KR20070030655A - 화상 가열 장치 - Google Patents

Abstract

화상 가열 장치는 닙에서 기록 매체 상의 화상을 가열하는 가열 회전 부재와; 상기 가열 회전 부재와 협동하여 상기 닙을 형성하는 벨트와; 폭 방향으로 상기 벨트를 선회시키는 선회 수단과; 상기 가열 회전 부재의 회전 속도를 제어하는 제어 수단을 포함하고; 상기 벨트는, 벨트가 상기 가열 회전 부재와 접촉한 상태로 화상 가열 동작이 가능한 접촉 위치와, 벨트가 상기 가열 회전 부재로부터 후퇴되는 후퇴 위치 사이에서 이동 가능하고; 상기 제어 수단은, 상기 선회 수단이 상기 벨트를 선회시키는 동안, 상기 벨트가 상기 가열 회전 부재와 접촉하게 될 때 상기 가열 회전 부재를 비교적 저속으로 회전시키고, 가열 동작이 시작되기 전에 상기 가열 회전 부재의 회전 속도를 증가시킨다.

화상 가열 장치, 가열 회전 부재, 닙, 벨트, 선회 수단, 제어 수단

Description

화상 가열 장치{IMAGE HEATING APPARATUS}

도1은 본 발명에 관한 정착 장치의 정착 벨트의 사행 제어, 정착 롤러와 접촉하는 정착 벨트의 배치하는 동작 및 정착 롤러로부터 정착 벨트를 분리하는 동작을 설명한 도면.

도2는 정착 벨트의 사행 제어 수단을 제외한 본 발명에 따르는 정착 장치의 단면도.

도3은 정착 벨트의 사행 제어 수단을 설명하는 본 발명에 따르는 정착 장치의 개략도.

도4는 정착 벨트의 이론상의 사행 제어 동작, 즉, 제어 딜레이가 없는 경우의 정착 벨트의 사행 제어 동작을 도시하는 도면.

도5는 정착 벨트의 실제 사행 제어 동작, 즉, 벨트가 정착 롤러에서 이간되고 제어 딜레이가 있는 경우의 정착 벨트의 사행 제어 동작을 도시하는 도면.

도6은 정착 벨트의 실제 사행 제어 동작, 즉, 벨트에 인가된 압력이 없는 상태에서 벨트가 고속으로 회전한 경우의 정착 벨트의 사행 제어 동작의 또 다른 경우를 도시하는 도면.

도7은 정착 벨트의 실제 사행 제어 동작, 즉, 벨트에 인가된 압력이 있는 상태에서 벨트가 고속으로 회전한 경우의 정착 벨트의 사행 제어 동작의 또 다른 경 우를 도시하는 도면.

도8은 벨트가 고속으로 회전하면서 정착 롤러에 접촉하여 배치되는 경우 발생하는 종래 기술에 관한 정착 장치의 정착 벨트의 사행 제어 동작을 도시하는 도면.

도9는 정착 벨트를 정착 롤러에 접촉하도록 배치하는 동작 및 정착 벨트를 정착 롤러로부터 분리하는 동작을 나타내는 본 발명에 관한 정착 장치의 단면도.

도10은 본 발명에 관한 화상 형성 장치의 전체 구성을 도시하는 횡단면도.

도11은 종래 기술에 관한 정착 장치의 동작 타이밍을 도시한 도면이며, 더욱 상세하게는, 정착 롤러와 정착 벨트가 구동되는 타이밍, 정착 벨트가 정착 롤러에 접촉하여 배치되는 타이밍, 및 정착 벨트가 정착 롤러에서 분리되는 타이밍을 도시한 도면.

[문헌 1] 일본 특허 공개 공보 제11-231701호

본 발명은 기록 매체 상의 화상을 가열하는 화상 가열 장치에 관한 것이다. 화상 가열 장치의 예로서, 기록 매체 상의 화상을 정착하는 정착 장치나, 기록 매체 상에 정착된 화상을 가열하는 것에 의해 화상의 광택도를 향상시키는 장치 등을 들 수 있다. 화상 가열 장치는, 예컨대, 복사 기기, 인쇄 기기, 팩시밀리 기기 등 의 화상 형성 장치에서 이용된다.

토너를 사용하는 복사 기기, 프린터, 팩시밀리 기기 등과 같은 전자 사진 화상 형성 장치에는, 토너 화상이 기록 매체 상에 전사되면 그것을 열용융시켜 기록 매체 상에 정착하기 위한 정착 장치가 설치되어 있다.

일본 특허 공개 공보 제11-231701호는 정착 벨트를 이용하는 정착 장치를 개시한다. 상기 특허 공보에 개시된 바와 같이 정착 벨트를 이용하는 정착 장치에는, 정착 벨트의 사행 제어를 위한 기구가 제공된다.

정착 벨트의 사행 제어 기구는, 벨트가 현가되는 롤러들 중 하나의 각도가 변화되어 벨트가 이탈하는 방향과 그 속도를 제어할 수 있도록 구성된다.

정착 벨트를 이용하는 정착 장치가 정착을 위해 사용되지 않는 동안, 그것의 정착 벨트는 정착 롤러로부터 이간된다.

일본 특허 공개 공보 제11-231701호에 기재된 바와 같이, 정착 벨트를 이용하는 정착 장치의 작동 순서가 도11에 도시된다.

이 순서에 의하면, 정착 장치가 대기중인 동안, 그것의 정착 롤러는 정지되어 있는 반면, 정착 벨트는 정착 롤러로부터 이간된 상태로 회전하고 있다. 정착 장치가 대기중인 상태에서 복사 시작 신호가 입력되면, 정착 롤러가 소정의 정착 속도로 회전하기 시작한다. 정착 롤러가 소정의 정착 속도에 도달하여 소정의 정착 속도로 회전하기 시작하면, 정착 벨트는 정착 롤러에 접촉하여 배치된 다음 정착 롤러에 대해 가압되기 시작한다. 일정 시간 후, 정착 벨트를 정착 롤러에 대해 가압하는 동작은 완료한다. 그 후, 복사 용지가 정착 닙(N)에 진입하게 된다.

그러나 종래 기술에 관한 상기한 바와 같은 동작 순서를 따르는 정착 롤러 및 정착 벨트를 조작하는 것은 다음과 같은 문제를 초래한다.

