KR20210056418A

KR20210056418A - 상 가열 장치 및 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR20210056418A
Application number: KR1020217010737A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 가도와키
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2018-09-13
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2021-05-18
Also published as: US11493865B2; CN112703454B; US20210200123A1; EP3851917A4; KR102615463B1; WO2020054814A1; CN112703454A; EP3851917A1; JP2020042240A

Abstract

상 가열 장치는, 히터의 복수의 발열체에 의해 가열되는 복수의 가열 영역 중, 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향의 중앙의 가열 영역보다도 일단측의 제1 영역에 포함되는 가열 영역의 제어 목표 온도의 평균값인 제1 평균 온도와, 중앙의 가열 영역보다도 타단측의 제2 영역에 포함되는 가열 영역의 제어 목표 온도의 평균값인 제2 평균 온도가 소정의 온도 범위에 들어가도록, 제어부가 복수의 발열체에 대한 전력 공급을 제어한다.

Description

상 가열 장치 및 화상 형성 장치

본 발명은, 전자 사진 방식이나 정전 기록 방식을 이용한 복사기, 프린터 등의 화상 형성 장치에 탑재되는 정착기, 혹은 기록재에 정착된 토너 화상을 다시 가열함으로써 토너 화상의 광택도를 향상시키는 광택 부여 장치 등의 상(像) 가열 장치에 관한 것이다. 또한, 이 상 가열 장치를 구비하는 화상 형성 장치에 관한 것이다.

복사기나 프린터 등의 전자 사진 화상 형성 장치(이하, 화상 형성 장치)에 사용되는 정착기나, 광택 부여 장치 등의 상 가열 장치에 있어서, 온 디맨드성이나 전력 절약화가 우수한 필름 가열 방식의 상 가열 장치가 널리 사용되고 있다(특허문헌 1).

필름 가열 방식의 상 가열 장치는, 내열성의 무단 형상 정착 필름(정착 부재) 내부에, 가열원으로서의 세라믹스제의 히터 혹은 할로겐 램프 등을 갖고 있으며, 정착 필름과 가압 롤러(가압 부재)로 압접 닙부를 형성하고 있다. 그리고, 닙부에서 기록재를 끼움 지지 반송하면서 기록재 상의 미정착 토너 상을 가열 정착하는 것이다.

이 상 가열 장치를 탑재하는 화상 형성 장치로 소 사이즈의 기록재를 연속 프린트하면, 닙부의, 히터의 길이 방향에 대응하는 방향인 기록재의 반송 방향에 직교하는 방향(이하, 길이 방향)에 있어서, 기록재가 통과하지 않는 영역의 온도가 서서히 상승한다고 하는 현상(용지 비통과부 승온)이 발생한다. 용지 비통과부의 온도가 너무 높아지면, 장치 내의 각 부품에 대미지를 주거나, 용지 비통과부 승온이 발생하고 있는 상태에서 대 사이즈의 기록재에 프린트하면, 소 사이즈의 기록재의 용지 비통과부에 상당하는 영역에서 토너가 정착 필름에 고온 오프셋하거나 하기도 한다.

이 용지 비통과부 승온을 억제하는 방법의 하나로서, 히터의 발열 범위를, 길이 방향에 대하여 복수개의 발열 블록으로 분할하고, 기록재의 사이즈에 따라서 히터의 발열 분포를 전환하는 장치가 제안되어 있다(특허문헌 2).

또한, 이와 같은 가열 장치 중에는, 기록재 상에 형성된 화상부를 선택적으로 가열하는 방식도 제안되어 있다(특허문헌 3). 이 방법에서는, 기록재 상의 화상의 유무에 따라서, 각 발열 블록을 선택적으로 발열 제어하고, 기록재 상에 화상이 없는 부분(이하, 비화상부)에 있어서 발열 블록에 대한 통전을 감소시킴으로써 전력 절약화를 도모하고 있다.

일본 특허 공개 평4-44075호 공보 일본 특허 공개 제2014-59508호 공보 일본 특허 공개 평6-95540호 공보

특허문헌 3과 같은 상 가열 장치에서는, 화상이 기록재의 길이 방향의 편측에 치우쳐 형성되는 경우, 화상부만을 선택적으로 가열하기 때문에, 가압 롤러의 온도는 비화상부보다도 화상부가 높아져서, 가압 롤러의 길이 온도 분포에 좌우 차가 발생한다. 이 온도 좌우 차는 가압 롤러의 탄성층의 열팽창의 차로 되어, 가압 롤러 외경은 비화상부에 비해 화상부의 쪽이 커지게 된다. 이 때문에, 가압 롤러에 의한 정착 필름의 이송량(정착 필름이 가압 롤러에 종동하는 양)에 좌우 차가 발생하여, 화상부의 이송량은 비화상부의 이송량보다도 커지게 된다. 이 정착 필름의 이송량 차에 의해, 이송량이 큰 측의 정착 필름이 하류측으로 압출되고, 가압 롤러의 모선과 필름의 모선의 사이에 교차각이 발생한다. 이 결과, 정착 필름의 이송량이 큰 측으로 정착 필름이 이동하려고 하는 접근력이 발생한다. 이 접근력에 의해, 필름의 접근 이동이 발생하고, 화상부측의 정착 필름 단부가 그 측의 규제 부재(이하, 정착 플랜지)에 가압 접촉되어, 정착 필름 단면은 부하를 받는다. 정착 필름 단면이 이와 같은 부하를 계속적으로 받으면, 정착 필름 단부의 절삭 등의 정착 필름 파손에 의해, 상 가열 장치의 수명을 저수명화시킬 가능성이 있었다.

이 밖에, 화상이 기록재의 길이 방향의 중앙부에 치우쳐 형성된 경우, 가압 롤러 온도는 화상이 없는 양단부에 비하여 화상이 있는 중앙부의 쪽이 높아진다. 따라서, 전술한 것과 마찬가지의 원리로, 가압 롤러에 의한 정착 필름의 이송량은, 양단부에 비하여 중앙부의 쪽이 커진다. 이 정착 필름의 이송량의 차에 의해, 정착 필름의 중앙부가 양단부보다도 반송 방향의 하류측으로 압출되고, 정착 필름이 활모양 형상으로 변형된다. 그 결과, 정착 필름의 양단부로부터 중앙을 향하는 접근력(이하, 중앙 접근력)이 발생하여, 정착 필름에 대한 부하가 발생한다. 정착 필름이 중앙 접근력에 의한 부하를 계속적으로 받으면, 정착 필름의 중앙부에 발생하는 주름에 의해 정착 필름 파손이 야기되어, 상 가열 장치의 수명을 저수명화시킬 가능성이 있었다.

한편, 특허문헌 1과 같은 상 가열 장치에서는, 길이 방향의 온도 분포가 평평하게 되도록 히터를 발열시키기 때문에, 상술한 바와 같은 상 가열 장치의 저수명화를 억제할 수 있다. 그러나, 히터는 기록재 상의 화상의 유무에 관계없이 일정하게 기록재를 가열하기 때문에, 기록재 상의 화상이 없는 부분을 가열하게 되어, 여분의 전력을 소비하고 있었다.

본 발명의 목적은, 상 가열 장치에 있어서 전력 절약성과 고수명화를 양립시킬 수 있는 기술을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 상 가열 장치는,

기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 나열되는 복수의 발열체를 갖는 히터와,

상기 복수의 발열체에 공급하는 전력을 개별적으로 제어함으로써, 상기 복수의 발열체에 의해 가열되는 복수의 가열 영역의 온도를 개별적으로 제어 가능한 제어부와,

기록재에 형성되는 화상의 정보를 취득하는 취득부를

갖고,

상기 히터의 열에 의해 기록재에 형성된 화상을 가열하는 상 가열 장치에 있어서,

상기 제어부는,

상기 복수의 가열 영역 중, 상기 반송 방향에 직교하는 방향의 중앙의 가열 영역보다도 일단측의 제1 영역에 포함되는 가열 영역의 제어 목표 온도의 평균값인 제1 평균 온도와, 상기 중앙의 가열 영역보다도 타단측의 제2 영역에 포함되는 가열 영역의 제어 목표 온도의 평균값인 제2 평균 온도가 소정의 온도 범위에 들어가도록, 상기 복수의 발열체에 대한 전력 공급을 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 상 가열 장치는,

기록재에 형성되는 화상의 정보를 취득하는 취득부를

갖고,

상기 제어부는,

상기 복수의 가열 영역 중,

상기 반송 방향에 직교하는 방향의 중앙의 가열 영역보다도 일단측의 제1 영역에 포함되는 가열 영역의 제어 목표 온도의 평균값을 제1 평균 온도로 하고,

상기 중앙의 가열 영역보다도 타단측의 제2 영역에 포함되는 가열 영역의 제어 목표 온도의 평균값을 제2 평균 온도로 하고,

적어도 상기 중앙의 가열 영역을 포함하는, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이의 제3 영역에 포함되는 가열 영역의 제어 목표 온도의 평균값을 제3 평균 온도로 하고,

상기 제3 평균 온도≥상기 제1 평균 온도, 및 상기 제3 평균 온도≥상기 제2 평균 온도의 관계를 충족하며, 또한

상기 제1 평균 온도와 상기 제3 평균 온도의 차분과, 상기 제2 평균 온도와 상기 제3 평균 온도의 차분의 합계가, 소정의 임계값을 하회하도록, 상기 복수의 발열체에 대한 전력 공급을 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 화상 형성 장치는,

기록재에 화상을 형성하는 화상 형성부와,

기록재에 형성된 화상을 기록재에 정착하는 정착부를

갖는 화상 형성 장치에 있어서,

상기 정착부가 본 발명의 상 가열 장치인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상 가열 장치에 있어서 전력 절약성과 고수명화를 양립시킬 수 있다.

도 1은, 화상 형성 장치의 단면도이다.
도 2의 (A), 도 2의 (B)는, 실시예 1의 상 가열 장치의 단면도이다.
도 3의 (A) 내지 도 3의 (C)는, 실시예 1의 히터 구성도이다.
도 4는, 실시예 1의 히터 제어 회로도이다.
도 5는, 실시예 1의 가열 영역을 나타내는 도면이다.
도 6의 (A), 도 6의 (B)는, 실시예 1의 가열 영역의 분류에 관한 구체예이다.
도 7의 (A), 도 7의 (B)는, 실시예 1의 접근력 발생의 메커니즘을 설명하는 도면이다.
도 8의 (A) 내지 도 8의 (C)는, 실시예 1의 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는, 실시예 1의 가열 영역의 분류와 제어 온도를 결정하는 흐름도이다.
도 10의 (A) 내지 도 10의 (C)는, 실시예 1의 각 가열 영역의 임시 제어 목표 온도 및 제어 목표 온도를 나타내는 도면이다.
도 11의 (A) 내지 도 11의 (C)는, 실시예 1의 각 가열 영역의 임시 제어 목표 온도 및 제어 목표 온도를 나타내는 도면이다.
도 12는, 실시예 1의 가열 영역의 분류와 제어 온도를 결정하는 흐름도이다.
도 13의 (A), 도 13의 (B)는, 실시예 1의 각 가열 영역의 임시 제어 목표 온도 및 제어 목표 온도를 나타내는 도면이다.
도 14는, 실시예 1의 가열 영역의 분류와 제어 온도를 결정하는 흐름도이다.
도 15는, 실시예 1의 변형예에 있어서의 제어 목표 온도를 나타내는 도면이다.
도 16의 (A) 내지 도 16의 (E)는, 실시예 2의 가열 영역의 분류에 관한 구체예이다.
도 17의 (A), 도 17의 (B)는, 실시예 2의 화상 구간의 제어 온도 및 비화상 구간의 제어 온도를 나타내는 도면이다.
도 18의 (A), 도 18의 (B)는, 실시예 2의 연속 프린트 중의 기록재와 화상 형성 영역을 나타내는 도면이다.
도 19의 (A) 내지 도 19의 (C)는, 실시예 3의 가열 영역과 기록재, 화상 형성 영역의 위치를 나타낸 도면이다.
도 20은, 실시예 3의 히터 온도를 나타내는 도면이다.
도 21의 (A), 도 21의 (B)는, 실시예 4의 접근력 발생의 메커니즘을 설명하는 도면이다.
도 22는, 실시예 4의 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 23의 (A), 도 23의 (B)는, 실시예 4의 가열 영역의 분류에 관한 구체예다.
도 24는, 실시예 4의 제어 목표 온도를 나타내는 도면이다.

이하에 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태를, 실시예에 기초하여 예시적으로 상세히 설명한다. 단, 이 실시 형태에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상 그것들의 상대 배치 등은, 발명이 적용되는 장치의 구성이나 각종 조건에 따라 적절히 변경되어야 할 것이다. 즉, 본 발명의 범위를 이하의 실시 형태에 한정한다는 취지의 것은 아니다.

[실시예 1]

도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치의 개략 단면도이다. 본 발명이 적용 가능한 화상 형성 장치로서는, 전자 사진 방식이나 정전 기록 방식을 이용한 복사기, 프린터 등을 들 수 있으며, 여기에서는 레이저 프린터에 적용한 경우에 대하여 설명한다.

화상 형성 장치(100)는, 비디오 컨트롤러(120)와 제어부(113)를 구비한다. 비디오 컨트롤러(120)는, 기록재에 형성되는 화상의 정보를 취득하는 취득부로서, 퍼스널 컴퓨터 등의 외부 장치로부터 송신되는 화상 정보 및 프린트 지시를 수신하여 처리하는 것이다. 제어부(113)는, 비디오 컨트롤러(120)와 접속되어 있으며, 비디오 컨트롤러(120)로부터의 지시에 따라서 화상 형성 장치(100)를 구성하는 각 부를 제어하는 것이다. 비디오 컨트롤러(120)가 외부 장치로부터 프린트 지시를 받으면, 이하의 동작으로 화상 형성이 실행된다.

