KR20130061627A

KR20130061627A - 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR20130061627A
Application number: KR1020120115259A
Authority: KR
Inventors: 오키 기타가와; 시게아키 다카다; 아키요시 시나가와; 히로키 가와이
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2013-06-11
Also published as: EP2600208A2; JP2013117577A; RU2012143208A; CN103135417A; US20130142532A1; RU2516351C1

Abstract

화상 형성 장치는, 화상 가열 수단의 목표 온도를, 가압 수단이 화상 가열 수단으로부터 분리되는 대기 상태에서의 대기 목표 온도로부터 제1 목표 온도로, 또는 대기 목표 온도와 제1 목표 온도보다 낮은 제2 목표 온도로 전환할 수 있도록 구성된다. 화상 형성 장치는, 화상 가열 수단의 목표 온도가 제1 목표 온도인 경우보다 화상 가열 수단의 목표 온도가 제2 목표 온도인 경우에, 화상 형성 신호의 입력으로부터 대기 상태의 가압 수단이 화상 가열 수단에 접촉하여 닙을 형성할 때까지의 시간이 짧도록, 접촉 및 분리 수단을 제어한다.

Description

화상 형성 장치{IMAGE FORMING APPARATUS}

본 발명은 기록 매체에 형성된 화상을 가열하도록 구성된 화상 가열 수단을 포함하는 화상 형성 장치에 관한 것이다.

지금까지, 화상 담지체, 즉, 중간 전사 부재 또는 감광 부재에 형성된 토너 화상을 기록 매체에 전사하고, 화상 가열 부재 및 가압 부재를 포함하는 가열 닙(nip)으로 기록 매체를 가열 및 가압하여 기록 매체의 화상을 정착하도록 구성된 화상 형성 장치가 널리 이용되고 있다. 최근, 화상 형성 장치는 기존의 일반 용지 외에, 후지(厚紙), 박지(薄紙), 코팅 용지와 같은 다양한 종류의 기록 매체에 대한 대응이 요구되고, 정착 장치에서는 화상면에 접촉하는 화상 가열 부재에 대하여 기록 매체의 종류에 따라 다른 가열 목표 온도를 설정할 수 있는 것이 요구되고 있다.

따라서, 기록 매체의 종류에 따라 가열 목표 온도를 변경하도록 된 정착 장치의 화상 가열 부재는 빈번히 사용되는 일반 용지에 맞춰 조절된 대기 상태의 목표 온도까지 가열된 상태로 대기하도록 구성되어 있다. 여기서, 박지에 화상을 형성하라는 명령이 있으면, 온도 조절 회로는 일반 용지의 목표 온도를 일반 용지의 목표 온도보다 낮은 박지의 목표 온도로 전환한다. 그리고, 화상 형성 장치는 온도 센서에서 측정되는 화상 가열 부재의 온도가 박지의 목표 온도로 낮춰져 안정된 후 화상을 형성하기 시작한다.

그러나, 이 경우, 화상 가열 부재의 온도가 박지의 목표 온도에 수렴할 때까지 화상을 형성할 수 없기 때문에, 화상 형성 장치는 다운타임(downtime)이 필요하게 되고, 이는 화상 형성 장치의 생산성을 저하시킨다. 특히, 높은 생산성의 화상 형성 장치에서 기록 매체 통과시의 온도 변화를 줄이기 위해, 화상 가열 수단이 큰 열용량을 갖도록 구성되기 때문에, 그 장치가 불과 10 ℃ 정도의 온도를 강하시키기 위해 10초 또는 그 이상의 냉각 다운타임을 필요로 하는 경우가 있다.

그래서, 일본 특허출원번호 제2000-181274호는 공기로 정착 롤러를 냉각하기 위해 송풍 팬을 구비한 정착 장치를 개시하고 있다. 또한, 일본 특허출원번호 제2010-139817호는 냉각 롤러와 접촉시킴으로써 정착 벨트로부터 열을 제거하도록 접촉가능한 냉각 롤러를 구비한 정착 장치를 개시하고 있다.

그러나, 정착 장치가 전술한 송풍 팬이나 접촉가능한 냉각 롤러를 구비하면, 화상 형성 장치의 소형화와는 반대로 정착 장치가 대형화된다. 또한, 부품 수의 증가와 조립 비용의 추가가 문제가 되는데, 그 이유는 사용 빈도가 낮은 박지에 대해 과잉 투자가 되는 경우가 많기 때문이다. 또한, 냉각 다운타임이 가능한 짧을수록 바람직하기 때문에, 정착 장치가 전술한 바와 같은 송풍 팬 또는 냉각 롤러를 구비한 경우에도, 보다 효율적으로 화상 가열 부재의 온도를 제2 목표 온도에 수렴시킬 수 있는 것이 요구되고 있다.

본 발명은 화상 가열 부재의 온도를 신속하게 저하시킴으로써 화상 형성의 대기 시간을 줄일 수 있는 화상 형성 장치를 제공한다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 기록 매체에 형성된 화상을 가열하도록 구성된 화상 가열 수단; 상기 화상 가열 수단을 가열하도록 구성된 가열 수단; 상기 기록 매체를 닙핑(nip)하고 반송하기 위한 닙을 형성하기 위해 상기 화상 가열 수단을 가압하도록 구성된 가압 수단; 및 상기 화상 가열 수단에 대해 상기 가압 수단을 접촉하고, 상기 화상 가열 수단으로부터 상기 가압 수단을 분리하도록 구성된 접촉 및 분리 수단을 포함하는 화상 형성 장치로서, 상기 화상 가열 수단의 온도가 목표 온도로 설정되고, 상기 기록 매체에 형성된 화상을 가열하기 시작할 때, 상기 목표 온도를, 적어도 상기 가압 수단이 상기 화상 가열 수단으로부터 분리되는 대기 상태에서의 목표 온도인 대기 목표 온도로부터 제1 기록 매체에 형성된 화상을 가열하는 목표 온도인 제1 목표 온도로, 또는 상기 제1 기록 매체의 평량(basis weight)보다 작은 평량의 제2 기록 매체에 형성된 화상을 가열하는 목표 온도이며 상기 대기 목표 온도와 상기 제1 목표 온도보다 낮은 제2 목표 온도로 전환할 수 있도록, 상기 가열 수단을 제어하도록 구성된 제어 수단을 더 포함하고, 상기 제어 수단은, 상기 화상 가열 수단의 목표 온도가 상기 제1 목표 온도인 경우보다 상기 화상 가열 수단의 목표 온도가 상기 제2 목표 온도인 경우에, 화상 형성 신호의 입력으로부터 대기 상태의 가압 수단이 화상 가열 수단에 접촉하여 닙을 형성할 때까지의 시간이 짧도록, 상기 접촉 및 분리 수단을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징들은 첨부된 도면을 참조하여 하기된 예시적 실시예들에 대한 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다. 본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성하는 첨부도면들은 예시적 실시예들, 특징들, 및 본 발명의 양태들을 도시하고 있으며, 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리들을 설명하는 역할을 한다.

도 1은 제1 실시예에 따른 화상 형성 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 제1 실시예의 화상 형성 장치의 제어 시스템의 블록도이다.
도 3은 제1 실시예의 정착 장치의 구성을 그 축에 대해 수직한 단면으로 나타내어 설명하는 도면이다.
도 4는 제1 실시예의 정착 장치의 정착 제어 흐름도이다.
도 5는 일반 용지에 대해 실시되는 정착 제어의 타임 차트이다.
도 6은 박지에 대해 실시되는 정착 제어의 타임 차트이다.
도 7은 후지에 대해 실시되는 정착 제어의 타임 차트이다.
도 8은 제2 실시예에 따른 정착 장치의 정착 제어 흐름도이다.
도 9는 제3 실시예에 따른 정착 장치의 정착 제어 흐름도이다.
도 10은 제3 실시예에 따라 박지에 대해 실시되는 정착 제어의 타임 차트이다.
도 11은 제3 실시예의 제어 효과를 나타내는 타임 차트이다.
도 12는 제4 실시예에 따른 정착 장치의 정착 제어 흐름도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하기로 한다.

(제1 실시예)

<화상 형성 장치>

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 화상 형성 장치(100)의 구성을 설명하는 도면이고, 도 2는 화상 형성 장치(100)의 제어 시스템의 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 화상 형성 장치(100)는 중간 전사 벨트(130)를 따라 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙의 화상 형성부(Pa, Pb, Pc, Pd)가 배열된 텐덤형(tandem) 중간 전사 방식의 풀-컬러 프린터이다.

화상 형성부(Pa)에서, 감광 드럼(3a)에 옐로우 토너 화상이 형성되어 중간 전사 벨트(130)로 전사된다. 동일한 방식으로, 각각의 화상 형성부(Pb,Pc,Pd)에서, 감광 드럼(3b,3c,3d)들에 마젠타 토너 화상, 시안 토너 화상 및 블랙 토너 화상이 형성되어 중간 전사 벨트(130)로 전사된다.

전사 벨트(130)에 담지된 4색의 토너 화상들은 2차 전사부(T2)로 반송되어 기록 매체(P)에 일괄적으로 2차 전사된다. 기록 매체(P)는 기록 매체 카세트(10a)로부터 픽업 롤러에 의해 인출되어, 분리 롤러(6a)에 의해 한 장씩 분리되어 레지스트레이션(registration) 롤러(12)로 급송된다. 레지스트레이션 롤러(12)는 전사 벨트(130)의 토너 화상들과의 타이밍을 조절하여 2차 전사부(T2)로 기록 매체(P)를 이송한다.

4색의 토너 화상들이 2차 전사된 기록 매체(P)는 자체 박리(self-strips)하여, 정착 장치(9)에 이송된다. 정착 장치(9)는 토너 화상들을 담지하고 있는 기록 매체(P)를 가열 가압하여 기록 매체(P)의 표면에 토너 화상들을 정착시킨다. 그 다음, 기록 매체(P)는 장치 밖으로 배출된다.

화상 형성 장치(100)는 전술한 급지, 레지스트레이션, 화상 형성(2차 전사), 정착, 출력의 동작을 반복함으로써 연속적으로 프린트할 수 있다. 화상 형성 장치(100)는, 예컨대, A4 용지를 가로로 급지하여 분당 80장 프린트할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 화상 형성 장치(100)는 제어부(141)를 구비한다. 제어부(141)는 도 2에 도시된 바와 같이 각각의 유닛들의 작동을 모니터링 및 제어하면서, 각각의 유닛들 간의 명령 시스템들을 제어함으로써, 화상 형성 장치(100)의 전체 동작들을 관리하여 화상들을 형성한다.

화상 형성 장치(100)는 사용자가 장치(100)에 액세스하기 위한 인터페이스로서의 조작부(142)를 또한 구비한다. 조작부(142)는 평량과 같은 기록 매체 정보, 밀도와 같은 화상 정보 및 프린트하고자 하는 기록 매체의 수 등의 기본 프린트 작업 정보를 사용자가 설정할 수 있도록 한다.