즉, 종래 기술에 따라 구성된 정착 장치의 경우, 화상 형성 동작의 시작시에 정착 벨트가 정착 롤러에 접촉하여 배치될 때, 정착 롤러가 정착을 위해 회전되는 고속도로 회전하고 있다. 따라서, 벨트의 사행 제어가 불안정하게 되어, 종종 벨트로 하여금 정상 사행 범위를 이탈하게 한다. 이 현상은, 화상 형성 장치의 화상 형성 속도가 증가되기 때문에, 정착 장치의 정착 롤러의 정착 속도가 증가됨에 따라 더욱 현저해졌다.

이러한 현상의 발생은, 정착 벨트의 사행 제어의 오류를 가져온다. 따라서, 이러한 현상이 발생하면, 화상 형성 동작을 강제적으로 정지시키지 않으면 안 된다. 따라서, 정착 장치의 작동이 복구될 때까지, 화상 형성 장치는 화상 형성이 불능인 상태로 된다. 이것은, 화상 형성을 급하게 하고 싶은 조작자에게 있어서는 매우 불편한 것이다.

본 발명의 주목적은, 정착 벨트가 폭 방향으로 양호하게 요동될 수 있는 화상 가열 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 그리고 또 다른 목적, 특징 및 장점들은, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태들의 다음 기재를 고려하여 더욱 명백해질 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태 중 하나가 첨부 도면을 참조로 설명된다. 먼저, 본 발명에 관한 화상 형성 장치의 개략 구조가 설명될 것이다. 그 후, 본 발명에 따른 화상 가열 장치로서, 정착 장치가 본 발명의 이 실시예에서 설명될 것이다.

(화상 형성 장치)

먼저, 도10을 참조하여, 화상 형성 장치가 설명된다.

도10에 도시된 장치 내에, 제1 내지 제4 화상 형성부(Pa, Pb, Pc, Pd)(화상 형성 수단)가 평행하게 배치되어, 잠상(latent image) 형성 프로세스, 잠상 현상 프로세스 및 현상된 잠상의 프로세스를 거쳐 각각 다른 색의 4가지 단색 토너 화상을 형성한다.

화상 형성부(Pa, Pb, Pc, Pd)는, 각각 전용의 화상 담지 부재, 본 실시형태에서는 전자 사진 감광 드럼(303a, 303b, 303c, 303d)을 구비하는데, 그 위에 색이 다른 단색 토너 화상이 각각 형성된다. 화상 형성 장치는 감광 드럼(303a, 303b, 303c, 303d)에 인접하여 배치되는 중간 전사 부재(330)를 구비한다. 각 감광 드럼(303a, 303b, 303c, 303d) 상에 형성된 토너 화상은 중간 전사 부재(330) 상에 전사되고(1차 전사), 그 다음 2차 전사부에서 한 장의 기록 매체(P) 상에 전사된다. 기록 매체(P) 상으로의 토너 화상의 전사 후, 기록 매체(P)는 정착 장치(100)에서 가열 및 가압되어 토너 화상을 정착한다. 그 후, 기록 매체(P)는 영구 복사로서 화상 형성 장치로부터 배출된다.

감광 드럼(303a~303d)의 주연면 부근에는, 각각 드럼 대전기(302a~302d), 현 상기(301a~301d), 1차 전사 대전기(324a~324d) 및 클리너(304a~304d)가 마련된다. 화상 형성 장치는 또한 그것의 주요 조립체의 상부에, 도시되지 않은 광원 장치 및 도시되지 않은 다각형 거울을 구비한다.

레이저광의 빔은 광원 장치로부터 회전되는 다각형 거울을 향해 방출된다. 그 결과, 레이저광의 빔은 진동식으로 편향된다. 그 후, 레이저광의 이러한 진동하는 빔은 반사 거울에 의해 편향된 후, f-θ 렌즈에 의해 감광 드럼(303a, 303b, 303c, 303d)의 주연면 상에 집광한다. 즉, 각 감광 드럼(303a 303b, 303c, 304d)의 주연면의 많은 부분들은 화상 형성 신호(비디오 신호)에 대응하여 선택적으로 노출된다. 그 결과, 화상 형성 신호에 따른 잠상이 각 감광 드럼(303a, 303b, 303c, 303d) 상에 형성된다.

현상기(301a, 301b, 301c, 301d)는, 현상제로서 각각 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙의 소정량의 토너를 포함하는데, 이들은 도시되지 않은 토너 공급 장치에 의해 공급된다. 현상기(301a, 301b, 301c, 301d)는, 각각 감광 드럼(303a, 303b, 303c, 303d) 상의 잠상을 현상하여, 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙 토너로 구성된 가시 화상으로 한다.

중간 전사 부재(330)는 감광 드럼(303)의 주연 속도와 같은 속도에서 화살표로 표시된 방향으로 회전된다.

감광 드럼(303a) 상의 가시 화상, 즉, 옐로우(제1색) 토너로 구성된 화상은 감광 드럼(303a)과 중간 전사 부재(330) 사이의 닙을 통해 이동한다. 옐로우 토너로 구성된 화상이 닙을 통해 이동하는 동안, 그것은, 중간 전사 부재(330)에 인가 되는 전사 바이어스에 의해 형성된 전계와 닙의 압력에 의해 중간 전사 부재(330)의 주연면(중간 전사 부재가 형성하는 루프의 관점에서) 상에 전사된다(중간 전사).

유사하게, 마젠타 또는 제2색 토너로 구성된 가시 화상, 시안 또는 제3색 토너로 구성된 가시 화상, 그리고 블랙 또는 제4색 토너로 구성된 가시 화상은 중간 전사 부재(330) 상의 옐로우 토너 화상으로 순차 중첩 전사된다. 그 결과, 원래의 컬러 화상이 중간 전사 부재(330) 상에 합성된다.

