KR102050131B1 - 화상 가열 장치 및 화상 가열 장치에서 사용하기 위한 히터 - Google Patents

화상 가열 장치 및 화상 가열 장치에서 사용하기 위한 히터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화상 가열 장치에 관한 것으로, 화상 가열 장치는 그 길이 방향에서 독립 제어 가능한 복수의 발열 블록을 구비하는 히터를 포함하고, 복수의 발열 블록 각각은 제1 도전체, 제2 도전체, 및 발열체를 포함한다. 각각의 발열 블록에 대응하는 전극 중 하나 이상은 무단 벨트와 접촉하게 되는 제1 면에 대향하는 히터의 제2 면 상에서 발열체가 길이 방향으로 위치되는 영역 내에 배치된다. 전기 접점은 히터의 제2 면과 대면하도록 배열된다. 소형 크기를 갖는 기록재에 형성된 화상이 가열될 때 매체 비통과부에서 발생하는 과열이 억제 또는 감소된다.

Description

화상 가열 장치 및 화상 가열 장치에서 사용하기 위한 히터{IMAGE HEATING APPARATUS AND HEATER FOR USE THEREIN}
본 발명은 화상 가열 장치 및 화상 가열 장치에서 사용하기 위한 히터에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은, 복사기 또는 프린터 등의 전자사진 기록 방식의 화상 형성 장치에 탑재되는 정착 장치 등의 화상 가열 장치, 또는 기록재 상에 정착된 토너 화상을 추가로 가열하여 토너 화상의 광택도를 향상시키는 광택 부여 장치, 및 화상 가열 장치에서 사용하기 위한 히터에 관한 것이다.
상술된 화상 가열 장치 중 하나는, 무단 벨트(무단 필름으로도 지칭됨), 무단 벨트의 내면과 접촉하는 히터, 및 무단 벨트가 그 사이에 개재된 상태로 히터와의 사이에 닙부를 형성하는 롤러를 포함하는 장치이다. 이러한 화상 가열 장치를 구비하는 화상 형성 장치를 사용하여 소형 크기의 시트에 연속 인쇄하면, 닙부의 길이 방향에서 시트가 통과하지 않는 닙부의 영역에 점진적인 온도 상승이 발생한다. 이 현상은 매체 비통과부의 승온으로서 지칭된다. 매체 미통과부의 온도가 너무 높아지면 장치 내의 부품을 손상시킬 수 있거나, 매체 비통과부에 대응하는 대형 크기 시트의 영역에서 토너가 무단 벨트에 대해 오프셋될 수 있다.
매체 비통과부의 승온을 억제하는 기술 중 하나는 다음과 같다. 히터의 기판 상의 발열 저항체(이하, "발열체"로 지칭됨)가 정(positive)의 저항 온도 계수를 갖는 재질로 형성된다. 전류가 횡방향(기록 시트가 반송되는 방향)으로 발열체를 통과하여 흐르도록(이하, 반송 방향의 전류 경로로 지칭됨), 2개의 도전체가 히터의 횡방향에서 기판의 양단부에 배치된다(특허 문헌 1 참조). 특허 문헌 1에 개시된 개념에서, 매체 비통과부의 온도가 증가할수록, 매체 비통과부의 발열체의 저항이 증가하고, 매체 비통과부의 발열체를 통해 흐르는 전류가 억제되어 매체 비통과부의 승온을 억제한다. 정의 저항 온도 계수는 온도가 증가할수록 저항이 증가하는 특성이며, 이하 PTC로서 지칭된다.
그러나, 상술된 히터에서도, 소정량의 전류가 매체 비통과부 내의 발열체를 통해 흐른다.
일본 특허 공개 번호 제2011-151003호
본 발명은 히터의 대형화를 억제하면서 매체 비통과부의 승온을 억제하거나 적어도 감소시키는 히터 및 화상 가열 장치를 제공한다.
이를 위해, 본 발명의 양태는 화상 가열 장치를 제공하고, 화상 가열 장치는 무단 벨트, 무단 벨트의 내면과 접촉하도록 구성된 히터로서, 히터는 기판, 기판의 길이 방향으로 연장하도록 기판 상의 제1 위치에 배치되는 제1 도전체, 길이 방향으로 연장하도록 기판 상의 제2 위치에 배치되는 제2 도전체로서, 제2 위치는 길이 방향을 가로지르는 기판의 횡방향에서 제1 위치와 상이한, 제2 도전체, 및 제1 도전체와 제2 도전체 사이에 배치되며 제1 도전체 및 제2 도전체를 개재하여 이에 공급되는 전력에 의해 발열하도록 구성되는 발열체를 포함하는, 히터, 및 발열체에 전력을 공급하기 위해 히터의 전극과 접촉하도록 구성되는 전기 접점을 포함한다. 히터는 길이 방향에서 독립 제어 가능한 복수의 발열 블록을 구비하고, 독립 제어 가능한 복수의 발열 블록 각각은 제1 도전체, 제2 도전체, 및 발열체를 포함한다. 복수의 발열 블록 중 하나에 각각 대응하는 전극 중 하나 이상은 무단 벨트와 접촉하게 되는 히터의 제1 면에 대향하는 제2 면 상에 발열체가 길이 방향으로 위치되는 영역 내에 배치된다. 전기 접점은 히터의 제2 면과 대면하도록 배열된다.
본 발명의 다른 양태는 히터를 제공하고, 히터는 기판, 기판의 길이 방향으로 연장하도록 기판의 제1 위치에 배치되는 제1 도전체, 길이 방향으로 연장하도록 기판 상의 제2 위치에 배치되는 제2 도전체로서, 제2 위치는 길이 방향을 가로지르는 기판의 횡방향에서 제1 위치와 상이한, 제2 도전체, 및 제1 도전체와 제2 도전체 사이에 배치되며 제1 도전체 및 제2 도전체를 개재하여 이에 공급되는 전력에 의해 발열하도록 구성되는 발열체를 포함한다. 히터는 길이 방향에서 독립 제어 가능한 복수의 발열 블록을 포함하고, 독립 제어 가능한 복수의 발열 블록 각각은 제1 도전체, 제2 도전체, 및 발열체를 포함한다. 복수의 발열 블록 중 하나에 각각 대응하는 전극 중 하나 이상은 발열체가 길이 방향으로 위치되는 영역 내에 배치된다.
본 발명의 또 다른 양태는 화상 가열 장치를 제공하고, 화상 가열 장치는 무단 벨트, 및 무단 벨트의 내면과 접촉하도록 구성된 히터를 포함하고, 히터는 기판, 기판의 길이 방향으로 연장하도록 기판 상의 제1 위치에 배치되는 제1 도전체, 길이 방향으로 연장하도록 기판 상의 제2 위치에 배치되는 제2 도전체로서, 제2 위치는 길이 방향을 가로지르는 기판의 횡방향에서 제1 위치와 상이한, 제2 도전체, 및 제1 도전체와 제2 도전체 사이에 배치되며 제1 도전체 및 제2 도전체를 개재하여 이에 공급되는 전력에 의해 발열하도록 구성되는 발열체를 포함한다. 히터는 길이 방향에서 독립 제어 가능한 복수의 발열 블록을 구비하고, 독립 제어 가능한 복수의 발열 블록은 제1 도전체, 제2 도전체, 및 발열체를 포함한다. 복수의 발열 블록 각각은 기판의 횡방향으로 복수의 발열체를 포함한다. 복수의 발열 블록 각각의 복수의 발열체는 또한 독립적으로 제어 가능하다.
본 발명의 또 다른 양태는 히터를 제공하고, 히터는 기판, 기판의 길이 방향으로 연장하도록 기판 상의 제1 위치에 배치되는 제1 도전체, 길이 방향으로 연장하도록 기판 상의 제2 위치에 배치되는 제2 도전체로서, 제2 위치는 길이 방향을 가로지르는 기판의 횡방향에서 제1 위치와 상이한, 제2 도전체, 및 제1 도전체와 제2 도전체 사이에 배치되며 제1 도전체 및 제2 도전체를 개재하여 이에 공급되는 전력에 의해 발열하도록 구성되는 발열체를 포함한다. 히터는 길이 방향에서 독립 제어 가능한 복수의 발열 블록을 구비하고, 독립 제어 가능한 복수의 발열 블록 각각은 제1 도전체, 제2 도전체, 및 발열체를 포함한다. 복수의 발열 블록 각각은 기판의 횡방향으로 복수의 발열체를 구비한다. 복수의 발열 블록 각각의 복수의 발열체는 또한 독립적으로 제어 가능하다.
본 발명의 또 다른 양태는 화상 가열 장치를 제공하고, 화상 가열 장치는 무단 벨트, 및 무단 벨트의 내면과 접촉하도록 구성된 히터를 포함하고, 히터는 기판, 기판 상에 배치되는 제1 발열 블록, 및 기판의 길이 방향에서 제1 발열 블록의 위치와 상이한 위치에서 기판 상에 배치되는 제2 발열 블록을 포함한다. 화상 가열 장치는 제2 발열 블록용 제1 배선으로서, 제1 배선은 제2 발열 블록에 전력을 공급하기 위한 도전체에 연결되는, 제1 배선, 및 제2 배선을 구비하고, 제2 배선은 제2 발열 블록용 제1 배선이 도전체에 연결되는 위치와 상이한 위치에서 제2 발열 블록용 제1 배선이 연결되는 도전체에 연결되는 제1 단부, 및 제1 발열 블록에 전력을 공급하기 위한 제1 발열 블록용 도전체에 연결되는 제2 단부를 구비한다. 전력은 제2 발열 블록용 제1 배선이 연결되는 도전체를 개재하여 그리고 제2 배선을 개재하여 제1 발열 블록에 공급된다.
본 발명의 몇몇 양태에 따르면, 히터 및 화상 가열 장치는 히터의 크기의 증가없이 매체 비통과부의 승온을 억제 또는 감소시킬 수 있다.
본 발명의 추가 특징은 첨부 도면을 참조하여 예시적인 실시예의 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
[도 1] 도 1은 화상 형성 장치의 단면도이다.
[도 2] 도 2는 제1 예시적인 실시예에 따르는 화상 가열 장치의 단면도이다.
[도 3a] 도 3a는 제1 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 3b] 도 3b는 제1 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 3c] 도 3c는 제1 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 4] 도 4는 제1 예시적인 실시예에 따르는 히터의 제어 회로의 회로도이다.
[도 5] 도 5는 제1 예시적인 실시예에 따르는 히터 제어 처리의 흐름도이다.
[도 6a] 도 6a는 제1 예시적인 실시예에 따르는 히터의 매체 비통과부의 승온을 감소시키는 효과를 나타내는 도면이다.
[도 6b] 도 6b는 제1 예시적인 실시예에 따르는 히터의 매체 비통과부의 승온을 감소시키는 효과를 나타내는 도면이다.
[도 7a] 도 7a는 제2 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 7b] 도 7b는 제2 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 7c] 도 7c는 제2 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 8] 도 8은 제2 예시적인 실시예에 따르는 히터용 제어 회로의 회로도이다.
[도 9] 도 9는 제2 예시적인 실시예에 따르는 히터 제어 처리의 흐름도이다.
[도 10a] 도 10a은 제3 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 10b] 도 10b는 제3 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 11a] 도 11a는 제4 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 11b] 도 11b는 제4 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 12a] 도 12a는 제5 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 12b] 도 12b는 제5 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 13a] 도 13a는 제6 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 13b] 도 13b는 제6 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 13c] 도 13c는 제6 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 14a] 도 14a는 제7 예시적인 실시예의 효과를 나타내는 도면이다.
[도 14b] 도 14b는 제7 예시적인 실시예의 효과를 나타내는 도면이다.
[도 15a] 도 15a는 제7 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 15b] 도 15b는 제7 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 16a] 도 16a는 제7 예시적인 실시예의 변형예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 16b] 도 16b는 제7 예시적인 실시예의 변형예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 17a] 도 17a는 제8 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 17b] 도 17b는 제8 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 18a] 도 18a는 제9 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 18b] 도 18b는 제9 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 19a] 도 19a는 제10 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 19b] 도 19b는 제10 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 20a] 도 20a는 제11 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 20b] 도 20b는 제11 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 21a] 도 21a는 제12 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 21b] 도 21b는 제12 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 21c] 도 21c는 제12 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 22] 도 22는 제12 예시적인 실시예에 따르는 히터용 제어 회로의 회로도이다.
[도 23a] 도 23a는 제12 예시적인 실시예에 따르는 히터 제어 표를 도시한다.
[도 23b] 도 23b는 제12 예시적인 실시예에 따르는 히터 제어 표를 도시한다.
[도 23c] 도 23c는 제12 예시적인 실시예에 따르는 히터 제어 표를 도시한다.
[도 24] 도 24는 제13 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 25] 도 25는 제13 예시적인 실시예에 따르는 히터용 제어 회로의 회로도이다.
[도 26] 도 26은 제13 예시적인 실시예에 따르는 히터 제어 표를 도시한다.
[도 27] 도 27은 변형예에 따르는 히터 제어 표를 도시한다.
[도 28] 도 28은 다른 변형예에 따르는 히터 제어 표를 도시한다.
[도 29] 도 29는 제14 예시적인 실시예에 따르는 제어 회로의 회로도이다.
[도 30a] 도 30a는 제14 예시적인 실시예에 따르는 히터의 접점 및 배선을 나타내는 도면이다.
[도 30b] 도 30b는 제14 예시적인 실시예에 따르는 히터의 접점 및 배선을 나타내는 도면이다.
[도 31] 도 31은 비교예 1에 따르는 배선 도면이다.
[도 32a] 도 32a는 제15 예시적인 실시예에 따르는 히터의 구성도이다.
[도 32b] 도 32b는 제15 예시적인 실시예에 따르는 히터의 접점 및 배선을 나타내는 도면이다.
[도 32c] 도 32c는 제15 예시적인 실시예에 따르는 히터의 접점 및 배선을 나타내는 도면이다.
[도 32d] 도 32d는 제15 예시적인 실시예에 따르는 히터의 접점 및 배선을 나타내는 도면이다.