프린트 신호가 발생하면, 화상 정보에 따라서 변조된 레이저광을 스캐너 유닛(21)이 출사하고, 대전 롤러(16)에 의해 소정의 극성으로 대전된 감광 드럼(19) 표면을 주사한다. 이에 의해 감광 드럼(19)에는 정전 잠상이 형성된다. 이 정전 잠상에 대하여 현상 롤러(17)로부터 토너가 공급됨으로써, 감광 드럼(19) 위의 정전 잠상은, 토너 화상으로서 현상된다. 한편, 급지 카세트(11)에 적재된 기록재(기록지) P는 픽업 롤러(12)에 의해 1매씩 급지되고, 반송 롤러 쌍(13)에 의해 레지스트 롤러 쌍(14)을 향해 반송된다. 또한, 기록재 P는, 감광 드럼(19) 위의 토너 화상이 감광 드럼(19)과 전사 롤러(20)로 형성되는 전사 위치에 도달하는 타이밍에 맞춰서, 레지스트 롤러 쌍(14)으로부터 전사 위치로 반송된다. 기록재 P가 전사 위치를 통과하는 과정에서 감광 드럼(19) 위의 토너 화상은 기록재 P에 전사된다. 그 후, 기록재 P는 정착부(상 가열부)로서의 정착 장치(상 가열 장치)(200)로 가열되고, 토너 화상이 기록재 P에 가열 정착된다. 정착이 완료된 토너 화상을 담지하는 기록재 P는, 반송 롤러 쌍(26, 27)에 의해 화상 형성 장치(100) 상부의 트레이로 배출된다.

화상 형성 장치(100)는, 감광 드럼(19)을 청소하는 드럼 클리너(18), 정착 장치(200) 등을 구동하는 모터(30)를 더 구비한다. 상용의 교류 전원(401)에 접속된 히터 구동 수단으로서의 제어 회로(400)는, 정착 장치(200)에 대한 전력 공급을 행한다. 상술한, 감광 드럼(19), 대전 롤러(16), 스캐너 유닛(21), 현상 롤러(17), 전사 롤러(20)가, 기록재 P에 미정착 화상을 형성하는 화상 형성부를 구성하고 있다. 또한, 본 실시예에서는, 대전 롤러(16), 현상 롤러(17)를 포함하는 현상 유닛, 감광 드럼(19), 드럼 클리너(18)를 포함하는 클리닝 유닛이, 프로세스 카트리지(15)로서 화상 형성 장치(100)의 장치 본체에 대하여 착탈 가능하게 구성되어 있다.

본 실시예의 화상 형성 장치(100)는, 기록재 P의 반송 방향에 직교하는 방향에 있어서의 최대 용지 통과폭이 216㎜이며, 레터(LETTER) 사이즈(216㎜×279㎜)의 보통지를 232.5㎜/sec의 반송 속도로 매분 35매 프린트하는 것이 가능하다.

도 2의 (A)는, 정착 장치(200)의 모식적 단면도이다. 정착 장치(200)는, 정착 필름(202)과, 정착 필름(202)의 내면에 접촉하는 히터(300)와, 정착 필름(202)을 통해 히터(300)와 함께 정착 닙부 N을 형성하는 가압 롤러(208)와, 금속 스테이(204)를 갖는다.

정착 필름(202)은, 통 형상으로 형성된 복층 내열 필름이며, 폴리이미드 등의 내열 수지 또는 스테인리스 등의 금속을 기층으로 하고 있다. 또한, 정착 필름(202)의 표면에는, 토너의 부착 방지나 기록재 P의 분리성을 확보하기 위해서, 테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA) 등의 이형성이 뛰어난 내열 수지를 피복해서 이형층을 형성하고 있다. 또한, 화질 향상을 위해, 상기 기층과 이형층의 사이에 실리콘 고무 등의 내열 고무를 탄성층으로서 형성해도 된다. 가압 롤러(208)는, 철이나 알루미늄 등의 재질의 코어 금속(209)과, 실리콘 고무 등의 재질의 탄성층(210)을 갖는다. 히터(300)는, 내열 수지제의 히터 유지 부재(201)에 유지되어 있으며, 정착 닙부 N 내에 마련된 가열 영역 A₁ 내지 A₇(상세는 후술함)을 가열함으로써, 정착 필름(202)을 가열한다. 히터 유지 부재(201)는 정착 필름(202)의 회전을 안내하는 가이드 기능도 갖고 있다. 히터(300)에는, 정착 필름(202)의 내면에 접촉하는 측과는 반대측(이면측)에 전극 E가 마련되어 있으며, 전기 접점 C로부터 전극 E에 급전을 행하고 있다. 금속 스테이(204)는, 도시하지 않은 가압력을 받아서, 히터 유지 부재(201)를 가압 롤러(208)를 향해 가압한다. 또한, 히터(300)의 이상 발열에 의해 작동시켜 히터(300)에 공급하는 전력을 차단하는 서모 스위치나 온도 퓨즈 등의 안전 소자(212)가, 히터(300)의 이면측에 대향하여 배치되어 있다.

가압 롤러(208)는, 모터(30)로부터 동력을 받아서 화살표 R1 방향으로 회전 구동된다. 가압 롤러(208)가 회전함으로써, 정착 필름(202) 외면 사이의 마찰력에 의해 정착 필름(202)에 회전력이 작용하고, 정착 필름(202)이 종동해서 화살표 R2 방향으로 회전한다. 정착 닙부 N에 있어서 기록재 P를 끼움 지지 반송하면서 정착 필름(202)의 열을 부여함으로써, 기록재 P 위의 미정착 토너 화상은 정착 처리된다. 또한, 정착 필름(202)의 미끄럼 이동성을 확보하여 안정된 종동 회전 상태를 얻기 위해서, 히터(300)와 정착 필름(202)의 사이에는, 내열성이 높은 불소계 윤활 그리스(도시생략)를 개재시키고 있다.

도 2의 (B)는, 정착 장치(200)를 기록재의 반송 방향과 평행한 방향에서 본 도면이다. 정착 필름(202)은 길이 방향의 좌우 어느 쪽으로 접근 이동하는 경우가 있고, 정착 필름(202)의 단부에는 접근을 규제하는 정착 플랜지(213)(규제 부재)가 정착 필름(202) 양단부에 마련되어 있다. 정착 필름(202)에 접근이 발생한 경우, 정착 필름 단면은 접근 이동해서 정착 플랜지(213)의 단면 대향부에 부딪힘으로써 접근이 규제되도록 되어 있다. 또한, 정착 플랜지(213)는, 정착 필름(202)의 단부 내면에 대향하는 내면 대향부를 갖는다. 정착 필름(202) 내면과 내면 대향부의 사이에는 약간의 클리어런스가 마련되어 있으며, 내면 대향부는 정착 필름 회전 시의 정착 필름(202)의 내면을 가이드하는 기능도 갖는다.

도 3의 (A) 내지 도 3의 (C)를 이용하여, 본 실시예에 있어서의 히터(300)의 구성을 설명한다. 도 3의 (A)는 히터(300)의 단면도, 도 3의 (B)는 히터(300)의 각 층의 평면도, 도 3의 (C)는 히터(300)에 대한 전기 접점 C의 접속 방법을 설명하는 도면이다. 도 3의 (B)에는, 본 실시예의 화상 형성 장치(100)에 있어서의 기록재 P의 반송 기준 위치 X를 나타내고 있다. 본 실시예에 있어서의 반송 기준은 중앙 기준으로 되어 있으며, 기록재 P는, 그 반송 방향에 직교하는 방향에 있어서의 중앙을 통과하는 중심선이 반송 기준 위치 X를 따르도록 반송된다. 또한, 도 3의 (A)는, 반송 기준 위치 X에 있어서의 히터(300)의 단면도로 되어 있다.

히터(300)는, 세라믹스제의 기판(305)과, 기판(305) 위에 마련된 이면층 1과, 이면층 1을 덮는 이면층 2와, 기판(305) 위의 이면층 1과는 반대측의 면에 마련된 미끄럼 이동면층 1과, 미끄럼 이동면층 1을 덮는 미끄럼 이동면층 2로 구성된다.

이면층 1은, 히터(300)의 길이 방향을 따라서 마련되어 있는 도전체[301(301a, 301b)]를 갖는다. 도전체(301)는, 도전체(301a와 301b)로 분리되어 있으며, 도전체(301b)는, 도전체(301a)에 대하여 기록재 P의 반송 방향의 하류측에 배치되어 있다. 또한, 이면층 1은, 도전체(301a, 301b)에 평행하게 마련된 도전체[303(303-1 내지 303-7)]를 갖는다. 도전체(303)는, 도전체(301a)와 도전체(301b)의 사이에 히터(300)의 길이 방향을 따라서 마련되어 있다.

또한, 이면층 1은, 통전에 의해 발열하는 발열 저항체인, 발열체[302a(302a-1 내지 302a-7)]와 발열체[302b(302b-1 내지 302b-7)]를 갖는다. 발열체(302a)는, 도전체(301a)와 도전체(303)의 사이에 마련되어 있으며, 도전체(301a)와 도전체(303)를 통해 전력을 공급함으로써 발열한다. 발열체(302b)는, 도전체(301b)와 도전체(303)의 사이에 마련되어 있으며, 도전체(301b)와 도전체(303)를 통해 전력을 공급함으로써 발열한다.

도전체(301)와 도전체(303)와 발열체(302a)와 발열체(302b)로 구성되는 발열 부위는, 히터(300)의 길이 방향에 대하여 7개의 발열 블록(HB₁ 내지 HB₇)으로 분할되어 있다. 즉, 발열체(302a)는, 히터(300)의 길이 방향에 대하여, 발열체(302a-1 내지 302a-7)의 7개의 영역으로 분할되어 있다. 또한, 발열체(302b)는, 히터(300)의 길이 방향에 대하여, 발열체(302b-1 내지 302b-7)의 7개의 영역으로 분할되어 있다. 또한, 도전체(303)는, 발열체(302a, 302b)의 분할 위치에 맞춰서, 도전체(303-1 내지 303-7)의 7개의 영역으로 분할되어 있다. 7개의 발열 블록(HB₁ 내지 HB₇)은, 각 블록에 있어서의 발열체에 대한 전력 공급량이 개별로 제어됨으로써, 각각의 발열량이 개별적으로 제어된다.

본 실시예의 발열 범위는, 발열 블록 HB₁의 도면 중 좌단으로부터 발열 블록 HB₇의 도면 중 우단까지의 범위이며, 그 전체 길이는 220㎜이다. 또한, 각 발열 블록의 길이 방향 길이는, 모두 동일한 약 31㎜로 하고 있지만, 길이를 다르게 해도 무방하다.

또한, 이면층 1은, 전극 E(E1 내지 E7 및 E8-1, E8-2)를 갖는다. 전극 E1 내지 E7은, 각각 도전체(303-1 내지 303-7)의 영역 내에 마련되어 있으며, 도전체(303-1 내지 303-7)를 통해 발열 블록 HB₁ 내지 HB₇각각에 전력 공급하기 위한 전극이다. 전극 E8-1, E8-2는, 히터(300)의 길이 방향 단부에 도전체(301)에 접속하도록 마련되어 있으며, 도전체(301)를 통해 발열 블록 HB₁ 내지 HB₇에 전력 공급하기 위한 전극이다. 본 실시예에서는 히터(300)의 길이 방향 양단에 전극 E8-1, E8-2를 마련하고 있지만, 예를 들어 전극 E8-1만을 편측에 마련하는 구성(즉, 전극 E8-2를 마련하지 않는 구성)이어도 무방하다. 또한, 도전체(301a, 301b)에 대하여 공통의 전극으로 전력 공급을 행하고 있지만, 도전체(301a)와 도전체(301b) 각각에 개별의 전극을 마련하고, 각각 전력 공급을 행해도 무방하다.

이면층 2는, 절연성을 갖는 표면 보호층(307)으로 구성(본 실시예에서는 유리)되어 있으며, 도전체(301), 도전체(303), 발열체(302a, 302b)를 덮고 있다. 또한, 표면 보호층(307)은, 전극 E의 개소를 제외하고 형성되어 있으며, 전극 E에 대하여, 히터의 이면층 2측으로부터 전기 접점 C를 접속 가능한 구성으로 되어 있다.

미끄럼 이동면층 1은, 기판(305)에 있어서 이면층 1이 마련되는 면과는 반대측의 면에 마련되어 있다. 미끄럼 이동면층 1은, 각 발열 블록 HB₁ 내지 HB₇의 온도를 검지하는 검지 수단으로서 서미스터 TH(TH1-1 내지 TH1-4, TH2-5 내지 TH2-7, TH3-1, TH3-2, TH4-1, TH4-2)를 갖고 있다. 서미스터 TH는, PTC 특성, 혹은 NTC 특성(본 실시예에서는 NTC 특성)을 갖는 재료로 이루어지고, 그 저항값을 검출함으로써, 모든 발열 블록의 온도를 검지할 수 있다.