본 실시예의 화상 형성 장치(100)는 지속적으로 기록 매체의 종류를 전환하여 화상을 프린트하는 "혼재 작업"(consolidated job)을 실행할 수 있도록 구성된다. 기록 매체 카세트(10a,10b)는 정착 장치(9)에 제공된 가열 닙(N)에 기록 매체로서의 일반 용지, 박지 및 후지를 급송하도록 구성된다. "혼재 작업"에 의해, 예를 들면, 두꺼운 표지와 박지들에 프린트된 문서들과 코팅 용지들에 프린트된 사진들로 이루어진 브로셔들을 한 부씩 프린트할 수 있다. 사용자는 조작부(142)를 통해 기록 매체의 종류별로 정착 장치(9)의 온도 설정과 같은 혼재 작업의 세부를 설정할 수 있다.

<화상 형성부>

도 1에 도시된 바와 같이, 화상 형성부(Pa,Pb,Pc,Pd)는 그들 각각의 현상기(1a,1b,1c,1d)에서 사용되는 토너들의 색상을 제외하고는 실질적으로 동일하게 구성된다. 따라서, 지금부터, 구성 부품들을 표시하기 위해 참조번호들 끝에 첨부된 a, b, c, d를 생략하고, 화상 형성부(Pa,Pb,Pc,Pd)를 포괄적으로 화상 형성부(P)로서 설명하기로 한다.

화상 형성부(P)는 감광 드럼(3)을 둘러싸도록 배치된 대전 롤러(2), 노광 유닛(5), 현상기(1), 전사 롤러(24), 및 드럼 클리너(4)를 구비하고 있다. 감광 드럼(3)은 알루미늄 실린더의 외주면 주위에 형성된 광 반도체 감광층을 갖고, 미리 정해진 프로세싱 속도로 도 1에 도시된 화살표 방향으로 회전한다.

대전 롤러(2)는 감광 드럼(3)을 균질한 음극성의 암부 전위(VD)로 대전시킨다. 노광 유닛(5)은 각각의 색상의 분해된 색상 화상이 전개된 주사선 화상 데이터에 따라 ON/OFF 변조된 레이저 빔으로 감광 드럼(3)을 주사하여 대전된 감광 드럼(3)의 표면에 정전 화상을 기록한다. 현상기(1)는 토너를 감광 드럼(3)에 공급하여 정전 화상을 토너 화상으로서 현상한다.

전사 롤러(24)는 전사 벨트(130)를 가압하여 감광 드럼(3)과 전사 벨트(130) 사이에 전사부를 형성한다. 전송 롤러(24)에 직류 전압을 인가함으로써, 감광 드럼(3)에 담지된 토너 화상이 전사 벨트(130)에 전사된다. 드럼 클리너(4)는 감광 드럼(3)에 클리닝 블레이드를 슬라이딩식으로 접촉시켜 전사부를 통과한 감광 드럼(3)의 표면에 부착된 잔여 전사 토너를 회수한다.

<2차 전사부>

도 1에 도시된 바와 같이, 전사 벨트(130)는 텐션 롤러(15), 대향 롤러(14) 및 구동 롤러(13)에 의해 둘러싸여 지지되며, 구동 롤러(13)에 의해 구동되어 화살표(R2) 방향으로 회전한다. 2차 전사부(T2)는 대향 롤러(14)에 의해 지지된 전사 벨트(130)와 상기 전사 벨트(130)와 접촉하는 2차 전사 롤러(11)로 구성된다. 2차 전사 롤러(11)에 인가되는 직류 전압에 의해, 전사 벨트(130)에 담지된 토너 화상이 2차 전사부(T2)로 반송되는 기록 매체(P)에 2차 전사된다. 벨트 클리닝 유닛(19)은 전사 벨트(130)의 표면에 클리닝 웹(부직포)을 접촉시킴으로써 토너와 종이 가루를 제거한다.

제어부(141)는 연속 화상 형성시 및 화상 형성 작업 종료 후 화상들 사이에서(용지들 사이에서) 2차 전사 롤러 클리닝 제어 작업을 수행한다. 2차 전사 롤러 클리닝 제어 작업은, 토너 전하와 동일한 극성의 직류 전압을 미리 정해진 시간 동안 인가함으로써, 2차 전사 롤러(11)에 부착된 비산 토너와 포그(fogging) 토너를 회수하여, 2차 전사 롤러(11)의 전사 성능 저하와 기록 매체의 배면 오염을 방지하기 위해 실시된다.

<레지스트레이션 롤러>

도 1은 기록 매체의 배면에 배치되고 에틸렌 프로필렌 고무로 제조된 직경 φ16mm의 고무 롤러와, 1kg의 하중으로 가압하기 위해 기록 매체의 전면에 배치되고 SUS(스테인리스강)로 제조된 직경 φ16mm의 금속 롤러를 포함하는 레지스트레이션 롤러(12)를 도시하고 있다. 고무 롤러의 ASKER-C 경도는 40°(1kg 하중)이고, 표면 조도(Rz)는 약 20㎛이다.

레지스트레이션 롤러(12)는 전술한 고무 롤러와 금속 롤러에 의해 형성되는 반송 닙에 의해 기록 매체(P)를 일시 정지하여 기록 매체의 사행을 방지한다. 그리고, 상기 롤러(12)는, 기록 매체(P)에 형성될 화상의 위치가 적절하게 조절되도록, 화상 형성 타이밍과 기록 매체(P) 급송 타이밍을 조절하여 기록 매체(P)를 급송한다. 제어부(141)는 도시되지 않은 스테핑 모터를 작동시켜 고무 롤러를 회전시킴으로써 2차 전사부(T2)에 기록 매체(P)를 급송할 때 기록 매체(P)의 반송 및 정지를 제어한다.

<정착 유닛>

도 3은 정착 장치의 구성을 후술하는 롤러의 축에 대해 수직한 단면으로 나타내어 설명하는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 기록 매체(P)는 도 3의 우측에서 좌측으로 정착 장치(9)를 통과하며, 화상면 측에 배치된 정착 롤러(51)(화상 가열 수단)와 비화상면 측에 배치된 가압 롤러(52)(가압 수단)를 포함하는 가열 닙(N)에 의해 반송되는 과정에서 가열 및 가압됨으로써, 토너 화상이 기록 매체(P)의 표면에 정착된다.

상기 정착 장치(9), 즉, 하나의 예시적 화상 가열 장치는, 정착 롤러(51)의 온도를, 평량과 표면성이 다른 기록 매체의 종류에 대응하는 복수의 목표 온도로 제어한다. 표면이 종이 조직인 비코팅 용지에 대해서는 반송성(주름, 분리성)과 화상성(정착성, 토너 오프셋)이 모두 달성되도록 목표 온도가 설정되고, 기록 매체의 평량이 무거울수록 목표 온도를 높게 한다. 그러나, 표면에 수지층이 형성된 코팅 용지에 대해서는, 반송성과 화상성에 부가하여, 화상 광택성을 고려하여 목표 온도가 설정된다. 광택 코팅층이 형성된 광택 코팅 용지에 대해서는, 평량이 무거울수록 목표 온도가 높아지도록, 목표 온도가 설정된다. 그러나, 광택을 억제한 코팅층을 가진 매트 코팅 용지에 대해서는, 정착을 허용하는 범위 내에서 목표 온도가 낮게 설정된다.

정착 장치(9)는 토너의 융점을 초과하도록 온도가 제어되는 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52)를 서로 가압 접촉시켜 가열 닙(N)을 형성하여, 토너 화상을 담지하는 기록 매체를 닙핑 및 반송한다.

정착 롤러(51)는 외경 φ72㎜의 연강 원통형 재료인 코어 금속(51a)의 외주에 두께 4㎜의 실리콘 고무의 탄성층(51b)을 감아 형성된다. 그 다음, 상기 탄성층(51b)의 표면은 두께 30㎛의 PFA(테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체) 튜브인 이형층(releasing layer; 51c)으로 코팅된다.

가압 롤러(52)는 외경 φ76㎜의 연강 원통형 재료인 코어 금속(52a)의 외주에 두께 2㎜의 실리콘 고무의 탄성층(52b)을 감아 형성된다. 그 다음, 상기 탄성층(52b)의 표면은 두께 30㎛의 PFA 튜브인 이형층(52c)으로 코팅된다.

정착 롤러(51)의 내부에는 화상 가열 부재를 가열하기 위한 900W의 램프 히터(할로겐 히터)(201), 즉, 하나의 예시적인 가열 수단이 배치된다. 상기 롤러의 회전 축 방향의 중앙에 있는 가열 닙(N)의 출구 측에 정착 롤러(51)의 표면과 접촉하여 온도 센서(써미스터)(205)가 배치된다.

온도 제어부(200)는 온도 센서(205)의 출력에 기초하여 램프 히터(201)에 공급되는 전력을 제어함으로써 온도 센서(205)에 의해 검출되는 정착 롤러(51)의 표면 온도를 기록 매체(P)별 목표 온도로 조절한다.

기록 매체의 종류	정착 롤러의 목표 온도	정착 롤러의 대기 온도
박지	160℃	180℃
일반 용지	180℃
제1 후지	190℃
제2 후지	200℃

표 1에 도시된 바와 같이, 박지(52 내지 63g/㎡)에 있어서, 정착 롤러(51)로부터의 분리성을 보장하여 용지 걸림을 방지하기 위해 목표 온도가 낮게 유지되고, 그 목표 온도는 160℃로 설정된다. 일반 용지(64 내지 105g/㎡)의 목표 온도는 180℃로 설정된다.

후지에 대해서는, 정착 롤러(51)의 열 부하가 크기 때문에, 토너 화상의 정착성을 보장하기 위해 목표 온도가 높게 설정된다. 즉, 제1 후지(106 내지 150g/㎡)의 목표 온도는 190℃로 설정되고, 제2 후지(150 내지 220g/㎡)의 목표 온도는 200℃로 설정된다.

프린트를 즉시 시작할 수 있게 대기시 설정되는 정착 롤러(51)의 대기 온도는, 사용 빈도가 높은 일반 용지에서 프린트 대기 시간이 필요하지 않도록 초기 설정으로서 180℃로 설정된다. 그러나, 대기 온도의 설정은, 사용자가 후지를 많이 사용한다면, 조작부(142)를 통해 190℃ 또는 200℃로 변경될 수 있다.

즉, 화상 형성 장치(100)의 제어 유닛(144)은 제어부(141)와 온도 제어부(200)를 포함한다. 제어부(141)는 목표 온도를 설정하고, 온도 제어부(200)는 목표 온도에 기초하여 히터(201)를 제어한다. 따라서, 히터(램프 히터)(201)를 제어하여 정착 롤러(51)의 온도가 목표 온도로 설정되도록, 제어 유닛(144)은 정착 롤러(51), 즉 화상 가열 부재의 온도를 제어할 수 있다. 또한, 기록 매체에 형성된 화상을 가열할 때, 제어부(141)는, 목표 온도를, 적어도 정착 롤러(51)가 가압 롤러(52)로부터 분리되는 대기 상태에서의 목표 온도인 대기 목표 온도로부터, 예컨대, 후지와 같은 제1 기록 매체에 형성된 화상을 가열하는 목표 온도인 제1 목표 온도로, 또는 제1 기록 매체의 평량보다 작은 평량의 박지와 같은 제2 기록 매체에 형성된 화상을 가열하는 목표 온도이며 대기 목표 온도와 제1 목표 온도보다 낮은 제2 목표 온도로 전환할 수 있다.

