KR100667315B1 - 화상형성장치의 정착온도 제어방법 - Google Patents

화상형성장치의 정착온도 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 화상형성장치의 정착온도 제어방법은 인쇄동작시 상기 히팅롤러의 하강온도(Ts)를 측정하여, 히팅롤러가 가압롤러와 함께 회전하기 시작하는 회전온도(Tr)를 측정된 하강온도(Ts) 만큼 상승시킨 값(Td)으로 보정하는 것을 특징으로 한다. 이상과 같은 본 발명에 의하면, 히팅롤러와 가압롤러 사이의 온도차 만큼 히팅롤러의 가열온도를 증가시키기 때문에, 히팅롤러의 회전이 시작되면서 히팅롤러의 열이 가압롤러에 전도되더라도 히팅롤러의 온도하강이 발생되지 않으므로, 첫 페이지 인쇄시간(FPOT, First pager output time)을 단축할 수 있으며, 초기 정착온도가 낮아 발생되는 화상 정착불량을 방지할 수 있다.
화상형성장치, 정착유닛, 정착온도제어, FPOT, 인쇄속도향상

Description

화상형성장치의 정착온도 제어방법{Fusing temperature control method for image forming apparatus}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 구현하기 위한 화상형성장치의 정착유닛을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 히팅롤러의 회전온도가 보정되기 전 상태의 히팅롤러의 온도변화를 도시한 그래프,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 정착온도 제어방법에 대한 흐름도,
도 4는 도 3의 히팅롤러 회전온도 보정 단계를 상세하게 나타낸 흐름도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예를 구현하기 위한 화상형성장치의 정착유닛을 개략적으로 나타낸 도면, 그리고,
도 6은 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 의해 정착유닛의 회전온도 보정 후의 히팅롤러의 온도변화를 도시한 그래프 이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1; 정착유닛 10; 히팅롤러
11; 히팅롤러 온도센서 20; 가압롤러
31; 정착유닛 내부 온도센서 32; 정착유닛 외부 온도센서
본 발명은 화상형성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화상형성장치의 정착온도 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 화상형성장치의 정착유닛은 히팅롤러와, 히팅롤러와 함께 맞물려 회전하는 가압롤러를 포함한다. 가시화상이 전사된 용지는 히팅롤러에 의해 가열되고, 가압롤러에 의해 압력을 받음으로써 가시화상이 용지에 정착된다.
그런데, 히팅롤러는 내부에 가열원을 가지고 있으나, 가압롤러는 히팅롤러에 대하여 일정 압력으로 밀착되어 회전될 뿐, 별도의 가열수단이 내장되지는 않는다. 따라서, 화상형성장치가 작동을 시작하여 가열된 히팅롤러가 회전을 시작하면, 히팅롤러의 열은 상대적으로 저온상태인 가압롤러 측으로 전달되면서, 히팅롤러의 표면온도가 순간적으로 하강하는 현상이 발생된다.
이처럼 히팅롤러의 온도가 순간적으로 하강하면, 실제로 가시화상이 전사된 인쇄용지 표면을 충분한 열로 가열할 수 없기 때문에, 화상 정착불량이 발생될 수 있다. 또한, 히팅롤러의 온도가 정착에 필요한 온도이하로 하강하면, 히팅롤러가 정착온도에 도달할 때까지 정착이 중지되기 때문에, 첫 페이지 인쇄시간(FPOT, First page output time)이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 첫 페이지 인쇄시간을 단축 할 수 있으며, 초기 정착불량을 방지할 수 있는 화상형성장치의 정착온 도 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 화상형성장치의 정착온도 제어방법은, 인쇄동작시 상기 히팅롤러의 하강온도(Ts)를 측정하여, 상기 히팅롤러가 가압롤러와 함께 회전하기 시작하는 회전온도(Tr)를 측정된 하강온도(Ts) 만큼 상승시킨 값(Td)으로 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1 실시예에 의하면, 상기 히팅롤러의 하강온도(Ts)는 상기 히팅롤러에 부착한 온도센서를 이용하여 히팅롤러의 온도를 측정하며, 히팅롤러의 온도가 하강하기 시작하는 시점의 온도(Ta)와 온도가 하락한 후 다시 상승하는 시점의 온도(Tb) 차이로 계산할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 의하면, 상기 히팅롤러의 하강온도(Ts)는 상기 정착유닛의 내부 및 외부에 각각 설치한 온도감지센서를 이용하여, 정착유닛의 내부 및 외부 온도차이에 따른 히팅롤러의 온도변화를 비례식으로 추정하여 계산될 수 있다.
