KR101656124B1 - 히터 및 히터를 탑재하는 화상 가열 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 히터는 정의 저항 온도 특성을 갖고 기판의 길이 방향에서 제1 도전체와 제2 도전체 사이에 제공되는 결합된 발열 저항체들, 및 길이 방향에 제공되고, 각각이 제1 도전체, 제2 도전체, 및 발열 저항체의 세트인 복수의 발열 블록들을 포함하고, 복수의 발열 블록들 중 적어도 하나에 공급되는 전력은 다른 발열 블록들과 독립적으로 제어될 수 있다.

Description

히터 및 히터를 탑재하는 화상 가열 장치{HEATER AND IMAGE HEATING DEVICE MOUNTED WITH HEATER}
본 발명은 전자사진 복사기 또는 전자사진 프린터와 같은 화상 형성 장치 상에 탑재되는 화상 가열 장치에 유용한 히터, 및 히터를 탑재하는 화상 가열 장치에 관한 것이다.
복사기 또는 프린터 상에 탑재되는 화상 가열 장치는 엔드리스 벨트, 엔드리스 벨트의 내부 표면과 접촉하는 세라믹 히터, 및 엔드리스 벨트를 통해 세라믹 히터와 정착 닙 부분을 형성하는 가압 롤러를 포함한다. 그러한 화상 가열 장치를 탑재하는 화상 형성 장치에 의해 작은 사이즈 용지가 연속적으로 프린트되면, 정착 닙 부분의 길이 방향에서 시트 비통과 부분의 온도는 점차 증가한다(시트 비통과 부분의 온도 상승). 시트 비통과 부분의 온도가 너무 높아지면, 그것은 장치의 구성요소들에 손상을 야기할 수 있다. 게다가, 시트 비통과 부분의 온도가 높은 상태에서 큰 사이즈 용지가 프린트되면, 토너의 고온 오프셋은 작은 사이즈 용지의 시트 비통과 부분에 대응하는 영역에서 발생할 수 있다.
시트 비통과 부분에서 그러한 온도 상승을 방지할 수 있는 하나의 방법으로서, 일본 특허 공개 제2011-151003호는 2개의 도전체들 및 정의 저항 온도 특성을 갖는 재료에 의해 형성되는 발열 저항체를 사용하는 방법을 논의한다. 발열 저항체는 세라믹 기판 상에 탑재되고 2개의 도전체들은 전류가 히터의 폭 방향으로 발열 저항체를 통과하도록 기판의 폭 방향의 기판의 양단부들에 배열된다. 히터의 폭 방향은 용지의 반송 방향이다. 이 전류 흐름은 이하 전력이 용지 반송 방향으로 이송되는 것으로 지칭된다. 시트 비통과 부분의 발열 저항체의 저항값은 시트 비통과 부분의 온도가 증가할 때 증가한다. 따라서, 시트 비통과 부분에서의 발열은 시트 비통과 부분의 발열 저항체를 통과하는 전류를 감소시킴으로써 감소될 수 있다. 정의 저항 온도 특성을 갖는 장치의 저항은 온도가 증가할 때 증가한다. 그러한 특성은 이하 PTC(positive temperature coefficient)로 지칭된다.
그러나, 상술한 바와 같이 구성되는 히터가 사용될지라도, 전류는 시트 비통과 부분에 위치되는 발열 저항체를 흐르고 열이 발생된다.
본 발명은 시트 비통과 부분의 온도 상승을 효과적으로 방지할 수 있는 히터를 제공하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 시트 비통과 부분의 온도 상승을 효과적으로 방지할 수 있는 히터를 탑재하는 화상 가열 장치를 제공하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 히터는 기판, 기판 상에 기판의 길이 방향을 따라 제공되는 제1 도전체, 기판의 폭 방향으로 제1 도전체와 다른 위치에서 길이 방향을 따라 기판 상에 제공되는 제2 도전체, 및 제1 도전체와 제2 도전체 사이에 제공되고 전력이 제1 도전체 및 제2 도전체를 통해 공급될 때 열을 발생시키는 정의 저항 온도 특성을 나타내는 발열 저항체를 포함하며, 각각이 제1 도전체, 제2 도전체, 및 발열 저항체의 세트를 포함하는 복수의 발열 블록들은 길이 방향으로 제공되고, 복수의 발열 블록들 중 하나 이상의 전력 제어는 다른 발열 블록들과 독립적으로 수행될 수 있고, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 화상 가열 장치는 히터, 히터의 전극에 연결되고 전력을 히터에 공급하도록 구성되는 커넥터를 포함하고, 히터는 기판, 기판 상에 기판의 길이 방향을 따라 제공되는 제1 도전체, 기판의 폭 방향으로 제1 도전체와 다른 위치에서 길이 방향을 따라 기판 상에 제공되는 제2 도전체, 및 제1 도전체와 제2 도전체 사이에 제공되고 전력이 제1 도전체 및 제2 도전체를 통해 공급될 때 발열과 연관되는 정의 저항 온도 특성을 포함하는 발열 저항체를 포함하고, 각각이 제1 도전체, 제2 도전체, 및 발열 저항체의 세트를 포함하는 복수의 발열 블록들은 길이 방향으로 제공되고, 복수의 발열 블록들 중 하나 이상의 전력 제어는 다른 발열 블록들과 독립적으로 수행될 수 있다.
본 발명의 추가 특징들 및 양태들은 첨부 도면들을 참조하여 예시적 실시예들의 이하의 상세한 설명으로부터 명백할 것이다.
본 명세서에 통합되고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 발명의 예시적 실시예들, 특징들, 및 양태들을 예시하고, 상기 기재와 함께, 본 발명의 원리들을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 화상 형성 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 예시적 실시예에 따른 화상 가열 장치의 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 제1 예시적 실시예에 따른 히터의 구성들을 예시한다.
도 4는 제1 예시적 실시예에 따른 히터 제어 회로도이다.
도 5는 제1 예시적 실시예에 따른 히터 제어를 예시하는 플로우차트이다.
도 6은 본 발명의 제2 예시적 실시예에 따른 화상 가열 장치의 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 제2 예시적 실시예에 따른 히터의 구성들을 예시한다.
도 8은 제2 예시적 실시예에 따른 히터 제어 회로도이다.
도 9는 제2 예시적 실시예에 따른 히터 제어를 예시하는 플로우차트이다.
도 10a, 도 10b, 및 도 10c는 히터의 대체 변형들을 예시한다.
본 발명의 다양한 예시적 실시예들, 특징들, 및 양태들은 도면들을 참조하여 아래에 상세히 설명될 것이다.
도 1은 전자사진 기록 기술을 이용하는 레이저 프린터(화상 형성 장치)(100)의 단면도이다. 프린트 신호가 발생될 때, 레이저 빔은 스캐너 유닛(21)으로부터 방출된다. 레이저 빔은 화상 정보에 따라 변조된다. 대전 롤러(16)의 소정 극성에 대전되는 감광성 부재(19)는 레이저 빔에 의해 주사된다. 따라서, 정전 잠상은 감광성 부재(19) 상에 형성된다. 토너는 이 정전 잠상에 대하여 현상 유닛(17)으로부터 공급되고 토너 화상은 화상 정보에 따라 감광성 부재(19) 상에 형성된다. 다른 한편, 시트 카세트(11)에 세트되는 기록 재료(기록지)(P)는 픽업 롤러(12)에 의해 한 번에 하나의 시트씩 픽업되고, 롤러(13)에 의해 레지스트레이션 롤러(14)를 향해 반송된다. 게다가, 기록 재료(P)는 감광성 부재(19) 상의 토너 화상이 전사 위치에 도달하는 타이밍에 레지스트레이션 롤러(14)에 의해 전사 위치에 반송된다. 전사 위치는 감광성 부재(19) 및 전사 롤러(20)에 의해 형성된다.
