KR101740090B1

KR101740090B1 - 화상 가열 장치

Info

Publication number: KR101740090B1
Application number: KR1020130116333A
Authority: KR
Inventors: 다쿠야 하세가와
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2017-05-25
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: BR102013024970B1; BR102013024970A2; EP2713222B1; KR20140043288A; RU2561334C2; US9195192B2; JP2014089436A; JP5889255B2; EP2713222A3; CN103713505B; US20140093287A1; RU2013143930A; CN103713505A; EP2713222A2

Abstract

화상 가열 장치는, 가열 회전체와, 엔드리스 형상의 벨트 및 제1 및 제2 지지 부재를 포함하는 벨트 유닛과, 검출기와, 회전 기구와, 회전 기구에 의한 벨트 유닛의 회전에 수반하여 제1 지지 부재가 벨트를 가열 회전체를 향해서 가압하는 힘이 벨트의 폭 방향의 양단에 있어서 서로 똑같아지는 방향으로 제1 지지 부재가 변위하는 것을 허용함과 함께, 회전 기구에 의한 벨트 유닛의 회전에 수반하여, 제2 지지 부재가 벨트를 가열 회전체를 향해서 가압하는 힘이 벨트의 폭 방향의 양단에 있어서 서로 똑같아지는 방향으로 제2 지지 부재가 변위하는 것을 허용하는 변위 기구를 포함한다.

Description

화상 가열 장치{IMAGE HEATING APPARATUS}

본 발명은 기록재 상의 토너상을 가열하는 화상 가열 장치에 관한 것이다. 이 화상 가열 장치는, 예를 들어 전자 사진 방식이나 정전 기록 방식을 채용한, 프린터, 복사기, 팩시밀리 및 이들 기능을 복수 구비한 복합기 등의 화상 형성 장치에 사용될 수 있다.

종래, 다양한 화상 형성 장치가 알려져 있지만, 전자 사진 방식의 화상 형성 장치가 일반적으로 보급되고 있다. 이러한 화상 형성 장치에는, 두꺼운 종이 등의 다양한 기록재(시트)에서의 높은 생산성(단위 시간당 프린트 매수)이 요구되고 있다.

그런데, 상기와 같은 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 있어서는, 특히 평량이 큰 두꺼운 종이에서의 생산성을 향상시키기 위해서, 정착 디바이스(화상 가열 장치)의 정착 스피드를 고속화하는 것이 요구되고 있다. 그러나, 두꺼운 종이의 경우, 얇은 종이에 비해, 통과하는 종이에 따라 정착 디바이스로부터 많은 열을 빼앗기게 되기 때문에, 정착에 필요로 하는 열량이, 얇은 종이의 경우에 비해 많아진다. 그 때문에, 두꺼운 종이의 경우에는, 생산성을 저하시키는(정착 스피드를 늦추거나, 단위 시간당 프린트 매수를 감소시키거나 하는) 것으로 대처하는 방법이 알려져 있다.

이러한 두꺼운 종이에 대한 생산성을 저하시키지 않고 대처하는 방법으로서, 정착 롤러(가열 회전체)의 외면에 접촉하여 정착 롤러의 외면 온도를 목표 온도로 유지시키는 외부 가열 방식이 고안되고 있다. 이러한 외부 가열 방식의 일례로서, 정착 롤러와의 접촉 면적이 많고 정착 롤러의 온도 유지 성능이 높은 다음과 같은 방식이 제안되고 있다. 그것은 2개의 지지 롤러에 의해 회전 가능하게 걸쳐진 외부 가열 벨트(엔드리스 형상의 벨트)를 사용하는 방식이다.(일본 특허 공개 제2007-212896호 공보).

그러나, 특허문헌 1의 기술에 있어서, 2개의 지지 롤러끼리의 평행도를 고정밀도로 하여 조립하거나 유지하거나 하는 것은, 현실적으로는 곤란하다. 그 결과, 2개의 지지 롤러끼리의 평행도가 확보되지 않으면, 외부 가열 벨트가 그 폭 방향으로 치우치게 되어, 외부 가열 벨트의 주행 안정성이 손상되어 버릴 우려가 있다.

따라서, 이러한 우려에 대해서, 한쪽 지지 롤러를 다른 쪽 지지 롤러에 대해서 기울임으로써 외부 가열 벨트의 치우침을 제어하는 방법이 생각되지만, 정착 롤러를 가열하는 기능을 담당하고 있는 외부 가열 벨트의 경우, 이 방법을 채용하는 것은 곤란하다.

왜냐하면, 이 방법의 경우, 한쪽 지지 롤러의 축선 방향의 일단부측을 타단부측에 대해 변위시키는 구성으로 되지만, 이 한쪽 지지 롤러의 변위에 의해 외부 가열 벨트의 접촉해야 할 영역의 일부가 정착 롤러로부터 멀어지게 되어 버릴 우려가 있기 때문이다. 그 결과, 정착 롤러를 가열하는 외부 가열 벨트의 기능이 손상되어 버려, 정착 불량을 초래해 버린다.

본 발명의 목적은, 엔드리스 형상의 벨트의 주행 안정성을 향상시킴과 함께, 가열 회전체에 접촉하는 벨트의 접촉 상태를 향상시킬 수 있는 화상 가열 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 및 다른 목적, 특징 및 이점은, 첨부 도면을 참조하면서 본원의 바람직한 실시형태의 이하의 상세한 설명을 이해함으로써 명백해질 것이다.

도 1은 화상 형성 장치의 구성의 설명도이다.
도 2는 제1 실시 형태의 정착 디바이스(장치)의 구성의 설명도이다.
도 3은 외부 가열 유닛의 구성의 설명도이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 각각 외부 가열 유닛의 사시도 및 기구도이다.
도 5는 스티어링 제어에 수반하는 스티어링 각도 θ의 설명도이다.
도 6은 스티어링 기구에 지지된 외부 가열 유닛의 구성의 설명도이다.
도 7은 스티어링 기구의 설명도이다.
도 8은 스티어링 기구의 구동부의 설명도이다.
도 9는 지지축의 이동량과 외부 가열 벨트의 치우침력의 관계의 설명도이다.
도 10은 벨트 치우침양 검지 센서의 배치의 설명도이다.
도 11의 (a)는 벨트가 길이 방향 전방측으로 치우친 경우의 센서 플래그의 회전 방향의 설명도이며, 도 11의 (b)는 벨트가 길이 방향 후방측으로 치우친 경우의 센서 플래그의 회전 방향의 설명도이다.
도 12는 정착 디바이스의 제어계의 블록도이다.
도 13은 홈위치 센서의 배치의 설명도이다.
도 14는 스티어링 제어의 플로우차트이다.
도 15의 (a) 및 (b)는 각각 스티어링 각도 θ일 때의 외부 가열 유닛의 상태의 비교예의 설명도와 제1 실시 형태의 설명도이다.
도 16의 (a) 및 (b)는 각각 외부 가열 롤러의 가압력의 밸런스에 관한 비교예의 설명도와 제1 실시 형태의 설명도이다.
도 17의 (a) 및 (b)는 각각 외부 가열 롤러의 가압력(압력) 분포를 계측한 비교예의 설명도와 제1 실시 형태의 설명도이다.
도 18은 비틀림 위치 관계가 된 외부 가열 롤러의 상태도이다.
도 19는 제2 실시 형태의 실린더형 보유 지지 기구의 설명도이다.
도 20은 제3 실시 형태의 비틀림 보유 지지 프레임의 설명도이다.
도 21은 제4 실시 형태의 비틀림 골격 기구의 설명도이다.
도 22의 (a) 및 (b)는 각각 그 외의 실시 형태에 있어서의 일체형의 롤러 보유 지지 프레임과, 연결형의 롤러 보유 지지 프레임의 설명도이다.
도 23은 그 외의 실시 형태의 롤러 보유 지지 프레임의 설명도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태에서는, 본 발명의 화상 가열 장치에 대해서, 미정착 토너상을 기록재에 정착하는 정착 디바이스를 예로 들어 설명한다. 그러나, 이 화상 가열 장치는, 정착이 끝난 화상 또는 반정착 화상을 담지한 기록재를 가열 가압하여 화상의 표면성 형상을 조정하는 가열 처리 장치로서도 실시할 수 있다.

<제1 실시 형태>

우선, 화상 형성 장치(100)에 대해서 도 1을 참조하여 설명한다. 또한, 도 1은 화상 가열 장치로서 기능하는 정착 디바이스를 탑재한 화상 형성 장치(100)를 나타내는 개략 구성도이다. 이 화상 형성 장치(100)는 중간 전사 벨트(130)의 이동 방향을 따라서 제1, 제2, 제3, 제4 화상 형성부 Pa, Pb, Pc, Pd를 배열한 탠덤형 중간 전사 방식의 풀컬러 레이저 프린터이다. 또한, 도 1에서는 후술하는 외부 가열 유닛은 그 도시를 생략한다.

[화상 형성 장치]

도 1에 도시한 바와 같이, 화상 형성 장치(100) 내에는, 화상 형성부 Pa, Pb, Pc, Pd가 병설되고, 각각 다른 색의 토너상이 잠상, 현상, 전사의 프로세스를 거쳐서 형성된다.

화상 형성부 Pa에서는, 전자 사진 감광체인 감광 드럼(3a)에 옐로우 토너상이 형성되어 이에 접하는 중간 전사 벨트(130)에 1차 전사된다. 화상 형성부 Pb, Pc, Pd에 있어서도 마찬가지로, 각각 마젠타 토너상, 시안 토너상, 블랙 토너상이 감광 드럼(3b, 3c, 3d)에 형성되어 중간 전사 벨트(130)에 순차 1차 전사된다.

기록재(시트) P는 기록재 카세트(10)로부터 1장씩 꺼내져서 레지스트 롤러(12)에서 대기한다. 레지스트 롤러(12)는 중간 전사 벨트(130)에 의해 2차 전사부 T2로 운반되는 토너상에 타이밍을 맞춰서 기록재 P를 2차 전사부 T2로 급송한다. 2차 전사부 T2로 반송된 기록재 P는 중간 전사 벨트(130)로부터 4색 토너상을 2차 전사받는다. 4색 토너상이 2차 전사된 기록재 P는 정착 디바이스(장치)(9)로 반송되어, 정착 디바이스(9)에 의한 가열 가압을 받아서 기록재의 토너상을 정착시킨다. 정착이 끝난 기록재 P는 화상 형성 장치의 외부의 트레이(7)로 배출된다.

또한, 양면 인쇄의 경우에는, 제1면에 2차 전사된 토너상을 정착 디바이스(9)에서 정착한 기록재 P는, 플래퍼(16)에 의해 반전 패스(18)로 유도된다. 반전 패스(18)의 기록재 P는 반전 롤러(17)에 의해 반전되어 양면 패스(19)로 유도된다. 그리고, 기록재 P는 다시 레지스트 롤러(12)에서 대기하여 2차 전사부 T2로 보내져서 제2면에 토너상을 전사받는다. 기록재 P의 제2면에 전사된 토너상을 정착 디바이스(9)에 의해 정착함으로써 제1, 제2 면에 화상이 정착된 기록재 P는 화상 형성 장치의 외부로 배출된다.

화상 형성부 Pa, Pb, Pc, Pd는 현상 장치(1a, 1b, 1c, 1d)에서 사용하는 토너의 색이 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙과 다른 것 이외에는, 실질적으로 동일하도록 구성된다. 이하에서는, 화상 형성부 Pa에 대해서 설명하고, 화상 형성부 Pb, Pc, Pd에 관한 중복된 설명을 생략한다.

화상 형성부 Pa는, 감광 드럼(3a) 주위에, 대전 롤러(2a), 노광 장치(5a), 현상 장치(1a), 1차 전사 롤러(6a) 및 드럼 클리닝 디바이스(4a)를 배치하고 있다. 감광 드럼(3a)은 알루미늄의 원통 재료의 표면에 감광층이 형성되어 있다. 대전 롤러(2a)는 감광 드럼(3a)의 표면을 똑같은 전위로 대전시킨다. 노광 장치(5a)는 레이저 빔을 주사하여 감광 드럼(3a)에 화상의 정전상을 기입(형성)한다. 현상 장치(1a)는 정전상을 현상하여 감광 드럼(3a)에 토너상을 형성한다. 1차 전사 롤러(6a)는 전압이 인가되고 있고 감광 드럼(3a)의 토너상을 중간 전사 벨트(130)에 1차 전사시킨다.

드럼 클리닝 디바이스(4a)는 감광 드럼(3a)에 클리닝 블레이드를 마찰시켜서, 중간 전사 벨트(130)에의 전사를 벗어나서 감광 드럼(3a)에 부착된 전사 잔류 토너를 회수한다. 벨트 클리닝 디바이스(15)는 2차 전사부 T2에서 기록재 P로의 전사 없이 중간 전사 벨트(130)에 부착된 전사 잔류 토너를 회수한다.

[정착 디바이스]

이어서 정착 디바이스(9)의 구성에 대해서 도 2를 사용해서 설명한다. 도 2는 본 실시 형태에 있어서의 외부 가열 유닛을 구비한 정착 디바이스(9)의 구성의 설명도이다. 또한, 전술한 바와 같이 화상 형성 장치(100)는 정착 디바이스(9)를 구비하고 있고, 본 발명에 따른 화상 가열 장치는 이 정착 디바이스(9)로서 적용되고 있다.

화상 가열 장치로서 기능하는 정착 디바이스(9)는 가열 회전체로서 기능하는 정착 롤러(101)와, 벨트 유닛(34)과, 검출기와, 회전 기구와, 변위 기구를 구비한다.

이하, 정착 디바이스(9)에 대해서 도 2를 참조해서 상세하게 설명한다. 또한, 여기에서는 정착 디바이스(9)의 기본적인 구성에 대해서 설명을 행하고, 벨트 유닛(34)과, 검출기와, 회전 기구와, 변위 기구에 대해서는 후술한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 정착 디바이스(9)는 정착 롤러(101)에 가압 롤러(102)를 압접해서 기록재 P의 닙부 N을 형성하고 있다. 정착 디바이스(9)는 닙부 N에 있어서, 미정착 토너 K를 담지한 기록재 P를 협지 반송함과 함께 기록재 P 상의 미정착 토너를 융해하여 기록재 P 상에 화상을 정착시키는 기능을 담당하고 있다.

정착 롤러(101)는 코어 금속(101a)을 갖고, 이 외주면에 탄성층(101b)을 구비하고 있다. 또한, 이 탄성층(101b)의 표면은 이형층(101c)으로 피복되어 있다. 정착 롤러(101)는 기어열을 포함하는 구동 기구(141)에 회전 구동되어 화살표 A 방향으로 소정의 프로세스 스피드로 회전한다.

가압 롤러(102)는 코어 금속(102a)을 갖고, 이 외주면에 탄성층(102b)을 구비하고 있다. 또한, 이 탄성층(102b)의 표면은 이형층(102c)으로 피복되어 있다. 가압 롤러(102)는 구동 기구(141)에 구동되어 화살표 B 방향으로 소정의 프로세스 스피드로 회전한다. 가압 롤러(102)는 편심 캠을 사용한 가압 기구(200)에 구동되어 정착 롤러(101)에 대해서 접촉 분리 가능하다. 가압 기구(200)는 가압 롤러(102)를 소정의 가압력으로 가압하고, 정착 롤러(101)와 가압 롤러(102)를 협동 시킴으로써, 이 둘 사이에 닙부 N을 형성한다.

