KR20180041731A - 화상 가열 장치 - Google Patents

Abstract

시트 상의 토너 상을 가열하는 엔드리스 벨트와, 상기 엔드리스 벨트의 길이 방향 일단부의 온도를 검출하는 제1 검출기와, 상기 엔드리스 벨트의 길이 방향 타단부의 온도를 검출하는 제2 검출기와, 상기 제1 검출기와 상기 제2 검출기에 의한 검출 온도차의 단위 시간당 변화량에 기초하여, 에러의 발생을 알릴지 여부를 제어하는 제어부를 갖는 화상 가열 장치.

Description

화상 가열 장치

본 발명은, 시트 상의 토너 상을 가열하는 화상 가열 장치에 관한 것이다.

종래부터, 전자 사진식 화상 형성 장치에 있어서는, 기록재(시트)에 형성된 토너 상을 정착 장치(화상 가열 장치)에 의해 가열 및 가압하여 정착시키고 있다.

그리고, 근년에는, 퀵 스타트성이나 에너지 절약성의 관점에서, 얇고 열용량이 작은 정착 벨트(필름)를 사용한 정착 장치가 실용화되고 있다.

이러한 얇은 정착 벨트를 사용한 정착 장치에 있어서, 정착 벨트의 길이 방향 단부에 크랙이 발생할 우려가 있다. 예를 들어, 스테이플로 고정된 상태의 기록재가 도입됨으로써 정착 벨트가 손상을 받아, 크랙이 발생해 버리는 드문 케이스이다. 이러한 드문 케이스이기는 해도, 정착 벨트의 크랙을 신속하게 검출할 수 있을 것이 요구되고 있다.

그래서, 정착 벨트의 길이 방향 일단부의 온도를 검지하는 서미스터를 배치하고, 서미스터의 검지 온도가 미리 정해진 소정의 온도보다 하회하였을 때, 정착 장치의 이상을 검출하는 기술이 제안되어 있다(일본 특허 공개 제2010-134035호 공보).

또한, 정착 벨트의 길이 방향 일단부와 타단부의 온도를 검지하는 서미스터를 각각 배치하고, 그들의 온도차가, 미리 설정한 소정 온도차가 되었을 때, 정착 벨트에 찢어짐이 발생하였다고 판정하는 기술이 제안되어 있다(일본 특허 공개 제2014-16411호 공보).

그러나, 일본 특허 공개 제2010-134035호 공보에서 제안되어 있는 방법에서는, 정착 벨트에 크랙이 발생하였을 때, 서미스터에 의한 검지 온도가 소정의 온도로 강하할 때까지 시간이 걸리기 때문에, 조기의 검출이 곤란해진다.

또한, 일본 특허 공개 제2014-16411호 공보에서 제안되어 있는 방법에서는, 기록재의 도입 위치가 기준 위치로부터 정착 벨트의 길이 방향 일단부측으로 치우쳐 버린 경우(소위, 편측 치우침 통지), 오검지해 버릴 우려가 있다. 왜냐하면, 정착 벨트에 크랙이 발생하지 않은 경우라도, 양 서미스터의 검지 온도차가 소정 온도차에 도달해 버려, 정착 벨트에 크랙이 발생하였다고 오검지해 버리기 때문이다.

본 발명의 일 태양에 의하면, 시트 상의 토너 상을 가열하는 엔드리스 벨트와, 상기 엔드리스 벨트의 길이 방향 일단부의 온도를 검출하는 제1 검출기와, 상기 엔드리스 벨트의 길이 방향 타단부의 온도를 검출하는 제2 검출기와, 상기 제1 검출기와 상기 제2 검출기에 의한 검출 온도차의 단위 시간당 변화량에 기초하여, 에러의 발생을 알릴지 여부를 제어하는 제어부를 갖는 화상 가열 장치가 제공된다.

도 1은 정착 장치의 단면도.
도 2는 정착 장치를 탑재한 화상 형성 장치의 단면도.
도 3은 정착 장치의 단면도.
도 4는 크랙이 발생한 경우의 정착 장치의 개략도.
도 5는 에러 발생을 검지하기 위한 흐름도.
도 6은 이상을 알리는 조작부를 나타내는 개략도.
도 7은 서미스터의 검지 온도의 추이를 나타내는 그래프.
도 8은 편측 치우침 통지 시에 있어서의 서미스터의 검지 온도의 추이를 나타내는 그래프.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해, 도면을 사용하여 설명한다.

《제1 실시 형태》

(화상 형성 장치)

도 2는, 정착 장치를 탑재한 화상 형성 장치(500)의 단면도이다. 상하 경사 방향으로 병설된 4개의 카트리지(7(7a 내지 7d))는, 전자 사진 감광체로서의 감광 드럼(1(1a 내지 1d))을 갖는 감광 드럼 유닛(26(26a 내지 26d))과, 현상 유닛(4(4a 내지 4d))을 구비한다.