감광성 부재(19) 상의 토너 화상은 기록 재료(P)가 전사 위치를 통과하는 동안 기록 재료(P)에 전사된다. 그 다음, 열이 화상 가열 장치(200)에 의해 기록 재료(P)에 인가되어 토너 화상이 기록 재료(P)에 정착된다. 정착된 토너 화상을 갖는 기록 재료(P)는 롤러들(26 및 27)에 의해 프린터의 상부 부분에 제공되는 트레이에 배출된다. 레이저 프린터(100)는 또한 감광성 부재(19)를 클리닝하는 클리너(18) 및 한 쌍의 규제 판들을 갖는 수동 급지 트레이인 급지 트레이(28)를 포함한다. 사용자는 한 쌍의 규제 판들을 사용함으로써 급지 트레이(28)의 폭을 기록 재료(P)의 사이즈로 조정할 수 있다. 급지 트레이(28)는 정형 사이즈 이외의 사이즈의 기록 재료(P)가 프린트될 때 사용된다. 픽업 롤러(29)는 급지 트레이(28)로부터 기록 재료(P)를 픽업한다. 모터(30)는 화상 가열 장치(200)를 구동한다. 감광성 부재(19), 대전 롤러(16), 스캐너 유닛(21), 현상 유닛(17), 및 전사 롤러(20)는 기록 재료(P) 상에 미정착 화상을 형성하는 화상 형성 유닛을 구성한다.
본 실시예에 따른 레이저 프린터(100)는 화상을 다양한 사이즈들의 용지 상에 프린트할 수 있다. 즉, 레이저 프린터(100)는 화상을 시트 카세트(11)에 세트되는 Letter 용지(대략 216 mm x 279 mm), Legal 용지(대략 216 mm x 356 mm), A4 용지(210 mm x 297 mm), Executive 용지(대략 184 mm x 267 mm), JIS B5 용지(182 mm x 257 mm), 및 A5 용지(148 mm x 210 mm) 상에 프린트할 수 있다.
또한, 레이저 프린터(100)는 화상을 급지 트레이(28)에 세트되는 DL 봉투(110 mm x 220 mm) 및 Com10 봉투(대략 105 mm x 241 mm)와 같은 부정형 용지 상에 프린트할 수 있다. 기본적으로, 레이저 프린터(100)는 용지를 숏 에지 피딩(short edge feeding)에 의해 이송하는 프린터이다. 용지가 숏 에지 피딩에 의해 이송될 때, 시트의 장변은 시트 반송 방향과 평행하다. 장치 책자에 따른 레이저 프린터(100)에 의해 프린트가능한 정형 용지 사이즈들 중 최대 사이즈의 용지(즉, 최대 폭을 갖는 용지)는 대략 216 mm의 폭을 갖는 Letter 용지 및 Legal 용지이다. 본 실시예에 따르면, 레이저 프린터(100)에 의해 프린트가능한 최대 사이즈보다 더 작은 폭을 갖는 용지는 작은 사이즈 용지로 지칭된다.
도 2는 화상 가열 장치(200)의 단면도이다. 화상 가열 장치(200)는 필름(202), 히터(300), 및 가압 롤러(208)를 포함한다. 필름(202)은 엔드리스 벨트이다. 히터(300)는 필름(202)의 내부측과 접촉한다. 가압 롤러(208)는 필름(202)을 통해 히터(300)와 함께 정착 닙 부분(N)을 형성하는 닙 부분 형성 부재를 형성한다. 필름(202)의 베이스 층의 재료는 폴리이미드와 같은 내열 수지 또는 스테인리스강과 같은 금속이다. 가압 롤러(208)는 강철 또는 알루미늄으로 제조되는 코어 바(209), 및 실리콘 고무와 같은 재료에 의해 형성되는 탄성 층(210)을 포함한다. 히터(300)는 내열 수지로 제조되는 유지 부재(201)에 의해 유지된다. 유지 부재(201)는 가이드 기능을 갖고 그것은 필름(202)의 회전을 안내한다. 가압 롤러(208)가 모터(30)로부터 전력을 수신하면, 그것은 화살표 방향으로 회전한다. 게다가, 필름(202)은 가압 롤러(208)의 회전에 이어 회전한다. 정착 닙 부분(N)에서, 열이 기록 재료(P)에 인가된다. 따라서, 미정착된 토너 화상은 기록 재료(P)가 정착 닙 부분(N)을 통해 반송되는 동안 기록 재료(P)에 정착된다.
히터(300)는 세라믹인 히터 기판(305), 제1 도전체(301), 및 제2 도전체(303)를 포함한다. 제1 도전체(301)는 히터 기판(305) 상에 기판의 길이 방향을 따라 제공된다. 제2 도전체(303)는 또한 히터 기판(305) 상에 기판의 폭 방향으로 제1 도전체(301)과 다른 위치에서 기판의 길이 방향을 따라 제공된다. 게다가, 히터(300)는 발열 저항체(302)를 포함한다. 발열 저항체(302)는 제1 도전체(301)와 제2 도전체(303) 사이에 제공되고 정의 저항 온도 특성을 갖는다. 발열 저항체(302)는 제1 도전체(301) 및 제2 도전체(303)를 통해 공급되는 전력에 따라 열을 발생시킨다. 더욱이, 히터(300)는 발열 저항체(302), 제1 도전체(301), 및 제2 도전체(303)를 커버하는 표면 보호 층(307)을 포함한다. 표면 보호 층(307)은 절연성을 갖는다. 본 실시예에 따르면, 유리가 표면 보호 층(307)에 사용된다. 온도 검출 소자들로서, 서미스터들(TH1, TH2, TH3, 및 TH4)은 레이저 프린터(100)의 시트 통과 영역 내의 히터 기판(305)의 배면측과 접촉한다. 서미스터들(TH1 내지 TH4)에 더하여, 안전 소자(212)는 또한 히터 기판(305)의 배면측과 접촉한다. 안전 소자(212)는 예를 들어 서모 스위치 또는 온도 퓨즈이다. 히터의 이상 발열이 발생하면, 안전 소자(212)가 턴 온되고 히터에 공급되는 전력이 중단된다. 금속 스테이(204)는 유지 부재(201) 상에 스프링(예시되지 않음)의 힘을 가한다.
도 3a 및 도 3b는 제1 예시적 실시예의 히터 구성들을 예시한다. 우선, 히터의 구성 및 시트 비통과 부분에서 온도 상승을 감소시키는 효과는 도 3a를 참조하여 설명될 것이다.
히터(300)는 복수의 발열 블록들을 기판의 길이 방향에서 포함한다. 하나의 발열 블록은 제1 도전체(301), 제2 도전체(303), 및 발열 저항체(302)인 구성요소 세트이다. 본 실시예에 따른 히터(300)는 기판의 길이 방향으로 히터(300)의 중앙 및 양단부들에 제공되는 총 3개의 발열 블록들(발열 블록(302-1), 발열 블록(302-2), 발열 블록(302-3))을 포함한다. 따라서, 기판의 길이 방향을 따라 제공되는 제1 도전체(301)는 3개의 도전체들(제1 도전체들(301-1, 301-2, 및 301-3))로 분할된다. 유사하게, 기판의 길이 방향을 따라 제공되는 제2 도전체(303)는 3개의 도전체들(제2 도전체들(303-1, 303-2, 및 303-3))로 분할된다. 화상 가열 장치(200)의 본체측 상에 제공되는 전력 공급용의 커넥터들은 전극들(E1, E2, E3, 및 E4)에 연결된다.
발열 블록(302-1)은, 히터(300)의 일단부에 배열되는데, 제1 도전체(301-1)와 제2 도전체(303-1) 사이에 복수의 발열 저항체들(본 실시예에 따른 3개의 발열 저항체들)을 포함한다. 발열 저항체들은 병렬 연결에 의해 전기적으로 연결된다. 발열 블록(302-1)의 3개의 발열 저항체들은 전극(E1) 및 전극(E4)으로부터 제1 도전체(301-1) 및 제2 도전체(303-1)를 통해 전력을 수신한다.
발열 블록(302-2)은, 히터(300)의 중앙 부분에 있는데, 제1 도전체(301-2)와 제2 도전체(303-2) 사이에 복수의 발열 저항체들(본 실시예에 따른 15개의 발열 저항체들)을 포함한다. 발열 저항체들은 병렬 연결에 의해 전기적으로 연결된다. 발열 블록(302-2)의 15개의 발열 저항체들은 전극(E2) 및 전극(E4)으로부터 제1 도전체(301-2) 및 제2 도전체(303-2)를 통해 전력을 수신한다.
발열 블록(302-3)은, 히터(300)의 다른 단부에 있는데, 제1 도전체(301-3)와 제2 도전체(303-3) 사이에 복수의 발열 저항체들(본 실시예에 따른 3개의 발열 저항체들)을 포함한다. 발열 저항체들은 병렬 연결에 의해 전기적으로 연결된다. 발열 블록(302-3)의 3개의 발열 저항체들은 전극(E3) 및 전극(E4)으로부터 제1 도전체(301-3) 및 제2 도전체(303-3)를 통해 전력을 수신한다. 총 21개의 발열 저항체들 각각은 정의 저항 온도 특성(PTC)을 갖는다.