참조 부호 311은 2차 전사 롤러로 지정되는데, 이것은 베어링에 의해 지지되고 중간 전사 부재(330)를 현가하는 롤러에 평행하고 전사 부재(330)의 주연면의 하면부에 접촉한다. 2차 전사 롤러(311)에 대하여, 2차 전사 바이어스원에 의해서 소정의 2차 전사 바이어스가 인가된다. 중간 전사 부재(330) 상에 색이 다른 다수의 단색 토너 화상을 중첩 전사하여 중간 전사 부재(330)상에 형성되었던 컬러 화상은 다음과 같이 기록 매체(P) 상에 전사된다. 즉, 기록 매체(P)는 급지 카세트(300)로부터 공급되고, 한 쌍의 레지스터 롤러(312)에 의해 전송되고 전사부 입구 가이드를 통해 이동하여, 중간 전사 부재(330)와 2차 전사 롤러(311) 사이의 접촉 닙으로 소정의 타이밍으로 전달된다. 기록 매체(P)의 접촉 닙으로의 전달과 동시에, 바이어스 인가 전원으로부터의 2차 전사 바이어스의 인가가 시작된다. 그 결과, 중간 전사 부재(330) 상에서 합성 형성된 컬러 화상이 이러한 2차 전사 바이어스에 의해 기록 매체(P) 상으로 전사된다.

1차 전사가 완료된 후에, 감광 드럼(303a, 303b, 303c, 303d)은 클리 너(304a, 304b, 304c, 304d)에 의해 각각 세척되고[감광 드럼(303) 상에 잔류한 토너는 클리너(304)에 의해 제거됨], 잠상을 형성하는 다음 공정을 준비한다. 중간 전사 부재(330) 상에 잔류한 토너 및 그 외의 이물질은 세척 웨브(부직포)를 중간 전사 부재(330)가 표면과 접촉하도록 하여 닦여진다.

컬러 화상(컬러가 다른 다수의 단색 토너 화상들)의 전사 후에, 전사 매체(P)가 정착 장치(100)로 도입된다. 정착 장치(100)에서, 전사 매체(P)에 열과 압력을 가함으로써 컬러 화상이 전사 매체(P)에 정착된다. 그 다음에, 전사 매체(P)는 화상 형성 장치로부터 시트 배출부(363)를 통해 배출된다.

(정착 장치)

다음으로, 도2를 참조하면, 본 발명에 따른 화상 가열 장치의 일례로서 정착 장치(100)가 설명된다.

도2는 정착 장치(100)의 일반적인 구성을 도시하는 단면도이다. 도2는 주로 가열원을 내장한 가열 롤러로서의 정착 롤러(1)와 벨트 유닛(20)을 도시한다.

벨트 유닛(20)은 무단 벨트(10), 압력 인가 부재(4), 분리 롤러(5), 조향 롤러(6) 및 입구 롤러(7)로 구성된다. 압력 인가 부재(4)는 (정착 벨트 루프에 있어서) 내측으로부터 정착 롤러(1)에 대해 무단 벨트(10)를 가압함으로써, 정착 벨트(10) 및 정착 롤러(1) 사이에 정착 닙을 형성한다. 3개의 롤러, 즉 분리 롤러(5), 조향 롤러(6) 및 입구 롤러(7)는 벨트(10)가 연신되는 벨트 지지 롤러들이다. 본 실시예에서 정착 장치에는 벨트(10)의 사행 제어 기구를 또한 구비한다. 이 기구는 벨트(10)의 폭 방향으로 벨트(10)를 요동시키는 벨트 요동 수단이다. 이 벨트(10)의 사행 제어 기구는 도3을 참조하여 후술된다.

정착 롤러(1)는 동심으로 배치된 원통형 금속 코어(1a), 탄성층(1b) 및 이형층(1c)으로 구성된다. 금속 코어(1a)는 열전도성이 높은 알루미늄과 같은 금속을 형성된다. 탄성층(1b)은 금속 코어(11a)의 주연면 상에 실리콘 고무와 같은 탄성 물질로 형성된다. 이형층(1c)은 내열성 및 토너 이형성에서 우수한 PFA 관과 같은 재료로 탄성층(1b)의 주연면 상에 형성된다. 금속 코어(1a)의 중공부 내에, 가열원으로서 할로겐 램프(2)가 배치된다. 또한, 정착 장치(100)에는 정착 롤러(1)의 표면 온도를 검출하기 위해 정착 롤러(1)의 주연면과 접촉하여 배치되는 온도 센서(3)가 제공된다. 온도 센서(3)로부터의 출력 신호에 기초하여, 제어기(16)가 할로겐 램프(2)를 점등하여(피드백 제어) 정착 롤러(1)의 표면 온도를 소정 레벨(정착 온도)로 유지한다.

정착 장치(100)는 정착 롤러(1)가 모터(M)로부터 구동력 전달 기어 트레인(X)을 통해 전달된 구동력에 의해 도2에 도시된 방향으로 회전하도록 구성된다(도2).

정착 장치(100)는 정착 롤러(1)가 정착 동작(가열 동작) 중에 둘 이상의 주연 속도(이 실시예에서는 두 가지임: 50mm/s 및 200mm/s)로 구동될 수 있도록 구성된다. 즉, 정착 롤러(1)가 회전하는 주연 속도가 기록 매체 타입에 기초하여 선택될 수 있도록 구성된다. 특히, 모터(M)의 출력이 기록 매체의 타입에 기초하여 제어기(16)(도2 및 도3)에 의해 절환될 수 있도록 구성된다. 또한, 기록 매체의 타입에 기초한 정보가 조작자에 의해 수동으로 입력되도록 구성된다. 제어기(16)가 정착 롤러(1)의 주연 속도를 전환하는 것은 이러한 정보에 기초한다. 조작성의 관점에서, 정착 장치는 기록 매체의 타입이 화상 형성 장치의 주 조립체의 기록 매체 타입 검출 센서에 의해 자동으로 검출되도록 구성되고, 또한 제어기(16)가 센서에 의해 기록 매체 타입의 검출 결과에 기초하여 정착 롤러에 대한 주연 속도를 선택하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이 실시예에서, 정착 롤러(1)의 주연 속도는 기록 매체가 얇을 때(얇은 용지 또는 보통의 용지일 때) 정착 롤러(1)가 고속(200mm/s)으로 회전되도록 제어기(16)에 의해 제어된다. 또한, 정착 장치(100)는 정착 벨트(10)가 정착 롤러(1)의 회전에 의해 회전되도록 구성된다. 따라서, 정착 벨트(10)는 정착 롤러(1)의 주연 속도와 거의 동일한 속도로 회전된다.