감광 드럼(1)은, 구동 부재(도시하지 않음)에 의해, 도 2 내의 시계 방향(Q 방향)으로 회전 구동된다. 또한, 감광 드럼(1)의 주위에는, 그 회전 방향의 순으로, 클리닝 부재(6(6a 내지 6d)), 대전 롤러(2(2a 내지 2d)), 현상 유닛(4)이 배치된다. 클리닝 부재(6)는, 감광 드럼(1) 상에 형성된 토너 상을 중간 전사 벨트(5) 상에 전사한 후, 감광 드럼(1) 상에 잔류하는 토너제를 제거하는 것이다. 클리닝 부재(6)에 의해 제거된 토너제는, 감광체 유닛(26(26a 내지 26d)) 내의 제거 토너실로 회수된다.

또한, 대전 롤러(2)는, 감광 드럼(1)의 표면을 균일하게 대전하는 것이다. 대전 롤러(2)에 의해 감광 드럼(1)의 표면이 대전된 후, 스캐너 유닛(노광 수단)(3)으로부터 유닛 개구(32(32a 내지 32d))를 통해, 감광 드럼(1)의 표면에 레이저광이 노광된다. 이에 의해, 감광 드럼(1)의 표면에 정전 잠상이 형성된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 스캐너 유닛(3)은 카트리지(7)의 하방에 배치되어 있다.

또한, 현상 유닛(4)은, 감광 드럼(1) 상에 형성된 정전 잠상에 토너제를 공급하여, 정전 잠상을 토너 상으로서 현상하기 위한 것이다. 현상 유닛(4)에는, 감광 드럼(1)과 맞닿아 감광 드럼(1)의 표면에 토너제를 공급하는 현상 롤러(25(25a 내지 25d))와 현상 롤러(25)에 맞닿아 현상 롤러(25)에 토너제를 공급하는 공급 롤러(34(34a 내지 34d))가 구비된다.

여기서, 기록재(S)에 화상을 형성할 때에는, 먼저 스캐너 유닛(3)에 의해 감광 드럼(1)의 표면에 형성된 정전 잠상이 카트리지(7)에 의해 토너 상으로서 현상되고, 중간 전사 벨트(5)에 전사된다.

중간 전사 벨트(5)는, 구동 롤러(10), 텐션 롤러(11)에 걸쳐져, 도 2 내의 화살표 R 방향으로 구동된다. 또한, 각 감광 드럼(1)에 대향하여, 중간 전사 벨트(5)의 내측에 1차 전사 롤러(12(12a 내지 12d))가 배치되어 있고, 도시하지 않은 바이어스 인가 수단에 의해 전사 바이어스가 인가되는 구성으로 되어 있다. 예를 들어 부극성으로 대전된 토너제를 사용하는 경우는, 1차 전사 롤러(12)에 정극성의 바이어스를 인가함으로써, 순차, 중간 전사 벨트(5) 상에 토너 상이 1차 전사된다.

그리고, 중간 전사 벨트(5)에 4색의 토너 상이 겹쳐진 상태로 2차 전사부(15)까지 반송된다. 이때, 기록재(S)로의 2차 전사 후에 중간 전사 벨트(5) 상에 남은 토너제는, 전사 벨트 클리닝 장치(23)에 의해 제거되고, 제거된 토너제는, 폐 토너 반송로(도시하지 않음)를 통과하여, 폐 토너 회수 용기(도시하지 않음)에 회수된다.

한편, 상기에서 설명한 화상 형성 동작과 동기하여, 급송 장치(13)나 레지스트 롤러 쌍(17) 등으로 이루어지는 반송 기구에 의해, 기록재(S)가 2차 전사부(15)를 향해 급송된다. 급송 장치(13)는, 복수의 기록재(S)를 수납하는 급송 카세트(24)와, 기록재(S)를 급송하는 급송 롤러(8)와, 급송된 기록재(S)를 반송하는 반송 롤러 쌍(16)을 갖고 있다.

급송 카세트(24)는, 화상 형성 장치(1)로부터 착탈 가능하게 구성되어 있다. 유저는 급송 카세트(24)를 빼내어, 화상 형성 장치(1)로부터 분리한 후, 기록재(S)를 세트하여 화상 형성 장치(1)에 삽입함으로써 기록재(S)의 보급이 완료된다.

급송 카세트(24)에 수납된 기록재(S) 중, 최상위에 위치하는 기록재(S)에는, 급송 롤러(8)가 압접하고, 급송 롤러(8)의 회전과 함께 분리 패드(9)에 의해 1매씩 분리되어(마찰편 분리 방식) 기록재(S)가 반송된다. 그리고, 급송 장치(13)로부터 반송된 기록재(S)는, 레지스트 롤러 쌍(17)에 의해 2차 전사부(15)로 반송된다. 2차 전사부(15)에 있어서는, 2차 전사 롤러(18)에 정극성의 바이어스를 인가함으로써, 반송된 기록재(S)에, 중간 전사 벨트(5) 상의 4색의 토너 상을 2차 전사하는 것이 가능하다.

