KR20100063820A - 화상 가열 장치 및 화상 형성 장치 - Google Patents

Abstract

화상 가열 장치는 가열될 회전 가능한 벨트, 기록 시트가 협지되어 반송됨으로써 기록 시트 상의 화상이 가열되는 압접부를 구성하도록 회전 가능한 벨트와 압접하기 위한 압력 롤러, 및 압접부의 시트 반송 방향으로 하류측 상에서 회전 가능한 벨트의 외주면을 내측으로 가압하기 위해 제공되는 롤러를 포함한다.

Description

화상 가열 장치 및 화상 형성 장치{IMAGE HEATING APPARATUS AND IMAGE FORMING APPARATUS}

본 발명은 전자 사진 방식(electrophotographic method)을 적용한 프린터 또는 복사기와 같은 화상 형성 장치에 있어서 형성된 토너 화상을 기록 시트 상에 정착시키는 정착 장치로서 사용될 수 있는 화상 가열 장치에 관한 것이다.

최근에, 전자 사진 방식의 화상 형성 장치용으로 사용되는 화상 가열 장치를 사용하는 정착 장치로서, 예를 들어 도 11에 도시된 바와 같은 벨트 정착 방식이 제안된다. 이러한 벨트 정착 방식은 가열 롤러(50), 가열 롤러(50)와 가열 롤러(50)로부터 이격되어 배치되는 박리 롤러(60)에 걸려 돌아가는 무단 벨트(30), 및 무단 벨트(30)를 가열 롤러(50)와 압접(pressure-contact)시키는 압력 롤러(70)를 포함한다. 또한, 벨트 정착 방식은 가열 롤러(50)와 박리 롤러(60) 사이에서 무단 벨트(30)의 벨트 내주면과 접촉함으로써 무단 벨트(30)에 의해 유지되는 시트를 냉각시키기 위한 냉각부(80)를 포함한다. 가열 롤러(50)는 롤러 코어재(51), 롤러 코어재(51) 내부에 위치되는 가열 할로겐 램프(53), 및 롤러 코어재(51)의 외측면 상에 형성되는 피복층(54)을 포함한다. 또한, 압력 롤러(70)는 롤러 코어재(71)와, 롤러 코어재(71)의 외측면 상에 형성되는 피복층(74)을 포함한다.

무단 벨트(30)는 대략 30 내지 200 마이크로미터의 두께를 갖는 벨트 기재, 및 벨트 기재의 외주면 상에 형성되는 대략 10 내지 200 마이크로미터의 두께를 갖는 탄성 이형층을 포함한다. 벨트 기재는 폴리이미드 또는 폴리아미드와 같은 내열성 수지 및 니켈 또는 알루미늄과 같은 금속 재료를 사용하여 형성된다. 또한, 탄성 이형층은 실리콘 고무, 불소계 고무 등을 사용하여 형성된다.

이러한 구조를 갖는 정착 장치의 작동이 설명된다.

무단 벨트(30)가 도 11에 도시된 화살표(A)로 표시된 방향으로 회전되어, 토너 화상(T)을 지지하는 기록 시트(P)가 무단 벨트(30)와 압력 롤러(70) 사이의 압접부(N)에 공급된다. 그 후, 기록 시트(P)는 무단 벨트(30)의 표면 상에 유지되어 냉각부(80)를 통과함으로써 냉각된다. 기록 시트(P)는 추가로 박리 롤러(60)로 반송되어, 무단 벨트(30)로부터 박리된다. 이들 작동에 의해 토너 화상(T)이 기록 시트(P) 상에 정착된다.

냉각부(80)는 무단 벨트(30)를 통해 압접부(N1)에서 토너 화상(T)이 정착된 기록 시트(P)를 냉각하며, 이에 따라 무단 벨트(30)에 토너가 부착되지 않아 오프셋의 발생이 방지될 수 있다. 또한, 기록 시트(P)는 토너 화상(T)이 기록 시트(P) 상에 정착된 후에, 기록 시트(P)가 평탄한 벨트 표면 상에 유지된 상태로 냉각되기 때문에, 기록 시트(P)의 컬(curl)의 발생이 감소될 수 있다. 이러한 기술이 일본 특허 출원 공개 제2004-203527호에 개시된다. 이때 기록 시트(P)에서 발생하는 컬은 주로, 기록 시트가 냉각될 때 기록 시트보다 더 수축되는 정착 토너로 인해 화상면이 오목하게 되는 컬(이하, 토너 컬이라 칭함)이라는 점을 유의해야 한다.

냉각부로서, 무단 벨트의 내주면 상에 분리 가능한 방식으로 배치되는 공랭식의 냉각 롤러를 사용하는 것, 무단 벨트의 내주면과 접촉하는 표면 상에 형성되는 다수의 공기 유통 구멍을 갖는 공랭 박스를 사용하는 것 등이 있다는 점에 유의해야 한다. 이들 기술은 일본 특허 출원 공개 H04-216580호 및 일본 특허 출원 공개 H05-72926호에 개시된다.

그러나, 최근에 전자 사진 방식을 사용한 프린터 또는 복사기와 같은 화상 형성 장치의 경우, 사용자의 사용 목적 등에 따라 다양한 종류, 크기 등을 갖는 다양한 기록 시트가 이용 가능하게 되었다. 이러한 이유로, 여러 요인이 기록 시트에서 발생하는 컬에 영향을 미칠 수 있는데, 이러한 요인에는 기록 시트의 두께, 밀도, 재질, 피복층의 유무, 강도, 그레인 방향, 함유 수분량 등이 포함된다.

이와 같은 상황에서, 종래의 정착 장치와 같이 무단 벨트의 평탄면 상에 기록 시트를 유지하면서, 냉각부에서 토너 화상을 냉각하여 정착시키는 것만으로는 기록 시트의 화상면에 컬이 발생하는 것을 방지하기 어렵다.