본 실시예에서는, 정착 장치(9)의 가열 닙(N)을 형성하는 화상 가열 부재 및 가압 부재가 모두 롤러를 채용하고 있음을 알 수 있다. 그러나, 화상 가열 부재와 가압 부재 중 적어도 하나가 심리스(seamless) 벨트로 구성될 수 있다. 화상 가열 부재가 심리스 벨트로 구성되고 가열 닙을 분리가능하도록 배치하도록 접촉 및 분리 기구(접촉 및 분리 수단)를 갖춘 정착 장치 또한 흔히 사용되고 있다. 또한, 본 실시예에서는 제1 기록 매체가 후지인 것으로 가정하였으나, 박지가 제2 기록 매체로서 채용되는 경우, 일반 용지가 제1 기록 매체일 수 있다. 또한, 일반 용지가 제2 기록 매체인 경우, 후지가 제1 기록 매체일 수도 있다.

<접촉 및 분리 기구>

도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 정착 장치(9)는, 에너지 절약과 여러 종류의 기록 매체에 대응하기 위해, 가압 롤러(52)가 정착 롤러(51)에 대해 가압 및 분리하는 것을 가능하게 하는 접촉 및 분리 기구(50)를 갖추고 있다. 정착 장치(9)는 가압 롤러(52)가 정착 롤러(51)로부터 분리되고 정착 롤러(51)의 온도가 대기 상태의 목표 온도로 제어된 상태에서 화상 형성 작업을 위해 대기한다.

접촉 및 분리 기구(50)를 작동시킴으로써, 정착 롤러(51)에 대한 가압 롤러(52)의 접촉 또는 분리가 가능하다. 정착 롤러(51)의 코어 금속(51a)의 양단부는 높이 위치가 고정된 베어링에 의해 회전가능하게 지지된다. 반면에, 가압 롤러(52)의 코어 금속(52a)의 양단부는, 가압 롤러(52)가 승강할 수 있도록, 가압 스프링(57)을 개재하여 회동축(55)을 중심으로 회동가능한 가압 프레임(56)에 의해 지지된다.

접촉 및 분리 모터(207)가 가압 캠(54)을 회전시켜 가압 프레임(56)의 회동 단부를 상승시키면, 가압 롤러(52)는 가압 스프링(57)의 가압력으로 인해 정착 롤러(51)에 당접한다. 접촉 및 분리 모터(207)가 가압 캠(54)을 회전시켜 가압 프레임(56)의 회동 단부를 하강시키면, 가압 롤러(52)는 정착 롤러(51)로부터 분리된다.

제어부(141)는 접촉 및 분리 모터(207)를 제어하여 가압 롤러(52)를 가압 및 분리하고, 정착 롤러(51)를 가압하는 상태와 정착 롤러(51)로부터 분리된 상태를, 예컨대, 본 실시예에서 0.8초의 소요 시간 내에, 전환할 수 있다. 가압 접촉시 접촉 및 분리 기구(50)에 의해 유발되는 가압 롤러(52)의 총 하중은 약 60kgf이며, 용지 반송 방향으로 약 10㎜ 길이의 가열 닙(N)이 형성된다. 가압 롤러(52)가 분리된 상태에서, 정착 롤러(51)의 표면으로부터 가압 롤러(52)의 표면까지의 거리는 본 실시예에서 약 2㎜이다.

접촉 및 분리 기구(50)의 첫 번째 목적은 가압 롤러(52)를 분리함으로써 정착 장치 작동시의 대기 온도로 정착 롤러(51)를 가열하는 데 필요한 열 부하를 완화하여 예열 시간을 단축하는 것이다. 정착 롤러(51)로부터 가압 롤러(52)를 분리함으로써, 정착 롤러(51)의 열이 빼앗기는 것이 방지되며, 예열 시간이 단축되고, 정착 장치(9)의 전력 소비가 대폭 경감된다.

접촉 및 분리 기구(50)의 두 번째 목적은 용지 걸림이 발생했을 때 가압 롤러(52)를 분리할 수 있도록 하여 걸린 기록 매체(P)에 대한 사용자의 처리 능력을 향상시키는 것이다.

접촉 및 분리 기구(50)의 세 번째 목적은 정착 롤러(51)와의 접촉 시간을 줄여 가압 롤러(52)의 승온을 억제함으로써 특수 기록 매체에 대응하는 것이다. 화상을 형성하지 않는 동안에는 가압 롤러(52)를 분리하여 가압 롤러(52)의 온도 상승을 방지함으로써, 가열 닙(N)을 통과하는 기록 매체(P)에 대해 전달되는 열을 줄이고, 기록 매체(P)의 조직 내에서의 수증기 발생을 억제할 수 있다.

그러나, 습윤화되고 평량이 작은 코팅 용지가 과도하게 가열되면, 기록 매체(P) 조직내에서 대량의 수증기가 발생된다. 코팅층에 의해 용지 표면으로의 이동이 억제된 수증기가 용지 배면으로부터 분출하면, 가압 롤러(52)의 반송 슬립(slip)을 발생시킬 수 있다. 배면으로 분출할 수 없는 내부의 수증기가 표면의 코팅층을 뚫고 화상을 방해하는 현상, 소위 블리스터(blister) 현상을 유발할 가능성 또한 있다.

<정착 롤러의 냉각 대기 시간>

기록 매체의 종류별로 복수의 목표 온도를 가진 정착 장치(9)가 목표 온도를 전환할 때, 온도가 상승하는 경우보다 온도가 강하되는 경우에 온도 제어 작업의 대기 시간이 더 길어진다. 고전력 및 IH 가열(유도 전자기 가열)을 이용하면, 온도 상승 시간을 쉽게 줄일 수 있다. 그러나, 높은 생산성의 정착 장치(9)는 연속 화상 형성시 가열 닙(N)의 온도 변화를 억제하기 위해 열용량이 큰 정착 롤러(51)를 채용하고 있기 때문에, 온도를 낮추려면 정착 롤러(51)에 축열된 열 에너지를 빠르게 방열시킬 필요가 있다. 특히, 혼재 작업에서 기록 매체(P)가 후지에서 박지로 빈번히 전환되면, 온도 제어를 위한 대기 시간이 빈번하고 두드러지게 발생하여, 화상 형성 장치(100)의 총 생산성에 영향을 미치게 된다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해, 정착 롤러(51)의 외주부에 공기 분사기를 배치하여 정착 롤러(51)에 공기를 분사함으로써 목표 온도로 온도를 저하시키는 것이 제안되었다.

그러나, 정착 롤러(51)를 원하는 목표 온도까지 단시간에 냉각하려면 공기 분사기가 대형화되어야 하고, 공기 분사 공간을 확보하기 위해 정착 롤러(51) 자체가 대형화된다.

따라서, 본 실시예의 접촉 및 분리 기구(50)를 가진 정착 장치(9)는, 기록 매체(P)의 종류에 따라 롤러 분리 시퀀스 및 용지 반송 시퀀스를 이용함으로써, 정착 롤러(51)의 온도를 적정 온도로 균일하고 안정적으로 단시간 내에 제어하도록 구성된다. 또한, 정착 장치(9)는, 화상을 형성하기 시작할 때, 닙 가압 타이밍을 제어함으로써, 기록 매체의 종류에 따라 정착 롤러(51)의 온도를 적절하게 제어하도록 구성된다.

도 4는 제1 실시예의 정착 장치의 정착 제어 흐름도이고, 도 5는 일반 용지에 대해 실시되는 정착 제어의 타임 차트이며, 도 6은 박지에 대해 실시되는 정착 제어의 타임 차트이고, 도 7은 후지에 대해 실시되는 정착 제어의 타임 차트이다. 여기서, 평량의 단위(g/㎡)를 gsm으로 표기하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 정착 롤러(51), 즉, 하나의 예시적 화상 가열 수단은 기록 매체에 형성된 화상을 가열한다. 가압 롤러(52), 즉, 하나의 예시적 가압 수단은 정착 롤러(51)를 가압하고, 기록 매체를 닙핑하고 반송하는 닙을 형성한다. 접촉 및 분리 기구(50), 즉, 하나의 예시적인 접촉 및 분리 기구는 정착 롤러(51)에 대해 가압 롤러(52)를 접촉 및 분리한다. 온도 센서(205), 즉, 하나의 예시적인 온도 검출 부재는 정착 롤러(51)의 온도를 검출한다. 온도 제어부(200), 즉, 하나의 예시적 전력 제어 수단은 정착 롤러(51)의 온도가 미리 설정된 목표 온도가 되도록 램프 히터(201)의 전력을 제어한다.

도 2를 참조하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 조작부(142)와 제어부(141)는 하나의 예시적 판별 수단으로서 사용자의 입력에 기초하여 기록 매체의 종류를 판별한다. 제어부(141)는 수신된 화상 형성 작업의 데이터에 기초하여 기록 매체의 종류를 판별한다. 제어부(141)는 하나의 예시적 실행부로서 후지에서의 화상 형성 프로세스, 즉, 제1 모드의 일례와 박지에서의 화상 형성 프로세스, 즉, 제2 모드의 일례를 적어도 실행 가능하다.

후지에서의 화상 형성 프로세스에서, 온도 제어부(200)는, 후지, 즉, 제1 기록 매체의 일례에 형성된 화상을 가열하기 위해 정착 롤러(51)의 목표 온도가 190℃, 즉, 제1 목표 온도의 일례에 도달하도록, 전력을 제어한다. 박지에서의 화상 형성 프로세스에서, 온도 제어부(200)는, 박지, 즉, 후지의 평량보다 작은 평량의 제2 기록 매체의 일례에 형성된 화상을 가열하기 위해 정착 롤러(51)의 목표 온도가 160℃, 즉, 190℃보다 낮은 제2 목표 온도의 일례에 도달하도록, 전력을 제어한다.

제어부(141)는 하나의 예시적 대기 모드 실행부로서 화상 형성 작업의 대기 상태에서, 즉, 하나의 예시적 대기 모드에서 프로세스를 실행한다. 화상 형성 작업의 대기 상태에서, 온도 제어부(200)는 정착 롤러(51)로부터 가압 롤러(52)가 분리된 상태에서 정착 롤러(51)의 온도가, 160℃, 즉, 제2 목표 온도보다 높은 180℃로, 즉, 대기 목표 온도의 일례로 설정되도록 전력을 제어하여, 화상 형성 신호의 입력을 대기한다. 화상 형성 신호가 입력되면, 제어부(141)는 목표 온도를 전환하고, 접촉 및 분리 기구(50)를 제어하여 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52)를 접촉시키는 동작을 시작하도록 한다.

