KR101335989B1 - 정착유닛, 이의 제어방법 및 이를 채용한 화상형성장치 - Google Patents

Abstract

정착 구동모터의 구동 토오크에 연동하여 정착 가압력을 가변할 수 있는 구조의 정착유닛, 이의 제어방법 및 이를 채용한 화상형성장치가 개시되어 있다.

이 개시된 정착유닛은, 구동모터에 의하여 회전 구동되면서, 인쇄매체를 가열 및 가압하여 인쇄매체에 전사된 화상을 정착시키는 정착부와; 정착부에 인가되는 가압력을 가변시키는 가압력 조절부와; 구동모터의 구동토오크에 따라 정착부에 인가되는 가압력이 가변되도록, 가압력 조절부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

정착유닛, 이의 제어방법 및 이를 채용한 화상형성장치{FUSING UNIT, METHOD FOR CONTROLLING THE SAME AND IMAGE FORMING APPARATUS EMPLOYING THE FUSING UNIT}

본 발명은 정착 가압력을 조절할 수 있는 구조의 정착유닛, 이의 제어방법 및 이를 채용한 화상형성장치에 관한 것으로서, 상세하게는 정착 구동모터의 구동 토오크(torque)에 연동하여 정착 가압력을 가변할 수 있는 구조의 정착유닛, 이의 제어방법 및 이를 채용한 화상형성장치에 관한 것이다.

일반적으로 전자사진방식 화상형성장치는 소정 전위로 대전된 상담지체에 광을 주사하여 정전잠상을 형성하고, 소정 색상의 토너로 현상한 후 이를 인쇄매체에 전사 및 정착시켜 화상을 인쇄하는 기기이다. 이 전자사진 화상형성장치는 전사된 화상을 인쇄매체에 정착시키기 위하여, 인쇄 경로 상에 정착유닛을 구비한다.

도 1은 종래의 일 예에 따른 정착유닛을 보인 개략적인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 정착유닛은 내부에 발열램프(3)가 내장된 가열롤러(5)와, 이 가열롤러(5)에 마주하게 배치되는 것으로 탄성부재(9)에 의해 상기 가열롤러(5) 쪽으로 탄성 바이어스 되어 정착닙을 형성하는 가압롤러(7)를 포함한다. 따라서, 미정착 토너 화상(1a)을 담지한 인쇄매체(1)가 상기 정착유닛으로 이송되어 오면, 회전하는 상기 가열롤러(5)와 가압롤러(7) 사이에 형성된 정착닙을 통과하면서, 토너 화상(1a)이 가열 및 가압되어 상기 인쇄매체(1)에 융착됨으로써, 정착이 완료된다.

이와 같이 정착유닛은 가열롤러(5)의 열용량이 크기 때문에 웜업(warm up) 시간이 오래 걸린다. 따라서, 첫 장 출력에 소요되는 시간이 오래 걸린다.

도 2는 종래의 다른 예에 따른 정착유닛을 보인 개략적인 단면도이다.

도 2를 참조하면, 종래의 다른 예에 따른 정착유닛은 내부에 열원(13)이 내장된 가열필름(11)과, 가열필름(11)을 회전 가능하게 지지함과 아울러 정착닙을 형성하는 닙플레이트(15)와, 가열필름(11)을 사이에 두고 닙플레이트(15)에 마주하게 배치되는 가압롤러(17) 및, 가압롤러(17)를 가열필름(11) 쪽으로 탄성바이어스 시키는 탄성부재(19)를 포함한다. 이 경우, 도 1에 도시된 종래의 정착유닛에 비하여 웜업 시간이 단축되므로, 인쇄매체의 첫장 정착에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 종래의 정착유닛은 초기 기동시 또는 인쇄매체 걸림(잼: jam)이 미제거된 상태에서 기동시, 도 3에 도시된 바와 같이, 정착유닛을 회전구동하는 구동모터(미도시)의 구동 토오크가 증가한다.

도 3은 도 1과 같이 정착유닛을 구성한 경우, 정착유닛 구동모터의 초기 기동시 시간 변화에 따른 토오크 및 회전속도 변화를 보인 그래프이다.

도 3을 참조하면, 정착유닛의 구동 개시시점에서 구동모터의 구동 토오크가 대략 16 kgf·cm로서, 안정상태의 구동 토오크인 대략 5 kgf·cm에 비하여 3배 정도로 큰 값을 가짐을 알 수 있다. 이 후, 구동 토오크가 점차 감소하다가 대략 30초 정도 경과한 시점에서 안정화된다. 여기서, 회전속도는 대략 140 rpm으로서 일정하게 유지된다. 이와 같은 토오크 변화는 도 2에 도시된 바와 같은 구조의 정착유닛에서도 발생된다.