또한, 미끄럼 이동면층 1은, 서미스터 TH에 통전하고 그 저항값을 검출하기 위해서, 도전체 ET(ET1-1 내지 ET1-4, ET2-5 내지 ET2-7, ET3-1, ET3-2, ET4-1, ET4-2)와 도전체 EG(EG1, EG2)를 갖고 있다. 도전체 ET1-1 내지 ET1-4는, 각각 서미스터 TH1-1 내지 TH1-4에 접속되어 있다. 도전체 ET2-5 내지 ET2-7은, 각각 서미스터 TH2-5 내지 TH2-7에 접속되어 있다. 도전체 ET3-1, ET3-2는, 각각 서미스터 TH3-1, TH3-2에 접속되어 있다. 도전체 ET4-1, ET4-2는, 각각 서미스터 TH4-1, TH4-2에 접속되어 있다. 도전체 EG1은, 6개의 서미스터 TH1-1 내지 TH1-4, 및 TH3-1 내지 TH3-2에 접속되고, 공통의 도전 경로를 형성하고 있다. 도전체 EG2는, 5개의 서미스터 TH2-5 내지 TH2-7, 및 TH4-1 내지 TH4-2에 접속되고, 공통의 도전 경로를 형성하고 있다. 도전체 ET 및 도전체 EG는, 각각 히터(300)의 길이에 따라 길이 단부까지 형성되고, 히터 길이 단부에 있어서 도시하지 않은 전기 접점을 통해 제어 회로(400)와 접속되어 있다.

미끄럼 이동면층 2는, 미끄럼 이동성과 절연성을 갖는 표면 보호층(308)으로 구성(본 실시예에서는 유리)되어 있으며, 서미스터 TH, 도전체 ET, 도전체 EG를 덮음과 함께, 정착 필름(202) 내면과의 미끄럼 이동성을 확보하고 있다. 또한, 표면 보호층(308)은, 도전체 ET 및 도전체 EG에 대하여 전기 접점을 마련하기 위해서, 히터(300)의 길이 양단부를 제외하고 형성되어 있다.

계속해서, 각 전극 E에 대한 전기 접점 C의 접속 방법을 설명한다. 도 3의 (C)는, 각 전극 E에 전기 접점 C를 접속한 모습을 히터 유지 부재(201)측에서 본 평면도이다. 히터 유지 부재(201)에는, 전극 E(E1 내지 E7 및 E8-1, E8-2)에 대응하는 위치에 관통 구멍이 마련되어 있다. 각 관통 구멍 위치에 있어서, 전기 접점 C(C1 내지 C7 및 C8-1, C8-2)가, 전극 E(E1 내지 E7 및 E8-1, E8-2)에 대하여, 스프링에 의한 가압이나 용접 등의 방법에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 전기 접점 C는, 금속 스테이(204)와 히터 유지 부재(201)의 사이에 마련된 도시하지 않은 도전 재료를 통해 후술하는 히터(300)의 제어 회로(400)와 접속되어 있다.

도 4는, 실시예 1의 히터(300)의 제어 회로(400)의 회로도이다. 401은, 화상 형성 장치(100)에 접속되는 상용의 교류 전원이다. 히터(300)의 전력 제어는, 트라이액(411) 내지 트라이액(417)의 통전/차단에 의해 행해진다. 트라이액(411 내지 417)은, 각각, CPU(420)로부터의 FUSER1 내지 FUSER7 신호에 따라서 동작한다. 트라이액(411 내지 417)의 구동 회로는 생략해서 나타내고 있다. 히터(300)의 제어 회로(400)는, 7개의 트라이액(411 내지 417)에 의해, 7개의 발열 블록 HB₁ 내지 HB₇을 독립 제어 가능한 회로 구성으로 되어 있다. 제로 크로스 검지부(421)는, 교류 전원(401)의 제로 크로스를 검지하는 회로이며, CPU(420)에 ZEROX 신호를 출력하고 있다. ZEROX 신호는, 트라이액(411 내지 417)의 위상 제어나 파수 제어의 타이밍 검출 등에 사용하고 있다.

히터(300)의 온도 검지 방법에 대하여 설명한다. 히터(300)의 온도 검지는, 서미스터 TH(TH1-1 내지 TH1-4, TH2-5 내지 TH2-7, TH3-1, TH3-2, TH4-1, TH4-2)에 의해 행해진다. 서미스터 TH1-1 내지 TH1-4, TH3-1 내지 TH3-2와 저항(451 내지 456)의 분압이, Th1-1 내지 Th1-4 신호, 및 Th3-1 내지 Th3-2 신호로서 CPU(420)로 검지된다. CPU(420)는, Th1-1 내지 Th1-4 신호, 및 Th3-1 내지 Th3-2 신호를 온도로 변환한다. 마찬가지로, 서미스터 TH2-5 내지 TH2-7, TH4-1 내지 TH4-2와 저항(465 내지 469)의 분압이, Th2-5 내지 Th2-7 신호, 및 Th4-1 내지 Th4-2 신호로서 CPU(420)로 검지된다. CPU(420)는, Th2-5 내지 Th2-7 신호 및 Th4-1 내지 Th4-2 신호를 온도로 변환한다.

CPU(420)의 내부 처리에서는, 각 발열 블록의 제어 목표 온도 TGT_i와, 서미스터의 검지 온도에 기초하여, 예를 들어 PI 제어(비례 적분 제어)에 의해, 공급해야 할 전력을 산출하고 있다. 또한, 공급하는 전력을, 전력에 대응한 위상각(위상 제어)이나, 파수(파수 제어)의 제어 레벨(듀티비)로 환산하고, 그 제어 조건에 따라 트라이액(411 내지 417)을 제어하고 있다.

발열 블록 HB₁ 내지 HB₄에서는, 각각 서미스터 TH1-1 내지 TH1-4의 검지 온도에 기초하여 각 발열 블록의 온도 제어를 행한다. 한편, 발열 블록 HB₅ 내지 HB₇에서는, 각각 서미스터 TH2-5 내지 TH2-7의 검지 온도에 기초하여 각 발열 블록의 온도 제어를 행한다. 서미스터 TH3-1, TH4-1은, 가열 영역 전체 길이의 길이 220㎜보다도 좁은 기록재를 용지 통과시켰을 때의 용지 비통과부 승온을 검지하기 위한 것이며, B5 사이즈 용지의 용지 폭(182㎜)보다 외측에 마련되어 있다. 또한, 서미스터 TH3-2, TH4-2는, 발열 블록 HB₂ 내지 HB₆까지의 길이 157㎜보다도 좁은 기록재를 용지 통과시켰을 때의 용지 비통과부 승온을 검지하기 위한 것이며, A6 사이즈 용지의 용지 폭(105㎜)보다 외측에 마련되어 있다.

릴레이(430), 릴레이(440)는, 고장 등에 의해 히터(300)가 과승온한 경우, 히터(300)에 대한 전력 차단 수단으로서 사용하고 있다. 릴레이(430), 릴레이(440)의 회로 동작을 설명한다. RLON 신호가 High 상태가 되면, 트랜지스터(433)가 ON 상태로 되고, 전원 전압 Vcc로부터 릴레이(430)의 2차측 코일에 통전되고, 릴레이(430)의 1차측 접점은 ON 상태로 된다. RLON 신호가 Low 상태가 되면, 트랜지스터(433)가 OFF 상태로 되고, 전원 전압 Vcc로부터 릴레이(430)의 2차측 코일에 흐르는 전류는 차단되어, 릴레이(430)의 1차측 접점은 OFF 상태로 된다. 마찬가지로, RLON 신호가 High 상태가 되면, 트랜지스터(443)가 ON 상태로 되고, 전원 전압 Vcc로부터 릴레이(440)의 2차측 코일에 통전되고, 릴레이(440)의 1차측 접점은 ON 상태로 된다. RLON 신호가 Low 상태가 되면, 트랜지스터(443)가 OFF 상태로 되고, 전원 전압 Vcc로부터 릴레이(440)의 2차측 코일에 흐르는 전류는 차단되어, 릴레이(440)의 1차측 접점은 OFF 상태로 된다. 또한, 저항(434), 저항(444)은 전류 제한 저항이다.

릴레이(430), 릴레이(440)를 사용한 안전 회로의 동작에 대하여 설명한다. 서미스터 TH1-1 내지 TH1-4에 의한 검지 온도 중 어느 하나가, 각각 설정된 소정값을 초과한 경우, 비교부(431)는 래치부(432)를 동작시키고, 래치부(432)는 RLOFF1 신호를 Low 상태에서 래치한다. RLOFF1 신호가 Low 상태가 되면, CPU(420)가 RLON 신호를 High 상태로 해도, 트랜지스터(433)가 OFF 상태로 유지되기 때문에, 릴레이(430)는 OFF 상태(안전한 상태)로 유지될 수 있다. 또한, 래치부(432)는 비 래치 상태에 있어서, RLOFF1 신호를 오픈 상태의 출력으로 하고 있다. 마찬가지로, 서미스터 TH2-5 내지 TH2-7에 의한 검지 온도 중 어느 하나가, 각각 설정된 소정값을 초과한 경우, 비교부(441)는 래치부(442)를 동작시키고, 래치부(442)는 RLOFF2 신호를 Low 상태에서 래치한다. RLOFF2 신호가 Low 상태가 되면, CPU(420)가 RLON 신호를 High 상태로 해도, 트랜지스터(443)가 OFF 상태로 유지되기 때문에, 릴레이(440)는 OFF 상태(안전한 상태)로 유지할 수 있다. 마찬가지로, 래치부(442)는 비 래치 상태에 있어서, RLOFF2 신호를 오픈 상태의 출력으로 하고 있다.

도 5는, 본 실시예에 있어서의 가열 영역 A₁ 내지 A₇을 나타내는 도면이며, 레터 사이즈 용지의 용지 폭과 대비해서 표시하고 있다. 가열 영역 A₁ 내지 A₇은, 정착 닙부 N 내의, 발열 블록 HB₁ 내지 HB₇에 대응한 위치에 마련되어 있으며, 발열 블록 HB_i(i=1 내지 7)의 발열에 의해, 가열 영역 A_i(i=1 내지 7)가 각각 가열된다. 가열 영역 A_i의 길이 방향의 길이를 L_i로 하면, 가열 영역 A₁ 내지 A₇의 전체 길이 ΣL_i는 220㎜이며, 각 영역은 이것을 균등하게 7분할한 것이다(L_i=31.4㎜).

본 실시예에서는, 정착 닙부 N을 통과하는 기록재 P를 소정의 시간으로 구간을 나누고, 각각의 구간마다, 가열 영역 A_i를 화상 형성 영역이나 비화상 형성 영역으로 분류한다. 본 실시예에서는, 기록재 P의 선단을 기준으로 0.24초마다 구간을 나누고 있으며, 최초 구간을 구간 T₁, 2번째 구간을 구간 T₂, 3번째 구간을 구간 T₃과 같은 식으로 구간 T₅까지 구간을 나눈다. 가열 영역 A_i의 분류에 대하여, 도 6의 (A), 도 6의 (B)를 이용하여, 구체예를 들어 설명한다.

도 6의 (A), 도 6의 (B)에 나타낸 구체예에 있어서는, 기록재 P는 레터 사이즈이며 가열 영역 A₁내지 A₇을 통과한다. 도 6의 (A)에 나타낸 위치에 기록재 및 화상이 존재한 경우, 가열 영역 A_i의 분류는 도 6의 (B)와 같아진다.

화상 형성 범위와 겹치는 경우에는, 그 가열 영역 A_i(i=1 내지 7)를 화상 형성 영역 AI와 분류하고, 화상 형성 범위와 겹치지 않는 경우에는, 그 가열 영역 Ai를 비화상 형성 영역 AP와 분류한다. 가열 영역 A_i의 분류는, 후술하는 바와 같이, 발열 블록 HB_i의 발열량의 제어에 이용된다.

또한, 화상 형성 범위의 정보로부터, 구간 T₁에 있어서, 가열 영역 A₁, A₂, A₃, A₄는 화상 범위가 통과하기 때문에 화상 형성 영역 AI로 분류되고, 가열 영역 A₅, A₆, A₇은 화상 범위가 통과하지 않기 때문에 비화상 형성 영역 AP로 분류된다. 구간 T₂ 내지 구간 T₅에 있어서는, 가열 영역 A₃, A₄, A₅, A₆은 화상 범위가 통과하기 때문에 화상 형성 영역 AI로 분류되고, 가열 영역 A₁, A₂, A₇은 화상 범위가 통과하지 않기 때문에 비화상 형성 영역 AP로 분류된다.

본 실시예의 히터 제어 방법, 즉 발열 블록 HB_i(i=1 내지 7)의 발열량 제어 방법을 설명한다.

발열 블록 HB_i의 발열량은, 발열 블록 HB_i에 대한 공급 전력에 의해 정해진다. 발열 블록 HB_i에 대한 공급 전력을 크게 함으로써, 발열 블록 HB_i의 발열량이 커지고, 발열 블록 HB_i에 대한 공급 전력을 작게 함으로써, 발열 블록 HB_i의 발열량이 작아진다.

발열 블록 HB_i에 대한 공급 전력은, 발열 블록마다 설정되는 제어 온도(제어 목표 온도) TGT_i(i=1 내지 7)와, 서미스터의 검지 온도에 기초하여 산출된다. 본 실시예에서는, 각 서미스터의 검지 온도가 각 발열 블록의 제어 온도 TGT_i와 동등해지도록, PI 제어(비례 적분 제어)에 의해 공급 전력이 산출된다.

상기 구성에 있어서는, 발열 블록마다 발열량을 변경할 수 있으므로, 히터(300)의 길이 방향 발열 분포를 다양한 분포로 하는 것이 가능하다.