제1 실시예에서는 분리 롤러(6)의 급지 동작으로부터 기록 매체의 종류별로 미리 설정된 지연 시간에 정착 장치(9)의 가열 닙(N)의 가압 동작을 실행함으로써,기록 매체(P)가 가열 닙(N)에 진입할 때의 정착 롤러(51)의 표면 온도를 제어부(141)가 제어한다. 표 2는 제1 실시예에서 기록 매체의 종류별 급지 ON 타이밍 및 가압 ON 타이밍을 나타낸다.

기록 매체의 종류	급지 동작: ON [A]	가압 동작: ON [B]	가열 닙 진입 타이밍
박지	0초	1초	(6초)
일반 용지	0초	5초	(6초)
제1 후지	2초	7초	(8초)
제2 후지	4초	9초	(10초)

표 2에 나타낸 같이, 제어부(141)는 기록 매체의 종류에 따라 미리 설정된 기록 매체의 급송 타이밍과 가열 닙(N) 형성 타이밍에 기초하여 접촉 및 분리 기구(50)와 기록 매체 카세트(10a,10b)를 제어한다. 제어부(141)에는 기록 매체의 종류별로 급지 ON 타이밍과 가압 ON 타이밍이 고정값(초)으로서 미리 설정되어 있다. 제어부(141)는 표 2의 기록 매체의 종류를 참조하여 필요한 급지 ON 타이밍과 가압 ON 타이밍을 얻는다. 제어부(141)는 화상 형성 작업을 접수할 때 내부 타이머를 작동시키고, 그때부터 표 2에 설정된 급지 ON 타이밍이 경과하면 급지 동작을 실행하고, 가압 ON 타이밍이 경과하면 가압 동작을 실행한다.

화상 형성 작업의 대기 상태로부터 박지를 가열하기 시작하는 경우에, 제어부(141)는 가열 닙(N)이 형성된 때부터 가열 닙(N)에 기록 매체가 도달할 때까지의 시간을 화상 형성 작업의 대기 상태로부터 일반 용지를 가열하는 경우보다 길게 한다(C1 < C2, 도 5 및 도 6 참조).

화상 형성 작업의 대기 상태로부터 후지를 가열하기 시작하는 경우에, 제어부(141)는 가열 닙(N)이 형성된 때부터 가열 닙(N)에 기록 매체가 도달할 때까지의 시간을 화상 형성 작업의 대기 상태로부터 일반 용지를 가열하는 경우와 동일하게 한다(C1 = C3, 도 5 및 도 7 참조).

도 2를 참조하면, 특히, 도 4에 도시된 바와 같이, 제어부(141)는 S1에서 JOB 정보를 받아들임으로써, JOB 카운터(X)를 리셋하고 타이머 동작을 시작한다.

제어부(141)는 JOB 정보에 포함된 기록 매체(P)의 종류에 대한 정보를 판독하고, S2에서 표 2와 기록 매체의 종류를 참조하여 채용되는 목표 온도, 급지 타이밍(A(초)), 및 가열 닙(N)의 가압 타이밍(B(초))을 구한다. 그리고, 제어부(141)는 S2에서 정착 롤러(51)의 목표 온도를 전환하도록 온도 제어부(200)에 명령한다.

제어부(141)는 S3에서 JOB 카운터(X)와 급지 ON 타이밍(A)을 비교하여 급지 타이밍을 판정한다. 제어부(141)는, JOB 카운터(X)가 급지 ON 타이밍(A)에 도달할 때까지, JOB 카운터(X)를 0.1초의 단위 시간만큼 증가시켜 판정을 반복한다(S3 및 S4). 여기서 제어부(141)가 0.1초마다 급지 ON 타이밍(A)을 판정하고 있지만, 제어부(141)의 성능에 따라 더욱 세밀하게 판정하도록 제어부(141)를 구성할 수도 있다.

S5에서, 제어부(141)는, JOB 카운터(X)가 급지 ON 타이밍(A)과 같아졌을 때(X = A), 급지 동작을 실행하도록 레지스트레이션 롤러(12)를 작동시킨다.

그리고, 제어부(141)는 S6에서 JOB 카운터(X)와 가압 ON 타이밍(B)을 비교하여 가압 타이밍을 판정한다. 즉, S6 및 S7에서, 제어부(141)는, JOB 카운터(X)가 가압 ON 타이밍(B)에 도달할 때까지, JOB 카운터(X)를 0.1초의 단위 시간만큼 증가시켜 판정을 반복한다.

JOB 카운터(X)가 가압 ON 타이밍(B)과 같아졌을 때(X = B), 즉, S6에서 "예"일 때, 제어부(141)는 가압 동작을 실행하도록 접촉 및 분리 모터(207)를 작동시킨다.

작업이 연속 화상 형성 JOB인 경우, S9 및 S10에서, 제어부(141)는 JOB 종료 정보를 받을 때까지 가열 닙(N)의 가압 상태를 유지하면서, 레지스트레이션 롤러(12)에 의한 급지 동작을 미리 정해진 간격으로 반복한다. JOB 종료 정보를 받으면, 즉, S9에서 "예"일 때, 제어부(141)는 S11에서 급지 동작을 정지시킨다. 그리고, 마지막 기록 매체(P)가 정착 장치(9)를 통과한 후, 제어부(141)는 S11에서 접촉 및 분리 기구(50)를 분리 상태로 전환한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 정착 장치(9)의 가열 닙(N)으로 기록 매체(P)가 진입하는 타이밍은 급지 ON 타이밍으로부터 자동으로 결정된다. 분리 롤러(6)로부터 정착 장치(9)의 가열 닙(N)까지의 반송 거리가, 예컨대, 1920㎜이므로, 반송 속도는 320㎜/sec이다. 제1 실시예의 화상 형성 장치(100)에서, 모든 종류의 기록 매체(P)가 급지 ON 타이밍으로부터 6초 후에 정착 장치(9)의 가열 닙(N)으로 진입한다.

일반 용지에 대하여 제1 실시예의 급지 동작과 가압 동작이 실행되었을 때의 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52)의 실제 표면 온도의 추이를 측정했으며, 그 결과가 다음과 같이 밝혀졌다. 정착 롤러(51)의 온도는 온도 센서(205)에 의해 측정되었다. 또한, 정착 장치(9)의 가압 롤러(52)가 램프 히터와 같은 가열 유닛을 갖추고 있지 않지만, 정착 롤러(51)와 동일한 위치에 온도 센서를 배치하여 정착 롤러(51)의 온도 변화도 함께 측정했다.

일반 용지의 경우, 기록 매체(P)가 정착 장치(9)에 진입하기 직전에(0.2초 전에) 가열 닙(N)의 가압 동작이 완료되기 때문에, 정착 롤러(51)의 표면 온도가 불필요하게 강하되지 않고 최적 제어될 수 있다. 제어부(141)는, 일반 용지의 가열 프로세스에서 가압 롤러(52)가 정착 롤러(51)와 접촉한 직후 가열 닙(N)에 일반 용지가 도달하도록, 기록 매체 카세트(10a,10b)를 제어한다.

정착 롤러(51)의 표면으로부터 약 2㎜ 분리된 대기 상태에서 가압 롤러(52)의 표면 온도는 정착 롤러(51)로부터의 복사열에 의해 약 100℃로 유지된다. 그 후, 가열 닙(N)을 통해 기록 매체(P)가 반송되는 과정에서, 정착 롤러(51)로부터 전달되는 열과 기록 매체(P)에 복사되는 열의 균형을 통해 가압 롤러(52)의 표면 온도가 95 내지 110℃의 범위 내에서 변한다.

정착 롤러(51)의 표면 온도와 가압 롤러(52)의 표면 온도가 전술한 바와 같이 유지되면, 습윤화되고 평량이 작은 코팅 용지가 급송되는 경우에도, 화상의 정착성을 확보하면서, 전술한 바와 같이 반송시 롤러의 슬립이나 화상을 방해하는 현상이 전혀 발생하지 않는다는 것이 확인되었다. 그 후, 박지에서도 마찬가지로 제1 실시예의 급지 동작과 가압 동작이 실행되었을 때의 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52)의 실제 표면 온도의 추이를 측정하였다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(141)는, 기록 매체가 박지일 때의 화상 형성 신호의 입력으로부터 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52)의 접촉까지의 시간(D2)이 기록 매체가 후지일 때의 화상 형성 신호의 입력으로부터 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52)의 접촉 시간(D3)보다 짧도록, 제어한다(D2 < D3). 또한, 제어부(141)는, 기록 매체가 박지일 때의 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52)의 접촉으로부터 기록 매체가 닙에 도달할 때까지의 시간(C2)이 기록 매체가 후지일 때의 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52)의 접촉으로부터 기록 매체가 닙에 도달할 때까지의 시간(C3)보다 길도록, 제어한다(C2 > C3).

즉, 제어부(141)는, 화상 형성 신호의 입력으로부터 대기 상태의 가압 롤러(가압 부재)(52)가 정착 롤러(화상 가열 부재)(51)에 접촉하여 닙을 형성할 때까지의 시간(D)이, 정착 롤러(51)의 목표 온도가 제1 목표 온도, 즉, 후지의 목표 온도인 경우보다 정착 롤러(51)의 목표 온도가 제2 목표 온도, 즉, 박지의 목표 온도인 경우에서 더 짧도록, 접촉 및 분리 기구(50)를 제어한다(D2 < D3). 또한, 제어부(141)는, 가압 롤러(52)가 정착 롤러(51)에 접촉하여 닙을 형성할 때부터 기록 매체가 닙에 도달할 때까지의 시간(C)이, 목표 온도가 제1 목표 온도인 경우보다 정착 롤러(51)의 목표 온도가 제2 목표 온도인 경우에 길도록, 기록 매체 급송 타이밍을 제어한다(C2 > C3).

또한, 기록 매체가 박지일 때, 제어부(141)는, 화상 형성 신호의 입력으로부터 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52)의 접촉까지의 시간(D2)이 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52)의 접촉으로부터 기록 매체가 닙에 도달할 때까지의 시간(C2)보다 짧도록, 제어한다(D2 < C2). 즉, 정착 롤러(51)의 목표 온도가 제2 목표 온도일 때, 제어부(141)는, 화상 형성 신호의 입력으로부터 대기 상태의 가압 롤러(52)가 정착 롤러(51)에 접촉하여 닙을 형성할 때까지의 시간(D2)이 대기 상태의 가압 롤러(52)가 정착 롤러(51)에 접촉하여 닙을 형성한 때부터 기록 매체가 닙에 도달할 때까지의 시간(C2)보다 짧도록, 기록 매체 급송 타이밍과 접촉 및 분리 기구(50)를 제어한다(D2 < C2).

또한, 제어부(141)는, 기록 매체가 후지일 때의 화상 형성 신호의 입력으로부터 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52)의 접촉까지의 시간(D3)이 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52)의 접촉으로부터 기록 매체가 닙에 도달할 때까지의 시간(C3)보다 길도록, 제어한다(D3 > C3). 즉, 정착 롤러(51)의 목표 온도가 제1 목표 온도일 때, 제어부(141)는, 화상 형성 신호의 입력으로부터 대기 상태의 가압 롤러(52)가 정착 롤러(51)에 접촉하여 닙을 형성할 때까지의 시간(D3)이 가압 롤러(52)가 정착 롤러(51)에 접촉하여 닙을 형성한 때부터 기록 매체가 닙에 도달할 때까지의 시간(C3)보다 길도록, 기록 매체 급송 타이밍과 접촉 및 분리 기구(50)를 제어한다(D3 > C3).

