KR20030005169A - 벨트 퓨저에서의 가열 제어 - Google Patents

Abstract

퓨저 벨트(52)의 과열을 제거하는 방법을 개시하는 전자 사진 프린트 장치에서, 탐지 수단은 폭이 좁은 기록 매체가 공급되는지 안되는 지를 결정한다. 폭이 좁은 기록 매체가 공급되면, 폭이 좁은 매체가 융합 닙을 빠져나갈 때, 퓨저 가열기는 작동 중단되어 낮은 온도로 된다(또는 꺼진다). 바람직한 장치는 추가로 가열기가 작동 중단되었을 때 미리 결정된 간격으로 가열기의 온도를 측정하고, 각 측정에 대하여, 가열기가 융합 온도로 다시 올라가는데 필요한 시간을 결정하는 수단을 포함한다. 융합 온도로 다시 올라가는데 필요한 시간이 다음 프린트 매체가 융합 닙으로 들어가는데 걸리는 시간보다 크거나 같다면, 가열기는 재작동된다.

Description

벨트 퓨저에서의 가열 제어{CONTROL OF THERMAL HEATING IN A BELT FUSER}

전자 사진에서, 표면 영역이 광에 선택적으로 노출됨으로써 절연된, 광전도 물질의 표면에 잠상이 생성된다. 광에 노출된 표면 영역과 광에 노출되지 않은 표면 영역 사이에 정전기 밀도(electrostatic density)의 차이가 생성된다. 안료 성분과 열 가소성 성분을 함유하는 정전기적 토너에 의해 정전기적인 잠상이 가시성 이미지로 나타나게 된다. 액체 또는 분말일 수 있는 토너는 광전도체의 표면, 현상 전극(development electrode), 및 토너 상의 상대적인 정전기 전하에 따라 광에 노출되거나 노출되지 않은 광전도체의 표면에 선택적으로 이끌린다. 광전도체는 양으로 또는 음으로 하전될 수 있으며, 유사하게 토너 시스템은 양으로 또는 음으로 하전된 입자를 함유할 수 있다.

한 장의 용지 또는 중간 전달 매체(intermediate transfer medium)는 토너의 정전기 전하와는 반대의 정전기 전하를 띠고, 광전도체의 표면에서 나타난 이미지 패턴을 가지고, 중간의 매체 또는 용지 위로 광전도체의 표면으로부터 토너를 당기면서 광전도체의 표면에 가깝게 통과된다. 가열되는 한 세트의 퓨저 롤 또는 벨트(fuser rolls or belts)는 전달에 이어서, 용지에서 토너를 용융시키고 정착시켜서 프린트된 이미지를 만든다.

그러므로 정전기 프린트 공정은 프린팅이 일어남에 따라 광전도체의 표면이 하전되고 방전되는, 복잡하게 진행되는 일련의 단계를 포함한다. 게다가, 프린트 공정이 일어나게 하도록 광전도체의 표면, 토너 및 용지에는, 공정 중에, 많은 전하가 형성된다. 적절한 시간에 적절한 위치에서 적절한 전하를 갖는 것은 공정을 실행시키는 데 있어서 중요하다.

이미지가 용지 또는 다른 기록 매체로 전달된 후, 상기 용지 또는 다른 기록 매체는 퓨저로 이동하는데, 여기서 상기 용지는 가열되고 압착되는 닙(nip)을 통과하여 이동된다. 상기 닙은 토너의 열 가소성 부분을 용융시키는데, 용융된 상기 열 가소성 부분은 용지의 섬유와 결합함으로써 용지 또는 기록 매체 상에 이미지를 정착시킨다. 이것이 토너의 이미지를 용지 표면에 정착시키는 효과적인 방법이지만, 여기에는 몇 가지 문제가 있다. 명확히 말하면, 토너를 융합시키는 가장 간단한 접근 방법은 프린트 매체의 표면에 일정 레벨의 열을 가하는 것이다. 퓨저 핫 롤러(hot roller) 또는 벨트(belt)의 온도를 제어하여 이 레벨의 열을 조절하는데 일반적으로 폐쇄 루프 제어 시스템(closed loop control system)이 사용된다. 전형적으로, 퓨저 벨트를 가열하는 퓨저 핫 롤러 또는 가열기의 온도를 감지하는데에는 서미스터(thermistor)가 사용된다. 이것은 라벨, 편지지 또는 봉투와 같은 다양한 폭의 프린트 매체가 프린터, 특히 벨트 타입 퓨저를 사용하는 프린터에 공급되고기준 에지 공급(reference edge fed)일 때 문제를 일으킬 수 있다. 여기에 사용된 "기준 에지 공급"은 매체의 한 측면이 프린터에서 기준면(reference surface)에 대해 항상 밀착된다는 것을 의미한다. 퓨저에 손상을 입히지 않고 다양한 길이와 너비의 매체를 공급할 수 있는 것은 중요하다. 라벨, 편지지 또는 봉투와 같이 폭이 좁은 프린트 매체를 공급할 때, 상기 프린트 매체가 퓨저 닙(nip)을 통과하면서 퓨저의 비 매체 측(non-media side)은 매체의 열의 양(thermal mass)과 열 소산 효과(heat-sinking effect)를 잃게 되는 반면, 퓨저의 매체 측은 발생된 열의 일부를 매체가 흡수하게 한다. 이는 가열기의 축을 따라 균일하지 않은 온도 프로파일(profile)을 생성시키는데, 서미스터가 매체에 의해 커버되는 가열기 위의 일정 위치로부터의 온도를 제어하고 있기 때문이다. 매체가 점점 길어지고, 무거워지며, 폭이 좁아짐에 따라, 퓨저의 매체 측과 비 매체 측 사이의 온도 차는 현저히 증가한다.

