KR100644673B1 - 정착 모듈부와 스위치 모드 전력 공급 모듈부의 공통 동작주파수 대역을 필터링하기 위한 공통 필터부를 구비하는이미지 인쇄 장치 - Google Patents

정착 모듈부와 스위치 모드 전력 공급 모듈부의 공통 동작주파수 대역을 필터링하기 위한 공통 필터부를 구비하는이미지 인쇄 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이미지 인쇄 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 고주파 발생부에서 발생된 고주파 전원을 이용하여 토너를 인쇄 미디어에 정착시키는 정착 모듈부와 상기 고주파 발생부로 동작 전원을 공급하는 스위치 모드 전원 공급(switch mode power supply) 모듈부의 공통 동작 주파수 대역에서 발생되는 고조파를 하나의 공통 필터를 통해 제거할 수 있는 이미지 인쇄 장치에 관한 것이다.
고주파 발생부에서 발생된 고주파 전원을 이용하여 토너를 인쇄 미디어에 정착시키기 위한 정착 모듈부와 상기 고주파 발생부에 동작 전원을 공급하는 스위치 모드 전원 공급(switch mode power supply) 모듈부를 구비하는 이미지 인쇄 장치는 소정의 교류 입력 전원에서 상기 정착 모듈부와 상기 스위치 모드 전원 공급 모듈부의 공통 동작 주파수 대역의 고조파를 필터링하는 대역통과 필터부, 상기 대역통과 필터부를 통해 공급된 교류 전류를 정류하여 상기 고주파 전류를 생성하고, 상기 생성된 고주파 전류를 이용하여 저항발열 또는 유도 가열되는 정착 모듈부 및 상기 대역 통과 필터부를 통해 공급된 교류 전류를 정류하여 상기 고주파 발생부의 동작에 필요한 전류를 생성하며, 상기 생성된 전류를 상기 고주파 발생부로 공급하는 스위치 모드 전원 공급 모듈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

정착 모듈부와 스위치 모드 전력 공급 모듈부의 공통 동작 주파수 대역을 필터링하기 위한 공통 필터부를 구비하는 이미지 인쇄 장치{Image printing apparatus comprising common filter for filtering commom operating frequency band of image forming module and switch mode power supply module}
도 1은 정착 모듈부와 스위치 모드 전력 공급 모듈부가 각각의 동작 주파수에 대한 필터부를 구비하고 있는, 종래의 이미지 인쇄 장치의 기능 블록도를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 상응하는, 정착 모듈부와 스위치 모드 전력 공급 모듈부의 공통 동작 주파수에 대한 하나의 공통 필터부를 구비하고 있는 이미지 인쇄 장치의 기능 블록도를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 상응하는, 정착 모듈부와 스위치 모드 전력 공급 모듈부의 공통 동작 주파수에 대한 하나의 공통 필터부를 구비하고 있는 이미지 인쇄 장치의 기능 블록도를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 상응하는 제어부의 기능 블록도를 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 상응하는 정착부의 단면도를 도시하고 있다.
도 6은 종래의 이미지 인쇄 장치에서 사용되는 필터부와 본 발명의 실시예에 상응하는 필터부를 이용하여 필터링된 고조파를 도시하고 있다.
본 발명은 이미지 인쇄 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 고주파 발생부에서 발생된 고주파 전원을 이용하여 토너를 인쇄 미디어에 정착시키는 정착 모듈부와 상기 고주파 발생부로 동작 전원을 공급하는 스위치 모드 전원 공급(switch mode power supply) 모듈부의 공통 동작 주파수 대역에서 발생되는 고조파를 하나의 공통 필터부를 통해 제거할 수 있는 이미지 인쇄 장치에 관한 것이다.
도 1은 정착 모듈부와 스위치 모드 전력 공급 모듈부가 동작 주파수에 대한 고조파를 필터링하기 위한 필터부를 각각 구비하고 있는, 종래의 이미지 인쇄 장치의 기능 블록도를 도시하고 있다. 도 1을 참고로, 종래의 이미지 인쇄 장치는 전원부(110), 제1 필터부(120), 제2 필터부(130), 정류부(140), 고주파 발생부(150), 정착부(160), 제3 필터부(170) 및 스위치 모드 전력 공급부(180)를 구비하고 있다. 상기 전원부(110), 제1 필터부(120), 제2 필터부(130), 정류부(140), 고주파 발생부(150) 및 정착부(160)는 정착 모듈부를 구성하며, 전원부(110), 제1 필터부(120), 제3 필터부(170) 및 스위치 모드 전력 공급부(180)는 스위치 모드 전력 공급 모듈부를 구성한다. 상기 전원부(110)는 소정 크기와 주파수의 교류 전류를 공급하며, 제1 필터부(120)는 상기 교류 전류를 직류 성분의 전류로 변환하는 중에 발생되는 고조파 성분을 필터링한다. 상기 전원부(110)에서 제공되는 교류 전류는 상기 정류부(140)에서 직류 성분의 전류로 변환되며, 상기 고주파 발생부(150)는 상기 직류 성분의 전류를 제공받아 고주파 교류 전류를 발생한다. 상기 발생된 고주파 교류 전류는 발열부(165)를 구비하는 정착부(160)로 제공되며, 상기 발열부(165)는 상기 고주파 교류 전류에 의해 저항 발열 또는 유도발열된다. 토너 정착부(168)는 상기 발생된 열을 이용하여 토너를 인쇄 미디어에 정착시킨다.