이와 같이, 각각이 구성요소 세트(제1 도전체(301), 제2 도전체(303), 및 발열 저항체(302))인 복수의 발열 블록들은, 기판의 길이 방향에서 히터(300)에 제공된다. 발열 블록들은 그들 중 적어도 하나의 전력 제어가 다른 발열 블록들의 전력 제어와 독립적으로 수행될 수 있도록 구성된다.
본 실시예에 따르면, 도전체들, 및 전극들(E1 내지 E4)으로부터 연장되는 전력 공급 라인들(L1 내지 L4)의 연결 위치를 고안함으로써, 기판의 길이 방향으로 히터(300)의 균일한 열 분포가 실현될 수 있다. 더 정확히 말하면, 3개의 발열 블록들 각각에 대하여, 전력은 발열 블록의 대각측으로부터 공급된다. 이 급전 방법은 이하 대각 급전으로 지칭된다.
대각 급전은 이제 발열 블록(302-2)을 일 예로서 취함으로써 설명될 것이다. 도 3a에서, 전력은 연결 위치(CP2) 및 연결 위치(CP1)로부터 발열 블록의 대각 방향으로 공급된다. 연결 위치(CP2)는 발열 블록(302-2)의 하부 우측 부분에서 제1 도전체(301-2) 및 전력 공급 라인(L4)의 연결 위치이다. 연결 위치(CP1)는 발열 블록(302-2)의 상부 좌측 부분에서 제2 도전체(303-2) 및 전력 공급 라인(L2)의 연결 위치이다. 따라서, 연결 위치(CP1 및 CP2)는 기판의 길이 방향에서 반대 위치들에 설정된다. 즉, 전극(E2) 및 전극(E4)으로부터 연장되는 전력 공급 라인들과 발열 블록(302-2)의 제1 도전체(301-2) 및 제2 도전체(303-2)의 연결 위치는 기판의 길이 방향에서 반대 위치들에 배열된다.
본 실시예에 따르면, 도 3a에 예시된 바와 같이, 전력은 대각 급전에 의해 3개의 발열 블록들 모두에 공급된다. 그러나, 전력은 대각 급전에 의해 3개의 발열 블록들 중 적어도 하나의 발열 블록에 공급될지라도, 고르지 않은 열 분포가 감소될 수 있다.
발열 블록(302-2)의 도전체(301-2)의 하부 우측 부분으로부터 및 발열 블록(302-2)의 도전체(303-2)의 상부 우측 부분으로부터 대각 급전을 사용하지 않고 전력이 공급되면(도 3a 참조), 도전체의 저항값의 영향 때문에 발열 블록(302-2)의 좌측 상에 전압 강하가 발생한다. 따라서, 발열 블록(302-2)의 좌측의 발열량이 감소될 것이다.
또한, 본 실시예에 따르면, 병렬 연결되는 복수의 발열 저항체들의 위치들은 기판의 길이 방향 및 폭 방향에 대하여 경사져서 인접한 발열 저항체들은 길이 방향에서 서로 오버랩된다. 이와 같이, 복수의 발열 저항체들 사이의 간극 부분들의 영향이 감소되고 히터(300)의 길이 방향의 열 분포에 관한 균일성이 개선될 수 있다. 게다가, 본 실시예의 히터(300)에 따르면, 복수의 발열 블록들의 간극 부분들에 관하여, 인접한 발열 블록들의 단부 부분들의 발열 저항체들이 길이 방향에서 오버랩되므로, 열 분포에 관한 균일성이 더욱 개선될 수 있다.
상술한 바와 같이, 온도 검출 소자들인 서미스터들(TH1 내지 TH4), 및 안전 소자(212)는 히터(300)의 배면측과 접촉한다. 히터(300)의 전력 제어는 시트 통과 부분의 중앙 부근(후술되는 반송 기준 위치(X) 부근)에 제공되는 서미스터(TH1)의 출력에 기초한다. 서미스터(TH4)는 발열 블록(302-2)의 발열 영역(도 3b의 상태)의 단부 부분의 온도를 검출한다. 게다가, 서미스터(TH2)는 발열 블록(302-1)의 발열 영역(도 3a의 상태)의 단부 부분의 온도를 검출하고 서미스터(TH3)는 발열 블록(302-3)의 발열 영역(도 3a의 상태)의 단부 부분의 온도를 검출한다.
본 실시예의 레이저 프린터(100)에 따르면, 하나 이상의 서미스터들은 전력이 예를 들어 장치 고장으로 인해 단일 발열 블록에만 공급되면, 그러한 상태가 검출될 수 있도록 3개의 발열 블록들 각각에 제공된다. 따라서, 장치의 안정성이 증대될 수 있다.
안전 소자(212)는 그것이 상이한 상태들에서 동작할 수 있는 방식으로 배열된다. 즉, 안전 소자(212)는 도 3b에 예시된 바와 같은 히터(300)의 중앙 부분의 발열 블록(302-2)에만 전력이 공급되는 상태에서 동작할 수 있다. 게다가, 안전 소자(212)는 예를 들어 장치 고장으로 인해 히터(300)의 단부들 상의 발열 블록들(302-1 및 302-3)에만 전력이 공급되는 상태에서 동작할 수 있다. 즉, 안전 소자(212)는 중앙 부분의 발열 블록(302-2)과 발열 블록들(302-1 및 302-3) 중 어느 하나 사이의 위치에 제공된다. 히터(300)의 이상 발열이 발생할 때 히터(300)에 공급되는 전력이 중단되도록 안전 소자(212)가 턴 온된다.
다음에, 전력이 3개의 발열 블록들(302-1, 302-2, 및 302-3) 모두에 공급되는 경우의 시트 비통과 부분의 온도 상승은 도 3a를 참조하여 설명될 것이다. 발열 영역의 중앙은 기준 위치로 설정되고 B5 용지는 숏 에지 피딩에 의해 이송된다. 용지가 반송될 때의 기준 위치는 기록 재료(용지)의 반송 기준 위치(X)로 정의된다.
시트 카세트(11)는 용지의 위치를 규제하는 위치 규제 판을 포함한다. 기록 재료(P)는 탑재되는 기록 재료(P)의 사이즈에 따라 시트 카세트(11)의 소정 위치로부터 이송되고, 화상 가열 장치(200)의 소정 위치를 통과하도록 반송된다. 유사하게, 급지 트레이(28)는 용지의 위치를 규제하는 위치 규제 판을 포함한다. 기록 재료(P)는 급지 트레이(28)로부터 이송되고 화상 가열 장치(200)의 소정 위치를 통과하도록 반송된다.
히터(300)는 대략 216 mm의 폭을 갖는 Letter 용지의 숏 에지 피딩을 가능하게 하는 220 mm의 길이의 발열 영역을 갖는다. 220 mm의 길이의 발열 영역을 갖는 히터(300)에 182 mm의 용지 폭을 갖는 B5 용지가 이송되면, 19 mm의 시트 비통과 영역은 발열 영역의 양단부들에서 발생된다. 히터(300)에 공급되는 전력은 시트 통과 부분의 중앙 부근에 제공되는 서미스터(TH1)에 의해 검출되는 온도가 연속적으로 목표 온도이도록 제어될지라도, 시트 비통과 부분에서 발생되는 열이 용지에 의해 제거되지 않으므로, 시트 비통과 부분의 온도는 시트 통과 부분에 비해 증가된다.
도 3a에 예시된 바와 같이, B5 사이즈 용지를 프린트할 시에, 기록 재료의 측면들은 히터(300)의 양단부들의 발열 블록들(302-1 및 302-3)의 일부를 통과한다. 따라서, 19 mm의 시트 비통과 부분은 발열 블록들(302-1 및 302-3)의 양단부들에서 발생된다. 그러나, 발열 저항체가 PTC 재료이므로, 시트 비통과 부분의 발열 저항체의 저항값은 시트 통과 부분의 발열 저항체의 저항값보다 더 높아져, 전류가 덜 용이하게 흐른다. 이 원리에 따르면, 시트 비통과 부분의 온도 상승이 감소될 수 있다.
