KR101320841B1 - 화상형성장치 및 화상형성장치의 구동 제어방법 - Google Patents

Abstract

히팅롤러와 가압롤러를 포함하는 정착유닛과; 인쇄데이터를 입력받는 데이터 입력부; 및 데이터 입력부로 입력된 인쇄데이터의 종류에 따라서, 정착유닛의 정착온도를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치 및 그 구동제어방법이 개시된다.

화상형성장치, 칼라, 모노, 정착유닛, 정착온도, 가압롤러, 히팅롤러

Description

화상형성장치 및 화상형성장치의 구동 제어방법{An image forming apparatus and method for controlling of driving the same}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치를 나타내 보인 개략적인 도면.

도 2는 도 1에 도시된 정착유닛의 정착과정을 설명하기 위한 도면.

도 3a 및 도 3b는 정착유닛에서의 정착조건을 설명하기 위한 개략적인 도면.

도 4a는 모노 데이터를 정착하는 과정을 설명하기 위한 도면.

도 4b는 칼라 데이터를 정착하는 과정을 설명하기 위한 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100..화상형성장치 본체 110..급지카세트

120..현상유닛 130..레이저스캐닝유닛

140..전사유닛 141..전사벨트

143..전사롤러 170..정착유닛

171..가압롤러 173..히팅롤러

200..제어부 210..입력부

230..메모리

본 발명은 화상형성장치 및 그 구동제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 칼라화상 및 모노화상의 인쇄가 가능한 화상형성장치 및 그 구동제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 칼라 화상형성장치는 하나의 상담지체를 여러 번 회전시켜 칼라 화상을 형성하는 멀티패스(Multi-pass) 방식과 복수의 상담지체를 한 번씩 회전시켜 칼라 화상을 형성하는 단일패스 방식으로 구분된다.

멀티패스 방식 화상형성장치는 하나의 상담지체를 여러 번 회전시켜 칼라 화상을 형성하도록 구성되어 있다. 즉, 멀티패스 방식 화상형성장치의 경우, 복수의 칼라, 예를 들면 옐로우, 마젠타, 시안 블랙의 칼라 화상을 단계적으로 형성하여 전사벨트와 같은 전사매체로 1차 전사하여 중첩시킨다. 그런 다음, 전사매체에 중첩된 풀칼라 화상을 기록매체로 2차 전사시키게 된다. 따라서, 하나의 풀칼라 화상을 현상하기 위해서는 하나의 상담지체를 4회 회전시키고, 전사매체도 4회 회전시키도록 구동제어한다.

반면, 단일패스 방식 화상형성장치의 경우에는, 여러 개의 상담지체, 예를 들면 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙의 칼라 화상에 대응되게 4개의 상담지체를 구비할 수 있다. 그리고 전사매체를 1회전시키는 동안에 4개의 각 칼라별 상담지체에서 형성된 칼라 화상을 전사매체에 순차적으로 전사시켜 중첩함으로써 풀칼라 화상을 얻게 된다.

상기와 같은 칼라 화상형성장치는 대전 -> 노광 -> 현상 -> 전사 -> 정착 등과 같은 현상프로세스를 순차적으로 수행하여 용지 위에 원하는 칼라화상 또는 모노(블랙)화상을 형성한다.

일 예로서, 단일 패스 방식 화상형성장치에서 칼라 화상을 형성할 경우, 복수의 현상 카트리지에서 칼라별 상담지체에 칼라별 화상을 형성한다. 칼라별 상담지체에 형성된 칼라별 화상은 전사벨트에 중첩 전사된 뒤 용지로 전사되거나, 또는 전사벨트와 상담지체들 사이로 통과하는 용지로 중첩 전사된다.

그리고 칼라화상이 충첩 전사된 용지는 정착유닛 즉, 가압롤러와 히팅롤러 사이로 통과함으로써, 용지상의 중첩화상이 용지 상에 고착된다. 이와 같이 정착유닛을 통과하는 용지는 외부로 배출됨으로써 인쇄가 완료된다.