따라서, 종래의 정착유닛은 초기 기동시 또는 인쇄매체 걸림(잼: jam)이 미제거된 상태에서 기동시, 구동모터에 부하를 주게되어 모터의 내구성 및 수명에 악영향을 줄 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 정착 구동모터의 구동 토오크에 연동하여 정착 가압력을 가변할 수 있는 구조의 정착유닛, 이의 제어방법 및 이를 채용한 화상형성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 정착유닛은,

구동모터에 의하여 회전 구동되면서, 인쇄매체를 가열 및 가압하여 상기 인쇄매체에 전사된 화상을 정착시키는 정착부와; 상기 정착부에 인가되는 가압력을 가변시키는 가압력 조절부와; 상기 구동모터의 구동토오크에 따라 상기 정착부에 인가되는 가압력이 가변되도록, 상기 가압력 조절부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 상기 정착부의 초기 구동시에 상기 정착부에 인가되는 제1가압력이 정상상태에서 정착부의 구동시에 상기 정착부에 인가되는 제2가압력에 비하여 상대적으로 저압을 가지도록 상기 가압력 조절부를 제어한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 정착부에 인가되는 가압력이 시간의 경과에 따라 상기 제1가압력에서 상기 제2가압력으로 연속적으로 증가되도록 상기 가압력 조절부를 제어한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 제1가압력에서 상기 제2가압력으로 연속적으로 증가시, 가압력 증가 속도가 시간의 경과에 따라 상이하도록 상기 가압력 조절부를 제어한다.

또한, 상기 제1가압력에서 제2가압력으로 증가하는데 소요되는 시간을 순서대로 제1 내지 제3시간구간으로 3등분할 때, 상기 제어부는, 제1 및 제3시간구간에서의 가압력 증가 속도에 비하여 상기 제2시간구간에서의 가압력 증가 속도가 크도록 상기 가압력 조절부를 제어한다.

여기서, 상기 가압력 조절부는, 상기 제어부에 의하여 회전 제어되는 가변모터와; 상기 가변모터에 의하여 회전 구동되는 기어레버와; 제1힌지를 중심으로 회동 가능하게 설치되며, 상기 기어레버에 연동되어 회동되는 제1레버부재와; 제2힌지를 중심으로 회동가능하게 설치되며 상기 정착부를 가압하는 제2레버부재와; 상기 제1레버부재와 상기 레버부재 사이에 개재되며, 상기 제1레버부재의 회동위치에 따라 상기 제2레버부재에 인가되는 탄성력을 가변시키는 탄성부재를 포함하여, 상기 정착부에 인가되는 가압력을 연속적으로 조절할 수 있도록 된 것을 특징으로 한 다.

또한, 상기 제어부는, 상기 정착부에 인가되는 가압력이 시간의 경과에 따라 상기 제1가압력에서 상기 제2가압력으로 단계적으로 증가되도록 상기 가압력 조절부를 제어할 수 있다.

이 경우, 가압력 조절부는, 상기 제어부에 의하여 회전 제어되는 가변모터와; 상기 가변모터에 의하여 회전되며, 적어도 2 이상의 모드 설정이 가능하도록 소정의 캠프로파일을 가지는 캠부재와; 프레임에 회동 가능하게 설치되며, 상기 정착부를 가압 지지하는 레버부재와; 상기 레버부재를 상기 캠부재 방향으로 탄성바이어스시키는 탄성부재를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 캠부재의 캠프로파일은 적어도 3 이상의 모드를 포함하며, 상기 제어부는 상기 제1가압력에서 상기 제2가압력으로 단계적으로 가압력 가변시, 상기 제1가압력 인가와 제2가압력 인가 사이에 상기 제1가압력 보다 크고 상기 제2가압력보다 작은 제3가압력이 소정 시간동안 인가되도록 상기 가압력 조절부를 제어한다.

또한, 상기 제어부는 상기 정착부에 상기 제3가압력이 인가되는 시간이 상기 제1가압력이 인가되는 시간에 비하여 상대적으로 짧도록, 상기 가압력 조절부를 제어할 수 있다.

또한, 상기 정착부는, 열원과; 상기 열원에 의해 가열되며, 상기 인쇄매체를 가열 및 가압하는 벨트부재와; 상기 벨트부재를 회전 가능하게 지지하며, 닙부를 형성하는 닙 플레이트과; 상기 벨트부재를 사이에 두고 상기 닙 플레이트의 닙부와 마주하게 배치되며, 상기 인쇄매체를 가압하는 가압롤러를 포함한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 정착유닛의 구동명령 인가시, 정착부에 인가되는 가압력을 제어하는 정착유닛 제어방법에 있어서,

정상상태에서 상기 정착부에 인가되는 제2가압력에 비하여 상대적으로 저압인 제1가압력을 상기 정착부에 인가하는 단계와; 상기 정착부를 회전 구동하는 구동모터를 온(ON) 시키는 단계와; 시간의 경과에 따라 상기 정착부에 인가되는 가압력이 상기 제2가압력으로 증가되도록 가압력을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 가압력 조절단계는, 상기 제1가압력에서 상기 제2가압력으로 증가시, 연속적으로 가압력을 증가시키며, 가압력 증가 속도가 시간의 경과에 따라 상이하도록 조절할 수 있다.