또한, 최근의 프린터 및 복사기는 고생산성을 가질 것이 요구된다. 예를 들어, 정착 벨트의 반송 속도가 종래의 것에 비해 증가되면, 냉각부에 의한 냉각 효과가 감소되어 컬의 발생 방지 효과 역시 감소될 수 있다.

또한, 발생된 컬이 교정될 수 있도록 정착 장치의 하류측에, 한 쌍의 롤러 등으로 구성되는 컬 교정 기구를 제공하는 것이 고려될 수 있다. 그러나, 컬 교정 기구가 사용되는 경우, 이하의 문제가 발생할 수 있다. 기록 시트의 화상면이 무단 벨트로부터 일단 박리된 후에, 컬 교정을 수행하면, 무단 벨트의 평활성에 의해 화상면이 무단 벨트와 동일한 정도의 평활성을 갖는 경우라도, 화상면은 컬 교정부에서 컬 교정 기구의 표면 평활성에 따라 조잡하게 될 수 있다. 특히, 전술된 바와 같이 증가된 반송 속도로 인해 기록 시트가 충분히 냉각되지 않는 경우, 이 문제는 현저하게 발생할 수 있다.

정착 장치의 무단 벨트와 동일한 구조를 갖는 벨트를 사용하는 컬 교정 기구를 채용함으로써 전술한 문제를 해결하는 것을 고려할 수도 있다는 점을 유의해야 한다. 그러나, 정착 장치의 무단 벨트는 일반적으로 고가인데, 이는 무단 벨트가 내열성 수지 및 니켈이나 알루미늄과 같은 금속 재료로 이루어지는 벨트 기재, 및 벨트 기재 상에 형성되는 실리콘 고무, 불소계 고무 등으로 이루어지는 탄성 이형층을 포함하기 때문이다. 따라서, 무단 벨트와 동일한 구조를 갖는 벨트가 컬 교정 기구용으로 배치되는 경우 장치 비용이 증가할 수 있기 때문에, 일반적으로 컬 교정 기구는 고무 등으로 제조되는 벨트를 사용하게 되므로, 높은 표면 평활도를 얻을 수 없다.

본 발명은 전술한 문제의 관점에서 이루어졌으며, 따라서 본 발명의 목적은 컬의 발생을 확실하게 방지할 수 있는 화상 가열 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 화상 가열 장치는 가열되는 회전 가능한 벨트와; 회전 가능한 벨트와 압접(pressure-contacting)하여 압접부를 구성하는 압력 부재로서, 압접부가 기록 시트를 협지하여 반송함으로써 기록 시트 상의 화상이 가열되고, 기록 시트의 화상면이 회전 가능한 벨트와 접촉한 채로 기록 시트가 반송되는, 압력 부재와; 압접부의 시트 반송 방향 하류측 상에서 회전 가능한 벨트를 가압하도록 제공되는 가압 부재를 포함한다.

본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 명백해 질 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 정착 장치를 도시하는 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 정착 장치의 저면도.
도 3은 도 1에 도시된 정착 장치의 컬 교정 롤러부의 상세를 도시하는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 일 예를 도시하는 단면도.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 기록 시트 상에의 토너 화상의 정착 공정을 도시하는 개략도.
도 6은 제1 실시예에 제공되는 제어부의 제어 블록도.
도 7은 도 1에 도시된 정착 장치의 컬 교정 롤러의 설정 조작을 도시하는 흐름도.
도 8은 도 1에 도시된 정착 장치의 구조와 정반대의 구조를 갖는 정착 장치의 단면도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 정착 장치의 컬 교정 롤러부의 상세를 도시하는 단면도.
도 10은 도 9에 도시된 정착 장치의 저면도.
도 11은 종래의 정착 장치의 일 예를 도시하는 단면도.

본 발명의 예시적인 실시예가 개시된다. 먼저, 도 4는 본 실시예에 따른 화상 형성 장치의 일 예로서 컬러 전자 사진 프린터(이하, 프린터라 칭함)(1)의 단면도이다. 본 실시예에 사용되는 기록 시트로서, 보통 용지의 시트, 수지 기록 시트, 두꺼운 시트, 오버헤드 프로젝터용 시트 등이 사용될 수 있다는 점에 유의해야 한다.

도 4에 도시된 프린터는 노랑(Y), 자홍(M), 청록(C) 및 검정(Bk) 색상의 토너 화상을 형성하기 위한 4색 화상 형성 유닛으로 구성되는 화상 형성부(10)를 포함한다. 각각의 화상 형성 유닛의 감광 드럼(11)의 표면은 대전 롤러(12)에 의해 대전되고, 그 후에 레이저 스캐너(13)에 의해 잠상(latent image)이 형성된다. 현상 유닛(14)에 의해 잠상이 현상되어 감광 드럼(11)의 표면 상에 토너 화상이 형성된다. 감광 드럼(11)의 토너 화상은 화상 지지 부재로서의 중간 전사 벨트(31) 상으로 순차적으로 전사되어 컬러 화상이 중첩된다.

한편, 기록 시트(P)는 프린터(1) 아래에 배치되는 급지 카세트(20)에 수납되어, 급지 카세트(20)로부터 레지스트 롤러 쌍(23)으로 한 장씩 배출된다. 레지스트 롤러 쌍(23)은 일시적으로 기록 시트(P)를 수용하여 사행(skew feeding)을 보정한다. 또한, 레지스트 롤러 쌍(23)은 토너 화상이 중간 전사 벨트(31) 상에 형성되는 것과 동기하여 기록 시트(P)를 중간 전사 벨트(31)와 제2 전사 롤러(35) 사이로 보낸다.

