 나타내는 흐름도를 참고하여 본 실시형태의 제어에 대해서 설명한다.

도 23에 나타낸 바와 같이, 정착 동작 후에 후-회전 제어가 종료되면, 필름(22)이 회전되지 않는 상태에서 히터(23)의 통전이 온되고, 토출 제어가 개시된다(S111). 이어서, 토출 제어 중에 화상 형성 작업 신호를 수신하지 않을 경우, 통상대로 히터(23)가 미리정해진 설정 온도에 도달 후에 5초가 경과하고 나서 히터(23)에의 통전이 오프되고(S112 내지 S114), 토출 제어가 완료된다.

한편, 토출 제어 중에 화상 형성 작업 신호를 수신하면, 메인 서미스터(25a)와 비접촉 온도계(89)에 의해 닙 내측 온도와 닙 외측 온도를 검출하고, 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차를 산출한다(S112, S115 내지 S117).

다음에, CPU(80)는 정착 닙부의 폭 정보를 ROM(82)으로부터 취득한다(S118). 정착 닙부의 폭은 부재의 변동에 의해 유닛별로 상이하기 때문에, 폭 정보는 출하시에 미리 ROM(82)에 저장된다. 본 실시형태에서는, 출하시의 시트 반송 방향(필름(22)의 회전 방향)에서의 정착 닙부의 폭은 9.0 mm이다.

이어서, CPU(80)는, 시트 반송 방향에서의 정착 닙부의 폭(N)과 가압 롤러(24) 구동 시의 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차에 관한 역치 값(ν)(미리정해진 온도)가 서로 연관된 테이블(μ)(도 24 참조)을 참조하여 역치 값(ν)을 설정한다(S119). 테이블(μ)은 ROM(82)에 미리 저장되어 있다. 또한, 도 24에 나타낸 바와 같이, 테이블(μ)에서, 역치 값(ν)은, 정착 닙부의 폭이 큰 경우, 작은 경우보다 작게 설정된다. 본 실시형태에서는, 시트 반송 방향에서의 정착 닙부의 폭(N)은 9.0 mm이기 때문에, 역치 값(ν)은 80℃로 설정된다.

이어서, CPU(80)는, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 역치 값(ν) 이상인지의 여부를 판정한다(S120). 즉, 본 실시형태에서는, 필름(22)의 닙의 온도 차가 80℃ 이상인지 여부를 판정한다.

필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 80℃ 미만일 때, 정착 모터(86)의 구동을 온하고(S127), 화상 형성 동작을 실행한다(S129).

한편, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 80℃ 이상일 때, 즉시 화상 형성 동작을 행하지 않고 히터(23)의 통전을 오프하고 냉각 동작을 행한다(S123). 그 후, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차를 다시 검출하고(S124 내지 S126), 온도 차가 80℃ 이내일 때에, 히터(23)의 통전을 온하고(S127), 정착 모터의 구동을 온하여(S128), 화상 형성 동작을 실행한다(S129).

상기와 같이 가압 롤러(24)의 구동 시에서의 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차를 정착 닙부의 폭에 따라서 설정함으로써, 정착 닙부의 폭이 넓은 정착 장치에서도, 필름(22)의 오목부 자국의 발생을 억제할 수 있다.

본 실시형태에서는, 정착 닙부에서의 시트 반송 방향의 폭에 기초하여 역치 값(ν)을 설정한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 가압 롤러(24)의 회전축 방향의 폭에 기초하여 역치 값(ν)을 설정해도 된다.

(제8 실시형태)

이어서, 본 발명에 따른 정착 장치를 구비하는 화상 형성 장치의 제8 실시형태에 대해서 도면을 참고하여 설명한다. 상기 제1 내지 제7 실시형태의 것과 동일한 부분은 동일한 도면을 사용하여 동일한 참조 번호로 나타내고, 그에 대한 설명은 생략한다.

도 25는, 정착 장치(11)에 의해 정착되는 시트의 매수와 정착 장치(11)의 정착 닙부의 폭 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 25에 나타낸 바와 같이, 정착 닙부의 폭은, 정착 시트의 매수가 증가함에 따라서, 가압 롤러(24)의 고무의 연화, 열화 등의 발생에 의해 서서히 증가한다. 선 A, 선 B, 및 선 C 각각은, 다른 정착 장치(11)의 정착 닙부의 폭의 변화를 나타낸다. 전술한 바와 같이, 정착 닙부의 폭은 부재의 변동에 의해 유닛별로 상이하다.

따라서, 본 실시형태에서는, 정착 닙부의 폭을 판정하고, 판정된 정착 닙부의 폭에 따라서 가압 롤러(24)가 구동되는 상태에서의 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차를 설정한다. 이하, 도 26에 나타내는 흐름도를 참고하여 본 실시형태의 제어를 설명한다.

도 26에 나타낸 바와 같이, 정착 동작 후에 후-회전 제어가 완료되면, 필름(22)이 회전하지 않는 상태에서 히터(23)에의 통전이 온되고, 토출 제어가 개시된다(S131). 이어서, 토출 제어 중에 화상 형성 작업 신호를 수신하지 않을 경우, 통상대로 히터(23)가 미리정해진 설정 온도에 도달 후에 5초가 경과하고 나서 히터(23)에의 통전이 오프되고(S132 내지 S134), 토출 제어가 완료된다.