표 2에 도시된 바와 같이, 일반 용지와 비교하면, 박지는 급지 ON 타이밍은 동일하지만 가압 ON 타이밍이 빠르다. 박지 가열 프로세스에서, 제어부(141)는 온도 제어부(200)가 대기 상태의 목표 온도를 제2 목표 온도로 전환하는 것과 동시에 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52)를 접촉시킨다.

그 결과, 기록 매체(P)가 가열 닙(N)에 도달할 때까지, 정착 롤러(51)의 여분의 열이 가압 롤러(52)로 전달되고, 정착 롤러(51)의 표면 온도의 강하가 촉진되므로, 정착 롤러(51)의 온도가 비교예 1보다 빠르게 목표 온도인 160℃에 도달한다. 비교예 1은, 가압 롤러(52)를 정착 롤러(51)와 접촉시키지 않고, 작업 시작시 목표 온도가 180℃에서 160℃로 낮춰지며 기록 매체(P)는 급지되지 않을 때, 정착 롤러(51)의 표면 온도의 추이를 나타낸다. 비교예 1에서는 가압 롤러(52)의 접촉으로 인해 정착 롤러(51)의 표면 온도가 강하하지 않기 때문에, 정착 롤러(51)의 표면 온도가 160℃로 강하할 때까지 20초에 가까운 다운타임이 필요하다.

비교예 2는 제1 실시예의 제어에서 급지 동작은 실행하지 않고 가압 동작만을 실행했을 때의 정착 롤러(51)의 표면 온도의 추이를 나타낸다. 비교예 2에서는 정착 롤러(51)의 표면 온도가 160℃로 강하되었을 때 가열 닙(N)에 기록 매체(P)가 반송되지 않았기 때문에, 가압 롤러(52)에 의한 정착 롤러(51)의 제열(removal of heat)이 계속되어, 정착 롤러(51)의 표면 온도를 160℃ 아래로 강하시킨다. 그 후, 온도 제어부(200)가 램프 히터(201)를 작동시켜 정착 롤러(51)의 표면 온도를 160℃가 되도록 제어하지만, 그 후 기록 매체를 급송하는 경우, 어떤 식으로는 급송 시간 6초가 더해져 역시 20초에 가까운 다운타임이 필요하다.

제1 실시예의 제어는, 단순히 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52)를 접촉시켜 정착 롤러(51)를 냉각하는 비교예 2와 비교하면, 목표 온도 전환 후 화상 형성의 대기 시간(다운타임)을 단축시킨다. 가압 롤러(52)보다 정착 롤러(51)에 대한 제열 효과가 작은 박지를 가열 닙(N)을 통해 적시에 삽입함으로써, 정착 롤러(51)의 온도 강하를 완화하여, 기록 매체가 반송 중일 때 가열 닙(N)의 온도 변화를 억제할 수 있다.

제1 실시예의 제어에 따르면, 대기 상태의 목표 온도로부터 제2 목표 온도로 화상 가열 부재의 온도를 강하시키는 과도 상태에서, 기록 매체가 가열 닙(N)으로 보내지고 가열된다. 따라서, 화상 가열 부재의 온도 강하가 멈추고 나서 제2 목표 온도에서 안정화될 때를 기다려 화상을 형성하기 시작하는 경우에 비해, 화상 형성의 시작 대기 시간이 현저히 단축된다.

제1 실시예의 제어에 따르면, 기존의 접촉 및 분리 기구를 이용하여 화상 가열 부재의 온도가 제어되기 때문에, 장치의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 본 실시예의 제어에 추가하여, 화상 형성 장치가 냉각 팬을 사용하도록 구성되어도, 냉각 팬과 장치를 소형화할 수 있다.

제1 실시예의 제어에 따르면, 냉각 팬을 사용하여 냉각하는 경우에 비해, 정착 롤러(51)의 온도 분포 불균일이 회전 축 방향으로 거의 발생하지 않는다. 기록 매체가 박지일 때, 새로운 대기 시간을 필요로 하지 않고, 최적의 온도에서 안정적으로 정착 롤러(51)를 제어할 수 있다.

제1 실시예의 제어에 따르면, 기록 매체의 종류별로 최적의 급지 작업 시퀀스와 가압 작업 시퀀스를 실행할 수 있다. 이에 따라, 화상 형성 장치(100)로서 최소 대기 시간으로 정착 롤러(51)의 표면 온도를 선택된 기록 매체(P)에 맞는 목표 온도로 불균일하지 않게 안정적으로 제어할 수 있다.

도 7은 후지에 대해서도 마찬가지로 제1 실시예의 급지 동작과 가압 동작이 실행되었을 때의 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52)의 실제 표면 온도의 추이를 나타낸다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 가압 롤러(52)와의 접촉에 의해 유발되는 정착 롤러(51)의 온도 강하를 줄이기 위해, 일반 용지의 경우와 마찬가지로, 후지의 가압 ON 타이밍은 기록 매체(P)가 가열 닙(N)에 도달하기 직전에 설정된다. 후지의 가열 프로세스에서, 제어부(141)는 가압 롤러(52)가 정착 롤러(51)와 접촉한 직후 가열 닙(N)에 일반 용지가 도달하도록 기록 매체 카세트(10a,10b)를 제어한다.

그러나, 일반 용지와 같은 타이밍으로 급지 동작이 시작되면, 닙에 용지가 도달하기 전에 정착 롤러(51)의 온도가 원하는 온도에 도달할 수 없기 때문에, 급지 ON 타이밍을 일반 용지보다 2초 더 지연시킴으로써, 정착 롤러(51)의 온도 상승 시간을 확보하고 있다. 2초의 지연 시간은 램프 히터(201)의 전력을 증가시키면 단축가능하지만, 본 실시예에서는 정착성을 만족시키는 최소 대기 시간으로 정착 롤러(51)의 온도를 제어할 수 있도록 정착 장치(9)가 구성된다.

또한, 제1 실시예에서는, 대기 상태의 목표 온도가 180℃이고 제2 목표 온도가 160℃일 때의 제어부(141)의 제어의 예를 설명했다. 그러나, 제2 목표 온도가 더 낮고 대기 상태의 목표 온도와의 온도차가 큰 종류의 기록 매체의 경우, 가열 닙(N)이 형성된 때로부터 가열 닙(N)에 기록 매체가 도달할 때까지의 시간을 길게 함으로써, 정착 롤러(51)의 온도 강하가 촉진된다.

또한, 박지의 가열 프로세스에서, 제어부(141)는, 정착 롤러(51)의 온도가 180℃에서 160℃로 강하하기 전에 박지가 가열 닙(N)에 도달하고 가열 닙(N)을 박지가 통과하는 과정에서 정착 롤러(51)의 온도가 제2 목표 온도에 도달하도록, 기록 매체의 급송 단계를 제어한다.

이 구성은 기록 매체의 단열성을 이용하여 가열 닙(N)의 온도 강하 오버 슛을 방지함으로써, 정착 롤러(51)가 제2 목표 온도에 가까운 범위 내에서 용지를 가열할 수 있도록 한다.

또한, 화상 형성 작업의 대기 상태에서의 목표 온도는 180℃, 즉, 일반 용지의 목표 온도로 한정되지 않으며, 200℃보다 낮은 임의의 온도, 즉, 제2 후지의 목표 온도를 선택할 수 있다. 또한, 대기 목표 온도는 제1 목표 온도보다 작다면 임의의 온도일 수 있으며, 제1 기록 매체가 일반 용지이고 제2 기록 매체가 박지인 경우, 이 대기 목표 온도는 제1 목표 온도와 같아진다.

<제2 실시예>

도 8은 제2 실시예의 정착 제어 흐름도이다. 제2 실시예는 화상 형성 작업 시작 후 제1 실시예와 동일한 타이밍에 급지 동작과 가압 동작을 실행한다. 따라서, 화상 형성 장치(100)의 동작, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52)의 온도 추이, 및 제2 실시예의 효과도 제1 실시예의 것들과 동일하다. 그러나, 제1 실시예에서는 급지 동작이 분리 롤러에 의해 제어되는 반면, 제2 실시예에서는 급지 동작의 제어가 레지스트레이션 롤러(12)에 의해 실행된다. 따라서, 이하의 설명에서는 제1 실시예와의 차이점만을 설명하고, 제1 실시예의 것들과 공통되는 구성은 설명을 생략한다.

표 3은 제2 실시예에서 기록 매체의 종류별 레지스트레이션 동작 ON(급지) 타이밍과 가압 동작 ON 타이밍을 나타낸다.

기록 매체의 종류	레지스트레이션 동작: ON [A]	가압 동작: ON [B]	가열 닙 진입 타이밍
박지	3초	1초	(6초)
일반 용지	3초	5초	(6초)
제1 후지	5초	7초	(8초)
제2 후지	7초	9초	(10초)

표 3에서는 표 2의 분리 롤러(6)의 급지 ON 타이밍이 각각 3초 시프트된 레지스트레이션 동작 ON 타이밍으로 대체되었다. 레지스트레이션 동작 ON 타이밍은 레지스트레이션 롤러(12)에 의해 기록 매체(P)가 송출되기 시작하는 타이밍이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 화상 형성 작업이 시작되면, 기록 매체(P)의 종류를 불문하고, 분리 롤러(6)의 급지 동작이 시작된 후, 레지스트레이션 롤러(12)가 기록 매체(P)를 일시 정지시킨다. 그리고, 표 3의 기록 매체의 종류를 참조하여 얻어진 레지스트레이션 동작 ON 타이밍에 레지스트레이션 롤러(12)의 구동이 재개되고, 기록 매체(P)에 토너 화상이 전사되며 정착 장치(9)로 반송된다.

도 2를 참조하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 제어부(141)가 실행하는 판정 흐름도 기본적으로 도 4에 도시된 제1 실시예의 것과 동일하다. 그러나, 제1 실시예와 달리, 레지스트레이션 동작과 가압 동작 중 이를 진행하는 순서는 기록 매체(P)의 종류에 따라 다르다. 예를 들어, 예컨대, 기록 매체가 박지인 경우, 레지스트레이션 동작 ON 타이밍(A)은 3초이고, 가압 ON 동작 타이밍(B)은 1초이므로, 가열 닙(N)의 가압 동작이 레지스트레이션 동작에 선행한다. 기록 매체가 일반 용지인 경우, 레지스트레이션 동작 ON 타이밍(A)이 3초이고, 가압 ON 동작 타이밍(B)이 5초이므로, 레지스트레이션 롤러(12)의 레지스트레이션 동작이 가압 동작에 선행한다. 따라서, 제2 실시예의 플로우에서는 판정이 이루어질 때마다 각각의 동작들이 판정된다. 그리고, 양 동작들이 완료된 것을 판정한 후, S9에서 JOB 종료 판정으로 제어가 이행한다.