그리고, 기록재(시트)(S)는, 2차 전사부(15)로부터 급송되어 화상 가열 장치로서의 정착 장치(40)로 반송되고, 기록재(S)에 전사된 화상에 열, 압력을 가하여 화상을 기록재(S) 상에 정착시킨다. 그 후, 토너 상이 정착된 기록재(S)는, 배출 롤러 쌍(19)에 의해 배출 트레이(20)로 배출된다.

(화상 가열 장치)

다음으로, 본 실시 형태에 있어서의 화상 가열 장치로서의 정착 장치(40)의 구성에 대해 설명한다. 정착 장치(40)는, 엔드리스 벨트로서의 정착 벨트(101)(이하, 정착 필름이라고도 칭함)를 구비하고 있다. 도 1에 본 실시 형태에 있어서의 정착 장치(40)의 단면도(도 2의 A-A 단면도), 도 3에 정착 장치(40)의 단면도(도 1의 B-B 단면도)를 나타낸다.

도 3에 있어서, 정착 장치(40)는, 가압 부재(회전체)로서 가압 롤러(106)와, 판형 히터로서 세라믹 히터(100)와, 정착 필름(101)을 구비한다. 또한, 정착 필름의 길이 방향 양단부에 설치되고, 정착 필름의 길이 방향으로의 이동을 규제하는 정착 플랜지(규제부)(104)와, 정착 필름(101)을 끼워 가압 롤러(106)와의 사이에 닙부(N)를 형성시키는 압접 부재(103)를 구비한다. 또한, 압접 부재(103)의 강도를 확보하기 위해 정착 필름 내면측에 배치되는 스테이(102)를 구비한다.

(필름 유닛)

여기서, 이 정착 필름(101), 세라믹 히터(이하, 히터라고 기재함)(100), 압접 부재(103), 스테이(102), 서미스터(105), 정착 플랜지(104)를 통합한 것을 필름 유닛(111)이라고 한다.

1) 정착 필름

정착 필름(101)은, 기록재(P)에 열을 전달하는 발열 부재로서 원통형의 내열성 정착 필름이며, 압접 부재(103)에 느슨하게 외부 끼움되어 있다. 정착 필름(101)은, 열용량을 작게 하여 퀵 스타트성을 향상시키기 위해, 필름 막 두께는 100㎛ 이하, 바람직하게는 50㎛ 이하 20㎛ 이상의 내열성이 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, PTFE, PFA, FEP의 단층, 혹은 폴리이미드, 폴리아미드이미드, PEEK, PES, PPS 등의 외주 표면에 PTFE, PFA, FEP 등을 코팅한 복합층 필름을 사용할 수 있다. 또한, 금속제의 것으로 할 수도 있다.

2) 히터

부호 100은 가열 수단으로서의 히터이다. 이 히터(100)는 가늘고 긴 박판형의 세라믹 기판과, 이 기판면에 구비시킨 통전 발열 저항체층을 기본 구성으로 함으로써 발열 저항체층에 대한 통전에 의해 전체에 급준한 상승 특성으로 승온하는, 저열용량의 히터이다. 이 히터(100)는, 압접 부재(103)의 하면에 길이 방향을 따라 구비된 끼움 삽입 홈(103a) 내에 끼움 삽입되어 지지된다.

3) 압접 부재

압접 부재(103)는 기록재 반송 방향에 교차하는 방향을 길이 방향으로 하는 횡단면 대략 반원호형의 내열성·단열성의 부재이다. 압접 부재(103)는, 정착 필름(101)의 백업, 가압 롤러(106)와 압접함으로써 형성되는 닙부(N)의 가압, 정착 필름(101)의 회전 시의 반송 안정성을 도모하는 역할을 한다. 그리고, 압접 부재(103)는, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, PEEK 수지, PES 수지, PPS 수지, PFA 수지, PTFE 수지, LCP 수지 등의 절연성 및 내열성이 좋은 재료가 사용된다.

4) 스테이

스테이(102)는, 비교적 유연한 수지제의 압접 부재(103)의 이면에 압박 접촉함으로써 압접 부재(103)에 길이 방향 강도를 갖게 하고, 또한 압접 부재(103)를 교정시키기 위한 부재이다.

5) 서미스터

검출기로서의 서미스터(105)는, 정착 벨트(필름)의 폭 방향(길이 방향)에 있어서의 소정 위치의 온도를 정착 벨트 내측에 있어서 검지하는 것으로, 정착 필름 내면 온도를 검출하여 제어부(Q)(도 1)로 피드백한다. 서미스터(105)는, 정착 필름 내면에 접촉하여 온도를 검지하는 온도 검지 소자부(105a)와, 온도 검지 소자부(105a)를 소정의 접촉압으로 정착 필름에 가압하기 위한 탄성을 갖는 판 스프링부(105b)를 구비한다. 또한 서미스터(105)는, 압접 부재(103)에 고정하여 설치하여 보유 지지하기 위한 보유 지지부(105c)를 구비한다. 이 판 스프링부(105b)는 스테인리스제이며, 온도 검지 소자부(105a)의 도통 경로로도 되어 있다.