전력이 히터(300)의 중앙 부분의 발열 블록(302-2)에만 공급되는 경우의 시트 비통과 부분의 온도 상승은 도 3b를 참조하여 설명될 것이다. 도 3b에서, 발열 영역의 중앙은 기준 위치로 설정되고 110 mm의 폭을 갖는 DL-사이즈 봉투는 숏 에지 피딩에 의해 이송된다. 히터(300)의 발열 블록(302-2)의 발열 영역의 길이는 대략 148 mm의 폭을 갖는 A5 용지의 숏 에지 피딩을 가능하게 하는 157 mm이다. 숏 에지 피딩에 의해 157 mm의 길이를 갖는 발열 블록(302-2)이 제공되는 히터(300)에 110 mm의 폭을 갖는 DL 사이즈 봉투가 이송되는 경우, 23.5 mm의 시트 비통과 영역은 중앙 부분의 발열 블록(302-2)의 각 단부에서 발생된다. 히터(300)는 시트 통과 부분의 중앙 부근에 제공되는 서미스터(TH1)의 출력에 기초하여 제어된다. 시트 비통과 부분에서 발생되는 열이 용지에 의해 제거되지 않으므로, 시트 비통과 부분의 온도는 시트 통과 부분에 비해 증가된다.
도 3b에 예시된 상태에서, 전력을 발열 블록(302-2)에만 공급함으로써, 시트 비통과 영역의 길이가 감소될 수 있다. 일반적으로, 시트 비통과 부분 영역이 길어질수록, 시트 비통과 부분에서 온도가 더 증가한다. 따라서, 시트 비통과 부분의 온도 상승은 단지 용지 반송 방향으로 PTC 재료인 발열 저항체에 급전되는 효과에 따라 제어가 수행되면 만족스럽게 제어되지 않을 수 있다. 따라서, 도 3b에 예시된 바와 같이, 시트 비통과 영역의 길이가 감소된다. 게다가, 발열 블록(302-2)의 각 단부의 23.5mm의 시트 비통과 영역 내의 온도 상승은 도 3a를 참조하여 설명된 것과 동일한 원리에 의해 감소될 수 있다.
도 4는 제1 예시적 실시예에 따른 히터 제어 회로도이다. AC 전원(401)은 레이저 프린터(100)에 연결되는 상용 전원이다. 히터(300)에 공급되는 전력은 트라이액(416) 및 트라이액(426)의 파워 온/오프에 의해 제어된다. 히터(300)로의 전력은 전극들(E1 내지 E4)을 통해 공급된다. 본 실시예에 따르면, 발열 블록들(302-1, 302-2, 및 302-3)의 저항값들은 각각 70 오옴, 14 오옴, 및 70 오옴이다.
제로 크로스 검출 유닛(430)은 AC 전원(401)의 제로 크로싱을 검출하고 제로-크로스 신호를 중앙 처리 유닛(CPU)(420)에 출력한다. 제로-크로스 신호는 히터(300)를 제어하는데 사용된다. 예를 들어, 히터(300)의 온도가 일부 고장으로 인해 과도하게 증가한 경우, 릴레이(440)는 서미스터들(TH1 내지 TH4)로부터의 신호 출력에 따라 동작하고 히터(300)로의 전력을 중단한다.
다음에, 트라이액(416)의 동작이 설명될 것이다. 저항체들(413 및 417)은 트라이액(416)을 위한 바이어스 저항체들이다. 포토트라이액 커플러(415)는 크리피지 거리(creepage distance)가 1차 및 2차 회로들 사이에서 유지되도록 제공된다. 트라이액(416)은 포토트라이액 커플러(415)의 발광 다이오드가 통전될 때 턴 온된다. 저항체(418)는 포토트라이액 커플러(415)의 발광 다이오드의 전류를 제한한다. 포토트라이액 커플러(415)는 트랜지스터(419)에 의해 턴 온/오프된다. 트랜지스터(419)는 CPU(420)로부터의 신호(FUSER1) 출력에 따라 동작한다.
트라이액(416)이 통전될 때, 전력은 14 오옴의 저항값의 발열 블록(302-2)에 공급된다. 트라이액(416) 및 트라이액(426)의 통전 비율이 1:0이도록 전력이 제어될 때, 전력은 발열 블록(302-2)에만 공급된다. 도 3b는 이 상태에서의 히터(300)를 예시한다.
트라이액(426)의 회로 동작은 트라이액(416)의 동작과 유사하므로, 그것은 설명되지 않는다. 트라이액(426)은 CPU(420)로부터의 신호(FUSER2) 출력에 따라 동작한다. 트라이액(426)이 통전될 때, 전력은 발열 블록(302-1)(70 오옴) 및 발열 블록(302-3)(70 오옴)에 공급된다. 이 2개의 발열 블록들은 병렬 연결되므로, 전력은 35 오옴의 저항에 공급된다.
도 3a에 예시된 상태에서, 전력은 트라이액들(416 및 426)을 통해 공급된다. 즉, 트라이액들(416 및 426)이 통전될 때, 전력은 발열 블록(302-1)(70 오옴), 발열 블록(302-2)(14 오옴), 및 발열 블록(302-3)(70 오옴)에 공급된다. 이 3개의 발열 블록들은 병렬 연결되므로, 전력은 10 오옴의 저항에 공급된다. 트라이액(416) 및 트라이액(426)의 통전 비율이 1:1이도록 전력이 제어될 때, 히터(300)는 도 3a를 참조하여 설명되는 상태에 있을 것이다.
히터(300)의 총 저항값은 레이저 프린터(100)(본 실시예에 따른 Letter 용지 또는 Legal 용지)에 의해 프린트될 수 있는 최대 용지 폭을 기록 재료를 정착하는데 필요한 전력이 확보되도록 그러한 값에 설정된다. 즉, 도 3a에 예시된 바와 같은 3개의 발열 블록들(302-1 내지 302-3) 모두에 전력이 공급될 때, 총 저항값은 10 오옴일 것이다.
본 실시예에 따르면, 히터(300)의 양단부들의 발열 블록들(302-1 및 302-3) 및 중앙의 발열 블록(302-2)은 병렬 연결되므로, 총 저항값은 도 3b에 예시된 바와 같은 발열 블록(302-2)의 중앙에만 전력이 공급되는 상태에서 14 오옴이다. 이것은 도 3a에 예시된 바와 같은 3개의 발열 블록들 모두에 전력이 공급되는 상태에서 10 오옴의 총 저항값보다 더 높다. 따라서, 도 3a에 예시된 상태에 비해, 도 3b에 예시된 상태에서의 히터(300)는 고조파, 플리커, 및 히터 보호(일반적으로, 저항값이 낮을수록, 이 항목들이 악화됨)에 대하여 더 유리하다. 대조적으로, 3개의 발열 블록들(302-1 내지 302-3)이 직렬 연결되고 히터(300)의 중앙 부분의 발열 블록(302-2)에만 전력이 공급되면, 히터의 총 저항값이 감소되므로, 그것은 예를 들어 고조파에 대하여 불리하다. 따라서, 히터의 설계가 곤란해질 것이다.
서미스터(TH1)에 의해 검출되는 온도는 전압이 저항체들(예시되지 않음)을 사용하여 분배된 상태에서 TH1의 신호로서 CPU(420)에 의해 검출된다. 서미스터들(TH2 내지 TH4)의 온도들은 유사한 방법으로 CPU(420)에 의해 검출된다. 서미스터(TH1)에 의해 검출되는 온도 및 히터(300)에 설정되는 온도에 기초하여, CPU(420)(제어 유닛)는 비례 적분(PI) 제어와 같은 내부 처리를 통해 공급될 전력을 계산한다. 게다가, CPU(420)는 그것을 공급되는 전력에 대응하는 위상각(위상 제어) 또는 파수(파수 제어)의 제어 레벨로 전환한다. 그 다음, CPU(420)는 제어 레벨에 따라 트라이액(416) 및 트라이액(426)을 제어한다.
도 5는 CPU(420)에 의해 수행되는 화상 가열 장치(200)의 제어 시퀀스를 예시하는 플로우차트이다. 단계 S502에서, CPU(420)는 프린트 요청을 수신한다. 단계 S503에서, CPU(420)는 프린트되는 용지의 폭이 157 mm 이상인지를 판단한다. 본 실시예의 레이저 프린터(100)에 따르면, CPU(420)는 용지가 Letter 용지, Legal 용지, A4 용지, Executive 용지, B5 용지, 또는 157 mm 이상의 폭을 갖고 급지 트레이(28)로부터 이송되는 부정형 용지인지를 판단한다. CPU(420)는 용지가 그러한 용지인 것을 결정하면(단계 S503의 예), 처리는 단계 S504로 진행한다. 단계 S504에서, CPU(420)는 트라이액(416) 대 트라이액(426)의 통전 비율을 1:1로 설정한다(도 3a의 상태).