제1 예시적인 실시예
도 1은 전자사진 기록 기술을 사용하는 레이저 프린터(화상 형성 장치)(100)의 단면도이다. 프린트 신호의 생성에 응답하여, 화상 정보에 따라서 변조된 레이저 광이 스캐너 유닛(21)으로부터 방출되고, 대전 롤러(16)에 의해 미리 정해진 극성으로 대전된 감광 부재(19)가 레이저 광으로 주사된다. 스캐너 유닛(21) 내의 레이저 다이오드(22)로부터 방출된 레이저 광(점선)에 의해 회전형 폴리곤 미러(23) 및 반사 거울(24)을 개재하여 주 주사 방향으로 그리고 감광 부재(19)의 회전에 의해 부 주사 방향으로 스캔된다. 이에 의해, 감광 부재(19)에 정전 잠상이 형성된다. 현상 디바이스(17)로부터 정전 잠상으로 토너가 공급되고, 화상 정보에 대응하는 토너 화상이 감광 부재(19) 상에 형성된다. 급지 카세트(11) 내의 기록재(기록 시트)(P)는 픽업 롤러(12)에 의해 1매씩 급지되고, 기록재(P)는 한 쌍의 롤러(13)에 의해 한 쌍의 레지스트 롤러(14)를 향해 반송된다. 기록재(P)는 감광 부재(19) 상의 토너 화상이 전사 위치에 도달하는 타이밍에서 한 쌍의 레지스트 롤러(14)로부터 전사 위치로 추가로 반송된다. 전사 위치는 감광 부재(19)와 전사 롤러(20) 사이에 위치된다. 기록재(P)가 전사 위치를 통과하는 동안, 감광 부재(19) 상의 토너 화상이 기록재(P)에 전사된다. 이후, 기록재(P)는 화상 가열 장치(200)에 의해 가열되어 토너 화상이 열에 의해 기록재(P)에 정착된다. 정착 완료된 토너 화상을 담지하는 기록재(P)는 한 쌍의 롤러(26, 27)에 의해 급지되고 레이저 프린터(100)의 상부 트레이에 배출된다. 클리너(18)는 감광 부재(19)를 청소한다. 급지 트레이(수동 급지 트레이)(28)는 기록재(P)의 크기에 따라서 폭이 조정 가능한 한 쌍의 기록재 규제판을 구비한다. 급지 트레이(28)는 표준 크기뿐만 아니라 비표준 크기를 갖는 기록재(P)를 지지하도록 설치된다. 한 쌍의 픽업 롤러(29)는 급지 트레이(28)로부터 기록재(P)를 급지한다. 모터(30)는 화상 가열 장치(200) 등을 구동한다. 제어 회로(400)는 상용 AC 전원(401)에 연결되고, 전력이 제어 회로(400)로부터 화상 가열 장치(200)에 공급된다. 감광 부재(19), 대전 롤러(16), 스캐너 유닛(21), 현상 디바이스(17), 및 전사 롤러(20)는 기록재(P)에 미정착 화상을 형성하는 화상 형성 유닛을 형성한다. 프로세스 카트리지(15)는 대전 롤러(16), 현상 디바이스(17), 클리너(18), 및 감광 부재(19)를 일체로 포함한다.
본 예시적인 실시예에 따르는 레이저 프린터(100)는 복수의 기록재 크기를 지원한다. 급지 카세트(11)는 레터 크기(대략 216mm×279mm), 리걸 크기(대략 216mm×356mm), A4 크기(210mm×297mm), 이그제큐티브(executive) 크기(대략 184mm×267mm)의 시트를 보유 지지하도록 구성된다. 또한, 급지 카세트(11)는 JIS(일본 공업 규격) B5 크기(182mm×257mm) 및 A5 크기(148mm×210mm)의 시트를 보유 지지하도록 구성될 수 있다.
또한, 급지 트레이(28)로부터, DL 봉투(110mm×220mm) 및 커머셜 넘버 10(COM-10) 봉투(대략 105mm×241mm)를 포함하는 비표준 크기의 매체가 급지될 수 있고, 프린트 가능하다. 본 예시적인 실시예에 따르는 프린터(100)는 기본적으로 세로-급지 레이저 프린터(시트의 긴 변이 시트의 반송 방향과 평행한 방식으로 시트를 반송하도록 설계됨)이다. 레터 크기 시트 및 리걸 크기 시트는, 화상 형성 장치(100)가 지원하는 표준 크기의 기록재의 폭(공칭 기록재 폭) 중에서 가장 넓은 폭(또는 광폭)을 갖는 기록재이며, 대략 216mm의 폭을 갖는다. 이 예시적인 실시예에서, 화상 형성 장치(100)가 지원하는 최대 크기보다 작은 폭을 갖는 기록재(P)는 소형 크기 시트로서 규정된다.
도 2는 화상 가열 장치(200)의 단면도이다. 화상 가열 장치(200)는, 원통형 필름(무단 벨트)(202), 필름(202)의 내면과 접촉하는 히터(300), 및 필름(202)이 그 사이에 개재된 상태로 히터와 함께 정착 닙부(N)를 형성하도록 히터(300)와 협력하는 가압 롤러(닙부 형성 부재)(208)를 포함한다. 필름(202)은 폴리이미드 등의 내열 수지 또는 스테인리스 스틸 등의 금속으로 구성된 베이스층을 갖는다. 또한, 필름(202)은 내열 고무 등의 탄성층으로 형성될 수 있는 상부층을 구비한다. 가압 롤러(208)는 철이나 알루미늄 등의 재질로 형성되는 코어 금속(209), 및 실리콘 고무 등의 재질로 형성되는 탄성층(210)을 갖는다. 히터(300)는 내열 수지제의 보유 지지 부재(201)에 보유 지지된다. 보유 지지 부재(201)는 필름(202)의 회전을 안내하는 가이드 기능을 구비한다. 가압 롤러(208)가 모터(30)에 의해 구동되어 화살표로 지시되는 방향으로 회전한다. 가압 롤러(208)가 회전함에 따라, 필름(202)이 가압 롤러(208)의 회전과 관련되어 회전한다. 미정착 토너 화상을 담지하는 기록재(P)는 정착 닙부(N)에 보유 지지되면서 반송되고, 가열되어 정착 처리된다.
히터(300)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 발열에 사용하기 위한 발열체가 그 위에 배치되는 세라믹 기판(305)을 포함한다. 레이저 프린터(100)의 시트(또는 매체) 통과 영역과 접촉하는 기판(305)의 이면에, 온도 검지 소자로서 기능하는 서미스터(TH1, TH2, TH3, TH4)가 배치된다. 기판(305)의 이면에는, 또한 히터(300)의 이상 발열에 응답하여 활성화되어 히터(300)에의 전력 공급을 차단하는, 서모-스위치 및 서멀 퓨즈 등의 안전 소자(212)가 배치된다. 스프링(미도시)에 의해 작용되는 압력을 보유 지지 부재(201)에 인가하기 위해 금속 스테이(204)가 배치된다.
도 3a 내지 도 3c는 제1 예시적인 실시예 따르는 히터(300)의 구성도이다. 도 3a 내지 도 3c 및 도 6a와 도 6b를 참조하여, 히터(300)의 구성 및 매체 비통과부의 승온을 감소시키는 효과가 설명될 것이다.
도 3a는 히터(300)의 횡방향의 단면도이다. 히터(300)는 기판(305) 상의 히터(300)의 길이 방향으로 연장하도록 그 이면(즉, 무단 벨트(202)와 접촉하게 되는 표면의 반대면)의 제1 층(이하, "제1 이면층"으로도 지칭됨)에 배치되는 제1 도전체(301)를 포함한다. 히터(300)는 히터(300)의 길이 방향으로 연장하도록 히터(300)의 횡방향으로 제1 도전체(301)의 위치와 상이한 위치에서 기판(305) 상에 배치되는 제2 도전체(303)를 추가로 포함한다. 제1 도전체(301)는 기록재(P)의 반송 방향의 상류에 위치된 도전체(301a) 및 하류에 위치된 도전체(301b)로 분리된다.
히터(300)는 제1 도전체(301)와 제2 도전체(303) 사이에 배치되며 제1 도전체(301) 및 제2 도전체(303)를 개재하여 공급되는 전력에 의해 발열하는 발열체(302)를 추가로 포함한다. 발열체(302)는 기록재(P)의 반송 방향의 상류에 위치된 발열체(302a) 및 하류에 배치된 발열체(302b)로 분리된다.
히터(300)의 횡방향(즉, 기록재(P)의 반송 방향)의 발열 분포가 비대칭인 경우 히터(300)가 발열하는 동안 기판(305)에 생성되는 응력이 증가하게 된다. 기판(305)에 생성되는 응력이 증가되면 기판(305)이 깨질 수 있다. 기판(305)의 깨짐을 회피하기 위해, 히터(300)의 횡방향의 발열 분포를 대칭으로 하도록, 발열체(302)는 반송 방향의 상류에 위치된 발열체(302a) 및 하류에 위치된 발열체(302b)로 분리된다.
또한, 히터(300)는 발열체(302), 제1 도전체(301), 및 제2 도전체(303)를 덮도록 그 이면의 제2 층(이하, "제2 이면층"으로도 지칭됨)에 배치된 절연(본 예시적인 실시예에서, 유리) 표면 보호층(307)을 포함한다. 히터(300)는 그 접동면(즉, 무단 벨트(202)와 접촉하게 되는 표면)의 제1 층에 배치된 유리-코팅 또는 폴리이미드-코팅 접동면 보호층(308)(이하, "제1 접동면층"으로도 지칭됨)을 추가로 포함한다.
도 3b는 히터(300)의 개별 층의 평면도이다. 히터(300)는 그 이면의 제1 층에, 히터(300)의 길이 방향으로 배열되는 복수의 발열 블록을 구비하고, 발열 블록 각각은 제1 도전체(301), 제2 도전체(303), 및 발열체(302)를 포함한다. 예로서, 본 예시적인 실시예에 따르는 히터(300)는 히터(300)의 길이 방향에서 중앙부 및 그 양단부에 배치된 합계 3개의 발열 블록을 갖는다. 제1 발열 블록(302-1)은 히터(300)의 횡방향에서 서로 대칭인 발열체(302a-1 및 302b-1)를 포함한다. 또한, 제2 발열 블록(302-2)은 발열체(302a-2 및 302b-2)를 포함하고, 제3 발열 블록(302-3)은 발열체(302a-3 및 302b-3)를 포함한다.
제1 도전체(301)는 히터(300)의 길이 방향으로 연장한다. 제1 도전체(301)는 개별 발열체(302a-1, 302a-2, 302a-3)에 연결되는 도전체(301a), 및 개별 발열체(302b-1, 302b-2, 302b-3)에 연결되는 도전체(301b)로 구성된다.
제2 도전체(303)는 히터(300)의 길이 방향으로 연장하고, 3개의 도전체(303-1, 303-2, 303-3)로 분리된다.
전극(E1, E2, E3, E4-1 E4-2)은 각각 후술하는 히터(300)용 제어 회로(400)로부터 전력을 공급하기 위한 전기 접점에 연결된다. 전극(E1)은 도전체(303-1)를 개재하여 발열 블록(302-1)에의 급전을 위한 전극이다. 전극(E2)은 도전체(303-2)를 개재하여 발열 블록(302-2)에의 급전을 위해 사용되는 전극이다. 전극(E3)은 도전체(303-3)를 개재하여 발열 블록(302-3)에의 급전을 위한 전극이다. 전극(E4-1 및 E4-2)은 도전체(301a) 및 도전체(301b)를 개재하여 3개의 발열 블록(302-1 내지 302-3)에의 급전을 위한 공통 전기 접점에 연결되는 전극이다.
개별 도전체의 저항은 제로가 아니기 때문에, 도전체는 히터(300)의 길이 방향에서의 발열 분포에 영향을 준다. 따라서, 도전체(303-1, 303-2, 303-3, 301a, 301b)의 전기 저항에 의해 영향을 받더라도, 히터(300)의 길이 방향에 대칭인 발열 분포가 획득될 수 있도록, 전극(E4-1 및 E4-2)은 히터(300)의 길이 방향에서 히터(300)의 양단부에 배치된다.
또한, 히터(300)의 이면의 제2 층 상의 표면 보호층(307)은 전극(E1, E2, E3, E4-1, E4-2) 각각에 대응하는 위치에 개구를 갖도록 형성되고, 따라서 전극(E1, E2, E3, E4-1, E4-2) 각각은 히터(300)의 이면측으로부터 전기 접점의 대응하는 하나에 연결될 수 있다. 본 예시적인 실시예에서, 히터(300)의 이면측으로부터의 전력 공급을 가능하게 하도록 히터(300)의 이면에 전극(E1, E2, E3, E4-1, E4-2)이 배치된다. 또한, 복수의 발열 블록 중 적어도 1개에 공급되는 전력과 다른 발열 블록에 공급되는 전력의 비율은 변경 가능하다. 히터(300)의 이면에 배치된 전극은 기판(305) 상에 도전성 패턴의 배선을 필요로 하지 않고, 그 결과 기판(305)의 그 횡방향에서의 폭이 감소된다. 이는 유리하게는, 기판(305)의 재료 비용을 저감하고, 기판(305)의 감소된 열용량으로 인해 히터(300)의 발열에 걸리는 웜업 시간을 단축한다. 전극(E1, E2, E3)은 기판(305)의 길이 방향으로 발열체가 배치되는 영역에 배치된다. 또한, 히터(300)의 접동면의 제1 층 상의 표면 보호층(308)은 필름(202)과 활주 가능하게 결합되는 영역에 배치된다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 히터(300)의 보유 지지 부재(201)는 서미스터(온도 검지 소자)(TH1 내지 TH4), 안전 소자(212), 및 전극(E1, E2, E3, E4-1, E4-2)의 전기 접점을 위한 구멍(HTH1 내지 HTH4, H212, HE1, HE2, HE3, HE4-1, HE4-2)이 형성된다.