할로겐 히터(111)는 정착 롤러(101)의 코어 금속(101a)의 내부에 비회전으로 배치된다. 서미스터(121)는 정착 롤러(101)에 접촉하여 배치되어 정착 롤러(101)의 표면 온도를 검출한다. 제어부(140)는 서미스터(121)의 검출 온도에 따라서 할로겐 히터(111)를 ON/OFF 제어하여, 정착 롤러(101)의 표면 온도를 기록재 P의 종류에 따른 소정의 목표 온도로 유지한다.

할로겐 히터(112)는 가압 롤러(102)의 코어 금속(102a)의 내부에 비회전으로 배치된다. 서미스터(122)는 가압 롤러(102)에 접촉하여 배치되어 가압 롤러(102)의 표면 온도를 검출한다. 제어부(140)는 서미스터(122)의 검출 온도에 따라서 할로겐 히터(112)를 ON/OFF 제어하여, 가압 롤러(102)의 표면 온도를 소정의 목표 온도로 유지한다.

[외부 가열 유닛]

화상 형성 장치에 있어서는, 두꺼운 종이 등 여러 기록재에서의 높은 생산성(단위 시간당 프린트 매수)이 요구되어 왔다. 평량이 큰 기록재에서의 생산성을 높이기 위해서는, 정착 디바이스에 있어서의 가열 처리의 스피드를 고속화하는 것이 바람직하다. 그러나, 평량이 큰 기록재에서는, 열을 많이 빼앗기기 때문에, 정착에 필요로 하는 열량이, 얇은 기록재에 토너(화상)이 정착되는 경우에 비해 대폭 많아, 평량이 큰 기록재에 정착할 때에 정착 스피드를 떨어뜨려서, 정착(처리)을 실시하고 있는 것이 현 상황이다.

따라서, 정착 디바이스(9)는 정착 롤러(101)에 대해 벨트 유닛(34)을 접촉/퇴피 가능하게 배치하고 있다. 그리고 정착 롤러(101)의 표면에 벨트 유닛(34)을 압접시킴으로써 외부로부터 정착 롤러(101)를 가열한다. 이와 같은 구성에 의해, 본 실시 형태에서는 평량이 큰 기록재에 정착할 때에서도 스피드를 떨어뜨리지 않고 정착 처리를 실시하는 것이 가능하다.

도 2에 도시한 바와 같이, 정착 롤러(101)의 외주면은, 탄성층(101b)의 열전도성이 낮기 때문에, 정착 시에 기록재에 빼앗기는 열량에 대해 할로겐 히터(111)로부터의 열응답이 시간에 부합하지 못하는 경우가 있다. 따라서 도 2에 도시한 바와 같이, 벨트 외부 가열 방식의 외부 가열 유닛의 일례인 벨트 유닛(34)을 채용한다. 벨트 외부 가열 방식에서는, 열전도에 관계되는 정착 롤러(101)와 벨트 유닛(34)의 접촉 면적이 넓기 때문에, 많은 열전도량을 얻을 수 있는 점이 특징이다.

벨트 유닛(34)은 외부 가열 롤러(103, 104)와, 외부 가열 벨트(105)를 구비한다. 벨트 유닛(34)은 외부 가열 벨트(105)를 지지하는 지지 부재(지지 롤러)로서 기능하는 외부 가열 롤러(103, 104)에 외부 가열 벨트(105)를 걸치고, 이것을 정착 롤러(101)에 접촉시켜서, 정착 롤러(101)에 필요한 표면 온도를 확보하고 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 외부 가열 벨트(105)는 정착 롤러(101)의 외주면에 접촉하여 접촉부 Ne를 형성하여, 정착 롤러(101)의 표면을 외부로부터 가열한다. 외부 가열 벨트(105)는 외부 가열 롤러(103, 104)에 걸쳐져 있다. 외부 가열 벨트(105)는 정착 롤러(101)의 회전에 수반하여 마찰 구동되어 화살표 C 방향으로 종동 회전한다.

외부 가열 벨트(105)는 가열 회전체에 접촉하여 이것을 가열하는 무단 형상의 벨트로서 기능한다. 외부 가열 벨트(105)는 스테인리스, 니켈 등의 금속제의 기층 또는 폴리이미드 등의 수지제의 기층을 갖는다. 기층의 표면은, 토너의 부착을 방지하기 위해서, 불소계 수지를 사용한 내열성의 미끄럼 이동층으로 피복되어 있다.

외부 가열 롤러(103, 104)는 정착 롤러(101)의 회전 방향으로 배열하여 배치되어 있다. 외부 가열 롤러(103, 104)는 외부 가열 벨트(105)를 걸침과 함께 외부 가열 벨트(105)를 정착 롤러(101)에 가압한 상태에서 회전하는 기능을 담당하고 있다. 또한, 외부 가열 벨트(105)는 정착 롤러(101)에 종동 회전하고, 외부 가열 롤러(103, 104)는 외부 가열 벨트(105)에 종동 회전하도록 구성되어 있다.

외부 가열 롤러(103, 104)는 열전도율이 높은 알루미늄, 철, 스테인리스 등의 금속으로 형성된 코어 금속의 표면에 고이형성을 갖는 고무, 수지 등을 코트하여 구성된다. 또한, 외부 가열 롤러(103, 104)는 중공 형상이며, 그 중에는 열원(히터)으로서 기능하는 할로겐 히터(113, 114)가 비회전으로 배치(내장)되어 있다. 할로겐 히터(113, 114)는 외부 가열 롤러(103, 104)의 회전축선 방향(길이 방향)을 따라 배열한 ON/OFF 가능한 복수의 열원(히터)을 갖는다.

클리닝 롤러(108)는, 도시하지 않은 가압 기구에 의해 소정의 압력으로 외부 가열 벨트(105)에 가압되어 종동 회전하여 외부 가열 벨트(105)의 표면을 클리닝한다.

서미스터(123)는 외부 가열 롤러(103)의 위치에서 외부 가열 벨트(105)에 접촉하여 배치되어 정착 롤러(101)의 표면 온도를 검출한다. 도 3은 외부 가열 유닛 구성의 설명도이다. 제어부(140)는 도 3에 도시한 바와 같이, 서미스터(123; 123a, 123b)의 검출 온도에 따라서 할로겐 히터(113)의 복수의 열원을 ON/OFF 제어하여, 외부 가열 롤러(103)의 표면 온도를 그 길이 방향의 위치에 따라서 소정의 목표 온도로 유지한다.

서미스터(124)는 외부 가열 롤러(104)의 위치에서 외부 가열 벨트(105)에 접촉하여 배치되어 정착 롤러(101)의 표면 온도를 검출한다. 제어부(140)는 도시하지 않은 서미스터(124; 124a, 124b)의 검출 온도에 따라서 할로겐 히터(114)의 복수의 열원을 ON/OFF 제어하여, 외부 가열 롤러(104)의 표면 온도를 그 길이 방향의 위치에 따라서 소정의 목표 온도로 유지한다.

외부 가열 롤러(103, 104)의 목표 온도는 정착 롤러(101)의 목표 온도보다도 높게 설정되어 있다. 이는 외부 가열 벨트(105)의 표면 온도가 정착 롤러(101)의 표면 온도보다도 고온으로 유지되고 있는 쪽이, 정착 롤러(101)의 표면 온도의 강하에 대해서 외부 가열 벨트(105)로부터 효율적으로 열공급할 수 있기 때문이다.

도 5는 스티어링 제어에 수반하는 스티어링 각도 θ의 설명도이다.

그런데, 본 실시 형태에 있어서 벨트 유닛(34)에 외부 가열 벨트(105)를 사용하고 있지만, 일반적으로 벨트를 사용한 기구에 있어서는 벨트의 치우침(탈선) 이동이 발생하는 것이 알려져 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서는, 외부 가열 벨트(105)는 외부 가열 롤러(103, 104)의 평행도의 어긋남 등에 의해 회전 동작 시에 외부 가열 롤러(103, 104)를 따라 치우침 이동할 우려가 있다.

여기서, 외부 가열 벨트(105)의 탈선(치우침 이동)을 규제(제한)하기 위해서, 외부 가열 롤러(103, 104)의 양단부에 벨트 규제(제한)판(플랜지)을 설치하여 벨트 에지를 부딪히게 하는 것이 생각된다. 그러나, 벨트 에지가 벨트 규제판에 미치는 치우침력이 크면, 벨트 규제판(플랜지)과의 미끄럼 이동에 수반하여 벨트 에지에 절삭이나 변형이 발생하여 벨트 수명이 저하할(단축될) 가능성이 있다.

따라서, 본 실시 형태에서는, 벨트의 치우침(이동)을 의도적으로 발생시켜서 그것을 제어하는 방법을 사용하고 있다. 구체적으로는, 도 5에 도시한 바와 같이 정착 롤러(101)의 회전축선 방향에 대해 벨트 유닛(34)의 폭 방향의 대표선이 교차 각도를 갖도록 접촉시킨다.

보다 상세하게는, 도 5에 도시한 바와 같이, 벨트 유닛(34)을 상면으로부터 보아 외부 가열 롤러(103)의 축선과 외부 가열 롤러(104)의 축선이 평행해질 때 이 2개의 축선과 평행이 되는 벨트 유닛(34)의 폭 방향의 축선을 벨트 유닛(34)의 폭 방향의 대표선으로 한다. 그리고, 벨트 유닛(34)의 폭 방향의 대표선과 정착 롤러(101)의 회전축선이 교차하는 각도를 스티어링 각도 θ라고 칭한다.

그리고, 스티어링 각도 θ를 발생하도록 벨트 유닛(34)을 기울여서 정착 롤러(101)에 접촉시킨다. 그리고, 접촉부 Ne에 있어서의 정착 롤러(101)의 표면의 이동 방향과 외부 가열 벨트(105)의 표면의 이동 방향을 다르게 함으로써, 정착 롤러(101)와 외부 가열 벨트(105) 사이에 마찰에 의한 힘을 발생시키고 있다. 그 결과, 외부 가열 벨트(105)는 이 마찰의 힘에 의해 치우치게 (이동하게) 된다. 그 때문에, 이 스티어링 각도 θ를 제어함으로써 벨트의 치우침 이동의 제어가 가능하게 된다. 또한, 접촉부 Ne에 있어서의 정착 롤러(101)의 표면의 이동 방향과 외부 가열 벨트(105)의 표면의 이동 방향이 이루는 각도의 크기와, 스티어링 각도 θ의 크기는 거의 동일하다고 간주할 수 있다.

전술한 스티어링 각도 θ의 변경은 후술하는 회전 기구에 의해 행해져서 외부 가열 벨트(105)의 치우침 이동하는 범위가 소정의 주행 범위(존)에 들도록 제어되고 있다.

[스티어링 기구]

도 4의 (a) 및 (b)는 각각 외부 가열 유닛의 사시도 및 기구도이다. 도 6은 스티어링 기구에 지지된 외부 가열 유닛의 구성의 설명도이다. 도 7은 스티어링 기구의 설명도이다. 도 8은 스티어링 기구의 구동부의 설명도이다. 도 9는 지지축의 이동량과 외부 가열 벨트의 치우침력의 관계의 설명도이다. 이하, 스티어링 각도 θ가 변경 가능해지도록 벨트 유닛(34)을 지지하는 스티어링 기구에 대해서 상세하게 설명한다.

또한, 이후의 설명에 있어서, 전방측이란 도 7 중 화살표 L 방향측을 가리키고, 후방측이란 도 7 중 화살표 M 방향측을 가리킨다.

본 실시 형태에 있어서의 벨트 치우침 제어 방법에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 정착 롤러(101)와 외부 가열 벨트(105)가 접촉하고 있는 접촉부 Ne에 대한 법선 방향으로 평행한 축선을 중심으로 해서 벨트 유닛(34)을 회전 운동(회전)시킨다. 이하, 이 회전 운동을 유닛 회전이라 칭한다. 그 때문에, 도 4의 (a)에 나타내는 외부 가열 유닛을, 도 6에 도시한 바와 같이 회전축(209)에 의해 유닛 회전을 가능하게 지지한다. 또한, 벨트 유닛(34)이 유닛 회전을 가능하게 지지받고 있으면, 유닛 회전의 중심축선을 따른 회전축(209)을 반드시 설치할 필요는 없다. 예를 들어, 벨트 유닛(34)의 유닛 회전에 수반하여 이동하는 지지축(207a, 207d)을 고정밀도로 지지하는 구성이어도 된다.

도 13에 도시한 바와 같이, 가압 프레임(201)의 지지축(203)은 본체측판(202)에 양단이 고정되어 있다. 요동 프레임 및 벨트 유닛(34)은 회전축(209)을 중심축으로 해서 가압 프레임(201)에 대해 일체로 회전 가능하다. 요동 프레임(208)에 고정된 지지축(207a)은 본체측판(202)과 클리어런스를 갖고 보유 지지되고, 웜 휠(118)의 아암부(118a)의 이동에 수반하여, 클리어런스의 범위에서, 화살표 H, J 방향으로 이동 가능하다.

도 8에 도시한 바와 같이, 회전축(119) 둘레로 회전 가능한 부채 형상의 웜 휠(118)은 웜 기어(120)와 맞물려 있다. 모터(125)가 순방향으로 회전하여 부채 형상의 웜 휠(118)을 화살표 G 방향으로 회전시키면, 아암부(118a)가 화살표 H 방향으로 이동하여 지지축(207a)을 화살표 H 방향으로 이동시킨다. 모터(125)가 역방향으로 회전하여 부채 형상의 웜 휠(118)을 화살표 I 방향으로 회전시키면, 아암부(118a)가 화살표 J 방향으로 이동하여 지지축(207a)을 화살표 J 방향으로 이동시킨다.

도 7에 도시한 바와 같이, 요동 프레임(208) 및 벨트 유닛(34)의 전방측이 화살표 H 방향 또는 J 방향으로 이동하면, 벨트 유닛(34)은 회전축(209) 둘레로 유닛 회전한다. 그리고, 도 12에 도시한 바와 같이, 정착 롤러(101)와 벨트 유닛(34) 사이에 스티어링 각도 θ가 설정된다. 또한, 요동 프레임(208) 및 벨트 유닛(34)을 유닛 회전시키는 방법으로서는, 회전축(209)을 모터 등으로 직접 회전시키는 방법이어도 된다.

여기서, 정착 롤러(101)와 벨트 유닛(34)의 스티어링 각도 θ와 외부 가열 벨트(105)의 치우침 속도에는 관계가 있는 것이 확인되고 있다. 그리고, 정착 롤러(101)와 벨트 유닛(34)의 스티어링 각도 θ를 밖에서 조정함으로써, 외부 가열 벨트(105)가 외부 가열 롤러(103, 104)를 따라 치우치는(이동하는) 방향과 속도를 제어할 수 있다.