도 7의 (A)는, 히터(300)의 길이 방향의 발열 분포를 모식적으로 나타낸 도면이지만, 도 7의 (A)와 같이, 히터(300)의 길이 방향의 발열 분포를 편측의 발열량이 커지도록 하는 것도 가능하다. 이와 같이, 히터(300)의 길이 방향의 발열량에 좌우 차를 생기게 하면, 발열량이 큰 측으로 정착 필름(202)을 이동시키려고 하는 접근력(정착 필름(202)에 대하여 길이 방향으로 작용하는 힘)이 발생한다. 이 접근력이 발생하는 원인에 대하여, 도 7의 (A), 도 7의 (B)를 이용하여 설명한다.

도 7의 (B)는, 정착 장치(200)를 기록재의 반송 방향과 평행한 면에 수직인 방향에서 본 도면이며, 정착 필름(202)에 접근력이 작용하고 있는 상태를 모식적으로 나타내고 있다. 도 7의 (A)와 같은 히터(300)의 길이 방향의 발열량의 좌우 차는, 가압 롤러(208)의 길이 방향으로 온도 좌우 차를 발생시킨다. 이 온도 좌우 차는 가압 롤러의 탄성층의 열팽창의 차로 되고, 가압 롤러 외경은 고온인 가열 영역 A₅ 내지 A₇의 쪽이 가열 영역 A₁ 내지 A₃보다도 커진다. 이 때문에, 가압 롤러에 의한 정착 필름의 이송량에는, 도 7의 (B)의 블록 화살표로 나타낸 바와 같이 좌우 차가 발생하여, 고온측의 정착 필름의 이송량은, 저온측의 정착 필름의 이송량보다도 커진다. 정착 필름(202)과 정착 플랜지(213) 내면 대향부에는 클리어런스가 있으므로, 이 정착 필름의 이송량 차에 의해, 가압 롤러(208)의 모선과 정착 필름(202)의 모선의 사이에 교차각 θ가 발생한다. 정착 필름(202)은 가압 롤러(208)의 회전에 의해 힘 F를 받고 있기 때문에, 교차각 θ가 발생함으로써, 힘 F는, 정착 필름(202)의 모선 방향 F₁=F·sinθ와, 그에 직교하는 방향 F₂=F·cosθ로 분해된다. 그리고, 이 힘 F₁(접근력)에 의해, 정착 필름(202)은, 정착 필름의 이송량이 큰 측, 즉, 히터(300)의 발열량이 큰 측으로 접근 이동하게 된다.

정착 필름(202)의 접근 이동에 의해, 발열량이 큰 측의 정착 필름 단면이 정착 플랜지(213)의 규제면에 부딪혀서, 정착 필름(202)과 정착 플랜지(213)가 미끄럼 마찰한다. 이 접근력은, 정착 필름 단부의 절삭을 야기할 가능성이 있으며, 나아가 접근력이 큰 경우에는 꺾임이나 좌굴, 균열 등의 정착 필름 파손이 발생할 가능성이 있다. 이들 정착 필름 파손은, 정착 장치의 수명을 저수명화시켜버릴 가능성이 있다.

여기서, 본 발명자는 정착 필름(202)의 접근력은 히터(300)의 길이 방향의 평균적인 온도의 좌우 차에 상관이 있다는 것을 실험적으로 발견하였다. 즉, 히터가 평균적인 온도의 좌우 차가 클수록, 정착 필름(202)의 접근력이 커진다는 것을 발견하였다.

이하에, 정착 필름(202)의 접근력과 히터(300)의 길이 방향의 온도 분포의 관계를 조사하기 위해서 실시한 실험의 결과를 기재한다.

실험은, 이하의 수순으로 행하였다.

정착 장치의 온도가 실온과 동일함을 확인한 후, 레터 사이즈 용지 100매를 1세트로 하여 연속 프린트한다. 정착 장치는 발열 블록마다 설정되는 제어 온도 TGT_i(i=1 내지 7)를 다양하게 설정하는 것이 가능하므로, 히터(300)의 길이 방향의 온도 분포도 다양하게 설정하는 것이 가능하다. 표 1은 본 실험에 있어서의 히터(300)의 각 가열 영역의 제어 온도의 조건을 나타낸 표이다. 본 실험에서는, 표 1에 나타낸 바와 같이 히터(300)의 길이 방향의 온도 분포를 19가지 설정하여, 각온도 분포에 있어서 1세트씩 연속 프린트를 행하였다. 또한, 연속 프린트 중에는, 용지 통과 중, 용지 구간에 관계 없이 제어 온도는 일정해지도록 설정한다.

또한, 본 실험에서는, 정착 필름(202)의 접근력을 측정하기 위해서, 정착 플랜지(213)의 단부에 압력을 검지하는 로드셀을 장착하였다. 정착 필름(202)에 접근력이 작용하여, 정착 필름(202)이 정착 플랜지(213)에 부딪히면, 로드셀이 압력을 검지한다. 이 검지된 압력은 정착 필름(202)에 작용하는 접근력과 동등하다. 이 로드셀에 의해, 접근력을 측정하면서 연속 프린트를 행하였다.

도 8의 (A)는, 본 실험에 있어서의 히터(300)의 제어 온도의 하나의 조건 4의 온도 분포 패턴에서의 제어를 나타내는 도면이다. 이 온도 분포 패턴에 의한 제어 온도의 설정에 의해, 가열 영역 A₇측의 쪽이 온도가 높아지도록 제어 온도에 좌우 차를 생기게 하고 있다.

도 8의 (B)는, 도 8의 (A)와 같이 제어 온도를 설정했을 때의, 연속 프린트중의 접근력의 추이를 나타낸 도면이다. 여기서, 접근력의 정(正)의 부호는, 정착 필름이 가열 영역 A₁측으로 이동하고, 가열 영역 A₁측의 로드셀에 의해 접근력이 검지되었음을 나타내고 있다. 한편, 접근력의 부(負)의 부호는, 정착 필름이 가열 영역 A₇측으로 이동하고, 가열 영역 A₇측의 로드셀에 의해 접근력이 검지되었음을 나타내고 있다. 도 8의 (B)로부터, 온도가 높은 가열 영역 A₇측으로 정착 필름의 접근력이 작용하고 있음을 알 수 있다. 또한, 접근력은 프린트 개시 직후부터 발생하고, 프린트 종료까지 -7.5N 근방의 값으로 거의 일정하게 추이함을 알 수 있다. 이러한 경향은, 기타 온도 분포 설정에 있어서도 마찬가지로 보여졌다.

도 8의 (C)는, 본 실험에 있어서의 전체 19가지의 연속 프린트에 의해 얻어진, 각 연속 프린트에 있어서의 히터의 길이 방향의 온도 좌우 차와 정착 필름의 접근력의 관계를 나타낸 도면이다. 여기서, 온도 좌우 차를 나타내는 지표로서, ΔT_LR을 정의하였다. ΔT_LR은, 제1 영역으로서의 가열 영역 A₁, A₂, A₃에 있어서의 제어 온도 TGT_i의 평균값을 T_L, 제2 영역으로서의 가열 영역 A₅, A₆, A₇에 있어서의 제어 온도 TGT_i의 평균값을 T_R로 했을 때, ΔT_LR≡T_L-T_R로서 정의된다. 즉, ΔT_LR은, 좌우의 제어 온도의 평균값의 차를 나타낸다.

또한, T_L과 T_R은 이하의 수식에 의해 산출된다.

도 8의 (C)에 나타낸 바와 같이, 정착 필름의 접근력과 ΔT_LR은 강한 상관 관계가 있음을 알 수 있다. 이 결과에 의해, 온도 좌우 차를 나타내는 지표로서, 히터의 좌우 평균 온도의 차를 나타내는 ΔT_LR에 의해, 정착 필름의 접근력을 예측할 수 있다는 것을 밝혀내었다.

본 실시예에서는 상술한 정착 필름의 접근력과 ΔT_LR의 관계를 반영한 온도 제어를 도입함으로써, 필름 파손을 억제하고, 가능한 한 정착 장치의 수명을 고수명화하는 제어로 하고 있다.

본 실시예에 있어서의 각 발열 블록의 제어 온도 TGT_i의 설정 방법에 대하여 설명한다.

본 실시예에 있어서, 제어 온도 TGT_i는 히터(300)의 길이 방향의 온도 좌우 차가 소정값 범위 내에 들어가도록 설정한다. 즉, 소정의 온도 범위로서, -T_a≤ΔT_LR≤T_a가 되도록 설정한다. 여기서, 임계값 T_a는 온도 좌우 차가 원인으로 발생하는 정착 필름의 접근력의 허용 범위에서 결정된다. 본 실시예에 있어서의 온도 좌우 차가 원인으로 발생하는 정착 필름의 접근력의 허용 범위는 -2N 내지 2N이다. 이 허용 범위 내이면 정착 필름이 정착 플랜지의 규제면이 부딪힘으로써 발생하는 정착 필름에 대한 부하를 억제할 수 있어, 정착 장치 수명 내에 필름 파손이 발생하는 일은 없었다.

도 8의 (C)로부터, 정착 필름의 접근력의 허용 범위가 -2N 내지 2N으로 되는 ΔT_LR의 범위를 판독하면, -10℃≤ΔT_LR≤10℃이다. 따라서, 본 실시예에서는, 임계값로서 T_a=10℃로 설정하였다. 또한, 본 실시예에서는, 정착 필름의 접근력의 허용 범위를 -2N 내지 2N으로 하였지만, 정착 필름의 접근력의 허용 범위는 이 범위로 한정되는 것은 아니다. 정착 필름의 외경이나 두께, 재질, 혹은 프로세스 속도 등의 조건에 따라 적절히 설정되는 것이다.

도 9의 흐름도를 이용하여, 제어 온도 TGT_i의 설정 방법에 대하여 설명한다. 여기에서는, 구체예로서, 도 6의 (A)의 위치에 기록재 및 화상이 존재한 경우의 구간 T₁ 내지 T₅에 있어서의 제어 온도 TGT_i의 설정 방법에 대해서도 함께 설명한다. 각 가열 영역 A_i(i=1 내지 7)는, 도 9의 흐름도에 나타낸 바와 같이, 화상 가열 영역으로서의 화상 형성 영역 AI와, 비화상 가열 영역으로서의 비화상 형성 영역 AP로 분류된다.

가열 영역 A_i의 분류는, 호스트 컴퓨터 등의 외부 장치(도시생략)로부터 송신되는 화상 형성 범위의 정보에 기초하여 행해지고, 가열 영역 A_i가 화상 형성 범위를 통과하는지에 따라 판단된다(S1003). 화상 형성 범위의 경우에는, 가열 영역 A_i를 화상 형성 영역 AI와 분류하고(S1004), 화상 범위가 아닌 경우에는, 가열 영역 A_i를 비화상 형성 영역 AP와 분류한다(S1005).

화상 형성 범위의 경우에는, 가열 영역 A_i는 화상 형성 영역 AI와 분류되고, 임시 제어 온도 TGT_i'를 TGT_i'=T_AI로 설정한다(S1006). 여기서, T_AI는 미정착 화상을 기록재 P에 정착시키기 위해 적절한 온도로서 설정되어 있다. 본 실시예의 정착 장치(200)에 있어서 보통지를 용지 통과할 때에는, 미리 설정된 제어 목표 온도로서, T_AI=198℃로 하고 있다. T_AI는, 두꺼운 종이·얇은 종이와 같은 기록재 P의 종류에 따라 가변으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 화상의 농도나 화소의 밀도 등, 화상의 정보에 따라서 T_AI를 조정해도 된다.

가열 영역 A_i가 비화상 형성 영역 AP와 분류된 경우에는, 임시 제어 온도 TGT_i'를 TGT_i'=T_AP로 설정한다(S1007). 여기서, T_AP는 T_AI보다도 낮은 온도로서 설정함으로써, 비화상 형성 영역 AP에 있어서의 발열 블록 HB_i의 발열량을 화상 형성 영역 AI보다 내려, 화상 형성 장치(100)의 전력 절약화를 도모하고 있다. 본 실시예에서는, 미리 설정된 제어 목표 온도로서, T_AP=158℃로 하고 있다.

여기서, 도 10의 (A)는, 구체예에 있어서의 가열 영역 A₁ 내지 A₇의 임시 제어 온도 TGT_i'를 나타내는 도면이다. 구체예에 있어서는, 가열 영역 A_i는 도 6의 (B)와 같이 분류되므로, 이 분류에 기초하여, 임시 제어 온도는 도 10의 (A)의 가는 실선과 같이 설정된다.

임시 제어 온도 TGT_i'가 결정되면, 이것에 기초하여 실제로 사용하는 제어 온도 TGT_i를 결정한다. 또한, 본 실시예에 있어서, 가열 영역 A₄는 전체 가열 영역의 길이 방향의 중앙부에 위치하므로, 가열 영역 A₄에 있어서의 제어 온도 TGT₄는 TGT₄=TGT₄'로 설정한다.

우선, 가열 영역 A₁, A₂, A₃에 있어서의 TGT_i'의 평균값을 T_L', 가열 영역 A₅, A₆, A₇에 있어서의 TGT_i'의 평균값을 T_R'로 하여, T_L'와 T_R'를 산출한다(S1010). 또한, T_L', T_R'는 각각 T_L, T_R과 마찬가지로 계산된다. 여기서, 구체예에 있어서는, T_L'=171℃, T_R'=185℃로 산출된다.

다음으로, T_L'와 T_R'의 차 ΔT_LR'=T_L'-T_R'가, -T_a 내지 T_a의 범위 내인지 여부를 판단한다(S1011).

ΔT_LR'가 -T_a 내지 T_a의 범위 내인 경우에는, 온도 좌우 차가 원인으로 발생하는 정착 필름의 접근력은 허용값 이내라고 예측할 수 있으므로, 임시 제어 온도 TGT_i'를 그대로 실제의 제어 온도 TGT_i로 설정한다(S1012). 그리고, S1021로 이행하여, 제어 온도의 설정 흐름을 종료한다.