또한, 정착 롤러(1)의 주연 속도는 기록 매체가 두꺼울 때(두꺼운 용지나 코팅지) 정착 롤러(1)가 전술한 것보다 저속의 주연 속도(50mm/s)로 회전하도록 제어기(16)에 의해 제어된다. 따라서, 정착 벨트(10)는 정착 롤러(1)의 주연 속도와 거의 동일한 속도로 회전 이동되는 데, 이는 정착 벨트(10)가 정착 롤러(1)의 회전에 의해 회전되도록 정착 장치(100)가 구성되기 때문이다.

벨트 유닛(20)은 폴리이미드와 같은 내열성 수지막으로 형성된 전술한 벨트(10)가 지지 롤러로서의 전술한 3개의 롤러, 즉 분리 롤러(5), 조향 롤러(6) 및 입구 롤러(7) 주위로 연신하여 3개의 롤러에 의해 지지되도록 구성된다.

분리 롤러(5)는 분리 롤러와 정착 롤러(1)와 사이에 벨트를 개재하여 정착 롤러(1)를 가압하는 도시되지 않은 가압 기구에 의해 가압되는 회전 가능한 가압 롤러이다. 따라서, 정착 롤러(1)의 탄성층(1b)은 정착 닙으로 들어간 토너 화상이 탄성 층(1b)의 변형에 의해 정착 롤러(1)로부터 분리되도록 이 정착 롤러(5)에 의해 변형된다.

이 실시예에서 정착 장치(100)에는 또한 벨트 유닛 이동 기구(1000)가 제공되고, 이 벨트 유닛 이동 기구(1000)는 벨트 유닛(20)을 정착 동작이 종료될 때 정착 롤러(1)로부터 분리되어 남아 있는 위치로부터 화살표(W)로 표시된 방향으로 회전 축(Z) 주위로 회전시킨다. 한편, 화상 정보 개시 신호가 입력될 때, 이 벨트 유닛 이동 기구(1000)는 벨트(10)가 정착 롤러(1)에 접촉하여 배치되도록 화살표(W)로 표시된 방향의 반대 방향으로 회전 축(Z) 주위로 벨트 유닛(10)을 이동시킨다.

또한, 이 실시예에서, 정착 장치(100)는 벨트(10)가 정착 롤러(1)와 접촉되지 않은 위치로 유지될 때에도, 즉 정착 장치(100)가 대기 상태로 유지된 경우에도 벨트(10)가 저속(50mm/s)으로 회전되도록 구성된다. 이 구성은 후술하는 바와 같이 정착 장치(10)가 대기 상태로 유지되는 동안에도 입구 롤러(7)에 배치된 할로겐 히터를 점등 유지함으로써 벨트(10) 전체의 온도를 대기 상태 레벨로 유지시킨다. 이러한 구성 배치의 채택은 화상 형성 개시 신호가 입력되자마자 대기 상태의 정착 장치(100)를 신속하게 정착 동작(가열 동작)으로 준비시킬 수 있다. 더 구체적으로, 정착 장치(100)는 정착 벨트(10)가 정착 벨트(1)로부터 분리되어 유지되는 동안에, 즉 정착 장치(100)가 대기 상태로 유지될 때 벨트(10)가 모터(M)로부터 구동력 전달 기구(Y)를 통해 분리 롤러(5)에 입력된 구동력에 의해 회전되도록 구성된 다(도2). 또한, 정착 장치(100)는 정착 동작(가열 동작) 중에 벨트(10)가 전술한 바와 같이 정착 롤러(1)의 회전에 의해 회전되도록 구성된다. 즉, 이 실시예에서, 정착 동작 중에, 제어기(16)는 모터(M)를 오프시켜서 구동력이 분리 롤러(5)에 입력되지 않는다. 그러나 벨트(10)가 정착 동작 중에 정착 롤러(1)의 회전에 의해 회전되는 것이 방지되는 한, 분리 롤러(5)는 정착 동작 중에도 모터(M)에 의해 구동될 수 있다.

벨트 요동 수단으로서의 조향 롤러(6)는 벨트(10)를 그 폭 방향으로 요동시키기 위해 폭 방향에서 벨트 위치에 대응하여 경사가 조정된다. 특히, 벨트 요동 수단으로서의 제어기(16)는 벨트(10)가 정착 동작(가열 동작)을 수행하는 요동 범위 내에 있는 것을 보장하기 위해 벨트(10)의 폭 방향에서 벨트(10)의 위치에 대응하여 조향 롤러(6)의 경사를 조정한다. 이러한 제어의 상세한 사항은 후술된다.

입력 롤러(7)는 용지(기록 매체 P)가 정착 장치(100)로 반송되는 정착 장치(100)의 입구에 배치된다. 입력 롤러는 용지(기록 매체 P)가 정착 롤러(1) 및 가압 부재(4)에 의해 형성된 정착 닙으로 도입될 때 평평하게 남아 있도록 가압 부재(4)에 평행하게 배치된다. 또한, 전술한 바와 같이, 벨트가 정착 롤러(1)로부터 분리되어 유지되는 후퇴 위치에 있을 때 벨트를 가열하도록 입력 롤러(7)의 중공부 내에 할로겐 히터가 배치된다. 또한, 이 실시예에서, 벨트(10)가 정착 롤러(1)와 접촉할 때, 즉 벨트(10)가 정착 동작(가열 동작)에 대한 준비 위치에 있을 때, 이 할로겐 히터에 전력이 공급되지 않는다.

가압 부재(4)는 지지 판(4a), 지지 판(4a) 상에 형성된 실리콘 고무 등으로 형성된 탄성층(4b) 및 불소 수지 등으로 탄성 층(4b)을 코팅함으로써 탄성 층(4b) 상에 형성된 저 마찰 층(4c)으로 구성된다. 가압 부재(4)는 도시되지 않은 가압 기구에 의해 정착 롤러(1)에 대해 가압되고, 벨트(10)는 가압 부재(4) 및 정착 롤러(1) 사이에 배치된다.

(사행 제어 수단)

다음으로, 벨트 요동 수단으로서 사행 제어 수단이 그 구성에 관해 설명된다. 도3은 주로 벨트 사행 제어 수단을 도시하고, 정착 벨트를 채택하는 정착 장치의 벨트 사행 제어 수단 및 벨트 유닛을 도시하는 도면이고, 가열원 및 가압 부재는 도시되지 않았다.