도 9에 도시한 바와 같이, 지지축(207a)이 치우침력 O의 점으로부터 H 방향으로 이동한 경우, 외부 가열 벨트(105)를 정착 롤러(101)의 후방측(화살표 M 방향)으로 이동시키는 치우침력이 커진다. 지지축(207a)이 치우침력 O의 점으로부터 J 방향으로 이동한 경우, 외부 가열 벨트(105)를 정착 롤러(101)의 전방측(화살표 L 방향)으로 이동시키는 치우침력이 커진다. 이와 같이 해서, 지지축(207a)을 화살표 H, J 방향으로 이동함으로써, 외부 가열 벨트(105)가 치우치는 방향을 제어할 수 있다.

도 9는 지지축(207a)의 설치 위치를 변화시키고, 외부 가열 벨트(105)가 치우치는 힘을 측정한 결과를 나타낸다. 외부 가열 벨트(105)가 치우치는 힘의 측정 방법은 이하의 수순이다. 외부 가열 벨트(105)의 양단에 회전 가능한 롤러를 접촉하여, 외부 가열 벨트(105)가 정착 롤러(101)에 종동 회전했을 때에, 외부 가열 벨트(105)가 길이 방향(벨트의 폭 방향)으로 치우침으로써 발생하는 회전 롤러에 가해지는 부하를 로드셀에 의해 출력시켰다.

도 9 중, 횡축에 지지축(207a)의 설치 위치를 취하고, 제로점을 외부 가열 벨트(105)가 치우치지 않고 멈추는 이상적인 설치 위치로 한다. 도 9 중, 도 7의 화살표 H 방향을 플러스, 화살표 J 방향을 마이너스로 하였다. 또한, 도 9의 종축은 외부 가열 벨트(105)가 치우치는 힘을 나타내며, 화살표 L 방향으로 이동하는 힘을 플러스, 화살표 M 방향으로 이동하는 힘을 마이너스로 하였다.

[벨트 치우침양 검지 센서]

도 10은 벨트가 소정의 주행 범위(존)로부터 벗어난 것을 검출하는 검출기로서 기능하는 벨트 치우침양 검지 센서의 배치의 설명도이다. 도 11의 (a) 및 (b)는 각각 벨트가 길이 방향의 전방측으로 치우친 경우의 센서 플래그의 회전 방향의 설명도와, 벨트가 길이 방향의 후방측으로 치우친 경우의 센서 플래그의 회전 방향의 설명도이다. 이하, 외부 가열 벨트(105)의 치우침 이동을 검지하는 검출기의 구성에 대해서 상세하게 설명한다.

도 10에 도시한 바와 같이, 아암(129)과 롤러(128)는 회전축(136)을 중심으로 일체로 회전한다. 센서 플래그(132)는 회전축(136)을 중심으로 회전한다. 아암(129)과 센서 플래그(132)는 링크부(138)에서 걸어 결합하여 회전을 전달한다.

롤러(128)는 외부 가열 벨트(105)의 벨트 에지에 접촉하고 있다. 비틀림 용수철(131)은 아암(129)에 토크를 부여하여 롤러(128)를 화살표 Q 방향으로 가압하고 있다. 그 때문에, 외부 가열 벨트가 화살표 Q 방향으로 치우치면, 링크부(138)가 화살표 P 방향으로 이동한다. 외부 가열 벨트(105)가 화살표 R 방향으로 치우치면, 링크부(138)가 화살표 O 방향으로 이동한다.

센서 플래그(132)를 따라 포토 인터럽터(133, 134)가 배치된다. 포토 인터럽터(133, 134)는 센서 플래그(132)에 형성된 2개의 슬릿이 갖는 4개의 에지를 검출하여 출력을 반전시킨다. 센서 플래그(132)의 4개의 에지에 대응시켜서 외부 가열 벨트(105)의 치우침 위치가 규정되고 있다. 일례로서, 외부 가열 벨트(105)가 5㎜의 진폭 내를 주행 범위 내(존 내)로서 치우침 이동을 반복하도록, 포토 인터럽터(133, 134)가 배치되어 있다.

도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 외부 가열 벨트(105)가 화살표 R 방향으로 치우쳐 온 경우, 아암(129)이 화살표 S 방향으로 회전하고, 센서 플래그(132)가 화살표 T 방향으로 회전하여 포토 인터럽터(133)를 OFF하고 포토 인터럽터(134)를 ON 한다.

도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 외부 가열 벨트(105)가 화살표 Q 방향으로 치우쳐 온 경우, 아암(129)이 화살표 U 방향으로 회전하고, 센서 플래그(132)가 화살표 V 방향으로 회전하여 포토 인터럽터(133)를 ON하고 포토 인터럽터(134)를 OFF 한다.

상술한 바와 같이, 롤러(128)와, 비틀림 용수철(131)과, 아암(129)과, 링크부(138)와, 센서 플래그(132)와, 포토 인터럽터(133, 134)와, 벨트가 소정의 주행 범위(존)로부터 벗어난 것을 검출하는 검출기로서 기능한다.

[스티어링 제어]

도 12는 정착 디바이스의 제어계의 블록도이다. 도 13은 홈위치 센서의 배치의 설명도이다. 도 14는 벨트 유닛(34)의 스티어링 제어의 플로우차트이다. 이하, 스티어링 기구에 의해 회전 가능하게 지지된 벨트 유닛(34)의 제어의 흐름에 대해서 상세하게 설명한다.

도 12에 도시한 바와 같이, 제어부(140)는 모터 컨트롤러(51) 및 모터 드라이버(52)를 통해서 모터(125)를 제어하여 외부 가열 벨트(105)를 치우침 제어한다. 제어부(140)는 포토 인터럽터(133, 134)의 출력에 기초하여 외부 가열 벨트(105)의 치우침 위치를 검지한다.

스티어링 기구로서 전술한, 웜 휠(118)과, 웜 기어(120)와, 모터(125)와, 아암부(118)에 더하여, 제어부(140)와, 모터 컨트롤러(51)와, 모터 드라이버(52)는 회전 기구로서 기능한다. 회전 기구는 검출기로부터의 출력에 따라서 벨트 유닛(34)을 유닛 회전시킨다.

제어부(140)는 외부 가열 벨트(105)가 전방측의 소정 위치까지 치우쳐 오면, 모터(125)를 작동시켜서 지지축(207a)을 화살표(H:도7)로 이동시킴으로써, 외부 가열 벨트(105)에 후방측으로 치우침력을 작용시킨다. 제어부는 외부 가열 벨트(105)가 후방측의 소정 위치까지 치우쳐 오면, 모터(125)를 작동시켜서 지지축(207a)을 화살표(J:도7)로 이동시킴으로써, 외부 가열 벨트(105)에 전방측을 향하는 치우침력을 작용시킨다.

도 13에 도시한 바와 같이, 포토 인터럽터(135)는 부채 형상의 웜 휠(118)의 홈위치를 검지한다. 포토 인터럽터(135)는 모터(125)를 작동시켜서 외부 가열 롤러(103, 104)를 정착 롤러(101)와 평행하게 했을 때에 홈위치를 검지한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 정착 롤러(101)의 회전에 수반하여 외부 가열 벨트(105)가 종동 회전하여 외부 가열 벨트가 전방측 또는 후방측으로 치우쳐 왔을 때에, 외부 가열 벨트(105)의 치우침 방향과는 반대 방향으로 치우침력이 작용하도록, 지지축(207a)을 이동시킨다. 지지축(207a)의 이동량은, 홈위치로부터 화살표 H, J 방향 모두 2㎜로 한다.

도 12를 참조하여 도 14에 도시한 바와 같이, 제어부(140)는 스탠바이 동작이 개시되면(S11), 모터(125)를 회전하여 외부 가열 벨트(105)의 스티어링 각도 θ를 0°로 하여 포토 인터럽터(135)에서 홈위치 위치를 검지한다(S12). 여기서, 스티어링 각도 θ란, 도 5에 도시한 바와 같이, 정착 롤러(101)에 대한 벨트 유닛(34)의 각도이다. 따라서, 외부 가열 롤러(103, 104)의 축선과 정착 롤러(101)의 축선이 실질적으로 평행이 될 때의 스티어링 각도 θ를 0°로 한다. 또한, 본 설명의 벨트 치우침 제어에 사용하는 스티어링 각도 θ는 ±1.25°이며, 벨트 유닛(34)의 단부가 정착 롤러(101)로부터 극단적으로 이격하는(벌어지는) 일이 없는 각도로 한다.

제어부(140)는 할로겐 히터(111, 112, 113, 114)를 통전시켜, 정착 롤러(101), 가압 롤러(102), 외부 가열 롤러(103, 104)의 온도 조정을 개시한다(S13). 제어부(140)는 화상 형성 작업이 개시되면(S14의 예), 압력 해제 캠(205)을 회전시켜서 외부 가열 벨트(105)를 정착 롤러(101)에 접촉시킨다(S15). 정착 롤러(101)의 회전에 수반하여 외부 가열 벨트(105)가 종동 회전한다(S16).

제어부(140)는 외부 가열 벨트(105)가 전방측으로 치우쳐서 포토 인터럽터(133)가 OFF하면(S17의 예), 모터(125)를 회전시켜서, 외부 가열 벨트(105)를 후방측으로 치우치게 하는 방향으로 지지축(207a)을 이동한다(S18). 제어부(140)는 외부 가열 벨트(105)가 후방측으로 치우쳐서 포토 인터럽터(134)가 OFF하면(S19의 예), 모터(125)를 회전시켜서, 외부 가열 벨트(105)를 전방측으로 치우치게 하는 방향으로 지지축(207a)을 이동한다(S20).

제어부(140)는 화상 형성 작업이 종료될 때까지(S21의 아니오), 외부 가열 벨트(105)의 치우침 제어를 계속한다(S17 내지 S21). 제어부(140)는 화상 형성 작업이 종료되면(S21의 예), 압력 해제 캠(205)을 회전하여, 외부 가열 벨트(105)를 정착 롤러(101)로부터 퇴피시킨다(S22).

제어부(140)는 모터(125)를 회전시켜 정착 롤러(101)와 외부 가열 롤러(103, 104)의 스티어링 각도 θ를 0°에 가깝게 해서 포토 인터럽터(135)에 홈위치를 검지시켜 모터(125)를 정지시킨다(S23). 또한, 스티어링 제어에 있어서는, 반드시 스티어링 각도 θ를 0°, 즉, 홈위치로 할 필요는 없고, 또한 홈위치가 아니어도 상관없다. 예를 들어, 외부 가열 벨트(105)를 전방측으로 치우치게 하는 방향의 스티어링 각도 θ1과 외부 가열 벨트(105)를 후방측으로 치우치게 하는 방향의 스티어링 각도 θ2의 2개의 위치를 취할 수 있는 구성이어도 된다.

[지지 기구]

도 15의 (a) 및 (b)는 각각 스티어링 각도 θ일 때의 외부 가열 유닛의 상태의 비교예의 설명도와 제1 실시 형태의 설명도이다. 도 16의 (a) 및 (b)는 각각 외부 가열 롤러의 가압력의 밸런스에 관한 비교예의 설명도와 제1 실시 형태의 설명도이다. 도 17은 외부 가열 롤러의 가압력 분포를 계측한 비교예의 설명도 (a)와 제1 실시 형태의 설명도 (b)이다. 도 18은 비틀림의 위치 관계가 된 외부 가열 롤러의 상태도이다. 이하, 외부 가열 벨트(105)가 정착 롤러(101)와 접촉부 Ne를 형성하여 접촉하도록, 벨트 유닛(34)을 지지하고, 정착 롤러(101)를 향해서 가압하는 지지 기구의 구성에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 도 15, 도 16, 도 18에서는 외부 가열 벨트(105)의 도시를 생략한다.

벨트 유닛(34)은 후술하는 회전 기구에 의해 유닛 회전하여 정착 롤러(101)에 대해서 교차 각도를 갖는다. 이때, 외부 가열 롤러(103, 104)의 상대 위치가 고정되어 있으면, 외부 가열 롤러(103, 104)는 그 길이 방향 단부에서 가압되어, 정착 롤러(101)에 대해서 외부 가열 벨트(105)가 접촉되어 버린다. 따라서, 접촉부 Ne에 있어서의 압력 분포는 편차를 초래한다. 또한, 외부 가열 벨트(105)의 이동 방향을 따른 접촉부 Ne의 접촉 길이는, 외부 가열 벨트(105)의 폭 방향의 위치에 따라 달라져 버린다.

이와 같이, 정착 롤러(101)에 대해서 적절한 압력 분포를 얻지 못하는 경우, 개개의 외부 가열 롤러(103; 104) 및 외부 가열 벨트(105)에 의해 정착 롤러(101)의 표면을 길이 방향에 있어서 불균일하게 가열해 버린다. 그 결과, 컬러 화상의 정착성이 기록 부재의 면 내에서 얼룩이 발생하거나, 그로스 변동(광택 얼룩) 등의 화상 폐해가 발생하거나 할 우려가 있다.

그 때문에, 압력 분포의 치우침을 저감하는 방향으로 외부 가열 롤러(103, 104)를 기울이는 것이 바람직하다. 또한, 외부 가열 롤러(103, 104)의 접촉압의 치우침은 후방측과 전방측에 있어서 엇갈린 상태로 되어 있다. 따라서, 도 18에 도시한 바와 같이, 정착 롤러(101)의 접선 방향을 따라, 외부 가열 롤러(103, 104)의 축선을 관통하는 축선 X를 중심으로 해서 외부 가열 롤러(103, 104)를 각각 Y 방향(시계 방향), Z 방향(반시계 방향)으로 회전시키는 것이 바람직하다. 이후, 이 회전 운동(회전)을 비틀림 회전 운동이라 칭한다. 따라서, 이 외부 가열 롤러(103, 104)에 비틀림 회전을 하게 하는 방법의 일례로서, 외부 가열 롤러(103, 104)의 비틀림 회전을 허용하는 변위 기구를 갖는 지지 기구에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 도 18에 도시한 바와 같이, 축선 X 방향으로부터 보았을 때에 비틀림 회전에 의해 발생하는 외부 가열 롤러(103)의 축선과 외부 가열 롤러(104)의 축선의 교차 각도를 비틀림 각도 α라 칭한다.

또한, 비틀림 각도 α는 정착 롤러(101)와 외부 가열 유닛(34)의 교차 각도인 스티어링 각도 θ의 증감에 수반하여 증감한다. 즉, 스티어링 각도 θ의 절댓값이 크면 클수록, 비틀림 각도 α의 절댓값도 커진다. 예를 들어, 제1 스티어링 각도 θ1과 이보다 절댓값이 큰 제2 스티어링 각도 θ2로 벨트 유닛(34)이 정착 롤러(101)에 대해서 접촉했다고 하면, 제1 스티어링 각도 θ1로 될 때의 제1 비틀림 각도 α1의 절댓값보다도, 제2 스티어링 각도 θ2로 될 때의 제2 비틀림 각도 α2의 절댓값 쪽이 크다.