스테이(204)와 보유 지지 부재(201) 사이에는 상술된 서미스터(온도 검지 소자)(TH1 내지 TH4), 안전 소자(212), 및 전극(E1, E2, E3, E4-1, E4-2)과 접촉하는 전기 접점이 배치된다. 전기 접점은 C1, C2, C3, C4-1, C4-2로 표현된다. 도 3c에서, 전기 접점(C1 내지 C3, C4-1, C4-2)에 연결되는 파선 및 안전 소자(212)에 연결되는 파선은 급전 케이블(AC 라인)을 나타낸다. 또한, 온도 검지 소자(TH1 내지 TH4)에 연결되는 파선은 신호 라인(DC 라인)을 나타낸다. 개별적 소자 및 전기 접점은 히터(300)의 이면과 대면하도록 배열된다. 전극(E1, E2, E3, E4-1, E4-2)과 접촉하는 전기 접점(C1, C2, C3, C4-1, C4-2)은 스프링에 의한 가압, 용접, 또는 임의의 다른 적절한 방법에 의해 히터(300)의 전극 유닛에 전기 접속된다. 전기 접점(C1, C2, C3, C4-1, C4-2)은 스테이(204)와 보유 지지 부재(201) 사이에 배치된 케이블(상술된 파선에 의해 표시됨)을 개재하여 또는 얇은 금속판 등의 도전성 재료를 개재하여, 후술되는 히터(300)의 제어 회로(400)에 연결된다.
히터(300)에 대한 전력 제어는 매체 통과부의 중앙 부근(즉, 후술되는 반송 기준 위치(X) 부근)에 배치된 서미스터(TH1)의 출력에 따라서 행해진다. 서미스터(TH4)는 발열 블록(302-2)의 발열 영역의 단부의 온도(즉, 도 6b의 상태에서 발열 영역의 단부 온도)를 검출한다. 서미스터(TH2)는 발열 블록(302-1)의 발열 영역의 단부의 온도(즉, 도 6a의 상태에서 발열 영역의 단부 온도)를 검출한다. 서미스터(TH3)는 발열 블록(302-3)의 발열 영역의 단부 온도(즉, 도 6a에 도시된 상태에서 발열 영역의 단부 온도)를 검출한다.
본 예시적인 실시예에 따르는 화상 가열 장치(200)에서, 화상 가열 장치(200)의 안전성을 높이기 위해, 고장 등으로 인한 단일 발열 블록만에의 전력 공급 상태를 검지할 수 있도록 3개의 발열 블록(302-1 내지 302-3) 각각에 1개 이상의 서미스터를 설치된다. 트라이액(416) 및 트라이액(426)의 고장만을 고려하기 위해, 독립 제어 가능한 복수의 발열 블록의 적어도 각각에 대해 1개 이상의 서미스터(예를 들어, 도 3c에서, 서미스터(TH1 및 TH2)만이 사용될 수 있음)가 설치될 수 있다. 본 예시적인 실시예에서, 트라이액(416) 및 트라이액(426)의 고장에 추가로, 개별 전극에의 전기 접점의 불량을 고려하여, 3개의 발열 블록(302-1 내지 302-3) 각각에 1개 이상의 서미스터가 설치된다. 예를 들어, 전극(E1)에의 전기 접점(C1)의 연결이 불량인 경우, 발열 블록(302-1)에 전력이 공급되지 않는 반면, 발열 블록(302-3)에 전력이 공급될 수 있다. 이로 인해, 발열 블록(302-1) 및 발열 블록(302-3)에 각각 서미스터(TH2 및 TH3)가 설치된다.
안전 소자(212)는, 매체 비통과부의 승온에 의한 오동작을 방지하기 위해, 매체 비통과부의 승온의 영향이 적은, 레이저 프린터(100) 내에 설정된 이용 가능한 최소 크기 매체 통과 영역에 대응하는 부분(즉, 발열 블록(302-2)의 중앙 부근)과 접촉하게 배치된다. 따라서, 통상 동작 시 안전 소자(212)의 온도가 저하되므로, 안전 소자(212)의 동작 온도를 낮게 설정할 수 있고, 화상 가열 장치(200)의 안전성을 높일 수 있다.
이어서, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 히터(300)의 매체 비통과부의 승온을 저감하는 효과가 설명될 것이다. 도 6a는 3개의 발열 블록(302-1 내지 302-3) 모두에 전력이 공급되는 경우 매체 비통과부의 승온을 나타내는 도면이다. 도면에서, 예로서, B5 크기 시트가 발열 영역의 중앙부에 대해 세로로 반송된다. 기록재(P)를 반송하는 기준 위치는 기록재(P) 반송 기준 위치(X)로서 규정된다.
급지 카세트(11)는 기록재(P)의 위치를 규제하는 위치 규제판을 구비하고, 위치 규제판은 급지 카세트(11)에 적재된 기록재(P)의 각각의 크기에 따르는 미리 정해진 위치에 세트되며, 기록재(P)가 화상 가열 장치(200)의 미리 정해진 위치를 통과하도록 기록재(P)가 급지 카세트로부터 급지되어 반송된다. 또한, 급지 트레이(28)는 기록재(P)의 위치를 규제하는 위치 규제판을 구비하고, 기록재(P)가 화상 가열 장치(200) 내의 미리 정해진 위치를 통과하도록 기록재(P)가 급지 카세트로부터 반송된다.
히터(300)는 레터 크기 시트의 세로 반송을 지원하기 위해, 대략 216mm의 시트 폭에 대해 220mm의 발열 영역 길이를 갖는다. 182mm의 시트 폭을 갖는 B5 크기 시트가 220mm의 발열 영역 길이를 갖는 히터(300)에 세로로 반송되는 경우, 발열 영역의 양단부에 19mm의 매체 비통과 영역이 생성된다. 히터(300)에의 전력 공급 제어는 매체 통과부의 중앙 부근에 위치된 서미스터(TH1)의 검지 온도가 목표 온도에서 유지되도록 제어되지만, 매체 비통과부의 온도는 열이 매체 비통과부의 시트에 의해 흡수되지 않기 때문에 매체 통과부에 비해 상승한다. 도 6a에 도시된 바와 같이, B5 크기 시트의 경우, 기록재(P)의 단부는 양단부에 위치된 발열 블록(302-1 및 302-3)의 영역을 통과하고, 그 결과 매체 비통과부 각각은 양단부에 형성되는 19mm의 길이를 갖는다. 발열체(302)는 PTC 소자이기 때문에, 매체 비통과부의 발열체의 저항은 통지부의 발열체의 저항보다 높아져, 전류의 흐름을 방해한다. 이 원리에 기초하여, 매체 비통과부의 승온이 억제 또는 감소될 수 있다.
도 6b는 히터(300)의 중앙부에 위치된 발열 블록(302-2) 만에 전력이 공급되는 경우 매체 비통과부의 승온을 나타내는 도면이다. 도면에서, 예로서, 110mm의 폭을 갖는 DL 크기 봉투가 발열 영역의 중앙부를 기준에 대해 세로로 반송된다. 히터(300)의 발열 블록(302-2)은 A5 크기 시트의 세로 반송을 지원하기 위해 148mm의 폭을 갖는 시트에 대해 157mm의 발열 영역 길이를 갖는다. 110mm의 폭을 갖는 DL 크기 봉투가 중앙에 위치된 발열 블록(302-2)이 157mm의 길이를 갖는 히터(300)에 수직으로 반송되는 경우, 23.5mm의 매체 비통과 영역이 중앙 발열 블록(302-2)의 양단부에 생성된다. 히터(300)의 제어는 매체 통과부의 중앙 부근에 위치된 서미스터(TH1)의 출력에 기초하여 행해지고, 매체 비통과부의 온도는 열이 매체 비통과부에서 시트에 의해 흡수되지 않기 때문에 매체 통과부에 비해 상승한다. 도 6b에 도시된 상태에서, 초기에 발열 블록(302-2) 만에 전력이 공급되어 매체 비통과 영역의 영향을 저감한다. 일반적으로, 매체 비통과부 영역이 길수록, 매체 비통과부 승온이 상승된다. 따라서, PTC 소자인 발열체(302)에 대한 반송 방향의 급전 효과만으로는 매체 비통과부의 승온을 충분히 저감할 수 없다. 따라서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 매체 비통과 영역의 길이를 가능한 짧게 하는 것이 효과적이다. 또한, 중앙의 발열 블록(302-2)의 양단부에서 23.5mm의 매체 비통과 영역에서의 승온은 도 6a를 참조하여 설명된 바와 유사한 원리에 기초하여 억제 또는 감소될 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 히터(300)의 중앙부에 위치된 발열 블록(302-2)에만 전력 공급되는 경우 매체 비통과부의 승온을 감소시키는 효과는 또한 발열체(302)가 PTC 소자가 아닌 경우 획득될 수 있다. 따라서, 본 예시적인 실시예는 발열체(302)로서 PTC 소자가 사용되는 경우로 한정되지 않는다. 추가로, 본 예시적인 실시예에 따르는 구성은 발열체(302)가 제로의 저항 온도 계수를 갖거나 음의 저항 온도 계수(NTC)를 갖는 경우에도 적용 가능하다.
도 4는 제1 예시적인 실시예에 따르는 히터(300)용 제어 회로(400)의 회로도이다. 상용 AC 전원(401)이 레이저 프린터(100)에 연결된다. 히터(300)에의 전력 제어는 트라이액(416) 및 트라이액(426)의 통전/비통전에 의해 행해진다. 트라이액(416) 및 트라이액(426)은 발열 블록(302-1 및 302-3) 및 발열 블록(302-2)이 서로로부터 독립적으로 제어 가능하도록 제어된다. 전력은 전극(E1 내지 E3, E4-1, E4-2)을 개재하여 히터(300)에 공급된다. 본 예시적인 실시예에서, 발열체(302a-1, 302b-1)는 140Ω의 저항을 갖고, 발열 블록(302a-2, 302b-2)은 28Ω의 저항을 갖고, 발열 블록(302a-3, 302b-3)은 140Ω의 저항을 갖는다.
제로-크로싱 검지 유닛(430)은 AC 전원(401)의 제로 크로싱을 검지하는 회로이며, ZEROX 신호를 중앙 처리 장치(CPU)(420)에 출력한다. ZEROX 신호는 히터(300)의 제어에 사용된다. 릴레이(440)는 히터(300)에의 전력 공급을 차단하기 위한 전력 차단 유닛으로서 사용된다. 릴레이(440)는 고장 등으로 인해 히터(300)의 온도의 초과 상승에 응답하여 서미스터(TH1 내지 TH4)로부터의 출력에 따라서 작동된다(히터(300)에의 전력 공급을 차단함).
RLON440 신호가 하이인 경우, 트랜지스터(443)는 온 상태가 되고, 따라서 릴레이(440)의 2차 코일이 전원 전압(Vcc2)으로부터 통전되어 릴레이(440)의 1차 접점이 온 상태가 된다. RLON440 신호가 로우인 경우, 트랜지스터(443)가 오프 상태로 되고, 전원 전압 Vcc2로부터 릴레이(440)의 2차 코일에 흐르는 전류는 차단되어 릴레이(440)의 1차 접점은 오프 상태가 된다.
다음으로, 릴레이(440)를 포함하는 안전 회로의 동작이 설명될 것이다. 서미스터(TH1 내지 TH4)에 의해 획득되는 검지 온도 중 어느 하나의 온도가 각각 설정된 미리 정해진 값 중 대응하는 하나의 값을 초과하는 경우, 비교 유닛(441)은 래치 유닛(442)을 활성화시키고, 래치 유닛(442)은 RLOFF 신호를 낮은 레벨에서 래칭한다. RLOFF 신호가 로우인 경우, CPU(420)가 RLON440 신호를 하이로 설정하더라도 트랜지스터(443)는 오프 상태에서 유지된다. 따라서, 릴레이(440)는 오프 상태(또는 안전 상태)에서 유지된다.
서미스터(TH1 내지 TH4)에 의해 획득된 검지 온도 중 어느 것도 각각 설정된 미리 정해진 온도를 초과하지 않는 경우, 래치 유닛(442)의 RLOFF 신호는 오픈 상태로 된다. 따라서, CPU(420)는 RLON440 신호를 하이로 설정하고, 이에 의해 릴레이(440)를 온 상태로 하여 히터(300)에 전력을 공급할 수 있다.
이어서, 트라이액(416)의 동작이 설명될 것이다. 저항(413, 417)은 트라이액(416)을 위한 바이어스 저항이며, 포토트라이액 커플러(415)는 1차-2차 연면 거리(creepage distance)를 확보하기 위한 디바이스이다. 포토트라이액 커플러(415)의 발광 다이오드가 통전되어 트라이액(416)을 온 상태로 한다. 저항(418)은 전원 전압(Vcc)으로부터 포토트라이액 커플러(415)의 발광 다이오드를 통해 흐르는 전류를 제한하기 위한 저항이며, 포토트라이액 커플러(415)은 트랜지스터(419)에 의해 온 또는 오프 상태로 된다. 트랜지스터(419)는 CPU(420)로부터의 FUSER1 신호에 따라서 동작한다.
트라이액(416)이 통전 상태가 되면, 발열체(302a-2 및 302b-2)에 전력이 공급되고, 전력이 14Ω의 합성 저항값을 갖는 저항에 공급된다. 1:0의 통전 비율의 트라이액(416) 및 트라이액(426)에 의한 전력 제어는 발열체(302a-2 및 302b-2)에만 전력이 공급되는 경우 도 6b에서 설명된 상태를 제공한다.
트라이액(426)의 회로 동작은 트라이액(416)의 회로 동작과 실질적으로 동일하며, 여기에서는 설명되지 않는다. 트라이액(426)은 CPU(420)로부터의 FUSER2 신호에 따라서 동작한다. 트라이액(426)이 통전 상태가 되면, 발열체(302a-1, 302b-1, 302a-3, 302b-3)에 전력이 공급된다. 4개의 발열체(302a-1, 302b-1, 302a-3, 302b-3)는 병렬로 연결되기 때문에, 35Ω의 합성 저항값을 갖는 저항에 전력이 공급된다.