6) 정착 플랜지

도 3 및 도 1에 나타낸 정착 플랜지(규제부)(104)는, 압접 부재(103)와 스테이(102)의 조립체의 양단부에 끼움 삽입되어, 정착 필름(101)의 회전을 안내함과 함께, 정착 필름(101)이 빠져나가는 것을 방지하고 있다. 도 1에서, 정착 필름(101)의 양단부에 배치된 정착 플랜지(104)에는, 정착 프레임(112)에 대해 회전 가능하게 설치된 가압판(도시하지 않음)에 의해 가압력이 부여되어, 필름 유닛(111)과 가압 롤러(106)를 도 1의 화살표 P 방향으로 가압한다.

(가압 부재)

도 3에서, 가압 부재(회전체)로서의 가압 롤러(106)는, 화상 형성 장치(500) 내에 설치된 도시하지 않은 정착 모터에 의해 구동이 전달됨으로써 구동 회전하고, 정착 필름(101)이 가압 롤러(106)에 대해 종동함으로써 도 3의 화살표 E 방향으로 회전된다.

가압 롤러(106)는, 금속제의 코어(106a)와, 코어 주위에 동심 일체로 롤러 형상으로 성형 피복시킨, 실리콘 고무·불소 고무·불소 수지 등의 내열성·탄성재층으로 구성되어 있고, 표층에 이형층을 형성하고 있다. 예를 들어, 이형층은 불소 수지, 실리콘 수지, 플루오로 실리콘 고무, 불소 고무, 실리콘 고무, PFA, PTFE, FEP 등의 이형성, 또한 내열성이 좋은 재료를 선택할 수 있다.

코어(106a)의 양단부에 PEEK, PPS, 액정 중합체 등의 내열성 수지로 이루어지는 베어링 부재(113)(도 1)를 장착하고, 정착 프레임(112)의 측판에 회전 가능하게 보유 지지시켜 배치되어 있다.

(서미스터 배치)

본 실시 형태에 있어서, 서미스터(105)는, 도 1에 있어서 파선으로 나타낸 정착 필름(101)의 길이 방향을 따라 3개 배치되고, 길이 방향 F측을 105F, 중앙을 105C, 길이 방향 R측을 105R이라고 한다. 서미스터(105C)는 정착 장치(40)의 온도 조절을 제어하는 역할의 서미스터이며, 검지 온도에 의해 히터(100)로의 통전을 제어하고 있다. 서미스터(105F)와 서미스터(105R)는, 정착 필름(101)의 길이 방향 양단측에, 길이 방향의 중심부에 대해 대칭 배치되어 있다. 구체적으로는, 서미스터(105F)와 서미스터(105R)는, 길이 방향에 있어서 중심부로부터 각각 153㎜의 위치에 대칭 배치되어 있다.

용지의 반송이 중앙 기준인 경우, 최대 사이즈 용지를 흘렸을 때에 용지가 중앙 기준 위치를 통과하면, 단부 서미스터의 검지 온도가 양쪽 모두 일정한 온도(170℃)로 유지된다. 그리고, 용지가 편측으로 치우친 위치를 통과하면, 한쪽의 서미스터의 검지 온도만 점점 상승해 간다.

(크랙 검지 제어 구성)

다음으로, 본 실시 형태에 있어서의 정착 장치(40)의 통지 중에 정착 필름(101)에 크랙이 발생한 경우에, 서미스터(105F, 105R)의 검지 온도와 관련하여 크랙 발생을 검지하는 제어 구성에 대해 설명한다. 본 실시 형태에서는, 용지의 반송이 중앙을 기준으로 하여, 도 4에 나타낸 바와 같이 정착 필름(101)의 F측의 단부에만 크랙이 발생한 경우를 예로 들어 설명한다. 정착 필름 길이 방향의 크랙 길이를 W, 주위 방향의 크랙 길이를 L이라고 한다.

통지 중(본 실시 형태에서는 105gsm의 A4 사이즈)에 정착 필름(101)에 크랙이 발생하고, 길이 방향의 크랙 길이 W가 서미스터(105F)의 위치에 도달하는 경우를 생각해 보자. 그러면, 서미스터(105F)는 정착 필름(101)의 내면과의 맞닿음 불량, 또는 정착 필름으로부터 노출되게 되고, 그 결과 서미스터(105F)의 검지 온도는 급격하게 저하된다.

한편, 서미스터(105F)와 길이 방향 대칭 위치에 설치되어 있는 서미스터(105R)는, 온도 조절 제어에 의해 일정하게 온도 조절된 정착 필름 내면의 온도를 계속 검지하기 때문에, 검지 온도는 대략 일정 온도(본 실시 형태에서는 190℃ 정도)를 유지한다.

이때, 서미스터(105F)와 서미스터(105R)의 온도 차분이 증대된다. 그리고, 본 실시 형태에서는, 이 온도 차분의 증대의 시간 변화율이 소정의 값보다 큰 경우에 크랙을 검지한다. 서미스터(105F)와 서미스터(105R)의 온도 차분이 아닌, 온도 차분의 시간 변화율로 크랙을 검지하는 이유는, 검지의 즉시성과, 오검지의 방지의 관점에 있어서 우수하기 때문이며, 이것에 대해서는 나중에 상세하게 설명한다.