여기서, 회전 기구에 의한 벨트 유닛(34)의 유닛 회전의 중심은 벨트 유닛(34)의 길이 방향의 실질적으로 중앙에 위치한다. 실질적으로 중앙이란, 외부 가열 벨트(105)의 폭 방향의 중앙 위치가 치우치는 (이동하는) 범위 내이며, 바람직하게는 이 범위의 중앙의 위치로부터 부품 정밀도나 조립 정밀도에 의한 오차를 허용하는 위치이다.

비틀림 회전의 중심으로 되는 축선 X는 벨트 유닛(34)의 유닛 회전 중심의 위치에 따라 정해지기 때문에, 이 구성에 의해, 외부 가열 롤러(103, 104)는 그 길이 방향의 중앙을 기준으로 비틀림 각도 α를 갖는다. 따라서, 외부 가열 롤러(103, 104)의 회전축선 방향의 단부 중, 비틀림 회전 중심과 거기에서 먼 측의 단부까지의 거리를 억제할 수 있다. 따라서, 비틀림 회전에 의해 외부 가열 롤러(103, 104)의 단부의 간격이 넓어지는 것에 의한 외부 가열 벨트(105)의 확대를 억제할 수 있기 때문에, 외부 가열 벨트(105)에의 부하를 저감할 수 있다. 또한, 그 부하가 한쪽 단부측에만 치우치지 않도록 양단측으로 분산시킬 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 롤러 보유 지지 프레임(206a)은 외부 가열 롤러(103, 104)의 벨트 폭 방향 일단부측(전방측)의 단부를 보유 지지하는 제1 보유 지지 부재로서 기능한다. 롤러 보유 지지 프레임(206b)은 외부 가열 롤러(103, 104)의 벨트의 폭 방향의 타단부측(후방측)의 단부를 보유 지지하는 제2 보유 지지 부재로서 기능한다. 도 15에 도시한 바와 같이, 롤러 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b)은 지지축(207)을 따른 축선을 중심으로 화살표 C 방향(및 그 역회전 방향)으로 각각 회전이 가능하다. 이후, 이 회전 운동(회전)을 단부 회전 운동(회전)이라 칭한다.

그런데, 롤러 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b)이 서로 역방향으로 단부 회전을 행하면, 외부 가열 롤러(103)의 그 회전축선 방향의 일단부측이 올라가고, 타단부측이 내려간다. 또한, 외부 가열 롤러(104)의 그 회전축선 방향의 타단부측이 올라가고, 일단부측이 내려간다. 이 때문에, 외부 가열 롤러(103, 104)는 비틀림 회전을 하게 된다. 이 현상은 벨트 유닛(34)이 정착 롤러(101)에 접촉함으로써 실제로 일어날 수 있다.

정착 롤러(101)에 대해 벨트 유닛(34)이 가압됨으로써, 정착 롤러(101)는 외부 가열 롤러(103, 104) 사이로 먹어 들어간 상태로 된다. 이 상태에 있어서, 회전 기구에 의해 정착 롤러(101)와 벨트 유닛(34) 사이에 스티어링 각도 θ가 발생하면, 정착 롤러(101)로부터의 반력을 받아서 롤러 보유 지지 프레임(206a)과 롤러 보유 지지 프레임(206b)이 서로 역방향으로 단부 회전한다. 그 결과, 롤러 보유 지지 프레임(206a, 206b)에 보유 지지된 외부 가열 롤러(103, 104)는 비틀림 회전을 한다.

이때, 외부 가열 롤러(103, 104) 사이로 먹어 들어간 구성은 정착 롤러(101)에만 한정되지는 않는다. 예를 들어, 외부 가열 벨트(105)에 대향하는 위치 관계의 롤러에 의해 벨트 유닛(34)을 향해서 내면으로부터 가압된 정착 벨트여도 된다. 이하, 도면을 사용하여 지지 기구의 구성에 대해서 상세하게 설명한다.

도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 보유 지지 부재의 일례인 롤러 보유 지지 프레임(206a)은 외부 가열 롤러(103, 104)의 전방측의 각 단부를 회전 가능하게 보유 지지(지지)한다. 제2 보유 지지 부재의 일례인 롤러 보유 지지 프레임(206b)은 외부 가열 롤러(103)와 외부 가열 롤러(104)의 벨트 폭 방향의 후방측의 각 단부를 회전 가능하게 보유 지지(지지)한다.

이 구성에 의해, 롤러 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b)은 다음과 같은 특징을 갖는다.

롤러 보유 지지 프레임(206a)은 회전 기구에 의한 벨트 유닛(34)의 유닛 회전에 수반하여, 외부 가열 롤러(103, 104)가 외부 가열 벨트(105)의 폭 방향의 일단부측을 정착 롤러(101)를 향해서 가압하는 각각의 힘이 서로 똑같아지는 방향으로 요동 가능하다.

롤러 보유 지지 프레임(206b)은 회전 기구에 의한 벨트 유닛(34)의 유닛 회전에 수반하여, 외부 가열 롤러(103, 104)가 외부 가열 벨트(105)의 폭 방향의 타단부측을 정착 롤러(101)를 향해서 가압하는 각각의 힘이 서로 똑같아지는 방향으로 요동 가능하다.

또한, 본 실시 형태에서는 정착 롤러(101)와 벨트 유닛(34)의 스티어링각이 0°일 때, 즉 정착 롤러(101)와 외부 가열 롤러(103, 104)가 실질적으로 평행이 될 때 다음과 같은 구성으로 된다.

그 구성이란, 외부 가열 롤러(103)와 외부 가열 롤러(104)의 회전 중심을 연결하는 선분의 수직 이등분선 상에 정착 롤러(101)의 회전 중심 및 롤러 보유 지지 프레임(206a, 206b)의 단부 회전의 중심이 배치되도록 한 구성이다.

이 구성에 의해, 외부 가열 롤러(103, 104)의 직경이 똑같을 때, 외부 가열 롤러(103, 104)에 가해지는 가압력이 각각에 균등하게 분배되는 효과가 얻어진다. 이은 정착 롤러(101)로부터 외부 가열 롤러(103, 104)에의 반력이 똑같을 때에, 롤러 보유 지지 프레임(206)의 모멘트가 서로 균형이 잡히도록 가상 상의 팔의 길이를 갖기 때문이다.

그러나, 이때, 외부 가열 롤러(103, 104)에 가해지는 가압력을 각각에 균등하게 분배시킬 필요는 반드시 없다. 따라서, 롤러 보유 지지 프레임(206a)의 단부 회전의 중심 및 롤러 보유 지지 프레임(206b)의 단부 회전의 중심은 반드시 이 위치가 아니어도 된다. 따라서, 단부 회전의 중심은 롤러 보유 지지 프레임(206)이 모멘트의 균형을 잡을 수 있는 위치이면 된다. 예를 들어, 단부 회전의 중심은 외부 가열 롤러(103)와 외부 가열 롤러(104)의 축선의 사이 임의의 위치이면 된다.

롤러 보유 지지 프레임(206a)은 외부 가열 롤러(103)와 외부 가열 롤러(104)의 한쪽 단부를 지지하는 부분으로부터 외부 가열 롤러(103)와 외부 가열 롤러(104)를 따라 확장된 L자형의 부재이다. 롤러 보유 지지 프레임(206a)은 외부 가열 롤러(103)와 외부 가열 롤러(104)의 한쪽 단부를 지지하는 측과 L자형으로 확장된 선단측에서 요동 프레임(208)에 대해서 동일 축선 상에서 단부 회전이 가능하게 지지된다.

롤러 보유 지지 프레임(206b)은 외부 가열 롤러(103)와 외부 가열 롤러(104)의 다른 쪽 단부를 지지하는 부분으로부터 외부 가열 롤러(103)와 외부 가열 롤러(104)를 따라 확장된 L자형의 부재이다. 롤러 보유 지지 프레임(206b)은 외부 가열 롤러(103)와 외부 가열 롤러(104)의 다른 쪽 단부를 지지하는 측과 L자형으로 확장된 선단측에서 요동 프레임(208)에 대해서 동일 축선 상에서 단부 회전이 가능하게 지지된다. 또한, 롤러 보유 지지 프레임(206a, 206b)은 반드시 L자형일 필요는 없다. 이에 서미스터(123, 124) 등을 롤러 보유 지지 프레임(206a; 206b)에 비치하지 않는 경우 등에는, 롤러 보유 지지 프레임(206)은 요동 프레임(208)의 단부에 축지지되어 있으면 그것만으로 좋다. 그 때문에, 예를 들어 요동 프레임(208)의 단부로부터 외부 가열 롤러(103, 104)를 따라 확장하는 부분이 없는 롤러 보유 지지 프레임이어도 된다.

도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 요동 프레임(208)은 외부 가열 롤러(103)와 외부 가열 롤러(104)가 비틀림 회전 가능해지도록 롤러 보유 지지 프레임(206a)과 롤러 보유 지지 프레임(206b)을 독립하여 단부 회전 가능하게 지지한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 가압 스프링(204)은 정착 롤러(101)를 향해서 가압 프레임(201)을 가압한다. 접촉 분리 기구의 일례인 가압 기구(200)는 가압 스프링(204)에 대항하여 요동 프레임(208)을 이동시킴으로써, 외부 가열 롤러(103)와 외부 가열 롤러(104)를 개재해서 정착 롤러(101)에 대하여 외부 가열 벨트(105)를 접촉 분리시킨다. 벨트 유닛(34)은 접촉 분리 기구(200)에 의해 정착 롤러(101)의 외주면에 대해서 접촉 분리 가능하다. 외부 가열 롤러(103, 104)는 고내열성을 갖는 도시하지 않은 단열 부시와 베어링을 개재하여, 롤러 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b)에 회전 가능하게 지지되어 있다.

도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 롤러 보유 지지 프레임(206)은 외부 가열 롤러(103, 104)의 길이 방향의 중앙부에서 전방측의 롤러 보유 지지 프레임(206a)과 후방측의 롤러 보유 지지 프레임(206b)으로 분할되어 있다. 외부 가열 롤러(103, 104)의 전방측의 단부는 롤러 보유 지지 프레임(206a)에 지지되고, 외부 가열 롤러(103, 104)의 후방측의 단부는 롤러 보유 지지 프레임(206b)에 지지되고 있다.

도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 롤러 보유 지지 프레임(206a)은 지지축(207a, 207b)에 의해 요동 프레임(208)에 대해서 단부 회전 가능하게 지지된다. 롤러 보유 지지 프레임(206b)은 지지축(207c, 207d)에 의해 요동 프레임(208)에 단부 회전 가능하게 지지된다. 또한, 지지축(207; 207a, 207b, 207c, 207d)도 요동 지지 기구의 일부를 구성하고, 축부로서 기능한다. 정착 롤러(101)와 외부 가열 롤러(103, 104)가 실질적으로 평행이 될 때, 지지축(207)은 이들에 실질적으로 평행하다.

요동 프레임(208)과, 지지축(207; 207a, 207b, 207c, 207d)은, 롤러 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b)을 요동 가능하게 지지하는 요동 지지 기구로서 기능한다.

롤러 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b), 요동 프레임(208), 지지축(207; 207a, 207b, 207c, 207d)은 외부 가열 롤러(103, 104)의 비틀림 회전을 허용하는 변위 기구로서 기능한다.

회전 기구에 의한 벨트 유닛(34)의 회전에 수반하여, 외부 가열 롤러(103)는 외부 가열 벨트(105)를 정착 롤러(101)를 향해서 가압한다. 변위 기구는 그 가압하는 힘이 외부 가열 벨트(105)의 폭 방향의 양단에 있어서 서로 똑같아지는 방향으로 외부 가열 롤러(103)이 변위하는 것을 허용한다.

회전 기구에 의한 벨트 유닛(34)의 회전에 수반하여, 외부 가열 롤러(104)는 외부 가열 벨트(105)를 정착 롤러(101)를 향해서 가압한다. 변위 기구는 그 가압하는 힘이 외부 가열 벨트(105)의 폭 방향의 양단에 있어서 서로 똑같아지는 방향으로 외부 가열 롤러(104)가 변위하는 것을 허용한다.

즉, 변위 기구는 회전 기구에 의한 벨트 유닛(34)의 회전에 수반하여, 외부 가열 롤러(103, 104)의 축선이 비틀림의 위치 관계가 되도록 외부 가열 롤러(103, 104)가 변위하는 것을 허용한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 요동 프레임(208)은 그 양단부에 있는 원통 형상의 회전체로서의 중간 롤러(210)를 개재해서 가압 아암(117)에 대해서 유닛 회전 가능하게 접촉한다. 이 구성에 의해, 벨트 유닛(34)의 회전에 수반하여 중간 롤러(210)가 회전하고, 유닛 회전에 의한 요동 프레임(208)과 가압 아암(117) 사이의 마찰을 저감할 수 있어, 이들 부재의 마모를 억제할 수 있다.

또한, 이때, 중간 롤러(210)는, 도 3에서는 가압 아암(117)측에 설치되어 있지만, 도 6과 같이, 벨트 유닛(34)측의 지지축(207a, 207d)에 의해 각각 회전 가능하게 지지된 중간 롤러(210a, 210b)로서 설치되어도 된다. 이때 중간 롤러(210a, 210b)는 제1 및 제2 회전체로서 기능한다. 그리고 이 구성에서는, 롤러 보유 지지 프레임(206a, 206b)의 단부 회전에의 영향을 저감할 수 있다는 효과가 얻어진다. 즉, 유닛 회전에 의해 발생하는 롤러 보유 지지 프레임(206a, 206b)의 자연스러운 단부 회전을 방해하는 일이 없다.

도 6에 도시한 바와 같이, 접촉 분리 기구(200)는, 벨트 유닛(34)을 정착 롤러(101)에 가압시키는 가압 기구를 겸하고 있다. 가압 아암(117)은 가압 프레임(201)의 길이 방향의 양단부에 일체로 설치되어 있다. 그리고 가압 아암(117)은 정착 디바이스(9)의 하우징 프레임(9f)에 대해서, 지지축(203)을 중심으로 해서 회전 운동(회전) 가능하다. 이후, 이 회전 운동(회전)을 아암 회전 운동(아암 회전)이라 칭한다. 가압 아암(117)의 아암 회전 단부와 정착 디바이스(9)의 하우징 프레임(9f) 사이에 가압 스프링(204)이 배치된다. 가압 스프링(204)은 가압 프레임(201)의 양단에 설치된 가압 아암(117)의 아암 회전의 단부를 밀어 내리고, 지지축(203)을 중심으로 가압 아암(117)을 아암 회전시킨다. 그리고, 가압 아암(117)을 중간 롤러(210)에 접촉시켜서 이것을 가압한다.

따라서, 가압 스프링(204)과, 가압 프레임(201)과, 가압 아암(117)은, 그 길이 방향의 일단부측에 있어서 제1 회전체로서의 중간 롤러(210a)에 접촉하여 이것을 가압하는 제1 가압 부재로서 기능한다. 또한, 이들 부재는 그 길이 방향의 타단부측에 있어서 제2 회전체로서의 중간 롤러(210b)에 접촉하여 이것을 가압하는 제2 가압 부재로서 기능한다.