한편, ΔT_LR'가 -T_a 내지 T_a의 범위 외인 경우에는, 온도 좌우 차가 원인으로 발생하는 정착 필름의 접근력은 허용 범위 외로 된다고 예측할 수 있다. 따라서, 온도 좌우 차가 해소되도록 제어 온도 TGT_i를 설정하기 위한 흐름으로 이행하고, 우선, S1013에 있어서, T_L'와 T_R'중 어느 쪽이 큰지를 판단한다.

여기서, 구체예에 있어서는, T_L'와 T_R'의 차 ΔT_LR'=T_L'-T_R'=-14℃가 되므로, ΔT_LR'는 -T_a 내지 T_a의 범위 외라고 판단되고, S1013으로 이행한다.

S1013에 있어서, 히터의 길이 방향의 중앙의 가열 영역보다도 일단측의 제1 영역의 평균값 T_L'의 쪽이 크다고 판단되면, 제1 영역인 가열 영역 A₁, A₂, A₃에 있어서의 임시 제어 온도 TGT_i'를 제어 온도 TGT_i로 설정한다(S1014). 한편, 히터의 길이 방향의 중앙의 가열 영역보다도 타단측의 제2 영역인 가열 영역 A₅, A₆, A₇에 있어서의 제어 온도 TGT_i는, 제2 영역의 제어 온도의 평균값 T_R과 제1 영역의 평균값 T_L이 동등해지도록 설정한다. 즉, T_R=T_L의 관계를 충족하도록 설정한다.

S1015에서는, 가열 영역 A₅, A₆, A₇ 중, 화상 형성 영역 AI로 분류되는 것을 판별한다. S1015에서 화상 형성 영역 AI로 분류된 가열 영역 A_i의 제어 온도 TGT_i는 TAI를 설정한다(S1016). 한편, S1015에서 비화상 형성 영역 AP로 분류된 가열 영역 A_i의 제어 온도 TGT_i'는, 이하에 나타내는 식에 의해 결정된다(S1017).

여기서, m은 제2 영역에 있어서의 가열 영역의 수이며, m=3이다. 또한, n은 S1015에 있어서 화상 형성 영역 AI로 분류된 가열 영역의 수이다.

이상의 계산에 의해, 가열 영역 A₅, A₆, A₇에 있어서의 제어 온도 TGT_i를, 미리 설정된 온도로 변경함으로써, T_R=T_L의 관계를 충족하도록 설정할 수 있다.

이와는 별도로, S1013에 있어서, T_R'의 쪽이 크다고 판단되면, 제2 영역의 가열 영역 A₅, A₆, A₇에 있어서의 임시 제어 온도 TGT_i'를 제어 온도 TGT_i로 설정한다(S1018). 한편, 제1 영역인 가열 영역 A₁, A₂, A₃에 있어서의 제어 온도 TGT_i는, T_L=T_R의 관계를 충족하도록 설정하기 위해서, S1019로 이행한다.

S1019에 있어서는, 제1 영역의 가열 영역 A₁, A₂, A₃ 중, 화상 형성 영역 AI로 분류되는 것을 판별하고, S1020에서 화상 형성 영역 AI로 분류된 가열 영역 A_i의 제어 온도 TGT_i를 T_AI로 설정한다. 한편, S1019에서 비화상 형성 영역 AP로 분류된 가열 영역 A_i의 제어 온도 TGT_i'는, S1021에 있어서, 이하에 나타내는 식에 의해 결정된다.

여기서, m은 제1 영역에 있어서의 가열 영역의 수이며, m=3이다. 또한, n은 S1019에 있어서 화상 형성 영역 AI로 분류된 가열 영역의 수이다.

구체예에 있어서는, T_L', T_R'는 각각 T_L'=171℃, T_R'=185℃이고, 도 10의 (A)에 있어서 굵은 실선으로 나타낸다. 따라서, 구체예에서는 T_L'<T_R'라고 판단된다(S1013). 그리고, 제2 영역에 있어서의 가열 영역 A₅, A₆, A₇의 제어 온도 TGT_i는 도 10의 (A)의 가는 실선으로 나타내는 값으로 설정된다(S1018).

다음의 스텝 이후에서, 제1 영역의 제어 온도의 평균값 T_L을 제2 영역의 평균값 T_R과 동등해지도록 설정한다. 즉, 제1 영역의 제어 온도의 평균값 T_L을, 도 10의 (A)에 있어서 실선 프레임의 블록 화살표로 나타낸 온도가 되도록 설정한다.

그래서, S1019에서는, 제1 영역인 가열 영역 A₁, A₂, A₃ 중에서 화상 형성 영역 AI로 분류되는 가열 영역과 그렇지 않은 가열 영역을 판별한다. 여기서, 화상 형성 영역 AI로 분류된 가열 영역 A₃의 제어 온도 TGT₃은, S1020에서 T_AI로 설정된다. 한편, 화상 형성 영역 AI로 분류되지 않은 가열 영역 A₁, A₂의 제어 온도는, 식 4를 이용하여 산출된다. 식 4에, T_R=185℃, T_AI=198℃, m=3, n=1을 대입하면, 가열 영역 A₁의 제어 온도 TGT₁은,

로 산출된다. TGT₂에 대해서도 TGT₁과 마찬가지로 TGT₂=178℃로 산출된다.

도 10의 (B)는, 구체예에 있어서 최종적으로 결정된 가열 영역 A₁ 내지 A₇의 제어 온도를 나타내는 도면이며, 최종적인 제어 온도는 가는 실선으로 나타내고 있다. 도 10의 (B)에 있어서, 제1 영역과 제2 영역 각각의 영역에 있어서의 제어 온도의 평균값 T_L, T_R을 굵은 실선으로 나타내고 있으며, 제어 온도는 T_L 및 T_R이 동등해지도록 설정된다.

또한, 본 실시예에 있어서, 제1 영역의 제어 온도의 평균값 T_L과 제2 영역의 평균값 T_R이 동등해지도록, 즉, T_L=T_R이 되도록 제어 온도를 설정하였지만, 반드시 T_L=T_R이 되도록 제어 온도를 설정해야만 하는 것은 아니다. 제1 영역의 제어 온도의 평균값 T_L과 제2 영역의 평균값 T_R이 동등하지 않아도, 온도 좌우 차 ΔT_LR=T_L-T_R이 -T_a 내지 T_a의 범위 내이면, 정착 필름의 접근력을 허용 범위 내에 넣을 수 있다. 예를 들어, 제1 영역의 제어 온도의 평균값 T_L을, 도 10의 (A)에 있어서 점선 프레임의 블록 화살표로 나타낸 온도, 즉, 온도 좌우 차의 허용 한계값이 되도록 설정해도 된다. 이때, 최종적으로 결정된 가열 영역 A₁ 내지 A₇의 제어 온도는, 도 10의 (C)의 가는 실선으로 나타낸 값으로 설정된다.

이상과 같은 흐름에 따라서 제어 온도 TGT_i가 설정된다.

다음으로, 본 실시예의 효과를 확인하기 위해서, 비교예의 온도 제어를 사용한 경우와 본 실시예의 온도 제어를 사용한 경우에, 정착 필름(202)에 작용하는 접근력과 정착 장치의 소비 전력의 비교를 행한 결과에 대하여 설명한다. 비교예로서는, 기록재 상의 화상 유무에 따라서, 각 발열 블록을 선택적으로 발열 제어하는 비교예 1과 길이 방향의 온도 분포가 평평해지도록 히터를 발열시키는 비교예 2를 이용한다.

우선, 비교예 1의 제어 온도 TGT_i의 설정 방법에 대하여 설명한다.

비교예 1에 있어서, 제어 온도 TGT_i는, 가열 영역 A_i의 분류에 기초하여 설정된다. 가열 영역 A_i의 분류는, 본 실시예와 마찬가지로 화상 형성 범위의 정보에 기초하여 행해지고, 가열 영역 A_i가 화상 형성 범위를 통과하는지에 따라 판단된다. 화상 형성 범위의 경우에는 가열 영역 A_i를 화상 형성 영역 AI와 분류하고, 화상 범위가 아닌 경우에는 가열 영역 A_i를 비화상 형성 영역 AP와 분류한다. 그리고, 가열 영역 A_i가 화상 형성 영역 AI와 분류된 경우에는, 제어 온도 TGT_i를 TGT_i=T_AI로 설정하고, 가열 영역 A_i가 화상 형성 영역 AP와 분류된 경우에는, 제어 온도 TGT_i를 TGT_i=T_AP로 설정한다.

비교예 2의 제어 온도 TGT_i의 설정은, 전 가열 영역의 제어 온도를 TGT_i=T_AP가 되도록 설정하고, 히터의 길이 방향의 온도 분포를 평평하게 한다.

본 실시예의 효과 확인은, 비교예, 본 실시예 각각의 온도 제어를 사용했을 때의 프린트 중의 정착 필름(202)의 접근력을 측정함으로써 행하였다. 정착 필름(202)의 접근력 측정은, 전술한 실험과 마찬가지로, 정착 플랜지(213)의 단부에 압력을 검지하는 로드셀을 장착함으로써 행하였다. 또한, 프린트할 때의 조건으로서는, 비교예, 본 실시예 모두, 정착 장치의 수명을 15만매로 하여, 레터 사이즈 용지를 연속 프린트하였다. 그리고, 프린트하는 화상으로서는, 도 6의 (A)에 나타낸 화상을 준비하고, 비교예 및 본 실시예 각각에 있어서, 당해 화상을 연속 프린트하였다. 또한, 비교예에 있어서의 제어 온도는 도 10의 (A)의 가는 실선으로 나타내도록 설정되고, 본 실시예에 있어서의 제어 온도는 도 10의 (B)의 가는 실선으로 나타내도록 설정된다.

표 2는 효과 확인의 결과를 나타낸 표이며, 각 화상을 연속 프린트했을 때의 제어 온도, 프린트 중의 접근력의 평균값, 수명 도달률, 전력 절약성을 나타내고 있다. 여기서, 수명 도달률이란 정착 장치의 수명에 대하여, 정착 필름 파손을 발생시키지 않고 몇 매 용지 통과되었는지를 나타내는 지표이다. 또한, 전력 절약성이란 비교예 2의 소비 전력을 100％로 했을 때, 소비 전력을 몇％ 삭감할 수 있는지를 마이너스의 부호를 붙여 나타낸 것이다.

이들 결과로부터, 비교예 1은 전력 절약성이 가장 우수한 한편, 정착 장치의 수명 도달률은 90％로 되어, 정착 장치를 저수명화시켜버린다는 것을 알 수 있다. 또한, 비교예 2는 정착 장치의 수명 도달률은 100％이지만, 전력 절약성은 떨어진다는 것을 알 수 있다.

한편, 본 실시예는, 전력 절약화를 달성하면서, 정착 장치의 수명 도달률 100％를 달성하는 것이 가능해진다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예의 히터 온도 제어를 도입함으로써, 전력 절약화를 도모하면서, 필름의 접근 이동에 기인하는 필름 파손의 발생을 억제하여, 정착 장치의 장수명화를 도모하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예에서는, 제1 영역의 제어 온도의 평균값 T_L과 제2 영역의 제어 온도의 평균값 T_R을, T_L' 및 T_R' 중 큰 쪽의 값에 맞추도록 제어 온도를 결정하였지만, 이것에 한정되지는 않는다. T_L' 및 T_R' 중 작은 쪽의 값에 맞추도록 제어 온도를 결정해도 된다.

이 경우의 제어 온도의 결정 방법에 대해서도, 상술한 구체예를 이용하여 설명한다.

도 11의 (A)는, 구체예에 있어서의 가열 영역 A₁ 내지 A₇의 임시 제어 온도 TGTi'를 나타내는 도면이며, 임시 제어 온도는 도 11의 (A)의 가는 실선과 같이 설정되어 있다. 구체예에 있어서, T_L'=171℃, T_R'=185℃이고, 도 11의 (A)에 있어서 굵은 실선으로 나타난다. 여기서, T_L'는 T_R'보다 작으므로, 제2 영역의 제어 온도의 평균값 T_R을 도 11의 (A)에 있어서 실선 프레임의 블록 화살표로 나타낸 온도 T_L'와 동일한 온도가 되도록 설정한다. 그렇게 하면, 최종적으로 결정된 가열 영역 A₁ 내지 A₇의 제어 온도는, 도 11의 (B)의 가는 실선과 같이 설정된다. 도 11의 (B)에 있어서, 굵은 실선으로 나타내는 제1 영역 및 제2 영역의 제어 온도의 평균값 T_L, T_R은 서로 동등해지도록 설정된다.

여기에서도, 제1 영역의 제어 온도의 평균값 T_L과 제2 영역의 평균값 T_R이 동등해지도록, 즉, T_L=T_R이 되도록 제어 온도를 설정하였지만, 반드시 T_L=T_R이 되도록 제어 온도를 설정해야만 하는 것은 아니다. 제1 영역의 제어 온도의 평균값 T_L과 제2 영역의 평균값 T_R이 동등하지 않아도, 온도 좌우 차 ΔT_LR=T_L-T_R이 -T_a 내지 T_a의 범위 내이면, 정착 필름의 접근력을 허용 범위 내에 넣을 수 있다. 제2 영역의 제어 온도의 평균값 T_R을, 도 11의 (A)에 있어서 점선 프레임의 블록 화살표로 나타낸 온도, 즉, 온도 좌우 차의 허용 한계값이 되도록 설정해도 된다. 이때, 최종적으로 결정된 가열 영역 A₁ 내지 A₇의 제어 온도는, 도 11의 (C)의 가는 실선으로 나타내는 값으로 설정된다.