또한, 상기 제1가압력에서 상기 제2가압력으로 증가하는데 소요되는 시간을 제1 내지 제3시간구간으로 3등분할 때,

상기 가압력 조절단계는, 상기 제1 및 제3시간구간에서의 가압력 증가 속도에 비하여 상기 제2시간구간에서의 가압력 증가 속도가 크도록 가압력을 조절할 수 있다.

또한, 상기 가압력 조절단계는, 단계적으로 가압력을 증가시키며, 상기 제1가압력 인가와 상기 제2가압력 인가 사이에 상기 제1가압력보다 크고 상기 제2가압력 보다 작은 제3가압력이 소정 시간동안 인가되도록 상기 가압력을 조절할 수 있다. 여기서, 상기 가압력 조절단계는, 상기 제3가압력이 인가되는 시간이 상기 제1 가압력이 인가되는 시간에 비하여 상대적으로 짧도록 제어한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화상형성장치는,

상담지체와; 상기 상담지체에 정전잠상을 형성하는 노광유닛과; 상기 상담지체에 형성된 정전잠상에 대해 토너 화상을 현상하는 현상유닛과; 상기 현상유닛에서 형성된 토너 화상을 인쇄매체에 전사하는 전사유닛과; 상기 인쇄매체에 전사된 미정착 토너 화상을 정착시키는 것으로, 상기한 구성을 가지는 정착유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 정착유닛, 그의 제어방법 및 이 정착유닛을 채용한 화상형성장치는 정착부의 초기 구동시 인가되는 가압력을 낮추고, 시간 변화에 따라 정착부에 인가되는 가압력을 증가시킴으로써 정착부 구동모터의 구동 토오크를 개선할 수 있다. 따라서, 정착모드의 초기 단계에서부터 안정상태에 이르기까지, 구동모터에 무리한 부하를 주지 않으므로, 모터의 내구성 및 수명을 향상시킬 수 있으며, 구동모터의 탈조 현상을 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정착유닛, 이의 제어방법 및 이를 채용한 화상형성장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 4 내지 도 6 각각은 본 발명의 제1실시예에 따른 정착유닛을 보인 개략적인 단면도로서, 그 각각은 제1가압력(P1), 제3가압력(P3) 및 제2가압력(P2)이 인가된 동작 상태를 보인 도면이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 정착유닛은, 구동모터(20), 정착부(30), 가압력 조절부(40) 및 제어부(60)를 포함한다.

정착부(30)는 구동모터(20)에 의하여 회전 구동되면서, 인쇄매체(100)를 가열 및 가압하여 상기 인쇄매체(100)에 전사된 미정착 토너 화상(100a)을 정착시킨다.

이를 위하여, 상기 정착부(30)는 열원(31)과, 벨트부재(32)와, 닙 플레이트(33) 및 가압롤러(35)를 포함한다.

상기 열원(31)은 벨트부재(32)와, 닙 플레이트(33)를 가열하기 위한 복사열을 방출하는 것으로, 벨트부재(32) 내의 공간에 구비된 램프 예컨대 할로겐 램프 또는 저항발열체를 포함할 수 있다. 상기 닙 플레이트(33)는 상기 열원(31)에 의해 가열되며, 정착 대상인 인쇄매체(100)를 가열 및 가압한다. 따라서, 정작부(30)는 급송되는 인쇄매체(100)를 가압롤러(35)와 함께 가압함으로써, 정착을 수행할 수 있다.

또한, 상기 정착부(30)는 열원(31)의 양측에 배치되는 반사부재(34)를 더 포함할 수 있다. 상기 반사부재(34)는 상기 열원(31)에서 발생된 열을 상기 닙 플레이트(33) 쪽으로 반사시킴으로써, 상기 열원(31)의 열을 정착 닙(N)으로 집중시킨다. 여기서, 상기 반사부재(34)는 반사 효율을 높이기 위하여, 스테인레스 강 등의 강철, 알루미늄, 구리 등의 금속 또는 이들의 합금, 세라믹스, 섬유강화금속(Fiber Reinforced Metal; FRM) 등의 소재로 구성될 수 있다.

상기 벨트부재(32)는 상기 열원(31), 닙 플레이트(33) 및 반사부재(34)의 외 부에 회전 이동 가능하게 설치되며, 상기 가압롤러(35)에 피동되어 상기 인쇄매체(100)의 이송을 가이드한다. 따라서, 정착시 상기 인쇄매체(100)에 형성된 토너(100a) 화상이 손상되지 않도록 한다.