구체적인 검지 제어의 내용은, 서미스터(105F)와 서미스터(105R)의 온도 차분을 ΔT라고 하고, ΔT의 1초간당 증감을 ΔT/s라고 하여, ΔT/s＞10℃/s일 때에 크랙이라고 판정한다.

(검지 제어 흐름도)

다음으로, 본 실시 형태에 있어서의 정착 필름(101)의 크랙 발생을 검지하는 제어에 대해, 도 5의 흐름도를 사용하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 정착 장치(40) 이외의 제어에 관해서는 여기서는 생략한다.

도 5에서, 먼저, 작업이 개시된다(A). 그리고, 정착 장치(40)의 히터(100)에 통전을 행하고, 정착 모터를 회전시켜 정착 장치(40)의 구동을 행한다(B). 다음으로, 서미스터(105F, C, R)가 정상적으로 동작하고 있는지 확인한다(C). 만일, 정상적으로 동작하고 있지 않은 경우는, 정착 장치(40) 혹은 서미스터(105F, C, R)에 이상이 있는 것이기 때문에 화상 형성 장치를 정지한다(O). 서미스터(105F, C, R)가 정상적으로 동작하고 있는 경우는, 정착 장치(40)에 통지를 개시한다(D).

여기서, 본 실시 형태에 있어서의 정착 필름(101)의 크랙 발생을 검지하는 제어에 관해서는, 크랙 발생의 유무의 판정을 1초마다 행한다(차분 온도 ΔT의 데이터 수집은 0.1초마다 행해지기 때문에, 판정을 행하는 1초마다 10회분의 데이터가 수집됨).

도 5에서, 통지가 개시된 경우, 1초간 크랙 발생의 판정(1초 동안에 크랙 발생의 유무를 판정)의 기준값이 되는 첫회의 서미스터(105F)와 서미스터(105R)의 차분 온도 변수를 T'라고 정의하고, 초기값 0을 대입한다. 또한, 경과 시간 카운터를 t라고 정의하고, 초기값 0을 대입한다(E). 여기서, 경과 시간이 1초를 경과한 경우는 E로, 1초 미만인 경우는 G로 이행한다(F).

그리고, 0.1초마다 그 시점에서의 서미스터(105F)와 서미스터(105R)의 검지 온도를 각각 기록한다(G). 또한, (G)에서 검지한 각 온도의 차분의 절댓값을 연산하여, 차분 온도 ΔT에 대입한다(H). 검지 타이밍의 첫회의 경우(t＝0)에 한하여, (H)로 연산한 ΔT를 T'에 대입한다. 이 T'는, 1초간, ΔT가 어느 정도 증감하였는지를 비교하기 위한 기준값이 된다. 1초간 검지 루프의 첫회 이외에는, T'의 값은 갱신하지 않고 고정된 값((H)로 연산한 ΔT)으로 하여, 다음 스텝으로 진행한다(I)(J).

그리고, 1초간 크랙 발생의 판정(1초 동안에 크랙 발생의 유무를 판정)으로서, ΔT가 T'에 대해 10℃를 초과하였는지 여부를 판정한다(K). 만일 초과한 경우(1초 동안에 데이터 수집되는 10회분의 차분 온도 ΔT 중 어느 것이 해당되는 경우)는, 1초 사이에 정착 필름(101)에 크랙이 발생하였다고 판정하여, 화상 형성 장치를 즉시 정지한다(O).

한편, ΔT가 T'에 대해 10℃를 초과하지 않은 경우(1초 동안에 데이터 수집되는 10회분의 차분 온도 ΔT 모두 해당되지 않는 경우)는, 1초 동안에 정착 필름(101)에 크랙이 발생하지 않았다고 판정한다. 그리고, 경과 시간 카운터(t)를 0.1초 가산(이에 의해 차분 온도 ΔT의 새로운 데이터가 하나 추가됨)하여 다음 스텝으로 진행한다(L). 그리고, 이 E 내지 L을 통지 종료(M)까지 반복한다.

여기서, (O)의 화상 형성 장치의 정지에 이른 경우에는, 도 6에 나타낸 바와 같은 표시를 화상 형성 장치에 탑재된 패널(도시하지 않음), 혹은 화상 형성 장치에 접속되어 있는 PC의 모니터(도시하지 않음)에 표시함으로써, 화상 형성 장치의 이상을 유저에게 알린다. 즉, (K)에 있어서의 스텝에서, ΔT가 T'에 대해 10℃를 초과한 경우는, 정착 필름에 크랙이 발생하였다고 판정하여, 유저에게 경고로서 알리게 된다.

(본 실시 형태의 검지 제어에 있어서의 서미스터 검지 온도 추이)

본 실시 형태에 있어서, 통지 중에 크랙이 발생하여, 정착 필름(101)의 이상을 검지할 때까지의 서미스터의 검지 온도에 관하여, 도 7 내의 U, V, W의 상태를 사용하여 설명한다. 도 7은, 본 실시 형태에 있어서의 서미스터(105F, 105R, 105C)의 검지 온도 및 서미스터(105F, 105R)의 검지 온도차 ΔT와 ΔT의 시간 변화율 ΔT/s를 나타낸 그래프이다. 횡축에 시간 t[s], 제1 종축(도 7의 좌측)에 서미스터(105F, 105R, 105C) 및 ΔT의 검지 온도 Th[℃], 제2 종축(도 7의 우측)에 ΔT의 시간 변화율 ΔT/s의 검지 온도[℃]를 나타낸다.