이와 같이 제어 온도를 결정하는 경우에는, 도 9의 흐름도에 있어서, S1013이후의 스텝을 도 12의 흐름도로 치환한 흐름에 따라서 제어 온도를 결정하면 된다.

상술한 제어 온도의 결정 방법 외에도, 제1 영역의 제어 온도의 평균값 T_L과 제2 영역의 제어 온도의 평균값 T_R을, 전체 영역(복수의 가열 영역의 전체)의 임시 제어 온도의 평균값 T_ALL에 맞추도록 제어 온도를 결정해도 된다.

도 13의 (A)는, 구체예에 있어서의 가열 영역 A₁ 내지 A₇의 임시 제어 온도 TGT_i'를 나타내는 도면이며, 임시 제어 온도는 도 13의 (A)의 가는 실선과 같이 설정되어, 제1 및 제2 영역에 있어서의 임시 제어 온도의 평균값 T_L', T_R'는 굵은 실선으로 나타낸다. 또한, 구체예에 있어서, 제1 영역 및 제2 영역을 맞춘 전체 영역의 임시 제어 온도의 평균값 T_ALL은, 도 13의 (A)에 있어서 굵은 점선으로 나타낸다. 여기서, 제1 및 제2 영역의 제어 온도의 평균값 T_L, T_R을 도 13의 (A)에 있어서 실선 프레임의 블록 화살표로 나타낸 온도 T_ALL이 되도록 설정한다. 그렇게 하면, 최종적으로 결정된 가열 영역 A₁ 내지 A₇의 제어 온도는 도 13의 (B)의 가는 실선과 같이 설정된다.

이와 같이 제어 온도를 결정하는 경우에는, 도 9의 흐름도에 있어서, S1013이후의 스텝을 도 14의 흐름도에 있어서의 S1213 이후의 스텝으로 치환한 흐름에 따라서 제어 온도를 결정하면 된다.

상술한 어느 방법을 이용하여도, 히터(300)의 길이 방향의 온도 좌우 차의 발생을 억제할 수 있어, 이 온도 좌우 차에 기인하는 필름 파손의 발생을 억제하고, 정착 장치의 장수명화를 도모하는 것이 가능해져서, 전력 절약성과의 양립을 도모하는 것이 가능하게 된다.

(실시예 1의 변형예)

본 실시예에서는, 제어 온도 TGT_i를 도 10의 (B)와 같이 좌우 비대칭의 온도 분포가 되도록 설정하였지만, 제어 온도 TGT_i는 좌우 대칭이 되도록 설정해도 된다.

예를 들어, 도 9의 흐름도 S1013 이후의 흐름을 다음에 설명하는 방식으로 해도 된다. 즉, 히터(300)의 길이 방향의 중앙을 기준으로 하여, 대칭으로 위치하는 가열 영역끼리의 임시 제어 온도를 비교하고, 큰 쪽의 임시 제어 온도를 양자의 제어 온도로 설정한다고 하는 방법이어도 된다. 이하에, 이 방법에 대하여 구체예를 이용하여 설명한다.

여기에서도, 구체예로서, 도 6의 (A)의 위치에 기록재 및 화상이 존재하는 경우의 제어 온도 TGT_i의 설정 방법에 대하여 설명한다.

구체예에 있어서의 가열 영역 A₁ 내지 A₇의 임시 제어 온도는 도 10의 (A)의 가는 실선으로 나타내게 되지만, 대칭으로 위치하는 가열 영역끼리의 임시 제어 온도 TGT1'과 TGT7', TGT2'와 TGT6', TGT3'와 TGT5'를 각각 비교한다. TGT1'와 TGT7'의 비교에 있어서는, TGT1'=TGT7'가 되므로, 제어 온도는 TGT1=TGT7=158℃로 설정된다. TGT2'와 TGT6'의 비교에 있어서는, TGT2'<TGT6'가 되므로, 제어 온도는 TGT2=TGT6=198℃로 설정된다. TGT3'과 TGT5'의 비교에 있어서는, TGT3'=TGT5'가 되므로, 제어 온도는 TGT3=TGT5=198℃로 설정된다.

도 15는, 최종적으로 결정된 가열 영역 A₁ 내지 A₇의 제어 온도를 나타내는 도면이지만, 상기와 같은 방법을 이용하여, 도 15와 같이 좌우 대칭의 온도 분포가 되게 제어 온도가 설정된다.

상기와 같은 방법을 이용하여도, 히터(300)의 길이 방향의 온도 좌우 차의 발생을 억제할 수 있어, 이 온도 좌우 차에 기인하는 필름 파손의 발생을 억제하고, 정착 장치의 장수명화를 도모하는 것이 가능해져서, 전력 절약성과 양립시킬 수 있다.

[실시예 2]

본 발명의 실시예 2에 대하여 설명한다. 실시예 2의 화상 형성 장치 및 상 가열 장치의 기본적인 구성 및 동작은, 실시예 1의 것과 동일하다. 따라서, 실시예 1과 동일, 또는 그에 상당하는 기능, 구성을 갖는 요소에는 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다. 실시예 2에 있어서 특별히 설명하지 않는 사항은, 실시예 1과 마찬가지이다.

도 16의 (A)는, 본 실시예에 있어서, 기록재를 반송 방향에 화상 구간과 비화상 구간으로 구분한 구체예를 나타낸 도면이다. 구체예에 있어서는, 기록재 P는 레터 사이즈이며, 선행 용지와 후속 용지 사이의 구간, 소위 용지 구간을 구간 T_k로 하고 있다. 여기서, 화상 구간이란, 구간 T₁ 내지 구간 T₅ 중에서, 가열 영역 A₁ 내지 A₇ 중 적어도 임의의 하나의 가열 영역이 화상 형성 영역 AI인 구간임을 말하며, 구체예에 있어서는 구간 T₁, 구간 T₂, 구간 T₃이 화상 구간이다. 또한, 구간 T₁ 내지 구간 T₅ 중에서, 가열 영역 A₁ 내지 A₇의 모든 가열 영역이 비화상 형성 영역 AP인 구간을 비화상 구간이라 칭하고, 구체예에 있어서는, 구간 T₄, 구간 T₅가 비화상 구간이다. 또한, 구간 T₁ 및 용지 구간이 정착 닙 N을 통과하는 데 요하는 시간을 t_i, t_k로 하면, t_i=0.24s이며, t_k=0.52s이다.

실시예 1에서는, 화상 구간에 있어서, 히터(300)의 길이 방향의 좌우의 발열량이 균등해지도록 발열 분포를 제어하고, 정착 필름의 파손을 억제하였다.

한편, 실시예 2에서는, 화상 구간에 있어서는, 화상 형성 영역 AI와 분류된 가열 영역에서는 제어 온도 T_AI로 온도 제어하고, 비화상 형성 영역 AP와 분류된 가열 영역에서는 제어 온도 T_AP로 온도 제어한다. 따라서, 어떤 화상 구간에 있어서의 화상 형성 영역이 길이 방향으로 비대칭이면, 그 화상 구간에 있어서의 히터(300)의 길이 방향의 발열 분포가 좌우 비대칭으로 될 수 있다. 그 때문에, 이 좌우 비대칭의 발열 분포에 의해, 정착 필름은 발열량이 큰 측으로 접근 이동한다. 그래서, 비화상 구간에서는, 화상 구간에서 발생한 정착 필름의 접근 이동의 방향과는 반대 방향으로 정착 필름이 접근 이동하도록 히터(300)의 발열 분포를 제어한다. 본 실시예에서는, 이와 같이 하여 화상 구간과 비화상 구간에 있어서의 정착 필름의 접근 이동을 서로 캔슬하고, 접근 이동에 기인하는 정착 필름의 파손을 억제한다.

도 16의 (A)에 나타낸 위치에 기록재 및 화상이 존재하는 경우를 구체예로서 이용하여, 본 실시예에 있어서의 히터(300)의 제어 온도의 설정 방법에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 우선, 화상 구간에 있어서의 가열 영역 A_i의 제어 온도 TGT_i를 설정한다. 화상 구간에 있어서의 제어 온도 TGT_i는, 가열 영역 A_i의 분류에 기초하여 설정된다. 가열 영역 A_i가 화상 형성 영역 AI와 분류된 경우에는, TGT_i=T_AI로 설정하고, 가열 영역 A_i가 화상 형성 영역 AP와 분류된 경우에는, TGT_i=T_AP로 설정한다.

구체예에 있어서는 구간 T₁ 내지 T₃이 화상 구간에 대응한다. 이 화상 구간 T₁ 내지 T₃에 있어서, 가열 영역 A_i는 도 16의 (B)와 같이 분류된다. 따라서, 구체예에 있어서의 화상 구간의 제어 온도는 도 17의 (A)와 같이 설정된다.

다음으로, 화상 구간에 있어서, 각 가열 영역 A_i의 제어 온도 TGT_i의 구간 평균값을 산출한다. 여기서, 구간 평균값이란, 가열 영역 Ai마다 각 구간의 제어 온도 TGT_i를 평균한 값이다. 도 16의 (C)는, 화상 구간에 있어서의 가열 영역 A_i마다의 제어 온도의 구간 평균값을 나타낸 도면이며, 제어 온도의 구간 평균값은 가는 실선으로 나타내고 있다. 또한, 도 16의 (C)에 있어서, 화상 구간에 있어서의 제1 영역의 제어 온도의 평균값 T_L 및 제2 영역의 평균값 T_R은 굵은 실선으로 나타내고 있다. 이에 의해, 화상 구간에 있어서, 히터(300)의 길이 방향의 온도 분포에 좌우 차가 발생하고 있음을 알 수 있다. 본 실시예에서는, 이 화상 구간에 있어서의 온도 분포의 좌우 차를 비화상 구간에서 캔슬하도록 비화상 구간의 제어 온도를 결정하고, 전체 구간 T₁ 내지 T₅에 있어서의 T_L 및 T_R이 동등해지도록 한다. 또한, 본 실시예에서는, 제2 영역의 제어 온도의 평균값 T_R이 제1 영역의 평균값 T_L에 근접하도록 비화상 구간의 제어 온도를 결정한다.

도 16의 (D)는, 구체예에 있어서, 구간 T₁ 내지 T₄에 있어서의 가열 영역 A_i마다의 제어 온도의 구간 평균값을 나타낸 도면이며, 도 16의 (E)는 구간 T₁ 내지 T₅에 있어서의 가열 영역 A_i마다의 제어 온도의 구간 평균값을 나타낸 도면이다. 도 16의 (D), 도 16의 (E) 각각에 있어서, 제1 영역의 제어 온도의 평균값 T_L 및 제2 영역의 평균값 T_R은 굵은 실선으로 나타내고 있다. 이들 도면으로부터, 비화상 구간 T₄, T₅를 거침으로써, T_R은 서서히 T_L에 가까워지고, 히터(300)의 길이 방향의 온도 분포의 좌우 차가 해소됨을 알 수 있다.

이때, 비화상 구간의 제어 온도는 도 17의 (B)와 같이 설정되어 있다.

또한, 본 실시예에 있어서, 구간 T₁ 내지 T₅에 있어서의 제1 영역의 제어 온도의 평균값 T_L과 제2 영역의 평균값 T_R이 동등해지도록, 즉, T_L=T_R이 되도록 제어 온도를 설정하였다. 그러나, 반드시 T_L=T_R이 되도록 제어 온도를 설정해야만 하는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 영역의 제어 온도의 평균값 T_R을, 도 16의 (C)에 있어서 굵은 점선으로 나타낸 온도, 즉, 온도 좌우 차의 허용 한계값이 되도록 비화상 구간의 제어 온도를 설정해도 된다.

이상과 같이 제어 온도를 설정함으로써, 화상 구간에 있어서의 히터(300)의 길이 방향의 온도 좌우 차를 비화상 구간에서 캔슬할 수 있다. 이에 의해, 비화상 구간에서는, 화상 구간에서 발생한 정착 필름의 접근 이동과는 반대 방향으로 정착 필름을 접근 이동시킬 수 있다. 그 결과, 화상 구간과 비화상 구간에 있어서의 정착 필름의 접근 이동을 서로 캔슬시킬 수 있어, 접근 이동에 기인하는 정착 필름의 파손을 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, 실시예 1과 동등한 전력 절약성을 얻는 것이 가능하다.

그런데, 본 실시예에서는, 구간 T₁ 내지 T₅에 있어서의 제2 영역의 제어 온도의 평균값 T_R을 화상 구간에 있어서의 제1 영역의 제어 온도의 평균값 T_L에 맞추도록 비화상 구간의 제어 온도를 결정하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 구간 T₁ 내지 T₅에 있어서의 T_L을 화상 구간에 있어서의 T_R에 맞추도록 제어 온도를 결정 해도 된다.

또한, 화상 구간에 있어서의 제1 영역 및 제2 영역을 맞춘 전체 영역의 제어 온도의 평균값을 T_ALL로 하여, 구간 T₁ 내지 T₅에 있어서의 제1 및 제2 영역의 제어 온도의 평균값 T_L, T_R을 T_ALL이 되도록 비화상 구간의 제어 온도를 설정해도 된다.

또한, 본 실시예에서는, 기록재를 1매 프린트하는 중에, 화상 구간과 비화상 구간에 있어서의 히터의 길이 방향의 좌우의 발열량의 구간 평균값이 균등해지도록 발열 분포를 제어하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 연속 프린트 중의 복수매를 1세트로서 구획하여, 1세트마다 히터 좌우의 발열량의 구간 평균값이 균등해지도록 발열 분포를 제어해도 된다.