가압롤러(35)는 상기 벨트부재(32)를 사이에 두고, 상기 닙 플레이트(33)와 마주하게 배치된다. 이 가압롤러(35)는 상기 벨트부재(32)를 회전 구동시키며, 가압력 조절부(40)로부터 인가된 가압력에 의하여 상기 닙 플레이트(33)와의 사이에 정착 닙(N)을 형성한다. 본 실시예에 있어서, 정착부(30)를 구성함에 있어서, 벨트부재(32)를 채용한 구성을 예로 들어 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과한 것으로, 정착롤러와 가압롤러를 이용한 구성과 같이 다양하게 변형할 수 있다.

가압력 조절부(40)는 정착부(30)에 인가되는 가압력을 연속적으로 가변시킨다. 이를 위하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 정착유닛의 가압력 조절부(40)는 가변모터(41), 기어레버(43), 제1 및 제2레버부재(45)(51) 및 탄성부재(47)를 포함한다.

가변모터(41)는 가압력을 가변시키는 구동력을 제공하는 구동원으로서, 제어부(60)에 의하여 회전 제어된다. 이 가변모터(41)는 스테핑모터로 구성되고, 가압력 조절부(40)는 홈 위치를 파악하기 위한 홈센서(미도시)를 포함할 수 있다. 이 경우, 홈 위치를 정확히 파악할 수 있고, 가변모터(41)의 스텝 수를 조절함에 의하여 가압력을 제어할 수 있어서, 모드별 이동의 정확도를 높일 수 있다.

기어레버(43)는 가변모터(41)에 의하여 왕복회전 가능하게 설치된다. 이 기어레버(43)는 적어도 일측 외주에 제1기어열(43a)이 형성되어 있다.

제1레버부재(45)는 제1힌지(45a)를 중심으로 회동 가능하게 설치된다. 이 제1레버부재(45)의 상기 기어레버(43)와 마주하는 일 단부에는 상기 제1기어열(43a)에 치합되는 제2기어열(45b)이 형성되어 있다. 따라서, 제1레버부재(45)는 기어레버(43)에 연동되어, 제1힌지(45a)를 회전 중심으로 왕복 회동된다.

제2레버부재(51)는 제2힌지(51a)를 중심으로 왕복 회동 가능하게 설치되며, 상기 정착부(30)의 가압롤러(35)를 가압한다. 이 제2레버부재(51)는 탄성부재로부터 탄성력을 제공받는 지지부(52)를 포함한다. 이 지지부(52)네는 후술하는 압축 가이드봉(47)이 슬라이딩 가능하게 결합되는 관통공(52b)이 형성된다.

탄성부재(47, 49)는 제1레버부재(45)와 제2레버부재(51) 사이에 개재되며, 상기 제1레버부재(45)의 회동위치에 따라 상기 제2레버부재(51)에 인가되는 탄성력을 가변시킨다. 이를 위하여 탄성부재는 압축 가이드봉(47)과 압축 스프링(49)을 포함한다. 압축 가이드봉(47)은 일단부(47a)가 제1레버부재(45)에 힌지 결합되며, 관통공(52b)에 슬라이딩 가능하게 결합된다. 이 압축 가이드봉(47)의 타단부에는 압축 스프링(49)의 일단부를 지지하는 헤드(47b)가 형성되어 있다. 압축 스프링(49)은 압축 가이드봉(47)에 끼워지는 것으로, 그 양단은 헤드(47b)와 지지부(52)에 의하여 규제된다. 따라서, 상기 제1레버부재(45)의 회동 위치에 따라 상기 압축 스프링(49)의 탄성력이 가변되며, 이 압축 스프링(49)의 탄성력에 의하여 제2레버부재(51)의 회동 위치가 결정된다.

상기한 바와 같이 가압력 조절부(40)에 의하여, 조절된 정착부의 가압력은 가변모터(41)에 인가되는 전력에 의하여 유지될 수 있다. 즉, 압축 스프링(49)의 탄성력과 평형을 이루는 회전력이 기어레버(43)에 걸리도록 가변모터(41)에 전력을 인가시, 압축 스프링(49)의 탄성력과 기어레버(43)의 회전력이 평형을 이루어, 정착부(30)에 인가되는 가압력이 가변되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 정전과 같은 비정상적인 전원 오프(OFF)시, 정착부의 가압력은 해제되므로, 인쇄매체 잼 제거가 용이하다는 이점이 있다.

상기 제어부(60)는 상기 구동모터(20)의 구동토오크(torque)에 따라 상기 정착부(30)에 인가되는 가압력이 가변되도록, 상기 가압력 조절부(40)를 제어한다. 특히, 제어부(60)는 제1가압력(P1)이 제2가압력(P2)에 비하여 상대적으로 저압을 가지도록, 가압력 조절부(40)를 제어한다. 여기서, 제1가압력(P1)은 정착부(30)의 초기 구동시 정착부(30)에 인가되는 가압력을 말한다. 초기 구동은 화상형성장치의 전원 공급 후 처음으로 인쇄명령을 수행하는 경우의 구동 내지는 웜업(warm-up)을 유지하기 위한 구동을 의미한다. 또한, 정상상태는 도 3에 도시된 바와 같이 정착유닛이 구동 개시 후 소정 시간(예컨대, 30초) 경과 후 구동모터(20)의 구동 토오크가 일정하게 유지되는 상태를 의미하며, 이때 인가되는 가압력이 제2가압력(P2)이다. 한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 가압과정에서 정착부(30)에 걸리는 제3가압력(P3)은 제1가압력(P1)보다는 크고 제2가압력(P2) 보다는 작은 가압력을 나타낸다.