상기 히팅롤러의 온도변화를 비례식으로 추정하는 방법은, 정착유닛의 내부 온도와 외부 온도 변화에 따른 히팅롤러의 온도값의 변화를 측정하는 실험을 통해 얻어진 값을 제어부에 저장하여, 상기 내부 및 외부 온도감지센서에서 출력되는 온도정보에 따른 제어부에 저장된 히팅롤러의 온도값을 히팅롤러의 현재 온도로 추정하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 화상형성장치의 정착온도 제어방법 은 인쇄명령이 출력되면, 상기 히팅롤러를 회전온도(Tr)까지 가열하는 단계; 상기 히팅롤러가 회전온도(Tr)에 도달하면, 상기 히팅롤러를 상기 가압롤러와 함께 회전시키면서 정착온도(Tf)까지 가열하는 단계; 상기 히팅롤러가 회전온도(Tr)에 도달한 이후 상기 히팅롤러의 온도변화를 측정하여, 상기 히팅롤러의 온도가 하강할 경우 하강온도(Ts)를 계산하는 단계; 및 상기 회전온도(Tr)의 값을 히팅롤러의 상기 하강온도(Ts) 만큼 상승시켜 보정 회전온도(Td)를 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 히팅롤러와 가압롤러 사이의 온도차 만큼 히팅롤러의 가열온도를 증가시키기 때문에, 히팅롤러의 회전이 시작되면서 히팅롤러의 열이 가압롤러에 전도되더라도 히팅롤러의 온도하강이 발생되지 않으므로, 첫 페이지 인쇄시간을 단축할 수 있으며, 초기 정착온도가 낮아 발생되는 화상 정착불량을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 제 1 및 제 2 실시예를 첨부된 도면 및 흐름도와 함께 설명한다.
도 1은 본 발명을 구현하기 위한 화상형성장치의 정착유닛을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 작동 초기에 히팅롤러에 온도하강이 나타난 상태를 도시한 그래프이며, 도 3 및 도 4는 도 2의 온도하강 구간을 보상하기 위한 정착온도 제어방법을 도시한 흐름도이다.
도시된 바와 같이, 화상형성장치의 정착유닛은 하우징(1), 히팅롤러(10) 및 가압롤러(20)를 포함한다.
하우징(1)은 정착유닛의 외골격을 형성하는 것으로, 내부에 히팅롤러(10)와 가압롤러(20)가 서로 맞물린 상태로 회동가능하게 설치된다.
히팅롤러(10)는 내부에 할로겐 램프와 같은 가열원이 설치되어 정착유닛을 설정된 정착온도(Tf)까지 가열하며, 히팅롤러(10)의 온도를 측정하는 히팅롤러 온도센서(11)가 설치된다.
가압롤러(20)는 상기 히팅롤러(10)와 소정 압력으로 밀착된 상태로 맞물려 회전하면서, 히팅롤러(10)와 가압롤러(20) 사이를 통과하는 인쇄용지(P)에 압력을 가한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 화상형성장치의 정착온도 제어방법을 도 3 및 도 4의 흐름도와 함께 설명한다.