핫 롤러 퓨저 메커니즘에서, 속이 빈 알루미늄 퓨저 롤러의 열의 양은 과잉 에너지가 롤러의 비 매체 측에서 매체 측으로 흐르도록 충분한 전도 경로를 제공하여, 퓨저에서 손상될 정도의 높은 온도가 발생하는 것을 방지한다. 그러나, 벨트 퓨저에서, 가열 시스템은 과잉 에너지를 위한 우수한 열 경로를 만들지 못하는 매우 낮은 열의 양을 갖는다. 과잉 에너지는 그 대신 높은 온도에 의한 손상을 안전하게 처리하지 못하는 퓨저 벨트, 가열기 하우징 및 백 업 롤러로 주입된다. 이는 프린터와 프린트되는 페이지를 손상시킬 수 있다. 벨트 퓨저가 모든 폭의 프린트 매체를 안전하게 공급할 수 있어야 한다고 요구하는 사업 수요에 따라, 폭이 좁은매체가 존재할 때 퓨저 온도를 제어할 수 있어야 한다는 필요성이 존재한다. 본 발명은 매우 간단하고, 값싸며, 효과적인 방법으로 이러한 필요성을 다룬다.

폭이 좁은 매체가 사용될 때, 퓨저에서의 열을 제어하는 문제는 종래의 기술에서 다루어졌었다. 그러나, 이들 접근 방법은 본 발명에 명시된 직접적인 접근 방법을 사용하지 않는다.

1994년 2월 22일 타카노(Takano) 등에게 등록 허여된 미국 특허 제 5,289,247호는 폭이 좁은 매체가 프린터로 공급되는 비 접촉 영역에서 퓨저의 과열(overheating) 문제를 다룬다. 이 접근 방법에서, 프린터에 있는 회로는 사전 조절된 퓨저 가열기 온도 및 프린트 매체가 프린터로 공급되는 사전 조절된 간격를 포함한다. 폭이 좁은 프린트 매체가 사용될 때, 높은 온도에 대한 문제는 폭이 좁은 프린트 매체를 위한 사전 조절된 공급 속도를 낮추거나, 사전 조절된 퓨저 롤러 온도를 낮추거나, 프린트 매체가 퓨저를 통과하지 않는 미리 조절된 간격을 낮추는 것에 의해 다루어진다. 이런 접근 방법 도중에, 퓨저 가열기는 프린트 공정 중에 켜지고 꺼지지만, 프린터 회로에 프로그램된 사전 조절된 온도에 도달하고 이를 유지하도록 하기 위하여 켜지고 꺼지는 일이 행해진다.

1994년 5월 24일 히로베(Hirobe) 등에게 등록 허여된 미국 특허 제5,315,350호는 융합 공정 도중에 전기를 가능한 한 효과적으로 사용하도록 개발된 프린터 회로를 개시한다. 히로베 등의 발명은 퓨저를 통해 공급되는 폭이 좁은 프린트 매체에 의해 발생되는 퓨저 과열 문제를 다루지 않는다. 이 공정에서, 정착 롤을 위한 가열기는 미리 결정된 범위 내에서 정착 롤(fixing roll)의 온도를 유지시키기 위하여 켜지고 꺼진다. 이렇게 함으로써, 큰 서지(surge)의 전기가 프린터에 공급되지 않고도 적절한 정착 온도에 도달될 수 있다. 롤러의 현재 온도를 기준으로, 이러한 미리 결정된 목표 온도에 도달하기 위해 얼마나 오랫동안 가열기가 켜 있는 상태로 있어야 하는 지를 결정하기 위하여 전환 테이블(conversion table)이 회로에 사용된다.

1997년 4월 15일 나카야마(Nakayama)에게 허여된 미국 특허 제 5,621,511호는 복사 시간(copying time)을 연장하지 않고 퓨저에서 정착 롤러의 온도를 조절하는 방법에 관한 것이다. 이 방법에서, 고정된 범위 내에서 퓨저 온도를 유지하기 위하여 전력이 연결되고 끊어지게 조절되는 한편, 퓨저 메커니즘은 정착 장치의 온도와 프린트 될 남은 용지의 수를 기준으로 용지 공급기 간격을 조절한다.

1997년 9월 16일 오츄카(Ohtsuka) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,669,039호는 다른 폭의 매체가 퓨저 메커니즘에 공급될 때 균일한 퓨저 벨트 온도를 유지시키는 방법을 설명한다. 이것은 가열기로 공급되는 전력의 수준과 퓨저로 들어가는 매체의 공급 간격을 변경함으로써 달성된다.

폭이 좁은 프린트 매체가 퓨저 닙을 빠져나갔을 때, 퓨저 가열기에 공급되는 전력을 줄이거나 끊음으로써, 상기 매체에 의해 발생되는 퓨저 벨트의 과열 문제가 해결될 수 있다는 것이 이제 발견되었다. 이러한 접근 방법은 가열기가 줄여지거나 꺼졌을 때, 가열기의 온도를 주기적으로 측정하는 메커니즘을 퓨저에 포함시키고, 다음 프린트 매체가 퓨저 닙으로 들어가는데 걸릴 시간을 결정하고, 그 후 다음 매체가 퓨저 닙에 들어갈 때까지 남은 시간을 고려하여, 가열기의 현재 온도에서 동작 온도까지 도달하는데 걸릴 시간을 기준으로 가열기에 전력을 재가동 시킴으로써 더욱 강화될 수 있다.