용지 폭이 157 mm 미만이면(본 실시예에 따르면, A5 용지, DL 봉투, Com10 봉투, 또는 157 mm 미만의 폭을 갖는 부정형 용지)(단계 S503의 아니오), 처리는 단계 S505로 진행한다. 단계 S505에서, CPU(420)는 트라이액(416) 대 트라이액(426)의 통전 비율을 1:0로 설정한다(도 3b의 상태).
단계 S506에서, 설정된 통전 비율을 사용함으로써, CPU(420)는 화상 형성 프로세스 스피드를 전속(1/1 속도)으로 설정하고 서미스터(TH1)에 의해 검출되는 온도가 연속적으로 목표 기설정 온도(200℃)이도록 히터(300)를 제어하면서 정착 처리를 수행한다.
단계 S507에서, CPU(420)는 서미스터(TH2)의 온도가 서미스터(TH2)의 최대 온도(TH2Max)를 초과했고, 서미스터(TH3)의 온도가 서미스터(TH3)의 최대 온도(TH3Max)를 초과했으며, 서미스터(TH4)의 온도가 서미스터(TH4)의 최대 온도(TH4Max)를 초과했는지를 판단한다. 최대 온도들은 미리 CPU(420)에 설정된다. CPU(420)는 서미스터들(TH2 내지 TH4)의 신호들에 기초하여 시트 비통과 부분의 온도의 증가로 인해 발열 영역의 단부 부분들의 온도 중 어느 하나가 소정의 상부 제한(최대 온도들(TH2Max, TH3Max, 또는 TH4Max))을 초과한 것을 결정하면(단계 S507의 아니오), 처리는 단계 S509로 진행한다. 단계 S509에서, CPU(420)는 화상 형성 프로세스 스피드를 반속(1/2 속도)으로 설정하고 서미스터(TH1)에 의해 검출되는 온도가 연속적으로 목표 기설정 온도(170℃)이도록 히터(300)를 제어하면서 정착 처리를 수행한다. 화상 형성 프로세스 스피드가 반으로 감소되면, 좋은 정착은 저온에서도 획득될 수 있으므로, 정착 목표 온도는 감소될 수 있고 시트 비통과 부분의 온도의 증가가 감소될 수 있다.
단계 S508에서, CPU(420)는 프린트 작업의 종료가 검출되었는지를 판단한다. 프린트 작업의 종료가 검출되었다면(단계 S508의 예), 화상 형성의 제어 시퀀스가 종료된다. 프린트 작업의 종료가 아직 검출되지 않았다면(단계 S508의 아니오), 처리는 단계 S506으로 복귀한다. 단계 S510에서, CPU(420)는 프린트 작업의 종료가 검출되었는지를 판단한다. 프린트 작업의 종료가 검출되었다면(단계 S510의 예), 화상 형성의 제어 시퀀스가 종료된다. 프린트 작업의 종료가 아직 검출되지 않았다면(단계 S510의 아니오), 처리는 단계 S509로 복귀한다.
상술한 바와 같이, 제1 예시적 실시예에 따른 히터(300) 및 화상 가열 장치(200)를 사용함으로써, 온도 상승은 레이저 프린터(100)의 최대 프린트가능 용지보다 더 작은 사이즈의 용지가 프린트되는 경우에 시트 비통과 부분에서 감소될 수 있다. 게다가, 복수의 발열 블록들의 간극 부분에서의 고르지 않은 온도 및 히터(300)의 길이 방향에서의 발열 블록들 각각의 고르지 않은 온도의 발생이 방지될 수 있다. 게다가, 고장의 경우에 화상 가열 장치(200)의 안전성이 증대될 수 있다.
다음에, 본 발명의 제2 예시적 실시예가 설명될 것이다. 레이저 프린터(100)의 화상 가열 장치의 히터는 제1 예시적 실시예에 따른 히터와 상이하다. 제1 예시적 실시예의 것들과 유사한 구성요소들의 설명들은 반복되지 않는다. 제1 예시적 실시예와 달리, 제2 예시적 실시예에 따른 히터의 발열 블록은 하나의 발열 저항체를 포함한다.
도 6에 예시된 화상 가열 장치(600)는 히터(700)를 포함한다. 히터(700)의 발열 표면은 정착 필름과 접촉하는 히터의 표면과 대향하는 측면 상에 제공된다. 히터(700)는 세라믹인 히터 기판(705), 제1 도전체(701), 제2 도전체(703), 및 발열 저항체(702)를 포함한다. 제1 도전체(701)는 히터 기판(705) 상에 기판의 길이 방향을 따라 제공된다. 제2 도전체(703)는 또한 히터 기판(705) 상에 기판의 폭 방향으로 제1 도전체(701)와 다른 위치에서 기판의 길이 방향을 따라 제공된다. 발열 저항체(702)는 제1 도전체(701)와 제2 도전체(703) 사이에 제공되고 정의 저항 온도 특성을 갖는다. 게다가, 히터(700)는 표면 보호 층(707) 및 슬라이드 층(706)을 포함한다. 표면 보호 층(707)은 발열 저항체(702), 제1 도전체(701), 및 제2 도전체(703)를 커버하고, 절연성을 갖는다. 본 실시예에 따르면, 유리는 표면 보호 층(707)에 사용된다. 슬라이드 층(706)은 히터(700)의 슬라이딩 표면 상에 더 부드러운 슬라이딩성을 실현하는데 기여한다.
도 7a는 제2 예시적 실시예에 따른 히터(700)의 구성을 예시한다. 제2 예시적 실시예에 따르면, 히터(700)는 3개의 분할된 발열 블록들(702-1, 702-2, 및 702-3)을 포함한다. 이 발열 블록들 각각은 하나의 발열 저항체를 포함한다. 본 실시예의 다른 구성요소들 및 구성은 제1 예시적 실시예의 것들과 유사하므로, 제1 예시적 실시예와 상이한 점들이 설명된다.
서미스터들(TH1 내지 TH4) 및 안전 소자(212)는 상술한 바와 같은 히터(700)의 배면측과 접촉한다. 제2 예시적 실시예에 따르면, 안전 소자(212)는 히터(700) 상의 시트 통과 영역과 접촉한다. 시트 통과 영역은 레이저 프린터(100)에 의해 프린트될 수 있는 최소 사이즈의 시트가 통과하는 곳이다. 안전 소자(212)가 접촉하는 부분은 시트 비통과 부분의 온도 상승에 영향을 덜 받는 부분이다.
다음에, 전력이 3개의 발열 블록들(702-1, 702-2, 및 702-3) 모두에 공급되는 경우의 시트 비통과 부분의 온도 상승은 도 7a를 참조하여 설명될 것이다. 발열 영역의 중앙은 기준 위치로 설정되고 A4 용지는 숏 에지 피딩에 의해 이송된다. 히터(700)는 대략 216 mm의 폭을 갖는 Letter 용지의 숏 에지 피딩을 가능하게 하는 220 mm의 길이의 발열 영역을 갖는다. 220 mm의 길이의 발열 영역을 갖는 히터(300)에 210 mm의 용지 폭을 갖는 A4 용지가 이송되면, 5 mm의 시트 비통과 영역은 발열 영역의 양단부들에서 발생된다. 히터(700)에 공급되는 전력은 시트 통과 부분의 중앙 부근에 제공되는 서미스터(TH1)에 의해 검출되는 온도가 연속적으로 목표 온도이도록 제어될지라도, 시트 비통과 부분에서 발생되는 열이 용지에 의해 제거되지 않으므로, 시트 비통과 부분의 온도는 시트 통과 부분에 비해 증가된다. 도 7a에 예시된 바와 같이, A4-사이즈 용지를 프린트할 시에, 기록 재료의 측면들은 히터(700)의 양단부들에서 각각 발열 블록들(702-1 및 702-3)의 일부를 통과한다. 따라서, 5 mm의 시트 비통과 부분은 발열 블록들(702-1 및 702-3)의 양단부들에서 발생된다. 그러나, 발열 저항체가 PTC 재료이므로, 시트 비통과 부분에서의 발열 저항체의 전기 저항은 시트 통과 부분에서의 발열 저항체의 전기 저항보다 더 높다. 따라서, 전류는 덜 용이하게 흐르고 시트 비통과 부분의 온도 상승은 제1 예시적 실시예에 따른 도 3a를 참조하여 설명되는 원리에 의해 감소될 수 있다.