한편, 상기 스위치 모드 전력 공급부(180)는 전원부(110)로부터 공급된 교류 전류를 정류하여 직류 성분의 전류로 변환하고, 상기 변환된 직류 전류를 고주파 발생부(미도시)를 이용하여 상기 정착 모듈부의 고주파 발생부(150)에 필요한 규격의 고주파 전류 전류를 생성한다.
상기 정착 모듈부와 상기 스위치 모드 전력 공급 모듈부의 동작 주파수 대역은 서로 다르며, 따라서 정착 모듈부와 스위치 모드 전력 공급 모듈부의 동작 주파수 대역에서 발생되는 고조파를 필터링하기 위한 필터부를 각각 구비하고 있다.
그러나, 상기 정착부(160)의 온도를 감지하고, 상기 감지된 정착부(160)의 온도에 따라 상기 정착부(160)로 제공되는 고주파 전류의 주파수를 제어하는 경우, 고주파 발생부(150)에서 발생되는 고주파 전류의 동작 주파수는 소정 주파수 대역에서 변한다. 상기 스위치 모드 전력 공급 모듈부와 상기 정착 모듈부의 공통 동작 주파수 대역에 대해서는 하나의 필터부로 상기 공통 동작 주파수 대역의 고조파를 필터링하는 것이 바람직하다.
본 발명이 이루고자 하는 제1 기술적 과제는 정착 모듈부와 스위치 모드 전 력 공급 모듈부의 공통 동작 주파수 대역에 대한 고조파를 하나의 필터부를 이용하여 필터링할 수 있는 이미지 인쇄 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 제2 기술적 과제는 정착부와 전원부가 절연부를 통해 전기적으로 분리되어 있는 정착 모듈부와 스위치 모드 전력 공급 모듈부의 공통 주파수 대역에 대한 고조파를 하나의 필터부를 이용하여 필터링할 수 있는 이미지 인쇄 장치를 제공하는 것이다.
상기 제1 기술적 과제를 달성하기 위한, 고주파 발생부에서 발생된 고주파 전원을 이용하여 토너를 인쇄 미디어에 정착시키기 위한 정착 모듈부와 상기 고주파 발생부에 동작 전원을 공급하는 스위치 모드 전원 공급(switch mode power supply) 모듈부를 구비하는 이미지 인쇄 장치는 상기 정착 모듈부와 상기 스위치 모드 전원 공급 모듈부의 공통 동작 주파수 대역의 고조파를 필터링하는 대역통과 필터부, 상기 대역통과 필터부를 통해 공급된 교류 전류를 정류하여 상기 고주파 전류를 생성하고, 상기 생성된 고주파 전류에 의해 발생된 열을 이용하여 토너를 인쇄 미디어에 정착시키는 정착 모듈부 및 상기 대역 통과 필터부를 통해 공급된 교류 전류를 정류하여 상기 고주파 발생부의 동작에 필요한 전류를 생성하며, 상기 생성된 전류를 상기 고주파 발생부로 공급하는 스위치 모드 전원 공급 모듈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 정착 모듈부는 상기 정착 모듈부는 상기 대역통과 필터부로부터 입력된 교류 전류를 직류 성분의 전류로 변환하는 정류부, 상기 정류부로부 터 입력된 직류 전류를 고주파 전류로 변환하는 고주파 발생부, 상기 고주파 전류를 이용하여 저항 발열 또는 유도발열되는 발열부, 상기 발열부를 통해 생성된 열을 이용하여 토너를 인쇄 미디어에 정착시키는 토너 정착부 및 상기 토너 정착부의 온도를 감지하고, 상기 토너 정착부의 온도를 소정 기준 온도로 유지하기 위해 상기 고주파 발생부에서 발생되는 고주파 전원의 주파수를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 이미지 인쇄 장치는 상기 입력 교류 전원을 공급하는 전원부와 상기 대역 통과 필터부 사이에 존재하며, 상기 정류부에서 교류 전류를 직류 전류로 변환 중에 발생되는 고조파 성분을 필터링하기 위한 제1 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 이미지 인쇄 장치는 상기 스위치 모드 전원 공급부 앞에 위치하며, 상기 스위치 모드 전원 공급부에서 발생되는 고조파 성분을 필터링하기 위한 제2 필터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 기술적 과제를 달성하기 위한, 고주파 발생부에서 발생된 고주파 전원을 이용하여 토너를 인쇄 미디어에 정착시키기 위한 정착 모듈부와 상기 고주파 발생부에 동작 전원을 공급하는 스위치 모드 전원 공급(switch mode power supply) 모듈부를 구비하는 이미지 인쇄 장치는 상기 정착 모듈부와 상기 스위치 모드 전원 공급 모듈부의 공통 동작 주파수 대역의 고조파를 필터링하는 대역통과 필터부, 상기 대역통과 필터부를 통해 공급된 교류 전류를 정류하여 상기 고주파 발생부에서 고주파 전류를 생성하고, 상기 대역통과 필터부를 통해 공급된 교류 전 류를 정류하여 고주파 전류를 생성하고, 