중간 전사 벨트(31) 상에 중첩되는 여러 색상을 포함하는 컬러 토너 화상이 제2 전사 롤러(35)에 의해 기록 시트(P) 상으로 전사된다. 그 후, 토너 화상이 전사되는 기록 시트(P)가 본 발명의 정착 장치(100)로 보내지고, 정착 장치(100)에 의해 기록 시트(P)가 가열 및 가압되어 토너 화상이 기록 시트(P) 상에 정착된다. 그 후, 토너 화상이 정착된 기록 시트(P)가 (토너 화상이 상면 상에 있게 되는) 정면 상방 상태(face up state)로 전달 트레이(65)로 전달된다. 본 실시예는 본 발명의 화상 가열 장치가 기록 시트 상에 토너 화상을 정착시키기 위한 정착 장치로서 사용되는 경우를 예시한다는 점을 유의해야 한다.

(제1 실시예)

제1 실시예에 따른 정착 장치(100)는 가열 롤러(110), 박리 롤러(120), 무단 벨트(130), 압력 롤러(140), 냉각부(150) 및 컬 교정 롤러(160)를 포함하며, 이들은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 정착 장치(100)의 주요부를 구성한다.

본 발명의 가열 부재로서의 가열 롤러(110)는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등으로 이루어지는 원통형 롤러 코어재(111)를 포함하는 롤러 본체, 롤러 코어재(111) 상에 형성되는 피복층(112) 및 롤러 코어재(111)의 내부 공간에 배치되는 가열 할로겐 램프(113)를 포함한다. 피복층(112)은 예를 들어, 대략 0.5 내지 5 밀리미터의 두께를 갖는 실리콘 고무 등으로 이루어진 탄성층 및 탄성층의 표면 상에 형성되는 대략 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터의 두께를 갖는 불소 수지(PFA 등)로 이루어진 표면층을 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 가열 롤러(110)는 회전 가능한 방식으로 베어링(114)을 통해 지지 프레임(도시되지 않음)에 의해 지지되며, 모터(M)를 포함하는 회전 구동 유닛에 의해 [도 1에 도시된 바와 같이 화살표(B)로 표시된] 미리 결정된 방향으로 회전하도록 구동된다. 또한, 이 가열 롤러(110)의 표면은 대략 800 와트의 가열 할로겐 램프(113)에 의해 가열되어 정착 가열 온도(예를 들어, 150 내지 180℃)로 된다. 또한, 할로겐 램프(113)는 가열 롤러의 표면 온도를 측정하기 위한 (도 6에 도시된) 온도 센서(St)의 검출 정보에 기초한 피드백 제어에 의해 미리 결정된 정착 가열 온도를 갖도록 유지된다.

본 발명의 박리 부재로서의 박리 롤러(120)는 무단 벨트(130)에 의해 유지되어 반송되는 기록 시트(P)를 무단 벨트(130)로부터 박리하기 위한 롤러이며, 박리 롤러(120)는 예를 들어, 알루미늄 또는 스테인리스 스틸(SUS)과 같은 금속 재료로 이루어진다. 이 박리 롤러(120)는 회전 가능한 방식으로 베어링(121)을 통해 지지 프레임(도시되지 않음)에 의해 지지되고, 장력 스프링(122) 등을 포함하는 장력 부가 기구에 의해 무단 벨트(130)에 장력을 부가하게 된다.

무단 벨트(130)는 대략 30 내지 200 마이크로미터의 두께를 갖는 벨트 기재, 및 벨트 기재의 외주면 상에 형성되는 대략 10 내지 200 마이크로미터의 두께를 갖는 탄성 이형층을 포함한다. 벨트 기재는 폴리이미드 또는 폴리아미드와 같은 내열성 수지, 및 니켈 또는 알루미늄과 같은 금속 재료를 사용하여 형성된다. 또한, 탄성 이형층은 실리콘 고무, 불소계 고무 등을 사용하여 형성된다. 무단 벨트(130)의 외주면 상의 탄성 이형층의 표면은 (경면 연마처리된 표면에 가깝게) 가능한 평활하게 될 수 있다. 이 무단 벨트(130)는 가열 롤러(110) 및 박리 롤러(120)에 걸려 돌아가고, 가열 롤러(110)의 회전 구동에 의해 도 1에 도시된 화살표(A)로 표시된 방향으로 회전할 수 있다.

압력 롤러(140)는 무단 벨트(130)가 가열 롤러(110)와 압접할 수 있도록 배치되며, 압력 롤러(140)는 예를 들어, 가열 롤러(110)와 동일한 층 구조를 갖는다. 압력 롤러(140)는 롤러 코어재(141) 및 피복층(142)을 포함한다. 필요한 경우, 가열 롤러(110)와 유사하게 압력 롤러(140)에 가열 기능을 추가하기 위해 압력 롤러(140)에 가열 할로겐 램프가 제공될 수 있다는 점에 유의해야 한다.

본 발명의 압력 부재로서의 압력 롤러(140)는 회전 가능한 방식으로 지지 프레임(도시되지 않음)에 의해 지지되어, 미리 결정된 압력(50 내지 200 kgf)으로 스프링(도시되지 않음)과 같은 탄성 부재에 의해 가열 롤러(110)와 압접한다. 또한, 기록 시트의 반송 방향으로 미리 결정된 폭을 갖는 압접부(닙부)(N1)가 압력 롤러(140)의 압접에 의해 압력 롤러(140)와 무단 벨트(130) 사이에 형성된다.