제2 실시예의 제어에 따르면, 레지스트레이션 롤러(12)가 분리 롤러(6)보다 정착 장치(9)에 가깝기 때문에, 기록 매체(P)의 반송 동작을 보다 정밀하게 수행할 수 있다. 따라서, 기록 매체(P)가 가열 닙(N)에 도달했을 때, 정착 롤러(51)의 표면 온도를 목표 온도에 가깝게 더 안정적으로 제어할 수 있다.

<제3 실시예>

도 9는 제3 실시예의 정착 제어 흐름도이고, 도 10은 박지에 대해 실시되는 정착 제어의 타임 차트이며, 도 11은 제3 실시예의 제어 효과를 나타내는 타임 차트이다. 제3 실시예에서는, 제어부(141)는, 제2 실시예의 레지스트레이션 동작 ON 타이밍을, JOB 카운터에 의한 고정 타임 테이블을 참조하는 것이 아니라, 온도 센서(205)에 의해 검출된 정착 롤러(51)의 현재 온도에 따라 판정한다. 따라서, 이하의 설명에서는 제2 실시예와의 차이점만을 설명하고, 제2 실시예의 것들과 공통되는 구성은 설명을 생략한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(141)는, 정착 롤러(51)의 온도가 180℃의 대기 상태 목표 온도에서 160℃의 제2 목표 온도로 강하하는 과정에서 온도 센서(205)가 미리 정해진 온도에 도달했을 때, 기록 매체의 반송을 시작하여, 레지스트레이션 롤러(12)로부터 송출한다. 표 4는 제3 실시예에서 기록 매체의 종류별 레지스트레이션 동작 ON(급지) 타이밍과 가압 ON 타이밍을 나타낸다.

기록 매체의 종류	레지스트레이션 동작: ON [A]	가압 동작: ON [B]	가열 닙 진입 타이밍
박지	현재 온도 < 165℃	1초	(레지스트레이션 동작: ON + 3초)
일반 용지	현재 온도 < 175℃	(레지스트레이션 동작: ON + 2초)	(레지스트레이션 동작: ON + 3초)
제1 후지	현재 온도 < 185℃	(레지스트레이션 동작: ON + 2초)	(레지스트레이션 동작: ON + 3초)
제2 후지	현재 온도 < 195℃	(레지스트레이션 동작: ON + 2초)	(레지스트레이션 동작: ON + 3초)

표 4에 나타낸 바와 같이, 기록 매체가 박지인 경우, 제어부(141)는 화상 형성 작업을 접수한 1초 후에 정착 롤러(51)의 목표 온도를 180℃에서 160℃로 전환하는 것과 동시에 가압 롤러(52)의 가압 동작을 실행한다. 따라서, 온도 센서(205)의 검출 결과가 180℃에서 165℃ 이하로 강하할 때, 제어부(141)는 레지스트레이션 롤러(12)의 레지스트레이션 동작(기록 매체(P) 배지)을 실행한다.

기록 매체가 일반 용지인 경우, 제어부(141)는, 온도 센서(205)의 검출 결과가 175℃ 이상일 때, 레지스트레이션 롤러(12)에 의한 기록 매체(P)의 송출을 실행하고, 제어부(141)는 180℃에서 대기중인 레지스트레이션 동작을 즉시 실행하며, 레지스트레이션 작업으로부터 2초 후에 가압 롤러(52)의 가압 동작을 실행한다. 이러한 구성에 의하면, 가열 닙(N)이 형성된 직후에 기록 매체(P)가 가열 닙(N)에 도달한다. 2초는 레지스트레이션 롤러(12)에 의해 배지된 기록 매체(P)가 가열 닙(N)에 반송되는 데 필요한 시간이다.

기록 매체가 제1 후지인 경우, 제어부(141)는 화상 형성 작업을 접수한 1초 후에 정착 롤러(51)의 목표 온도를 180℃에서 190℃로 전환한다. 그 후, 제어부(141)는, 온도 센서(205)의 검출 결과가 180℃로부터 상승하여 185℃를 초과할 때, 레지스트레이션 롤러(12)에 의한 기록 매체(P)의 배지를 실행한다. 제2 후지인 경우, 제어부(141)는, 온도 센서(205)의 검출 결과가 195℃를 초과할 때, 정착 롤러(51)의 온도를 200℃로 상승시키고 레지스트레이션 롤러(12)에 의한 기록 매체(P)의 배지를 실시한다.

도 2를 참조하면, 특히, 도 9에 도시된 바와 같이, 제어부(141)는 S1에서 JOB 정보를 받아들인 후, JOB 카운터(X)를 리셋하고 타이머 동작을 시작한다.

제어부(141)는 JOB 정보에 포함된 기록 매체(P)의 종류에 대한 정보를 판독하고, S2에서 표 4의 기록 매체의 종류를 참조하여 사용되는 목표 온도, 레지스트레이션 동작의 실행 온도(A(℃)), 및 가열 닙(N)의 가압 타이밍(B(초))을 구한다. 그리고, 제어부(141)는 S2에서 정착 롤러(51)의 목표 온도를 전환하도록 온도 제어부(200)에 명령한다.

표 4에 나타낸 바와 같이, 기록 매체가 일반 용지, 제1 후지 또는 제2 후지인 경우, 가압 타이밍(B(초))이 고정 값(초)이 아닌 레지스트레이션 동작 타이밍에 대한 상대 값(초)으로 표현되기 때문에, 값(B)의 초기 값이 임시로 100초로 설정된다. 그리고, S5에서 온도 센서(205)의 온도 판정 후 레지스트레이션 작업이 실행될 때, 레지스트레이션 동작 타이밍에 2초를 더하여 값(B)이 다시 설정된다.

S3에서 제어부(141)는 온도 센서(205)에 의해 검출된 정착 롤러(51)의 현재 온도 레벨과 표 4의 레지스트레이션 동작 ON의 온도(A)를 비교하여 급지 타이밍을 판정한다. 그리고, 제어부(141)는, 레지스트레이션 동작 ON의 온도(A)에 도달할 때까지, 즉, S3에서 "아니오"일 때까지, S7에서 JOB 카운터(X)를 0.1초씩 증가시켜 S3, S6 및 S12에서의 판정을 반복한다.

정착 롤러(51)의 현재 온도가 온도(A)와 같아졌을 때, 즉, S3에서 "예"일 때, 제어부(141)는 S5에서 레지스트레이션 롤러를 작동시키고 급지 동작을 실행한다. 가열 닙(N)의 가압 타이밍(B(초))은 그 때의 시간에 2초를 추가하여 설정된다.

S6에서, 제어부(141)는 JOB 카운터(X)와 가압 ON 타이밍을 비교하여 가압 타이밍을 판정한다. 가압 ON 타이밍(B)에 도달할 때까지, 즉, S6에서 "아니오"일 때까지, 제어부(141)는 JOB 카운터(X)를 0.1초의 단위 시간만큼 증가시켜 판정을 반복한다(S6 및 S12). 그리고, JOB 카운터(X)가 가압 ON 타이밍(B)과 같아졌을 때(X = B), 즉, S6에서 "예"일 때, 제어부(141)는 S8에서 가압 동작을 실행하도록 접촉 및 분리 모터(207)를 작동시킨다.

레지스트레이션 동작과 가압 동작이 완료되면, 즉, S12에서 "예"일 때, 제어부(141)는 S9에서 JOB 종료인지의 여부를 판정한다. S10에서, 제어부(141)는 JOB 종료 정보를 받을 때까지, 레지스트레이션 롤러(12)에 의한 급지 동작을 미리 정해진 간격으로 반복한다. 제어부(141)가 JOB 종료 정보를 받으면, 즉, S9에서 "예"일 때, 제어부(141)는, S11에서 레지스트레이션 롤러(12)에 의한 급지 동작을 정지시키고, 마지막 기록 매체(P)가 정착 장치(9)를 통과한 후, 접촉 및 분리 기구(50)를 분리 상태로 전환한다.

제3 실시예의 제어에서는, 정착 롤러(51)의 온도가 기록 매체별 미리 정해진 온도에 수렴한 단계에서 레지스트레이션 동작이 실행되기 때문에, 고정된 초로 레지스트레이션 작업을 실행하는 제1 실시예보다 동일한 종류의 기록 매체가 가열 닙(N)을 통과할 때 정착 롤러(51)의 온도 편차가 작다.

그 결과, 예를 들어, 화상 형성 작업의 이력에 의해 축적된 정착 롤러(51)의 코어 금속(51a)의 온도 편차 및 화상 형성 장치(100)의 외부 기온 등으로 인해 유발된 정착 롤러(51)의 온도 강하 곡선의 편차를 흡수할 수 있다. 따라서, 제1 실시예보다 안정적으로 정착 롤러(51)의 온도를 제어할 수 있다.

도 10 및 도 11은, 실험에 의해 확인된, 동일한 종류의 기록 매체가 가열 닙(N)을 통과할 때, 정착 롤러(51)의 온도 편차가 작은 제3 실시예의 제어 효과를 나타낸다. 즉, 도 10은 화상 형성 장치(100)를 작동시킨 후 박지에 대한 제1 화상 형성 작업에서 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52)의 온도 추이를 나타낸다. 도 11은 100매의 일반 용지에 대해 연속 화상 형성 작업을 5회 반복한 직후 도 10과 동일한 박지에 대해 화상 형성 작업을 실행했을 때 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52)의 온도 추이를 나타낸다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제3 실시예서는, 제1 실시예 및 제2 실시예와 달리, 정착 롤러(51)의 실제 온도 추이를 참조하여 레지스트레이션 작업이 실행되므로, 환경에 맞게 정확하게 온도를 제어할 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 박지의 화상 형성 작업을 실행하기 직전에 일반 용지의 연속 화상 형성 작업을 실행하면 정착 롤러(51)의 코어 금속(51a)의 온도가 높기 때문에, 도 10과 동일한 타이밍에 가압 동작이 실행되어도 정착 롤러(51)의 온도 강하가 지연된다. 즉, 레지스트레이션 동작이 ON되는 165℃에 도달하는 것이 도 10에 비해 약 1초 지연된다.

그러나, 레지스트레이션 동작 타이밍을, JOB 시작부터 고정된 경과 시간이 아니라, 온도 센서(205)에 의해 검출된 결과에 따라 판정함으로써, 기록 매체(P)가 실제로 가열 닙(N)을 통과할 때의 정착 롤러(51)의 온도를 일정하게 재현할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 정착 화상의 광택도 또는 정착 품질의 차이를 해소할 수 있다. 화상 형성 장치(100)의 주변 환경이나 직전의 사용 상태에 의해 영향을 받지 않는 최적의 시퀀스에 의해, 제1 실시예 및 제2 실시예보다 안정적으로 정착 롤러(51)의 온도를 제어할 수 있다. 따라서, 기록 매체의 종류에 따라 최적의 기록 매체 급송 동작과 가열 닙의 가압 동작을 실행함으로써, 화상 형성 장치의 사용 상태에서 가급적 최단 대기 시간에 정착 롤러(51)의 표면 온도를 안정적으로 제어할 수 있다.