상기 생성된 고주파 전류에 의해 발생된 열을 이용하여 토너를 인쇄 미디어에 정착시키는 정착 모듈부 및 상기 대역 통과 필터부를 통해 공급된 교류 전원을 정류하여 상기 고주파 발생부의 동작에 필요한 전원을 생성하며, 상기 생성된 전원을 상기 고주파 발생부로 공급하는 스위치 모드 전원 공급 모듈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 정착 모듈부는 상기 정착 모듈부는 상기 대역통과 필터부로부터 입력된 교류 전류를 직류 성분의 전류로 변환하는 정류부, 상기 정류부로부터 입력된 직류 전류를 고주파 전류로 변환하는 고주파 발생부, 상기 고주파 전류를 이용하여 유도 전류를 생성하는 절연부, 상기 유도 전류를 이용하여 저항 발열 또는 유도발열되는 발열부, 상기 발열부를 통해 생성된 열을 이용하여 토너를 인쇄 미디어에 정착시키는 토너 정착부 및 상기 토너 정착부의 온도를 감지하고, 상기 토너 정착부의 온도를 소정 기준 온도로 유지하기 위해 상기 고주파 발생부에서 발생되는 고주파 전원의 주파수를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 발열부와 상기 고주파 발생부 사이에 존재하며 상기 발열부의 인덕턴스 성분과 서로 공진을 이루는 공진 커패시터를 더 포함하며, 상기 공진 커패시터와 상기 인덕턴스 성분의 공진에 의해 발생되는 고조파 성분을 필터링하기 위한, 상기 절연부와 공진 커패시터 사이 존재하는 제3 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참고로, 본 발명에 따른 이미지 인쇄 장치에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 상응하는, 정착 모듈부와 스위치 모드 전력 공급 모듈부의 공통 동작 주파수 대역에 대한 하나의 대역 통과 필터부를 구비하고 있는 이미지 인쇄 장치의 기능 블록도를 도시하고 있다. 도 2를 참고로, 본 발명에 따른 이미지 인쇄 장치는 전원부(210), 제1 필터부(220), 대역통과 필터부(230), 정류부(240), 고주파 발생부(250), 정착부(260), 제어부(270), 제2 필터부(280) 및 스위치 모드 전력 공급부(290)를 구비하고 있다.
상기 전원부(210)는 소정 크기와 주파수를 가지는 교류 전류를 제1 필터부(220)로 제공한다. 상기 제1 필터부(220)는 인덕터(L)와 커패시터(C)로 구성되어 있으며, 정착 모듈부 및 스위치 모드 전력 공급 모듈부에서 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 중에 발생되는 고조파 성분을 필터링한다.
상기 대역 통과 필터부(230)는 정착 모듈부의 동작 주파수 대역과 스위치 모드 전력 공급 모듈부의 동작 주파수 대역을 포함하는 동작 주파수 대역에 대한 고조파를 필터링한다. 예를 들어, 상기 정착 모듈부의 고조파 발생부(250)의 동작 주파수 대역이 90kHz 내지 250kHz이면, 상기 고조파 발생부(250)의 동작 주파수 대역을 기준으로 상기 스위치 모드 전력 공급 모듈부의 동작 주파수 대역이 상기 정착 모듈부의 동작 주파수 대역에 포함되도록 설계된다.
상기 정류부(240)는 대역 통과 필터부(230)에서 제공된 교류 전류를 정류하여 직류 성분의 전류를 생성한다. 예를 들어, 상기 정류부(230)는 4개의 다이오드(D1, D2, D3, D4)로 구성된 정류기이며, 4개의 다이오드 극성에 따라 교류 전류를 직류 성분의 전류로 정류한다. 상기 교류 전류를 정류하여 직류 성분의 전류를 생 성하기 위해 다른 종류의 정류기가 사용될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속한다.
상기 고주파 발생부(250)는 정류부(240)에서 제공된 직류 성분의 전류를 입력받아 소정 주파수 대역의 교류 전류를 생성한다. 예를 들어, 상기 고주파 발생부(250)는 2개의 커패시터와 2개의 전계효과 트랜지스터로 구성되어 있는 하프 브릿지 인버터(half-bridge inverter)일 수 있다. 상기 제어부(270)에서 생성된 펄스폭변조(Pulse Width Modulation) 신호는 상기 전계효과 트랜지스터의 게이트로 입력되며, 상기 전계효과 트랜지스터는 상기 입력된 펄스폭변조 신호에 따라 교대로 동작하여 고주파 교류 전류를 생성한다. 바람직하게, 상기 고주파 발생부(250)는 본 발명이 적용되는 분야에 따라 다른 종류의 고주파 발생부가 사용될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속한다.
