KR100421999B1 - 정착부의 압착롤러의 영구변형방지를 위한 인쇄기의구동제어방법 - Google Patents

Abstract

정착부의 압착롤러가 인쇄대기모드 혹은 절전모드에서 소정 온도로 예열되는 정착부의 열과 압력에 의해 변형되는 것을 억제하기 위한 인쇄기의 구동제어방법이 개시된다. 개시된 본 발명에 의한 인쇄기의 구동제어방법은, 정착부의 가열롤러와 압착롤러 사이로 인쇄용지를 통과시키는 인쇄구동단계와, 인쇄구동단계 전후로 각 롤러를 밀착시킨 상태로 대기시키는 단계와, 대기단계에서 대기 중인 압착롤러가 편심가열 및 가압되는 것을 방지하여 변형을 방지하는 단계를 포함한다. 그리고, 변형방지단계는, 경과시간을 카운팅하는 단계와, 카운팅된 경과시간이 설정시간을 초과할 경우 정착부의 온도를 검출하는 단계와, 검출된 온도를 기 설정된 설정온도와 비교하는 단계와, 검출온도가 설정온도보다 클 경우 가열롤러를 소정 단위 스텝각으로 소정 시간간격을 두고 스텝회전시키는 단계를 포함한다. 이에 의하면, 인쇄가 종료되어 인쇄기가 인쇄대기모드 혹은 절전모드 상태에 있을 때, 정착부의 온도와 압력에 의해 압착롤러의 일부분에 집중되던 온도와 압력을 분산시킬 수 있음에 따라, 압착롤러의 일부분에 발생되는 영구변형을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

정착부의 압착롤러의 영구변형방지를 위한 인쇄기의 구동제어방법 { Method of controlling printer operation for preventing from deformation of pressure roller of fixing unit }

본 발명은 프린터, 복사기, 복합기와 같은 인쇄기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 정착부에 설치된 압착롤러가 정착부의 열과 압력에 의해 변형되는 것을 억제하기 위한 인쇄기의 구동제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 정착부는 인쇄기 엔진에 의해 화상이 전사된 인쇄용지를 고온으로 가압하여 상기 화상을 인쇄용지상에 정착시키는 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 정착부(10)는 히터(40)를 내장한 가열롤러(Heat roller;20)와, 가열롤러(20)를 회전구동시키기 위한 회전구동부(미도시)와, 압착롤러(Pressure roller;30)를 포함한다.

상기 가열롤러(20)는 인쇄기의 인쇄작업 수행시 히터(40)에 의해 고온으로 가열되며, 인쇄작업이 종료된 상태, 즉 인쇄대기모드에서도 인쇄명령이 수신되면 빠른 시간내에 구동될 수 있도록 계속 예열된다. 그리고, 압착롤러(30)는 코일 스프링 등의 가압부재(35)에 의해 가열롤러(20)측으로 가압되어 가열롤러(20)와 면접촉범위, 즉 접촉닢(nip;25)의 폭만큼 접촉되게 설치된다.

상기와 같이 구성된 정착부(10)를 구비한 인쇄기(100)가 인쇄대기모드 또는 절전모드 상태로 있는 경우 가열롤러(20)와 압착롤러(30)는 정지상태를 유지하고 있으며, 따라서, 압착롤러(30)는 접촉닢(25) 부분이 계속해서 가열롤러(20)에 의해 가열되고, 가압부재(35)에 의해 가압된다. 한편, 압착롤러(30)가 실리콘러버(silicon rubber) 등의 부드러운 재질로 형성됨에 따라, 상술한 바와 같이 계속해서 고온으로 가압될 경우 압착롤러(30)는 스스로 탄성복원되지 못하는 영구변형이 발생된다.

이와 같은 변형을 억제하기 위해 종래에는 절전모드를 별도로 설정하여 저온으로 가열롤러(20)를 유지하는 방법도 사용하기도 한다. 그러나, 고속 인쇄작동을 하는 인쇄기의 경우, 고속 인쇄작동을 위해 가압부재(35)에 의해 받는 이전보다 큰 힘의 가압력이 압착롤러(30)에 작용하기 때문에, 상기 가압력에 의해서 압착롤러(30)에 영구변형이 일어날 가능성이 여전히 크다.

이렇게 압착롤러(30)의 형상에 변형이 일어날 경우, 인쇄용지에 인쇄된 화상에 지터(Jitter) 또는 스미어(Smear) 등의 화질저하 현상이 발생되고, 소모품인 압착롤러(30)를 자주 교환해야 하므로 인쇄기 유지비용이 상승하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 인쇄기의 인쇄중지시에도 정착부의 열과 압력에 의해 압착롤러의 외주면이 변형되는 것을 억제될 수 있도록 개선된 인쇄기의 구동제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 정착부의 구조를 개략적으로 도시한 측면도.

