KR0145870B1 - 화상형성장치의 히터 온도 제어장치 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

전자사진 현상방식을 채용한 화상형성장치에서 인쇄매체상에 부착되어 있는 현상제를 정착시키기 위한 열을 발생하는 히터에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제

히터의 전력 용량을 증가시키지 않고서도 웜-업시간을 단축시킨다.

3. 발명의 해결방법의 요지

히터의 발열수단을 적어도 두개 이상으로 구성하고, 히터의 온도 변화에 따라 발열수단들을 선택적으로 구동시켜 히터의 온도를 제어한다.

4. 발명의 중요한 용도

전자사진 현상방식을 채용한 복사기, 프린터, 팩시밀리등과 같은 화상형성장치에 이용한다.

Description

화상형성장치의 히터 온도 제어장치

제1도는 일반적인 히터 온도 제어장치의 블록구성도.

제2도는 본 발명에 따른 히터 온도 제어장치의 블록구성도.

제3도는 시간에 대한 히터의 온도 변화를 보인 도면.

제4도는 본 발명에 따른 다른 실시예의 히터 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 전원스위치 12 : 입력필터

14 : 전원공급장치 22 : 온도검출센서

24 : 히터 26, 28 : 히트 램프

30, 32 :구동스위치 34 : 콘트롤러

본 발명은 화상형성장치에 관한 것으로, 특히 전자사진 현상방식을 채용한 화상형성장치에 있어서 인쇄매체상에 부착되어 있는 현상제를 정착시키기 위한 열을 발생하는 히터(heater)의 온도를 제어하는 회로에 관한 것이다.

일반적으로 전자사진 현상방식을 채용한 복사기, 프린터, 팩시밀리등과 같은 화상형성장치는 인쇄매체에 전사된 현상제를 정착시키기 위한 정착기를 구비한다. 상기 정착기를 히터가 설치된 히트롤러와 압력롤러를 구비하여 인쇄매체상에 부착되어 있는 현상제를 히터롤러의 열과 압력롤러의 압력에 의해 정착시킨다. 상기 히터로서는 히트 램프라 불리우는 램프를 사용하며, 히트 램프는 히트롤러의 내부에 설치된다. 이와 같은 장착기에서 정착이 양호하게 이루어지도록 하기위해 히터의 온도가 적정 온도가 되어야 한다. 이러한 적정 온도를 정착온도라하며, 이는 해당 화상형성장치에 사용되는 현상제의 특성에 따라 결정된다.

초기에 히터를 구동시켜 정착온도까지 상승시키기 위해서는 어느 정도의 시간이 소요된다. 이 시간은 히트 램프의 종류에 따른 특성, 히터의 초기온도, 정착온도등에 따라 약간의 차이는 있으나, 통상적으로 수십초 이상이 소요된다. 예를들어 히트 램프로서 널리 사용되는 400W의 전략용량을 가지는 할로게(halogen)램프의 경우 상온으로부터 150℃정도로 상승하는데는 약 35초~50초정도가 소요된다.

이때 시간에 대한 온도 상승의 기울기를(여기서 k는 기울기를, T는 온도를, t는 시간을 나타낸다.)라 하면, 히트 램프로서 사용되는 램프들의 기울기 k는 종류마다 약간의 차이는 있으나, 통상적으로 저온에서는 작고 온도가 어느 정도 상승되면 급격히 커지기 시작한다.

이에따라 실제 복사 또는 프린트시 신속히 정착온도에 도달하도록 하기 위해 초기에 화상형성장치에 동작이 가능한 상태, 즉 대기(stand-by)상태로 만들기 위새 웜-업(warm-up)시킬 때 히터를 일정 온도로 예열시켜 놓고 대기상태인 동안 그 온도를 유지시킨다. 이러한 온도를 대기온도라 한다. 이와 같이 대기온도를 유지하고 있는 히터를 복사 또는 프린트시에는 다시 구동시켜 히터의 온도를 정착온도까지 상승시킴으로써 정착이 이루어지도록 한다.