벨트는 참조 부호 10으로 표시되고, 벨트 루프의 내측으로부터 벨트를 연신시키고 지지하는 3개의 롤러 중 2개는 참조 부호 5 및 7로 표시된다. 참조 부호 6은 조향 롤러로서, 조향 롤러는 롤러(5, 7)와 같이 벨트 루프의 내측으로부터 벨트(10)를 연신 및 지지함으로써 벨트(10)에 인장력을 제공할 뿐만 아니라 벨트(10)의 사행을 제어한다. 조향 롤러(6)는 샤프트(6a) 및 샤프트(6a)와 일체로 되도록 샤프트(6a) 주위로 성형된 탄성 층으로 구성된다.

조향 롤러(6)는 조향 롤러 홀더(11, 12)에 의해 그 반대 위상으로 가동하는 조향 롤러 홀더(11)에 의해 경사가 조정가능하다. 특히, 벨트(10)가 벨트 폭 방향에서 이탈될 수 있게 하는 방향 및 벨트(10)가 이탈되는 속도는 제어기(16)에 의해 벨트(10)에 대한 조향 롤러(6)의 각도(θ)를 조정함으로써 제어된다.

조향 롤러 홀더(12)에는 랙부가 제공되고, 랙부는 홀더(12)의 단부들 중 하 나를 구성한다. 조향 홀더(12)의 랙부는 사행 제어 모터(14)의 출력 샤프트에 부착된 기어(13)에 결합된다. 따라서, 조향 롤러 홀더(12)는 사행 제어 모터(14)의 회전에 의해 회전될 수 있다. 사행 제어 모터(14)로의 전력은 전원(15)에 의해 공급되고, 전원은 제어기(16)에 전기 접속된다. 따라서, 사행 제어 모터(14)는 제어기(16)에 의해 제어된다. 제어기(16)는 또한 다음에 설명되는 벨트 위치 검출 수단의 일부인 벨트 위치 검출 수단으로서의 벨트 위치 센서(17)로의 전기 접속부를 가진다.

벨트 위치 검출 수단은 아암(18)을 구비하고, 그 길이 방향 단부 중 하나는 스프링에 의해 벨트(10)의 측방향 에지 중 하나와 접촉하고, 다른 길이 방향 단부는 플래그를 구비한다. 벨트 위치 센서(17)는 아암(18)의 길이 방향에 평행한 방향으로 정렬된 5개의 광센서를 구비한다. 더욱이, 아암(18) 및 벨트 위치 센서(17)는 아암(18)의 플래그가 벨트 위치 센서(17)의 5개의 광센서 중 하나를 차단하도록 위치된다. 따라서, 그 폭 방향으로의 벨트(10)의 위치는 벨트 위치 센서(17)의 5개의 광센서 중 어느 것이 아암(18) 상의 플래그에 의해 차단되는 지를 검출함으로써 결정될 수 있다. 따라서, 제어기(16)는 벨트(10)의 폭 방향으로의 벨트(10)의 위치(벨트(10)의 측방향 에지 중 하나의 위치)를 도시하는 벨트 위치 센서(17)로부터의 신호와 반응하여 벨트(10)의 사행(snaking)을 제어하고, 제어기(16)는 조향 롤러(6)가 경사에 조절되는 지를 결정한다(조절의 결과는 제어기(16)로 피드백된다).

벨트 위치 센서(17)의 5개의 광센서는 벨트(10)의 다음의 상태, 즉, "전방 측에 너무 가까이 변환되어 바로 정지되는 벨트", "벨트를 후방으로 이동시키기 위해 제어를 시작하기에 충분히 먼 전방측을 향해 이탈되는 벨트" 및 "중심으로 거친 벨트"를 검출할 수 있도록 위치될 수 있다. 이러한 벨트 상태에 더하여, "벨트를 전방으로 이동시키기 위해 제어를 시작하기에 충분히 먼 후방측을 향해 이탈되는 벨트" 및 "후방측에 너무 가깝게 이탈되어 바로 정지가 요구되는 벨트"가 추가된다. 아암(18)의 크기 및 벨트 위치 센서(17)의 광센서의 간격 면에서, 벨트 위치 검출 수단은 벨트 위치 센서(17)가 벨트 위치에 관한 정보를 출력하지 못하는 것을 방지하기 위해 플래그가 광센서 중 하나를 항상 차단하도록 구성된다. 더욱이, 본 실시예의 설명에서 벨트(10)의 위치를 설명하기 위해 사용되는 "전방" 및 "후방"이라는 용어는 도1 및 도4 내지 도8에 도시된 바와 같은 화상 형성 장치의 "전방측" 및 "후방측"에 상응한다. 즉, 벨트(10)가 화상 형성 장치의 "전방측"을 향해 이동하는 것은 벨트(10)가 "전방"을 향해 이동하는 것을 의미한다.

여기서, 도4 내지 도7을 참조하여, 벨트(10)의 사행을 제어하기 위한 작동이 설명된다.

삼각형 파상의 형태로 실선으로 도시된 도4 내지 도7의 다중 화살표는 벨트 위치, 벨트의 폭 방향으로의 벨트 이동량 및 벨트(10)의 회전 방향으로의 벨트 이동량을 도시하고, 이는 벨트 위치 검출 수단에 의해 검출되고, 그 아암은 벨트(10)의 측방향 에지 중 하나와 접촉한다.

"이탈 한계" 및 "각도 절환"의 위치는 벨트 위치 센서(17)의 광센서에 상응한다. 다시 말해, 상기 용어는 벨트(10)가 이러한 용어에 의해 설명되는 위치를 이탈하는 것을 의미한다. "각도 절환"의 위치는 조향 롤러(6)가 벨트(10)의 측방향 에지에 수직인 방향에 대한 각으로 변경되는 위치를 의미하고, 조향 롤러(6)는 양의 각으로부터 음의 각으로 또는 음의 각으로부터 양의 각으로 벨트(10)의 측방향 에지에 수직인 방향에 대한 각으로 변경된다. 벨트(10)가 "이탈 한계"에 있다는 것은 벨트(10)가 파열되는(severed) 것을 방지하기 위해 정착 장치의 정착 롤러의 회전을 바로 정지시키는 것과 같은 대응을 해야만 하는 위치에 벨트(10)가 있다는 것을 의미한다. 벨트(10)의 사행을 제어하기 위한 방법의 경우, 벨트(10)가 전방으로 이동하려고 할 때, 조향 롤러(6)는 θ의 각도만큼 양으로 경사지고, 반면, 벨트(10)가 후방으로 이동하려고 할 때, 조향 롤러(6)는 θ의 각도만큼 음으로 경사진다.