냉각부(150)는 축류 팬과 같은 냉각 팬(151)(도 6에 기재됨), 및 가열 롤러(110)와 박리 롤러(120) 사이에서 무단 벨트(130)의 내부면 상에 배치되는 덕트(152)를 포함한다. 그리고, 냉각 팬(151)은 무단 벨트(130)가 내부면으로부터 냉각될 수 있도록 화살표로 표시된 것과 같이 상방으로 무단 벨트(130)의 내주면으로부터 덕트(152)를 통해 흡기 및 배기한다. 이 기류는 기록 시트(P) 상의 토너 화상을 냉각 및 경화시키고, 무단 벨트(130)의 표면의 평활도는 기록 시트(P) 상으로 전사되는 토너 화상(T)의 표면을 평활하게 할 수 있다. 또한, 무단 벨트(130)로부터의 기록 시트(P)의 박리 특성이 개선된다.

이 정착 장치(100)에 있어서, 도 4에 도시된 전자 사진 방법을 사용하여 화상 형성부(10)에 의해 형성된 토너 화상(T)은 무단 벨트(130)와 압력 롤러(140) 사이의 압접부(N1)로 반송되는 기록 시트(P) 상으로 전사된다는 점에 유의해야 한다.

정착 장치(100)에 의해 정착 공정이 수행되는 기록 시트(P)는 기록 시트(P)가 프린터(1)용으로 사용될 수 있는 기록 매체인 한 특정 시트로 한정되지 않는다. 그러나, 우수한 광택도를 갖는 감광 품질의 화상이 정착 장치(100)에 의해 얻어질 필요가 있을 때, 기재(P1) 상에 형성되어 적재되는 주 성분으로서 열가소성 수지로 이루어지는 투명 수지층(P2)을 갖는 기록 시트가 도 5a에 예시된 바와 같이 사용될 수 있다. 기재(P1)는 화상 형성용 보통 용지, 코팅 용지, 사진 용지 등일 수 있다. 투명 수지층(P2)을 형성하는 열가소성 수지는 폴리에틸렌 수지, 스티렌-아크릴 에스테르 수지 등일 수 있다. 투명 수지층(P2)은 토너 화상(T)이 도 5b에 도시된 것과 같이 전사된 후, 도 5c에 도시된 것과 같이 정착 공정에서 투명 수지층(P2)이 열 및 압력에 의해 융해될 때, 토너 화상(T)이 투명 수지층(P2)에 매립될 수 있는 층 두께를 가질 수 있다.

다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하여, 기록 시트에서 발생할 수 있는 컬(curl)(특히, 토너 컬)을 교정하기 위한 본 발명의 컬 교정 기구가 설명된다. 본 발명의 컬 교정 기구로서의 가압 부재는 무단 벨트(130)에 의해 시트의 반송 방향[도 1에 도시된 화살표(A)에 의해 표시된 방향]으로 압접부(닙부)(N1)의 하류측 상에, 그리고 냉각부(150)와 박리 롤러(120) 사이에 배치되는 컬 교정 롤러(160)이다. 또한, 컬 교정 롤러(160)는 컬 교정 기구가 무단 벨트(130)의 외주면을 가압하여 기록 시트를 외측으로부터 내측으로 지지할 수 있도록 제공된다. 그리고, 컬 교정 기구가 무단 벨트(130)를 가압하여 내측으로 오목한 오목 형상을 형성함으로써, 기록 시트가 오목 가압부를 통과할 때 기록 시트의 컬이 교정될 수 있다.

내측으로 무단 벨트(130)의 외주면을 가압하기 위한 컬 교정 롤러(160)는 예를 들어, 스테인리스 스틸로 이루어진 중실 롤러이며, 컬 교정 롤러(160)는 무단 벨트(130)가 회전할 때 회전 구동되도록 회전 가능한 방식으로 좌측 및 우측 베어링(161)을 통해 지지 프레임(도시되지 않음)에 의해 지지된다. 베어링(161)은 베어링(161)이 [컬 교정 롤러(160)의 가압 방향으로] 상향 및 하향으로 왕복할 수 있는 방식으로 지지 프레임에 의해 지지되고, 베어링(161)이 좌측 및 우측에 배치되는 구동 캠(171)에 의해 하부측으로부터 지지된다. 가열 롤러(110)와 유사하게 컬 교정 롤러(160) 주위에 피복층이 형성될 수 있다는 점을 유의해야 한다.

컬 교정 롤러(160)에 대한 무단 벨트(130)의 접촉각(X)(도 3에 도시됨)이 변경될 수 있도록 2개의 구동 캠(171)이 배치되고, 2개의 구동 캠(171)은 캠 샤프트(170)가 회전할 때 회전 구동되도록 캠 샤프트(170)에 고정된다. 캠 샤프트(170)는 후술되는 제어 장치(190)로부터의 지령에 따라 캠 샤프트(170)에 회전 구동력을 전달하는 스테핑 모터(180)에 연결된다. 회전 위치를 감지하기 위한 플래그(171a)가 구동 캠(171) 중 하나에 일체로 형성되고, 플래그(171a)가 포토 인터럽터(172)로의 광을 차단할 때 구동 캠의 기준 회전 위치가 검지된다.

또한, 구동 캠(171)은 스테핑 모터(180)의 스텝 수에 기초한 회전에 의해 미리 결정된 위상으로 기준 회전 위치로부터 회전될 수 있다. 이러한 방식으로, 구동 캠(171)의 회전 위치 제어는 컬 교정 롤러(160)에 대한 무단 벨트(130)의 접촉각(X)이 적절하게 설정될 수 있도록 수행된다. 구동 캠(171)의 위상은 구동 캠(171)이 상사점이 되는 기준 회전 위치, 즉 컬 교정 롤러(160)가 본 실시예의 도 3에 도시된 바와 같이 무단 벨트(130)를 최대로 가압하는 위치에 대해 설정된다는 점에 유의해야 한다.

여기서, 도 6은 컬 교정 롤러(160)를 기록 시트에 따른 컬 교정을 위한 적절한 위치에 설정하기 위해 설정 조작을 수행하기 위한 제어부의 제어 블록도이며, 도 7은 설정 조작을 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저, 도 6에 도시된 제어 블록도가 설명된다.