이 구성에 의해 중간 롤러(210; 210a, 210b)를 개재해서 롤러 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b)이 가압되고, 롤러 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b)을 개재해서 외부 가열 롤러(103, 104)가 정착 롤러(101)를 향해서 가압된다. 따라서, 외부 가열 롤러(103, 104)가 외부 가열 벨트(105)를 개재해서 정착 롤러(101)에 접촉한 상태에서, 가압 스프링(204)은 외부 가열 롤러(103, 104)를 정착 롤러(101)를 향해, 총 압력 392N(약 40kgf)으로 가압한다.

압력 해제 캠(205)은 가압 아암(117)의 지지축(203)을 중심으로 한 회전 단부의 하면에 접촉하고 있다. 제어부(140)는 모터(211)를 제어하여 회전축(205a)을 중심으로 해서 가압 아암(117)을 아암 회전시켜서, 가압 아암(117)의 아암 회전 단부를 승강시킨다.

압력 해제 캠(205)이 가압 아암(117)으로부터 이격되어 있을 때, 가압 스프링(204)이 가압 아암(117)의 아암 회전 단부를 밀어 내려서 외부 가열 롤러(103, 104)를 정착 롤러(101)에 압접(press-contact)시킨다. 압력 해제 캠(205)이 가압 스프링(204)을 축소시켜서 가압 아암(117)을 밀어올릴 때, 외부 가열 롤러(103, 104)가 정착 롤러(101)로부터 이격된다.

화상 형성의 개시 시, 압력 해제 캠(205)을 회전시켜서 가압 아암(117)을 화살표 a 방향으로 아암 회전시켜서, 요동 프레임(208)을 정착 롤러(101)의 방향으로 이동시킨다. 그것에 수반하여, 롤러 보유 지지 프레임(206)에 양단을 지지받은 외부 가열 롤러(103, 104)가 정착 롤러(101)의 방향으로 이동 개시된다. 이어서, 외부 가열 롤러(103, 104)에 의해 외부 가열 벨트(105)가 정착 롤러(101)에 가압 접촉하면, 외부 가열 롤러(103, 104)가 정착 롤러(101)에 가압된다. 그리고, 외부 가열 롤러(103, 104)의 열이 외부 가열 벨트(105)를 개재해서 정착 롤러(101)로 이동 개시된다.

화상 형성의 종료 후, 압력 해제 캠(205)을 역방향으로 회전시킴으로써, 벨트 유닛(34)에 화상 형성 개시 시와는 역순서의 동작을 행하게 하여 벨트 유닛(34)이 정착 롤러(101)로부터 이격되어 있는 최초의 상태로 되돌린다. 그리고, 다음 화상 형성 작업을 수신할 때까지 이 상태는 유지시킨다.

상술한 바와 같이 가압 스프링(204)과, 가압 프레임(201)과, 가압 아암(117)은 제1 및 제2 가압 부재로서 기능한다. 그리고, 가압 아암(117)은 벨트 유닛(34)의 전방측과 후방측에 배치된 한 쌍의 원통 형상의 회전체로서의 중간 롤러(210; 210a, 210b)를 개재해서 외부 가열 롤러(103, 104)를 정착 롤러(101)를 향해서 가압한다. 가압 아암(117)은 중간 롤러(210)의 회전에 의해, 유닛 회전의 상태에 의하지 않고 외부 가열 롤러(103, 104)를 가압 가능하다. 따라서, 가압 프레임(201)과, 가압 아암(117)과, 중간 롤러(210)와, 지지축(207)과, 가압 스프링(204)은 벨트 유닛(34)을 정착 롤러(101)를 향해서 가압하는 가압 기구로서 기능한다.

가압 기구에 의해 단부로부터 가압된 벨트 유닛(34)은 정착 롤러(101)로부터의 반력을 보다 많이 받는다. 그 때문에, 외부 가열 롤러(103, 104)는 보다 확실하게 비틀림 회전을 한다.

이어서, 본 실시 형태와 같이 외부 가열 롤러(103, 104)를 비틀림 회전 가능하게 보유 지지한 경우의 효과에 대해서 검증한다.

본 실시 형태에서는, 벨트 유닛(34)의 유닛 회전에 수반하여, 롤러 보유 지지 프레임(206a)과 롤러 보유 지지 프레임(206b)이 서로 역방향으로 단부 회전한다. 이에 의해, 외부 가열 롤러(103, 104)는 비틀림 회전을 한다. 따라서, 정착 롤러(101)에 대한 외부 가열 롤러(103, 104)의 양단부의 가압력은 분산하여 평균화된다.

본 실시 형태와 같이 롤러 보유 지지 프레임(206a)과 롤러 보유 지지 프레임(206b)이 서로 역방향으로 단부 회전을 할 수 없도록 일체로 고정되어 있는 비교예를 기초로 고찰한다. 이러한 비교예에서는 외부 가열 롤러(103, 104)에 의해 외부 가열 벨트(105)가 이의 단부에서 정착 롤러(101)에 접촉하게 된다.

도 15의 (a)에 나타내는 비교예에서는, 정착 롤러(101)와 외부 가열 롤러(103, 104)가 스티어링 각도 θ를 갖는 경우, 정착 롤러(101)의 후방측이나 전방측에서 외부 가열 롤러(103, 104) 중 어느 하나가 부상한다. 가령 외부 가열 롤러(103, 104)에 의해 외부 가열 벨트(105)가 정착 롤러(101)에 균등한 가압력으로 압접되는 경우에도, 전방측에서 외부 가열 롤러(103, 104)의 한쪽에 가압력이 집중하여 외부 가열 롤러(103, 104)의 다른 쪽이 정착 롤러(101)로부터 부상한다(간격을 갖는다). 반대로, 정착 롤러(101)의 전방측에서 외부 가열 롤러(103, 104)를 균등한 가압력으로 압접시키면, 후방측에서 외부 가열 롤러(103, 104)의 한쪽에 가압력이 집중하여 다른 쪽이 정착 롤러(101)로부터 부상한다(간격을 갖는다).

도 16의 (a)에 나타내는 비교예에서는, 외부 가열 롤러(103, 104)의 자세가 평행해지도록 고정되어 있기 때문에, 정착 롤러(101)의 곡면에 따른 비틀림 위치로 외부 가열 롤러(103, 104)의 자세를 변경할 수 없다. 그 때문에, 외부 가열 롤러(103, 104)에 의해 외부 가열 벨트(105)의 양단부가 정착 롤러(101)에 접촉하고 있을 때, 외부 가열 롤러(103)에 가압력이 집중하고, 전방측에서는 외부 가열 롤러(104)에 가압력이 집중해 버린다. 또한, 도 16에 있어서, 「고」라고 씌어져 있는 측은 가압력이 높고, 「저」라고 씌어져 있는 측은 가압력이 낮다. 그 때문에, 후방측에서는 외부 가열 롤러(104)에 의한 외부 가열이 불충분해지고, 전방측에서는 외부 가열 롤러(103)에 의한 외부 가열이 불충분해진다. 따라서, 정착 롤러(101)에 회전축선 방향(길이 방향)의 온도 얼룩의 발생을 초래하였다.

도 15의 (b)에 나타내는 제1 실시 형태에서는, 정착 롤러(101)와 외부 가열 롤러(103, 104)가 스티어링 각도 θ를 갖고 있더라도, 정착 롤러(101)의 후방측 및 전방측 모두에서 외부 가열 벨트(105)가 정착 롤러(101)에 거의 균등하게 접촉한다. 외부 가열 롤러(103, 104)에 가압력차가 발생하면, 전방측의 롤러 보유 지지 프레임(206a)과 후방측의 롤러 보유 지지 프레임(206b)이 자율적으로 회전해서 가압력차를 상쇄시킨다. 전방측의 롤러 보유 지지 프레임(206a)과 후방측의 롤러 보유 지지 프레임(206b)이 상대적으로 회전하여, 정착 롤러(101)의 곡면에 따른 비틀림 위치로 외부 가열 롤러(103, 104)의 자세를 변경시킨다.

도 16의 (b)에 나타내는 제1 실시 형태에서는, 외부 가열 롤러(103, 104)가 상대적인 비틀림 각도 α의 변경이 가능하므로, 정착 롤러(101)의 곡면에 따른 비틀림 위치로 외부 가열 롤러(103, 104)의 자세가 자율적으로 수정된다. 그 때문에, 외부 가열 롤러(103, 104)의 양쪽이 정착 롤러(101)에 균등하게 접촉하고, 전방측이나 후방측이나 외부 가열 롤러(103, 104)로부터 정착 롤러(101)에 충분한 외부 가열이 행해져서, 정착 롤러(101)에 회전축선 방향의 온도 얼룩이 발생하기 어렵다.

비교예의 구성에 있어서, 정착 롤러(101)와 외부 가열 롤러(103, 104)의 스티어링 각도 θ를 1°로 설정하여 외부 가열 롤러(103, 104)에 의해 외부 가열 벨트(105)를 총압력 392N(약 40kgf)으로 정착 롤러(101)에 압접시켰다. 이 상태에서, 접촉부 Ne 중, 외부 가열 롤러(103, 104)와 정착 롤러(101) 사이에 외부 가열 벨트(105)를 끼워 넣는 위치인 닙부 N2, N3에서 압력 분포를 측정했다. 그 결과, 도 17의 (a)에 도시한 바와 같이, 외부 가열 롤러(103)에서는 전방측의 단부에 가압력의 피크가 형성되고, 외부 가열 롤러(104)에서는 후방측의 단부에 가압력의 피크가 형성되었다. 즉, 정착 롤러(101)의 회전축선 방향에 있어서, 전방측과 후방측에서 가압력의 밸런스가 불균일하게 되었다.

제1 실시 형태의 구성에 있어서, 정착 롤러(101)와 외부 가열 롤러(103, 104)의 스티어링 각도 θ를 1°로 설정하여 외부 가열 롤러(103, 104)를 총압력 392N(약 40kgf)으로 정착 롤러(101)에 압접시켰다. 이 상태에서, 외부 가열 벨트(105)와 정착 롤러(101)의 닙부 N2, N3에서 압력 분포를 측정했다. 그 결과, 도 17의 (b)에 도시한 바와 같이, 외부 가열 롤러(103)나 외부 가열 롤러(104)나 전방측의 단부와 후방측의 단부에 거의 동등한 가압력의 피크가 형성되었다. 즉, 정착 롤러(101)의 회전축선 방향에 있어서, 전방측과 후방측에서 가압력의 밸런스가 거의 균일하게 되었다.

제1 실시 형태의 구성에서는, 정착 롤러(101)에 외부 가열 유닛(34)이 교차 각도 θ를 갖고 접촉하면, 외부 가열 롤러(103, 104)의 가압력의 피크의 위치 벨트 유닛(34)을 가압하는 위치의 영향을 받는다. 제1 실시 형태에서는, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 가압 스프링(204)은 외부 가열 롤러(103, 104)의 양단부를 가압하는 구성이다. 따라서, 가압 스프링(204)의 가압력이 큰 경우에는, 외부 가열 롤러(103, 104)에 휘어짐이 발생하여 그 길이 방향의 중앙부의 가압력이 양단부에 비해서 작아지기 때문에, 그 단부에 가압력의 피크가 발생한다.

또한, 가압 스프링(204)의 가압력이 작고, 외부 가열 롤러(103, 104)의 휘어짐에 의한 영향이 작은 경우에는, 정착 롤러의 (101)의 형상의 영향에 의해, 외부 가열 롤러(103, 104)의 길이 방향의 중앙에 가압력의 피크가 발생한다.

즉, 이 구성에서는, 가압 스프링(204)의 가압력의 크기에 관계없이, 외부 가열 롤러(103, 104)는 그 회전축선 방향의 중앙을 기준으로 압력 분포가 대칭으로 퍼진다고 할 수 있다. 따라서, 가압 스프링(204;204a, 204b)의 탄성 계수의 조합을 최적화함으로써, 외부 가열 롤러(103, 104)는 그 회전축선 방향의 전역에 걸쳐 거의 균일한 압력 분포를 형성하는 것이 가능하다.

벨트 유닛(34)의 정착 롤러(101)에의 가압력과 벨트 유닛(34)이 정착 롤러(101)에 공급하는 열량에는 관계가 있는 것이 확인되었다. 정착 롤러(101)에 대해서 가압력을 갖고 벨트 유닛(34)이 접촉하면 외부 가열 롤러(103, 104)의 형상에 맞춰서 정착 롤러(101)의 탄성층(101b)이 변형되기 때문에, 닙부 N2, N3의 닙폭이 넓어지고, 접촉부 Ne의 접촉 길이도 길어진다. 그 때문에, 벨트 유닛(34)로부터 정착 롤러(101)에 공급되는 열량이 커진다.

따라서, 외부 가열 롤러(103, 104)의 가압력이 그 회전축선 방향의 위치에 있어서 다르면, 회전축선 방향의 위치에 있어서 닙부 N2, N3에 있어서의 닙폭이 다르다. 따라서, 외부 가열 벨트(105)의 이동 방향을 따른 접촉부 Ne의 접촉 길이도 벨트 폭 방향의 위치에 있어서 다르다.

이어서, 비교예의 정착 디바이스와 제1 실시 형태의 정착 디바이스에서 기록재의 연속 가열 처리를 행하고, 정착 롤러(101)의 회전축선 방향의 온도 분포를 비교했다. 정착 롤러(101)와 외부 가열 롤러(103, 104)의 스티어링각을 1°로 설정하고, 외부 가열 롤러(103, 104)에 의해 외부 가열 벨트(105)를 총압력 392N(약 40kgf)으로 정착 롤러(101)에 압접시켰다. 이 상태에서, A3 크기의 300g/m² 의 평량을 갖는 두꺼운 종이 코트지를 매분 70장의 생산성으로 가열 처리하고 있는 과정에서의, 정착 롤러(101)의 그 회전축선 방향의 전방측, 중앙부 및 후방측의 각 개소의 최저 온도를 측정했다.

[표 1]

^*1: "CN"은 구성을 나타낸다.

^*2: "EH"는 외부 가열을 나타낸다. 외부 가열 벨트("EHB")는 비교예와 제1 실시형태의 모두에 사용되었다.

^*3: "RHF"는 롤러 보유 지지 프레임을 나타낸다.

비교예에서, 롤러 보유 지지 프레임은 일체고 고정되었다. 제1 실시형태에서, 롤러 보유 지지 프레임은 서로 상대 회전 가능하였다.

^*4: "MT"는 최소 온도를 나타낸다.

"(F)"는 전방측 부분이며, "(C)"는 중앙 부분이며, "(R)"은 후방측 부분이다.

제1 실시 형태의 정착 디바이스에서는 벨트 유닛(34)이 정착 롤러(101)에 스티어링 각도 θ를 가진 상태에서 접촉하고 있는 경우에, 다음과 같은 특징을 보고 판단할 수 있다. 외부 가열 롤러(103, 104)의 정착 롤러(101)에 대한 압력 분포는 그 회전축선 방향의 전방측과 후방측에서 거의 균일하게 되었다. 또한, 외부 가열 벨트(105)의 이동 방향을 따른 접촉부 Ne의 접촉 길이가 전방측과 후방측에 있어서 거의 균일하게 된다. 따라서, 표 1에 나타낸 바와 같이 정착 롤러(101)의 전방측과 후방측에 대해서 밸런스 좋게 벨트 유닛의 열량을 공급할 수 있어, 출력 화상의 그로스 변동(광택 얼룩) 등을 개선할 수 있다.