도 2는 본 발명에 따른 인쇄기의 구조를 개략적으로 도시한 블럭도.

도 3은 본 발명에 따른 인쇄기의 제어방법을 도시한 순서도.

도 4a 내지 도 4b는 도 3의 방법을 따른 정착부의 작동을 설명하기 위해 도시한 측면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

100 : 인쇄기 10 : 정착부

20 : 가열롤러 25, 25a, 25b : 접촉닢

26 : 회전구동부 30 : 압착롤러

35 : 가압부재 40 : 히터

50 : 온도검출장치 60 : 인쇄기 엔진

70 : 조작신호입력/수신부 80 : 제어부

81 : 중앙처리장치 83 : 메모리

85 : 타이머 90 : 인쇄용지

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인쇄기의 구동제어방법은, 정착부의 가열롤러와 압착롤러를 회전구동시켜 인쇄용지가 상기 롤러들 사이로 통과되도록 하는 인쇄구동단계와, 상기 인쇄구동단계 전후로 상기 롤러들을 밀착시킨 상태로 대기시키는 단계와, 상기 대기단계에서 대기 중인 상기 압착롤러가 상기 가열롤러에 의해 편심되게 가열 및 가압되는 것을 방지함으로써 상기 압착롤러의 변형을 방지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 변형방지단계는, 상기 대기단계가 시작되는 시점으로부터 대기시간을 카운팅하는 단계; 상기 카운팅된 대기시간이 기 설정된 시간을 초과할 경우 상기 정착부의 온도를 검출하는 단계; 검출된 온도를 기 설정된 설정온도와 비교하는 단계; 상기 검출온도가 상기 설정온도보다 클 경우 상기 가열롤러를 소정 단위스텝각으로 소정 시간간격을 두고 스텝회전시키는 단계;를 포함한다.

그리고, 설정온도는 상기 대기단계 중에 상기 정착부가 유지해야 하는 최소기준온도보다 높은 온도로 복수개가 설정되며, 단위 스텝각은 설정된 복수개의 설정온도 각각에 대응되도록 서로 다른 크기의 스텝각들로 설정된다.

여기서, 단위 스텝각은 3~7도 사이의 값을 갖는 것이 바람직하며, 스텝각들은 상기 가열롤러와 압착롤러의 접촉각 이상의 값을 가지는 것이 더욱 바람직하다.

한편, 접촉각은 인쇄기의 종류 및 크기에 따라 각각 다르게 설정될 수 있으나 일반적으로 2~3도 사이의 값을 가지는 것이 바람직하다.

이에 의하면, 인쇄기의 정지시, 즉, 압착롤러의 일면이 계속해서 가열롤러와 접촉된 상태로 구동이 정지되는 인쇄대기모드나 절전모드에서, 부드러운 재질로 형성된 압착롤러가 가열롤러의 온도 및 가압부재에 의한 압력에 의해 외주면 일부의 형상이 변형되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 스텝각들을 압착롤러의 접촉각에 대해 1~2배의 크기로 한정함으로써, 압착롤러의 변형을 방지하기 위해 구동되는 회전모터의 부하를 최소로 줄임으로써인쇄대기모드나 절전모드에서 인쇄기가 정숙한 상태를 유지할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서 도 1에 도시된 종래의 인쇄기와 그 구성 및 작용이 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하여 인용한다.

도 2는 본 발명에 따른 인쇄기의 구조를 개략적으로 도시한 블럭도로서, 도면에 의하면, 본 발명에 따른 인쇄기(100)는 제어부(80)와, 인쇄기 엔진(60)과, 조작신호 입력/수신부(70) 및 정착부(10)를 포함한다.

인쇄기 엔진(60)은 조작신호 입력/수신부(70)를 통해 인쇄명령 및 화상데이터가 수신되면 인쇄용지(90;도 1 참조)에 수신된 화상데이터에 상응하는 화상을 전사시키기 위한 것이다. 본 실시예에서의 인쇄기 엔진(60)은 현재 통용되고 있는 모든 인쇄기 엔진(60)이 채용될 수 있으므로 여기에서 자세한 설명은 생략한다.