화상형성장치에 전원이 인가되면, 제어부는 히팅롤러(10)를 구동하여 지정된 워밍업 온도(T1)까지 가열한다. 상기 워밍업 온도(T1)는 화상형성장치의 형상이 변형되지 않고, 현상제가 변성되지 않도록 정착온도(Tf)보다 낮은 온도(대략 섭씨 100도)로 설정한다. 하지만, 워밍업 온도(T1)가 너무 낮으면 히팅롤러(10)를 가열시켜 정착유닛을 정착온도(Tf)까지 상승시키는데 많은 시간이 소요되므로, 히팅롤러(10)의 가열특성, 화상형성장치의 구성 및 현상제 특성 등을 고려하여 적당한 온도로 설정하는 것이 좋다(S110).
정착유닛의 온도가 워밍업 온도(T1)까지 상승되면, 제어부는 히팅롤러(10)의 구동을 정지시키고, 워밍업 온도(T1)를 유지할 수 있도록 히팅롤러(10)를 간헐적으로 가열한다(S120).
그리고, 화상형성장치가 인쇄 동작을 시작하면(S130), 제어부는 히팅롤러(10)를 소정의 회전온도(Tr, heating roller rotate temperature, 대략 섭씨 170도)까지 가열한다(S140).
히팅롤러(10)가 회전온도(Tr)에 도달하면, 제어부는 히팅롤러(10)를 가압롤러(20)와 함께 회전시키면서, 히팅롤러(20)를 정착온도(Tf, 대략 섭씨 190도)까지 가열한다. 이와 같이 히팅롤러(10)를 회전온도(Tr)까지 가열한 후 회전시키는 이유는, 히팅롤러(10)가 충분히 가열되지 않은 상태에서 가압롤러(20)와 함께 회전시키면, 정착유닛의 가열효율이 떨어지기 때문이다.
상기와 같이 정착유닛이 가열되면, 상기 히팅롤러(10) 및 가압롤러(20) 사이를 통과하는 인쇄용지에 전사된 가시화상은 히팅롤러(10)에 의한 열과 가압롤러(20)의 압력에 의해 정착된다.
한편, 히팅롤러 온도센서(11)는 화상형성장치의 작동 중에 히팅롤러(10)의 온도를 측정하여 그 측정값을 제어부로 출력하고, 제어부는 히팅롤러 온도센서(11)에서 측정된 히팅롤러(10)의 온도를 시간대 별로 저장한다(S150).
그리고, 제어부는 히팅롤러 온도센서(11)가 측정한 히팅롤러(10)의 온도를 시간대 별로 비교하여, 히팅롤러(10)가 회전온도(Tr) 까지 가열된 후, 가압롤러(20)와 함께 회전하면서 표면온도가 하강하는지의 여부를 파악한다(S160).
상기 S160단계에서 히팅롤러(10)의 온도하강이 감지되면, 제어부는 히팅롤러(10)의 회전온도(Tr)를 보정 회전온도(Td)로 보정한다(S170).
예컨대, 히팅롤러(10)의 워밍업 온도(T1)를 섭씨 100도, 가압롤러(20)와 함 께 회전을 시작하는 회전온도(Tr)를 섭씨 170도, 정착온도(Tf)를 섭씨 190도라고 가정하면, 히팅롤러(10)는 워밍업 온도(T1)인 섭씨 100도에서 회전온도(Tr)인 섭씨 170도까지 정지상태로 가열된 후에, 가압롤러(20)와 함께 회전하면서 정착온도(Tf)인 섭씨 190도 까지 가열된다. 히팅롤러(10)가 회전하기 시작하면, 히팅롤러(10)의 열은 가압롤러(20)로 전달되면서 히팅롤러(10)의 표면온도가 하락한다. 그러면, 제어부는 히팅롤러 온도센서(11)가 측정한 히팅롤러(10)의 온도정보를 이용하여, 히팅롤러(10)의 온도하강 시작점의 온도(Ta)와 온도하강이 멈춘 후 상승하는 시작점(Tb)을 측정하고(S171)(S172), 이들의 온도 차를 계산하여 하강온도(Ts)를 구한다(S173).