도 18의 (A)는, 레터 사이즈의 기록재를 연속 프린트(복수의 기록재에 각각 형성된 복수의 화상을 연속적으로 가열)했을 때의 연속하는 3매를 뽑아내서 기재하고 있으며, 1매마다 좌우 대칭의 화상이 교대로 연속 프린트되는 모습을 나타내고 있다. 이 경우, 도 18의 (A)와 같이 연속하는 2매를 1세트로 하여, 1세트 중의 화상 구간에 있어서의 제1 영역 및 제2 영역의 제어 온도의 평균값 T_L, T_R을 산출한다. 도 18의 (B)는, 1매째 및 2매째를 1세트로 했을 때의 화상 구간에 있어서의 제어 온도의 구간 평균값을 나타낸 도면이며, 구간 평균값을 가는 실선, 제1 영역 및 제2 영역의 평균값 T_L, T_R을 굵은 실선으로 나타내고 있다. 도 18의 (B)에 나타낸 바와 같이 T_L=T_R로 되고, 1세트 중의 화상 구간에 있어서의 온도 좌우 차는 없다. 따라서, 이 경우, 비화상 구간에 있어서, 화상 구간에 있어서의 온도 좌우 차를 캔슬할 필요는 없다. 이와 같이 복수매에 걸치는 화상 구간의 온도 좌우 차를 고려함으로써, 비화상 구간에 있어서의 여분의 발열을 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예에서는, 화상 구간에 있어서의 히터의 길이 방향의 온도 좌우 차를 비화상 구간만으로 캔슬하였지만, 비화상 구간과 용지 구간을 맞춘 구간에서 화상 구간에 있어서의 온도 좌우 차를 캔슬해도 된다.

상술한 어느 방법을 이용하여도, 화상 구간에 있어서의 히터(300)의 길이 방향의 온도 좌우 차를 비화상 구간에서 캔슬하는 것이 가능하며, 접근 이동에 기인하는 정착 필름의 파손을 억제하면서, 전력 절약성을 얻는 것이 가능하게 된다.

[실시예 3]

본 발명의 실시예 3에 대하여 설명한다. 실시예 1의 화상 형성 장치 및 상 가열 장치의 기본적인 구성 및 동작은, 실시예 1의 것과 동일하다. 따라서, 실시예 1과 동일, 또는 그에 상당하는 기능, 구성을 갖는 요소에는 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다. 실시예 3에 있어서 특별히 설명하지 않는 사항은, 실시예 1과 마찬가지이다.

도 19의 (A)는, 본 실시예에 있어서의 가열 영역 A₁ 내지 A₇과, 기록재 P의 용지 폭을 대비한 도면이다. 도 19의 (A)에 있어서는, 기록재 P는 A5 사이즈 용지(148.5㎜×210㎜)이며, 기록재의 단부 위치에 해당하는 가열 영역 A₂, A₆에서는 하나의 발열 블록 중에서 용지 통과부와 용지 비통과부 S_L, S_R이 생긴다. 그리고, 도 19의 (A)에 나타낸 바와 같이, 가열 영역 A₂, A₆에는, 온도 검지 수단으로서, 각각 온도 제어용 서미스터 TH3-1, TH4-1과, 용지 비통과부 승온 검지용 서미스터 TH3-2, TH4-2가 배치되어 있다. 또한, 도 19의 (A)에 나타낸 바와 같이 화상은 비대칭으로 형성되어 있지만, 각 가열 영역의 제어 온도는 도 19의 (B)에 나타낸 바와 같이 대칭의 발열 분포가 되도록 설정된다.

본 실시예와 같은 상 가열 장치를 사용하여 도 19의 (A)에 나타낸 바와 같은 기록재 및 화상을 연속 프린트하면, 용지가 통과하지 않는 용지 비통과부 S_L 및 S_R에서는 용지 비통과부 승온이 발생한다. 그 때문에, 하나의 가열 영역 중에서도 길이 방향으로 온도 차가 발생한다. 또한, 가열 영역 A₂와 가열 영역 A₆은 제어 목표 온도는 동일하지만, 가열 영역 A₂에는 토너 화상이 형성되어 있다. 그 때문에, 히터를 제어 온도로 유지하기 위해서는 토너의 열용량의 분만큼, 가열 영역 A₂를 가열하기 위한 발열 블록에 공급하는 전력량을, 가열 영역 A₆을 가열하기 위한 발열 블록에 공급하는 전력량보다도 크게 할 필요가 있다. 따라서, 가열 영역 A₂의 용지 비통과부 S_L의 승온 쪽이 가열 영역 A₆의 용지 비통과부 S_R의 승온보다도 커져서, 용지 비통과부 승온에 좌우 차가 발생한다.

도 20은, 상술한 연속 프린트에 있어서의 100매 프린트 시점의 히터 길이 온도 분포를 나타낸 도면이며, 가는 실선으로 나타내고 있다. 도 20으로부터, 용지 비통과부 S_L의 온도는 용지 비통과부 S_R의 온도보다도 30℃ 크게 되어 있음을 알 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 용지 비통과부 승온의 좌우 차는, 용지 비통과부 승온 검지용 서미스터 TH3-2, TH4-2에 의해 검지된다. 이 온도 좌우 차에 의해, 용지 비통과부 승온이 큰 측으로 정착 필름의 접근 이동이 발생하고, 정착 필름이 정착 플랜지의 규제면에 부딪혀, 정착 필름 단부의 절삭 등에 의해 상 가열 장치를 저수명화시킬 가능성이 있다.

본 실시예에서는, 이와 같은 용지 비통과부 승온의 좌우 차에 기인하는 상 가열 장치의 저수명화를 억제하기 위해서, 용지 비통과부 승온의 온도 좌우 차는 온도의 대소가 반대의 관계가 되도록, 기록재의 단부 위치보다 외측에 위치하는 가열 영역의 히터 온도를 제어한다. 그리고, 제1 영역 및 제2 영역의 제어 온도의 평균값이 서로 동등한 값이 되도록 하여, 정착 필름의 접근 이동을 억제한다.

용지 비통과부 승온에 의한 온도 좌우 차를 ΔT_S로 하면, 100매 프린트 시점의 ΔT_S의 값은 도 20에서, ΔT_S=30℃이다. 본 실시예에서는, 용지 비통과부 승온에 의한 온도 좌우 차 ΔT_S를 해소하기 위해서, 가열 영역 A₁의 제어 온도 TGT₁을, 도 20의 굵은 실선으로 나타낸 바와 같이 T_b만큼 내린 값으로 설정한다. 여기서, T_b는 이하의 식과 같이, 용지 비통과부의 길이 S_L 또는 S_R과 가열 영역 A₁의 길이 L₁의 비에 용지 비통과부 승온에 의한 온도 좌우 차 ΔT_S를 곱해서 산출된다.

본 실시예에 있어서, ΔT_s=30℃, S_L=4.25㎜, L₁=31.4㎜이므로, T_b=4℃로 산출된다. 또한, 본 실시예에 있어서, S_L의 길이는, 기록재 P의 용지 폭과 가열 영역 A₂ 내지 A₆의 길이를 사용하여 산출된다.

이상과 같이, 기록재의 단부 위치보다 외측에 위치하는 가열 영역 A₁의 제어 온도 TGT₁을 T_b만큼 저하시킴으로써, 용지 비통과부 승온에 의한 온도 좌우 차를 해소하고, 제1 영역 및 제2 영역의 제어 온도의 평균값이 서로 동등한 값으로 하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 정착 필름의 접근 이동을 억제하여, 상 가열 장치를 고수명화시키는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예에서는, 가열 영역 A₁의 제어 온도 TGT₁을 T_b만큼 저하시킴으로써, 용지 비통과부 승온에 의한 온도 좌우 차를 해소하였지만, 그 대신에, 가열 영역 A₇의 제어 온도 TGT₇을 도 20의 굵은 점선으로 나타낸 바와 같이 T_b만큼 높인 값으로 설정해도 된다. 이와 같이 제어 온도를 설정하여도, 제1 영역 및 제2 영역의 제어 온도의 평균값이 서로 동등한 값으로 하는 것이 가능하다.

[실시예 4]

본 발명의 실시예 4에 대하여 설명한다. 실시예 3의 화상 형성 장치 및 상 가열 장치의 기본적인 구성 및 동작은, 실시예 1의 것과 동일하다. 따라서, 실시예 1과 동일, 또는 그에 상당하는 기능, 구성을 갖는 요소에는 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다. 실시예 4에 있어서 특별히 설명하지 않는 사항은, 실시예 1과 마찬가지이다.

본 실시예와 같은 구성에 있어서는, 발열 블록마다 발열량을 변경할 수 있으므로, 히터(300)의 길이 방향 발열 분포를 다양한 분포로 하는 것이 가능하다. 도 21의 (A)는, 히터(300)의 길이 방향 발열 분포를 모식적으로 나타낸 도면이지만, 도 21의 (A)와 같이, 히터(300)의 길이 방향 발열 분포를 중앙부의 발열량이 커지는 발열 분포(이하, 중앙 높이)로 하는 것도 가능하다. 이와 같이, 히터(300)의 길이 방향 발열 분포를 중앙 높이로 하면, 정착 필름의 양단부로부터 중앙을 향하는 중앙 접근력이 발생한다.

이 중앙 접근력이 발생하는 원인에 대하여, 도 21의 (A), 도 21의 (B)를 이용하여 설명한다. 도 21의 (B)는, 정착 장치(200)를 기록재의 반송 방향과 평행한 면에 수직인 방향에서 본 도면이며, 정착 필름(202)에 중앙 접근력이 작용하고 있는 상태를 모식적으로 나타내고 있다. 도 21의 (A)와 같은 히터(300)의 중앙 높이의 발열 분포는, 가압 롤러(208)의 길이 방향으로 중앙 높이의 온도 분포를 발생시킨다. 이 중앙 높이의 온도 분포는, 가압 롤러의 탄성층 열팽창 차를 발생시키고, 가압 롤러 외경은 고온인 중앙부의 가열 영역 A₃ 내지 A₅의 쪽이 단부의 가열 영역 A₁, A₂ 및 A₆, A₇보다도 커진다. 이 때문에, 가압 롤러에 의한 정착 필름의 이송량에는, 도 21의 (B)의 블록 화살표로 나타낸 바와 같이 중앙·단부 차가 발생하여, 고온부의 정착 필름의 이송량은 저온부의 정착 필름의 이송량보다도 커진다. 이 정착 필름의 이송량 차에 의해, 정착 필름의 중앙부가 양단부보다도 반송 방향의 하류측으로 압출되어, 정착 필름이 활모양 형상으로 변형된다. 즉, 정착 필름의 중앙으로부터 A₁측 절반의 영역에 있어서는, 가압 롤러(208)의 모선과 정착 필름(202)의 모선의 사이에 교차각 θ_L이 발생한다. 정착 필름(202)은, A₁측 절반의 영역에서 가압 롤러(208)의 회전에 의해 힘 F_L을 받고 있다. 그 때문에, 교차각 θ_L이 발생함으로써, 힘 F_L은, 정착 필름(202)의 모선 방향 F_L1=F_L·sinθ_L과, 그에 직교하는 방향 F_L2=F_L·cosθ_L로 분해된다. 그리고, 이 힘 F_L1은 정착 필름(202)의 중앙을 향하는 힘이므로, 정착 필름(202)에는 단부로부터 중앙을 향하는 접근 이동이 발생하게 된다. 또한, 정착 필름 중앙으로부터 A₇측 절반의 영역에 있어서도 마찬가지로, 가압 롤러(208)의 모선과 정착 필름(202)의 모선 사이에 교차각 θ_R이 발생하고, 가압 롤러(208)의 회전에 의해 힘 F_R을 받는다. 그 때문에, 이 영역에 있어서도, 정착 필름에는 F_R1=F_R·sinθ_R의 중앙으로의 접근력이 발생한다. 이들, 정착 필름의 양단부로부터 중앙을 향하는 힘 F_L1 및 F_R1을 합친 힘 F_C=F_L1+F_R1이 중앙 접근력이며, 상술한 바와 같은 메커니즘에 의해 중앙 접근력은 발생한다.

정착 필름이 이와 같은 중앙 접근력에 의한 부하를 계속적으로 받으면, 정착 필름의 중앙부에 주름이 발생하여 정착 필름 파손이 야기되어, 상 가열 장치의 수명을 저수명화시킬 가능성이 있다.

여기서, 본 발명자는 히터(300)의 길이 방향의 온도 중앙·단부 차가 있는 온도 차 이상이 되면, 정착 필름(202)의 중앙 접근력이 파손 한계를 상회하고, 정착 필름의 중앙부에 주름이 발생하여, 정착 필름이 파손된다는 것을 알아내었다. 이하에, 중앙 접근력과 히터(300)의 길이 방향의 중앙·단부 온도 차의 관계, 및 정착 필름 파손을 일으킬 때의 중앙 접근력의 임계값을 조사하기 위해서 실시한 실험의 결과를 기재한다.

실험은, 이하의 수순으로 행하였다.

정착 장치의 온도가 실온과 동일함을 확인한 후, 레터 사이즈 용지 100매를 1세트로 하여 연속 프린트한다. 정착 장치는 발열 블록마다 설정되는 제어 온도 TGT_i(i=1 내지 7)을 다양하게 설정하는 것이 가능하므로, 히터(300)의 길이 방향의 온도 분포도 다양하게 설정하는 것이 가능하다. 표 3은 본 실험에 있어서의 히터(300)의 각 가열 영역의 제어 온도의 조건을 나타낸 표이다. 본 실험에서는, 표 3에 나타낸 바와 같이 히터(300)의 길이 방향의 온도 분포를 7가지 설정하여, 각 온도 분포에 있어서 1세트씩 연속 프린트를 행하였다. 또한, 연속 프린트 중에는, 용지 통과 중, 용지 구간에 관계 없이 제어 온도는 일정해지도록 설정하였다.