상기한 바와 같이 히터 온도를 제어하기 위한 장치는 일반적으로 제1도와 같이 구성된다. 제1도에서 전원스위치(10)가 온되면, 교유입력전원 AC가 전원스위치(10)와 입력필터(12)를 거쳐 전원공급장치(14)에 인가됨으로써 전원공급장치(14)로부터 화상형성장치의 각 부에 전원이 공급되어진다. 그러면 콘트롤러(20)는 초기화 동작을 수행하며 초기화 동작 완료후, 웜-업시 구동스위치(18)를 온시킴으로써 입력필터(12)를 통한 교류입력정원 AC가 히터(16)에 인가되도록 한다. 히터(16)는 히트 램프를 사용한다. 구동스위치(18)로서는 통상적인 릴레이 또는 트라이액(triac) 등을 사용하여 구성한다. 히터(16)가 구동되어 발열을 시작함에 따라 히터(16)의 온도가 점차적으로 상승한다. 그러면 콘트롤러(20)는 히터(16)에 설치되는 온도검출센서(22)에 의해 히터(16)의 온도를 감지한다. 이때 히터(16)의 온도가 대가온도까지 상승하면, 히터(16)의 온도 변화에 따라 구동스위치(18)을 스위칭시켜 히터(16)를 구동 또는 구동 정지시킴으로써 대기온도를 유지하도록 한다.

한편 초기에 히터의 온도가 대기온도까지 상승되는데 필요한 시간을 일반적으로 웜-업시간이라 하는데, 화상형성장치는 전원이 온된다해도 즉시 사용이 가능한 것이 아니고, 웜-업시간이 경과한후에야 비로소 복사 또는 프린트를 할 수 있다. 이에따라 화상형성장치의 전원을 온시킨 후 신속히 복사 또는 프린트를 하기 위해서는 가능한한 웜-업시간을 단축시켜야만 한다.

이와같이 웜-업시간을 단축하기 위해서는 히트 램프의 열 효율을 개선하거나 보다 큰 전력 용량이 히트 램프를 사용하는 방안 등을 고려할 수 있다.

그러나 히트 램프의 열 효율을 개선하는 것은 기술적으로 용이하지 않으며, 단순히 히트 램프의 전력 용량을 증가시킬 경우에는 증가시킨 만큼의 전력 용량에 맞게 항상 히트 램프를 제어하여야만 한다. 이에따라 구동스위치와 같은 부품도 보다 큰 전력 용량을 가지는 부품을 사용하여야 함으로써 부피가 커지며 비용이 상승하게 되는 문제점이 발생한다. 또한 히트 램프의 전력 용량이 커지면 커질수록 히터의 온도를 특정 온도가 되도록 제어시 온도 편차가 심해짐으로써 그만큼 제어가 곤란해지는 문제점이 발생한다.

따라서 본 발명의 목적은 히터의 전력 용량을 증가시키지 않고서도 히터의 웜-업시간을 단축시킬 수 있는 히터 온도 제어장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 인가되는 전원에 의해 구동되어 인쇄매체상에 부착되어 있는 현상제를 정착시키기 위한 열을 발생하는 적어도 2개이상의 발열수단을 가지는 히터와, 히터에 설치되어 히터의 온도를 검출하는 온도검출센서와, 입력전원측과 각 발열수단 사이에 각각 접속되어 발열수단들에 전원이 인가되는 것을 단속하는 구동스위치들과, 온도검출센서와 구동스위치들에 접속되며 히터의 온도 변화에 따라 발열수단들을 선택적으로 구동시켜 히터의 온도를 제어하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부도면에서 동일한 구성요소들은 가능한한 동일한 참조부호를 사용하였다. 또한 구체적인 히트 램프의 구성과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들 없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 자명할 것이다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하다.

제2도는 본 발명에 따른 히터 온도 제어장치의 블록구성도를 도시한 것으로, 두개의 히터를 사용할 경우를 예시한 것이다. 상기 제2도에서 교류입력전원 AC와 전원스위치(10)와 입력필터(12)와 전원공급장치(14)는 전술한 제1도에서와 동일하며 그에따라 참조부호도 동일하게 기입하였다. 그리고 히터(24)는 종래와 달리 두 개의 히트 램프(26, 28)를 사용하며, 히트 램프(26, 28)마다 가지는 두 개의 접속 단자중 하나씩의 접속단자는 입력 필터(12)의 하나의 출력라인에 공통 접속하고 다른 접속단자는 각각 구동스위치(30, 32)를 통해 입력 필터(12)의 다른 출력라인에 공통 접속한다. 히트 램프(26, 28)는 종래와 마찬가지로 정착기의 히트롤로(도시하지 않았음)내에 설치한다. 이에따라 각각의 히트 램프(26, 28)는 해당하는 구동스위치(30, 32)에 의해 인가되는 교류입력전원 AC에 의해 서로 독립적으로 구동 또는 구동 정지된다. 그러므로 히트 램프(26, 28)를 동시에 구동시키거나 어느 하나만을 선택하여 구동시킬 수 있게 된다. 콘트롤러(24)는 온도검출센서(22)와 구동스위치(30, 32)에 접속되며 온도검출센서(22)에 의해 검출되는 히터(24)의 온도 변화에 따라 히트 램프(26, 28)를 선택적으로 구동시켜 히터(24)의 온도를 제어한다.