<제4 실시예>

도 12는 제4 실시예의 정착 제어 흐름도이다. 제4 실시예는, 레지스트레이션 동작 ON을 판정하는 온도가 화상 형성 장치(100) 내부의 온도와 습도로 대체된 것을 제외하고, 제3 실시예와 동일하다. 따라서, 제3 실시예와 공통되는 도 12의 단계들을 도 9의 동일한 참조번호로 표시하고, 중복되는 설명은 생략한다. 도 12는 S2의 일부만 도 9와 다르다. 제3 실시예와 공통되는 다른 구성에 대한 설명 또한 생략하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 온도 습도 센서(208), 즉, 하나의 예시적 습도 센서는 화상 형성 장치(100) 내부의 습도를 검출한다. 제4 실시예에서, 제어부(141)는, 절대 습도가 높을수록 기록 매체의 반송을 시작하는 온도를 낮추도록, 온도를 설정한다. 온도 습도 센서(208)는 화상이 형성되는 기록 매체(P)의 온도와 습도를 검출하기 위해 화상 형성 장치(100) 내부의 기록 매체 카세트(10)에 가까운 위치에 부착된다. 즉, 온도 습도 센서(208)는 화상이 형성되는 기록 매체의 수납부의 온도와 습도를 검출한다.

제어부(141)는 온도 습도 센서(208)에 의해 검출된 온도 정보와 그 온도 정보와 상대 습도 정보로부터 산출된 절대 습도(공기 1kg 중에 함유된 습도(g))에 의해 레지스트레이션 동작 ON의 판정 온도를 변경한다. 제어부(141)는 온도 습도 센서(208)의 출력에 기초하여 절대 습도가 높을수록 기록 매체를 송출하는 미리 정해진 온도를 낮추도록 제어한다. 표 5는 제4 실시예에서 기록 매체의 종류별 급지 ON 타이밍, 가압 ON 타이밍을 나타낸다.

기록 매체의 종류	레지스트레이션 동작: ON [A]	가압 동작: ON [B]	가열 닙 진입 타이밍
박지	습도 10g/㎏ 이상: 현재 온도 < 165℃ 습도 10g/㎏ 미만: 현재 온도 < 170℃	1초	(레지스트레이션 동작: ON + 3초)
일반 용지	외부 온도 15℃ 미만: 현재 온도 < 175℃ 외부 온도 15℃ 이상: 현재 온도 < 170℃	(레지스트레이션 동작: ON + 2초)	(레지스트레이션 동작: ON + 3초)
제1 후지	외부 온도 15℃ 미만: 현재 온도 < 185℃ 외부 온도 15℃ 이상: 현재 온도 < 180℃	(레지스트레이션 동작: ON + 2초)	(레지스트레이션 동작: ON + 3초)
제2 후지	외부 온도 15℃ 미만: 현재 온도 < 195℃ 외부 온도 15℃ 이상: 현재 온도 < 190℃	(레지스트레이션 동작: ON + 2초)	(레지스트레이션 동작: ON + 3초)

표 5에 나타낸 바와 같이, 표 4의 레지스트레이션 동작 ON의 판정 온도 [A]는 온도 습도 센서(208)의 검출 결과로부터 2단계로 선택된다. 선택은 혼재 작업에서 기록 매체 급송 대기 시간을 단축하기 위해 이루어진다. 즉, 혼재 작업의 생산성을 향상시키기 위해 가급적 필요한 최단의 대기 시간에 JOB의 전환이 실시된다.

제2 후지의 경우에서 정착성을 만족시키는 정착 롤러(51)의 온도 범위는 기록 매체 카세트(10)에서의 기록 매체(P)의 온도에 따라 다르다. 제2 후지의 경우에서 레지스트레이션 동작의 판정 온도는 주변 온도인 15℃를 경계로 하고 있다. 기록 매체(P)의 온도가 15℃보다 낮으면 정착성이 악화되기 때문에, 제2 후지와 박지의 혼재 작업에서 제2 후지로 전환시, 제어부(141)는 정착 롤러(51)의 온도를 195℃ 이상으로 충분히 상승시킨 후 급지를 시작한다.

박지의 분리성을 만족시키는 정착 롤러(51)의 온도 범위는 기록 매체 카세트(10)에서 기록 매체(P)의 수분에 따라 다르다. 박지의 경우, 레지스트레이션 동작의 판정 온도는 습도 10g/㎏(27℃/70% RH 상당)을 경계로 하고 있다. 기록 매체(P)의 수분이 10g/㎏ 이상이면, 정착 롤러(51)로부터의 분리성이 악화되므로, 제2 후지와 박지의 혼재 작업에서 박지로 전환시, 제어부(141)는 정착 롤러(51)의 온도를 충분히 낮춘 후 급지를 시작한다.

제4 실시예의 두 번째 목적은 정착 장치(9)의 수명을 향상시키는 것이다. 기록 매체 급송 대기 시간의 단축은 화상 형성 매수 당 정착 장치(9)의 동작 시간 단축, 나아가 정착 롤러(51), 가압 롤러(52) 및 관련 슬라이딩 부재의 구동 시간 단축으로 이어진다. 따라서, 혼재 작업의 생산성 향상은 정착 장치(9)의 부품 교환 빈도를 낮추고 정착 장치(9)의 내구성과 수명을 개선하는 결과로 이어진다.

도 2를 참조하면, 특히, 도 12에 도시된 바와 같이, S3에서 제어부(141)는 온도 습도 센서(208)의 출력 정보에 기초하여 표 5로부터 레지스트레이션 동작 판정 온도([A]℃)를 선택적으로 얻는다.

제4 실시예의 정착 제어 시스템을 탑재한 화상 형성 장치(100)에서, 박지와 제2 후지의 혼재 작업 환경을 변화시켜 실행한 결과, 기록 매체의 종류 전환시 급송 대기 시간을 최대 20초 단축하는 효과를 얻었다. 박지의 분리성과 제2 후지의 정착성을 손상시키지 않고 출력 화상 품질 등의 기본 기능에도 문제없이 혼재 작업을 수행할 수 있었다. 따라서, 환경 조건에 따라 정착 롤러(51)의 온도 제어를 최적화하여 혼재 작업의 생산성 향상과 기본 기능의 양립을 입증할 수 있었다. 환경 검출 정보에 따라 시퀀스를 변경하여 기본 기능을 유지하면서 혼재 작업의 생산성 향상과 정착 롤러(51)의 내구성 및 수명 향상을 도모할 수 있었다. 또한, 화상 형성 작업의 인쇄 매수가 많을수록 화상 형성 작업을 마치는 데 걸리는 시간의 단축 효과가 더 커지고, 단축 효과는 기록 매체(P)의 종류와 실험 조건 및 환경 조건에 따라 달랐다.

<제5 실시예>

제1 실시예 내지 제4 실시예에서는 화상 가열 부재와 가압 부재가 모두 롤러인 롤러식 정착 장치를 설명하였다. 이에 반해, 제5 실시예에서는 정착 닙이 엔드리스 벨트(endless belt)로 형성되고, 화상 가열 부재와 가압 부재 중 하나 또는 둘 모두로서 그 벨트 내부에 롤러가 배치된 벨트식 정착 장치이다.

제1 실시예 내지 제4 실시예에서는 화상 형성부가 중간 전사 벨트를 따라 배열된 탠덤식 중간 전사 컬러 프린터를 예시하였으나, 화상 형성 장치는 이에 국한되는 것이 아니다. 즉, 화상 형성 장치는, 하나의 화상 담지체에 순차적으로 각각의 색상의 토너 화상이 형성되어 중간 전사 부재에 전사되는 하나의 드럼식 중간 전사 컬러 프린터이거나, 중간 전사 부재를 갖추지 않고 화상 담지체에서 직접 기록 매체로 각각의 색상의 토너 화상이 전사되는 탠덤식 직접 전사 컬러 프린터일 수 있다. 또한, 화상 형성 장치는 프린터 이외에 복사기와 팩시밀리 등의 다른 화상 형성 장치일 수 있다.

전술한 제1 실시예 내지 제4 실시예에서는 가압 롤러(52)에 램프 히터가 제공되지 않았고, 가압 롤러(52)의 표면 온도도 제어되지 않았다. 그러나, 가압 롤러(52)에 램프 히터 등을 제공하여 가압 롤러(52)의 표면 온도를 정착 롤러(51)보다 약 50℃ 정도 낮은 일정한 온도로 조절할 수 있다. 즉, 상술한 실시예들에서, 가압 부재로서의 가압 롤러(52)의 온도는 적어도, 가압 롤러(52)가 대기 상태로부터 화상 가열 부재로서의 정착 롤러(51)와 접촉하여 닙을 형성할 때, 정착 롤러(51)의 온도보다 낮으면 된다. 이를 위하여, 가압 부재를 가열하기 위해 히터(가열 수단)가 제공되어도, 마찬가지로 가압 부재의 대기 목표 온도는 화상 가열 부재의 대기 목표 온도보다 낮게 설정된다.

또한, 상술한 실시예들의 정착 장치는, 화상 가열 부재와 가압 부재를 접촉하는 타이밍을 조절하여 화상 가열 부재의 온도가 제어되는 한, 실시예들의 구성의 일부 또는 전부가 그 대체적인 구성으로 교체된 다른 모드로 실시될 수 있다.

따라서, 화상 가열 부재와 가압 부재는, 화상 형성 장치가 가압 부재에 대해 화상 가열 부재를 접촉 및 분리시킬 수 있도록 구성되는 한, 벨트 부재 또는 롤러 부재일 수 있다. 화상 가열 부재의 가열 시스템(히터의 시스템)은 램프 히터에 한정되지 않고, 유도 가열, 저항 가열, 복사 가열 및 히트 파이프 시스템 등의 임의의 가열 시스템일 수 있다. 본 발명은 대전 방식, 노광 방식, 현상 방식, 탠덤 방식 또는 원 드럼 방식, 중간 전사 방식, 기록 매체 반송 방식 또는 용지 반송 방식 이미지 형성 장치들과 같은 임의의 종류의 화상 형성 장치로 실시될 수 있다. 상술한 실시예들에서는 토너 화상의 형성과 전사에 관한 주요 부분만을 설명하였으나, 본 발명은 프린터, 각종 인쇄기, 복사기, 팩스기, 복합기 등의 다양한 용도로 실시될 수 있다. 또한, 접촉 및 분리 기구는 상술한 캠을 이용한 기구일 필요는 없으며, 예를 들어, 리니어 액추에이터를 이용하여 가압 롤러를 직접 승강시키는 것과 같은 임의의 기구일 수 있다. 또한, 전술한 실시예들에서는 제어 유닛(제어 수단)(144)이 제어부(141)와 온도 제어부(200)를 포함하고 있으나, 제어 유닛은 하나의 제어부 또는 복수의 제어부들로 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예를 상술하였으나, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 실시예들에 개시된 효과는 본 발명에 의해 실현된 가장 적합한 효과에 불과하며, 본 발명의 효과는 본 발명의 실시예들에 개시된 효과에 한정되지 않는다.