도 7b는 전력이 히터(700)의 중앙 부분의 발열 블록(702-2)에만 공급되는 경우의 시트 비통과 부분의 온도 상승을 예시한다. 도 7b에서, 발열 영역의 중앙은 기준 위치로 설정되고 A5 사이즈 용지는 숏 에지 피딩에 의해 이송된다. 히터(700)의 발열 블록(702-2)의 발열 영역의 길이는 대략 184 mm의 폭을 갖는 Executive 용지의 숏 에지 피딩을 가능하게 하는 185 mm이다. 숏 에지 피딩에 의해 185 mm의 길이의 발열 영역을 갖는 히터(700)에 148 mm의 용지 폭을 갖는 A5 사이즈 용지가 이송되면, 18.5 mm의 시트 비통과 영역은 발열 영역의 각각의 단부에서 발생된다. 이 시트 비통과 영역의 온도 상승은 제1 예시적 실시예에 따른 도 3b를 참조하여 설명된 것과 동일한 원리에 의해 감소될 수 있다.
도 8은 제2 예시적 실시예에 따른 히터 제어 회로도이다. 히터(700)에 공급되는 전력은 트라이액(816)의 파워 온/오프에 의해 제어된다. 제1 예시적 실시예에 따른 도 4에서, 2개의 트라이액들이 히터로의 전력 공급을 제어하는데 사용될지라도, 하나의 트라이액(트라이액(816)) 및 릴레이(800)는 제2 예시적 실시예에 따라 사용된다. 릴레이(800)는 CPU(820)에 의한 RLON800 신호 출력에 따라 동작한다.
릴레이(800)가 턴 오프될 때 트라이액(816)이 통전되면, 전력은 발열 블록(702-2)에 공급된다. 도 7b는 이 상태에서의 히터(700)를 예시한다. 릴레이(800)가 턴 온될 때 트라이액(816)이 통전되면, 전력은 발열 블록들(702-1, 702-2, 및 702-3)에 공급된다. 도 7a는 이 상태에서의 히터(700)를 예시한다.
제2 예시적 실시예에 설명되는 구성에 따르면, 전력이 히터(700)의 양단부들의 발열 블록들(702-1 및 702-3)에만 공급되는 경우는 예를 들어 쇼트 고장 또는 오픈 고장이 발생할 때 릴레이(800)의 동작 상태에 관계없이 방지될 수 있다. 전력이 히터(700)의 양단부들의 발열 블록들(702-1 및 702-3)에 공급되면, 전력은 또한 릴레이(800)의 동작 상태에 관계없이 히터(700)의 중앙 부분의 발열 블록(702-2)에 공급된다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 안전 소자(212)는 시트 비통과 부분의 온도 상승에 영향을 덜 받는 레이저 프린터(100)에 의해 프린트가능한 최소 사이즈의 용지의 시트 통과 영역과 접촉하도록 제공된다. 이 배열에 따르면, 안전 소자(212)의 온도가 통상 동작 시에 감소되므로, 안전 소자(212)의 동작 온도는 저온에 설정될 수 있다. 따라서, 화상 가열 장치(600)의 안전성이 증대될 수 있다.
도 9는 CPU(820)에 의해 수행되는 화상 가열 장치(600)의 제어 시퀀스를 예시하는 플로우차트이다. 단계 S902에서, CPU(820)는 프린트 요청을 수신한다. 단계 S903에서, CPU(820)는 프린트될 용지의 폭이 185 mm 이상인지를 판단한다. 본 실시예의 레이저 프린터(100)에 따르면, CPU(820)는 용지가 Letter 용지, Legal 용지, A4 용지, 또는 급지 트레이(28)로부터 이송되는 185 mm 이상의 폭을 갖는 부정형 용지인지를 판단한다. CPU(820)는 용지가 그러한 용지인 것을 판단하면(단계 S903의 예), 처리는 단계 S904로 진행한다. 단계 S904에서, CPU(820)는 릴레이(800)의 턴 온 상태를 유지한다(도 7a의 상태).
용지 폭이 185 mm 미만이면(본 실시예에 따르면, Executive 용지, B5 용지, A5 용지, DL 봉투, Com10 봉투, 또는 185 mm 미만의 폭을 갖는 부정형 용지)(단계 S903의 아니오), 처리는 단계 S905로 진행한다. 단계 S905에서, CPU(820)는 릴레이(800)의 턴 오프 상태를 유지한다(도 7b의 상태).
단계 S906에서, 설정된 릴레이(800)의 상태를 유지하는 동안, CPU(820)는 화상 형성 프로세스 스피드를 전속으로 설정하고 서미스터(TH1)에 의해 검출되는 온도가 연속적으로 목표 기설정 온도(200℃)이도록 히터(700)를 제어하면서 화상 형성 처리를 수행한다.
단계 S907에서, CPU(820)는 서미스터(TH2)의 온도가 서미스터(TH2)의 최대 온도(TH2Max)를 초과했고, 서미스터(TH3)의 온도가 서미스터(TH3)의 최대 온도(TH3Max)를 초과했으며, 서미스터(TH4)의 온도가 서미스터(TH4)의 최대 온도(TH4Max)를 초과했는지를 판단한다. 최대 온도들은 미리 CPU(820)에 설정된다. CPU(820)는 서미스터들(TH2 내지 TH4)의 신호들에 기초하여 시트 비통과 부분의 온도의 증가로 인해 발열 영역의 단부 부분들의 온도 중 어느 하나가 소정의 상부 제한(최대 온도들(TH2Max, TH3Max, 또는 TH4Max))을 초과한 것을 결정하면(단계 S907의 아니오), 처리는 단계 S909로 진행한다. 단계 S909에서, CPU(820)는 화상 형성 프로세스 스피드를 반속으로 설정하고 서미스터(TH1)에 의해 검출되는 온도가 연속적으로 목표 기설정 온도(170℃)이도록 히터를 제어하면서 화상 형성 처리를 수행한다.
단계 S908에서, CPU(420)는 프린트 작업의 종료가 검출되었는지를 판단한다. 프린트 작업의 종료가 검출되었다면(단계 S908의 예), 화상 형성의 제어 시퀀스가 종료된다. 프린트 작업의 종료가 아직 검출되지 않았다면(단계 S908의 아니오), 처리는 단계 S906으로 복귀한다. 단계 S910에서, CPU(420)는 프린트 작업의 종료가 검출되었는지를 판단한다. 프린트 작업의 종료가 검출되었다면(단계 S910의 예), 화상 형성의 제어 시퀀스가 종료된다. 프린트 작업의 종료가 아직 검출되지 않았다면(단계 S910의 아니오), 처리는 단계 S909로 복귀한다.
다음에, 본 발명의 제3 예시적 실시예가 설명될 것이다. 도 10a 내지 도 10c는 히터의 대체 변형들을 예시한다. 도 10a에 예시된 히터(110)는 중앙의 발열 블록(112-2)이 15개의 발열 저항체들(112-2-1 내지 112-2-15)을 포함한다는 점에 특징을 갖는다. 도전체에 의해 야기되는 전압 강하의 영향을 감소시키기 위해, 병렬로 연결되는 발열 저항체들의 폭 방향의 저항값들은 구별된다. 즉, 길이 방향으로 단부에 제공되는 발열 저항체들(112-2-1 및 112-2-15) 각각의 저항값은 중앙에 제공되는 발열 저항체(112-2-8)의 저항값보다 더 높다. 대안적으로, 발열 저항체들은 발열 저항체들의 소자 대 소자 피치가 길이 방향으로 발열 블록의 각각의 단부를 향해 더 커지도록 배열될 수 있다. 게다가, 저항값 및 발열 저항체들의 둘 다가 서로 조정될 수 있다.
또한, 히터(110)의 일단부의 발열 블록(112-1)에 관하여, 발열 블록의 단부 부분들에 제공되는 발열 저항체들(112-1-1 및 112-1-3) 각각의 저항값은 발열 블록의 중앙 부분에 제공되는 발열 저항체(112-1-2)의 저항값에 비해 더 높은 값에 설정된다.
유사하게, 히터(110)의 다른 단부의 발열 블록(112-3)에 관하여, 발열 블록의 단부 부분에 제공되는 발열 저항체들(112-3-1 및 112-3-3) 각각의 저항값은 발열 블록의 중앙 부분에 제공되는 발열 저항체(112-3-2)의 저항값에 비해 더 높은 값에 설정된다. 본 실시예에 따른 히터(110)를 사용함으로써, 열은 발열 블록의 히터의 길이 방향으로 더 균일하게 분포될 수 있다. 단부 부분들의 발열 블록들(112-1 및 112-3)에 관하여, 발열 저항체들의 피치는 중앙 부분의 발열 블록(112-2)의 발열 저항체들과 마찬가지로 서로 조정될 수 있다.