이에 반해, 비교예의 정착 디바이스에서는, 벨트 유닛(34)이 정착 롤러(101)에 스티어링 각도 θ를 가진 상태에서 접촉하고 있는 경우에, 다음과 같은 특징을 보고 판단할 수 있다. 외부 가열 롤러(103, 104)의 정착 롤러(101)에 대한 압력 분포는 그 회전축선 방향의 전방측과 후방측에서 균형이 깨져 버렸다. 또한, 외부 가열 벨트(105)의 이동 방향을 따른 접촉부 Ne의 접촉 길이가 벨트의 폭 방향의 그 전방측과 후방측에 있어서 편차를 발생해 버린다.

제1 실시 형태에 따르면, 정착 롤러(101)와 벨트 유닛(34)이 회전 기구에 의해 스티어링 각도 θ를 갖고서 접촉할 때, 정착 롤러(101)에 접촉하는 외부 가열 벨트(105)의 그 폭 방향의 양단측에 있어서의 가압력의 차를 저감할 수 있다.

제1 실시 형태에 따르면, 정착 롤러(101)와 벨트 유닛(34)이 스티어링 각도 θ를 갖고서 접촉할 때, 정착 롤러(101)로부터의 반력을 잘 활용함으로써, 외부 가열 롤러(103, 104)를 각각 비틀림 회전시킨다.

제1 실시 형태에 따르면, 정착 롤러(101)와 벨트 유닛(34)이 스티어링 각도 θ를 갖고서 접촉할 때, 정착 롤러(101)에 대한 외부 가열 벨트(105)의 압력 분포는 외부 가열 롤러의 회전축선 방향의 대략 중앙을 기준으로 해서 거의 대칭으로 된다. 그 때문에, 이 압력 분포를 길이 방향에 있어서 거의 균일하게 접근시키기 위한, 벨트 유닛(34)의 양단부를 가압하는 가압 스프링(204)의 조정을 용이하게 할 수 있다.

제1 실시 형태에 따르면, 정착 롤러(101)와 벨트 유닛(34)이 스티어링 각도 θ를 갖고서 접촉할 때, 정착 벨트(105)에의 정착 롤러(101)로부터의 반력이 효율적으로 조정된다. 즉, 정착 롤러(101)의 접촉부 Ne 중, 정착 롤러(101)로부터의 반력이 큰 영역의 반력을 감소시키는 동작이, 정착 롤러(101)로부터의 반력이 작은 영역의 반력을 증가시키는 동작으로 된다. 따라서, 외부 가열 롤러(103, 104)를 비틀림 회전시키는데 적은 힘이 요구된다.

제1 실시 형태에 따르면, 회전 기구에 의해 정착 롤러(101)와 벨트 유닛(34)의 스티어링 각도 θ가 변화할 때, 스티어링 각도 θ의 변화에 따라서 비틀림 각도 α가 변화한다. 그 때문에, 정착 롤러(101)의 길이 방향의 압력 분포는 스티어링 각도 θ의 변화에 의하지 않고 안정된다.

상술한 바와 같은 특징에 의해, 제1 실시 형태에 따르면, 엔드리스 형상의 벨트의 주행 안정성을 향상시킴과 함께, 가열 회전체에 접촉하는 벨트의 접촉 상태를 향상시킬 수 있다. 또한, 정착 롤러(101)의 표면에 주어지는 열량(quantity)을 정착 롤러(101)의 회전축선 방향의 전방측으로부터 후방측까지 안정되게 공급할 수 있다. 그리고, 정착 롤러(101)의 표면 온도를 그 회전축선 방향의 전방측으로부터 후방측까지 안정시킴으로써, 컬러 화상의 정착성을 기록재의 면 내에서 균일하게 하여, 정착 화상의 그로스 변동(광택 얼룩) 등의 화상 폐해를 개선할 수 있다. 따라서, 출력 화상에 높은 정착 품질을 부여할 수 있다.

<제2 실시 형태>

도 19는 제2 실시 형태에 있어서의 실린더형 보유 지지 기구(300)의 설명도이다.

제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태의 롤러 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b) 대신에 실린더형 보유 지지 기구(300; 300a, 300b)를 외부 가열 롤러(103, 104)의 회전축선 방향의 양단에 각각 설치하고 있다. 또한, 제2 실시 형태에서는, 실린더형 보유 지지 기구(300)의 구성 이외에는 제1 실시 형태와 마찬가지로 구성된다.

따라서, 제1 실시 형태와 공통되는 구성에 대해서는, 도 19 중에 공통의 부호를 붙이고 중복된 설명을 생략한다. 또한, 도 19에 있어서, 외부 가열 벨트(105)의 도시를 생략한다.

도 19에 도시한 바와 같이, 제1 보유 지지 부재의 일례인 실린더형 보유 지지 기구(300a)는 외부 가열 롤러(103)와 외부 가열 롤러(104)의 회전축선 방향의 한쪽 단부를 회전 가능하게 보유 지지(지지)한다. 제2 보유 지지 부재의 일례인 실린더형 보유 지지 기구(300b)는 외부 가열 롤러(103)와 외부 가열 롤러(104)의 회전축선 방향의 다른 쪽 단부를 회전 가능하게 보유 지지(지지)한다.

또한, 실린더형 보유 지지 기구(300)는 요동 프레임(208)에 고정하여 지지된다.

따라서 제2 실시 형태의 변위 기구는 실린더형 보유 지지 기구(300;300a, 300b)와, 요동 프레임(208)을 구비한다.

실린더형 보유 지지 기구(300a)에 대해서 도 19를 사용해서 상세하게 설명한다. 홀더(341a, 342a)는 외부 가열 롤러(103, 104)의 벨트 폭 방향 일단부측을 각각 회전 가능하게 지지한다. 피스톤 로드(331a, 332a)는 홀더(341a, 342a)에 각각 연결되어 있다. 피스톤(321a, 322a)은 피스톤 로드(331a, 332a)에 각각 연결되어 있다. 또한 피스톤(321a, 322a)은 실린더 튜브(310a)의 내면을 따라 이동하여, 실린더 튜브(310a) 내의 압력을 변화시킨다.

외부 가열 롤러(103, 104)의 회전축선 방향의 타단부측에 있어서, 실린더형 보유 지지 기구(300a)와 마찬가지로 실린더형 보유 지지 기구(300b)가 구성된다.

제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이 정착 롤러(101)와 벨트 유닛(34)이 스티어링 각도 θ를 갖는 경우, 정착 롤러(101)의 후방측, 전방측에 있어서 외부 가열 롤러(103, 104)는 외부 가열 벨트(미도시)가 일단부에서 정착 롤러(101)와 접촉하도록 힘을 받는다. 즉, 정착 롤러(101)에 대한 외부 가열 롤러(103)의 일단부측의 압이 강해지고, 타단부측의 압은 약해진다. 또한, 정착 롤러(101)에 대한 외부 가열 롤러(104)의 일단부측의 압이 약해지고, 타단부측의 압은 강해진다. 이러한 경우에 있어서, 실린더형 보유 지지 기구(300)는 다음과 같이 동작한다.

정착 롤러(101)로부터의 반력을 받은 외부 가열 롤러(103)의 일단부측은, 홀더(341a), 피스톤 로드(331a)를 개재해서 피스톤(321a)을 실린더 튜브(310a)의 안쪽 방향으로 이동시킨다. 피스톤(321a)의 이동에 의해 내부의 압력이 높아진 실린더 튜브(310a)는 피스톤(322a)을 바깥쪽 방향으로 이동시킨다. 피스톤(322a)은 피스톤 로드(332a), 홀더(342a)를 개재해서 외부 가열 롤러(104)의 일단부측을 정착 롤러(101)에 가압한다. 그리고, 외부 가열 롤러(103, 104)의 일단부측에 대한 정착 롤러(101)로부터의 반력과, 피스톤(321a, 322a)에 대한 실린더 튜브(310a)로부터의 압이 균형이 잡힘으로써, 실린더형 보유 지지 기구(300a)는 동작을 종료한다.

실린더형 보유 지지 기구(300b)에 대해서도 외부 가열 롤러(103, 104)의 타단부측에 있어서 마찬가지로 동작한다.

이상의 구성에 의해, 실린더형 보유 지지 기구(300a, 300b)는 외부 가열 롤러(103, 104)의 단부를 번갈아 올리고 내리게 한다. 그 결과, 외부 가열 롤러(103, 104)는 비틀림 회전을 하도록 변위한다.

제2 실시 형태에 따르면, 정착 롤러(101)와 벨트 유닛(34)이 스티어링 각도 θ를 갖고서 접촉할 때, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 갖는다. 따라서, 정착 롤러(101)에 접촉하는 외부 가열 벨트(105)의 그 폭 방향의 양단측에 있어서의 가압력의 차를 저감하는 데 효과를 갖는다. 외부 가열 벨트(105)의 그 이동 방향을 따른 접촉 길이가, 벨트 폭 방향의 위치에 있어서 편차가 생기는 것을 저감하는 효과를 갖는다. 정착 롤러로부터의 반력을 활용하여 외부 가열 롤러(103, 104)를 각각 비틀림 회전시키는 효과를 갖는다. 외부 가열 롤러(103, 104)를 적은 힘으로 비틀림 회전시키는 효과를 갖는다. 외부 가열 벨트(105)의 압력 분포의 조정을 가압 스프링(204)의 조정으로 용이하게 할 수 있는 효과를 갖는다. 외부 가열 벨트(105)의 압력 분포가 스티어링 각도 θ의 변화에 의하지 않고 안정된 효과를 갖는다.

이상의 효과에 의해, 엔드리스 형상의 벨트의 주행 안정성을 향상시킴과 함께, 가열 회전체에 접촉하는 벨트의 접촉 상태를 향상시킬 수 있다. 또한, 컬러 화상의 정착성을 기록재의 면 내에서 거의 균일하게 하여, 정착 화상의 그로스 변동(광택 얼룩) 등의 화상 폐해를 개선할 수 있다. 따라서, 출력 화상에 높은 정착 품질을 부여할 수 있다.

그러나, 기구가 간이해서, 부품 개수가 적다고 하는 점에 있어서 제1 실시 형태의 쪽이 보다 바람직하다. 또한 용도가 외부 가열 유닛이므로, 열로부터의 영향을 받기 어려운 제1 실시 형태의 구성이 보다 바람직하다.

<제3 실시 형태>

도 20은 제3 실시 형태에 있어서의 비틀림 보유 지지 프레임 기구(400)의 설명도이다.

제3 실시 형태에서는, 제1 실시 형태의 롤러 보유 지지 프레임(206;206a, 206b) 대신에 비틀림 보유 지지 프레임(401, 402)을 길이 방향을 따라서 설치하고 있다. 또한, 비틀림 보유 지지 프레임(401, 402)과 비틀림 지지축(410) 이외의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지로 구성된다.

따라서, 제1 실시 형태와 공통되는 구성에 대해서는, 도 20 중에 공통인 부호를 붙이고 중복된 설명을 생략한다. 또한 도 20에 있어서 외부 가열 벨트(105)는 그 도시를 생략한다.

도 20에 도시한 바와 같이, 변위 기구의 일례인 비틀림 보유 지지 프레임 기구(400)는 비틀림 보유 지지 프레임(401)과, 비틀림 보유 지지 프레임(402)과, 비틀림 지지축(410)을 갖고 있다.

비틀림 보유 지지 프레임(401)은 외부 가열 롤러(103)의 양단부를 회전 가능하게 보유 지지한다. 비틀림 보유 지지 프레임(402)은 외부 가열 롤러(104)의 양단부를 회전 가능하게 보유 지지한다. 비틀림 지지축(410)은 비틀림 보유 지지 프레임(401, 402)을 비틀림 회전 가능하게 지지한다.

제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이 정착 롤러(101)와 벨트 유닛(34)이 스티어링 각도 θ를 갖는 경우, 정착 롤러(101)의 후방측, 전방측에 있어서 외부 가열 롤러(103, 104)는 외부 가열 벨트(미도시)가 일단부에서 정착 롤러(101)와 접촉하도록 힘을 받는다. 즉, 정착 롤러(101)에 대한 외부 가열 롤러(103)의 일단부측의 압이 강해지고, 타단부측의 압은 약해진다. 또한, 정착 롤러(101)에 대한 외부 가열 롤러(104)의 일단부측의 압이 약해지고, 타단부측의 압은 강해진다. 이러한 경우에 있어서, 비틀림 보유 지지 프레임 기구(400)는 다음과 같이 동작한다.

정착 롤러(101)로부터의 반력에 의해 외부 가열 롤러(103)의 일단부측은 도 20 중 위 방향으로 변위한다. 이에 수반하여, 비틀림 보유 지지 프레임(401)의 일단부측이 밀려 올라간다. 비틀림 보유 지지 프레임(401)의 일단부측이 밀려 올라감으로써, 비틀림 보유 지지 프레임(401)은 지지축(410)을 중심으로 비틀림 회전한다. 비틀림 회전한 비틀림 보유 지지 프레임(401)의 타단부측은 도 20 중 아래 방향으로 변위한다. 이에 수반하여, 외부 가열 롤러(103)의 타단부측이 눌려 내려간다.

이상의 구성에 의해, 비틀림 보유 지지 프레임 기구(400)는 외부 가열 롤러(103, 104)의 단부를 번갈아 올리고 내리게 한다. 그 결과, 외부 가열 롤러(103, 104)는 비틀림 회전을 하도록 변위한다.

제3 실시 형태에 따르면, 정착 롤러(101)와 벨트 유닛(34)이 스티어링 각도 θ를 갖고서 접촉할 때, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 갖는다. 따라서, 정착 롤러(101)에 접촉하는 외부 가열 벨트(105)의 그 폭 방향의 양단측에 있어서의 가압력의 차를 저감하는 데 효과를 갖는다. 외부 가열 벨트(105)의 그 이동 방향을 따른 접촉 길이가, 벨트 폭 방향의 위치에 있어서 편차가 생기는 것을 저감하는 효과를 갖는다. 정착 롤러로부터의 반력을 활용하여 외부 가열 롤러(103, 104)를 각각 비틀림 회전시키는 효과를 갖는다. 외부 가열 롤러(103, 104)를 적은 힘으로 비틀림 회전시키는 효과를 갖는다. 외부 가열 벨트(105)의 압력 분포의 조정을 가압 스프링(204)의 조정으로 용이하게 할 수 있는 효과를 갖는다. 외부 가열 벨트(105)의 압력 분포가 스티어링 각도 θ의 변화에 의하지 않고 안정된 효과를 갖는다.

그러나, 가압력을 받는 지지축(410)(지지축(207))으로부터, 외부 가열 롤러 단부까지의 거리가 짧은 점에 있어서, 강도 설계의 점에서 제1 실시 형태 쪽이 보다 바람직하다. 또한, 외부 가열 롤러(103, 104)에의 가압압의 밸런스를 맞춰서 조정할 수 있기 때문에 제1 실시 형태의 쪽이 보다 바람직하다.