Ts = Ta - Tb
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 히팅롤러(10)의 온도하강 시작점의 온도(Ta)가 섭시 170도, 온도하강이 멈춘 후 상승하는 시작점의 온도(Tb)가 섭씨 160도라고 한다면, 하강온도(Ts)는 섭씨 10도이다. 이와 같이, 하강온도(Ts)가 구해지면, 제어부는 히팅롤러(10)의 보정 회전온도(Td)를 최초 회전온도(Tr, 섭씨 170도)에서 Ts 만큼 상승시킨 섭씨 180도로 설정한다(S174).
Td = Tr + Ts
이와 같이 보정 회전온도(Td) 값이 설정되면, 제어부는 히팅롤러(10)가 가압롤러(20)와 함께 회전을 시작하는 회전온도(Tr)의 설정값을 최초 섭씨 170도에서 보정 회전온도(Td) 계산값인 '섭씨 180도'로 보정한다.
그러면, 이와 같이 보정된 이후에 화상형성장치가 정지상태에서 인쇄동작이 시작되면, 히팅롤러(10)는 보정된 값인 섭씨 180도에 도달할 때까지 가열된 후, 가압롤러(20)와 함께 회전한다. 이와 같이 히팅롤러(10)의 회전온도(Tr)를 보정하면, 히팅롤러(10)가 상대적으로 차가운 상태인 가압롤러(20)와 함께 맞물려 회전하더라도, 도 6에 도시된 그래프와 같이 온도하강구간 없이 바로, 곧바로 정착온도(Tf) 지점까지 상승할 수 있다. 이는, 히팅롤러(10)의 하강온도(Ts)에 해당되는 열이 추가적으로 히팅롤러(10)에서 발생되기 때문에, 추가적으로 히팅롤러에서 발생된 열은 가압롤러(20)를 적절한 수준까지 예열하기 때문이다.
또한, 히팅롤러(10)에 더 많은 열이 가해지므로, 정착유닛이 정착온도(Tf)까지 가열되는 시간을 단축되므로, 화상형성장치의 첫 페이지 인쇄시간이 단축될 수 있다.
그리고, 히팅롤러(10)의 급격한 온도하강이 발생되지 않으므로, 인쇄 초기에 정착유닛의 낮은 온도로 인해 발생될 수 있는 화상 정착불량을 줄일 수 있다.
한편, 본 발명의 제 2 실시예에 의하면, 앞선 제 1 실시예와 달리 온도센서를 정착유닛의 내부 및 외부에 설치하여 히팅롤러(10)의 회전온도(Tr)를 보정할 수 도 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 히팅롤러(10)와 가압롤러(20)에 별도의 온도센서를 개별적으로 설치하지 않고, 정착유닛 내부온도를 측정하는 내부 온도센서(31)와 정착유닛의 외부온도를 측정하는 외부 온도센서(32)를 설치하여, 이들 온도 센서(31)(32)에서 측정되는 온도를 이용하여, 히팅롤러(10)와 가압롤러(20)의 온도변화를 추정하는 방법이다.
이 경우, 히팅롤러(10)의 온도를 직접 측정하는 것이 아니기 때문에 정밀함은 앞선 제 1 실시예에 비해 떨어질 수 있으나, 회전하면서 작동되는 히팅롤러(10)에 온도센서를 설치할 경우에 비해 센서의 오작동 및 고장율이 줄어들기 때문에 장치 신뢰성면에 있어서는 더욱 우수하다.
즉, 내부 온도센서(31)에서 측정된 정착유닛 내부 온도와 외부 온도센서(32)에서 측정된 정착유닛 외부 온도의 차이에 따른 히팅롤러(10)의 온도변화를 미리 실험 등을 통해 측정하여 제어부에 저장한다.
예컨대, 정착유닛 내부 온도가 섭씨 180도 이고, 외부 온도가 40도라고 한다면, 이 경우의 히팅롤러(10)의 온도를 실험을 통해 미리 저장하여, 각각의 온도변화에 따른 히팅롤러(10)의 온도값을 구한다. 그러면, 이 후에는 동일한 스펙의 정착유닛에 설치되는 히팅롤러(10)에 별도의 온도감지센서를 설치하지 않더라도, 정착유닛 내부와 외부의 온도를 측정하는 내부 온도센서(31) 및 외부 온도센서(32) 만으로도 히팅롤러(10)의 온도를 추정할 수 있다.