상기 제어부(60)는 상기 정착부(30)에 인가되는 가압력이 시간의 경과에 따라 제1가압력(P1)에서 제2가압력(P2)으로 연속적으로 증가되도록 상기 가압력 조절부(40)를 제어한다. 특히, 제어부(60)는 도 7에 도시된 바와 같이, 가압력 증가 속도가 시간의 경과에 따라 상이하도록 상기 가압력 조절부(40)를 제어한다.

도 7은 시간의 경과에 따른 가압력 변화를 나타낸 그래프이다. 도 7을 참조하면, 상기 제1가압력(P1: 1.0 kgf)에서 제2가압력(P2: 10.0 kgf)으로 증가하는데 소요되는 시간을 순서대로 제1 내지 제3시간구간(t1)(t2)(t3)으로 3등분할 때, 상기 제어부(60)는 제1 및 제3시간구간(t1)(t3)에서의 가압력 증가 속도에 비하여 상기 제2시간구간(t2)에서의 가압력 증가 속도가 크도록, 상기 가압력 조절부(40)를 제어한다.

도 4 내지 도 6 각각에 도시된 바와 같이, 제1가압력(P1) → 제3가압력(P3) → 제2가압력(P2) 순서로 가압력을 조절하는 경우에 있어서, 도 7에 도시된 바와 같은 가압력 증가 곡선을 따라서 가압력을 증가시킴으로써, 도 8에 도시된 바와 같이, 구동모터(20)의 구동 토오크를 개선할 수 있다.

도 8은 도 4와 같이 정착유닛을 구성한 경우, 정착유닛 구동모터의 초기 기동시 시간 변화에 따른 토오크 및 회전속도 변화를 보인 그래프이다.

도 8을 참조하면, 정착유닛의 구동 개시시점에서 구동모터의 구동 토오크는 안정상태의 구동 토오크와 같은 대략 5 kgf·cm를 유지함을 알 수 있다. 따라서, 정착모드의 초기 단계에서부터 안정상태에 이르기까지, 구동모터(20)에 무리한 부하를 주지 않으므로, 모터의 내구성 및 수명을 향상시킬 수 있으며, 구동모터(20)의 탈조 현상을 방지할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 정착유닛을 보인 개략적인 단면도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 정착유닛은, 구동모터(20), 정착부(30), 가압력 조절부(140) 및 제어부(160)를 포함한다. 여기서, 구동모 터(20) 및 정착부(30)는 제1실시예에 따른 정착유닛의 동일 부재명의 구성요소와 실질상 동일하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

가압력 조절부(140)는 정착부(30)에 인가되는 가압력을 단계적으로 가변시킨다. 이를 위하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 정착유닛의 가압력 조절부(140)는 가변모터(141), 캠부재(143), 레버부재(147) 및 탄성부재(149)를 포함한다.

가변모터(141)는 가압력을 가변시키는 구동력을 제공하는 구동원으로서, 제어부(160)에 의하여 회전 제어된다. 이 가변모터(141)는 스테핑모터로 구성되고, 가압력 조절부(140)는 홈 위치를 파악하기 위한 홈센서(미도시)를 포함할 수 있다. 이 경우, 홈 위치를 정확히 파악할 수 있고, 가변모터(141)의 스텝 수를 조절함에 의하여 가압력을 제어할 수 있어서, 모드별 이동의 정확도를 높일 수 있다.

캠부재(143)는 가변모터(141)에 의하여 회전되며, 적어도 2 이상의 모드 설정이 가능하도록 소정의 캠프로파일을 가진다. 도 9는 캠부재(143)의 회전 중심으로부터 단부까지의 거리 R1, R2, R3을 가지는 3 모드 설정 가능한 캠부재를 나타낸 것이다. 여기서, R1 < R2 < R3의 관계를 만족하는 것으로, R3, R2, R1 각각은 제1가압력(P1), 제3가압력(P3), 제2가압력(P2)에 대응된다.

레버부재(147)는 프레임(145)에 회동 가능하게 설치되며, 정착부(30)의 가압롤러(35)를 가압 지지한다. 탄성부재(149)는 레버부재(147)를 캠부재(143) 방향으로 탄성 바이어스 시키는 것으로, 캠부재(143)의 모드에 따라서, 제1 내지 제3가압력(P1)(P2)(P3)이 정착부(30)에 인가되도록 한다. 여기서, 탄성부재(149)는 프레임(145)과 레버부재(147) 사이에 개재되는 압축 스프링으로 구성될 수 있다.