<제4 실시 형태>

도 21은 제4 실시 형태에 있어서의 비틀림 골격 기구(500)의 설명도이다.

제4 실시 형태에서는, 롤러 보유 지지 프레임(206)에 의해 단부가 보유 지지된 외부 가열 롤러(103, 104) 대신에, 분할 롤러(103a, 103b, 104a, 104b)가 설치되어 있다. 그리고, 분할 롤러(103a, 103b, 104a, 104b)는 외부 가열 벨트(105)의 내측에 배치된 비틀림 골격 기구(500)에 의해 지지되어 있다. 또한, 비틀림 골격 기구(500)와 분할 롤러(103a, 103b, 104a, 104b) 이외의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지로 구성된다.

따라서, 제1 실시 형태와 공통되는 구성에 대해서는 중복된 설명을 생략한다.

도 21에 도시한 바와 같이, 변위 기구의 일례인 비틀림 골격 기구(500)는, 분할 롤러(103a, 103b, 104a, 104b)를 각각 회전 가능하게 지지한다. 분할 롤러(103a, 103b, 104a, 104b)는 외부 가열 벨트(105)를 회전 가능하게 걸침과 함께, 외부 가열 벨트(105)의 회전에 수반하여 종동 회전한다.

비틀림 골격 기구(500)의 구성을 상세하게 설명한다. 롤러축(501)은 분할 롤러(103a, 103b)를 회전 가능하게 지지하는 축이다. 롤러축(502)은 분할 롤러(104a, 104b)를 회전 가능하게 지지하는 축이다. 축 보유 지지 부재(511, 512)는 롤러축(501, 502)을 각각 보유 지지하는, 도 18의 X축선을 따른 부재이다. 연결 부재(530)는 롤러축(501, 502)이 비틀림 회전 가능해지도록, 축 보유 지지 부재(511, 512)를 회전 가능하게 보유 지지한다. 벨트의 폭 방향을 따라 연결 부재(530)로부터 연장된 핸들부(531)는 제1 실시 형태의 지지축(207)과 마찬가지로 회전 기구에 의해 요동되어, 비틀림 골격 기구(500)를 유닛 회전시킨다.

또한, 축 보유 지지 부재(511, 512)는 분할 롤러(103a, 103b, 104a, 104b)와 동일한 직경을 갖도록 형성됨으로써, 외부 가열 벨트(105)를 걸쳐도 된다.

따라서 제4 실시 형태의 벨트 유닛(34)은 롤러축(501, 502)과, 분할 롤러(103a, 103b, 104a, 104b)와, 외부 가열 벨트(105)를 구비한다.

또한 제4 실시 형태의 변위 기구는 축 보유 지지 부재(511, 512)와, 연결 부재(530)를 구비한다.

제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이 정착 롤러(101)와 벨트 유닛(34)이 스티어링 각도 θ를 갖는 경우, 정착 롤러(101)의 후방측, 전방측에 있어서 분할 롤러(103a와 103b, 104a와 104b)는 외부 가열 벨트(미도시)가 일단부에서 정착 롤러(101)와 접촉하도록 힘을 받는다. 즉, 정착 롤러(101)에 대한 분할 롤러(103a)의 압이 강해지고, 분할 롤러(103b)의 압은 약해진다. 또한, 정착 롤러(101)에 대한 분할 롤러(104a)의 압이 약해지고, 분할 롤러(104b)의 압은 강해진다. 이러한 경우에 있어서, 비틀림 골격 기구(500)는 다음과 같이 동작한다.

정착 롤러(101)로부터의 반력에 의해 분할 롤러(103a)는 도 21 중 위 방향으로 변위한다. 이에 수반하여, 롤러축(501)의 일단부측이 밀려 올라간다. 롤러축(501)의 일단부측이 밀려 올라감으로써, 롤러축(501)은 축 보유 지지 부재(511)를 중심으로 비틀림 회전한다. 축 보유 지지 부재(511)를 중심으로 비틀림 회전한 롤러축(501)의 타단부측은 도 21 중 아래 방향으로 변위한다. 이에 수반하여, 분할 롤러(103b)가 눌려 내려간다.

정착 롤러(101)로부터의 반력에 의해 분할 롤러(104a)는 도 21 중 위 방향으로 변위한다. 이에 수반하여, 롤러축(502)의 타단부측이 밀려 올라간다. 롤러축(502)의 타단부측이 밀려 올라감으로써, 롤러축(502)은 축 보유 지지 부재(512)를 중심으로 비틀림 회전한다. 축 보유 지지 부재(512)를 중심으로 비틀림 회전한 롤러축(502)의 일단부측은 도 21 중 아래 방향으로 변위한다. 이에 수반하여, 분할 롤러(104b)가 눌려 내려간다.

이상의 구성에 의해, 비틀림 골격 기구(500)는 롤러축(501, 502)의 단부를 번갈아 올리고 내리게 한다. 그 결과, 롤러축(501, 502)는 비틀림 회전을 하도록 변위한다.

제4 실시 형태에 따르면, 정착 롤러(101)와 벨트 유닛(34)이 스티어링 각도 θ를 갖고서 접촉할 때, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 갖는다. 따라서, 정착 롤러(101)에 접촉하는 외부 가열 벨트(105)의 그 폭 방향의 양단측에 있어서의 가압력의 차를 저감하는 데 효과를 갖는다. 외부 가열 벨트(105)의 그 이동 방향을 따른 접촉 길이가, 벨트 폭 방향의 위치에 있어서 편차가 생기는 것을 저감하는 효과를 갖는다. 정착 롤러로부터의 반력을 활용하여 외부 가열 롤러(103, 104)를 각각 비틀림 회전시키는 효과를 갖는다. 롤러축(501, 502)를 적은 힘으로 비틀림 회전시키는 효과를 갖는다. 외부 가열 벨트(105)의 압력 분포의 조정을 가압 스프링(204)의 조정으로 용이하게 할 수 있는 효과를 갖는다. 외부 가열 벨트(105)의 압력 분포가 스티어링 각도 θ의 변화에 의하지 않고 안정된 효과를 갖는다.

그러나, 핸들부(531, 532)가 벨트(105)에 간섭하지 않은 점에 있어서 제1 실시 형태의 쪽이 보다 바람직하다. 또한, 벨트 유닛(34)에의 가압을 행할 때에 가압력을 외부 가열 롤러(103, 104)의 단부에 분산시킬 수 있기 때문에, 강도 설계의 점에서 제1 실시 형태의 쪽이 보다 바람직하다. 또한, 분할 롤러와 축 보유 지지 부재의 이음매에 의한 화상 품질에의 영향이 없기 때문에 제1 실시 형태의 쪽이 보다 바람직하다.

<그 밖의 실시 형태>

도 22의 (a) 및 (b)는 각각 그 밖의 실시 형태에 있어서의 일체형 롤러 보유 지지 프레임과, 연결형의 롤러 보유 지지 프레임의 설명도이다. 도 23은 그 밖의 실시 형태의 롤러 보유 지지 프레임의 설명도이다.

이상, 제1 내지 제4 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명을 실시하기 위한 구성은 이들 실시 형태의 구성에만 한정되지 않는다. 가열 회전체에 접촉하는 벨트 유닛의 지지 부재가 스티어링 각도 θ의 변화에 따라서 비틀림 각도 α를 취하도록 지지되어 있으면 다른 구성이어도 된다.

제1 실시 형태의 구성에 있어서, 롤러 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b)과, 요동 프레임(208)과, 지지축(207; 207a, 207b, 207c, 207d)은 변위 기구로서 기능한다. 그리고, 롤러 보유 지지 프레임(206a, 206b) 각각을, 축을 중심으로 한 회전에 의해 단부 회전 가능하게 하고 있지만, 변위 기구는 이 구성에만 한정되지 않는다. 그 결과로서, 정착 롤러(101)의 둘레면을 따라 벨트 유닛의 변형이 발생하면 되고, 이하의 구성을 채용하여도 된다.

예를 들어, 도 22의 (a)에 도시한 바와 같이, 요동 프레임(208), 지지축(207; 207a, 207b, 207c, 207d) 대신에 저강성의 프레임(206c, 206d)을 사용하는 구성이어도 된다. 이 구성에서도 롤러 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b)은 단부 회전 가능하게 지지된다. 구체적으로는, 정착 롤러(101)로부터의 반력을 받은 롤러 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b)이 정착 롤러(101)의 둘레면을 따라 변위하여, 저강성의 프레임(206c, 206d)을 변형시킨다. 그 결과로서, 롤러 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b)은 단부 회전한다. 이때 롤러 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b)은 저강성의 프레임(206c, 206d)에 지지되어 있는 점 이외에는 제1 실시 형태와 동일하다.

예를 들어, 도 22의 (b)에 도시한 바와 같이, 지지축(207; 207a, 207b, 207c, 207d) 대신에 한 쌍의 기둥(206c, 206d)을 사용하는 구성이어도 된다. 이 구성에서도 롤러 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b)은 단부 회전 가능하게 지지된다. 구체적으로는, 정착 롤러(101)로부터의 반력을 받은 롤러 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b)이 정착 롤러(101)의 둘레면을 따라 변위하여, 한 쌍의 기둥(206c, 206d)를 변위시킴과 함께 공회전시킨다. 그 결과로서, 롤러 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b)은 단부 회전한다. 이때 롤러 보유 지지 프레임(206;206a, 206b)은 한 쌍의 기둥(206c, 206d)에 지지되어 있는 점 이외에는 제1 실시 형태와 동일하다.

예를 들어, 도 23에 도시한 바와 같이, 단부 회전하는 롤러 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b) 대신에 외부 가열 롤러의 각 단부를 스프링과 같은 탄성체를 사용하여 요동 가능하게 지지하는 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b)을 사용해도 된다. 이 구성에 의해, 외부 가열 롤러(103, 104)는 정착 롤러(101)의 둘레면을 따라 변위하도록 그 일단부측의 단부와 타단부측의 단부를 올리고 내리게 한다. 그 결과로서, 벨트 유닛(34)은 정착 롤러(101)의 둘레면을 따라 변형된다. 이때 롤러 보유 지지 프레임(206; 206a, 206b)은 요동 프레임에 고정하여 지지되어 있는 점과, 외부 가열 롤러(103, 104)의 보유 지지를, 탄성체를 개재해서 행하는 점 이외에는 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

그러나, 상술한 구성에서는, 외부 가열 롤러(103, 104)를 비트는 힘에 대해서 외부 가열 롤러(103, 104)에 의해 베어링판의 강성의 반력이나 탄성체의 신축에 수반하는 반력을 받기 때문에, 외부 가열 롤러(103, 104)를 비틀림 회전시키기 위해 제1 실시 형태보다도 힘을 필요로 한다. 따라서, 제1 실시 형태 쪽이 보다 바람직하다.

또한, 외부 가열 롤러(103, 104)를 비틀림 회전시키는 힘을 외부의 구동원에 의해 발생시켜도 된다. 예를 들어, 제1 실시 형태의 지지축(207)을 모터에 의해 능동적으로 회전시키는 구성이어도 된다.

그러나, 외부의 구동원을 사용하는 경우에는 벨트 유닛(34)의 회전에 수반하는 제어가 필요해져서, 장치 구성이 복잡해지고, 부품 개수가 증대한다. 따라서, 제1 실시 형태 쪽이 보다 바람직하다.

또한, 가열 회전체에 접촉하는 벨트 유닛(34)의 외부 가열 벨트(105)를 지지하는 외부 가열 롤러(103, 104)가 변위 기구에 의해 비틀림 회전 가능하게 지지되어 있고, 이 구성에 영향을 주지 않으면, 다른 구성 요소를 추가해도 상관없다.

따라서, 벨트 유닛(34)을 지지하는 지지 부재는, 외부 가열 롤러(103, 104)의 2개에만 한정되지 않는다. 예를 들어, 지지 부재가 정착 롤러(101)의 둘레면을 추종하도록 변위하는 구성이면, 벨트 유닛은 2 이상의 롤러 또는 닙 패드 등을 구비해도 된다.

한 쌍의 롤러의 그 길이 방향의 한쪽 단부를 지지하는 제1 지지 부재와 그 길이 방향의 다른 쪽 단부를 지지하는 제2 지지 부재가 독립하여 회전하는 한, 실시 형태의 구성의 일부 또는 전부를, 그 대체적인 구성으로 치환한 다른 실시 형태로도 실시할 수 있다.

따라서, 롤러 및 벨트의 가열 방법은, 할로겐 히터로는 제한되지 않는다. 예를 들어, 롤러 및 벨트에 유도 가열층을 형성하여 교번 자속에 의해 유도 가열해도 된다. 롤러 및 벨트는 가열 회전체의 가열 용도로는 제한되지 않는다. 예를 들어, 가열 회전체의 회전축선 방향의 온도 분포를 평균화하는 균열 용도, 가열 회전체의 냉각을 촉진하는 냉각 용도로도 실시할 수 있다. 가열 회전체는 정착 롤러로 제한되지 않는다. 예를 들어, 가열 회전체는 기록재의 화상면의 이면을 가열하는 가압 롤러일 수 있다.

실시 형태로서 설명한 화상 가열 장치는, 정착 디바이스 외에, 화상의 광택이나 표면성을 조정하는 표면 가열 장치로서도 실시 가능하다. 또한, 이 화상 가열 장치는 화상 형성 장치에 내장하는 것 이외에, 단독으로 설치, 조작되는 1대의 장치 또는 컴포넌트 유닛으로서 실시할 수 있다. 이 화상 형성 장치는 풀컬러의 화상을 형성하는 화상 형성 장치에 한정되지 않고, 모노크롬의 화상을 형성하는 화상 형성 장치여도 된다. 또한, 이 화상 가열 장치에 필요한 디바이스, 장비, 하우징 구조를 가함으로써, 프린터, 각종 인쇄기, 복사기, FAX, 복합기 등, 다양한 용도의 화상 형성 장치에서 실시할 수 있다.

본 명세서에 기재된 구조를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 상술된 상세한 설명에 한정되는 것이 아니고, 본 출원은 하기의 청구 범위 또는 개선의 목적 내에서 이러한 변형 또는 변경이 포함되어야 한다.