도 6a의 상태에서, 트라이액(416) 및 트라이액(426)을 사용하여 전력이 공급된다. 트라이액(416) 및 트라이액(426)이 통전 상태가 되면, 발열체(302a-1, 302b-1, 302a-2, 302b-2, 302a-3, 302b-3)에 전력이 공급된다. 6개의 발열체(302a-1, 302b-1, 302a-2, 302b-2, 302a-3, 302b-3)은 병렬 연결되기 때문에, 10Ω의 합성 저항값을 갖는 저항에 전력이 공급된다. 1:1의 통전 비율의 트라이액(416) 및 트라이액(426)에 의한 전력 제어는 도 6a에 설명된 상태를 제공한다.
히터(300)의 전체 저항은 일반적으로 이용 가능한 최대 폭을 갖는 기록재(P)(본 예시적인 실시예에서, 레터 크기 시트 및 리걸 크기 시트)에 대해 요구되는 전력을 지원할 수 있도록 설계된다. 본 예시적인 실시예에 따르는 구성에서, 도 6b에 설명된 상태에서 14Ω의 총 저항값이 획득되고, 이는 도 6a에 도시된 상태에서 획득되는 10Ω의 총 저항값보다 높고, 고조파 규격, 플리커, 및 히터(300)의 안전 보호(일반적으로, 저항값이 낮을수록, 문제점이 악화됨)의 면에서 더욱 유리하다. 예를 들어, 직렬로 연결된 3개의 발열 블록(302-1, 302-2, 302-3)을 포함하는 히터의 저항값은 10Ω으로 조정된다고 상정된다. 이 구성에서, 히터 중앙부의 발열 블록(302-2)에만 전력이 공급되는 경우, 히터의 총 저항값은 감소되고, 이는 고조파 규격, 플리커, 히터(300)의 안전 보호의 면에서 불리하다. 본 예시적인 실시예에 따르는 구성에서, 히터(300)의 길이 방향으로 이격된 복수의 발열 블록(본 예시적인 실시예에서, 3개의 발열 블록)은 병렬로 연결되며, 이는 고조파, 플리커 등을 감소시키는데 유리하다.
이어서, 히터(300)의 온도 제어 방법이 설명될 것이다. 서미스터(TH1)에 의해 검지되는 온도는 저항(미도시)의 분압으로서 검지되고, TH1 신호로서 CPU(420)에 공급된다(서미스터(TH2 내지 TH4)에 의해 검지되는 온도 또한 유사한 방식을 사용하여 검지되어 CPU(420)에 공급됨). CPU(제어 유닛)(420)의 내부 처리에서, 서미스터(TH1)의 검지 온도 및 히터(300)의 설정 온도에 기초하여, 예를 들어 비례-적분(PI) 제어에 따라서 공급될 전력이 산출된다. 공급될 전력은 공급될 전력에 대응하는 위상각(위상 제어) 또는 파수(파수 제어)의 제어 레벨로 추가로 환산되고, 이 제어 조건에 따라서 트라이액(416) 및 트라이액(426)이 제어된다. 본 예시적인 실시예에서, 서미스터(TH1)에 의해 검지된 히터 온도는 히터(300)의 온도 제어를 위해 사용된다. 필름(202)의 온도는 또한 서미스터나 서모파일에 의해 검지될 수 있고, 검지된 온도는 히터(300)의 온도 제어를 위해 사용될 수 있다.
도 5는 CPU(420)에 의해 수행되는, 화상 가열 장치(200)의 제어 순서를 나타내는 흐름도이다. S501에서의 프린트 요구의 발생에 응답으로, S502에서, 릴레이(440)가 온 상태로 된다. 그리고, S503에서, 기록재의 폭이 157mm 이상인지 여부가 판단된다. 본 예시적인 실시예에 따르는 레이저 프린터(100)에서, 기록재가 레터 크기 시트, 리걸 크기 시트, A4 크기 시트, 이그제큐티브 크기 시트, B5 크기 시트, 또는 급지 트레이(28)로부터 급지되는 157mm 이상의 폭을 갖는 비표준 크기 매체인 경우 처리는 S504로 진행한다. 그리고, 트라이액(426)에 대한 트라이액(416)의 통전 비율은 1:1로 설정된다(도 6a에 도시된 상태).
기록재의 폭이 157mm 미만인 경우(본 예시적인 실시예에서, A5 크기 시트, DL 봉투, COM-10 봉투 또는 157mm 미만의 폭을 갖는 비표준 크기 매체), 처리는 S505로 진행한다. 그리고, 트라이액(426)에 대한 트라이액(416)의 통전 비율은 1:0으로 설정된다(도 6b에 도시된 상태).
S503에서의 기록재 폭 판단 방법은 예를 들어 급지 카세트(11) 및 급지 트레이(28)에 설치된 시트 폭 센서를 사용하거나, 기록재(P)가 반송되는 경로에 설치된 플래그 등의 센서를 사용하는 임의의 방법에 기초할 수 있다. 이용 가능한 다른 방법은 사용자에 의해 설정된 기록재(P)의 폭 정보, 기록재(P) 상에 화상을 형성하는 화상 정보 등에 기초한다.
S506에서, 설정된 통전 비율을 사용하여, 화상 형성을 위한 프로세스 속도가 전속으로 설정되고, 서미스터(TH1)의 섭씨 200도의 목표 설정 온도에서 정착 처리가 수행된다.
S507에서, CPU(420)에 설정된, 서미스터(TH2)의 최대 온도(TH2Max), 서미스터(TH3)의 최대 온도(TH3Max), 및 서미스터(TH4)의 최대 온도(TH4Max)가 초과되는지 여부가 판단된다. 서미스터 신호(TH2 내지 TH4)에 기초하여, 매체 비통과부의 승온의 악화로 인해 발열 영역의 단부에서의 온도가 미리 정해진 상한값 중 대응하는 하나를 초과한다고 검지되는 경우, 처리는 S509로 진행한다. S509에서, 화상 형성을 위한 프로세스 속도는 절반 속도로 설정되고, 서미스터(TH1)에 대해 설정된 섭씨 170도의 목표 설정 온도에서 정착 처리가 수행된다. S509의 처리는 인쇄 잡의 완료가 S510에서 검지될 때까지 정착 처리를 계속하도록 반복된다. 화상 형성을 위한 프로세스 속도를 절반 속도로 설정하는 것은 전속일 때보다 낮은 온도에서의 정착성을 달성한다. 따라서, 정착 동작을 위한 목표 온도가 감소될 수 있고, 매체 비통과부에서의 온도가 감소될 수 있다. S507에서 각각의 서미스터의 온도 중 어느 것도 관련된 최대 온도를 초과하지 않는다고 판단되는 경우, 처리는 S508로 진행한다. S508에서 인쇄 잡이 종료될 때까지, S506로부터의 처리는 정착 처리를 계속하도록 반복된다.
상술된 처리가 반복하여 수행된다. S508 및 S510에서 인쇄 잡의 완료가 검지된 경우, 이후 S511에서, 릴레이(440)는 오프 상태로 된다. S512에서, 화상 형성의 제어 순서가 종료된다.
본 예시적인 실시예에 따르는 제어에서, 기록재(P)의 폭 정보에 기초하여, 트라이액(426)에 대한 트라이액(416)의 통전 비율이 설정되어 히터(300)의 길이 방향에서의 발열 분포를 제어한다. 다른 방법이 또한 이용 가능하며, 그 예는 각각의 발열 블록과 관련된 개별적인 서미스터에 의해 감지되는 온도에 기초하여 히터(300)의 길이 방향의 발열 분포를 제어하는 단계를 포함한다. 구체예에서, 발열 블록(302-2)에의 전력은 서미스터(TH1)에 의해 검지되는 온도에 기초하여, PI 제어 등에 따라서 트라이액(416)을 사용하여 제어될 수 있다. 대안적으로, 발열 블록(302-1) 및 발열 블록(302-3)에의 제어는 서미스터(TH2) 또는 서미스터(TH3)에 의해 검지되는 온도에 기초하여, PI 제어 등에 따라서 트라이액(426)을 사용하여 제어될 수 있다. 화상 가열 장치(200)의 구성(히터(300)의 발열 블록의 개수 및 서미스터의 위치 등) 및 화상 형성 장치(100)의 사양(화상 형성 장치(100)가 지원하는 기록재의 종류 등)에 따라서 최적의 제어 방법이 사용될 수 있다.
상술된 바와 같이, 제1 예시적인 실시예의 히터(300) 및 화상 가열 장치(200)의 사용은 화상 형성 장치(100)가 지원하는 최대 크기보다 소형 크기를 갖는 시트가 인쇄되는 경우 매체 비통과부의 승온을 억제 또는 감소시킬 수 있다. 또한, 히터(300)의 횡방향의 발열 분포의 대칭성이 향상되어 기판(305)의 열 응력을 저감할 수 있다. 또한, 히터(300)의 길이 방향의 발열 분포의 대칭성이 향상되어 히터(300)의 길이 방향 발열 분포의 불균일을 저감할 수 있다. 본 예시적인 실시예에 따르는 히터(300)에서, 추가로, 히터(300)의 이면에 배치되는 전극은 기판(305) 상에 도전성 패턴의 배선을 요구하지 않는다. 따라서, 히터(300)의 횡방향의 폭을 증가시키지 않고서, 히터(300)의 길이 방향의 발열 블록의 개수, 전극의 개수, 히터(300)의 길이 방향의 발열 분포를 제어하는 트라이액의 개수가 증가될 수 있다. 또한, 히터의 길이 방향의 발열 분포가 전환 가능한 단계의 개수를 증가시켜 보다 많은 수의 기록재(P)의 폭에 최적화된 히터의 길이 방향의 발열 분포를 획득할 수 있다. 따라서, 히터(300)는 기판(305)의 횡방향의 폭을 감소시킬 수 있고, 유리하게는, 기판(305)의 재료 비용을 저감하고 기판(305)의 열용량의 저감으로 인한 화상 가열 장치(200)의 웜업 시간을 단축할 수 있다. 게다가, 복수의 발열 블록 각각에 설치되는 1개 이상의 서미스터는 화상 가열 장치(200)가 고장 상태인 동안 안전성을 높일 수 있다.
제2 예시적인 실시예
이어서, 제2 예시적인 실시예가 설명될 것이다. 제2 예시적인 실시예에서, 레이저 프린터(100)의 화상 가열 장치(200)에 일체화된, 제1 예시적인 실시예에서 설명된 히터(300), 히터(300)의 보유 지지 부재(201), 및 히터(300)용 제어 회로(400)가 변경된다. 제1 예시적인 실시예와 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호가 할당되며, 여기에서는 설명되지 않는다. 제2 예시적인 실시예에 따르는 히터(700)는 히터(700)의 길이 방향의 발열 분포를 4단계로 전환하도록 구성된다. 도 7a 내지 도 7c는 제2 예시적인 실시예에 따르는 히터(700)의 구성도이다. 도 7a는 히터(700)의 횡방향의 단면도이다.
히터(700)는 기판(305) 상에 히터(700)의 길이 방향으로 연장하도록 배치된 제1 도전체(701), 기판(305) 상에 히터(700)의 횡방향에서 제1 도전체(701)의 위치와 상이한 위치에서 히터(700)의 길이 방향으로 연장하도록 배치된 제2 도전체(703)를 포함한다. 제1 도전체(701)는 기록재(P)의 반송 방향에서 상류에 위치된 도전체(701a) 및 하류에 배치된 도전체(701b)로 분리된다.
히터(700)는 제1 도전체(701)와 제2 도전체(703) 사이에 배치되며 제1 도전체(701) 및 제2 도전체(703)를 개재하여 공급되는 전력에 의해 발열하는 발열체(702)를 더 포함한다. 발열체(702)는 기록재(P)의 반송 방향에서 상류에 배치된 발열체(702a) 및 하류에 배치된 발열체(702b)로 분리된다.
도 7b는 히터(700)의 개별 층의 평면도이다. 히터(700)는 그 이면의 제1 층에 히터(700)의 길이 방향으로 배열되는 복수의 발열 블록을 구비하고, 발열 블록 각각은 제1 도전체(701), 제2 도전체(703), 및 발열체(702)를 포함한다. 예로서, 본 예시적인 실시예에 따르는 히터(700)는 히터(700)의 길이 방향에서 중앙부 및 그 양단부에 배치된 총 7개의 발열 블록(702-1 내지 702-7)을 갖는다.
발열 블록(702-1 내지 702-7)은 히터(700)의 횡방향에서 대칭인 발열체(702a-1 내지 702a-7) 및 발열체(702b-1 내지 702b-7)를 포함한다. 제1 도전체(701)는 각각의 발열체(702a-1 내지 702a-7)에 연결되는 도전체(701a), 및 각각의 발열체(702b-1 내지 702b-7)에 연결되는 도전체(701b)로 구성된다. 유사하게, 제2 도전체(703)는 7개의 도전체(703-1 내지 703-7)로 분리된다.
전극(E1 내지 E7, E8-1, E8-2) 각각은 후술되는 히터(700)용 제어 회로(800)로부터 전력을 공급하는데 사용되는 전기 접점에 연결되도록 사용된다. 전극(E1 내지 E7)은 각각, 도전체(703-1 내지 703-7)를 개재하여 발열 블록(702-1 내지 702-7)에 전력을 공급하기 위한 전극이다. 전극(E8-1 및 E8-2)은 각각, 도전체(701a) 및 도전체(701b)를 개재하여 7개의 발열 블록(702-1 내지 702-7)에 급전하기 위해 공통의 전기 접점과 연결되도록 사용된다.
히터(700)는 그 이면의 제2 층에 표면 보호층(707)을 더 포함한다. 표면 보호층(707)은 전극(E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8-1, E8-2)에 대응하는 위치에 개구를 구비하여, 전극(E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8-1, E8-2)이 히터(700)의 이면측으로부터 전기 접점에 연결되도록 형성된다.
본 예시적인 실시예에서, 전극(E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8-1, E8-2)이 히터(700)의 이면에 배치되어 히터(700)의 이면측으로부터 전력을 공급할 수 있다. 또한, 발열 블록 중 적어도 1개의 발열 블록에 공급되는 전력과 다른 상기 발열 블록에 공급되는 전력의 비율은 제어 가능하다.
도 7c에 도시된 바와 같이, 히터(700)의 보유 지지 부재(712)는 서미스터(온도 검지 소자)(TH1), 및 안전 소자(212), 및 전극(E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8-1, E8-2)의 전기 접점을 위한 구멍을 갖는다.