도 10b에 예시된 히터(120)는 전력이 제1 도전체(121-2) 및 제2 도전체(123-2) 각각의 발열 블록들의 중앙 부근의 부분으로부터 히터(120)의 중앙 부분의 발열 블록(122-2)으로 공급된다는 점에 특징을 갖는다. 이 전력 공급 방법은 이하 중앙 전력 피딩으로 지칭된다. 따라서, 시트 비통과 부분에서 온도 상승을 감소시키는 효과는 도 3b를 참조하여 설명되는 바와 같이 증대될 수 있다. 즉, 발열 블록(122-2) 및 전극들로부터 연장되는 전력 공급 라인들의 연결 위치는 길이 방향에서 제1 도전체(121-2)의 중앙 및 제2 도전체(123-2)의 중앙에 배열된다.
히터(120)의 중앙 부분의 발열 블록(122-2)이 설명될 것이다. 발열 블록(122-2)은 제1 도전체(121-2)와 제2 도전체(123-2) 사이에 배열되고 규칙적인 간격들로 배열되는 15개의 발열 저항체들(122-2-1 내지 122-2-15)을 포함한다. 발열 블록(122-2)의 발열 저항체들(122-2-1 내지 122-2-15), 도전체(121-2), 및 도전체(123-2)는 PTC 재료로 제조된다.
히터(120)가 도 3b에 예시된 상태에 있을 때 시트 비통과 부분들 각각의 온도 상승이 발생하면, 도전체(121-2) 및 도전체(123-2)의 시트 비통과 부분들의 온도들은 발열 블록(122-2)의 시트 비통과 부분의 발열 저항체의 온도가 증가될 때 증가된다. 시트 비통과 부분들의 도전체들의 온도들이 증가되면, 도전체들이 PTC 특성들을 가지므로, 시트 비통과 부분들의 도전체들 각각의 저항값이 증가된다. 따라서, 전류는 덜 용이하게 흐른다. 시트 비통과 부분들의 도전체들 각각을 흐르는 전류가 감소되면, 시트 비통과 부분의 발열 저항체를 흐르는 전류가 또한 감소될 것이다. 따라서, 시트 비통과 부분들 각각에서 온도 상승을 감소시키는 효과는 발열 저항체만의 PTC의 효과에 따라 온도 상승이 제어되는 경우에 비해 증대될 수 있다.
또한, 도전체로 인한 전압 강항의 영향을 보정하기 위해, 중앙의 발열 블록에 병렬 연결되는 발열 저항체들의 폭 방향으로의 저항값들에 관하여, 길이 방향으로 단부 부분에 배열되는 발열 저항체들(122-2-1 및 122-2-15) 각각의 저항값은 길이 방향으로 중앙에 배열되는 발열 저항체(122-2-8)의 저항값보다 더 낮은 값에 설정된다. 대안적으로, 중앙 부분의 발열 블록의 병렬 연결된 발열 저항체들은 발열 저항체들의 소자 대 소자 피치가 길이 방향으로 발열 블록의 각각의 단부를 향해 더 작아지도록 배열된다. 발열 블록들(122-1 및 122-3)은 상술한 히터(110)의 발열 블록들(112-1 및 112-3)과 유사하므로, 그의 설명들은 반복되지 않는다.
도 10c에 예시된 히터(130)는 히터(120)와 유사한 히터(130)의 중앙 부분의 발열 블록(132-2)에 대하여 중앙 전력 피딩을 수행한다. 따라서, 히터(130)가 도 7b에 예시된 상태에 있을 때 시트 비통과 부분들에서 온도 상승을 감소시키는 효과가 증대될 수 있다. 발열 블록들(132-1) 및 발열 블록(132-3)은 상술한 히터(700)의 발열 블록들(702-1 및 702-3)과 유사하므로, 그의 설명들은 반복되지 않는다.
본 발명은 예시적 실시예들을 참조하여 설명되었을지라도, 본 발명은 개시된 예시적 실시예들에 제한되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 이하의 청구항들의 범위는 모든 그러한 수정들 및 등가 구조들 및 기능들을 포함하도록 가장 넓은 해석에 따라야 한다.

Claims (24)

  1. 화상 가열 장치에 사용되는 히터로서,
    기판;
    상기 기판 상에 제공되는 제1 발열 블록; 및
    상기 기판 상에 제공되는 제2 발열 블록을 포함하고,
    상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록의 각각은,
    상기 기판 상에 상기 기판의 길이 방향을 따라 제공되는 제1 도전체;
    상기 기판의 폭 방향으로 상기 제1 도전체와는 다른 위치에서 상기 길이 방향을 따라 상기 기판 상에 제공되는 제2 도전체; 및
    상기 제1 도전체와 상기 제2 도전체 사이에 제공되고 전력이 상기 제1 도전체 및 상기 제2 도전체를 통해 공급될 때 열을 발생시키는 정의(positive) 저항 온도 특성을 나타내는 발열 저항체;
    의 세트를 포함하며,
    작은 사이즈의 기록 시트가 반송될 때, 상기 발열 블록들 중 하나에서의 시트 비통과 영역에 위치된 상기 발열 저항체의 일부에 흐르는 전류가 상기 발열 블록들 중 상기 하나에서의 시트 통과 영역에 위치된 상기 발열 저항체의 다른 부분에 흐르는 전류보다 적도록, 상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록의 각각이 배치되고,
    상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록의 전력 제어는 서로 독립적으로 수행될 수 있으며,
    상기 기판의 길이 방향에 있어서, 상기 제1 발열 블록이 존재하는 영역을 제1 영역으로, 상기 제2 발열 블록이 존재하는 영역을 제2 영역으로 하면, 상기 제1 영역이 발열 영역이 될 때 상기 제2 영역이 비발열 영역이 되는 발열 상태가 형성될 수 있도록, 상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록이 배치되며,
    상기 작은 사이즈의 기록 시트는 상기 화상 가열 장치에 적용 가능한 기록 시트의 최대 폭보다 작은 폭을 갖는 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록은 전원에 병렬 연결되는 히터.
  3. 제1항에 있어서,
    전력 공급용의 커넥터가 연결되는 전극을 더 포함하며, 전극들로부터 연장되는 전력 공급 라인들과, 상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록 중 하나 이상의 상기 제1 도전체 및 상기 제2 도전체의 연결 위치는 상기 길이 방향에서 반대 측면들 상에 있는 히터.
  4. 제3항에 있어서,
    모든 상기 발열 블록들의 상기 연결 위치는 상기 길이 방향에서 반대 측면들 상에 있는 히터.
  5. 제3항에 있어서,
    반대 연결 위치를 갖는 발열 블록은 상기 길이 방향에서의 상기 히터의 단부에 제공되는 발열 블록이고, 상기 길이 방향에서의 상기 히터의 중앙에 제공되는 발열 블록의 연결 위치는 상기 길이 방향에서의 상기 제1 도전체의 중앙 및 상기 제2 도전체의 중앙인 히터.
  6. 제1항에 있어서,
    복수의 발열 저항체들은 상기 발열 블록들 중 하나 이상의 상기 제1 도전체 및 상기 제2 도전체에 병렬 방식으로 전기적으로 연결되는 히터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 병렬 방식으로 연결되는 복수의 발열 저항체들은 상기 길이 방향 및 상기 히터의 폭 방향에 대하여 경사 방식으로 배열되며, 각각의 발열 저항체는 상기 길이 방향에서 서로 오버랩되는 히터.
  8. 제6항에 있어서,
    전력 공급용의 커넥터가 연결되는 전극을 더 포함하며, 상기 전극으로부터 연장되는 전력 공급 라인에 상기 발열 저항체들이 가까울수록, 상기 병렬 방식으로 연결되는 복수의 발열 저항체들이 갖는 저항값들이 더 높은 히터.
  9. 제6항에 있어서,
    전력 공급용의 커넥터가 연결되는 전극을 더 포함하며, 상기 전극으로부터 연장되는 전력 공급 라인에 상기 발열 저항체들이 가까울수록, 상기 병렬 방식으로 연결되는 복수의 발열 저항체들의 간격들이 더 넓은 히터.