제어 장치(190)에는 프린터(1) 또는 프린터(1)에 연결되는 개인용 컴퓨터와 같은 조작부(S)로부터 사용자에 의해 입력되는 기록 시트(P)의 유형 및 두께를 나타내는 정보가 제공된다. 또한, 제어 장치(190)에는 가열 롤러(110)의 표면 온도를 측정하기 위한 온도 센서(St)로부터의 검출 신호뿐만 아니라, 포토 인터럽터(172)로부터의 구동 캠(171)의 기준 회전 위치를 검출하기 위한 검출 신호가 제공된다. 그리고, 제어 장치(190)는 구동 캠(171)의 회전 위치 제어를 수행하기 위해 포토 인터럽터(172)로부터의 검출 신호에 기초하여 스테핑 모터(180)의 회전을 제어하고, 이에 따라 컬 교정 롤러(160)가 기록 시트의 정보에 따라 최적의 위치로 이동한다. 또한, 제어 장치(190)는 적절한 정착 가열 온도를 유지하기 위해 온도 센서(St)의 검출 신호에 기초하여 가열 할로겐 램프(113)의 온도를 제어한다.

제어 장치(190)는 정착 장치(100)의 가열 롤러(110)를 구동하기 위한 모터(M)의 제어, 냉각부(150)의 냉각 팬(151)의 제어 등을 포함하여 정착 장치(100)의 전반적인 조작의 제어를 수행한다는 점에 유의해야 한다.

다음으로, 이 정착 장치(100)의 조작이 설명된다. 먼저, 컬 교정 롤러(160)의 위치를 설정하는 조작이 도 7에 도시된 흐름도를 참조하여 설명된다.

정착 조작이 개시되면, 가열 롤러(110)는 무단 벨트(130)가 화살표(B)로 표시된 방향으로 회전되도록 회전 구동을 개시하며, 가열 할로겐 램프(113)는 미리 결정된 정착 온도까지 가열 롤러(110)를 가열하도록 작동된다. 이때, 압력 롤러(140)는 가열 롤러(110)의 회전에 따라 무단 벨트(130)를 통해 회전하도록 구동된다(단계 1).

구동 캠(171)은 스테핑 모터(180)의 회전 구동에 의해 회전을 개시한다. 구동 캠(171)은 도 3에 도시된 바와 같이 상사점까지 회전하고, 그 후에 포터 인터럽터(172)가 기준 회전 위치로서의 위치를 검출하면 정지한다. 이 상태에서, 컬 교정 롤러(160)는 오목 형상을 갖는 반송 경로를 형성하도록 하부측으로부터 내측으로 무단 벨트(130)의 외주면을 최대로 가압한다.

이때, 컬 교정 롤러(160)는 사용자에 의해 조작부(S)로부터 입력되는 기록 시트(P)의 유형 및 두께를 나타내는 정보에 기초하여 기록 시트(P)의 컬 교정에 대응하는 위치까지 회전하도록 구동 캠(171)을 구동한다. 따라서, 컬 교정 롤러(160)에 대한 무단 벨트(130)의 접촉각(X)이 적절하게 설정될 수 있으며, 이에 따라 곡선형 반송 경로의 가압부를 통과하는 기록 시트 상에서 최적의 컬 교정이 수행될 수 있다.

이 조작이 흐름도를 참조하여 설명된다. 스테핑 모터(180)의 회전 구동에 의해 구동 캠(171)이 회전을 개시한다(단계 2). 다음으로, 포토 인터럽터(172)로의 광이 플래그(171a)에 의해 차단될 때(단계 3), 구동 캠(171)이 상사점까지 회전하여 구동 캠(171)이 기준 회전 위치로 이동한 것으로 판정되면 스테핑 모터(180)가 정지된다(단계 4). 그 후, 스테핑 모터(180)는 기록 시트(P)의 유형 및 두께에 대해 무단 벨트(130)에 대한 컬 교정 롤러(160)의 최적 침입량(optimal inroad amount)에 대응하는 구동 펄스의 수에 의해 회전 구동된다(단계 5). 그 후, 필요한 펄스의 수에 도달하고(단계 6), 스테핑 모터(180)가 정지된다(단계 7).

기록 시트(P)의 유형 및 두께에 대해 무단 벨트(130)에 대한 컬 교정 롤러(160)의 최적 침입량이란 예를 들어, 최대의 컬 교정 효과를 필요로 하는 A3 크기 및 52 그램의 평량을 갖는 재활용 용지의 경우에 구동 캠(171)이 상사점으로 회전되는 위치를 의미한다. 이 경우에, 무단 벨트(130)에 대한 컬 교정 롤러(160)의 침입량은 대략 20 mm일 것이 요구된다. 이 위치에 대해, 52 그램의 평량을 갖는 고품질 용지는 15 mm를 필요로 하고, 80 그램의 평량을 갖는 보통 용지는 7 mm를 필요로 하며, 250 그램의 평량을 갖는 피복된 두꺼운 용지는 18 mm를 필요로 한다. 제어 장치(190)는 침입량에 대응하는 스테핑 모터(180)의 회전 구동 펄스를 지시한다. 이 방식으로, 컬 교정 기구가 적절한 상태로 설정된다.

다음으로, 컬 교정 롤러(160)가 적절한 위치로 설정된 후의 정착 장치(100)의 조작이 설명된다.