도4는 이상적인 벨트 사행 제어 작동, 즉, 제어에 딜레이가 없는 것이 가정되는 벨트 사행 제어 작동을 도시한 도면이다. 이 작동에서, 벨트 속도는 50mm/s이고, 벨트 하중량은 정착 장치가 대기 상태일 경우를 가정하여 0[N]이다. 조향 롤러(6)가 임의 각도에서 변경되는 사이의 각도는 +4°및 -4°이다. 도4에 도시된 바와 같이, 정착 장치(100)가 매우 이상적인 상태에 있을 때, 벨트(10)는 벨트(10)의 측방향 에지가 "각도 절환"의 지점에 있다는 것을 벨트 위치 센서(17)가 검출하는 순간 사행 방향으로 역전된다. 따라서, 벨트 유닛 그 자체의 정렬 오차 등에 기여할 수 있는 벨트(10)의 위치적 이탈량이 조향 롤러(6)의 각도를 제어함으로서 측방향 이동으로 제어될 수 있으면, 벨트(10)의 측방향 에지가 "이탈 한계"의 지점에 도달하는 것이 발생되지 않는다. 그러나 실제로, 벨트 사행 제어 작동에서 소 위 제어 딜레이가 있다. 이 제어 딜레이는 예를 들어, 기어 백래시에 기여할 수 있다. 더욱 특히, 모든 기어는 기어의 로크업 및/또는 크래킹과 같은 문제를 방지하기 위해 백래시의 임의 량을 구비한다. 따라서, 만약 다른 기어를 구동시키는 기어가 회전 방향에서 역전되면, 그 구동 기어가 구동되는 기어를 적절하게 맞물기 위해 작은 양의 시간이 걸린다. 다시 말해, 작은 양의 딜레이가 발생한다. 기어 백래시에 기여할 수 있는 딜레이에 더하여 다른 제어 딜레이가 발생한다. 예를 들어, 조향 롤러(6)를 일정 각도로 변경시키는데 작은 양의 시간이 필요하고, 벨트 위치 센서(17)가 벨트 위치를 검출한 후 제어기(16)가 내부 계산을 수행하고 벨트 사행을 제어하기 시작하는데 일정 길이의 시간이 걸리지만, 제어기(16)가 이러한 목적을 위해 필요한 시간 길이는 매우 짧다.

실제 벨트 사행 제어 작동, 즉, 상술된 제어 딜레이를 갖는 벨트 사행 제어 작동이 도5에 도시된다. 또한, 이러한 작동에서, 벨트 속도는 50mm/s이고, 벨트 하중량은 도4에 도시된 작동에서와 같이 0[N]으로 가정된다. 그러나 도5에 도시된 벨트 사행 제어 작동의 경우, 제어 딜레이가 있다. 다시 말해, 도5는 벨트(10)가 "각도 절환"의 지점에 있는 것이 된 후, 벨트(10)는 "이탈 한계"지점과 "각도 절환"지점 사이의 거리인 제어 마진(margin)의 24%와 동일한 거리만큼 "이탈 한계"지점을 향해 계속적으로 이동한다. 제어 마진의 24%와 동일한 "각도 절환" 지점 위의 벨트(10)의 이러한 이동은 벨트 사행의 만족스러운 제어 관점에서 허용할 수 있다.

벨트(10)의 회전 속도가 200mm/s로 증가되고 벨트 하중량이 0[N]으로 남아있는 벨트 사행 제어 작동이 도6에 도시된다. 이러한 작동에서 벨트(10)의 회전 속 도는 도5에 도시된 작동 속도의 4배이고, 이에 따라 벨트(10)가 "각도 절환" 지점과 "이탈 한계"지점 사이의 거리 또는 제어 마진의 대략 96%로 "이탈 한계"의 지점을 향해 계속 이동하는 거리를 4배로 한다. 다시 말해, 이러한 경우, 벨트 사행 제어용으로 남아있는 마진이 거의 없고, 제어 에러가 임의 순간에 발생되기 쉽게 한다.

벨트(10)의 회전 속도가 200mm/s로 상승하고, 더욱이, 490[N]의 압력이 압력 가압 부재(4)에 의해 벨트(10)에 가해지는 벨트 사행 제어 작동이 도7에 도시된다. 벨트의 회전 속도는 도6에 도시된 벨트 사행 제어 작동의 것과 동일하다. 그러나 이러한 경우, 벨트(10)는 상술된 하중량 아래에 있다. 따라서, 벨트(10)가 그 폭 방향으로 이동하는 속도는 도6에 도시된 벨트 사행 제어 작동의 것보다 작고, 더욱이, 벨트(10)의 측방향 에지가 "각도 절환"의 지점에 있다는 것이 검출된 후 제어 딜레이로 인해 벨트(10)가 "이탈 한계"지점을 향해 계속 이동하는 거리의 량은 제어 마진의 대략 12%로 감소된다. 벨트 이탈은 벨트 유닛 그 자체가 정렬되지 않을 때 발생한다. 또한, 그 유닛 자체의 오정렬에 의해 야기된다. 그러나 그 유닛 자체의 오정렬 에러 등에 기여할 수 있는 벨트(10)의 위치적 이탈량이 벨트(10)가 조향 롤러(6)를 임의 각도로 제어함으로써 측방향 변형으로 제어될 수 있는 양을 초과하지 않는 한, 정착 장치(100)는 벨트의 회전 속도가 더 낮을 때 및/또는 벨트(10)가 받는 하중량이 더 높을 때 벨트 사행의 제어면에서 더욱 안정적이다.

상기 설명으로부터 명백하듯이, 벨트 사행의 제어면에서 정착 장치(100)의 안정성은 정착 장치의 정착 벨트의 오정렬의 양, 제어 딜레이의 량, 조향 롤러의 각도, 벨트의 회전 속도 및 벨트가 받는 하중량 등에 의존한다.