  10. 히터와, 상기 히터의 전극에 연결되고 전력을 상기 히터에 공급하도록 구성되는 커넥터를 포함하는 화상 가열 장치로서,
    상기 히터는,
    기판;
    상기 기판 상에 제공되는 제1 발열 블록; 및
    상기 기판 상에 제공되는 제2 발열 블록을 포함하고,
    상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록의 각각은,
    상기 기판 상에 상기 기판의 길이 방향을 따라 제공되는 제1 도전체;
    상기 기판의 폭 방향으로 상기 제1 도전체와는 다른 위치에서 상기 길이 방향을 따라 상기 기판 상에 제공되는 제2 도전체; 및
    상기 제1 도전체와 상기 제2 도전체 사이에 제공되고 전력이 상기 제1 도전체 및 상기 제2 도전체를 통해 공급될 때 열을 발생시키는 정의 저항 온도 특성을 나타내는 발열 저항체;
    의 세트를 포함하며,
    작은 사이즈의 기록 시트가 반송될 때, 상기 발열 블록들 중 하나에서의 시트 비통과 영역에 위치된 상기 발열 저항체의 일부에 흐르는 전류가 상기 발열 블록들 중 상기 하나에서의 시트 통과 영역에 위치된 상기 발열 저항체의 다른 부분에 흐르는 전류보다 적도록, 상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록의 각각이 배치되고,
    상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록의 전력 제어는 서로 독립적으로 수행될 수 있으며,
    상기 기판의 길이 방향에 있어서, 상기 제1 발열 블록이 존재하는 영역을 제1 영역으로, 상기 제2 발열 블록이 존재하는 영역을 제2 영역으로 하면, 상기 제1 영역이 발열 영역이 될 때 상기 제2 영역이 비발열 영역이 되는 발열 상태가 형성될 수 있도록, 상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록이 배치되며,
    상기 작은 사이즈의 기록 시트는 상기 화상 가열 장치에 적용 가능한 기록 시트의 최대 폭보다 작은 폭을 갖는 화상 가열 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록은 전원에 병렬 연결되는 화상 가열 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 커넥터가 연결되는 전극을 더 포함하고, 전극들로부터 연장되는 전력 공급 라인들과, 상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록 중 하나 이상의 상기 제1 도전체 및 상기 제2 도전체의 연결 위치는 상기 길이 방향에서 반대 측면들 상에 있는 화상 가열 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    모든 상기 발열 블록들의 상기 연결 위치는 상기 길이 방향에서 반대 측면들 상에 있는 화상 가열 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    반대 연결 위치를 갖는 발열 블록은 상기 길이 방향에서의 상기 히터의 단부에 제공되는 발열 블록이고, 상기 길이 방향에서의 상기 히터의 중앙에 제공되는 발열 블록의 연결 위치는 상기 길이 방향에서의 상기 제1 도전체의 중앙 및 상기 제2 도전체의 중앙인 화상 가열 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    복수의 발열 저항체들은 상기 발열 블록들 중 하나 이상의 상기 제1 도전체 및 상기 제2 도전체에 병렬 방식으로 전기적으로 연결되는 화상 가열 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 병렬 방식으로 연결되는 복수의 발열 저항체들은 상기 길이 방향 및 상기 히터의 폭 방향에 대하여 경사 방식으로 배열되며, 각각의 발열 저항체는 상기 길이 방향에서 서로 오버랩되는 화상 가열 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 커넥터가 연결되는 전극을 더 포함하며, 상기 전극으로부터 연장되는 전력 공급 라인에 상기 발열 저항체들이 가까울수록, 상기 병렬 방식으로 연결되는 복수의 발열 저항체들이 갖는 저항값들이 더 높은 화상 가열 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 커넥터가 연결되는 전극을 더 포함하며, 상기 전극으로부터 연장되는 전력 공급 라인에 상기 발열 저항체들이 가까울수록, 상기 병렬 방식으로 연결되는 복수의 발열 저항체들이 있는 간격들이 더 넓은 화상 가열 장치.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 히터는 상기 길이 방향에서의 상기 히터의 중앙 부분 및 양단부 부분들에 총 3개의 발열 블록들을 포함하고, 상기 히터의 이상 발열이 발생할 때 동작하고 상기 히터에 공급되는 전력을 중단시키는 안전 소자는 상기 중앙 부분의 발열 블록과 단부 부분들 중 어느 하나의 발열 블록들 사이의 위치에 제공되는 화상 가열 장치.
  20. 제10항에 있어서,
    상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록 각각에 대응하는 제1 온도 검출 소자 및 제2 온도 검출 소자를 더 포함하며, 상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록에 공급되는 전력은 상기 제1 온도 검출 소자 및 상기 제2 온도 검출 소자의 검출 온도에 따라 제어되는 화상 가열 장치.
  21. 제10항에 있어서,
    내부 표면이 상기 히터와 접촉하는 엔드리스 벨트, 및 상기 엔드리스 벨트를 통해 상기 히터와 함께 기록 재료를 반송하는 닙 부분을 형성하도록 구성되는 닙 부분 형성 부재를 더 포함하는 화상 가열 장치.
  22. 화상 가열 장치에 사용되는 히터로서,
    기판;
    상기 기판 상에 제공되는 제1 발열 블록; 및
    상기 기판 상에 제공되는 제2 발열 블록을 포함하고,
    상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록의 각각은,
    상기 기판 상에 상기 기판의 길이 방향을 따라 제공되는 제1 도전체;
    상기 기판의 폭 방향으로 상기 제1 도전체와는 다른 위치에서 상기 길이 방향을 따라 상기 기판 상에 제공되는 제2 도전체; 및
    상기 제1 도전체와 상기 제2 도전체 사이에 제공되고 전력이 상기 제1 도전체 및 상기 제2 도전체를 통해 공급될 때 열을 발생시키는 정의 저항 온도 특성을 나타내는 발열 저항체;
    의 세트를 포함하며,
    작은 사이즈의 기록 시트가 반송될 때, 상기 발열 블록들 중 하나에서의 시트 비통과 영역에 위치된 상기 발열 저항체의 일부에 흐르는 전류가 상기 발열 블록들 중 상기 하나에서의 시트 통과 영역에 위치된 상기 발열 저항체의 다른 부분에 흐르는 전류보다 적도록, 상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록의 각각이 배치되고,
    상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록의 전력 제어는 서로 독립적으로 수행될 수 있으며,
    상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록은 상기 기판의 길이 방향에 있어서 다른 위치에 제공되고,
    상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록은 상기 기판의 폭방향에 있어서 동일한 위치에 제공되며,
    상기 작은 사이즈의 기록 시트는 상기 화상 가열 장치에 적용 가능한 기록 시트의 최대 폭보다 작은 폭을 갖는 히터.
  23. 히터;
    상기 히터의 전극에 연결되고 전력을 상기 히터에 공급하도록 구성되는 커넥터를 포함하는 화상 가열 장치로서,
    상기 히터는,
    기판;
    상기 기판 상에 제공되는 제1 발열 블록; 및
    상기 기판 상에 제공되는 제2 발열 블록을 포함하고,
    상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록의 각각은,
    상기 기판 상에 상기 기판의 길이 방향을 따라 제공되는 제1 도전체;
    상기 기판의 폭 방향으로 상기 제1 도전체와는 다른 위치에서 상기 길이 방향을 따라 상기 기판 상에 제공되는 제2 도전체; 및
    상기 제1 도전체와 상기 제2 도전체 사이에 제공되고 전력이 상기 제1 도전체 및 상기 제2 도전체를 통해 공급될 때 열을 발생시키는 정의 저항 온도 특성을 나타내는 발열 저항체;
    의 세트를 포함하며,
    작은 사이즈의 기록 시트가 반송될 때, 상기 발열 블록들 중 하나에서의 시트 비통과 영역에 위치된 상기 발열 저항체의 일부에 흐르는 전류가 상기 발열 블록들 중 상기 하나에서의 시트 통과 영역에 위치된 상기 발열 저항체의 다른 부분에 흐르는 전류보다 적도록, 상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록의 각각이 배치되고,
    상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록의 전력 제어는 서로 독립적으로 수행될 수 있으며,
    상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록은 상기 기판의 길이 방향에 있어서 다른 위치에 제공되고,
    상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록은 상기 기판의 폭방향에 있어서 동일한 위치에 제공되며,
    상기 작은 사이즈의 기록 시트는 상기 화상 가열 장치에 적용 가능한 기록 시트의 최대 폭보다 작은 폭을 갖는 화상 가열 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    내부 표면이 상기 히터와 접촉하는 엔드리스 벨트, 및 상기 엔드리스 벨트를 통해 상기 히터와 함께 기록 재료를 반송하는 닙 부분을 형성하도록 구성되는 닙 부분 형성 부재를 더 포함하는 화상 가열 장치.
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