조작신호 입력/수신부(70)는 인쇄명령신호 및 화상데이터를 포함하는 조작신호를 입력 또는 외부로부터 수신받기 위한 것이다. 이와 같은 기능은 인쇄기(100)에 구비된 조작패널(미도시) 또는 컴퓨터(미도시) 등의 사무용 기기와 데이터 송수신이 가능하게 연결되도록 인쇄기(100)에 구비되는 커넥터(미도시) 등에 의해 수행된다.

정착부(10)는 인쇄기 엔진(60)에 의해 화상이 전사된 인쇄용지(90)를 고온으로 가압하여 화상을 인쇄용지(90) 상에 정착시키기 위한 것이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 정착부(10)는 가열롤러(20)와, 회전구동부(26)와, 압착롤러(30) 및 온도검출장치(50)를 포함한다.

가열롤러(20)는 내부에 히터(40)가 설치되고, 그 몸체는 알루미늄 합금과 같이 열전도율이 높은 금속재로 형성된다. 인쇄기(100)의 구동시 가열롤러(20)은 히터(40)에 의해 소정 온도에 이르기까지 가열된다. 상기 히터(40)는 직접가열방식과 가열램프등을 이용하는 간접가열방식의 히터(40)가 모두 사용될 수 있으며, 여기에서는 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

압착롤러(30)는 실리콘 러버(silicon rubber)와 같이 탄성복원력을 가지는 부드러운 재질로 형성된 몸체를 가지며, 스프링 등의 가압부재(35)에 의해 가열롤러(20) 측으로 가압된다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 가열롤러(20)와 압착롤러(30)는 상호 면접하게 되며, 통상적으로 접촉 닢(nip;25)이라고 불리우는 접촉면을 가진다. 상기 접촉닢(25)의 폭은 인쇄기(100)의 종류에 따라 각각 다르게 설정될 수 있으며, 본 실시예의 경우와 같이 고속인쇄를 위해 35mm의 직경을 가지는 압착롤러(30)를 사용할 경우 적정 접촉닢(25)의 폭은 6~7㎜로 설정되는 것이 바람직하다. 이때의 접촉각(θa;도 4a 참조)은 대략 2~3°사이의 값으로 설정된다.

회전구동부(26)는 가열롤러(20) 또는 압착롤러(30)를 회전구동시키기 위한 것이며, 회전모터(미도시)와 복수의 기어배열(미도시)을 포함한다.

그리고, 온도검출장치(50)는 가열롤러(20) 및/또는 압착롤러(30)의 외주에 근접 설치된 적어도 하나 이상의 온도검출센서를 포함한다. 온도검출장치(50)는 현재 통용되는 다양한 종류의 온도검출센서를 사용할 수 있으며, 도 1에서는 통상적으로 인쇄기(100)에 사용되는 서미스터(Thermistor)가 채용된 온도검출장치(50)가사용된 경우를 설명하고 있다.

상기 제어부(80)는 인쇄기(100)의 구동시 각종 구동부의 구동을 제어하는 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙처리장치(CPU;81)와 메모리(83) 및 타이머(85)를 포함한다.

중앙처리장치(81)는 조작신호 입력/수신부(70)로부터 인쇄명령신호 및 화상데이터를 포함하는 각종 조작신호를 수신받아 인쇄기 엔진(60), 히터(40), 회전구동부(26) 등을 구동시키기 위한 구동신호를 출력한다. 이때, 메모리(83)에 기 설정된 구동조건과, 온도검출장치(50) 및 타이머(85) 등으로부터 입력되는 환경정보를 비교판단하여 각 구동부로 구동신호를 출력한다.

여기서, 타이머(85)는 인쇄기(100)의 인쇄작업 종류 직후부터의 시간 등을 카운트한 정보를 중앙처리장치(81)로 출력하여, 중앙처리장치(81)가 각각의 단계에서 적절한 구동신호를 각 구동부에 출력할 수 있도록 돕는 기능을 수행한다. 한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 타이머(85)는 별도의 부재로 설치되거나, 소프트웨어적으로 그 기능이 확장된 중앙처리장치(81) 자체에서 타이머(85)의 기능을 수행하게 할 수 있는 등 다양한 실시가 가능하다.

이하, 상기와 같이 구성된 인쇄기(100)가 구동되는 과정을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄기의 구동 과정을 도시한 흐름도이며, 도 4는 도3의 제어방법에 따른 정착부의 작동을 설명하기 위해 도시한 정착부의 측면도이다.