Claims

기록재 상의 토너상을 가열하는 가열 회전체;
상기 가열 회전체에 접촉하여 상기 가열 회전체를 가열하는 엔드리스 형상의 벨트와, 상기 벨트의 내면을 회전 가능하게 지지함과 함께 상기 벨트를 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 제1 및 제2 지지 부재를 포함하는 벨트 유닛;
상기 벨트의 폭 방향에 있어서 상기 벨트가 미리 정해진 존으로부터 벗어난 것을 검출하는 검출기;
상기 검출기의 출력에 따라서, 상기 벨트를 상기 미리 정해진 존 내로 되돌리는 방향으로 상기 벨트 유닛을 회전시키는 회전 기구;
상기 회전 기구에 의한 상기 벨트 유닛의 회전에 수반하여, 상기 제1 지지 부재가 상기 벨트를 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 힘이 상기 벨트의 상기 폭 방향의 양단에 있어서 서로 똑같아지는 방향으로 상기 제1 지지 부재가 변위하는 것을 허용함과 함께, 상기 회전 기구에 의한 상기 벨트 유닛의 회전에 수반하여, 상기 제2 지지 부재가 상기 벨트를 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 힘이 상기 벨트의 상기 폭 방향의 양단에 있어서 서로 똑같아지는 방향으로 상기 제2 지지 부재가 변위하는 것을 허용하는 변위 기구;
를 포함하는 화상 가열 장치.
제1항에 있어서,
상기 변위 기구는,
상기 제1 및 제2 지지 부재의 상기 폭 방향의 일단부측의 각 단부를 보유 지지하는 제1 보유 지지 부재로서, 상기 회전 기구에 의한 상기 벨트 유닛의 회전에 수반하여, 상기 제1 및 제2 지지 부재가 상기 벨트의 상기 폭 방향의 일단부측을 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 각각의 힘이 서로 똑같아지는 방향으로 요동 가능한 제1 보유 지지 부재와,
상기 제1 및 제2 지지 부재의 상기 폭 방향의 타단부측의 각 단부를 보유 지지하는 제2 보유 지지 부재로서, 상기 회전 기구에 의한 상기 벨트 유닛의 회전에 수반하여, 상기 제1 및 제2 지지 부재가 상기 벨트의 상기 폭 방향의 타단부측을 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 각각의 힘이 서로 똑같아지는 방향으로 요동 가능한 제2 보유 지지 부재를 포함하는 화상 가열 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 보유 지지 부재는 동일 축선을 중심으로 회전 가능한 화상 가열 장치.
제3항에 있어서,
상기 회전 기구에 의한 상기 벨트 유닛의 회전에 수반하여, 상기 제1 보유 지지 부재와 상기 제2 보유 지지 부재는 상기 동일 축선을 중심으로 서로 역방향으로 회전가능한 화상 가열 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 보유 지지 부재를 요동 가능하게 지지하는 요동 지지 기구와,
상기 요동 지지 기구를 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 가압 기구를 더 포함하는 화상 가열 장치.
제5항에 있어서,
상기 가압 기구는 상기 요동 지지 기구의 상기 폭 방향의 단부를 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 화상 가열 장치.
제6항에 있어서,
상기 요동 지지 기구는 상기 제1 보유 지지 부재를 요동 가능하게 지지하는 제1 축부와, 상기 제2 보유 지지 부재를 요동 가능하게 지지하는 제2 축부를 포함하고,
상기 가압 기구는,
상기 제1 축부의 일단부측에 회전 가능하게 지지된 원통 형상의 제1 회전체와,
상기 제2 축부의 타단부측에 회전 가능하게 지지된 원통 형상의 제2 회전체와,
상기 원통 형상의 제1 회전체에 접촉하여 상기 원통 형상의 제1 회전체를 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 제1 가압 부재와,
상기 원통 형상의 제2 회전체에 접촉하여 상기 원통 형상의 제2 회전체를 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 제2 가압 부재를 포함하고,
상기 회전 기구에 의한 상기 벨트 유닛의 회전에 의해, 상기 제1 및 제2 가압 부재는 상기 원통 형상의 제1 및 제2 회전체를 각각 종동 회전시키는 화상 가열 장치.
제1항에 있어서,
상기 가열 회전체는, 상기 벨트를 가압하는 가열 롤러, 또는 상기 벨트에 대향하는 롤러에 의해 상기 벨트를 향해서 내면으로부터 가압된 가열 벨트인 화상 가열 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 지지 부재는 각각 제1 및 제2 지지 롤러인 화상 가열 장치.
제9항에 있어서,
상기 가열 회전체와 상기 벨트가 접촉하는 접촉부에 있어서 상기 가열 회전체의 이동 방향과 상기 벨트의 이동 방향이 이루는 각이, 상기 회전 기구에 의해, 제1 각도와, 상기 제1 각도보다 절댓값이 큰 제2 각도로 변경 가능할 때,
상기 제1 각도로 변경될 때의 상기 제1 지지 롤러의 축선과 상기 제2 지지 롤러의 축선이 이루는 제1 비틀림(tilt) 각도의 절댓값보다, 상기 제2 각도로 변경될 때의 상기 제1 지지 롤러와 상기 제2 지지 롤러가 이루는 제2 비틀림 각도의 절댓값 쪽이 큰 화상 가열 장치.
제1항에 있어서,
상기 회전 기구에 의해, 상기 벨트 유닛은 상기 벨트의 상기 폭 방향에 대해 상기 벨트 유닛의 중앙에 위치하는 축선을 중심으로 회전하는 화상 가열 장치.
제1항에 있어서,
상기 가열 회전체를 회전 구동하는 구동 기구를 더 포함하고, 상기 벨트는 상기 가열 회전체에 종동 회전하는 화상 가열 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 및 제2 지지 롤러의 각각에는 히터가 내장되어 있는 화상 가열 장치.
기록재 상의 토너상을 가열하는 가열 회전체;
상기 가열 회전체에 접촉하여 상기 가열 회전체를 가열하는 엔드리스 형상의 벨트와, 상기 벨트의 내면을 회전 가능하게 지지함과 함께 상기 벨트를 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 제1 및 제2 지지 롤러를 포함하는 벨트 유닛;
상기 벨트의 폭 방향에 있어서 상기 벨트가 미리 정해진 존으로부터 벗어난 것을 검출하는 검출기;
상기 검출기의 출력에 따라, 상기 벨트를 상기 미리 정해진 존 내로 되돌리는 방향으로 상기 벨트 유닛을 회전시키는 회전 기구;
상기 벨트의 폭 방향의 일단부측에 있어서 상기 제1 및 제2 지지 롤러의 단부를 회전 가능하게 보유 지지하는 제1 보유 지지 부재;
상기 벨트의 폭 방향의 타단부측에 있어서 상기 제1 및 제2 지지 롤러의 단부를 회전 가능하게 보유 지지하는 제2 보유 지지 부재;
를 포함하고,
상기 제1 및 제2 보유 지지 부재는, 상기 제1 지지 롤러와 상기 제2 지지 롤러가 서로 평행할 때의 상기 제1 지지 롤러의 축선에 평행한 축선을 중심으로 각각 요동 가능한 화상 가열 장치.
제14항에 있어서,
상기 제1 및 제2 보유 지지 부재는 동일 축선을 중심으로 회전 가능한 화상 가열 장치.
제15항에 있어서,
상기 회전 기구에 의한 상기 벨트 유닛의 회전에 수반하여, 상기 제1 보유 지지 부재와 상기 제2 보유 지지 부재는 상기 동일 축선을 중심으로 서로 역방향으로 회전하는 화상 가열 장치.
제14항에 있어서,
상기 제1 및 제2 보유 지지 부재를 요동 가능하게 지지하는 요동 지지 기구와,
상기 요동 지지 기구를 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 가압 기구를 더 포함하는 화상 가열 장치.
제17항에 있어서,
상기 가압 기구는 상기 요동 지지 기구를 상기 벨트의 폭 방향의 단부에서 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 화상 가열 장치.
제18항에 있어서,
상기 요동 지지 기구는, 상기 제1 보유 지지 부재를 요동 가능하게 지지하는 제1 축부와, 상기 제2 보유 지지 부재를 요동 가능하게 지지하는 제2 축부를 포함하고,
상기 가압 기구는,
상기 제1 축부의 일단부측에 회전 가능하게 지지된 원통 형상의 제1 회전체와,
상기 제2 축부의 타단부측에 회전 가능하게 지지된 원통 형상의 제2 회전체와,
상기 원통 형상의 제1 회전체에 접촉하여 상기 원통 형상의 제1 회전체를 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 제1 가압 부재와,
상기 원통 형상의 제2 회전체에 접촉하여 상기 원통 형상의 제2 회전체를 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 제2 가압 부재를 포함하고,
상기 회전 기구에 의한 상기 벨트 유닛의 회전에 의해, 상기 제1 및 제2 가압 부재는 상기 원통 형상의 제1 및 제2 회전체를 각각 종동 회전시키는 화상 가열 장치.
제14항에 있어서,
상기 가열 회전체는, 상기 벨트를 가압하는 가열 롤러, 또는 상기 벨트에 대향하는 롤러에 의해 상기 벨트를 향해서 내면으로부터 가압된 가열 벨트인 화상 가열 장치.
제14항에 있어서,
상기 가열 회전체와 상기 벨트가 접촉하는 접촉부에 있어서 상기 가열 회전체의 이동 방향과 상기 벨트의 이동 방향이 이루는 각이, 상기 회전 기구에 의해, 제1 각도와, 상기 제1 각도보다 절댓값이 큰 제2 각도로 변경 가능할 때,
상기 제1 각도로 변경될 때의 상기 제1 지지 롤러의 축선과 상기 제2 지지 롤러의 축선이 이루는 제1 비틀림 각도의 절댓값보다, 상기 제2 각도로 변경될 때의 상기 제1 지지 롤러와 상기 제2 지지 롤러가 이루는 제2 비틀림 각도의 절댓값 쪽이 큰 화상 가열 장치.
제14항에 있어서,
상기 회전 기구에 의해 상기 벨트 유닛은 상기 벨트의 폭 방향에 대해 상기 벨트 유닛의 중앙에 위치하는 축선을 중심으로 회전하는 화상 가열 장치.
제14항에 있어서,
상기 가열 회전체를 회전 구동하는 구동 기구를 더 포함하고,
상기 벨트는 상기 가열 회전체에 종동 회전하는 화상 가열 장치.
제14항에 있어서,
상기 제1 및 제2 지지 롤러의 각각에는 히터가 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 기재된 화상 가열 장치.
기록재 상의 토너상을 가열하는 가열 회전체와,
상기 가열 회전체에 접촉하여 상기 가열 회전체를 가열하는 엔드리스 형상의 벨트와, 상기 벨트의 내면을 회전 가능하게 지지함과 함께 상기 벨트를 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 제1 및 제2 지지 롤러를 포함하는 벨트 유닛과,
상기 벨트의 폭 방향에 있어서 상기 벨트가 미리 정해진 존으로부터 벗어난 것을 검출하는 검출기와,
상기 검출기의 출력에 따라서, 상기 벨트를 상기 미리 정해진 존 내로 되돌리는 방향으로 상기 벨트 유닛을 회전시키는 회전 기구와,
상기 회전 기구에 의한 상기 벨트 유닛의 회전에 수반하여, 상기 제1 및 제2 지지 롤러의 축선이 서로 다른 방향에서 비틀려지도록 상기 제1 및 제2 지지 롤러가 변위하는 것을 허용하는 변위 기구
를 포함하는 화상 가열 장치.
제25항에 있어서,
상기 변위 기구는,
상기 제1 및 제2 지지 롤러의 폭 방향의 일단부측의 각 단부를 회전 가능하게 보유 지지하는 제1 보유 지지 부재로서, 상기 회전 기구에 의한 상기 벨트 유닛의 회전에 수반하여, 상기 제1 및 제2 지지 롤러가 상기 벨트의 폭 방향의 일단부측을 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 각각의 힘이 서로 똑같아지는 방향으로 요동 가능한 제1 보유 지지 부재와,
상기 제1 및 제2 지지 롤러의 폭 방향의 타단부측의 각 단부를 회전 가능하게 보유 지지하는 제2 보유 지지 부재로서, 상기 회전 기구에 의한 상기 벨트 유닛의 회전에 수반하여, 상기 제1 및 제2 지지 롤러가 상기 벨트의 폭 방향의 타단부측을 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 각각의 힘이 서로 똑같아지는 방향으로 요동 가능한 제2 보유 지지 부재를 포함하는 화상 가열 장치.
제26항에 있어서,
상기 제1 및 제2 보유 지지 부재는 동일 축선을 중심으로 회전 가능한 화상 가열 장치.
제27항에 있어서,
상기 회전 기구에 의한 상기 벨트 유닛의 회전에 수반하여, 상기 제1 보유 지지 부재와 상기 제2 보유 지지 부재는 상기 동일 축선을 중심으로 서로 역방향으로 회전하는 화상 가열 장치.
제26항에 있어서,
상기 제1 및 제2 보유 지지 부재를 요동 가능하게 지지하는 요동 지지 기구와,
상기 요동 지지 기구를 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 가압 기구를 더 포함하는 화상 가열 장치.
제29항에 있어서,
상기 가압 기구는, 상기 요동 지지 기구의 상기 폭 방향의 단부를 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 화상 가열 장치.
제30항에 있어서,
상기 요동 지지 기구는, 상기 제1 보유 지지 부재를 요동 가능하게 지지하는 제1 축부와, 상기 제2 보유 지지 부재를 요동 가능하게 지지하는 제2 축부를 포함하고,
상기 가압 기구는,
상기 제1 축부의 일단부측에 회전 가능하게 지지된 원통 형상의 제1 회전체와,
상기 제2 축부의 타단부측에 회전 가능하게 지지된 원통 형상의 제2 회전체와,
상기 원통 형상의 제1 회전체에 접촉하여 상기 원통 형상의 제1 회전체를 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 제1 가압 부재와,
상기 원통 형상의 제2 회전체에 접촉하여 상기 원통 형상의 제2 회전체를 상기 가열 회전체를 향해서 가압하는 제2 가압 부재를 포함하고,
상기 회전 기구에 의한 상기 벨트 유닛의 회전에 의해, 상기 제1 및 제2 가압 부재는 상기 원통 형상의 제1 및 제2 회전체를 각각 종동 회전시키는 화상 가열 장치.
제25항에 있어서,
상기 가열 회전체는, 상기 벨트를 가압하는 가열 롤러, 또는 상기 벨트에 대향하는 롤러에 의해 상기 벨트를 향해서 내면으로부터 가압된 가열 벨트인 화상 가열 장치.
제25항에 있어서,
상기 가열 회전체와 상기 벨트가 접촉하는 접촉부에 있어서 상기 가열 회전체의 이동 방향과 상기 벨트의 이동 방향이 이루는 각이, 상기 회전 기구에 의해, 제1 각도와, 상기 제1 각도보다 절댓값이 큰 제2 각도로 변경 가능할 때,
상기 제1 각도로 변경될 때의 상기 제1 지지 롤러의 축선과 상기 제2 지지 롤러의 축선이 이루는 제1 비틀림 각도의 절댓값보다, 상기 제2 각도로 변경될 때의 상기 제1 지지 롤러와 상기 제2 지지 롤러가 이루는 제2 비틀림 각도의 절댓값 쪽이 큰 화상 가열 장치.
제25항에 있어서,
상기 회전 기구에 의해 상기 벨트 유닛은 상기 벨트의 폭 방향에 대해 상기 벨트 유닛의 중앙에 위치하는 축선을 중심으로 회전하는 화상 가열 장치.
제25항에 있어서,
상기 가열 회전체를 회전 구동하는 구동 기구를 더 포함하고,
상기 벨트는 상기 가열 회전체에 종동 회전하는 화상 가열 장치.
제25항에 있어서,
상기 제1 및 제2 지지 롤러의 각각에는 히터가 내장되어 있는 화상 가열 장치.