본 발명은 전자 사진 공정(electrophotographic process)에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 봉투와 같은 폭이 좁은 프린트 매체가 시스템을 통해 공급될 때 전자 사진 장치의 퓨저(fuser)부에서 가열을 제어하는 것에 관한 것이다.

도 1은 특히, 데스크탑 프린터 또는 복사기에 사용되는 전형적인 전자 사진 장치를 나타내는 레이저 프린터의 개략도.

도 2는 폭이 좁은 기록 매체 상에 이미지를 정착시키는 본 발명 방법을 설명하는 흐름도.

도 3은 본 발명의 장치와 방법에 대한 실제 사용을 도시하는 타이밍 도.

본 발명은

사용 중에 고정되어 있는 가열기와,

상기 가열기 상에서 활주될 수 있는 필름과,

상기 가열기와 상호 작용하여 닙(nip)을 형성하는 백-업 부재로서, 상기 필름은 상기 백-업 부재와 상기 가열기 사이에 삽입되고, 여기서, 기록 매체에 포함된 이미지는 상기 가열기로부터의 열에 의해 닙에 있는 동안 상기 필름을 통해 가열되는, 백-업 부재와,

닙으로 들어가는 특정한 기록 매체의 폭이 좁은 것인지 아닌지를 탐지하는 탐지 수단과,

폭이 좁은 기록 매체가 닙을 빠져나갔거나 빠져나가려할 때, 상기 가열기로 공급되는 전력을 줄이고(바람직하게는 상기 가열기를 끄고), 다음 기록 매체가 닙에 들어가기 전에 상기 가열기를 재가동시키는 제어 수단을

포함하는 이미지-정착 장치를 포함한다.

바람직한 실시예에서, 위에서 설명된 이미지-정착 장치는 추가적으로,

상기 가열기가 꺼질 때, 미리 결정된 간격으로 가열기의 온도를 측정하는 수단과,

측정된 온도로부터 동작 온도에 도달하기 위해 가열기에 필요한 시간{램프시간(ramp time)}을 계산하는 수단과,

미리 결정된 간격으로, 다음 기록 매체가 닙으로 들어가는데 걸릴 시간{통과시간(transit time)}을 결정하는 수단과,

램프 시간이 관련 통과 시간보다 크거나 같을 때 상기 가열기를 재작동시키는 제어 수단을 포함한다.

마지막으로, 본 발명은 사용 중에 고정되어 있는 가열기와, 상기 가열기 상에서 활주 가능한 필름과, 상기 가열기와 상호 작용하여 닙을 형성하는 백-업 부재로서, 상기 필름은 상기 백-업 부재와 상기 가열기 사이에 삽입되며, 기록 매체에 포함된 이미지가 상기 가열기로부터의 열에 의해 닙에 있는 동안 상기 필름을 통해 가열되는, 백업 부재를 포함하는 이미지 정착 장치를 사용하여, 폭이 좁은 기록 매체 상에 이미지를 정착하는 방법을 포함하며, 이 방법은

정착 장치에 공급되는 기록 매체의 폭이 좁은 지 아닌 지를 결정하는 단계와,

폭이 좁은 기록 매체가 닙을 빠져나갔거나 빠져나가려할 때 상기 가열기를 작동 중단시키는 단계(바람직하게는 상기 가열기를 끄는 단계)와,

상기 가열기가 작동이 중단될 때, 미리 결정된 간격으로 가열기의 온도를 측정하는 단계와,

측정된 온도로부터 동작 온도에 도달하는데 가열기에 필요한 시간(램프 시간)을 계산하는 단계와,

미리 결정된 간격으로, 다음 기록 매체가 닙으로 들어가는데 걸릴 시간(통과시간)을 결정하는 단계와,

램프 시간이 관련 통과 시간보다 크거나 같을 때 상기 가열기를 재작동시키는 단계와,

이미지-정착 장치에 공급되는 각각의 폭이 좁은 기록 매체에 대해 상기 과정을 반복하는 단계를 포함한다.

본 발명은 폭이 좁은 기록 매체가 전자 사진 프린터를 통하여 공급될 때 퓨저 온도를 제어하는 방법과 장치에 관한 것이다. 폭이 좁은 매체가 퓨저로부터 나가거나 나가려고 할 때, 퓨저 벨트 가열기의 출력을 줄이거나 퓨저 벨트 가열기를 끄고 그 후 후속되는 폭이 좁은 프린트 매체가 퓨저 닙에 근접할 때 가열기의 출력을 조심스럽게 제어하는 방식으로 원래 수준까지 올림으로써, 프린터의 구조 또는 회로를 크게 변경시키지 않고도 과열의 위험을 방지하도록 매우 쉽고 효율적인 방법으로 온도를 제어할 수 있다.