먼저, 조작신호 입력/수신부(70)를 통한 인쇄명령신호의 수신여부를 판단하여 인쇄대기상태, 즉 대기모드인가를 판단하고(S11), 인쇄대기상태로부터 경과된 시간(T1)을 카운팅한다.(S12). 그리고, 상기 경과시간(T1)이 미리 설정된 제 1 설정시간(T2) 이상인지를 비교한다(S13)

상기 경과시간(T1)이 제 1 설정시간(T2) 이상일 경우 온도검출장치를 통해 정착부의 온도(TH1)를 검출하고(S20), 검출온도(TH1)가 미리 설정된 제 1 설정온도(TH2)보다 높은 온도인지를 비교한다(S21). 본 실시예의 경우와 같이 고속인쇄기능을 수행하는 인쇄기의 정착부는 통상적으로 170℃의 온도에서 인쇄작업이 수행되며, 이런 경우에는 제 1 설정시간(T2)이 1분으로, 제 1 설정온도(TH2)는 인쇄작업수행시 정착부 온도의 90%에 해당되는 대략 150℃로 설정된다.

단계 21에서 정착부의 온도가 제 1 설정온도(TH2) 이상일 경우, 회전구동부를 구동시켜 가열롤러를 제 1 스텝각(θ1)만큼 스텝회전시킨 후(S23), 가열롤러의 구동이 종료된 시점부터 경과되는 시간(T3)를 카운팅한다(S26).

그리고, 경과시간(T3)이 미리 설정된 제 2 설정시간(T4) 이상인지를 비교한 후(S27), 경과시간(T3)이 제 2 설정시간(T4) 이상 경과될 경우, 인쇄명령신호 수신여부를 판단하고(S29), 인쇄명령신호가 수신되지 않았으면 다시 단계20으로 복귀한 후 전술한 과정을 반복한다.

상기 인쇄명령수신여부를 판단하는 단계 29에서 인쇄명령이 수신되면 히터로 가열롤러를 인쇄작업에 필요한 온도까지 가열시킨 후(S30) 인쇄작업이 수행된다(S31).

여기서, 본 실시예에서의 제 2 설정시간(T4)은 대략 30초정도로 설정되며 이는 제 1 설정시간(T2)에 대해 대략 ½의 크기를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 스텝각(θ1)은 대략 5°정도로 설정되며, 제 1 스텝각(θ1)만큼 가열롤러가 회전될 경우 그 소요시간은 대략 0.08초 정도이다. 본 실시예에서의 제 1 스텝각(θ1)만큼 가열롤러가 회전구동 되면 가열롤러의 직경이 35mm일 경우, 가열롤러(20)의 외주를 따라 회전이동된 원호의 길이는 대략 13~14mm가 되며, 이는 본 실시예에서의 접촉닢 폭(6~7㎜)의 대략 2배에 이른다.

한편, 단계 21에서 검출온도(TH1)가 제 1 설정온도(TH2) 이하일 경우, 다시 검출온도(TH1)가 제 2 설정온도(TH3) 이상인지를 비교한다.(S22) 상기 검출온도(TH1)가 제 2 설정온도(TH3) 이상일 경우, 회전구동부를 구동시켜 가열롤러를 제 2 스텝각(θ2)만큼 회전시킨 후(S24), 단계 26으로 진행된다. 여기서, 검출온도(TH1)가 제 2 설정온도(TH3) 이하인 경우 가열롤러를 재가열하여 정착 유닛의 온도를 제 2 설정온도(TH3)에 이르게 한다. 이와 같이, 가열롤러를 제 2 설정온도(TH3)까지 가열하는 이유는, 단계 28,29에서 인쇄명령 신호가 수신되면 빠른 시간내에 인쇄작업에 들어갈 수 있도록 하기 위함이며, 본 실시예에서의 제 2 설정온도(TH3)는 대기모드 혹은 절전모드에서 정착부의 최소 대기온도인 대략 100℃로 설정된다. 이때, 제 2 스텝각(θ2)만큼 가열롤러가 회전되면 가열롤러의 외주를 따라 회전이동된 원호의 길이는, 제 1 스텝각(θ1)만큼 회전된 가열롤러의 외주를 따라 회전이동된 원호의 길이에 대해 대략 ½(본 실시예에서의 이동거리는 6~7mm 이다)의 거리로 이동되는 것이 바람직하며, 이때 이동되는 가열롤러(20)의 외주면의 이동거리는 적어도 접촉닢의 폭보다 크게 형성되도록, 제 2 스텝각(θ2)은 접촉각(θa)보다 큰 값을 가지는 것이 더욱 바람직하다.

상술한 바와 같이 구성된 제어방법을 따를 경우 정착부(10)은 도 4a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이 작동될 것이다.

도 4a는 단계 20 이전의 진행과정, 즉 인쇄대기상태에서의 정착부(10)을 도시한 것으로서, 가열롤러(20)와 압착롤러(30)는 정지된 상태이다.