도8의 우측은 종래 기술에 따른 정착 장치에서 가열 정착 부재 및 벨트의 회전 및 정지, 정착 롤러와 접촉하여 정착 벨트를 위치시키는 작동, 정착 롤러로부터 정착 벨트를 분리하는 작동을 도시한 개략도이다. 도8의 좌측은 정착 벨트를 채용한 정착 장치가 벨트 사행 제어에서 불안정해질 때를 도시한 도8의 우측에 상응하는 다이어그램이다. 화상 형성 장치의 본체가 대기 상태에 있을 때, 가열 정착 부재로서 정착 롤러는 아직 유지되지만, 벨트는 분리되어 유지되고 장치가 대기 상태에 있을 때 벨트를 구동시키기 위한 벨트 구동 기구에 의해 50mm/s에서 계속적으로 회전된다. 정착 장치가 이러한 상태에 있을 때, 벨트 사행 제어를 위한 충분한 마진량이 있다. 따라서, 벨트의 사행은 만족스럽게 제어된다. 그 후, 본체가 인쇄 작업을 시작할 때, 정착 롤러는 200mm/s에서 회전하기 시작하고, 벨트는 정착 롤러 위로 가압되기 시작한다. 여기서, 벨트는 정착 롤러와 접촉되는 순간 200mm/s에서 회전되기 시작하지만, 가압된 압력이 벨트를 미리 설정된 최대 강도의 축적으로 정착 롤러 위로 가압하는데 짧은 시간 길이가 필요하다. 따라서, 벨트(정착 롤러)에 가해진 압력의 양이 불충분한 매우 짧은 시간 길이가 있다. 따라서, 만약 이러한 시간 기간이 조향 롤러가 각도에서 변경되는 시간과 일치하거나 또는 이러한 시간에 매우 가까우면, 벨트 사행 제어를 위한 사실상의 어떤 마진도 남아있지 않는다. 따라서, 제어 에러가 발생하기 매우 쉽다.

따라서 본 실시예에서, 벨트 사행 제어면에서 정착 장치를 안정화시키는데 다음의 대응이 취해진다. 이러한 대응은 도1 및 도9를 참조하여 다음에 설명된다.

도1의 우측은 정착 롤러 및 정착 벨트의 회전 타이밍, 정착 롤러와 접촉하여 정착 벨트를 위치시키기 위한 타이밍 및 정착으로부터 정착 벨트를 분리시키기 위한 타이밍을 도시한 개략도인 반면, 도1의 좌측은 벨트의 안정하게 제어된 사행을 도시한 도1의 우측 작동 타이밍에 상응하는 개략도이다.

도9는 그 회전을 도시한 정착 롤러(1) 및 벨트(10), 정착 롤러(1)와 접촉하여 벨트(10)를 위치시키기 위한 작동 및 벨트(10)를 정착 롤러(1)로부터 분리시키기 위한 작동의 개략 단면도이다.

먼저, 화상 형성 장치의 본체가 대기 상태로 유지될 때, 정착 롤러가 정지되어 유지되지만, 벨트(10)는 정착 롤러(1)로부터 분리되어 유지되면서 상술된 모터에 의해 50mm/s에서 계속적으로 회전된다. 이 상태에서, 벨트 사행 제어에 대한 실질적인 양의 마진이 있다. 따라서, 벨트 사행의 제어가 안정하게 유지된다.

다음에, 얇거나 보통 용지와 같은 얇은 기록 매체 상에 화상이 형성되는 화상 형성 작동이 수행되는 경우가 설명된다.

인쇄 시작 신호가 화상 형성 장치에 입력될 때, 정착 롤러는 정착에 대해 이용가능한 두 개의 주연 속도(50mm/s 및 200mm/s) 중 더 느린 주연 속도인 50mm/s에서 회전하기 시작한다. 사실상 이와 동시에, 벨트(10)는 그 퇴거 위치에서 그 작동 위치로 이동되고, 벨트(10)가 정착 롤러(1)에 대해 가압되기 시작한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서, 벨트가 정착 롤러와 접촉하여 배치될 때, 정착 롤러는 대기시 정착 롤러에 대해 보다 낮은 주연 속도 또는 50mm/s의 주연 속도로 회전되고, 벨트는 보다 낮은 속도로 회전하기 시작한다. 그러므로 벨 트의 사행 제어는 안정하게 유지된다.

따라서, 벨트가 정착 롤러(1)와 접촉하게 되는 타이밍이 벨트(10)가 사행 방향으로 절환되는 타이밍(또는 이 타이밍 근방)과 일치한다 해도, 벨트 사행 제어에 대한 마진이 감소되는 일은 발생하지 않는다. 그러므로 벨트가 정상적인 사행 범위(정상적인 요동 범위)를 넘어서 벗어나지 않을 가능성은 없고, 그러므로 진행중인 화상 형성 동작이 중단되어야만 되는(인쇄 작업이 중단되어야 하는) 가능성은 없다.

그리고 나서, 압력이 점진적으로 상승함에 따라서, 벨트의 사행 제어는 더욱 안정적이 된다. 그리고 나서, 압력이 미리 설정된 충분한 세기 또는 만족할만한 수준에 도달함에 따라, 기록 용지가 정착 닙으로 도입되지 전에 정착 롤러의 주연 속도는 정착 속도인 200mm/s까지 증가된다. 그러므로 벨트의 사행 제어는 정착 벨트(1)의 회전 속도가 상술한 바와 같이 증가될 때에도 안정이 유지된다.

또한, 두꺼운 용지나 코팅지와 같은 두꺼운 기록재에 화상이 형성되는 화상 형성 동작이 시작하는 경우, 벨트(10)를 정착 롤러(1)에 대해 가압하도록 인가된 압력이 충분히 높아진 후에라도 벨트(10) 및 정착 롤러(1)는 속도가 증가되지 않고, 즉 이들이 50mm/s에서 계속 회전된다.