상술된 서미스터(온도 검지 소자)(TH1), 안전 소자(212), 및 전극(E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8-1, E8-2)의 전기 접점은 스테이(204)와 보유 지지 부재(712) 사이에 배치되며, 히터(700)의 이면과 접촉하게 배치된다. 전극(E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8-1, E8-2)에 접촉되는 전기 접점의 구성은 제1 예시적인 실시예와 실질적으로 동일하며, 여기에서 설명되지 않는다.
도 8은 제2 예시적인 실시예에 따르는 히터(700)용 제어 회로(800)의 회로도이다. 제1 예시적인 실시예를 나타내는 도 4에서, 2개의 트라이액이 전력을 제어하고 히터(300)의 길이 방향의 발열 분포를 제어하는데 사용된다. 제2 예시적인 실시예에서, 1개의 트라이액이 전력을 제어하는데 사용되고, 3개의 릴레이(851 내지 853)가 히터(700)의 길이 방향의 발열 분포를 제어하는데 사용된다. 본 예시적인 실시예에서, 릴레이(851 내지 853)는 복수의 발열 블록 중에서 전력이 공급되는 발열 블록을 선택하도록 제어된다. 복수의 발열 블록은 전력이 공급되는 발명 블록 및 전력이 공급되지 않는 발열 블록을 포함하고, 따라서 독립 제어 가능한 발열 블록을 지칭한다.
릴레이(851 내지 853)는 각각, CPU(420)로부터의 RLON851 신호, RLON852 신호, 및 RLON853 신호(이후, "RLON851 내지 RLON853 신호"로 지칭됨)에 따라서 동작한다. RLON851 내지 RLON853 신호가 하이인 경우, 트랜지스터(861 내지 863)는 온 상태가 되고, 전원 전압(Vcc2)으로부터 릴레이(851 내지 853)의 2차 코일이 통전되고, 릴레이(851 내지 853)의 1차 접점은 온 상태가 된다. RLON851 내지 RLON853 신호가 로우인 경우, 트랜지스터(861 내지 863)는 오프 상태가 되고, 전원 전압(Vcc2)로부터 릴레이(851 내지 853)의 2차 코일에 흐르는 전류는 차단되어 릴레이(851 내지 853)의 1차 접점은 오프 상태가 된다.
이어서, 릴레이(851 내지 853)의 상태와 히터(700)의 길이 방향의 발열 분포 사이의 관계가 설명될 것이다. 릴레이(851 내지 853) 모두가 오프 상태일 때, 발열 블록(702-4)에 전력이 공급된다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 115mm의 폭을 갖는 히터(700)의 부분이 발열하고, DL 봉투 및 COM-10 봉투용 발열 분포를 생성한다. 릴레이(851)가 온 상태이고 릴레이(852 내지 853)가 오프 상태일 때, 발열 블록(702-3 내지 702-5)에 전력이 공급된다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 157mm의 폭을 갖는 히터(700)의 부분이 발열하여 A5 크기 시트용 발열 분포를 생성한다. 릴레이(851 내지 852)가 온 상태이고 릴레이(853)가 오프 상태일 때, 발열 블록(702-2 내지 702-6)에 전력이 공급된다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 190mm의 폭을 갖는 히터(700)의 부분이 발열하여, 이그제큐티브 크기 시트 및 B5 크기 시트용 발열 분포를 생성한다. 릴레이(851 내지 853) 모두가 온 상태일 때, 발열 블록(702-1 내지 702-7)에 전력이 공급된다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 220mm의 폭을 갖는 히터(700)의 부분이 발열하여, 레터 크기 시트, 리걸 크기 시트, 및 A4 크기 시트용 발열 분포를 생성한다. 상술된 바와 같이, 본 예시적인 실시예에 따르는 제어 회로(800)는 3개의 릴레이(851 내지 853)를 사용하여 히터(700)의 길이 방향의 발열 분포를 4개의 단계로 제어할 수 있다.
히터(700)에의 전력은 트라이액(816)의 통전/비통전에 의해 제어된다. 트라이액(816)의 회로 동작은 제1 예시적인 실시예에서 설명된 트라이액(416)과 실질적으로 동일하며, 여기에서는 설명되지 않는다. 트라이액(816)은 모든 발열 블록(702-1 내지 702-7)에 흐르는 전류에 대해 공통의 통전 경로에 설치된다. 따라서, 상술된 히터(700)의 발열 분포를 제어하는 4개의 단계 중 임의에서, 트라이액(816)의 통전/비통전에 의해 히터(700)에 공급되는 전력이 제어될 수 있다.
이어서, 히터(700)의 온도 제어 방법이 설명될 것이다. 서미스터(TH1)에 의해 검지되는 온도는 저항(미도시)의 분압으로서 검지되고, TH1 신호로서 CPU(420)에 공급된다. CPU(제어 유닛)(420)의 내부 처리에서, 서미스터(TH1)의 검지 온도 및 히터(700)의 설정 온도에 기초하여, 예를 들어 PI 제어에 의해, 공급될 전력이 산출된다. 공급될 전력은 공급될 전력에 대응하는 위상각(위상 제어) 또는 파수(파수 제어)의 제어 레벨로 환산되고, 트라이액(816)은 제어 조건에 따라서 제어된다.
추가로, 온도 검지 소자는 릴레이(851 내지 853)의 개입없이 전원에 연결된 발열 블록(702-4)에 설치되기 때문에, 릴레이(851 내지 853)의 동작 상태와 관계없이 히터(700)의 온도가 검지될 수 있다. 제1 예시적인 실시예와 유사하게, 제어는 히터 온도 이외에 필름 온도에 기초할 수 있다.
제2 예시적인 실시예에서 설명된 구성에서, 히터(700)의 양단부에 위치된 발열 블록(702-1 내지 702-3 및 702-5 내지 702-7)만에의 전력 공급은 릴레이(851 내지 853)의 동작 상태(쇼트-회로 고장 및 오픈-회로 고장 상태를 상정)에 관계없이 방지될 수 있다. 히터(700)의 양단부에 위치된 발열 블록(702-1 내지 702-3 및 702-5 내지 702-7)에 전력이 공급될 수 있는 경우, 릴레이(851 내지 853)의 동작 상태에 관계없이 히터(700)의 중앙부에 위치된 발열 블록(702-2)에 또한 전력이 공급된다. 이를 위해, 본 예시적인 실시예에서, 서미스터(TH1) 및 안전 소자(212)는 발열 블록(702-4)에 대응하는 위치와 접촉하게 배치되고, 그 결과, 릴레이(851 내지 853)의 동작 상태와 관계없이 안전 회로(릴레이(440)의 안전 회로 또는 안전 소자(212))가 기능한다.
도 9는 CPU(420)에 의해 수행되는, 화상 가열 장치(200)용 제어 순서를 나타내는 흐름도이다. S901에서 인쇄 요구의 발생의 응답으로, S902에서, 릴레이(440)가 온 상태로 된다.
S903에서, 기록재(P)가 115mm 이상의 폭을 갖는지 여부가 판단된다. 기록재(P)가 115mm 이상의 폭을 갖는 경우, 처리는 S904로 진행한다. S904에서, 릴레이(851)는 온 상태에서 유지된다. 기록재(P)가 115mm 미만의 폭을 갖는 경우, 처리는 S905로 진행한다. S905에서, 릴레이(851)는 오프 상태에서 유지된다. S906에서, 기록재(P)가 157mm 이상의 폭을 갖는지 여부가 판단된다.
기록재(P)가 157mm 이상의 폭을 갖는 경우, 처리는 S907로 진행한다. S907에서, 릴레이(852)는 온 상태에서 유지된다. 기록재(P)가 157mm 미만의 폭을 갖는 경우, 처리는 S908로 진행한다. S908에서, 릴레이(852)는 오프 상태에서 유지된다.
S909에서, 기록재(P)가 190mm 이상의 폭을 갖는지 여부가 판단된다. 기록재(P)가 190mm 이상의 폭을 갖는 경우, 처리는 S910으로 진행한다. S910에서, 릴레이(853)는 온 상태에서 유지된다. 기록재(P)가 190mm 미만의 폭을 갖는 경우, 처리는 S911로 진행한다. S911에서, 릴레이(853)는 오프 상태에서 유지된다.
S912에서, 설정된 릴레이(851 내지 853)의 상태가 유지되면서 화상 형성을 위한 프로세스 속도가 전속으로 설정되고, 서미스터(TH1)에 대해 설정된 섭씨 200도의 목표 온도에서 화상 형성 동작이 수행된다. S913에서, 인쇄 잡이 완료될 때까지 S912의 처리는 계속하여 정착 처리를 반복한다. 상술된 처리가 반복하여 수행된다. 인쇄 잡의 완료가 S913에서 검지되는 경우, 이후, S914에서, 릴레이(440)가 오프 상태로 된다. S915에서, 화상 형성을 위한 제어 순서가 종료된다.
본 예시적인 실시예에 따르는 히터(700)는 또한, 히터(700)의 횡방향의 폭을 증가시키지 않고서 히터(700)의 길이 방향의 발열 분포가 전환 가능한 단계의 개수를 증가시킬 수 있다.
제2 예시적인 실시예에서 설명된 제어 회로(800)는 히터(300)용 발열 분포를 제어하는 릴레이의 개수를 조정함으로써(즉, 1개의 릴레이를 사용하여 히터 길이 방향의 발열 분포를 2개의 단계로 전환함으로써) 히터(300)에 적용 가능하다. 또한, 제1 예시적인 실시예에서 설명된 제어 회로(400)는 히터(700)를 위해 히터 길이 방향의 발열 분포를 제어하는 트라이액의 개수를 조정함으로써(즉, 4개의 트라이액을 사용하여 히터 길이 방향의 발열 분포를 4개의 단계로 전환함으로써) 히터(700)에 적용 가능하다. 이하의 예시적인 실시예에서 설명될, 도 10a 및 도 10b, 도 11a 및 도 11b, 도 12a 및 도 12b, 및 도 13a 내지 도 13c에 설명된 히터에 대해 제어 회로(400)에 의해 수행되는 제어 방법 또는 제어 회로(800)에 의해 수행되는 제어 방법 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
제3 예시적인 실시예
도 10a 및 도 10b는 제3 예시적인 실시예에 적용 가능한, 히터(1000)의 구성을 나타내는 도면이다. 제1 예시적인 실시예와 유사한 구성요소는 동일한 참조 부호가 할당되며, 여기에서는 설명되지 않는다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 히터(1000)는 히터(1000) 이면의 전극으로부터 관통 구멍(T)을 개재하여 기판(305)의 접동면 상에 배치된 발열체(302)에 급전하는 특징을 갖는다.
도 10a는 히터(1000)의 횡방향의 단면도이다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 히터(1000)는 제1 도전체(301), 제2 도전체(303), 및 발열체(302)를 포함하고, 이들은 기판(305)의 접동면의 제1 층에 배치된다.
도 10b는 히터(1000)의 개별 층의 평면도이다. 히터(1000)의 이면에 형성된 전극(E1)은 도전체(1004-1) 및 관통 구멍(T1)을 개재하여 도전체(303-1)에 연결된다. 마찬가지로, 전극(E2)은 도전체(1004-2) 및 관통 구멍(T2-1, T2-2)을 개재하여 도전체(303-2)에 연결된다. 전극(E3)은 도전체(1004-3) 및 관통 구멍(T3)을 개재하여 도전체(303-3)에 연결된다. 전극(E4-1)은 도전체(1004-4-1) 및 관통 구멍(T4-1a, T4-1b)을 개재하여 도전체(301a 및 301b)에 연결된다. 전극(E4-2)은 도전체(1004-4-2) 및 관통 구멍(T4-2a, T4-2b)을 개재하여 도전체(301a) 및(301b)에 연결된다.
히터(1000)는 그 접동면의 제2 층 상에 표면 보호층(1008)을 추가로 포함한다. 표면 보호층(1008)은 제1 도전체(301), 제2 도전체(303), 및 발열체(302)를 보호하고 필름(202)과 활주 가능하게 결합되는 특성을 향상시키기는 절연 유리이다.
히터(1000)에서와 같이, 기판(305)의 접동면에 배치된 발열체(302)의 구성은 여기에 개시된 이점을 제공한다.
제4 예시적인 실시예
도 11a 및 도 11b는 제4 예시적인 실시예에 적용 가능한 히터(1100)의 구성을 나타내는 도면이다. 제1 및 제3 예시적인 실시예와 유사한 구성요소는 동일한 참조 부호가 할당되며, 여기에서는 설명되지 않는다.
도 11a 및 도 11b에 도시된 히터(1100)는 발열 블록(1102-1 내지 1102-3)이 히터(1100)의 횡방향으로 분리되지 않고, 또한 제1 도전체(1101)가 히터(1100)의 횡방향으로 분리되지 않는 특징을 갖는다. 전극(E1) 및 전극(E3)은 기판(305) 상에서 서로 연결되고, 전극(E4-1) 및 전극(E4-2)은 기판(305) 상에서 서로 연결되기 때문에, 전극의 개수는 히터(300) 및 히터(1000)에서 보다 적다.
도 11a는 히터(1100)의 횡방향의 단면도이다. 도 11b는 히터(1100)의 개별 층의 평면도이다.
히터(1100)의 이면에 형성된 전극(E1)은 도전체(1104-1) 및 관통 구멍(T1)을 개재하여 도전체(1103-1)에 연결된다. 또한, 전극(E2)은 도전체(1104-2) 및 관통 구멍(T2-1, T2-2)을 개재하여 도전체(1103-2)에 연결된다. 전극(E4)은 도전체(1104-4) 및 관통 구멍(T4)을 개재하여 도전체(1101)에 연결된다. 도전체(1103-3)는 도전체(1104-1) 및 관통 구멍(T3)을 개재하여 전극(E1)에 연결된다. 도 4에 도시된 제어 회로(400)를 참조하여 상술된 구성에서, 전극(E1) 및 전극(E3)은 히터(300)의 외부에서 서로 연결될 필요가 있다. 상술된 구성에서, 반대로, 전극(E1) 및 전극(E3)은 히터(1100)의 외부에서 서로 연결될 필요가 없다. 상술된 구성에서, 전극(E4-1) 및 전극(E4-2)은 또한 히터(1100)의 외부에서 연결될 필요가 없다. 따라서, 히터(1100)의 이면의 제2 층에, 전극(E1, E2, E4)에 대응하는 부분을 제외하여 보호층(1107)이 형성된다.