본 발명의 양태는, 전술한 실시예(들)의 기능을 수행하기 위해 메모리 장치에 기록된 프로그램을 판독 및 실행하는 시스템 또는 장치의 (CPU 또는 MPU와 같은) 컴퓨터에 의해, 또는, 예컨대, 전술한 실시예(들)의 기능을 수행하기 위해 메모리 장치에 기록된 프로그램을 판독 및 실행함으로써, 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 실시되는 단계들을 가진 방법에 의해, 구현될 수도 있다. 이를 위하여, 예컨대, 네트워크를 통해, 또는 메모리 장치의 역할을 하는 다양한 종류의 기록 매체로부터, 예컨대, 컴퓨터 판독가능한 매체로부터, 프로그램이 컴퓨터에 제공된다. 일례에서, 컴퓨터 판독가능한 저장 매체는 용지 저장 장치가 본 명세서에 개시된 방법을 실시하도록 하는 프로그램을 저장할 수 있다. 다른 예에서, 중앙처리장치(CPU)가 본 명세서에 개시된 방법 또는 장치에 사용된 적어도 하나의 유닛을 제어하도록 구성될 수 있다.

예시적 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 개시된 예시적 실시예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다. 하기된 특허청구범위는 그 변형과 등가의 구조 및 기능을 모두 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims

기록 매체에 형성된 화상을 가열하도록 구성된 화상 가열 수단;
상기 화상 가열 수단을 가열하도록 구성된 가열 수단;
상기 기록 매체를 닙핑(nip)하고 반송하기 위한 닙을 형성하기 위해 상기 화상 가열 수단을 가압하도록 구성된 가압 수단; 및
상기 화상 가열 수단에 대해 상기 가압 수단을 접촉하고, 상기 화상 가열 수단으로부터 상기 가압 수단을 분리하도록 구성된 접촉 및 분리 수단을 포함하는 화상 형성 장치로서,
상기 화상 가열 수단의 온도가 목표 온도로 설정되고, 상기 기록 매체에 형성된 화상을 가열하기 시작할 때, 상기 목표 온도를, 적어도 상기 가압 수단이 상기 화상 가열 수단으로부터 분리되는 대기 상태에서의 목표 온도인 대기 목표 온도로부터 제1 기록 매체에 형성된 화상을 가열하는 목표 온도인 제1 목표 온도로, 또는 상기 제1 기록 매체의 평량(basis weight)보다 작은 평량의 제2 기록 매체에 형성된 화상을 가열하는 목표 온도이며 상기 대기 목표 온도와 상기 제1 목표 온도보다 낮은 제2 목표 온도로 전환할 수 있도록, 상기 가열 수단을 제어하도록 구성된 제어 수단을 더 포함하고,
상기 제어 수단은, 상기 화상 가열 수단의 목표 온도가 상기 제1 목표 온도인 경우보다 상기 화상 가열 수단의 목표 온도가 상기 제2 목표 온도인 경우에, 화상 형성 신호의 입력으로부터 대기 상태의 가압 수단이 화상 가열 수단에 접촉하여 닙을 형성할 때까지의 시간이 짧도록, 상기 접촉 및 분리 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 수단은, 상기 목표 온도가 상기 제1 목표 온도인 경우보다 상기 화상 가열 수단의 목표 온도가 상기 제2 목표 온도인 경우에, 상기 가압 수단이 화상 가열 수단에 접촉하여 닙을 형성할 때로부터 상기 기록 매체가 상기 닙에 도달하기까지의 시간이 길도록, 기록 매체 급송 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어 수단은, 상기 화상 가열 수단의 목표 온도가 상기 제2 목표 온도인 경우에, 화상 형성 신호의 입력으로부터 대기 상태의 가압 수단이 화상 가열 수단에 접촉하여 닙을 형성할 때까지의 시간이 가압 수단이 화상 형성 수단에 접촉하여 닙을 형성할 때로부터 기록 매체가 닙에 도달하기까지의 시간보다 짧도록, 상기 기록 매체 급송 시간과 상기 접촉 및 분리 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어 수단은, 상기 화상 가열 수단의 목표 온도가 상기 제1 목표 온도인 경우에, 화상 형성 신호의 입력으로부터 대기 상태의 가압 수단이 화상 가열 수단에 접촉하여 닙을 형성할 때까지의 시간이, 가압 수단이 화상 형성 수단에 접촉하여 닙을 형성할 때로부터 기록 매체가 닙에 도달하기까지의 시간보다 길도록, 상기 기록 매체 급송 시간과 상기 접촉 및 분리 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 수단은, 가압 수단이 화상 가열 수단의 목표 온도를 전환한 후 화상 가열 수단에 접촉하기 시작하도록, 상기 화상 형성 신호의 입력에 응답하여 접촉 및 분리 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 대기 목표 온도는 상기 제1 목표 온도보다 낮은 온도인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 화상 형성 장치는 화상 가열 수단의 온도를 검출하도록 구성된 온도계를 더 포함하고,
상기 제어 수단은, 상기 화상 가열 수단의 목표 온도가 상기 제2 목표 온도인 경우에, 상기 온도계의 온도가 대기 목표 온도로부터 제2 목표 온도로 강하하는 과정에서 화상 가열 수단의 온도가 미리 정해진 온도에 도달하였음을 상기 온도계가 검출할 때 기록 매체를 반송하기 시작하도록, 기록 매체 급송 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제7항에 있어서,
상기 화상 형성 장치는 상기 화상 형성 장치 내부의 습도를 검출하도록 구성된 습도 센서를 더 포함하고,
상기 제어 수단은 절대 습도가 상승할수록 상기 미리 정해진 온도를 낮게 설정하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 화상 형성 장치는 상기 가압 수단을 가열하도록 구성된 가열 수단을 더 포함하고,
상기 제어 수단은 상기 화상 가열 수단의 대기 목표 온도보다 상기 가압 수단의 대기 목표 온도를 낮게 설정하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
기록 매체에 형성된 화상을 가열하도록 구성된 화상 가열 수단;
상기 기록 매체를 닙핑하고 반송하기 위한 닙을 형성하기 위해 상기 화상 가열 수단을 가압하도록 구성된 가압 수단; 및
상기 화상 가열 수단에 대해 상기 가압 수단을 접촉하고, 상기 화상 가열 수단으로부터 상기 가압 수단을 분리하도록 구성된 접촉 및 분리 수단을 포함하는 화상 형성 장치로서,
상기 화상 가열 수단의 온도가 미리 설정된 목표 온도에 도달하도록 전력을 제어하도록 구성된 제어 수단을 더 포함하고,
상기 제어 수단은 상기 기록 매체의 종류를 판별하고,
상기 제어 수단은, 상기 목표 온도가 제1 목표 온도에 도달하도록 전력을 제어하여 제1 기록 매체에 형성된 화상을 가열하는 제1 모드와, 상기 목표 온도가 상기 제1 목표 온도보다 낮은 제2 목표 온도에 도달하도록 전력을 제어하여 상기 제1 기록 매체의 평량보다 작은 평량의 제2 기록 매체에 형성된 화상을 가열하는 제2 모드를 실행할 수 있으며,
상기 제어 수단은, 상기 가압 수단이 상기 화상 가열 수단으로부터 분리된 상태에서 상기 화상 가열 수단의 온도가 상기 제2 목표 온도보다 높은 목표 온도에 도달하도록 전력을 제어하여 화상 형성 신호의 입력을 대기하는 대기 모드를 실행할 수 있고,
상기 제어 수단은, 상기 제2 모드에서 상기 화상 형성 신호의 입력으로부터 상기 화상 가열 수단과 상기 가압 수단의 접촉까지의 시간이 상기 제1 모드에서 상기 화상 형성 신호의 입력으로부터 상기 화상 가열 수단과 상기 가압 수단의 접촉까지의 시간보다 짧도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제10항에 있어서,
상기 제어 수단은, 상기 제2 모드에서 상기 화상 가열 수단과 상기 가압 수단의 접촉으로부터 상기 기록 매체가 상기 닙에 도달하기까지의 시간이 상기 제1 모드에서 상기 화상 가열 수단과 상기 가압 수단의 접촉으로부터 상기 기록 매체가 상기 닙에 도달하기까지의 시간보다 길도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제11항에 있어서,
상기 제어 수단은, 상기 제2 모드에서, 상기 화상 형성 신호의 입력으로부터 상기 화상 가열 수단과 상기 가압 수단의 접촉까지의 시간이 상기 화상 가열 수단과 상기 가압 수단의 접촉으로부터 상기 기록 매체가 상기 닙에 도달하기까지의 시간보다 짧도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제11항에 있어서,
상기 제어 수단은, 상기 제1 모드에서, 상기 화상 형성 신호의 입력으로부터 상기 화상 가열 수단과 상기 가압 수단의 접촉까지의 시간이 상기 화상 가열 수단과 상기 가압 수단의 접촉으로부터 상기 기록 매체가 상기 닙에 도달하기까지의 시간보다 길도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
기록 매체에 형성된 화상을 가열하도록 구성된 화상 가열 수단;
상기 기록 매체를 닙핑하고 반송하기 위한 닙을 형성하기 위해 상기 화상 가열 수단을 가압하도록 구성된 가압 수단; 및
상기 화상 가열 수단에 대해 상기 가압 수단을 접촉하고, 상기 화상 가열 수단으로부터 상기 가압 수단을 분리하도록 구성된 접촉 및 분리 수단을 포함하는 화상 형성 장치로서,
상기 화상 가열 수단의 온도가 미리 설정된 목표 온도에 도달하도록 전력을 제어하도록 구성된 제어 수단을 더 포함하고,
상기 제어 수단은 상기 기록 매체의 종류를 판별하며,
상기 제어 수단은, 상기 목표 온도가 제1 목표 온도에 도달하도록 전력을 제어하여 제1 기록 매체에 형성된 화상을 가열하는 제1 모드와, 상기 목표 온도가 상기 제1 목표 온도보다 낮은 제2 목표 온도에 도달하도록 전력을 제어하여 상기 제1 기록 매체의 평량보다 작은 평량의 제2 기록 매체에 형성된 화상을 가열하는 제2 모드를 실행할 수 있고,
상기 제어 수단은, 상기 가압 수단이 상기 화상 가열 수단으로부터 분리된 상태에서 상기 화상 가열 수단의 온도가 상기 제2 목표 온도보다 높은 목표 온도에 도달하도록 전력을 제어하여 화상 형성 신호의 입력을 대기하는 대기 모드를 실행할 수 있으며,
상기 제어 수단은, 상기 제2 모드에서 상기 화상 가열 수단과 상기 가압 수단의 접촉으로부터 상기 기록 매체가 상기 닙에 도달하기까지의 시간이 상기 제1 모드에서 상기 화상 가열 수단과 상기 가압 수단의 접촉으로부터 상기 기록 매체가 상기 닙에 도달하기까지의 시간보다 길도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.