게다가 정착 롤러(1)[벨트(10)]가 정착을 위해 회전되는 주연 속도는 기록 매체의 종류에 따라서 증가될 수 있다. 기록 매체에 따라서 정착 롤러(1)의 주연 속도를 증가시키는 수단에 대하여, 정착 롤러의 주연 속도는 제어기에 의해 기록 매체의 종류에 따라서 최적 속도로 조정될 수 있다. 또한, 정착 장치의 정착 롤러 가 셋 이상의 주연 속도 중 하나의 속도로 정착하기 위해 회전될 수 있도록 정착 장치가 구성되면, 벨트가 정착 롤러와 접착한 상태로 배치될 때 정착 롤러가 회전되는 주연 속도는 정착 롤러에 이용 가능한 셋 이상의 주연 속도 중에서 최저속으로 설정되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 정착 벨트가 정착 롤러와 접촉하여 배치될 때, 정착 벨트를 채택하고 정착 벨트 사행 제어 기능을 구비한 정착 장치에 있어서 정착 벨트의 사행 제어가 불안정하게 되는 것을 방지하는 것이 가능하다. 그러므로 고화질 화상을 고속으로 출력하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 상술한 실시예에 있어서, 정착 장치는 벨트가 정착 롤러와 접촉하여 배치될 때 2 개의 주연 속도 중에서 저속이 정착 롤러의 주연 속도로 선택되도록 구성되었다. 그러나 본 발명의 응용례는 상술한 구성상의 배열에 한정되지는 않는다. 예컨대, 본 발명은 정착 롤러에 이용 가능한 복수의 주연 속도 중에서 최저속 대신에, 벨트가 정착 롤러와 접촉하여 배치될 때 정착 롤러에 이용 가능한 주연 속도 중 최고속보다 느린 임의의 속도가 정착 롤러용 주연 속도로 선택되도록 구성된 정착 장치로도 역시 응용 가능하다.

게다가 본 발명의 상술한 실시예에서, 정착 장치는, 화상 형성 장치의 주 조립체를 대기 상태로 유지하는 동안, 벨트가 회전되는 회전 속도가 두꺼운 용지 또는 코팅지가 기록 매체로 사용되는 화상 형성 동작을 위한 정착 속도와 동일한 속도인 50mm/s로 설정되도록 구성된다. 그러나 본 발명의 응용례는 상술한 바와 같이 구성된 정착 장치에 제한되지 않는다. 예컨대, 본 발명은, 화상 형성 장치의 주 조립체가 대기 상태로 유지될 때 벨트(10)의 회전 속도가 설정된 값이 정착 속도 중 하나의 속도가 아닌 30mm/s가 되도록 구성된 정착 장치에도 역시 적용 가능하다.

또한, 본 발명의 상술한 실시예에서, 장착 장치는 벨트가 3개의 롤러에 의해 현가되도록 구성된다. 그러나 본 발명의 응용례는 벨트가 3개의 롤러에 의해 현가되도록 구성된 정착 장치에 제한되지 않는다. 즉, 본 발명은 정착 벨트가 2개의 롤러, 즉 분리 롤러 및 조향 롤러에 의해 현가되는 구성 배열과 호환 가능하다.

또한, 본 발명의 상술한 실시예에서, "롤러"는 화상 정착 측면상의 화상 정착 부재(화상 정착 부재가 기록 매체 상에서 화상과 접촉하게 되는 측면상의 화상 정착 부재)로서 채택되고, "벨트"는 압력 인가 측면상의 하상 정착 부재(화상이 형성된 표면으로부터 기록 매체의 대향 측면상의 화상 정착 부재)로서 채택된다. 그러나 본 발명의 응용례는 상술한 실시예에 제한되지 않는다. 예컨대, 본 발명은, "벨트"가 정착 측면상의 화상 정착 부재로서 채택되고 "롤러"가 압력 인가 측면상의 화상 정착 부재로서 채택되는 구성 배열과 역시 호환 가능하다.

게다가, 본 발명의 상술한 실시예에서, 화상 가열 장치의 예는 정착 장치이다. 그러나 본 발명은 다음의 화상 가열 장치에도 역시 적용 가능하다: 토너 화상을 기록 매체에 일시적으로 정착시키는 화상 가열 장치(용도), 토너 화상의 광택도를 향상시키기 위해 기록 매체에 일시적으로 미리 정착되는 토너 화상을 예열하는 화상 가열 장치(용도).

본 발명이 본 명세서에 개시된 구성을 참조하여 설명되었지만, 진술된 상세 부에 한정되지 않으며, 이 응용례는 개량의 목적 또는 동봉한 청구범위의 범위 내의 이러한 수정 또는 변경을 포함하도록 의도된다.

상기 본 발명의 구성에 의해, 정착 벨트가 폭 방향으로 양호하게 요동될 수 있는 화상 가열 장치를 제공할 수 있다.

Claims (5)

1. 화상 가열 장치이며,

   닙에서 기록재 상의 화상을 가열하는 가열 회전 부재와,

   상기 가열 회전 부재와 협동하여 상기 닙을 형성하는 벨트와,

   폭 방향으로 상기 벨트를 선회시키는 선회 수단과,

   상기 가열 회전 부재의 회전 속도를 제어하는 제어 수단을 포함하고,

   상기 벨트는, 벨트가 상기 가열 회전 부재와 접촉한 상태로 화상 가열 동작이 가능한 접촉 위치와, 벨트가 상기 가열 회전 부재로부터 후퇴되는 후퇴 위치 사이에서 이동 가능하고,

   상기 제어 수단은, 상기 선회 수단이 상기 벨트를 선회시키는 동안, 상기 벨트가 상기 가열 회전 부재와 접촉하게 될 때 상기 가열 회전 부재를 비교적 저속으로 회전시키고, 가열 동작이 시작되기 전에 상기 가열 회전 부재의 회전 속도를 증가시키는 화상 가열 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 수단은 증속 후에 기록재의 종류에 따라서 상기 가열 회전 부재의 회전 속도를 변경하는 화상 가열 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 저속은 상기 가열 회전 부재가 가열 동작 중에 회전 가능한 주연 속도 중 최저속에 대응하는 화상 가열 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 가열 회전 부재의 주연 속도가 증가하는 증속 모드와 상기 가열 회전 부재의 주연 속도가 저속으로 유지되는 저속 유지 모드를 실시할 수 있고, 기록재의 종류에 따라서 상기 모드 중 하나를 선택할 수 있는 화상 가열 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 가열 회전 부재는 롤러를 포함하는 화상 가열 장치.

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