토너 화상(T)이 화상 정보에 따라 프린터(1)의 화상 형성부(10)에 형성된 후에 전사되는 기록 시트(P)는 정착 장치(100)로, 즉 종이 반송 장치(도시되지 않음)에 의해 정착 벨트(130)와 압력 롤러(140) 사이의 압접부(N1)로 보내진다. 따라서, 기록 시트(P) 상의 토너 화상(T)이 기록 시트(P)[이의 투명 수지층(P2)] 내부에 용융되어 매립되도록 압접부(N1)에서 가열 및 가압된다. 그리고, 기록 시트(P)는 압접부(N1)에 의해 협지되어 반송되고, 그 후에 무단 벨트(130)가 회전할 때 무단 벨트(130)의 외주면과 (밀접하게) 접촉한 채로 반송된다.

다음으로, 무단 벨트(130)와 접촉한 채로 반송되는 정착될 기록 시트(P)는 무단 벨트(130)와의 접촉 상태를 유지하면서 냉각부(150)에 의해 공기가 흡입되는 벨트부(냉각 구역)를 통과하도록 반송되며, 이에 따라 기록 시트(P)는 기록 시트(P)가 냉각 구역을 통과할 때 냉각부(150)에 의해 강제 냉각된다. 다시 말해, 압접부(N1)에서 가열된 토너 화상(T) 및 기록 시트(P)는 기록 시트(P)가 냉각 구역을 통과하는 동안 열이 무단 벨트(130)를 통해 냉각부(150)로 전달됨에 따라 냉각된다. 냉각부(150)를 향해 흡입된 공기는 덕트(도시되지 않음)를 통과하여, 프린터(1)의 외부로 배기된다.

토너 화상(T)은 압접부(N1)에서 기록 시트(P)[이의 투명 수지층(P2)]에 매립되고, 그 후에 토너 화상(T) 및 기록 시트(P)[이의 투명 수지층(P2)]는 냉각부(150)에서 냉각되어 토너 화상(T)이 경화된다.

그 후, 냉각부(150)의 냉각 구역을 통과한 기록 시트(P)는 기록 시트(P)가 무단 벨트(130)와 접촉한 채로 무단 벨트(130) 및 컬 교정 롤러(160)에 의해 형성되는 압접부(닙부)(N2)를 통과할 때 도 3의 상방으로 볼록해지도록 굽힘력을 받는다. 따라서, 토너 화상(T)이 냉각되어 경화될 때의 토너 화상(T)의 수축에 의한 토너 컬(하방으로의 볼록 형상의 컬)이 기록 시트(P)[이의 투명 수지층(P2)]가 무단 벨트(130)의 표면과 밀접하여 접촉하는 상태에서 교정된다.

또한, 기록 시트(P)는 기록 시트(P)가 무단 벨트(130) 및 컬 교정 롤러(160)에 의해 형성되는 압접부(N2)를 통과할 때 도 3의 상방으로 볼록해지도록 굽힘력을 받는다. 이때, 무단 벨트(130) 및 컬 교정 롤러(160)에 의해 형성되는 압접부(N2) 뒤에 위치되는 부분이 기록 시트(P)의 강성(휨강성)에 따라 도 3의 화살표(C)로 표시된 방향으로, 즉 무단 벨트(130)를 향해 가압된다. 따라서, 무단 벨트(130)와의 기록 시트(P)의 밀접 접촉 특성이 개선된다.

압접부(N2)를 통과한 기록 시트(P)는 도 3에 도시된 바와 같이 무단 벨트(130)와 접촉한 채로 박리 롤러(120)로 반송된다. 그리고, 무단 벨트(30)에 있어 박리 롤러(120)에서 곡률을 갖는 부분과 기록 시트(P) 자체의 강성(휨강성)이 상충하여 박리 롤러(120)에서 기록 시트(P)가 무단 벨트부로부터 자연스럽게 박리된다. 따라서, 기록 시트(P)의 정착 공정이 마무리되고, 기록 시트(P)는 전달 트레이(65)에 적재된다.

정착 장치(100)에 의해 실행되는 정착 조작이 통상적으로 수행될 때, 토너 화상(T)은 기록 시트(P)[이의 투명 수지층(P2)]에 균일하게 매립되면서 정착된다. 또한, 정착 공정은 정착 공정 후의 기록 시트의 표면[이의 투명 수지층(P2)의 표면]이 무단 벨트(130)의 평탄면을 따라 우수한 평활도 상태가 되는 방식으로 수행된다. 이 정착 공정 후에 기록 시트(P) 상의 화상은 표면의 요철로 인한 광의 확산 반사가 적고, 우수한 광택성을 갖는 사진 화상과 유사한 고화질의 화상으로서 얻어질 수 있다.

또한, 투명 수지층(P2)이 없는 통상의 보통 용지가 기록 시트(P)로서 사용되는 경우에 있어서도, 정착 공정은 토너 화상(T)이 기록 시트(P)의 섬유 내에 균일하게 매립되는 상태로 수행된다. 또한, 정착 공정은 정착 공정 후의 기록 시트(P)의 표면 및 토너 화상의 표면이 무단 벨트(130)의 평탄면에 따라 우수한 평활도를 갖는 상태로 되는 방식으로 수행된다. 따라서, 이 정착 공정 후의 기록 시트(P) 상의 화상은 표면의 요철로 인한 광의 확산 반사가 적고, 우수한 광택성을 갖는 사진 화상과 유사한 고화질의 화상으로서 얻어질 수 있다.

(변형예)

도 8에 도시된 바와 같이, 정착 장치는 무단 벨트(130)와 압력 롤러(140) 사이의 위치 관계가 수직 방향에 있어 반대의 관계인 구조를 가질 수 있다. 이 정착 장치(101)의 주요부는 전술된 정착 장치(100)와 유사하게, 가열 롤러(110), 박리 롤러(120), 무단 벨트(130), 압력 롤러(140), 냉각부(150) 및 컬 교정 롤러(160)를 포함하며, 이들은 정착 장치(100)와 반대로 배치된다.