상기한 바와 같이 가압력 조절부(140)를 구성하는 경우, 상기 정착부(30)에 인가되는 가압력을 단계적으로 조절할 수 있다.

상기 제어부(160)는 상기 구동모터(20)의 구동토오크(torque)에 따라 상기 정착부(30)에 인가되는 가압력이 가변되도록, 상기 가압력 조절부(140)를 제어한다. 특히, 제어부(160)는 제1가압력(P1)에서 제2가압력(P2)으로 단계적으로 가압력 가변시, 도 10에 도시된 바와 같이, 제3가압력(P3)이 소정 시간동안 인가되도록 가압력 조절부(140)를 제어한다. 여기서, 제3가압력(P2)은 제1가압력(P1)보다는 크고 제2가압력(P2) 보다는 가압력을 나타낸다.

또한, 상기 제어부(160)는 상기 정착부(30)에 상기 제3가압력(P3)이 인가되는 시간이 상기 제1가압력(P1)이 인가되는 시간에 비하여 상대적으로 짧도록, 상기 가압력 조절부(140)를 제어한다. 이와 같이, 가압력 조절부(140)를 제어함으로써, 도 8에 도시된 바와 같이, 구동모터(20)의 구동 토오크를 개선할 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 11을 참조하면서, 본 발명의 실시예에 따른 정착유닛 제어방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 정착유닛 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명의 실시예에 따른 정착유닛 제어방법은 정착유닛의 구동명령 인가시에 수행을 개시한다. 여기서, 구동명령 인가시는 초기 구동을 의미하는 것으로, 화상형성장치의 전원 공급 후 처음으로 인쇄명령을 수행하는 경우의 구동 내지는 웜업을 유지하기 위한 구동 명령의 인가를 의미한다.

우선, 구동명령 인가시에 정상상태에서 상기 정착부에 인가되는 제2가압력에 비하여 상대적으로 저압인 제1가압력을 상기 정착부에 인가한다(S20). 여기서, 단계 S20의 전 단계 또는 후 단계에 열원(31)을 온(ON)하는 과정을 포함할 수 있다.

또한, 단계 S20은 도 4에 도시된 바와 같이, 가압력 조절부(40)가 위치된 경우를 의미한다.

이어서, 상기 정착부를 회전 구동하는 구동모터(20)를 온(ON) 시킨다(S30). 이와 같이, 제1가압력이 인가된 상태에서 구동모터(20)를 동작시킴으로써, 구동모터(20)의 구동 토오크가 급격히 증가하는 문제를 해소할 수 있다.

이후, 시간의 경과에 따라 상기 정착부에 인가되는 가압력이 상기 제2가압력으로 증가되도록 가압력을 조절한다(S40).

여기서, 단계 S40은 제1가압력(P1)에서 제2가압력(P2)으로 증가시, 도 4 내지 도 6에 나타낸 순서로, 기어레버(43)를 연속적으로 작동함으로써, 연속적으로 가압력을 증가시키며 가압력 증가 속도가 시간의 경과에 따라 상이하도록 조절할 수 있다.

단계 S40은 제1가압력(P1)에서 상기 제2가압력(P2)으로 증가하는데 소요되는 시간을 제1 내지 제3시간구간(t1)(t2)(t3)으로 3등분할 때, 상기 제1 및 제3시간구간(t1)(t3)에서의 가압력 증가 속도에 비하여 상기 제2시간구간(t2)에서의 가압력 증가 속도가 크도록 가압력을 조절한다.

또한, 단계 S40은 도 9에 도시된 바와 같이, 단계적으로 가압력을 증가시킬 수 있다. 이 경우, 캠부재을 3가지 이상의 모드를 구현할 수 있도록 캠 프로파일을 형성하여, 제1가압력(P1) → 제3가압력(P3) → 제2가압력(P2) 순서로, 가압력이 인가되도록 조절할 수 있다. 여기서, 도 8에 도시된 바와 같은 구동모터의 구동 토오크 그래프를 얻기 위하여, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제3가압력(P3)이 인가되는 시간이 상기 제1가압력(P1)이 인가되는 시간에 비하여 상대적으로 짧도록 제어할 수 있다.

상기한 바와 같이, 구성된 본 발명의 실시예에 따른 정착유닛 제어방법은 정착유닛의 구동명령 인가시, 정착부에 인가되는 가압력을 시간의 경과에 따라 연속적 내지 단계적으로 다르게 제어함으로써, 구동모터의 구동 토오크가 정착유닛 구동초기에 급격히 커지는 현상을 방지할 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치를 보인 개략적인 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치는 상담지체(210)와, 상담지체(210)에 정전잠상을 형성하는 노광유닛(220)과, 상기 상담지체(210)에 형성된 정전잠상에 대해 토너 화상을 현상하는 현상유닛(230)과, 상기 현상유닛(230)에서 형성된 토너 화상을 인쇄매체에 전사하는 전사유닛(240) 및, 상기 인쇄매체(100)에 전사된 미정착 토너 화상을 정착시키는 정착유닛(250)을 포함한다.