상기 정착부(260)는 상기 고주파 발생부(250)에서 발생된 고주파 교류 전류에 의해 저항 발열 또는 유도 발열되는 발열부(265)를 구비하고 있다. 상기 정착부(260)의 토너 정착부(268)는 상기 발열부(265)에서 발생된 열을 이용하여 토너를 인쇄 미디어에 정착시킨다. 바람직하게, 상기 발열부(265)는 코일인 것을 특징으로하며, 본 발명이 적용되는 분야에 따라 다른 종류의 발열부가 사용될 수 있다.
상기 제어부(270)는 상기 토너 정착부(268)의 온도를 감지하고, 상기 감지된 온도에 기초하여 상기 토너 정착부(260)의 온도와 소정의 토너 정착부 목표 온도의 크기 차이를 비교하고, 상기 크기 차이에 기초하여 상기 토너 정착부(268)의 온도를 목표 온도로 상승시키기 위한 기준 전류를 생성한다. 상기 제어부(270)는 상기 기준 전류를 생성하기 위한 펄스폭변조 신호를 생성하여 상기 고주파 발생부(250)로 제공한다. 상기 토너 정착부(268)의 목표 온도는 토너를 인쇄 용지에 정착시키기 위해 적절한 토너 정착부의 설정 온도를 의미한다. 상기 펄스폭변조 신호를 생성하기 위한 제어부(270)의 보다 상세한 설명은 이하 도 4를 참조하여 설명한다.
상기 스위치 모드 전력 공급부(SMPS,290)는 상기 대역 통과 필터부(230)로부터 입력받은 교류 전류를 정류하여 직류 성분의 전류로 변환하고, 상기 직류 성분의 전류를 소정 주파수 대역의 고주파 전류로 변환하여 상기 정착 모듈부(250)에 필요한 전류 및 이미지 인쇄 장치의 다른 구성 요소에 필요한 전류를 제공한다. 상기 스위치 모드 전력 공급 모듈부에서 변환되는 고주파 전류의 주파수 대역은 상기 정착 모듈부의 동작 주파수 대역 중 하위 소정 주파수 대역에 포함된다. 상기 스위치 모드 전력 공급 모듈부는 상기 스위치 모드 전력 공급부(290)에서 발생되는 고조파를 필터링하기 위한 제2 필터부(280)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이미지 인쇄 장치는 상기 토너 정착부(268)의 온도에 따라 제어부(270)를 통해 펄스폭변조 신호를 생성하고, 상기 생성된 펄스폭변조 신호에 따라 상기 고주파 발생부(250)의 동작 주파수 대역이 변환한다. 상기 스위치 모드 전력 공급 모듈부의 동작 주파수 대역을 고주파 발생부(250)의 동작 주파수 대역을 기준으로 설계함으로써, 하나의 대역 통과 필터부(230)를 통해 상기 정착 모듈부와 스위치 모드 전력 공급 모듈부의 동작 주파수 대역의 고조파를 필터링할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 상응하는, 정착 모듈부와 스위치 모드 전력 공급 모듈부의 공통 동작 주파수에 대한 하나의 공통 필터부를 구비하고 있는 이미 지 인쇄 장치의 기능 블록도를 도시하고 있다. 도 3을 참고로, 본 발명의 다른 실시예에 상응하는 이미지 인쇄 장치는 전원부(305), 제1 필터부(310), 대역 통과 필터부(315), 정류부(320), 고주파 발생부(325), 절연부(330), 제3 필터부(335), 정착부(340), 제어부(350), 제2 필터부(355) 및 스위치 모드 전력 공급부(360)를 구비하고 있다. 상기 전원부(305), 제1 필터부(310), 대역통과 필터부(315), 정류부(320), 고주파 발생부(325), 제어부(350), 제2 필터부(355) 및 스위치 모드 전력 공급부(360)는 도 2에서 설명한 전원부(210), 제1 필터부(220), 대역통과 필터부(230), 정류부(240), 고주파 발생부(250), 제어부(270), 제2 필터부(280) 및 스위치 모드 전력 공급부(290)와 동일하게 동작하므로, 이하에서 상기 구성요소들에 대한 설명은 생략한다.
상기 고주파 발생부(325)에서 발생한 고주파 교류 전류는 상기 절연부(330)로 제공되며, 상기 절연부(330)는 고주파 발생부(325)에서 발생된 교류 전류를 이용하여 유도 전류를 생성한다. 상기 절연부(330)에서 생성된 유도 전류는 정착부(340)로 제공된다. 이하에서 상기 절연부(350)의 일 예로서 변압기를 설명한다.