제3도는 시간에 대한 히터(24)의 온도 변화를 보인 것으로, 참조부호 S1은 두 개의 히트 램프를 모두 구동시킬때의 히터 온도의 변화를 나타낸 그래프이고, S2는 하나의 히트 램프만을 구동시킬때의 히터 온도의 변화를 나타낸 그래프이다. 또한 t1 내지 t4는 히트 램프를 구동시키 시작한후의 경과시간을 나타내고 T1과 T2는 히터(24)의 온도를 나타낸다. 여기서 t1 내지 t4의 크기는 t1t2t3t4이고, T1과 T2의 크기는 T1T2이다.

이제 본 발명에 따른 제2도의 동작예를 제3도를 참도하여 상세히 설명한다.

우선 콘트롤러(34)는 전술한 바와같은 웜-업시 구동스위치(30, 32)를 모두 온시킴으로써 입력필터(12)를 통한 교류입력전원 AC가 두 개의 히트 램프(26, 28)에 동시에 인가되도록 한다. 두 개의 히트 램프(26, 28)가 동시에 구동되어 발열을 시작함에 따라 히터(24)의 온도가 점차적으로 상승하게 된다. 그러면 콘트롤러(34)는 온도검출센서(22)에 의해 히터(24)의 온도를 감지한다. 이때 히터(24)의 온도가 대지온도까지 상승되면, 두 개의 히트 램프(26, 28)중 하나의 히트 램프는 구동을 정지시키고 다른 하나는 히트 램프만을 히터(24)의 온도 변화에 따라 해당하는 구동스위치를 스위칭시켜 구동 또는 구동 정지시킴으로써 대기온도를 유지한다.

이때 히트 램프(26, 28)로서 사용되는 램프들의 시간에 대한 온도 상승의 기울기 k는 전술한 바와 같이 종류마다 약간의 차이는 있으나, 제3도와 같이 저온에서는 작고 온도가 어느 정도 상승되면 급격히 커진다.

두 개의 히트 램프(26, 28)를 동시에 구동시킬 경우 기울기 k가 급격히 커지기 시작하는 온도를 T1이라 하고 대기온도를 T2라 할 때, 히트 램프(26, 28)를 모두 구동시킬 경우에는 t3시간이 경과할 때 히터(24)의 온도가 대기온도인 T2까지 상승되게 된다. 그러나 하나의 히트 램프만을 구동시킬 경우에는 t2시간이 경과하였을때 기울기 k가 급격히 커지기 시작하고 히터(24)의 온도는 t3시간이 경과한 이후에 비로소 T1이 될뿐만 아니라 히터(24)의 온도가 대기온도인 T2까지 상승하려면 t4시간이 경과하여야만 한다.

따라서 웜-업시 초기에 두 개의 히트 램프(26, 28)를 모두 구동시킴으로써 웜-업시간을 크게 단축시킬 수 있게 된다.

이때 히터(24)의 온도가 대기온도까지 상승된 이후 대기온도를 유지하기 위해 히터(24)의 온도 변화에 따라 두 개의 히트 램프(26, 28)를 동시에 구동 또는 구동 정지시킨다면, 대기온도에서의 기울기 k가 크므로 제어시 온도 편차가 심해진다. 이에따라 히터(24)의 온도가 대기온도까지 상승된 이후에는 하나의 히트 램프는 구동을 정지시키고 다른 하나의 히트 램프을 히터(25)의 온도 변화에 따라 해당하는 구동스위치를 스위칭시켜 구동 또는 구동 정지시킴으로써 대기온도를 유지하도록 하는 것이다. 이는 제3도에서 보는 바와 같이 두 개의 히트 램프를 모두 구동시킬 경우에 비애 하나의 히트 램프만을 구동시킬 경우의 기울기 k가 작기 때문이다.

한편 상술한 제2도에서는 두개의 히트 램프(26, 28)를 사용하여 히터(24)를 구성하였으나, 제4도와 같이 하나의 히트 램프의 튜브(100)내에 두 개의 열선(102, 104)를 설치하여 히터(24)를 구성함으로써 상술한 예와 마찬가지로 히터(24)의 온도를 제어할 수도 있다. 이때 두개의 열선(102, 104)의 일측단은 접속단자(106)에 공통 접속하고 다른 일측단은 각각 별도의 접속단자(108, 110)에 접속한다. 이러한 히터를 제2도에 적용할 경우에 하나의 접속단자(108, 110)는 각각 구동스위치(30, 32)를 통해 입력 필터(12)의 다른 출력라인에 공통 접속하면 된다.