도 4b는 단계 20 이후에 가열롤러(20)가 제 1 스텝각(θ1)만큼 회전구동된 후의 상태를 도시한 것으로서, 도 4a에서 가열롤러(20)와 압착롤러(30)의 접촉부위, 즉 접촉닢(25a)은 각 롤러의 외주를 따라 설정된 제 1 스텝각(θ1) 회전각만큼 이동되고, 가열롤러(20)와 압착롤러(30)는 새로운 접촉닢(25b)을 가지며 상호 접촉된다. 이때, 접촉각(θa)은 제 1 스텝각(θ1)보다 작은 크기를 가지는 것을 확인할 수 있을 것이다.

한편, 본 실시예에서는 접촉각(θa)과 정착기의 최소 예열온도(TH3)를 기준으로 한쌍의 스텝각(θ1)(θ2) 및 설정온도(TH2)(TH3)가 설정된 경우만 설명되었으나, 상기 스텝각들 및 설정온도는 인쇄기(100)의 종류 및 크기에 따라 각각 다양하게 설정될 수 있다. 이럴 때에는, 가열롤러(20)의 변형을 방지함과 동시에 회전모터가 정숙한 상태로 구동될 수 있는 제 1 스텝각(θ1)과 제 1 설정온도(TH2)의 크기보다 작은 크기의 값을 가지는 복수의 스텝각들과 설정온도들로 더 미세하게 설정이 가능할 것이다. 이렇게 설정된 값들은 두 롤러(20)(30) 사이의 접촉각(θa)과 최소 예열온도(TH3)보다는 큰 값을 가져야 함은 물론이다.

이상과 같이 설명된 본 발명에 의하면, 인쇄기(100)의 인쇄 종료후 각 단계에서 검출된 온도에 따라 각각 다르게 설정된 스텝각들만큼 가열롤러(20)가 미세하게 스텝회전되고, 이에 따라, 가열롤러(20)와 면접하고 있는 압착롤러(30)도 연동하여 미세하게 회전된다.

이에 의하면, 인쇄기(100)의 인쇄 종료 후, 압착롤러(30)의 일부분에 집중되던 압력 및 열이 시간이 진행됨에 따라 압착롤러(30)의 외주면을 따라 분산되어, 정착부(10)의 온도와 압력에 의해 압착롤러(30)의 외주면에 발생되는 변형을 억제할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 인쇄기(100)에 의해 인쇄되는 화상의 품질저하를 방지할 수 있으며, 압착롤러(30)의 교체주기가 길어지기 때문에 인쇄기(100)의 유지비용도 저렴해지는 효과가 있다.

또한, 일정시간마다 가열롤러(20)를 미세하게 구동시킴으로써 압착롤러(30)의 변형을 방지하면서도 정숙한 상태로 인쇄기(100)가 인쇄대기모드 또는 절전모드를 유지할 수 있는 장점도 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. 정착부의 가열롤러와 압착롤러를 회전구동시켜 인쇄용지가 상기 롤러들 사이로 통과되도록 하는 인쇄구동단계;

   상기 인쇄구동단계 전후로 상기 롤러들을 밀착시킨 상태로 대기시키는 단계; 및

   상기 대기단계에서 대기 중인 상기 압착롤러가 상기 가열롤러에 의해 편심 가열 및 편심 가압되는 것을 방지함으로써 상기 압착롤러의 변형을 방지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄기의 구동제어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 변형방지단계는,

   상기 대기단계가 시작되는 시점으로부터 대기시간을 카운팅하는 단계;

   상기 대기시간이 기 설정된 시간을 초과할 경우 상기 정착부의 온도를 검출하는 단계;

   검출된 온도를 기 설정된 설정온도와 비교하는 단계; 및

   상기 검출온도가 상기 설정온도보다 클 경우 상기 가열롤러를 소정 단위스텝각으로 소정 시간간격을 두고 스텝회전시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄기의 구동제어방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 설정온도는 상기 대기단계 중에 상기 정착부가 유지해야 하는 최소기준온도 이상의 온도로 복수개가 설정되며,

   상기 단위 스텝각은 상기 설정된 복수개의 설정온도 각각에 대응되도록 서로 다른 크기의 스텝각들로 설정되는 것을 특징으로 하는 인쇄기의 구동제어방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 단위 스텝각은 3~7도 사이의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 인쇄기의 구동제어방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 스텝각들은 상기 가열롤러와 압착롤러의 접촉각 이상의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 인쇄기의 구동제어방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 접촉각은 2~3도 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 인쇄기의 구동제어방법.