변압기(330)의 1차측 코일(미도시)에 교류 전류가 흐르면, 2차측 코일(미도시) 주위에서는 자기장의 변화가 발생하며, 2차측 코일(미도시)에는 변화하는 자기장에 의해 유도 전류가 발생한다. 상기 변압기(330)에 의해 발생된 유도 전류는 정착부(340)의 발열부(344)에 제공된다. 상기 유도 전류의 크기는 1차측 코일(미도시)과 2차측 코일(미도시)의 권선비에 의해 제어할 수 있다. 상기 2차 코일(미도시)에 전원부(305)의 전류가 제공되는 대신 변압기(330)에서 발생된 유도 전류가 제공되기 때문에, 전원부(305)와 상기 정착부(340)는 전기적으로 분리된다.
상기 정착부(340)에는 상기 절연부(330)에서 생성된 유도 전류를 이용하여 저항 발열 또는 유도발열되는 발열부(344)를 구비하고 있으며, 토너 정착부(346)는 상기 발생된 열을 이용하여 토너를 인쇄 용지에 정착시킨다. 상기 토너 정착부(346)와 상기 발열부(344) 사이에는 상기 발열부(344)가 상기 토너 정착부(346)에 단락되는 것을 방지하기 위한 얇은 절연층(미도시)을 구비하고 있다. 바람직하게, 상기 발열부(344)는 코일이며, 상기 코일은 소정 크기의 인덕턴스와 저항 성분을 가지고 있다. 상기 발열부(344)의 인덕턴스 성분과 서로 공진을 이루는 커패시터(342)를 더 포함하며, 상기 커패시터(342)와 상기 인덕턴스 성분의 공진에 의해 발생되는 고조파 성분을 필터링하기 위한, 상기 절연부와 공진 커패시터 사이에 위치하는 제3 필터부를 더 포함한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 상응하는 제어부(270, 350)의 기능 블록도를 도시하고 있다. 도 4를 참고로, 상기 제어부(270, 350)는 제1 비교부(410), 기준 입력 전류 생성부(420), 제2 비교부(430) 및 펄스폭변조 신호 생성부(440)를 구비하고 있다.
상기 제1 비교부(410)는 상기 토너 정착부(268, 346)의 온도와 상기 토너 정착부(268, 346)의 목표 온도 사이의 크기를 비교한다. 상기 기준 입력 전류 생성부(420)는 상기 토너 정착부(268, 346)의 온도와 상기 토너 정착부(268, 346)의 목표 온도의 크기 차이에 기초하여 상기 토너 정착부(268, 346)의 온도를 상기 목표 온도로 유지시키기 위한 기준 전류를 생성한다. 한편, 상기 제2 비교부(430)는 상 기 토너 정착부(268, 346)로 실제 입력되는 전류의 크기와 상기 기준 전류의 크기 차이를 계산한다. 상기 펄스폭변조 신호 생성부(440)는 상기 토너 정착부(268, 346)로 실제 입력되는 전류 크기와 상기 기준 전류의 크기 차이에 기초하여, 상기 크기 차이를 보상하도록 펄스폭변조 신호를 생성하여 상기 고주파 발생부(250, 325)로 제공한다.
상기 생성된 펄스폭변조 신호의 주파수가 낮을수록 비교적 낮은 주파수 대역의 교류전류가 상기 고주파 발생부(250, 325)에서 생성되며, 낮은 주파수 대역의 교류 전류가 입력될수록 높은 전류가 상기 발열부(265, 344)로 제공된다. 따라서, 상기 펄스폭변조 신호 생성부(440)는 상기 토너 정착부(268, 346)의 온도가 상기 목표 온도로 유지되도록 서로 다른 주파수를 가지는 상기 펄스폭변조 신호를 생성하여 상기 고주파 발생부(250, 325)로 제공한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 상응하는 정착부의 단면도를 도시하고 있다. 도 5a는 정착부(260, 340)의 횡 단면도를 도시하고 있으며, 5b는 도 5a에 A로 표시된 정착부(260, 340)의 발열부, 본 발명에서 토너 정착부의 예로 설명하고 있는 정착 롤러부 및 절연층을 세부적으로 도시하고 있다.
먼저, 도 5a를 참고로 정착부(260, 340)의 횡 단면도를 살펴보면, 상기 정착부(260, 340)는 표면에 테프론(Teflon) 등으로 코팅된 보호층(510)이 형성된 원통형의 정착 롤러부(520), 상기 정착 롤러부(520)의 내부에 설치되어 양단이 개방된 관상의 확관 밀착부(550), 상기 정착 롤러부(520)와 상기 확관 밀착부(550)의 사이에 설치되어 있는 발열부(560)를 구비한다. 상기 발열부(560)는 상기 확관 밀착부 (550)를 나선형으로 감싸도록 설치되어 외부전원으로부터 전류를 공급받아 열을 발생하는 발열부(560) 및 상기 발열부(560)를 감싸도록 설치되어 상기 발열부(560)가 상기 정착 롤러부(520) 및 확관 밀착부(550)와 단락되지 않도록 절연시키는 절연층(530, 540)을 구비한다.