상기 전사유닛(240)은 이송경로를 통하여 이송되는 인쇄매체(100)를 사이에 두고 상기 감광매체(210)에 마주하게 배치되는 것으로, 상기 상담지체(210)에 형성된 토너 화상을 공급되는 인쇄매체(100)에 전사하는 역할을 한다.

상기 정착유닛(250)은 구동모터, 정착부, 가압조절부 및 제어부를 포함하여 구성되며, 인쇄매체(100)에 전사된 미정착 토너 화상을 정착시킨다. 여기서, 정착유닛(250)의 구성 및 작용원리는 앞서 설명된 본 발명의 실시예들에 따른 정착유닛의 구성과 실질상 동일하므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기한 바와 같이, 구성된 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치는 정착부에 인가되는 가압력을 제어함으로써, 초기 구동시 정착 구동모터의 토오크의 급격한 증가를 방지할 수 있어서, 구동모터의 탈조, 수명저하 등을 방지할 수 있다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

도 1은 종래의 일 예에 따른 정착유닛을 보인 개략적인 단면도.

도 2는 종래의 다른 예에 따른 정착유닛을 보인 개략적인 단면도.

도 3은 도 1과 같이 정착유닛을 구성한 경우, 정착유닛 구동모터의 초기 기동시 시간 변화에 따른 토오크 및 회전속도 변화를 보인 그래프.

도 4 내지 도 6 각각은 본 발명의 제1실시예에 따른 정착유닛을 보인 개략적인 단면도로서, 그 각각은 제1가압력(P1), 제3가압력(P3) 및 제2가압력(P2)이 인가된 동작 상태를 보인 도면.

도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 정착유닛의 시간의 경과에 따른 가압력 변화를 나타낸 그래프.

도 8은 도 4와 같이 정착유닛을 구성한 경우, 정착유닛 구동모터의 초기 기동시 시간 변화에 따른 토오크 및 회전속도 변화를 보인 그래프.

도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 정착유닛을 보인 개략적인 단면도.

도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 정착유닛의 시간의 경과에 따른 가압력 변화를 나타낸 그래프.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 정착유닛 제어방법을 설명하기 위한 순서도.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치를 보인 개략적인 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20 : 구동모터 30 : 정착부

31 : 열원 32 : 벨트부재

33 : 닙 플레이트 35 : 가압롤러

40, 140 : 가압력 조절부 41, 141 : 가변모터

43 : 기어레버 45 : 제1레버부재

51 : 제2레버부재 60, 160 : 제어부

100 : 인쇄매체 143 : 캠부재

147 : 레버부재 149 : 탄성부재

210 : 상담지체 220 : 노광유닛

230 : 현상유닛 240 : 전사유닛

250 : 정착유닛

Claims (18)

1. 구동모터에 의하여 회전 구동되면서, 인쇄매체를 가열 및 가압하여 상기 인쇄매체에 전사된 화상을 정착시키는 정착부와;

   상기 정착부에 인가되는 가압력을 가변시키는 가압력 조절부와;

   상기 구동모터의 구동토오크에 따라 상기 정착부에 인가되는 가압력이 시간 경과에 따라 상이하도록 상기 가압력 조절부를 제어하는 제어부를 포함하고,

   상기 제어부는 상기 정착부의 초기 구동시에 상기 정착부에 인가되는 제1가압력이 정상상태에서 상기 정착부의 구동시에 상기 정착부에 인가되는 제2가압력에 비하여 상대적으로 저압을 가지도록 상기 가압력 조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 정착유닛.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 정착부에 인가되는 가압력이 시간의 경과에 따라 상기 제1가압력에서 상기 제2가압력으로 연속적으로 증가되도록 상기 가압력 조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 정착유닛.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1가압력에서 제2가압력으로 증가하는데 소요되는 시간을 순서대로 제1 내지 제3시간구간으로 3등분할 때,

   상기 제어부는, 제1 및 제3시간구간에서의 가압력 증가 속도에 비하여 상기 제2시간구간에서의 가압력 증가 속도가 크도록 상기 가압력 조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 정착유닛.
6. 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 가압력 조절부는,

   상기 제어부에 의하여 회전 제어되는 가변모터와;

   상기 가변모터에 의하여 회전 구동되는 기어레버와;

   제1힌지를 중심으로 회동 가능하게 설치되며, 상기 기어레버에 연동되어 회동되는 제1레버부재와;

   제2힌지를 중심으로 회동가능하게 설치되며 상기 정착부를 가압하는 제2레버부재와;