대표적인 전자 사진 장치인 레이저 프린터에 대한 표준 설계는 도 1에 도시되어 있다. 레이저 프린터는 용지 공급 섹션(10), 이미지 형성 장치(20), 레이저 주사 섹션(30), 및 정착 장치(50)를 포함한다. 용지 공급 섹션(10)은 프린터에 제공되는 이미지 형성 장치(20)에 기록 용지(또는 다른 프린트 매체)(1)를 순차적으로 운반한다. 이미지 형성 장치(20)는 토너 이미지를 이동된 기록 용지(1)에 운반한다. 정착 장치(50)는 이미지 형성 장치(20)에서 보내진 기록 용지(1)에 토너를 정착시킨다. 그 후에, 기록 용지(1)는 용지 운반 롤러(41,42)에 의해 프린터 밖으로 배출된다. 요컨대, 기록 용지(1)는 도 1에서 화살표(A)로 표시된 경로를 따라 이동된다. 여기서 사용된 용어 "기록 용지" 또는 "용지"는 정전 프린터(electrostatic printer)를 통하여 공급될 수 있는 임의의 그리고 모든 기록/프린트 매체{예를 들어, 용지, 투명지(transparencies), 라벨, 봉투, 편지지}를 포함하고자 한다는 것을 이해하여야 한다.

용지 공급 섹션(10)은 용지 공급 트레이(tray)(11), 용지 공급 롤러(12), 용지 분리 마찰 플레이트(plate)(13), 가압 스프링(14), 용지 탐지 작동기(15), 용지 탐지 센서(16) 및 제어 회로(17)를 포함한다.

프린트 명령을 수신하면, 용지 공급 트레이(11)에 위치된 기록 용지(또는 다른 프린트 매체)(1)는 프린터 공급 롤러(12), 용지 분리 마찰 플레이트(13) 및 압력 스프링(14)의 작동에 의해 프린터 내로 한 장씩 공급된다. 공급된 기록 용지(1)가 용지 탐지 작동기(15)를 밀어 내리면, 용지 탐지 센서(16)는 이미지 프린트의 개시를 지시하는 전기 신호를 출력한다. 용지 탐지 작동기(15)의 작동에 의해 시작되는 제어 회로(17)는 발광 다이오드의 온/오프(on/off)를 제어하기 위하여 레이저주사 섹션(30)의 레이저 다이오드 발광 유닛(31)에 이미지 신호를 전송한다.

레이저 주사 섹션(30)은 레이저 다이오드 발광 유닛(31), 주사 미러(scanning mirror)(32), 주사 미러 모터(33) 및 반사 미러(35,36,37)를 포함한다.

주사 미러(32)는 주사 미러 모터(33)에 의해 일정한 고속으로 회전된다. 다시 말하면, 레이저 광(34)은 도 1의 용지 표면에 대하여 수직 방향으로 주사한다. 레이저 다이오드 발광 유닛(31)에 의해 방사되는 레이저 광(34)은 반사 미러(35,36,37)에 의해 반사되어 감광체(21)에 가해진다. 레이저 광(34)이 감광체(21)에 가해지면, 감광성 몸체(21)는 제어 회로(17)로부터의 온/오프 정보에 따라 레이저 광(34)에 선택적으로 노출된다.

이미지 형성 장치(20)는 감광체(21), 전달 롤러(22), 하전 부재(23), 현상 롤러(developing roller)(24), 현상 유닛(25) 및 클리닝(cleaning) 유닛(26)을 포함한다. 하전 부재(23)에 의해 미리 하전된 감광성 몸체(21)의 표면 전하는 레이저 광(34)에 의해 선택적으로 방전된다. 그리하여, 감광성 몸체(21)의 표면에 정전기적인 잠상이 형성된다. 정전기적인 잠상은 현상 롤러(24) 및 현상 유닛(25)에 의해 가시화된다. 특히, 현상 유닛(25)으로부터 공급된 토너는 현상 롤러(24)에 의해 감광체(21)에 있는 정전기적인 잠상에 부착되어 토너 이미지를 형성한다.

현상을 위해 사용되는 토너는 현상 유닛(25)에 저장된다. 토너는 (흑색 토너를 위한 카본 블랙과 같은) 컬러 성분 및 가소성 성분을 함유한다. 현상 유닛(25)에서 적절히 교반됨으로써 하전되는 토너는 현상 롤러(24)에 인가된 현상 바이어스전압(developing biased voltage)과 감광체(21)의 표면 전위(surface potential)에 의해 생성되는 전기장의 상호작용에 의해 위에서 언급된 정전기적인 잠상에 부착되어 감광성 몸체(21)에 있는 가시 이미지를 형성하는 잠상을 따르게 된다. 토너가 가시 이미지를 형성하는 잠상에 부착될 때 토너는 전형적으로 음전하를 갖게된다.

다음에, 용지 공급 섹션(10)으로부터 운반된 기록 용지(1)는 감광성 몸체(21)와 전달 롤(22)에 의해 사이에 끼이면서 아래 방향으로 운반된다. 용지(1)는 감광성 몸체(21) 상의 조색된 이미지에 시간 조화를 이루어 이송 닙에 도착한다. 기록 용지(1)가 아래로 운반됨에 따라, 감광성 몸체(21)에 형성된 토너 이미지는 운반 롤러(22)에 인가된 운반 전압에 의해 생성되는 정전기장과의 상호 작용에 의해 기록 용지(1)에 전기적으로 이끌리고 운반된다. 기록 용지(1)에 운반되지 않고, 감광성 몸체(21)에 계속 남아있는 임의의 토너는 클리닝 유닛(26)에 의해 수집된다. 그 후에, 기록 용지(1)는 정착 장치(50)에 운반된다. 정착 장치(50)에서, 고온으로 유지되는 정착 롤러 또는 벨트(52)와 압착 롤러(51)에 의해 형성되는 닙을 통한 이동에 의해 기록 용지(1)가 끼어들어갈 때 적절한 온도와 압력이 가해진다. 토너의 열가소성 성분은 정착 벨트(52)에 의해 용융되고 기록 용지(1)에 정착되어 안정한 이미지를 형성한다. 그 후 기록 용지(1)는 프린터 운반 롤러(41,42)에 의해 프린터 밖으로 운반되고 배출된다.