도 5a에 도시되어 있는 정착부(260, 340)에서 토너를 정착하기 위한 토너 정착부의 일 예로 상기 정착 롤러부(520)가 예시되어 있지만, 본 발명이 적용되는 분야에 따라 다른 종류의 토너 정착부가 사용될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속한다.
한편, 바람직하게 상기 발열부(560)는 코일인 것을 특징으로 한다. 본 발명이 적용되는 분야에 따른 다른 종류의 발열부가 사용될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속한다.
상기 코일(560)은 상기 변압기(330)에서 생성된 제1 유도 전류에 의해 저항 발열을 한다. 또한, 상기 변압기(330)에서 생성된 상기 제1 유도 전류는 상기 변압기(330)에 입력된 교류 전류에 상응하는 교류 전류이다. 교류 전류인 상기 제1 유도 전류가 상기 코일에 입력되면, 코일 주위에서는 상기 제1 유도 전류에 상응하여 변화하는 교번 자속이 생성된다. 상기 생성된 교번 자속은 정착 롤러부(520)에 쇄교되고 정착 롤러부(520)에서는 상기 쇄교되는 교번 자속의 변화를 방해하려는 방향으로 유도 전류(eddy current)가 발생한다. 상기 쇄교하는 교번 자속에 의해 상기 정착 롤러부(520)에서 생성되는 유도 전류를 제2 유도 전류라 한다. 상기 정착 롤러부(520)의 재질은 구리 합금, 알루미늄 합금, 니켈 합금, 철 합금, 크롬 합 금, 마그네슘 합금 등으로 이루어질 수 있으며, 상기 정착 롤러부(520)는 자체 고유 저항을 가지고 있으므로, 상기 제2 유도 전류에 의해 저항 발열된다. 이하, 상기 제2 유도 전류에 의해 상기 정착 롤러부(520)가 발열되는 것을 유도 발열이라 한다. 본 발명이 적용되는 분야에 따라 다른 재질로 상기 정착 롤러부(520)를 제작할 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속한다.
상기 발열부(560)는 전류가 입력시 발열부(560)의 저항 손실에 의해 저항 발열이 이루어지도록 하기 위해, 발열부(560)의 양단 저항이 100Ω이하인 구리 합금, 알루미늄 합금, 니켈 합금, 철 합금, 크롬 합금이 사용될 수 있다. 본 발명이 적용되는 분야에 따라 다른 재질로 상기 발열부(560)를 제작할 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속한다.
상기 절연층(530, 540)은 상기 정착 롤러부(520)와 상기 발열부(560) 사이에 설치되는 제 1절연층(530)과 상기 발열부(560)와 상기 확관 밀착부(550) 사이에 설치되는 제 2절연층(540)으로 이루어져 있다. 상기 제1 및 제 2 절연층(530, 640)은 마이카(mica), 폴리이미드(polyimide), 세라믹(ceramic), 실리콘(silicon),폴리우레탄(polyurethane),유리(glass), PTFE(polytetrafluoruethylene)로 제작될 수 있다. 본 발명이 적용되는 분야에 따라 다른 재질로 상기 절연층(530, 540)을 제작할 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속한다.
도 5b는 도 5a의 A부분을 보다 세부적으로 도시하고 있다. 상기 발열부(560)와 정착 롤러부(520) 사이에 제1 절연층(530)을 구비하고 있다. 상기 제1 절연층(530)은 발열부(560)가 정착 롤러부(520)에 단락되는 것을 방지하기 위한 것으 로, 단락만을 방지하는 얇은 제1 절연층(530)이 상기 발열부(560)와 정착 롤러부(520)에 삽입된다. 바람직하게, 상기 제1 절연층(530)의 내전압은 1kv이하인 것을 특징으로 한다. 상기 1kv 이하의 내전압 요건을 만족하기 위해, 예를 들어 상기 정착부(260, 340)의 제1 절연층(530)은 발열부(560)와 정착 롤러부(520)의 단락을 방지하기 위해 0.1mm 마이카 시트 1장이 사용된다. 바람직하게, 상기 0.1mm 마이카 시트 1장이 파손되는 경우, 상기 정착 롤러부(520)와 상기 발열부(560)가 단락되는 것을 방지하기 위해, 0.1mm의 마이카 시트 2장을 사용할 수 있다.
상기 정착 롤러부(520)와 상기 발열부(560) 사이에 삽입되는 제1 절연층(530)의 두께가 두꺼워질수록 상기 발열부(560)에서 발생된 열이 상기 정착 롤러부(520)에 효율적으로 전달되는 않는다. 따라서, 상기 제1 절연층(530)의 두께가 얇을수록 상기 발열부(560)에서 발생된 열이 효율적으로 상기 정착 롤러부(520)에 전달될 수 있다. 본 발명이 적용되는 분야에 따라 다른 재질, 다른 두께의 제1 절연층(530)이 사용될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속한다.