한편 상술한 실시예에서는 히트 램프 또는 열선을 두개 사용하여 히터를 구성하는 예를 설명하였으나, 보다 많은 수의 히트 램프 또는 열선을 사용한다면 웜-업시간을 더욱 단축시킬 수 있다. 이 경우 히터의 온도가 미리 설정된 온도가 될 때까지 모든 히트 램프 또는 열선을 동시에 구동시키고, 이후에는 하나의 히트 램프 또는 열선의 구동만을 제어하며 나머지 히트 램프 또는 열선을 구동 정지시킨다.

또한 히터를 구성하는 히트 램프들 또는 열선들의 전력 용량은 서로 다르게 하거나 동일하도록 할 수 있는데, 서로 동일한 전력 용량을 가지도록 하는 것이 더욱 제어가 용이할 것이다.

상술한 바와같이 본 발명은 히터의 전력 용량을 증가시키지 않고서도 히터의 웜-업시간을 단축시킬 수 있는 잇점이 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 특히 본 발명의 실시예에서는 화상형성장치에 적용하는 것을 예시하였으나, 히터를 사용하는 다른 기기에도 특별한 변형없이 적용할 수도 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허 청구의 범위와 특허 청구의 범위의 균등한 것에 의해 정하여져야 한다.

Claims (12)

1. 인쇄매체상에 부착되어 있는 현상제를 열에 의해 정착시키는 화상형성장치의 히터 온도 제어장치에 있어서, 인가되는 전원에 의해 구동되어 상기 정착을 위한 열을 발생하는 적어도 2개 이상의 발열수단을 가지는 히터와, 상기 히터에 설치되어 상기 히터의 온도를 검출하는 온도검출센서와, 입력전원측과 상기 각 발열수단 사이에 각각 접속되어 상기 발열수단들에 상기 전원이 인가되는 것을 단속하는 구동스위치들과, 상기 온도검출센서와 구동스위치들에 접속되며 상기 검출되는 히터의 온도 변화에 따라 상기 발열수단들을 선택적으로 구동시켜 상기 히터의 온도를 제어하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 히터 온도 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 발열수단들이 히트 램프인 것을 특징으로 하는 히터 온도 제어장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 히트 램프들이 서로 동일한 전력 용량을 가지는 것을 특징으로 하는 히터 온도 제어장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제어수단이 상기 히터의 온도가 미리 설정 된 온도가 될때까지 상기 히트 램프들을 동시에 구동시키고, 이후에는 하나의 히트 램프의 구동만을 제어하며 나머지 히트 램프들은 구동 정지시키는 것을 특징으로 하는 히터의 온도 제어장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 발열수단들이 하나의 히트 램프의 튜브내에 설치되며 각각 해당하는 상기 구동스위치들에 의해 선택되어 구동되는 열선들인 것을 특징으로 하는 히터 온도 제어장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 열선들이 서로 동일한 전력 용량을 가지는 것을 특징으로 하는 히터 온도 제어장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제어수단이 상기 히터의 온도가 미리 설정된 온도가 될때까지 상기 열선들을 동시에 구동시키고, 이후에는 하나의 열선의 구동만을 제어하며 나머지 열선들은 구동 정지시키는 것을 특징으로 하는 히터 온도 제어장치.
8. 인쇄매체상에 부착되어 있는 현상제를 열에 의해 정착시키는 화상형성장치의 히터 온도 제어장치에 있어서, 인가되는 전원에 의해 구동되어 상기 정착을 위한 열을 발생하는 두개의 발열수단을 가지는 히터와, 상기 히터에 설치되어 상기 히터의 온도를 검출하는 온도검출센서와, 입력전원측과 상기 각 발열수단 사이에 각각 접속되어 상기 발열수단들에 상기 전원이 인가되는 것을 단속하는 구동스위치들과, 상기 온도검출센서와 구동스위치들에 접속되며 상기 히터의 온도가 대기온도가 될때까지 상기 발열수단들을 동시에 구동시키고, 이후에는 하나의 발열수단은 구동 정지시키고 다른 하나의 발열수단의 구동만을 제어하며 상기 대기온도를 유지시키는 것을 특징으로 하는 히터 온도 제어장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 발열수단들이 히트 램프인 것을 특징으로 하는 히터 온도 제어장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 히트 램프들이 서로 동일한 전력 용량을 가지는 것을 특징으로 하는 히터 온도 제어장치.
11. 제8항에 있어서, 상기 발열수단들이 하나의 히트 램프의 튜브내에 설치되며 각각 해당하는 상기 구동스위치들에 의해 선택되어 구동되는 열선들인 것을 특징으로 하는 히터 온도 제어장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 열선들이 서로 동일한 전력 용량을 가지는 것을 특징으로 하는 히터 온도 제어장치.