본 예시적인 실시예에 따르는 히터(1100)에서, 독립적으로 제어할 필요가 없는 발열 블록(즉, 발열 블록(1102-1 및 1102-3))에 연결된 제2 도전체는 기판(305) 상에서 서로 연결되고, 이에 의해 전극(E3)을 제거한다. 또한, 제1 도전체에 연결된, 기판(305) 상의 좌우 부분에 배치된 전극(즉, 도 3b의 E4-1 및 E4-2) 중 하나가 제거된다. 따라서, 필요한 전극의 개수가 감소될 수 있다. 히터(1100)에서와 같이, 발열체(1102)가 히터(1100)의 횡방향으로 분리되지 않은 구성은 여기에 개시된 이점을 제공한다.
제5 예시적인 실시예
도 12a 및 도 12b는 제5 예시적인 실시예에 적용 가능한, 히터(600)의 구성을 나타내는 도면이다. 제1 예시적인 실시예와 유사한 구성요소에 동일한 참조 부호가 할당되며, 여기에서는 설명되지 않는다.
도 12a 및 도 12b에 도시된 히터(600)는 발열체(602a-1, 602b-1, 602a-2, 602b-2, 602a-3, 602b-3) 각각이 서로 병렬 연결된 복수의 발열체로 추가로 분할되는 특징을 갖는다.
도 12a는 히터(600)의 횡방향의 단면도이다. 도 12b는 히터(600)의 개별 층의 평면도이다.
복수의 발열체로 분할된 발열체(602a-1)는 도전체(603-1)와 도전체(601a) 사이에서 연결되며, 전력이 공급된다. 발열체(602b-1), 발열체(602a-2), 발열체(602b-2), 발열체(602a-3), 발열체(602b-3)는 발열체(602a-1)과 유사한 구성을 가지면, 여기에서는 설명되지 않는다.
발열체(602a-1)의 병렬 연결된 복수의 발열체는 히터(600)의 길이 방향 및 횡방향에 대해 기울어지도록 배열된다. 발열체(602a-1)의 병렬 연결된 복수의 발열체는 추가로 길이 방향에서 서로 중첩된다. 이는 복수의 발열체 사이의 간극의 영향을 감소시키고, 히터(600)의 길이 방향의 발열 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다. 본 예시적인 실시예에 따르는 히터(600)에서, 발열 블록들 사이의 간극의 영향은 또한 감소될 수 있는데, 이는 인접한 발열 블록의 가장 단부의 발열체가 서로 길이 방향에서 중첩되기 때문이며, 발열 분포가 더욱 균일하게 될 수 있다. 인접한 발열 블록의 가장 단부의 발열체는 발열체(602a-1)의 우측 단부의 발열체 및 발열체(602a-2)의 좌측 단부의 발열체의 조합, 그리고 발열체(602a-2)의 우측 단부 발열체 및 발열체(602a-3)의 좌측 단부 발열체의 조합이다.
또한, 발열체(602a-1 내지 602a-3 및 602b-1 내지 602b-3)의 병렬 연결된 복수의 발열체의 저항은 하나의 발열 블록 내의 온도 분포가 균일하도록 조정될 수 있다. 또한, 발열체(602a-1 내지 602a-3 및 602b-1 내지 602b-3)의 병렬 연결된 복수의 발열체의 저항값은, 히터(600)의 길이 방향의 발열 분포가 복수의 발열 블록(예를 들어, 발열 블록(602-1 내지 602-3)을 가로질러 균일하도록 조정될 수 있다.
발열체(602a-1 내지 602a-3 및 602b-1 내지 602b-3)의 병렬 연결된 복수의 발열체의 저항값은, 개별 발열체의 폭, 길이, 간격, 기울기 등을 조정함으로써 조정될 수 있다. 본 예시적인 실시예에 따르는 히터(600)의 사용은 복수의 발열 블록 사이의 간극에서의 온도 변화를 억제 또는 감소시킬 수 있다.
제6 예시적인 실시예
도 13a 내지 도 13c는 제6 예시적인 실시예에 적용 가능한, 히터(1300)의 구성을 나타내는 도면이다. 제1 및 제3 예시적인 실시예와 유사한 구성요소는 동일한 참조 부호가 할당되며 여기에서는 설명되지 않는다.
도 13a 내지 도 13c에 도시된 히터(1300)는 히터(1300)의 이면 상의 전극을 개재하여 일부 발열 블록에만 전력을 공급하는 특징을 갖는다.
도 13a는 히터(1300)의 횡방향의 단면도이다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 히터(1300)는 제1 도전체(1301), 제2 도전체(1303), 및 발열체(302)를 포함하고, 이들은 기판(305)의 접동면의 제1 층 상에 배치된다.
도 13b는 히터(1300)의 개별 층의 평면도이다. 기판(305)의 이면의 제1 층 상에 형성된 전극(E2)은 도전체(1304) 및 관통 구멍(T2-1, T2-2)을 개재하여 접동면의 제1 층 상에 형성된 도전체(1303-2)에 연결된다. 전극(E1)은 도전체(1303-1)에 연결되고, 전극(E3)은 도전체(1303-3)에 연결되고, 전극(E4-1) 및 전극(E4-2)은 도전체(1301a 및 1301b)에 각각 연결된다. 전극(E1), 전극(E3), 전극(E4-1), 전극(E4-2)은 필름(202)과 활주 가능하게 결합되는, 히터(1300)의 길이 방향의 양단부의 부분 외측에 배치된다. 따라서, 전기 접점이 히터(1300)의 길이 방향 양단부의 접동면에 배치되어, 전기 접점이 전극(E1), 전극(E3), 전극(E4-1), 전극(E4-2)에 연결될 수 있다. 따라서, 히터(1300) 내의 보유 지지 부재(1312)는 전극(E1), 전극(E3), 전극(E4-1), 전극(E4-2)용 구멍을 구비하지 않는다.
히터(1300)는 이면의 전극을 개재하여 일부의 발열 블록(예를 들어, 발열 블록(302-2))에만 급전하도록 구성된다. 히터(1300)의 길이 방향의 양단부에 접촉하지 않는 발열 블록에 히터(1300)의 길이 방향 양단부로부터 급전하기 위해, 히터(1300)의 횡방향 폭을 증가시키고 추가의 도전체를 기판(305) 상에 배치할 필요가 있다. 히터의 길이 방향 양단부와 접촉하지 않는 발열 블록의 예는 본 예시적인 실시예에 따르는 히터(1300) 내의 발열 블록(302-2), 및 제2 예시적인 실시예에서 설명된 히터(700) 내의 발열 블록(702-2 내지 702-6)이다. 따라서, 적어도 히터(1300)의 길이 방향의 양단부와 접촉하지 않는 1개 이상의 발열 블록에의 급전을, 제2 도전체를 위해 설치된 전극으로부터 또는 관통 구멍(T)을 개재하여 연결된 전극으로부터 가능하게 하는 구성을 제공하는 것이 충분할 수 있다.
제7 예시적인 실시예
도 15a 및 도 15b는 제7 예시적인 실시예에 적용 가능한, 히터(1500)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 15a에 도시된 히터(1500)는 전극(E1, E2, E4, E5)이 각각의 발열 블록 중 히터(1500)의 그 길이 방향의 중심(즉, 도 15a 및 도 15b의 파선(X)에 의해 표시되는 위치) 근처에 있는 위치에 위치되도록 구성된다. 도시된 구성은 히터(1500)의 발열의 비균일성을 억제 또는 감소시킬 수 있다. 효과가 이하에서 설명될 것이다.
먼저, 기록재 반송 방향에 평행하게 전류가 흐르는 히터에 발생하는 발열의 불균일이, 발열의 불균일을 나타내는 도 14a 및 도 14b에 도시된 히터(1400)를 참조하여 설명될 것이다. 도 14a는 히터(1400)의 이면의 제1 층의 평면도이다. 히터(1400)의 단면 구성, 즉 이면층, 접동면층, 기판의 구성은 제1 예시적인 실시예와 유사하다. 용이한 이해를 위해, 히터(1400)에서, 제1 도전체(1401, 1402), 제2 도전체(1403) 및 발열체(1404, 1405)는 히터(1400)의 길이 방향으로 분리되지 않는다. 또한, 제1 및 제2 도전체 및 발열체는 균일한 저항값을 갖는다. 전극(E1, E2a, E2b)는 전력을 공급하기 위한 전기 접점에 연결된다. 전극(E1)은 길이 방향의 중심에 위치되고, 전극(E1, E2a) 사이에 그리고 전극(E1, E2b) 사이에 전압이 인가되어 발열체(1404, 1405)가 발열한다.
도 14b는 전극(E1)에 +100V의 전압이 인가되고 전극(E2a, E2b)에 0V의 전압이 인가될 때 히터(1400)의 길이 방향에서의 도전체(1401, 1403)의 전위 분포를 도시한다. 도전체(1402)는 도전체(1401)와 동일한 전위 분포를 갖고, 도시되지는 않는다. 도전체(1403)는 길이 방향의 중앙부에서 최대값을 나타내고 양단부를 향해 감소하는 전위를 갖는다. 도전체(1403)의 전기 저항은 전압 강하를 발생시킨다. 추가로, 전압 강하의 크기는 발열체(1404)의 저항값에 대한 도전체(1403)의 저항값의 비에 따라서 변한다. 또한 도전체(1401)의 전위 분포는 중앙으로부터 단부로의 전압 강하를 갖는다. 전압 강하의 크기 또한, 발열체(1405)의 저항값에 대한 도전체(1401)의 저항값의 비에 따라서 변한다.
히터(1400)의 도전체 및 발열체는 스크린 인쇄에 의해 세라믹 기판 상에 형성되고, 4 내지 10 마이크로미터 범위의 두께를 갖는다. 도전체(1401, 1402, 1403)는 Ag로 구성되고, 2×10- 8Ω-m의 소정의 저항값을 갖는다. 발열체(1404, 1405) 는 RuO2로 구성되고, 3×10- 2Ω-m의 소정의 저항값을 갖는다.
발열체(1404)에 인가되는 전압은 도전체(1403)와 도전체(1401) 사이의 전위차와 동일하다. 따라서, 도 14b의 파선에 의해 표시되는 분포가 획득된다. 즉, 발열체(1404)에 인가되는 전압은 길이 방향으로 불균일하며, 그 결과 발열체(1404)의 발열 분포 또한 불균일하다. 발열체(1405)의 발열 분포 또한 불균일하다. 따라서, 발열의 불균일이 히터(1400)에 발생한다.
이어서, 제7 예시적인 실시예에 따르는 히터(1500)의 구성이 설명될 것이다. 도 15a는 히터(1500)의 이면의 제1 층의 평면도이다. 히터(1500)의 단면 구성, 즉 이면의 제2 층, 접동면층, 기판의 구성은 제1 예시적인 실시예와 유사하다. 또한, 이하의 제8 예시적인 실시예 및 다른 예시적인 실시예는 이면의 제1 층 및 전극의 구성을 제외하면 제1 예시적인 실시예와 동일하며, 이면의 제1 층 이외의 층은 여기에서 설명되지 않는다.
도전체(1503) 및 발열체(1504, 1505)는 히터(1500)의 길이 방향으로 5개의 부분으로 각각 분리되고, 개별 블록에는 전극(E1, E2, E3, E4, E5)을 개재하여 전력이 각각 공급된다. 전극(E1, E2, E4, E5)은 히터(1500)의 길이 방향에서, 각각의 블록의 중심보다는, 히터(1500)의 중심(파선(X)에 의해 표시됨) 근처의 위치에 위치된다.
도 15b는 +100V의 전압이 히터(1500)의 전극(E1, E2, E3, E4, E5)에 인가되고 0V의 전압이 전극(E6a, E6b)에 인가될 때 도전체(1501, 1503)의 전위 분포를 도시한다. 도전체(1502)의 전위 분포는 도전체(1501)와 유사하며, 도시되지 않는다. 도전체(1501, 1503)는 각각의 전극 위치로부터 블록의 길이 방향의 단부를 향해 낮아지는 전위를 갖는다. 이 현상은 도 14a 및 도 14b에서 히터(1400)를 참조하여 설명된 전압 강하와 관련된 것과 유사하다. 또한, 도전체(1503)와 도전체(1501) 사이의 전위차의 분포는 도 15b의 파선에 의해 표시되며, 전위차는 97V의 최대값 및 92V의 최소값을 갖는다. 즉, 발열체(1504, 1505)에 인가되는 전압은 5V의 변화(범위)를 갖는다.
도 16a 및 도 16b는 전극의 위치가 히터(1500)와 상이한 히터의 예를 나타낸다. 히터(1600)는 전극(E1, E2, E4, E5)이 각각의 블록의 중앙보다 히터(1600)의 단부 가까이 있는 위치에 위치된다.
도 16b는 히터(1600)의 전극(E1, E2, E3, E4, E5)에 +100V의 전압이 인가되고 전극(E6a, E6b)에 0V의 전압이 인가될 때 도전체(1601, 1603)의 전위 분포를 도시한다. 도전체(1602)의 전위 분포는 도전체(1601)과 유사하고, 도시되지 않는다. 도전체(1603)와 도전체(1601)의 전위차의 분포는 도 16b의 파선에 의해 표시되며, 전위차는 99V의 최대값 및 90V의 최소값을 갖는다. 즉, 발열체(1604, 1605)에 인가되는 전압은 9V의 변화를 갖는다.
표 1은 히터(1500) 및 히터(1600)의 도전체들 사이의 전위차의 최대값 및 최소값, 그리고 전위차의 범위를 나타낸다.