   상기 제1레버부재와 상기 레버부재 사이에 개재되며, 상기 제1레버부재의 회동위치에 따라 상기 제2레버부재에 인가되는 탄성력을 가변시키는 탄성부재를 포함하여, 상기 정착부에 인가되는 가압력을 연속적으로 조절할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 정착유닛.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 정착부에 인가되는 가압력이 시간의 경과에 따라 상기 제1가압력에서 상기 제2가압력으로 단계적으로 증가되도록 상기 가압력 조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 정착유닛.
8. 제7항에 있어서,

   상기 가압력 조절부는,

   상기 제어부에 의하여 회전 제어되는 가변모터와;

   상기 가변모터에 의하여 회전되며, 적어도 2 이상의 모드 설정이 가능하도록 소정의 캠프로파일을 가지는 캠부재와;

   프레임에 회동 가능하게 설치되며, 상기 정착부를 가압 지지하는 레버부재와;

   상기 레버부재를 상기 캠부재 방향으로 탄성바이어스시키는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 정착유닛.
9. 제8항에 있어서,

   상기 캠부재의 캠프로파일은 적어도 3 이상의 모드를 포함하며,

   상기 제어부는 상기 제1가압력에서 상기 제2가압력으로 단계적으로 가압력 가변시, 상기 제1가압력 인가와 제2가압력 인가 사이에 상기 제1가압력 보다 크고 상기 제2가압력보다 작은 제3가압력이 소정 시간동안 인가되도록 상기 가압력 조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 정착유닛.
10. 제9항에 있어서,

    상기 제어부는 상기 정착부에 상기 제3가압력이 인가되는 시간이 상기 제1가압력이 인가되는 시간에 비하여 상대적으로 짧도록, 상기 가압력 조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 정착유닛.
11. 제1항, 제3항, 제5항 및 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 정착부는,

    열원과;

    상기 열원에 의해 가열되며, 상기 인쇄매체를 가열 및 가압하는 벨트부재와;

    상기 벨트부재를 회전 가능하게 지지하며, 닙부를 형성하는 닙 플레이트과;

    상기 벨트부재를 사이에 두고 상기 닙 플레이트의 닙부와 마주하게 배치되며, 상기 인쇄매체를 가압하는 가압롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 정착유닛.
12. 정착유닛의 구동명령 인가시, 정착부에 인가되는 가압력을 제어하는 정착유 닛 제어방법에 있어서,

    정상상태에서 상기 정착부에 인가되는 제2가압력에 비하여 상대적으로 저압인 제1가압력을 상기 정착부에 인가하는 단계와;

    상기 정착부를 회전 구동하는 구동모터를 온(ON) 시키는 단계와;

    시간의 경과에 따라 상기 정착부에 인가되는 가압력이 상기 제2가압력으로 증가되도록 가압력을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정착유닛 제어방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 가압력 조절단계는 상기 제1가압력에서 상기 제2가압력으로 증가시, 연속적으로 가압력을 증가시키며, 가압력 증가 속도가 시간의 경과에 따라 상이하도록 조절하는 것을 특징으로 하는 정착유닛 제어방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 제1가압력에서 상기 제2가압력으로 증가하는데 소요되는 시간을 제1 내지 제3시간구간으로 3등분할 때,

    상기 가압력 조절단계는,

    상기 제1 및 제3시간구간에서의 가압력 증가 속도에 비하여 상기 제2시간구간에서의 가압력 증가 속도가 크도록 가압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 정착유닛 제어방법.
15. 제12항에 있어서,

    상기 가압력 조절단계는, 단계적으로 가압력을 증가시키며, 상기 제1가압력 인가와 상기 제2가압력 인가 사이에 상기 제1가압력보다 크고 상기 제2가압력 보다 작은 제3가압력이 소정 시간동안 인가되도록 상기 가압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 정착유닛 제어방법.
16. 제15항에 있어서,

    상기 가압력 조절단계는, 상기 제3가압력이 인가되는 시간이 상기 제1가압력이 인가되는 시간에 비하여 상대적으로 짧도록 제어하는 것을 특징으로 하는 정착유닛 제어방법.
17. 상담지체와;

    상기 상담지체에 정전잠상을 형성하는 노광유닛과;

    상기 상담지체에 형성된 정전잠상에 대해 토너 화상을 현상하는 현상유닛과;

    상기 현상유닛에서 형성된 토너 화상을 인쇄매체에 전사하는 전사유닛과;

    상기 인쇄매체에 전사된 미정착 토너 화상을 정착시키는 것으로, 제1항, 제3항, 제5항 및 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 정착유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
18. 상담지체와;

    상기 상담지체에 정전잠상을 형성하는 노광유닛과;

    상기 상담지체에 형성된 정전잠상에 대해 토너 화상을 현상하는 현상유닛과;

    상기 현상유닛에서 형성된 토너 화상을 인쇄매체에 전사하는 전사유닛과;

    상기 인쇄매체에 전사된 미정착 토너 화상을 정착시키는 것으로, 제6항에 따른 정착유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.

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