다음에, 정착 장치(50)의 작동이 상세히 설명될 것이다. 정착 장치(50)는 백-업(또는 압착) 롤러(51) 및 정착 롤러 또는 정착 벨트(52)를 포함한다. 본 발명은 폭이 좁은 프린트 매체의 사용이 가열 불균형을 초래할 뿐이기 때문에 정착 장치(50)가 정착 벨트를 사용하는 실시예에 관한 것이다. 이것은 정착 롤러가 일반적으로 알루미늄과 같은 금속 물질로 제조되기 때문이다. 알루미늄은 높은 열의 양을 가지며, 폭이 좁은 프린트 매체가 사용될 때 과열을 효과적으로 방지하는 열 싱크(sink)의 역할을 한다. 퓨저 벨트는 폴리이미드와 같이 매우 얇은 비금속, 낮은 열의 양을 갖는 물질로 제조되기 때문에 열 싱크의 역할을 할 수 없으며, 퓨저에 폭이 좁은 프린트 매체가 존재한다면 상술한 바와 같이 온도 불균형 및 퓨저의 과열을 초래할 수 있다.

정착 벨트는 일반적으로 최대 약 100㎛, 바람직하게는 최대 약 70㎛인 두께와 우수한 분리 특성을 갖는 높은 열 저항성 및 내구성 재료로 형성되는 무한 벨트 또는 튜브이다. 바람직한 벨트는 폴리이미드 필름으로 만든다. 정착된 토너의 벨트로부터의 해제 특성을 최적화하기 위하여, 벨트는 예를 들어, 플루오르수지(fluororesin) 또는 테프론 재료로 된 외부 코팅을 가질 수 있다. 이러한 퓨저 벨트는 관련분야에 아주 잘 알려져 있다. 일반적으로 세라믹 히터인 가열기(54)는 벨트의 내부 표면에 위치되고 벨트의 외부 표면은 히터의 위치에서 백-업 롤러(51)와 함께 융합 닙을 형성한다. 다시 말하면, 가열기(54)와 백-업 롤러(51)는 닙을 형성하며 그 사이에 퓨저 벨트(52)가 위치된다. 토너를 포함하는 각 페이지는 이 닙{즉, 퓨저 벨트(52)와 백업 롤러(51) 사이}을 통하여 이동되고, 이러한 페이지가 퓨저 닙에 있는 동안 토너는 가해진 열과 압력에 의해 페이지에 정착된다. 전형적으로, 퓨저 닙에서 퓨저 벨트(52)와 백-업 롤러(51) 사이에서의 압력은 약 5psi 내지 약 30psi이다. 퓨저 벨트(52)가 자체 구동될 수 있지만, 종종그렇지 않은 경우도 있다. 일반적으로, 백-업 롤러(51)는 회전되고, 백-업 롤러(51)의 표면과 프린트된 페이지와 궁극적으로 퓨저 벨트(52)의 표면 사이의 마찰이 퓨저 벨트(52)를 회전하게 한다.

백업 또는 압착 롤러(51)는 원통형 형태이다. 백-업 또는 압력 롤러(51)는 기록 용지(1)에 대한 우수한 해제 특성과 우수한 전달 특성을 갖는 재료로 만들어지거나 코팅된다. 백-업 롤러(51)는 충분히 소프트해서 프린트된 페이지가 이동하는 닙을 형성하도록 퓨저 벨트(52)에 대하여 회전된다. 상기 닙을 통과함으로써, 프린트된 페이지는 압력 하에 있게되고, 이 압력과 페이지가 닙에 존재하는 시간 및 퓨저 벨트(52)로부터의 열의 복합적인 효과는 페이퍼 상에 토너를 정착시키는 역할을 한다. 백업 롤러(51)를 만드는 데 사용하는 바람직한 재료는 실리콘 고무이다. 롤러는 전형적으로 알루미늄 코어를 가지는데, 그 표면에는 실리콘 고무층이 몰딩되거나(molded), 접착식으로 부착되어 있다. 이 롤러는 또한 플루오르중합체{예를 들어, 테프론(Teflon)} 슬리브(sleeve) 또는 코팅을 가질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 백업 롤러는 본질적으로 속이 비었고, 금속 코어와, 코어를 둘러싸며 코어와 본질적으로 중심이 같은 외부 금속 쉘(shell)과, 코어와 외부 쉘 사이에 리브(rib)를 갖는다. 이 실시예에서, 백업 롤러(51)는 감소된 열의 양을 갖는데, 이 때문에 백업 롤러 상에 응축되는 수분이 줄어들게 된다. 다른 실시예에서, 백-업 롤러(51)의 표면으로부터 수분을 제거하는데 높은 표면 에너지 물질로 코팅된 와이퍼(wiper)가 사용된다.