한편, 토출 제어 중에 화상 형성 작업 신호를 수신하면, 메인 서미스터(25a)와 비접촉 온도계(89)에 의해 닙 내측 온도와 닙 외측 온도를 검출하고, 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차를 산출한다(S132, S135 내지 S137).

다음에, CPU(80)는, 출하 시에서의 정착 닙부의 폭 정보와 화상 형성이 행해지는 현재 시트 매수를 취득한다(S138). 정착 닙부의 폭 정보는 출하시에 미리 ROM(82)에 저장된다. 본 실시형태에서는, 출하시의 시트 반송 방향에서의 정착 닙부의 폭(N)은 9.5 mm이다. 이들 정보에 기초하여, 다음에 설명하는 바와 같이 현재의 정착 닙부의 폭을 판정한다(S139).

본 실시형태에서는, 화상 형성 매수를 n으로 할 때, 정착 닙부의 폭의 증가량(Δ)은 Δ=2×10-5×n(mm)의 관계를 갖는 것이 실험적으로 확인되었다. 이로 인해, 예를 들어 화상 형성이 행해지는 현재의 화상 형성 매수가 50,000매인 것을 상정할 경우, 현재의 시트 반송 방향에서의 정착 닙부의 폭(N)은 10.5 mm인 것으로 판정된다. 즉, CPU(80)는, 정착 장치(11)에 의해 정착 동작을 행한 시트의 누적 매수가 많을수록, 정착 닙부의 폭이 크다고 판정한다.

본 실시형태에서는, 제7 실시형태에서와 마찬가지로, 테이블(μ)(도 24 참조)이 미리 ROM(82)에 저장된다. 테이블(μ)에서, 시트 반송 방향에서의 정착 닙부의 폭(N)과 가압 롤러(24) 구동 시의 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차에 관한 역치 값(ν)(미리정해진 온도)이 서로 관련되어 있다. 따라서, CPU(80)는, 판정된 정착 닙부의 폭에 기초하여, 테이블(μ)을 참조하여 역치 값(ν)을 설정한다(S140). 본 실시형태에서는, 역치 값(ν)은 70℃로 설정된다.

이어서, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 역치 값(ν) 이상인지의 여부를 판정한다(S141). 즉, 본 실시형태에서는, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 70℃ 이상인지의 여부를 판정한다.

필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 70℃ 미만일 때, 정착 모터(86)의 구동을 온되고(S142), 화상 형성 동작이 실행된다(S150).

한편, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차가 70℃ 이상일 때, 즉시 화상 형성 동작을 행하지 않고, 히터(23)에의 통전을 오프하고 냉각 동작을 행한다(S143). 그 후, 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차를 다시 검출하고(S145 내지 S147), 온도 차가 70℃ 이내일 때, 히터(23)에의 통전을 온하고(S148), 정착 모터의 구동을 온하여(S149), 화상 형성 동작을 실행한다(S150).

가압 롤러(24) 구동 시에서의 필름(22)의 닙 내측과 닙 외측 사이의 온도 차를, 판정된 정착 닙부의 폭에 따라서 설정함으로써, 사용 상황에 따라 정착 닙부의 폭이 변화하는 경우에도, 필름(22)의 오목부 자국의 발생을 억제할 수 있다.

본 실시형태에서는, 정착 닙부에서의 시트 반송 방향의 폭에 기초하여 역치 값(ν)을 설정한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 가압 롤러(24)의 회전축 방향의 폭에 기초하여 역치 값(ν)을 설정해도 된다.

상기 제1 내지 제8 실시형태에서 설명한 필름(22)의 닙 외측 온도의 검출 방법 외에는, 필름(22)의 닙 외측 온도의 온도 추이 테이블을 ROM(82)에 미리 저장시켜 두는 구성을 채용할 수 있으며, 상술한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명했지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 모든 변형, 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

본 출원은 그 전체가 본원에 참조로 통합되는 2016년 9월 29일에 출원된 일본 특허 출원 제2016-191158호 및 2017년 6월 14일에 출원된 일본 특허 출원 제2017-117027호의 우선권을 청구한다.