도 6은 종래의, 이미지 인쇄 장치에서 사용되는 필터부와 본 발명의 실시예에 상응하는 필터부를 이용하여 고주파 발생부의 동작 주파수 대역에 대한 필터링된 고조파를 도시하고 있다. 도 6의 (a)는 종래의, 이미지 인쇄 장치에서 사용되는 필터부를 통해 필터링된 고조파를 도시하고 있다. 도 6의 (a)에서 도시되어 있는 것과 같이, 종래의 필터부를 이용하면 고주파 발생부의 작동 주파수 대역에 대한 짝수 고조파와 홀수 고조파가 완벽하게 필터링되지 못하고 소정 고조파 필터링 규격(610, 620)을 초과하여 짝수 고조파와 홀수 고조파가 발생하는 것을 알 수 있 다. 한편, 도6의 (b)에 도시되어 있는 것과 같이, 본원발명의 일 실시예에 상응하는, 대역 통과 필터부와 제3 필터부를 이용하여 고조파를 필터링하면, 고주파 발생부의 작동 주파수 대역에 대한 짝수 고조파와 홀수 고조파가 모두 필터링되어 상기 고조파 필터링 규격(610, 620)을 만족하는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른, 고주파 발생부에서 발생된 고주파 전원을 이용하여 토너를 인쇄 미디어에 정착시키기 위한 정착 모듈부와 상기 고주파 발생부에 동작 전원을 공급하는 스위치 모드 전원 공급 모듈부를 구비하는 이미지 인쇄 장치는, 상기 스위치 모드 전력 공급 모듈부의 동작 주파수 대역을 상기 정착 모듈부의 동작 주파수 대역을 기준으로 설계함으로써, 하나의 대역 통과 필터부(230)를 통해 상기 정착 모듈부와 스위치 모드 전력 공급 모듈부의 동작 주파수 대역의 고조파를 동시에 필터링할 수 있다.
따라서, 상기 이미지 인쇄 장치에서 필터의 용량과 수를 줄일 수 있으며, 이로 인해 상기 이미지 인쇄 장치에서 필요로 하는 필터부의 제작 비용을 줄일 수 있다.

Claims (19)

  1. 고주파 발생부에서 발생된 고주파 전원을 이용하여 토너를 인쇄 미디어에 정착시키기 위한 정착 모듈부와 상기 고주파 발생부에 동작 전원을 공급하는 스위치 모드 전원 공급(switch mode power supply) 모듈부를 구비하는 이미지 인쇄 장치에 있어서,
    상기 정착 모듈부와 상기 스위치 모드 전원 공급 모듈부의 공통 동작 주파수 대역의 고조파를 필터링하는 대역통과 필터부;
    상기 대역통과 필터부를 통해 공급된 교류 전류를 정류하여 고주파 전류를 생성하고, 상기 생성된 고주파 전류에 의해 발생된 열을 이용하여 토너를 인쇄 미디어에 정착시키는 정착 모듈부; 및
    상기 대역 통과 필터부를 통해 공급된 교류 전류를 정류하여 상기 고주파 발생부의 동작에 필요한 전류를 생성하며, 상기 생성된 전류를 상기 고주파 발생부로 공급하는 스위치 모드 전원 공급 모듈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 인쇄 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 정착 모듈부는
    상기 대역통과 필터부로부터 입력된 교류 전류를 직류 성분의 전류로 변환하는 정류부;
    상기 정류부로부터 입력된 직류 전류를 고주파 전류로 변환하는 고주파 발생 부;
    상기 고주파 전류를 이용하여 저항 발열 또는 유도발열되는 발열부;
    상기 발열부를 통해 생성된 열을 이용하여 토너를 인쇄 미디어에 정착시키는 토너 정착부; 및
    상기 토너 정착부의 온도를 감지하고, 상기 토너 정착부의 온도를 소정 온도로 유지하기 위해 상기 고주파 발생부에서 발생되는 고주파 전원의 주파수를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 인쇄 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 토너 정착부의 온도와 소정 기준 온도의 크기 차이를 비교하는 제1 비교부;
    상기 크기 차이에 기초하여, 상기 토너 정착부의 온도를 상기 기준 온도로 상승시키기 위해 상기 발열부로 입력되는 기준 전류를 생성하는 기준 입력 전류 생성부;
    상기 기준 전류와 상기 발열부로 실제 입력되는 전류의 크기 차이를 비교하는 제2 비교부; 및
    상기 크기 차이에 기초하여, 상기 발열부로 실제 입력되는 전류와 상기 기준 전류의 크기 차이를 보상하도록 펄스폭변조 신호를 생성하는 펄스폭변조 신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 인쇄 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 고주파 발생부는
    하프 브릿지 인버터이며 상기 생성된 펄스폭변조 신호는 상기 하프 브릿지 인버터의 게이트에 제공되는 것을 특징으로 하는 이미지 인쇄 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 토너 정착부는
    정착 롤러부인 것을 특징으로 하는 이미지 인쇄 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 입력 교류 전원을 공급하는 입력 전원부와 상기 대역 통과 필터부 사이에 존재하며, 상기 정류부에서 교류 전류를 직류 전류로 변환 중에 발생되는 고조파 성분을 필터링하기 위한 제1 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 인쇄 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위치 모드 전원 공급부 앞에 위치하며, 상기 스위치 모드 전원 공급부에서 발생되는 고조파 성분을 필터링하기 위한 제2 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 인쇄 장치