한편, 상기와 같이 용지 상의 중첩 칼라화상을 정착시키기 위한 정착유닛은, 초기부터 즉, 화상형성장치의 워밍업단계 이후부터 미리 설정된 고온 및 고압의 상태로 유지된다. 따라서, 인쇄명령이 입력되면, 정착유닛을 가열할 필요없이, 즉시 인쇄동작이 이루어질 수 있게 된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 구성에 의하면, 모노인쇄 즉, 흑백인쇄와 칼라인쇄시에 상관없이 히팅롤러의 표면온도가 일정하게 제어된다. 구체적으로는, 단일 칼라의 모노인쇄시보다, 서로 다른 칼라의 현상제(토너)가 중첩된 칼라화상을 정착하기 위해서 더 큰 정착(열) 에너지가 요구되므로, 칼라인쇄 조건으로 정착유닛이 구동제어된다. 이와 같이 칼라 화상을 정착하기 위한 조건으로 정착유닛을 구동제어하게 되면, 모노 인쇄시에는 과다한 에너지가 인가되어 용지 컬(curl)이 발생하 는 문제점이 있으며, 소비 전력도 증가하는 문제점이 있다.

또한, 과도한 에너지 인가로 인하여 정착유닛의 수명이 단축되는 문제점이 있다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 인쇄조건에 따라서 정착유닛의 정착조건을 변화시켜 정착성을 향상시킬 수 있도록 개선된 화상형성장치 및 그 구동제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화상형성장치는, 히팅롤러와 가압롤러를 포함하는 정착유닛과; 인쇄데이터를 입력받는 데이터 입력부; 및 상기 데이터 입력부로 입력된 인쇄데이터의 종류에 따라서, 상기 정착유닛의 정착온도를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어부는 상기 입력된 인쇄데이터가 모노 데이터인지 또는 칼라 데이터인지 구분하고, 구분된 결과에 따라서 모노데이터를 칼라데이터보다 낮은 온도에서 정착시킬 수 있도록 상기 정착유닛의 정착온도를 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 프린팅 환경조건에 따라 모노 데이터 및 칼라 데이터별 정착온도에 대한 룩업테이블이 저장된 메모리를 더 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화상형성장치 구동제어 방법은, 인쇄데이터를 입력받는 단계와; 입력된 인쇄데이터가 모노 데이터인지 칼라 데이터 인지 확인하는 단계와; 확인된 결과에 따라서 정착온도를 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 설정하는 단계에서는, 모노 데이터인 경우 제1정착온도로 설정하고, 칼라 데이터인 경우 제1온도보다 높은 제2정착온도로 설정하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 화상형성장치 및 그 구동제어방법을 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치의 개략적인 구성도이다. 도 1을 참조하면, 화상형성장치 본체(100) 하부에는 용지(P)를 공급하기 위한 급지카세트(110)가 마련된다. 상기 본체(100)의 내부에는 C, M, Y, K 칼라별 화상을 형성하기 위한 복수의 현상유닛(120)이 마련된다.상기 각 현상유닛(120)은 전위차이를 이용하여 현상롤러로부터 토너 입자를 받아 정전잠상 위에 일정한 이미지를 만드는 감광매체(121C, 121M, 121Y, 121K)를 구비한다. 상기 감광매체(121C, 121M, 121Y, 121K) 각각에 레이저 광을 주사하여 정전잠상을 형성하기 위한 레이저 스캐닝유닛(130)이 각 현상유닛(120)에 대응되는 수로 마련된다.

또한, 상기 본체(100) 내에는 상기 각 현상유닛(120)에서 형성된 화상을 픽업롤러(113)에 의해 픽업된 용지(P)로 전사시키기 위한 전사유닛(140)이 구비된다.