정착 장치(101)는 수직 방향 위치 관계에 있어서만 정착 장치(100)와 상이하며, 각 주요부의 구조 및 조작은 동일하므로 그 설명을 생략한다는 점에 유의해야 한다.

이 구조를 갖는 정착 장치(101)에 있어서, 무단 벨트(130) 및 기록 시트(P) 사이의 밀접 접촉력은 기록 시트(P)의 중량이 이 밀접 접촉력에 더해지기 때문에 증가되며, 이로써 컬 교정이 보다 효율적으로 수행될 수 있다.

전술한 구조에 따라, 기록 시트의 다양한 컬(특히, 토너 컬)은 기록 시트(P)가 무단 벨트(130)의 표면에 밀접하게 접촉한 상태에서 효율적으로 교정될 수 있다. 이러한 이유로, 이 정착 공정 후의 기록 시트(P) 상의 화상은 표면의 요철에 의한 광의 확산 반사가 적고, 우수한 광택성을 갖는 사진 화상과 유사한 고화질의 화상으로서 얻어질 수 있다. 또한, 컬이 제거된 고 품질의 출력 용지가 얻어질 수 있다.

또한, 냉각부(150)의 냉각 효과에만 의존하는 종래의 장치와 달리, 컬을 제거하기 위해 컬 교정 롤러(160)가 사용되기 때문에, 무단 벨트(130)의 반송 속도를 낮추지 않고서도 높은 생산성을 얻을 수 있다.

(제2 실시예)

본 발명의 제2 실시예에 따른 화상 가열 장치를 사용하는 정착 장치(200)가 도 9 및 도 10을 참조하여 설명된다. 제1 실시예의 정착 장치(100)와 동일한 구조를 갖는 부분은 동일한 참조 부호로 표시되어 그 설명을 생략한다는 점에 유의해야 한다. 또한, 컬 교정 기구가 상이하지만, 기본 정착 조작은 정착 장치(100)와 동일하므로, 그 설명은 생략한다.

본 발명의 제2 가압 부재로서의 장력 롤러(210)는 정착 장치(200)에 제공되는 컬 교정 롤러(160)의 상류측이 무단 벨트(130)의 내주면으로부터 무단 벨트(130)를 가압하는 방식으로 배치된다. 이 장력 롤러(210)는 컬 교정 롤러(160)에 대한 무단 벨트(130)의 접촉각(X)을 제1 실시예의 경우에서보다 크게하여, 기록 시트(P)에 상향으로 볼록하게 되는 굽힘력을 제공하는 기간을 증가시키도록 제공된다. 다시 말해, 장력 롤러(210)는 기록 시트(P) 상에 발생되는 컬을 교정하기 위한 힘이 증가할 수 있도록 한다.

장력 롤러(210)는 회전 가능한 방식으로 베어링(211)을 통해 지지 프레임(도시되지 않음)에 의해 지지되고, 무단 벨트(130)의 내측면으로부터 외부로 무단 벨트(130)의 내주면을 가압하도록 배치된다. 그리고, 이 구조는 구동되는 장력 롤러(210)가 무단 벨트(130)의 회전에 의해 회전될 수 있도록 한다.

기록 시트(P)는 기록 시트(P)가 무단 벨트(130) 및 컬 교정 롤러(160)에 의해 형성되는 압접부(N2)를 통과할 때 제1 실시예의 경우에서보다 큰, 상방으로 볼록하게 되는 굽힘력이 적용된다. 따라서, 큰 컬이 발생할 수 있는 기록 시트에 있어서도 컬 교정이 효율적으로 수행될 수 있다.

무단 벨트(130)가 장력 롤러(210)와 면접촉하는 부분 뒤에 위치되는 부분은 컬이 교정될 때 기록 시트(P)의 강성(휨강성)에 따라 도 9에 파선(P')으로 도시된 바와 같이 무단 벨트(130)의 표면으로부터 박리되기 쉬워진다는 점을 유의해야 한다. 따라서, 본 발명의 송풍 수단으로서의 팬(220)이 컬 교정 롤러(160)의 상류측 상에서 장력 롤러(210)의 위치에 대응하여 배치되며, 이에 따라 팬(220)으로부터의 송풍 공기로 인해 기록 시트(P)가 무단 벨트(130)의 표면을 향해 가압되도록 한다. 따라서, 접촉이 유지될 수 있는 동안 무단 벨트(130)의 표면으로부터의 시트의 박리가 방지되어 화상의 교란 등이 방지될 수 있다.

본 실시예에서, 컬 교정 롤러(160)에 대한 무단 벨트(130)의 접촉각(X)은 팬(220) 및 장력 롤러(210)를 추가하는 것만으로 제1 실시예의 경우에서보다 커질 수 있다. 따라서, 기록 시트(P)가 무단 벨트(130) 및 컬 교정 롤러(160)에 의해 형성되는 압접부(N2)를 통과할 때, 컬 교정이 보다 효율적으로 수행될 수 있도록 제1 실시예의 경우에서보다 큰, 기록 시트(P)를 상방으로 볼록하게 하는 굽힘력이 추가된다.

또한, 팬(220)이 공기를 송풍하여 기록 시트(P)를 무단 벨트(130)로 가압하기 때문에, 기록 시트(P)가 박리되지 않는다. 또한, 팬(220)으로부터의 공기는 기록 시트를 냉각하는데에도 사용될 수 있으며, 이로써 화상 품질이 향상될 수 있다.