본 발명의 핵심은 퓨저의 설계 및 융합에 이용되는 방법에 관한 것으로, 이는 폭이 좁은 프린트 매체의 융합이 퓨저 벨트의 과열을 초래하지 않도록 퓨저의 온도를 조심스럽게 제어한다. 여기서 사용된 용어 "폭이 좁은 프린트 매체"는 표준 용지보다 현저히 좁은, 즉 폭이 8.5인치(약 21.6㎝)보다 현저히 좁은 임의의 프린트 매체를 포함하고자 한다. 폭이 좁은 프린트 매체는 일반적으로 약 7.5인치(약 19.1㎝)이하, 바람직하게는 약 7.25인치(18.4㎝)이하의 폭을 갖는다. 이러한 매체의 예로는 편지지, 봉투, 라벨, 관리 크기 용지(executive-size paper), 및 B-5 용지가 있다. 이러한 프린트 매체는 일반적으로 종이로 만들어지지만, 아세테이트 투명지(acetate transparencies), 케블라 봉투(kevlar envelope) 또는 다양한 플라스틱 물질과 같이 종래에 프린트 공정에서 사용되었던 임의의 물질로 만들어질 수 있다.

본 발명의 핵심은 도 2에 있는 흐름도에 도시되어 있다. 본 발명은 폭이 좁은 매체 작업을 프린트할 때 크게 부과된 간격 도중에 퓨저 가열기 출력을 줄이거나 퓨저 가열기(54)를 끔으로써 폭이 좁은 프린트 매체를 프린트하는 도중에 일어나는 과열의 문제를 해결한다. 상기 제어는 다음 프린트 매체(1)가 퓨저 닙에 도달하는 바로 그 때 퓨저 가열기가 최적의 퓨저 온도에 도달하도록 퓨저 가열기가 작동되는 시간을 조절함으로써 더욱 최적화된다.

프린터는 폭이 좁은 매체가 프린터에 공급되는 지 안되는 지를 탐지하는 센서를 포함한다. 이 센서는 용지 공급 경로 어디에나 위치될 수 있으며, 일반적으로 퓨저의 상류에, 예를 들어, 프린터의 기준 에지로부터 약 6 내지 약7.5인치(약 15.2 내지 약 19.1㎝) 바람직하게는 약 6.7 내지 약 6.8인치(약 17 내지 약 17.3㎝) 떨어져 위치된다. 본 발명의 방법은 공급되는 프린트 매체가 폭이 좁을 때만 적용된다. 부과되는 간격이 입력 센서로부터 퓨저 닙까지의 거리보다 더 크면{일반적으로 약 7인치(약 17.8㎝)보다 크면}, 폭이 좁은 용지가 퓨저 닙을 빠져나가거나 나가려고 할 때 퓨저 가열기가 미리 설정된 저온으로 낮추어 지거나 바람직하게는 꺼지게 된다. 여기서 사용된 용어 "작동 중단(deactivation)"은 저온 설정치로 가열기를 낮추는 것(즉, 가열기의 출력을 줄이는 것)과 가열기를 끄는 것 둘 모두를 포함하고자 한다. 추가적으로, 여기서 사용된 용어 "퓨저 닙을 빠져나감"은 프린트 매체가 실제로 닙을 빠져나가는 시점 뿐 아니라 (닙을 아직 완전히 빠져나가지 않았어도) 특정 기록 매체에 프린트 작업이 완료되어 기록 매체 상에서 더 이상의 융합이 필요없는 시점도 포함한다. 가열기가 저온 설정치로 낮추어지거나 꺼진다면, 열은 주로 백업 롤러(51)를 열전도 경도로, 이용하여 퓨저 벨트의 비 매체 측(즉, 폭이 좁은 용지와 접촉하지 않았던 벨트의 부분)으로부터 보다 차가운 매체 측(즉, 폭이 좁은 용지와 접촉하는 벨트의 부분)으로 흐른다. 이는 비 매체 측을 냉각시키는 역할을 하며 퓨저가 손상 온도에 도달하는 것을 막는다.

바람직한 실시예에서, (폭이 좁은)다음 용지가 입력 센서를 작동시키면, 기계는 미리 결정된 시간 간격(예를 들어, 약 0.001 내지 0.1초의 간격으로, 가장 바람직하게는 약 0.011초마다)으로 가열기 온도를 샘플링(sampling)하기 시작할 것이다. 퓨저의 현재 온도에서 최적 온도로 변경시키는데 필요한 시간(램프 시간)을 결정하기 위하여, 각 샘플링 시점에서, 퓨저의 샘플 온도는 일반적으로 미리 로드된(preloaded) 테이블을 사용하여, 목표하는 최적의 퓨저 온도와 비교된다. 최적의 퓨저 온도는 용지의 통과 속도에 따라, 일반적으로 약 130℃ 내지 약 220℃이다. 그 후, 상기 시간은 현재 기계 내에 공급되는 폭이 좁은 용지의 선단 에지(leading edge)가 퓨저 닙에 도달하는데 걸릴 잔여 시간(통과 시간)과 비교된다. 상기 샘플링은 위에서 한정된 것처럼, 일정한 간격으로 계속되며, 흐름도에서 점선 박스로 나타내어진다. 통과 시간은 실제로 프린터의 센서를 사용하여 측정될 수 있거나 용지가 최초로 입력 센서와 접촉한 이후부터의 (경과) 시간과 용지가 공급되는 속도를 기초로 하여 계산될 수 있다. 예상된 램프 시간이 퓨저 닙까지의 미리 정의된 시간대(통과 시간)를 초과하거나 같다면, 가열기는 다시 켜지거나 원래의 고온 설정치로 재설정된다("재 작동됨"). 바람직한 실시예에서, 램프 시간이 해당 통과 시간 이상일 때, 가장 바람직하게는 램프 시간이 해당 통과 시간과 같을 때 가열기는 다시 켜진다(재 작동됨). 폭이 좁은 용지가 닙에 도달했을 쯤에, 퓨저는 적절한 융합 온도에 있게 될 것이다. 이 방법은 퓨저의 비 매체 측 상에 안전한 작동 온도를 유지하면서 프린트 매체가 적절히 융합되는 것을 보장한다. 이 섹션에서는 시간 측정과 관련하여 논의가 되어졌지만, 제어하는 일은 시간(예를 들어, 공급 모터의 펄스를 카운트하는 것을 기초로 하는)시간이 아니라 거리가 될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 거리와 시간은 본 출원서에 의해 커버되는데, 이는 거리와 시간이 동등하기 때문이다.