전위차의 최대값 전위차의 최소값 범위
(최대값-최소값)
히터(1500) 97 V 92 V 5 V
히터(1600) 99 V 90 V 9 V
따라서, 바람직하게는, 히터(1500)에서와 같이, 히터의 길이 방향에서의 히터의 발열의 불균일을 감소시키기 위해, 각각의 블록 내의 전극의 위치는 관련 블록의 중심 외에, 히터의 길이 방향에서의 히터의 중심(파선(X)에 의해 표시됨) 근처에 위치된다.
제8 예시적인 실시예
도 17a 및 도 17b는 제8 예시적인 실시예에 적용 가능한, 히터(1700)의 구성을 나타내는 도면이다. 히터(1700)는 각각의 발열 블록이 복수의 전극을 갖도록 구성된다.
도 17a는 히터(1700)의 이면층의 제1 층의 평면도이다. 도전체(1703) 및 발열체(1704, 1705)는 히터(1700)의 길이 방향으로 3개의 부분으로 각각 분리된다. 발열체(1704a, 1705a)는 전극(E1, E2)으로부터 전력이 공급되고, 발열체(1704b, 1705b)는 전극(E3, E4)으로부터 전력이 공급되고, 발열체(1704c, 1705c)는 전극(E5, E6)으로부터 전력이 공급된다.
전극(E1, E2, E3, E4, E5, E6)은 모두 동일 전위를 갖고, 또한 전극(E11, E12, E13, E14, E21, E22, E23, E24)은 모두 동일 전위를 갖는다. 도 17b는 +100V의 전압이 전극(E1, E2, E3, E4, E5, E6)에 인가되고, 0V의 전압이 전극(E11, E12, E13, E14, E21, E22, E23, E24)에 인가될 때 도전체(1701, 1703)의 전위 분포를 도시한다. 도전체(1702)의 전위 분포는 도전체(1701)와 유사하며, 도시되지 않는다. 도전체(1703)의 전위 분포는 전위가 6개의 전극(E1 내지 E6)의 위치에서 최대값을 나타내고 전극들 사이의 기간에서는 감소된다. 단, 전위의 강하량은 도 16a에 도시된 히터(1600) 보다 작다. 이의 이유는, 예를 들어 전극(E1)으로부터 전극(E11)에 흐르는 전류 경로의 경우, 도전체(1703a)와 관련된 블록의 2개의 전극(E1, E2)은 전극(E1, E11) 사이의 거리보다 짧기 때문이다. 즉, 전극(E1, E11)의 전류 경로에서 도전체의 외관 저항값이 작고, 그 결과 도전체(1703a)의 전위의 감소량의 저하가 발생한다. 마찬가지로, 도전체(1701) 또한 복수의 전극(E11, E12, E13, E14)을 구비하며, 그 결과 도전체(1701)의 전위의 변화 감소가 발생한다.
따라서, 도 17b에서 파선으로 표시되는 도전체(1703, 1701) 사이의 전위차는 99V의 최대값 및 98V의 최소값을 갖고, 전위차의 범위는 작다. 이 방식에서, 동일한 전위를 갖는 복수의 전극을 포함하는 1개의 발열 블록은 히터의 길이 방향에서 전위차의 변화를 억제 또는 감소시킬 수 있다. 이는 발열체(1704, 1705)에 인가되는 전압을 히터(1700)의 길이 방향에서 균일하게 하고, 히터(1700)의 발열의 불균일을 억제 또는 감소시킨다.
제9 예시적인 실시예
도 18a 및 도 18b는 제9 예시적인 실시예에 적용 가능한, 히터(1800)의 구성을 나타내는 도면이다. 히터(1800)는 각각이 히터(1800)의 길이 방향으로 연속하는(즉, 분리되지 않음) 발열체(1804, 1805)를 포함한다.
도 18a는 히터(1800)의 이면의 제1 층의 평면도이다. 도전체(1803)는 길이 방향으로 3개의 도전체(1803a, 1803b, 1803c)로 분리된다. 도전체(1803a)는 전극(E1)으로부터 전력이 공급되고, 도전체(1803b)는 전극(E2)으로부터 전력이 공급되고, 도전체(1803c)는 전극(E3)으로부터 전력이 공급된다.
도 18b는 +100V의 전압이 히터(1800)의 전극(E1, E2, E3)에 인가되고 0V의 전압이 전극(E4a, E4b)에 인가될 때 발열체(1804, 1805) 및 도전체(1801, 1802)의 전위 분포를 도시한다. 발열체(1804, 1805)의 전위 분포는 도 18a의 파선(A, B)에 의해 표시되는 위치에서 획득된다. 본 예시적인 실시예에서, 발열체(1804, 1805)는 분리되지 않는다. 따라서, 발열체(1804, 1805)의 전위는 도전체(1803)가 분리되는 위치에 대응하는 위치에서 0V가 되지 않는다. 따라서, 발열체(1804, 1805)는 길이 방향으로 계속하여 발열하고, 발열양이 0인 영역은 없으며, 히터(1800)의 발열 분포는 더욱 균일하게 된다.
제10 예시적인 실시예
도 19a 및 도 19b는 제10 예시적인 실시예에 적용 가능한, 히터(1900A) 및 히터(1900B)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 19a는 히터(1900A)의 이면층의 제1 층을 도시하고, 도전체(1903A)는 히터(1900A)의 길이 방향으로 도전체(1903Aa, 1903Ab, 1903Ac)로 분리된다. 도전체(1903Aa)와 도전체(1903Ab)의 경계부는 히터(1900A)의 길이 방향 및 기록재의 반송 방향에 대해 기울어진다. 도전체(1903Ab)와 도전체(1903Ac) 사이의 경계부 또한 히터(1900A)의 길이 방향 및 기록재의 반송 방향에 대해 기울어진다.
발열체(1904A) 및 발열체(1905A)는 길이 방향으로 분리되지 않는다. 발열체(1904A)와, 도전체(1903A)가 분리된 부분들 사이의 간극 영역이 접촉하는 부분은 제9 예시적인 실시예에서 설명된 바와 같이 발열량이 낮다. 발열체(1904A)에 의한 발열량이 낮고 발열체(1905A)에 의한 발열량이 낮은 부분은 히터(1900A)의 길이 방향으로 시프트되며, 이는 도전체(1903A)의 경계부가 기울어지기 때문이다.
발열체(1904A)에 의한 발열량이 낮고 발열체(1905A)에 의한 발열량이 낮은 부분을 길이 방향으로 시프트되게 하는 것은 전체 히터의 발열 분포를 더욱 균일하게 한다.
도 19b에 도시된 바와 같이, 도전체(1903B)는 계단형 경계부에 의해 분리될 수 있다. 도 19b에 도시된 도전체(1903B)의 형상 이외의 구성은 도 19a와 유사하며, 여기에서 상세히 설명되지 않는다.
제11 예시적인 실시예
도 20a 및 도 20b는 제11 예시적인 실시예에 적용 가능한, 히터(2000)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 20a 및 도 20b에 도시된 히터(2000)는, 발열체가 분리되지 않고 도전체가 분리되어 개별 블록을 형성하는 점에서 제10 예시적인 실시예에 따르는 히터(1900A 또는 1900B)와 동일하다. 차이점은 히터(2000)의 길이 방향으로 발열체가 배치된 영역(최대 크기 매체 통과 영역)의 외부에 전극이 배치되는 점이다.
도 20a는 히터(2000)의 단면도이다. 도 20a에 도시된 바와 같이, 히터(2000)는 제1 도전체(2001, 2002), 제2 도전체(2003), 발열체(2004), 및 발열체(2005)를 포함하고, 이들은 기판(2010)의 접동면의 제1 층 상에 배치된다.
도 20b는 접동면의 제1 층의 평면도이다. 도 20b에 도시된 바와 같이, 발열체(2004, 2005)는 히터(2000)의 길이 방향으로 분리되지 않는다. 도전체(2001)는 히터(2000)의 길이 방향으로 3개의 도전체(2001a, 2001b, 2001c)로 분리되고, 도전체(2002)는 히터(2000)의 길이 방향으로 3개의 도전체(2002a, 2002b, 2002c)로 분리된다. 도전체(2001, 2002, 2003)에 연결되는 전극(E1, E2, E3, E4)은 기록재 통과 영역 외측에 배치된다. 히터(2000)에서도, 전류가 발열체(2004, 2005)를 통과하여 흐르는 방향은 기록재 반송 방향에 평행하다. 접동면의 제2 층(표면 보호층(2012))은 도전체(2001, 2002) 및 발열체(2004, 2005)를 보호하며, 필름(202)과 활주 가능하게 결합되는 특성을 향상시키기 위한 절연 유리층이다. 도전체(2001a, 2001b) 사이의 경계부 위치 및 도전체(2002a, 2002b) 사이의 경계부 위치는 히터(2000)의 길이 방향에서 상이할 수 있다. 도전체(2001b, 2001c) 사이의 경계부 위치 및 도전체(2002b, 2002c) 사이의 경계부 위치는 또한 히터(2000)의 길이 방향에서 상이할 수 있다.
제12 예시적인 실시예
이어서, 매체 비통과부의 승온을 억제 또는 감소시키도록 구성되며 또한 고조파를 억제 또는 감소시키도록 구성되는 히터 및 화상 가열 장치가 설명될 것이다.
도 21a 내지 도 21c는 히터(2100)의 구성도이다. 도 21a에 도시된 바와 같이, 히터(2100)는 세라믹 기판(305) 상의 발열체를 구비한다. 온도 검지 소자로서 기능하는 서미스터(TH1)는 레이저 프린터(100)의 통지 영역과 접촉하는 기판(305)의 이면측에 배치된다. 기판(305)의 이면측에는, 또한 히터(2100)의 이상 발열에 응답하여 활성화되어 히터(2100)에의 전력 공급을 차단하는 안전 소자(212), 예를 들어, 써모-스위치 및 써멀 퓨즈가 배치된다. 금속 스테이(204)는 스프링(미도시)에 의해 작용되는 압력을 보유 지지 부재(2112)에 인가하기 위해 배치된다. 히터(2100)에의 전력은, 매체 통과부의 중앙 부근(즉, 반송 기준 위치(X)의 부근)에 배치된 서미스터(TH1)의 출력에 따라서 제어된다. 본 예시적인 실시예에 따르는 프린터(100)는 기록재의 폭 방향의 중앙이 기준 위치(X)와 정렬되는 방식으로 기록재를 반송하도록 구성된다.
히터(2100)는 길이 방향의 발열 분포가 4개의 단계로 전환 가능하게 구성되고, 상류의 발열체(702a) 및, 하류의 발열체(702b)는 독립적으로 제어 가능하다.
도 21a는 히터(2100)의 단면도이다. 도 21b는 히터(2100)의 개별 층의 평면도이다. 히터(2100)는 세라믹 기판(305), 무단 벨트(202)와 접촉하는 제1 접동면층, 그 위에 배치되는 후술되는 발열체 및 도전체를 구비한 제1 이면층, 및 제1 이면층을 덮는 제2 이면층을 구비한다. 제1 접동면층은 유리-코팅 또는 폴리이미드-코팅 표면 보호층(308)을 갖는다. 제2 이면층은 절연성(본 예시적인 실시예에서, 유리) 표면 보호층(1407)을 갖는다.
기판(305) 상의 제1 이면층은 히터(2100)의 길이 방향으로 연장되는 제1 도전체(701)(701a, 701b)를 갖는다. 또한, 제1 이면층은 히터(2100)의 길이 방향으로 연장하도록 히터(2100)의 횡방향에서 제1 도전체(701)와 상이한 위치의 제2 도전체(703)(703-1 내지 703-7)를 갖는다. 제1 도전체(701)는 기록재(P)의 반송 방향의 상류에 위치된 도전체(701a) 및 하류에 배치된 도전체(701b)로 분리된다.
또한, 제1 이면층은 제1 도전체(701) 및 제2 도전체(703)를 개재하여 공급되는 전력에 의해 발열하는, 제1 도전체(701)와 제2 도전체(703) 사이에 배치되는 발열체(702)를 갖는다. 발열체(702)는 기록재(P)의 반송 방향의 상류에 위치된 발열체(702a)(702a-1 내지 702a-7) 및 하류에 위치된 발열체(702b)(702b-1 내지 702b-7)로 분리된다. 발열체(702)는 정의 저항 온도 계수를 갖는다. 정의 저항 온도 계수로 인해, 기록재의 폭 방향의 단부가 1개의 발열 블록(후술됨)의 일부를 통과하더라도, 매체 비통과부의 승온이 억제 또는 감소될 수 있다.
제1 층 이면은 히터(2100)의 길이 방향으로 그 위에 배치된 복수의 발열 블록을 갖는다. 복수의 발열 블록 각각은 제1 도전체(701a), 제2 도전체(703)(703-1 내지 703-7), 및 발열체(702a)(702a-1 내지 702a-7)를 포함한다. 발열 블록의 시퀀스는 제1 발열 블록열(L1)로서 지칭된다. 제1 층 이면층은 또한, 히터(2100)의 길이 방향으로 그 위에 배치된 복수의 발열 블록을 갖는다. 복수의 발열 블록 각각은 제1 도전체(701b), 제2 도전체(703)(703-1 내지 703-7), 및 발열체(702b)(702b-1 내지 702b-7)을 갖는다. 발열 블록의 시퀀스는 제2 발열 블록열(L2)로서 지칭된다. 본 예시적인 실시예에 따르는 히터(2100)에서, 제1 발열 블록열(L1) 및 제2 발열 블록열(L2) 각각은 7개의 발열 블록(BL1 내지 BL7)을 포함한다.
히터(2100)의 길이 방향 단부에는 전극(E8a-1, E8a-2, E8b-1, E8b-2)가 배치된다. 전극(E8a-1, E8a-2)은 제1 도전체(701a)를 개재하여 제1 발열 블록열(L1)의 발열체(702a-1 내지 702a-7)에 급전하기 위한 전극이다. 전극(E8b-1, E8b-2)은 제1 도전체(701b)를 개재하여 제2 발열 블록열(L2)의 발열체(702b-1 내지 702b-7)에 급전하기 위한 전극이다. 전극(E1 내지 E7)은 제1 발열 블록열(L1) 및 제2 발열 블록열(L2)에 공통 전극이다. 도 21b에 도시된 바와 같이, 전극(E1 내지 E7)은 히터(2100)의 길이 방향에서 발열체(702a-1 내지 702a-7 및 702b-1 내지 702b-7)가 배치된 영역에 배치된다.