우선, U에 대해 설명한다. 정착 필름(101)에 크랙이 발생하지 않은 상태에서, 정착 장치(40)가 통지 중인 상태를 나타낸다. 서미스터(105C)는 조절 온도인 170℃ 근방에서 추이하고, 105F, 105R의 검지 온도는 190℃ 근방에서 추이하고 있다. 또한, 이 상태의 ΔT의 검지 온도차는 5℃ 이내이고, ΔT/s는 1℃/s 이내이다.

다음으로, V에 대해 설명한다. U의 상태로부터 통지 중에 정착 필름(101)에 크랙이 발생한 상태를 나타낸다. 서미스터(105F)의 검지 온도가 급격하게 내려가고, ΔT와 ΔT/s가 급격하게 상승하고 있다. 마지막으로, W에 대해 설명한다. V의 상태로부터 ΔT/s가 10℃/s를 초과한 타이밍에, 정착 필름(101)에 크랙이 발생한 상태라고 알리고, 화상 형성 장치를 정지한다.

(본 실시 형태에 있어서의 검지 제어의 유효성 테스트)

통지 중인 정착 장치 이상을 검지하는 종래 제어로서, 서미스터의 검지 온도가 온도 조절 제어 중(도 7의 U에 상당)에 이상 저온을 검지할 때(본 실시 형태라면 80℃ 정도)가 있다. 또한, 서미스터의 검지 온도차(차분 온도차 ΔT)가 이상일수록 증가하는 경우(도 7에 나타낸 차분 온도 ΔT가 예를 들어 50℃ 정도)를 들 수 있다. 이러한 종래 제어와, 본 실시 형태에 있어서의 제어(도 7의 차분 온도 시간 변화율 ΔT/s)의 비교를, 이하의 항목에서 확인하였다.

(1) 검지의 즉시성

정착 필름에 크랙이 발생한 상태에서 동작을 계속하는 것은 다양한 폐해의 발생을 초래할 수 있기 때문에, 검지 후 즉시 장치가 정지하는 것이 바람직하다. 이 관점에서, 상기 세 가지의 제어에 관하여 유효성의 비교를 행하였다. 도 7에 나타낸 크랙 발생 후의 각 온도 추이를 확인하면, 가장 빨리 크랙을 검지한 것은 본 실시 형태에 있어서의 제어의 3초 정도이고, 이어서 차분 온도차 ΔT가 50℃에 도달하는 것을 검지하는 종래 제어의 7초 정도이다. 그리고, 가장 늦은 것이, 서미스터(105F)가 80℃를 하회하는 것을 검지하는 종래 제어로, 앞의 두 제어와 비교하여 장시간을 요한다는 것이 확인되었다.

(2) 오검지의 방지성

다음으로, 각 서미스터의 차분 온도를 그대로 이용하는 종래 제어와, 각 서미스터의 차분 온도의 시간 변화율을 이용하는 본 실시 형태의 제어에 관하여, 다음 상황에 있어서의 오검지성을 비교 테스트하였다. 본 비교 테스트에서는, 연속 통지 작업에 있어서, 정착 필름 길이 방향에 대해, 편측으로 기록재(기록지)를 치우치게 하여 통지(편측 치우침 통지)를 행하였다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 사용한 용지는, 105gsm의 A4 사이즈이다.

도 8은, 상기 편측 치우침 통지 시의 서미스터(105F, 105R, 105C)의 검지 온도 및 서미스터(105F, 105R)의 검지 온도차 ΔT, ΔT의 시간 변화율 ΔT/s 각각의 추이를 나타낸 그래프이다.

기록재(기록지)를 통과시킬 때, 정착 필름에 있어서의 기록재(기록지)의 통과 영역(통지 영역)은 기록재가 열을 빼앗아 가지만, 비통과 영역(비통지 영역)은 기록재가 열을 빼앗아 가지 않기 때문에, 통지 영역에 비해 온도가 높아져 버린다(비통지부 승온). 여기서, 기록재(기록지)를 서미스터(105R)측으로 치우치게 하여 통지하는 경우, 상기 비통지부 승온에 의해 가장 온도가 높아지는 부분이 길이 방향에 대해 비대칭으로 되어, 서미스터(105F와 105R)의 검지 온도에 차가 발생한다. 도 8에 있어서의 서미스터(105F와 105R)의 검지 온도의 차는, 이 이유에 의해 발생한다.