이와 같이 히팅롤러(10)의 온도가 추정되면, 이 추정된 온도를 통해 앞서 설명한 제 1 실시예와 같이 히팅롤러(10)의 온도하강여부를 감지하여, 히팅롤러(10)의 회전온도(Tr)를 보정 회전온도(Td)로 보정한다. 그 과정은 앞선 제 1 실시예와 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.
한편, 도시되지는 않았으나, 본 발명의 다른 실시예로서, 가압롤러(20)에만 온도감지센서를 설치하여, 가압롤러(20)의 온도변화만으로 히팅롤러의 온도를 제어하는 방법 또한 있을 수 있다. 방법은 제 1 실시예와 동일하다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 히팅롤러와 가압롤러 사이의 온도차 만큼 히팅롤러의 가열온도를 증가시키기 때문에, 히팅롤러의 회전이 시작되면서 히팅롤러의 열이 가압롤러에 전도되더라도 히팅롤러의 온도하강이 발생되지 않으므로, 첫 페이지 인쇄시간을 단축할 수 있으며, 초기 정착온도가 낮아 발생되는 화상 정착불량을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 다양한 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 히팅롤러와 가압롤러를 포함하는 화상형성장치의 정착유닛 온도 제어방법에 있어서,
    인쇄동작시 정착온도까지 가열된 상기 히팅롤러가 상기 가압롤러와 회전하면서 하강하는 온도인 하강온도(Ts)를 측정하여, 상기 히팅롤러가 가압롤러와 함께 회전하기 시작하는 시점의 온도인 회전온도(Tr)를 측정된 하강온도(Ts) 만큼 상승시킨 값(Td)으로 보정하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착온도 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 히팅롤러의 하강온도(Ts)는,
    상기 히팅롤러에 부착한 온도센서를 이용하여 히팅롤러의 온도를 측정하며,
    히팅롤러의 온도가 하강하기 시작하는 시점의 온도(Ta)와 온도가 하락한 후 다시 상승하는 시점의 온도(Tb) 차이로 계산하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착온도 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 히팅롤러의 하강온도(Ts)는,
    상기 정착유닛의 내부 및 외부에 각각 설치한 온도감지센서를 이용하여, 정착유닛의 내부 및 외부 온도차이에 따른 히팅롤러의 온도변화를 비례식으로 추정하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착온도 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 히팅롤러의 온도변화를 비례식으로 추정하는 방법은,
    정착유닛의 내부 온도와 외부 온도 변화에 따른 히팅롤러의 온도값의 변화를 측정하는 실험을 통해 얻어진 값을 제어부에 저장하여, 상기 내부 및 외부 온도감지센서에서 출력되는 온도정보에 따른 제어부에 저장된 히팅롤러의 온도값을 히팅롤러의 현재 온도로 추정하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착온도 제어방법.
  5. 히팅롤러와 가압롤러를 포함하는 화상형성장치의 정착온도 제어방법에 있어서,
    인쇄명령이 출력되면, 상기 히팅롤러를 회전온도(Tr)까지 가열하는 단계;
    상기 히팅롤러가 회전온도(Tr)에 도달하면, 상기 히팅롤러를 상기 가압롤러와 함께 회전시키면서 정착온도(Tf)까지 가열하는 단계;
    상기 히팅롤러가 회전온도(Tr)에 도달한 이후 상기 히팅롤러의 온도변화를 측정하여, 상기 히팅롤러의 온도가 하강할 경우 하강온도(Ts)를 계산하는 단계; 및
    상기 회전온도(Tr)의 값을 히팅롤러의 상기 하강온도(Ts) 만큼 상승시켜 보정 회전온도(Td)를 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착온도 제어방법.
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