도 3은 본 발명의 장치와 방법의 이용을 도시하는 타이밍 도이다. 이 타이밍 도에서, 수평축은 연속되는 시간을 나타내고, 최상단 라인은 연속되는 프린트 매체 용지가 퓨저 닙에 있게되는 시간을 나타내며, 제 2 라인은 연속되는 프린트 매체용지가 최초 입력 센서에 있게되는 시간을 가리키고, 제 3 라인은 퓨저 닙에서의 온도를 나타낸다(수직축은 온도 증가를 나타낸다). 이렇게 하여, 각각의 연속적인 폭이 좁은 프린트 매체 용지가 퓨저 닙을 떠날 때, 퓨저 가열기가 꺼지게 됨을(또는 미리 설정된 온도 설정치로 낮추어 짐) 알 수 있을 것이다. 이는 주로 전도 경로로 백-업 롤러(51)를 사용하여, 열이 퓨저 벨트(52)의 비 매체 측으로부터 차가운 매체 측으로 이동되게 한다. 이렇게 되지 않으면, 프린트 매체가 퓨저 닙에 없는 시간에 비 매체 측의 퓨저 온도가 계속 오르게 되어, 먼저, 퓨저 벨트의 비-매체 측이 비교적 높은 온도를 갖게되는 특별한 문제를 일으킬 것이다. 폭이 좁은 프린트 매체의 다음 용지가 입력 센서로 이동하면, 기계는 현재의 퓨저 온도를 융합을 위한 최적의 온도로 변경시키는데 필요한 시간을 계산하며, 퓨저 가열기는 적절한 시점에서, 원래의 온도로 복귀되거나 다시 켜지며(재 작동됨) 퓨저 온도는 이러한 최적의 수준으로 올라가기 시작한다. 도 3의 제 3 라인에서, 용지가 입력 센서를 작동하는 시간과 퓨저 가열기가 켜지는 시간 사이에는 시간 지연(time lag)이 존재한다는 것이 주목된다. 이 시간 지연 중에, 퓨저 벨트의 비-매체 측의 추가적인 냉각이 일어나며, 퓨저가 현재의 온도에서 최적의 융합 온도로 변경되는데 필요한 시간(램프 시간)을 결정하기 위하여 가열기(54)의 온도가 샘플링된다. 또한, 도 3의 제 3 라인으로부터, 퓨저 온도는 프린트 매체의 다음 용지가 퓨저 닙에 들어가는 시점에서 최적 온도에 도달한다는 것이 주목된다. 폭이 좁은 매체의 용지가 프린터로 공급되는 한 이 방법은 반복된다. 폭이 좁은 매체의 존재는 프린터의 공급 메커니즘에서 센서에 의해 판단된다.

본 출원서에 도시된 도면은 단지 본 발명을 설명하기 위한 것이지 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명의 전체적인 범위는 다음의 청구항 등에 의해 한정된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 봉투와 같은 폭이 좁은 프린트 매체가 시스템을 통해 공급될 때 전자 사진 장치의 퓨저부에서 가열 제어하는 것에 이용될 수 있다.

Claims (18)

1. 이미지 정착 장치로서,

   사용 중에 고정되어 있는 가열기와,

   상기 가열기 상에서 활주될 수 있는 필름과,

   상기 가열기와 상호 작용하여 닙(nip)을 형성하는 백업 부재(backup member)로서, 상기 필름은 상기 백업 부재와 상기 가열기 사이에 삽입되고, 여기서, 기록 매체에 포함된 이미지는 상기 가열기로부터의 열에 의해 상기 닙에 있는 동안 상기 필름을 통해 가열되는, 백업 부재와,

   상기 닙으로 들어가는 특정한 기록 매체의 폭이 좁은 것인지 아닌지를 탐지하는 탐지 수단과,

   폭이 좁은 기록 매체가 상기 닙을 빠져나갔을 때 상기 가열기를 작동 중단시키고, 다음 기록 매체가 상기 닙에 들어가기 전에 상기 가열기를 재작동시키는 제어 수단을

   포함하는, 이미지-정착 장치.
2. 제 1항에 있어서, 폭이 좁은 기록 매체가 상기 닙을 빠져나갔을 때, 상기 제어 수단은 상기 가열기를 끄는, 이미지-정착 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 가열기가 작동 중단되었을 때, 미리 결정된 간격으로상기 가열기의 온도를 측정하는 수단과,

   측정된 온도로부터 동작 온도(operational temperature)에 도달하기 위해 상기 가열기에게 필요한 시간{램프 시간(ramp time)}을 계산하는 수단과,