  8. 고주파 발생부에서 발생된 고주파 전원을 이용하여 토너를 인쇄 미디어에 정착시키기 위한 정착 모듈부와 상기 고주파 발생부에 동작 전원을 공급하는 스위치 모드 전원 공급(switch mode power supply) 모듈부를 구비하는 이미지 인쇄 장치에 있어서,
    상기 정착 모듈부와 상기 스위치 모드 전원 공급 모듈부의 공통 동작 주파수 대역의 고조파를 필터링하는 대역통과 필터부;
    상기 대역통과 필터부를 통해 공급된 교류 전류를 정류하여 고주파 전류를 생성하고, 상기 생성된 고주파 전류에 의해 발생된 열을 이용하여 토너를 인쇄 미디어에 정착시키는 정착 모듈부; 및
    상기 대역 통과 필터부를 통해 공급된 교류 전원을 정류하여 상기 고주파 발생부의 동작에 필요한 전원을 생성하며, 상기 생성된 전원을 상기 고주파 발생부로 공급하는 스위치 모드 전원 공급 모듈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 인쇄 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 정착 모듈부는
    상기 대역통과 필터부로부터 입력된 교류 전류를 직류 성분의 전류로 변환하는 정류부;
    상기 정류부로부터 입력된 직류 전류를 고주파 전류로 변환하는 고주파 발생부;
    상기 고주파 전류를 이용하여 유도 전류를 생성하는 절연부;
    상기 유도 전류를 이용하여 저항 발열 또는 유도발열되는 발열부;
    상기 발열부를 통해 생성된 열을 이용하여 토너를 인쇄 미디어에 정착시키는 토너 정착부; 및
    상기 토너 정착부의 온도를 감지하고, 상기 토너 정착부의 온도를 소정 기준 온도로 유지하기 위해 상기 고주파 발생부에서 발생되는 고주파 전원의 주파수를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 인쇄 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 토너 정착부의 온도와 상기 기준 온도의 크기 차이를 비교하는 제1 비교부;
    상기 크기 차이에 기초하여, 상기 토너 정착부의 온도를 상기 기준 온도로 상승시키기 위해 상기 발열부로 입력되는 기준 전류를 생성하는 기준 입력 전류 생성부;
    상기 기준 전류와 상기 발열부로 실제 입력되는 전류의 크기 차이를 비교하는 제2 비교부; 및
    상기 크기 차이에 기초하여, 상기 발열부로 실제 입력되는 전류와 상기 기준 전류의 크기 차이를 보상하도록 펄스폭변조 신호를 생성하는 펄스폭변조 신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 인쇄 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 고주파 발생부는
    하프 브릿지 인버터이며, 상기 생성된 펄스폭변조 신호는 상기 하프 브릿지 인버터의 게이트에 제공되는 것을 특징으로 하는 이미지 인쇄 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 토너 정착부는
    정착롤러부인 것을 특징으로 하는 이미지 인쇄 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 발열부와 상기 고주파 발생부 사이에 존재하며, 상기 발열부의 인덕턴스 성분과 서로 공진을 이루는 공진 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 인쇄 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 커패시터와 상기 인덕턴스 성분의 공진에 의해 발생되는 고조파 성분을 필터링하기 위한, 상기 절연부와 공진 커패시터 사이에 위치하는 제3 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 인쇄 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제3 필터부는
    Y형 커패시터인 것을 특징으로 하는 이미지 인쇄 장치.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 입력 교류 전원을 공급하는 입력 전원부와 상기 대역 통과 필터부 사이에 존재하며, 상기 정류부에서 교류 전류를 직류 전류로 변환 중에 발생되는 고조 파 성분을 필터링하기 위한 제1 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 인쇄 장치.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 스위치 모드 전원 공급 모듈부 앞에 위치하며, 상기 스위치 모드 전원 공급 모듈부에서 발생되는 고조파 성분을 필터링하기 위한 제2 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 인쇄 장치.
  18. 제 9 항에 있어서, 상기 절연부는
    상기 고주파 발생부와 상기 발열부를 전기적으로 절연하는 변압기인 것을 특징으로 하는 이미지 인쇄 장치.
  19. 제 9 항에 있어서,
    상기 발열부와 상기 토너 정착부를 절연하기 위한 절연층을 더 포함하며, 상기 절연층의 내전압은 1kv인 것을 특징으로 하는 이미지 인쇄 장치.
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