본 실험에 있어서는, 중앙 접근력을 산출하기 위해서, 도 21의 (A)와 같이 가열 영역을 4개 영역(영역 LL, 영역 LR, 영역 RL, 영역 RR)으로 나누어 생각한다. 그리고, 제1 영역으로서의 영역 LL의 제어 온도의 평균 온도를 T_LL, 제2 영역으로서의 영역 RR의 평균 온도를 T_RR, 제3 영역으로서의 영역 LR 및 영역 RL의 평균 온도를 각각 T_LR, T_RL로 한다.

도 21의 (A)와 같이 히터를 중앙 높이의 발열 분포로 한 경우, T_LR-T_LL의 온도 차에서 정착 필름에 중앙으로의 접근력 F_L1이 발생하고, T_LR-T_RR의 온도 차에서 중앙으로의 접근력 F_R1이 발생한다. 이들 접근력의 합계가 정착 필름에 발생하는 중앙 접근력 F_C로 된다.

여기서, 평균 온도의 차분으로서의, 온도 차 T_LR-T_LL과 온도 차 T_RL-T_RR의 합계 온도 차를 중앙 단부 온도 차라고 호칭하고, T_C로 나타내면, 중앙 접근력 F_C는 T_C를 사용하여 산출할 수 있다. 즉, 도 8의 (C)에 나타낸 정착 필름의 접근력과 히터의 온도 좌우 차 ΔT_LR의 관계로부터 얻어지는 직선 근사식을 이용하여, ΔT_LR을 T_C로 치환함으로써 중앙 접근력 F_C를 산출할 수 있다.

도 22는, 표 3에서 나타낸 조건에서 용지 통과했을 때의 중앙 접근력 F_C와 중앙 단부 온도 차 T_C의 관계를 나타낸 도면이며, 정착 필름이 중앙 접근력에 의해 파손된 조건을 ×, 파손되지 않은 조건을 ○로 플롯한 도면이다.

도 22에 나타낸 바와 같이, 본 실험에서는, 정착 필름의 중앙 접근력이 커지면 정착 필름이 파손되고, 파손 한계는 15N이라는 것을 밝혀내었다. 또한, 중앙 접근력이 15N을 초과할 때의 중앙 단부 온도 차는 T_C=94℃이기 때문에, 중앙 접근력에 의한 정착 필름의 파손을 억제하기 위해서는, 중앙 단부 온도 차 T_C는 94℃보다 작은 값으로 할 필요가 있다는 것을 밝혀내었다.

본 실시예에서는 상술한 바와 같이 중앙 단부 온도 차 T_C가, 소정의 임계값로서의 파손 한계 온도 94℃를 하회하도록 제어 온도를 결정함으로써, 전력 절약성을 유지하면서, 중앙 접근에 의한 정착 필름 파손을 억제하여, 가능한 한 정착 장치의 수명을 고수명화시킨다.

여기에서는, 도 23의 (A)의 위치에 기록재 및 화상이 존재하고 있는 경우의 구간 T₁ 내지 T₅에 있어서의 제어 온도 TGT_i의 설정 방법을 예로 이용하여 설명한다.

본 실시예에서는, 우선, 화상 형성 영역에 해당하는 가열 영역 A_i의 제어 온도 TGT_i를 설정한다. 도 23의 (B)는 화상 정보에 기초하여 가열 영역 A_i를 분류한 결과를 나타낸 도면이지만, 본 실시예에서는, 화상 형성 영역 AI와 분류된 가열 영역 A_i의 제어 온도 TGT_i는 TGT_i=T_AI로 설정한다.

한편, 비화상 형성 영역 AP와 분류된 가열 영역 A_i의 제어 온도 TGT_i는, 중앙 단부 온도 차를, 상술한 파손 한계 온도에 대하여 10℃ 여유를 가진 값으로서 T_C=84℃가 되도록 설정한다. 또한, 비화상 형성 영역의 제어 온도를 결정할 때의 중앙 단부 온도 차는 T_C=84℃로 한정되는 것은 아니다. 정착 필름의 강도에 따라 파손 한계 온도는 상이하므로, 파손 한계 온도에 따라 중앙 단부 온도 차를 적절히 설정해야 한다.

도 24는, 본 실시예에 있어서 최종적으로 결정된 가열 영역 A₁ 내지 A₇의 제어 온도를 나타내는 도면이며, 화상 형성 영역에 있어서의 제어 온도를 가는 실선, 비화상 형성 영역의 제어 온도를 굵은 실선으로 나타내고 있다. 도 24에 나타낸 바와 같이, 영역 LR과 영역 LL의 온도 차 T_LR-T_LL 및 영역 RL과 영역 RR의 온도 차 T_RL-T_RR이 42℃가 되도록 비화상 영역의 제어 온도는 설정된다. 또한, 도 24에 있어서, 비화상 형성 영역의 제어 온도를 굵은 점선 이하의 값으로 설정하면, 중앙 단부 온도 차 TC가 파손 한계 온도를 상회하여, 정착 필름의 중앙 접근에 의한 파손이 발생한다.

상기와 같이 비화상 형성 영역에 있어서의 제어 온도를 설정함으로써, 정착 필름의 중앙 단부 온도 차에 기인하는 정착 필름 파손에 의한 상 가열 장치의 저수명화를 억제하면서, 비화상 형성 영역의 온도를 가능한 한 저하시킴으로써 전력 절약화를 도모하는 것이 가능해진다.

상기 각 실시예 및 변형예는, 각각의 구성을 가능한 한 서로 조합할 수 있다.

본 발명은 상기 실시 형태에 제한되는 것이 아니라, 본 발명의 정신 및 범위로부터 이탈하지 않고, 다양하게 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위를 공개하기 위해서 이하의 청구항을 첨부한다.

본원은, 2018년 9월 13일에 제출된 일본 특허 출원 제2018-171692호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 그 기재 내용의 전부를 여기에 원용한다.

100: 화상 형성 장치
113: 제어부
120: 비디오 컨트롤러(취득부)
200: 정착 장치(상 가열 장치)
202: 정착 필름
300: 히터
302a-1 내지 302a-7, 302b-1 내지 302b-7: 발열체
A₁ 내지 A₇: 가열 영역

Claims

기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 나열되는 복수의 발열체를 갖는 히터와,
상기 복수의 발열체에 공급하는 전력을 개별적으로 제어함으로써, 상기 복수의 발열체에 의해 가열되는 복수의 가열 영역의 온도를 개별적으로 제어 가능한 제어부와,
기록재에 형성되는 화상의 정보를 취득하는 취득부를 갖고,
상기 히터의 열에 의해 기록재에 형성된 화상을 가열하는 상 가열 장치에 있어서,
상기 제어부는,
상기 복수의 가열 영역 중, 상기 반송 방향에 직교하는 방향의 중앙의 가열 영역보다도 일단측의 제1 영역에 포함되는 가열 영역의 제어 목표 온도의 평균값인 제1 평균 온도와, 상기 중앙의 가열 영역보다도 타단측의 제2 영역에 포함되는 가열 영역의 제어 목표 온도의 평균값인 제2 평균 온도가 소정의 온도 범위에 들어가도록, 상기 복수의 발열체에 대한 전력 공급을 제어하고,
상기 복수의 가열 영역 중 상기 화상이 통과하지 않는 비화상 가열 영역의 제어 목표 온도를 미리 설정된 온도로부터 변경함으로써, 상기 제1 평균 온도와 상기 제2 평균 온도를 상기 소정의 온도 범위에 들어가게 하는 것을 특징으로 하는, 상 가열 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 영역에 포함되는 상기 비화상 가열 영역과 상기 제2 영역에 포함되는 상기 비화상 가열 영역 중 어느 한쪽의 제어 목표 온도를, 상기 미리 설정된 온도로부터 변경하는 것을 특징으로 하는, 상 가열 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 평균 온도와 상기 제2 평균 온도가 동일한 값이 되도록, 상기 복수의 발열체에 대한 전력 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는, 상 가열 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 평균 온도 및 상기 제2 평균 온도는, 상기 복수의 가열 영역 중, 상기 화상이 통과하는 화상 가열 영역의 제어 목표 온도를 미리 설정된 온도로 하고, 상기 화상이 통과하지 않는 비화상 가열 영역의 제어 목표 온도를 미리 설정된 온도로 했을 때의, 상기 복수의 가열 영역의 전체에 있어서의 제어 목표 온도의 평균값과 동일한 값인 것을 특징으로 하는, 상 가열 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 기록재를, 상기 반송 방향으로, 상기 화상이 형성되는 영역인 화상 구간과, 상기 화상이 형성되지 않는 영역인 비화상 구간으로 구분하고,
상기 복수의 가열 영역이 상기 비화상 구간을 가열할 때의 개개의 가열 영역의 제어 목표 온도를, 상기 화상 구간을 가열할 때의 제어 목표 온도를 포함한 상기 개개의 가열 영역마다의 제어 목표 온도의 평균값에 의한 상기 제1 평균 온도와 상기 제2 평균 온도가 상기 소정의 온도 범위에 들어가도록 설정하는 것을 특징으로 하는, 상 가열 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 기록재를, 상기 반송 방향으로, 상기 화상이 형성되는 영역인 화상 구간과, 상기 화상이 형성되지 않는 영역인 비화상 구간으로 구분하고,
복수의 상기 기록재에 각각 형성된 상기 화상을, 연속적으로 가열하는 경우에 있어서,
복수의 상기 기록재 중, 선행의 기록재의 상기 화상 구간을 가열할 때의 개개의 가열 영역의 제어 목표 온도와, 후속의 기록재의 상기 화상 구간을 가열할 때의 개개의 가열 영역의 제어 목표 온도의 사이에 있어서의, 상기 제1 평균 온도와 상기 제2 평균 온도가 상기 소정의 온도 범위에 들어가도록, 상기 복수의 발열체에 대한 전력 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는, 상 가열 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 발열체마다의 용지 비통과부의 온도를 검지하는 온도 검지 수단을 갖고,
상기 제어부는, 상기 온도 검지 수단이 검지한 온도에 기초하여, 상기 복수의 발열체에 대한 전력 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는, 상 가열 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
내면에 상기 히터가 접촉하는 통 형상의 필름과,
상기 필름의 외면에 접촉해서 상기 외면과의 사이에 기록재를 반송하는 닙부를 형성하는 회전 구동되는 가압 부재를 갖고,
상기 소정의 온도 범위는, 상기 복수의 가열 영역의 상기 반송 방향에 직교하는 방향에 있어서의 온도 차에 기인하여 발생하는, 상기 필름에 대하여 상기 반송 방향에 직교하는 방향으로 작용하는 힘을, 소정의 허용값으로 억제하기 위한 온도 범위인 것을 특징으로 하는, 상 가열 장치.
기록재의 반송 방향에 직교하는 방향으로 나열되는 복수의 발열체를 갖는 히터와,
상기 복수의 발열체에 공급하는 전력을 개별적으로 제어함으로써, 상기 복수의 발열체에 의해 가열되는 복수의 가열 영역의 온도를 개별적으로 제어 가능한 제어부와,
기록재에 형성되는 화상의 정보를 취득하는 취득부를 갖고,
상기 히터의 열에 의해 기록재에 형성된 화상을 가열하는 상 가열 장치에 있어서,
상기 제어부는,
상기 복수의 가열 영역 중,
상기 반송 방향에 직교하는 방향의 중앙의 가열 영역보다도 일단측의 제1 영역에 포함되는 가열 영역의 제어 목표 온도의 평균값을 제1 평균 온도로 하고,
상기 중앙의 가열 영역보다도 타단측의 제2 영역에 포함되는 가열 영역의 제어 목표 온도의 평균값을 제2 평균 온도로 하고,
적어도 상기 중앙의 가열 영역을 포함하는, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이의 제3 영역에 포함되는 가열 영역의 제어 목표 온도의 평균값을 제3 평균 온도로 하고,
상기 제3 평균 온도≥상기 제1 평균 온도 및 상기 제3 평균 온도≥상기 제2 평균 온도의 관계를 충족하며, 또한
상기 제1 평균 온도와 상기 제3 평균 온도의 차분과, 상기 제2 평균 온도와 상기 제3 평균 온도의 차분의 합계가, 소정의 임계값을 하회하도록, 상기 복수의 발열체에 대한 전력 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는, 상 가열 장치.
제9항에 있어서,
내면에 상기 히터가 접촉하는 통 형상의 필름과,
상기 필름의 외면에 접촉해서 상기 외면과의 사이에 기록재를 반송하는 닙부를 형성하는 회전 구동되는 가압 부재를 갖고,
상기 소정의 임계값은, 상기 복수의 가열 영역의 상기 반송 방향에 직교하는 방향에 있어서의 온도 차에 기인하여 발생하는, 상기 필름에 대하여 상기 반송 방향에 직교하는 방향으로 작용하는 힘을, 소정의 허용값 이내로 억제하기 위한 값인 것을 특징으로 하는, 상 가열 장치.
기록재에 화상을 형성하는 화상 형성부와,
기록재에 형성된 화상을 기록재에 정착하는 정착부를 갖는 화상 형성 장치에 있어서,
상기 정착부가 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 상 가열 장치인 것을 특징으로 하는, 화상 형성 장치.