상기 전사유닛(140)은 용지(P)를 이송시키기 위한 무한궤도상의 전사벨트(141), 전사벨트(141)를 무한궤도 상의 경로를 따라 구동시키는 구동롤러(145) 및 지지롤러(144), 전사벨트(141)에 일정한 장력을 유지하기 위한 텐션롤러(142), 상기 감광매체(121C, 121M, 121Y, 121K) 상의 토너를 순차적으로 용지(P) 위에 전사하는 전사롤러(143), 전사벨트(141) 상의 잔류토너를 크리닝하기 위한 클리닝 블레이드(146)를 구비한다.

상기 전사유닛(140)을 경유하면서 화상을 중첩 전사 받은 용지(P)는 정착유닛(170)을 경유하면서 정착된 뒤 본체(100)외부로 배출된다.

상기 정착유닛(170)은 가압롤러(171)와 히팅롤러(173)를 구비한다. 상기 가압롤러(171)는 미도시된 가압부재에 의해 탄력적으로 히팅롤러(173)에 접촉 가압된 상태로 회전되게 설치된다. 상기 히팅롤러(173)는 그 내부에 할로겐 램프와 같은 히터가 마련되어, 정착동작시 고온으로 가열된 상태를 유지한다. 이러한 가압롤러(171) 및 히팅롤러(173)의 구조는 공지의 기술들로부터 용이하게 이해될 수 있으므로, 자세한 설명은 생략한다.

상기 가압롤러(171)와 히팅롤러(173)가 설치된 정착유닛 하우징(174)에는 히팅롤러(173)의 표면온도를 측정하기 위한 온도센서(175)가 설치된다. 상기 온도센서(175)에서 감지된 온도정보는 제어부(200)로 전달된다.

상기 제어부(200)는 입력부(210)로 입력된 인쇄정보 즉, 인쇄데이터를 근거로 하여 정착유닛(170)의 온도를 적정 온도로 제어한다. 물론, 제어부(210)는 화상형성장치 본체(100) 내에서 픽업, 대전, 노광, 현상, 전사 등과 같은 일련의 프린팅 프로세스과정을 전체적으로 제어할 수 있다.

상기 입력부(210)는 유/무선 인터페이스를 통해 유저로부터 인쇄데이터를 입력받아 제어부(200)로 전송한다. 제어부(200)는 입력된 인쇄데이터가 모노 데이터 즉, 흑백 또는 단일 칼라 이미지에 대한 정보인지, 아니면 2개 이상의 칼라로 이루어진 칼라 데이터인지를 확인하게 된다.

그리고 제어부(200)는 확인된 인쇄데이터가 모노 데이터 또는 칼라 데이터인지에 따라서, 정착온도를 결정한다. 그리고 결정된 정착온도에 따라서 정착유닛(170)을 구동제어 하여 결정된 정착온도에 의해 용지(P)가 정착될 수 있도록 한다. 그리고 온도센서(175)에서 피드백되는 온도정보를 근거로 제어부(200)는 정착유닛(170)의 가열상태를 모니터링하여 적정한 상태로 유지시킬 수 있게 된다. 즉, 제어부(200)는 입력부(210)를 통해 입력된 인쇄데이터가 모노 데이터(흑백데이터 또는 단일 칼라 데이터)인지 아니면, 2개 이상의 칼라로 이루어진 칼라 데이터인지 확인한다. 그런 다음, 칼라 데이터인 경우에는, 정착유닛(170)의 히팅롤러(173)의 가열온도를 모노 데이터일때 보다 높은 적정 온도로 유지하도록 제어한다.

여기서, 상기 정착유닛(170)의 정착온도는 기본적으로는 모노 데이터인 경우 제1정착온도로 유지되고, 칼라 데이터인 경우에 제1정착온도보다 높은 제2정착온도가 되도록 제어된다. 그리고 상기 제1 및 제2정착온도의 차이는 대략 3 내지 10도 정도인 것이 바람직하다. 그리고 제1 및 제2정착온도 간의 온도차이는 정해지더라도, 그 각각의 정착온도는 프린트환경 예를 들어, 외부 온도 등의 조건 등에 따라서 변경될 수 있다. 이와 같이, 외부 환경온도에 따른 제1 및 제2정착온도의 정보가 저장된 메모리(230)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

상기 제어부(200)는 외부 온도와 같은 환경조건에 따라서 메모리(230)에 저장된 제1 및 제2정착온도를 인가받고, 그 인가받은 정보를 근거로 정착유닛(170)을 구동제어하게 된다.