Claims (19)

1. 기록재 상에 형성된 토너상을 가열 및 가압에 의해 상기 기록재에 정착시키는 정착 장치이며,
   회전가능한 원통형의 필름;
   상기 필름과 함께 닙부를 형성하고, 상기 기록재를 상기 닙부에 끼움지지하여 반송하도록 구성된 가압 부재;
   가열 처리를 수행함으로써, 상기 필름 및 상기 가압 부재에 의해 형성된 상기 닙부를 가열하도록 구성된 가열 유닛; 및
   상기 필름이 회전 상태로부터 정지 상태로 변화될 때, 상기 회전 상태에서의 상기 가열 유닛의 가열 온도에 따라, 상기 정지 상태에서의 상기 가열 유닛의 가열 온도를 가변적으로 제어하도록 구성되고, 미리 정해진 기간 후에 상기 정지 상태에서의 가열을 정지하게끔 제어하도록 구성된 제어부를 포함하는, 정착 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 기록재의 평량 정보에 따라서 상기 회전 상태에서의 상기 가열 온도를 설정하는, 정착 장치.
3. 기록재 상에 형성된 토너상을 가열 및 가압에 의해 상기 기록재에 정착시키는 정착 장치이며,
   회전가능한 원통형의 필름;
   상기 필름과 함께 닙부를 형성하고, 상기 기록재를 상기 닙부에 끼움지지하여 반송하도록 구성된 가압 부재;
   가열 처리를 수행함으로써, 상기 필름 및 상기 가압 부재에 의해 형성된 상기 닙부를 가열하도록 구성된 가열 유닛; 및
   상기 필름이 회전 상태로부터 정지 상태로 변화될 때, 상기 회전 상태에서의 상기 가열 유닛의 가열 온도에 따라, 상기 정지 상태에서 상기 가열 유닛의 가열 동작을 행할지 여부를 제어하도록 구성되고, 미리 정해진 기간 후에 상기 정지 상태에서의 가열을 정지하게끔 제어하도록 구성된 제어부를 포함하는, 정착 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 기록재의 평량 정보에 따라서 상기 회전 상태에서의 상기 가열 온도를 설정하는, 정착 장치.
5. 기록재 상에 형성된 토너상을 가열 및 가압에 의해 상기 기록재에 정착시키는 정착 장치이며,
   회전가능한 원통형의 필름;
   상기 필름과 함께 닙부를 형성하고, 상기 기록재를 상기 닙부에 끼움지지하여 반송하도록 구성된 가압 부재;
   가열 처리를 수행함으로써, 상기 필름 및 상기 가압 부재에 의해 형성된 상기 닙부를 가열하도록 구성된 가열 유닛; 및
   상기 필름이 회전 상태로부터 정지 상태로 변화될 때, 상기 기록재의 평량 정보에 따라, 상기 정지 상태에서의 상기 가열 유닛의 가열 온도를 가변적으로 제어하도록 구성되고, 미리 정해진 기간 후에 상기 정지 상태에서의 가열을 정지하게끔 제어하도록 구성된 제어부를 포함하는, 정착 장치.
6. 기록재 상에 형성된 토너상을 가열 및 가압에 의해 상기 기록재에 정착시키는 정착 장치이며,
   회전가능한 원통형의 필름;
   상기 필름과 함께 닙부를 형성하고, 상기 기록재를 상기 닙부에 끼움지지하여 반송하도록 구성된 가압 부재;
   가열 처리를 수행함으로써, 상기 필름 및 상기 가압 부재에 의해 형성된 상기 닙부를 가열하도록 구성된 가열 유닛; 및
   상기 필름을 회전 상태로부터 정지 상태로 제어하도록 구성되고, 상기 필름이 회전 상태에 있을 때에 기록재의 평량 정보에 따라 상기 가열 처리의 가열 온도를 제어하도록 구성된 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 기록재의 평량 정보에 따라 복수의 모드로부터 하나의 모드를 선택함으로써 제어를 행하고,
   상기 복수의 모드는, 상기 토너상을 상기 기록재에 정착시킨 후에, 상기 필름이 정지 상태에 있을 때에 상기 가열 처리를 수행하고, 그 후에 미리 정해진 기간 후에 상기 가열 처리를 정지하는 제1 모드 및 상기 토너상을 상기 기록재에 정착시킨 후에, 상기 필름이 정지 상태에 있을 때에 상기 가열 처리를 수행하지 않는 제2 모드를 포함하는, 정착 장치.
7. 기록재 상에 형성된 토너상을 가열 및 가압에 의해 상기 기록재에 정착시키는 정착 장치이며,
   회전가능한 원통형의 필름;
   상기 필름과 함께 닙부를 형성하고, 상기 기록재를 상기 닙부에 끼움지지하여 반송하도록 구성된 가압 부재;
   가열 처리를 수행함으로써, 상기 필름 및 상기 가압 부재에 의해 형성된 상기 닙부를 가열하도록 구성된 가열 유닛; 및
   상기 필름이 회전 상태로부터 정지 상태로 변화될 때 상기 가열 유닛의 가열 온도를 제어하도록 구성되고, 미리 정해진 기간 후에 상기 정지 상태에서의 가열을 정지하게끔 제어하도록 구성된 제어부를 포함하며,
   상기 회전 상태에서의 상기 가열 유닛의 가열 온도가 제1 온도일 때, 상기 제어부는 상기 정지 상태에서의 상기 가열 유닛의 가열 온도를 제2 온도로 제어하고, 상기 회전 상태에서의 상기 가열 유닛의 가열 온도가 상기 제1 온도보다 낮은 제3 온도일 때, 상기 제어부는 상기 정지 상태에서의 상기 가열 유닛의 가열 온도를 상기 제2 온도보다 낮은 제4 온도로 제어하는, 정착 장치.
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