   미리 결정된 간격으로, 다음 기록 매체가 상기 닙으로 들어가는데 걸릴 시간{통과시간(transit time)}을 결정하는 수단과,

   상기 램프 시간이 관련 통과 시간보다 크거나 같을 때 상기 가열기를 재작동시키는 제어 수단을

   더 포함하는, 이미지-정착 장치.
4. 제 2항에 있어서, 상기 가열기가 꺼질 때 미리 결정된 간격으로, 상기 가열기의 온도를 측정하는 수단과,

   측정된 온도로부터 동작 온도에 도달하기 위해 상기 가열기에게 필요한 시간(램프 시간)을 계산하는 수단과,

   미리 결정된 간격으로, 상기 다음 기록 매체가 상기 닙으로 들어가는데 걸릴 시간(통과시간)을 결정하는 수단과,

   상기 램프 시간이 관련 통과 시간보다 크거나 같을 때 상기 가열기를 켜는 제어 수단을

   더 포함하는, 이미지-정착 장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 가열기의 온도는 약 0.001 내지 약 0.1초의 간격으로측정되는, 이미지-정착 장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 가열기는 세라믹 가열기인, 이미지-정착 장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 필름은 약 100㎛이하의 두께를 갖는 폴리이미드 벨트(polyimide belt)인, 이미지-정착 장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 백업 부재는 알루미늄 백업 롤러(roller)인, 이미지-정착 장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 가열기의 온도는 약 0.011초의 간격으로 측정되는, 이미지-정착 장치.
10. 사용 중에 고정되어 있는 가열기와, 상기 가열기 상에서 활주 가능한 필름과, 상기 가열기와 상호 작용하여 닙을 형성하는 백-업 부재로서, 상기 필름은 상기 백업 부재와 상기 가열기 사이에 삽입되며, 기록 매체에 포함된 이미지가 상기 가열기로부터의 열에 의해 닙에 있는 동안 상기 필름을 통해 가열되는, 백업 부재를 포함하는 이미지-정착 장치를 사용하여 폭이 좁은 기록 매체 상에 이미지를 정착하는 방법으로서,

    상기 정착 장치에 공급되는 기록 매체의 폭이 좁은 지 아닌 지를 결정하는단계와,

    폭이 좁은 기록 매체가 상기 닙을 빠져나갔을 때 상기 가열기를 작동 중단시키는 단계와,

    상기 가열기가 작동 중단될 때, 미리 결정된 간격으로 상기 가열기의 온도를 측정하는 단계와,

    측정된 온도로부터 동작 온도에 도달하기 위해 상기 가열기에 필요한 시간(램프 시간)을 결정하는 단계와,

    미리 결정된 간격으로, 다음 기록 매체가 상기 닙으로 들어가는데 걸릴 시간(통과 시간)을 결정하는 단계와,

    상기 램프 시간이 관련 통과 시간보다 크거나 같을 때 상기 가열기를 작동시키는 단계와,

    상기 이미지-정착 장치에 공급되는 각각의 폭이 좁은 기록 매체에 대해 상기 과정을 반복하는 단계를

    포함하는, 폭이 좁은 기록 매체 상에 이미지를 정착하는 방법.
11. 제 10항에 있어서, 폭이 좁은 기록 매체가 상기 닙을 빠져나갔을 때, 상기 가열기는 꺼지고, 상기 램프 시간이 관련 통과 시간보다 크거나 같을 때, 상기 가열기는 켜지는, 폭이 좁은 기록 매체 상에 이미지를 정착하는 방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 가열기의 온도는 약 0.001 내지 약 0.1초의 간격으로 측정되는, 폭이 좁은 기록 매체 상에 이미지를 정착하는 방법.
13. 제 12항에 있어서, 상기 가열기는 세라믹 가열기인, 폭이 좁은 기록 매체 상에 이미지를 정착하는 방법.
14. 제 13항에 있어서, 상기 필름은 100㎛이하의 두께를 갖는 폴리이미드 벨트인, 폭이 좁은 기록 매체 상에 이미지를 정착하는 방법.
15. 제 14항에 있어서, 상기 백업 부재는 알루미늄 백업 롤러인, 폭이 좁은 기록 매체 상에 이미지를 정착하는 방법.
16. 제 15항에 있어서, 상기 가열기의 온도는 약 0.011초의 간격으로 측정되는, 폭이 좁은 기록 매체 상에 이미지를 정착하는 방법.
17. 사용 중에 고정되어 있는 가열기와, 상기 가열기 상에서 활주 가능한 필름과, 상기 가열기와 상호 작용하여 닙을 형성하는 백-업 부재로서, 상기 필름은 상기 백업 부재와 상기 가열기 사이에 삽입되며, 기록 매체에 포함된 이미지가 상기 가열기로부터의 열에 의해 닙에 있는 동안 상기 필름을 통해 가열되는, 백업 부재를 포함하는 이미지-정착 장치를 사용하여 폭이 좁은 기록 매체 상에 이미지를 정착하는 방법으로서,

    상기 정착 장치에 공급되는 기록 매체의 폭이 좁은 지 아닌 지를 결정하는 단계와,

    폭이 좁은 기록 매체가 상기 닙을 빠져나갔을 때 상기 가열기를 작동 중단시키는 단계와,

    다음 기록 매체가 상기 닙으로 들어가기 전에 상기 가열기를 재작동시키는 단계를

    포함하는, 폭이 좁은 기록 매체 상에 이미지를 정착하는 방법.
18. 제 17항에 있어서, 폭이 좁은 기록 매체가 상기 닙을 빠져나갔을 때, 상기 가열기는 꺼지고, 상기 다음 기록 매체가 상기 닙으로 들어가기 전에 상기 가열기는 켜지는, 폭이 좁은 기록 매체 상에 이미지를 정착하는 방법.