도 2를 참조하여 정착과정을 살펴보면, 가압롤러(171)와 히팅롤러(173) 사이로 용지(P)가 통과한다. 이때, 가압롤러(171)는 히팅롤러(173) 쪽으로 가압되고 있는 상태로 회전되고, 히팅롤러(173)는 내부의 히터에 의해 소정 정착온도로 가열된 상태이다. 이와 같이 고온 및 고압의 조건에 의해 용지(P)가 두 롤러(171,173) 사이를 통과하면서, 그 용지(P) 표면에 묻은 토너(T)는 용지(P) 표면과의 접착력이 증가하여 용지(P)에 고착된다. 이와 같이, 용지(P)상의 토너(T)가 용지 표면에 고착되어 밀착되기 위해서는 정착조건이 매우 중요하다.

구체적으로 보면, 다음의 관계식 1과 같은 조건을 만족하도록 정착조건이 설정되어야만 정상적인 정착이 이루어질 수 있게 된다.

[관계식1]

F1 > F2 > F3

도 3a 및 도 3b를 참조할 때, 상기 F1은 토너(T)와 용지(P) 간의 접착력을 나타내고, F2는 토너(T)들 간의 응집력을 나타내고, F3는 히팅롤러(173)와 토너 간의 접착력을 각각 나타낸다.

상기 관계식 1의 조건을 만족할 때, 용지(P) 표면의 토너(T)는 그 응집력이 약화되고, 히팅롤러(173)로 옮겨지지 않고 용지(P) 표면에 고착될 수 있게 된다. 이와 같이 관계식 1의 조건이 이루어지려면, 도 3b의 그래프에서 나타낸 바와 같이, 열에너지가 E1보다는 크고 E2 보다는 작은 구간(A)에서 가능하게 된다. 이와 같은 조건을 고려하여, 상기 메모리(230)에 저장되는 룩업테이블이 설정되며, 입력 된 인쇄데이터의 종류에 따라서도 정착온도가 설정되게 된다.

예를 들어, 흑백 모노 데이터가 입력될 경우, 도 4a에 도시된 바와 같이, 블랙 토너(Tb) 한 가지만 인쇄에 사용되게 된다. 따라서, 용지(P)로 옮겨진 단일종류의 블랙 토너(Tb)가 가지는 응집력(F2)를 약화시키기 위해서는 도 3b에서 E1에 가까운 열에너지가 필요하게 된다.

반면에, 도 4b에 도시된 바와 같이, 복수의 칼라별 토너(Tc, Ty, Tm, Tb)가 중첩되는 칼라인쇄인 경우에는, 서로 다른 성질을 가지는 칼라별 토너(Tc, Ty, Tm, Tb)들 간의 경계면을 파괴시키는데 요구되는 에너지가 많이 소요되므로, 도 3b에서 E2에 가까운 큰 에너지가 요구되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 정착조건 및 정착과정을 놓고 볼 때, 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치의 구동제어 방법을 간단히 살펴보면 다음과 같다.

즉, 도 1을 참조하면, 입력부(210)로 인쇄데이터가 입력되면, 입력된 인쇄데이터는 제어부(200)로 전달된다.

제어부(200)는 입력된 인쇄데이터가 모노 데이터인지 아니면 칼라 데이터인지 확인한다. 모노 데이터인 경우에는 외부환경 조건을 고려하여 메모리(230)에 저장된 제1정착온도로 정착온도를 설정하여 정착유닛(170)을 가열시킨다. 이와 함께 제어부(200)는 용지(P) 픽업, 대전, 노광, 현상, 전사 과정을 수행하고, 최종적으로는 제1정착온도로 유지되고 있는 정착유닛(170)으로 화상이 전사된 용지(P)를 이송시켜 정착과정을 수행하게 된다. 이러한 정착과정을 통해 용지(P)상의 토너 화상은 용지(P)에 고착될 수 있게 된다. 그리고 정착과정을 거친 용지(P)는 외부로 배 출된다.