비록, 본 발명의 실시예가 전술되었지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 비록 전술된 실시예는 본 발명의 화상 가열 장치가 기록 시트 상에 토너 화상을 정착하기 위한 정착 장치에 적용되는 경우를 예시하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 토너 화상은 토너 화상을 정착하기 위한 일반적인 정착 장치에 의해 기록 시트 상에 정착될 수 있으며, 그 후 기록 시트는 본 발명에 따른 화상 가열 장치를 통과할 수 있고, 이에 따라 높은 광택성을 갖는 화상을 얻을 수 있다. 다시 말해, 정착 장치에 의해 정착되는 토너 화상이 본 발명의 화상 가열 장치에 의해 재가열될 때, 토너 화상은 토너 화상이 기록 시트(이의 투명 수지층)에 보다 신뢰할 수 있게 균일하게 매립되는 방식으로 정착될 수 있다. 또한, 정착 장치는 정착 공정 후에 기록 시트의 표면(투명 수지층의 표면)이 화상 가열 장치의 무단 벨트의 평탄면에 따라 우수한 평활도를 갖는 상태로 될 수 있도록 한다. 따라서, 사진 화상과 유사한 고품질의 화상이 형성되는 기록 시트를 얻을 수 있다.

화상 형성 장치에 분리 가능하게 장착되도록 화상 형성 장치로부터 분리되는 유닛으로서 이러한 화상 가열 장치를 설계하는 것이 가능하며, 이로써 화상 가열 장치는 필요 시 사용을 위해 화상 형성 장치에 장착될 수 있다는 점을 유의해야 한다. 또한, 사용자의 사용 목적에 따라, 정착 장치를 통과함으로써 얻어지는 통상의 광택도를 갖는 화상 및 정착 장치 및 화상 가열 장치 양자를 통과함으로써 얻어지는 높은 광택도를 갖는 화상을 선택하는 구조를 적용하는 것이 가능하다.

또한, 비록 본 예가, 무단 벨트(130)의 외주면이 컬 교정을 위해 내측으로 가압되는 구성을 설명하고 있지만, 형성된 컬의 방향에 따라서는 컬 교정을 위해 무단 벨트(130)의 내주면을 외측방향으로 가압하는 것이 가능하다. 이 경우에, 무단 벨트(130)의 외측이 스펀지 롤러, 벨트 등과 접촉하도록 하여 압접부(N2)가 구성되도록 할 필요가 있다.

비록, 본 발명이 예시적인 실시예를 참조로 하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 이하의 청구범위의 범주는 이러한 모든 변형예 및 동등 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

본 출원은 전체가 본원의 참고로서 포함되는 2007년 10월 17일자로 출원된 일본 특허 출원 제2007-270084호의 이익을 향유한다.

100: 정착 장치
110: 가열 롤러
111: 롤러 코어재
112: 피복층
113: 가열 할로겐 램프
120: 박리 롤러
130: 무단 벨트
140: 압력 롤러
141: 롤러 코어재
142: 피복층
N1, N2: 압접부
160: 컬 교정 롤러

Claims (8)

1. 가열되는 회전 가능한 벨트와,
   상기 회전 가능한 벨트와 압접(pressure-contacting)하여 압접부를 구성하는 압력 부재로서, 상기 압접부가 기록 시트를 협지하여 반송함으로써 상기 기록 시트 상의 화상이 가열되고, 상기 기록 시트의 화상면이 상기 회전 가능한 벨트와 접촉한 채로 상기 기록 시트가 반송되는, 압력 부재와,
   상기 압력 부재에 의해 가열된 상기 기록 시트를 냉각시키도록 구성되는, 상기 압력 부재의 하류측 상에 제공되는 냉각부와,
   상기 압접부의 시트 반송 방향 하류측 상에서 상기 회전 가능한 벨트를 가압하기 위해 상기 냉각부의 하류측 상에 제공되는 가압 부재를 포함하는 화상 가열 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 회전 가능한 벨트는 상기 회전 가능한 벨트를 가열하기 위한 가열 부재 및 상기 회전 가능한 벨트로부터 상기 기록 시트를 박리하기 위한 박리 부재에 걸려 돌아가고, 상기 압력 부재는 상기 가열 부재를 향하도록 압박되어 상기 압력 부재와 상기 회전 가능한 벨트 사이에서 압접부를 구성하며, 상기 회전 가능한 벨트는 상기 압접부와 상기 박리 부재 사이에서 상기 가압 부재에 의해 가압되어 상기 가압 부재와 면접촉(area-contact)하는 화상 가열 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 가압 부재는 상기 회전 가능한 벨트를 가압하는 부분의 가압 방향의 위치를 변경하여 상기 회전 가능한 벨트에 대한 접촉각이 변경될 수 있는 화상 가열 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 가압 부재는 상기 회전 가능한 벨트의 외주면을 내측으로 가압하도록 제공되고, 상기 화상 가열 장치는 상기 가압 부재의 상류측에서 상기 회전 가능한 벨트의 내주면을 외측으로 가압하기 위한 제2 가압 부재를 더 포함하는 화상 가열 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제2 가압 부재가 배치되는 위치에서, 상기 회전 가능한 벨트와의 상기 기록 시트의 접촉을 유지하도록 상기 회전 가능한 벨트의 외주면을 향해 공기를 송풍하는 송풍 수단을 더 포함하는 화상 가열 장치.
6. 기록 시트 상으로 토너 화상을 전사하는 전사 장치와,
   상기 전사 장치에 의해 전사된 상기 토너 화상을 가열하여 정착시키기 위한 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 화상 가열 장치를 포함하는 화상 형성 장치.
7. 기록 시트 상으로 토너 화상을 전사하는 전사 장치와,
   상기 전사 장치에 의해 전사된 상기 토너 화상을 정착시키는 정착 장치와,
   상기 정착 장치에 의해 상기 기록 시트 상에 정착된 상기 토너 화상을 가열하기 위한 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 화상 가열 장치를 포함하는 화상 형성 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 화상 가열 장치는 상기 화상 형성 장치에 분리 가능하게 장착될 수 있는 화상 형성 장치.

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