이러한 편측 치우침 통지에 의한 검지 온도차가 발생한 경우, 각 서미스터의 차분 온도를 그대로 이용하는 종래 제어에서는, 정착 필름에 크랙이 발생하지 않은 경우에 있어서도 50℃에 도달해 버리는 경우가 있다(도 8). 즉, 이 경우, 정착 필름에 크랙이 발생하였다고 오검지해 버리게 된다. 그러나, 각 서미스터의 차분 온도의 시간 변화율을 이용하는 본 실시 형태의 제어에서는, 이러한 오검지가 없음이 확인되었다.

(3) 종합 검지 성능

상기로부터, 서미스터(105F)와 서미스터(105R)의 온도 차분 ΔT의 1초간당 증감 ΔT/s를 이용하는 본 실시 형태를 화상 형성 장치(500)에 적용할 때, 정착 필름의 크랙 검지의 즉시성이 우수하고, 오검지의 방지성도 우수함이 확인되었다.

(본 실시 형태의 효과)

본 실시 형태를 적용한 정착 장치이면, 정착 필름에 발생한 크랙이 다른 부품에 손상을 미치기 전에, 오검지하는 일 없이 정착 필름의 크랙을 신속하게 검출하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 정착 필름에 크랙이 발생한 경우에는, 정착 필름 또는 정착 필름과 접촉하고 있는 부품(예를 들어, 가압 롤러)만을 교환함으로써 대응 가능해져, 러닝 코스트, 다운 타임의 저감이나, 장치의 신뢰성 향상을 도모할 수 있다.

(변형예)

상술한 실시 형태에서는, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.

(변형예 1)

상술한 실시 형태에서는, 통지 중에 정착 필름에 크랙이 발생하고, 길이 방향의 크랙 길이 W가 서미스터(105F)의 위치에 도달하는 경우에 대해 설명하였지만, 크랙 길이 W가 서미스터(105F)의 위치에 도달하지 않아도 마찬가지의 검지가 가능하다. 즉, 도 7에 나타낸 바와 같이 크랙이 발생하면, 서미스터(105F) 검지 온도는, 서미스터(105R) 검지 온도에 비해, 보다 급격하게 온도 저하된다. 그리고, 차분 온도 ΔT의 시간 변화율 ΔT/s가 10℃를 초과할 때에 크랙을 검지할 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 정착 필름(101)의 F측에 크랙이 발생한 경우를 예로 들어 설명하였지만, 크랙의 발생이 R측인 경우라도 F측의 크랙이 발생한 경우와 마찬가지로 서미스터(105R)에 의해 검지 가능하다.

(변형예 2)

상술한 실시 형태에서는, 제1 및 제2 온도 검지 부재의 각각의 검지 온도의 온도차를 연산하고, 연산된 상기 온도차의 시간 변화율을 기초로, 제어부가 정착 필름의 이상(크랙의 발생)을 알렸지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 제1 및 제2 온도 검지 부재의 각각의 검지 온도 중 적어도 한쪽의 시간 변화율을 기초로, 제어부가 정착 필름의 이상(크랙의 발생)을 알려도 된다.

나아가, 제1 및 제2 온도 검지 부재라고 하는 복수의 온도 검지 부재가 아닌, 하나의 온도 검지 부재를 설치하고, 그 검지 온도의 시간 변화율을 기초로, 제어부가 정착 필름의 이상(크랙의 발생)을 알려도 된다. 단, 복수의 온도 검지 부재의 검지 온도의 시간 변화율을 기초로 정착 필름의 이상(크랙의 발생)을 알리는 쪽이, 크랙이 발생하는 장소에 구애되지 않고, 또한 복수의 온도 검지 부재의 검지 온도의 차분 온도의 시간 변화율을 이용함으로써 보다 빠르게 검지할 수 있어, 더 바람직하다.

(변형예 3)

상술한 실시 형태에서는, 폭 방향의 한쪽 단부측의 서미스터(105F)와 폭 방향의 다른 쪽 단부측의 서미스터(105R)의 차분 온도의 시간 변화율에 의한 제어를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 서미스터(105F)(혹은 서미스터(105R))와 폭 방향의 중앙부의 중앙 서미스터(105C)의 차분 온도의 시간 변화율에 의한 제어로 해도 된다. 또한, 온도 검지 소자를 본 실시 형태 이상으로 복수 구비하는 정착 장치 구성에 있어서, 적어도 한쪽의 온도 검지 소자가 비통지부 근방으로 되는 쌍이 되는 조합이면, 당해 서미스터 쌍의 차분 온도의 시간 변화율에 의한 제어로 할 수 있다.

(변형예 4)

본 발명에 관한 화상 가열 장치는, 검지 온도의 시간 변화율을 기초로 정착 필름의 이상을 알리는 제어부를 구비하는 것이며, 이 제어부는 화상 형성에 관한 제어와 화상 가열(정착)에 관한 제어를 겸용하는 제어부(화상 형성 장치에 구비되는 CPU)인 경우에 한정되지 않는다. 즉, 오로지 정착에 관한 제어를 행하는 제어부여도 된다.