또한, 상기 입력된 인쇄데이터가 칼라데이터인 경우에는, 환경조건에 따라 메모리(230)에 저장된 제2정착온도로 정착온도를 설정하여 정착유닛(170)을 가열시킨다. 그리고 픽업, 대전, 노광, 현상, 전사 및 정착과정을 거쳐 칼라 인쇄를 수행하게 된다. 이때, 제2정착온도는 제1정착온도보다 높은 온도로 설정됨으로써, 칼라화상을 정상적으로 용지(P)에 정착시킬 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 입력된 인쇄데이터를 모노데이터 또는 칼라데이터인지 확인하여, 인쇄타입에 따라 정착온도를 다르게 제어함으로써, 정착에 필요한 적정온도로 정착유닛을 제어할 수 있게 된다.

따라서, 모노데이터 인쇄시, 과도한 정착온도로 인하여 에너지를 낭비하는 것을 방지할 수 있으며, 정착유닛의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 과도한 열에너지로 인하여 용지에 묻은 단일 칼라의 토너가 용지에 완전히 고착되지 못하고, 일부가 히팅롤러로 옮겨지는 것을 억제하여 인쇄의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 과도한 정착에너지로 인하여 발생하던 용지의 컬(curl) 발생을 억제할 수 있는 이점이 있다.

이상에서 본 발명의 특정한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구위 범위에서 청구하는 본 발명의 요지와 사상을 벗어남이 없이 당해 발명에 속하는 기술분야에 서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 수정과 변형실시가 가능할 것이다.

Claims (5)

1. 히팅롤러와 가압롤러를 포함하는 정착유닛과;

   인쇄데이터를 입력받는 데이터 입력부; 및

   상기 데이터 입력부로 입력된 인쇄데이터의 종류에 따라서, 상기 정착유닛의 정착온도를 제어하는 제어부;를 포함하며,

   상기 제어부는 상기 입력된 인쇄데이터가 모노 데이터인지 또는 칼라 데이터인지 구분하고, 상기 입력된 인쇄데이터가 모노 데이터인 경우 제1 정착온도를 적용하며, 상기 입력된 인쇄데이터가 칼라 데이터인 경우 상기 제1 정착온도보다 높은 제2 정착온도를 적용하며,

   상기 제1 정착온도 및 상기 제2 정착온도는 다음의 조건식을 만족하는 정착온도 구간에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.

   <조건식>

   F1 > F2 > F3

   여기서, F1은 토너와 용지 간의 접착력을 나타내고, F2는 상기 토너 간의 응집력을 나타내고, F3은 상기 히팅롤러와 상기 토너 간의 접착력을 나타낸다.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   프린팅 환경조건에 따라 모노 데이터 및 칼라 데이터별 정착온도에 대한 룩업테이블이 저장된 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
4. 인쇄데이터를 입력받는 단계와;

   입력된 인쇄데이터가 모노 데이터인지 칼라 데이터인지 확인하는 단계와;

   확인된 결과에 따라서 정착온도를 설정하는 단계;를 포함하며,

   상기 정착온도를 설정하는 단계에서는,

   상기 입력된 인쇄데이터가 모노 데이터인 경우 제1 정착온도로 설정하고, 상기 입력된 인쇄데이터가 칼라 데이터인 경우 제1 정착온도보다 높은 제2 정착온도를 설정하며,

   상기 제1 정착온도 및 상기 제2 정착온도는 다음의 조건식을 만족하는 정착온도 구간에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치 구동제어 방법.

   <조건식>

   F1 > F2 > F3

   여기서, F1은 토너와 용지 간의 접착력을 나타내고, F2는 상기 토너 간의 응집력을 나타내고, F3은 히팅롤러와 상기 토너 간의 접착력을 나타낸다.
5. 삭제

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