그리고, 본 발명에 관한 화상 가열 장치는, 화상 형성 장치의 내부에 고정 설치되어 있는 것에 한정되지 않고, 유닛화되어 화상 형성 장치의 외부로 꺼내어 교환할 수 있는 것이어도 된다. 이 경우, 제어부를 포함하여 꺼내어 교환되는 것이어도 되고, 제어부를 제외하고 꺼내어 교환되는 것이어도 된다. 또한, 본 발명에 관한 화상 가열 장치는, 화상 형성 장치와는 독립되어, 화상 가열 장치 단독으로 사용되는 것이어도 된다.

(변형예 5)

상술한 실시 형태에서는, 무단 벨트가 제1 회전체에 설치되었지만, 무단 벨트가 제2 회전체에 설치되어도 된다. 또한, 무단 벨트가 제1 회전체, 제2 회전체의 양쪽에 설치되어도 된다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 회전체 및 가압체로서의 가압용 회전체가 정착 회전체를 가압하는 경우를 나타냈다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 가압체로서가 아닌 대향체로서의 회전체가 정착 회전체로서의 정착 벨트(필름)로부터 가압되는 경우에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 여기서, 대향체라 함은, 정착 회전체에 대향하고, 정착 회전체와 압접하여 정착 닙부를 형성하고, 이동하는 기록재를 정착 닙부에 사이에 끼움 지지하는 부재이다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 가압체로서 정착 회전체와 함께 회전하는 가압용 회전체를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 가압체로서 고정된 평판형의 가압 패드에 적용 가능하다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 기록재로서 기록지를 설명하였지만, 본 발명에 있어서의 기록재는 종이에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로, 기록재라 함은, 화상 형성 장치에 의해 토너 상이 형성되는 시트 형상의 부재이며, 예를 들어 정형 혹은 부정형의 보통지, 두꺼운 종이, 얇은 종이, 봉투, 엽서, 시일, 수지 시트, OHP 시트, 광택지 등이 포함된다. 또한, 상술한 실시 형태에서는, 편의상, 기록재(시트)(P)의 취급을 통지, 통지부, 비통지부 등의 용어를 사용하여 설명하였지만, 이것에 의해 본 발명에 있어서의 기록재가 종이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 미정착 토너 상을 시트에 정착하는 정착 장치를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 화상의 광택을 향상시키기 위해, 시트에 가정착된 토너 상을 가열 가압하는 장치에도 마찬가지로 적용 가능하다.

화상 형성 장치의 정착 장치의 정착 벨트(필름)의 이상을 적절하게 검지할 수 있는 화상 가열 장치가 제공된다.

Claims (11)

1. 시트 상의 토너 상을 가열하는 엔드리스 벨트와,
   상기 엔드리스 벨트의 길이 방향 일단부의 온도를 검출하는 제1 검출기와,
   상기 엔드리스 벨트의 길이 방향 타단부의 온도를 검출하는 제2 검출기와,
   상기 제1 검출기와 상기 제2 검출기에 의한 검출 온도차의 단위 시간당 변화량에 기초하여, 에러의 발생을 알릴지 여부를 제어하는 제어부를 갖는, 화상 가열 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 단위 시간당 변화량이 소정값을 상회한 경우, 상기 에러의 발생을 알리는, 화상 가열 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 단위 시간당 변화량이 상기 소정값 이하인 경우, 상기 에러의 발생을 알리지 않는, 화상 가열 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 단위 시간당 변화량이 소정값을 상회한 경우, 상기 에러의 발생을 알림과 함께, 화상 가열 처리의 실행을 금지시키는, 화상 가열 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 단위 시간당 변화량이 상기 소정값 이하인 경우, 상기 에러의 발생을 알리지 않고, 화상 가열 처리의 실행을 허용하는, 화상 가열 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는, 화상 가열 처리의 실행 중에 상기 단위 시간당 변화량이 소정값을 상회한 경우, 상기 에러의 발생을 알림과 함께, 상기 화상 가열 처리의 실행을 중단시키는, 화상 가열 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 화상 가열 처리의 실행 중에 상기 단위 시간당 변화량이 상기 소정값 이하인 경우, 상기 에러의 발생을 알리지 않고, 상기 화상 가열 처리의 실행을 계속시키는, 화상 가열 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 엔드리스 벨트의 길이 방향으로 연장되어 상기 엔드리스 벨트를 가열하는 판형의 히터를 갖고, 상기 제1 검출기와 상기 제2 검출기는 상기 히터에 설치되어 있는, 화상 가열 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 에러라 함은, 상기 엔드리스 벨트의 파손인, 화상 가열 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 엔드리스 벨트와의 사이에서 시트를 끼움 반송하는 회전체이며, 상기 엔드리스 벨트를 회전 구동하는 회전체를 더 갖는, 화상 가열 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 엔드리스 벨트의 길이 방향 일단부와 충돌 가능하게 설치되고 상기 엔드리스 벨트의 길이 방향 타단부로부터 일단부를 향하는 방향으로의 이동을 규제하는 제1 규제부와, 상기 엔드리스 벨트의 길이 방향 타단부와 충돌 가능하게 설치되고 상기 엔드리스 벨트의 길이 방향 일단부로부터 타단부를 향하는 방향으로의 이동을 규제하는 제2 규제부를 더 갖는, 화상 가열 장치.

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