표면 보호층(1407)은 전극(E1 내지 E7, E8a-1, E8a-2, E8b-1, E8b-2)에 대응하는 위치에 개구를 갖도록 형성된다. 따라서, 각각의 전극(E1 내지 E7, E8a-1, E8a-2, E8b-1, E8b-2)은 히터(2100)의 이면측으로부터 전력 공급을 위한 전기 접점에 연결될 수 있다.
도 21c에 도시된 바와 같이, 보유 지지 부재(2112)는 서미스터(온도 검지 소자)(TH1), 써모-스위치 또는 써멀 퓨즈 등의 안전 소자(212), 전극(E1 내지 E7, E8a-1, E8a-2, E8b-1, E8b-2) 각각을 위한 구멍(HTH1, H212, HE1 내지 HE7, HE8a-1, HE8a-2, HE8b-1, HE8b-2)을 갖는다. 온도 검지 소자(TH1), 안전 소자(212), 및 전극(E1 내지 E7, E8a-1, E8a-2, E8b-1, E8b-2)과 접촉하게 되는 전기 접점은 스테이(204)와 보유 지지 부재(2112) 사이에 배치된다. 전기 접점은 C1 내지 C7, C8a-1, C8a-2, C8b-1, C8b-2에 의해 표시된다. 도 21c에서, 전기 접점(C1 내지 C7, C8a-1, C8a-2, C8b-1, C8b-2)에 연결되는 파선 및 안전 소자(212)에 연결되는 파선은 급전용 케이블(AC 라인)을 나타낸다. 또한, 온도 검지 소자(TH1)에 연결되는 파선은 신호 라인(DC 라인)을 나타낸다. 발열체(702a-1 내지 702a-7 및 702b-1 내지 702b-7)가 히터(2100)의 길이 방향으로 배치되는 영역에 전극(E1 내지 E7)이 배치되기 때문에, 전극의 개수가 많더라도 화상 가열 장치(200)의 크기의 증가가 회피될 수 있다.
도 22는 히터(2100)용 제어 회로(2500)를 도시한다. 제어 회로(2500)는 3개의 릴레이(851 내지 853)를 사용하여 히터(2100)의 길이 방향의 발열 분포를 전환할 수 있다. 또한, 2개의 트라이액(816a 및 816b)은 고조파 전류를 감소시키거나 플리커를 감소시키도록 독립적으로 구동된다. 제어 회로(2500)의 동작이 이하에서 설명될 것이다.
상용 AC 전원(401)이 제공된다. 제로-크로싱 검지 유닛(430)은 AC 전원(401)의 제로-크로싱을 검지하는 회로이며, CPU(420)에 ZEROX 신호를 출력한다. ZEROX 신호는 히터(2100)를 제어하는데 사용된다. 릴레이(440)는 히터(2100)에의 전력 공급을 차단하는 전력 차단 유닛으로서 사용된다. 릴레이(440)는 고장 등으로 인한 히터(2100) 온도의 초과 상승에 응답하여 (히터(2100)에의 전력 공급을 차단하도록) 서미스터(TH1)로부터의 출력에 따라서 활성화된다.
RLON440 신호가 하이인 경우, 트랜지스터(443)는 온 상태가 되고, 이에 의해 전원(Vcc2)으로부터 전류가 릴레이(440)의 2차 코일에 통전되어 릴레이(440)의 1차 접점이 온 상태가 된다. RLON440 신호가 로우인 경우, 트랜지스터(443)가 오프 상태가 되고 전원(Vcc2)으로부터 릴레이(440)의 2차 코일로 흐르는 전류가 차단되어, 릴레이(440)의 1차 접점이 오프 상태가 된다. 저항(444)은 전류 제한 저항이다.
이어서, 릴레이(440)를 포함하는 안전 회로의 동작이 설명될 것이다. 서미스터(TH1)에 의해 획득된 검지 온도(TH1 신호)가 미리 정해진 값을 초과하는 경우, 비교 유닛(441)은 래치 유닛(442)을 활성화시키고, 래치 유닛(442)은 RLOFF 신호를 로우 레벨에 래칭한다. RLOFF 신호가 로우인 경우, 트랜지스터(443)는 CPU(420)가 RLON440 신호를 하이로 설정하더라도 오프 상태에서 유지된다. 따라서, 릴레이(440)는 오프 상태(또는 안전 상태)에서 유지된다. 또한, 릴레이(440)의 2차 코일에의 전력은 안전 소자(212)를 개재하여 급전된다. 따라서, 고장 등으로 인해 히터(2100)의 온도의 과도한 상승에 응답하여, 안전 소자(212)는 릴레이(440)의 2차 코일에의 전력 공급을 차단하도록 활성화되어 릴레이(440)의 1차 접촉은 오프 상태가 된다.
서미스터(TH1)에 의해 획득된 검지 온도가 미리 정해진 값을 초과하지 않는 경우, 래치 유닛(442)의 RLOFF 신호는 오픈 상태로 된다. 따라서, CPU(420)이 RLON440 신호를 하이로 설정하고, 이에 의해 릴레이(440)를 온 상태로 하여 히터(2100)에 전력 공급을 가능하게 한다.
이어서, 트라이액(816a)을 구동하는 회로의 동작이 설명될 것이다. 트라이액(816a)은 제1 발열 블록열(L1)에의 전력 공급로에 배치된다. 저항(813a, 817a)은 트라이액(816a)을 위한 바이어스 저항이고, 포토트라이액 커플러(815a)는 1차-2차 연면 거리를 확보하기 위한 디바이스이다. 포토트라이액 커플러(815a)의 발광 다이오드가 통전되어 트라이액(816a)을 온 상태로 한다. 저항(818a)은 전원(Vcc)으로부터 포토트라이액 커플러(815a)의 발광 다이오드를 통해 흐르는 전류를 제한하기 위한 저항이며, 포토트라이액 커플러(815a)는 트랜지스터(819a)에 의해 온 또는 오프 상태로 된다. 트랜지스터(819a)는 CPU(420)로부터 전류 제한 저항(812a)을 개재하여 송신된 FUSER-a 신호를 따라서 동작한다.
트라이액(816b)을 구동하는 회로의 동작은 트라이액(816a)을 구동하는 회로와 실질적으로 동일하며, 여기서 설명되지 않는다. 트라이액(816b)은 제2 발열 블록열(L2)에의 전력 공급로에 배치된다.
이어서, 히터(2100)의 길이 방향에서의 발열 분포의 전환이 설명될 것이다. 본 예시적인 실시예에서, 릴레이(851 내지 853)는 복수의 발열 블록 중에서 전력이 공급되는 발열 블록을 선택하도록 제어된다. 즉, 모든 발열 블록에 전력이 공급될 수 있거나, 일부의 발열 블록에 전력이 공급될 수 있다.
릴레이(851 내지 853)는 CPU(420)로부터의 RLON851 신호, RLON852 신호, 및 RLON853 신호(이후 "RLON851 내지 RLON853 신호"로 지칭됨)에 따라서 동작한다. RLON851 내지 RLON853 신호가 하이인 경우, 트랜지스터(861 내지 863)가 온 상태가 되고, 이에 의해 전원(Vcc2)으로부터 릴레이(851 내지 853)의 2차 코일이 통전되어 릴레이(851 내지 853)의 1차 접점이 온 상태가 된다. RLON851 내지 RLON853 신호가 로우인 경우, 트랜지스터(861 내지 863)가 오프 상태가 되고, 전원(Vcc2)으로부터 릴레이(851 내지 853)의 2차 코일에 흐르는 전류는 차단되어, 릴레이(851 내지 853)의 1차 접점이 오프 상태가 된다. 저항(871 내지 873)은 전류 제한 저항이다.
이어서, 릴레이(851 내지 853) 사이의 관계 및 히터(2100)의 길이 방향에서의 발열 분포가 설명될 것이다. 릴레이(851 내지 853) 모두가 오프 상태인 경우, 발열 블록(BL4)에 전력이 공급된다. 그리고, 도 21b에 도시된 115mm의 폭을 갖는 부분이 발열하여, DL 봉투 및 COM-10 봉투용 발열 분포가 생성된다. 릴레이(851)가 온 상태이고 릴레이(852 및 853)가 오프 상태인 경우, 발열 블록(BL3 내지 BL5)에 전력이 공급될 수 있다. 그리고, 도 21b에 도시된 157mm의 폭을 갖는 부분이 발열하여, A5 크기 시트용 발열 분포가 생성된다. 릴레이(851 및 852)가 온 상태이고 릴레이(853)가 오프 상태인 경우, 발열 블록(BL2 내지 BL6)에 전력이 공급될 수 있다. 그리고, 도 21b에 도시된 190mm의 폭을 갖는 부분이 발열하여, 이그제큐티브 크기 시트 및 B5 크기 시트용 발열 분포가 생성된다. 릴레이(851 내지 853) 모두가 온 상태인 경우, 발열 블록(BL1 내지 BL7)에 전력이 공급될 수 있다. 그리고, 도 21b에 도시된 220mm의 폭을 갖는 부분이 발열하여, 레터 크기 시트, 리걸 크기 시트, 및 A4 크기 시트용 발열 분포가 생성된다. 상술된 방식에서, 본 예시적인 실시예에 따르는 제어 회로(2500)는 CPU(420)에 입력되는 기록재의 폭 정보(또는 화상이 형성되는 영역의 폭 정보)에 따라서 3개의 릴레이(851 내지 853)를 제어하여, 4개의 단계의 발열 분포(발열 폭)의 선택을 가능하게 한다. 따라서, 발열시키는 블록이 기록재의 크기에 따라서 선택되어, 기록재가 통과하지 않는 히터(2100) 내의 영역에서 발생되는 열을 억제한다. 또한, 본 예시적인 실시예에서, 각각의 발열체는 정의 저항 온도 계수를 구비한다. 따라서, 기록재의 폭 방향 단부가, 인접한 발열 블록들 사이의 경계부 이외에 하나의 발열 블록에 대응하는 영역을 통과하더라도, 기록재의 단부 외부에 있는 발열 블록의 부분의 발열이 억제될 수 있다. 개별 발열체는 정의 저항 온도 계수를 반드시 가질 필요는 없고, 개별 발열체는 제로 이상의 저항의 저항 온도 계수를 구비할 수 있다.
상술된 바와 같이, 트라이액(816a)은 제1 발열 블록열(L1)에의 전력 공급로에 배치된다. 따라서, 트라이액(816a)의 온 또는 오프 상태를 제어함으로써, 제1 발열 블록열(L1) 내의, 선택된 발열 폭에 대응하는 발열체 블록에의 전력 공급을 제어할 수 있다. 또한, 트라이액(816b)의 온 또는 오프 상태를 제어함으로써, 제2 발열 블록열(L2) 내의, 선택된 발열 폭에 대응하는 발열체 블록에의 전력 공급을 제어할 수 있다.
이어서, 히터(2100)의 온도 제어 방법이 설명될 것이다. 서미스터(TH1)에 의해 검지되는 온도는 TH1 신호로서 CPU(420)에 입력된다. CPU(제어 유닛)(420)은 서미스터(TH1)의 검지 온도 및 히터(2100)의 제어 목표 온도에 기초하여, 예를 들어 PI 제어에 따라서 공급될 전력(제어 레벨)을 산출한다. 또한, CPU(420)는 히터(2100)에 흐르는 전류가 산출된 제어 레벨에 대응하는 위상각 또는 파수와 동일하도록 FUSER-a 신호 및 FUSER-b 신호를 송신하고, 이에 의해 트라이액(816a 및 816b)을 각각 제어한다.
도 23a는 트라이액(816a)을 사용하여 제1 발열 블록열(L1)의 발열체를 통해 흐르는 전류 파형(표 A), 및 트라이액(816b)을 사용하여 제2 발열 블록열(L2)의 발열체에 흐르는 전류 파형(표 B)을 도시한다. 표 A의 제1 반파 및 표 B의 제1 반파는 동위상의 반파이다. 동일한 내용이 다른 번호의 반파에 적용된다. 표 A 및 표 B(듀티 사이클 및 파형의 관계)는 CPU(420)에서 설정된다. 듀티 사이클은 하나의 제어 주기 내의 ON 기간의 백분율이다. CPU(420)는 검지 온도(TH1)가 제어 목표 온도와 동일하도록 트라이액(816a 및 816b)을 구동한다. 또한, CPU(420)는 검지 온도(TH1)에 따라서 제어 주기당 듀티 사이클을 설정하고, 제어 주기는 제어를 갱신하기 위해 취해지는 주기이며 AC 파형의 4개의 연속적인 반파(2개의 사이클)이다. 도 23a에 도시된 바와 같이, 2개의 표 각각은 1개의 제어 주기 내의 위상 제어 파형 및 파수 제어 파형 모두를 포함하는 파형을 나타낸다. 위상 제어 파형은 반파의 일부가 온 상태가 되는 파형이고, 파수 제어 파형은 반파 모두가 온 상태가 되는 파형이다. 파형이 1개의 제어 주기 내의 위상 제어 파형 및 파수 제어 파형 모두를 포함하기 때문에, 고조파 및 플리커가 억제 또는 감소될 수 있다. 동일한 위상을 갖는 제어 주기에서, FUSER-a 신호 및 FUSER-b 신호는 동일한 듀티 사이클을 갖는 신호이다. 예를 들어, 검지 온도에 따라서 산출된 제어 레벨(듀티 사이클)이 50%인 경우, 표 A에서 50% 듀티 사이클을 갖는 파형을 구비한 전류가 제1 발열 블록열(L1)의 발열체를 통해 흐르고, 표 B에서 50% 듀티 사이클을 갖는 파형을 구비한 전류가 제2 발열 블록열(L2)의 발열체를 통해 흐른다.
상술된 바와 같이, 발열 블록(BL1 내지 BL7) 각각은 히터(2100)(기판(305))의 횡방향에서 복수의 발열체(본 예시적인 실시예에서, 2개의 발열체)를 포함하고, 각각의 발열 블록 내의 복수의 발열체 또한 독립적으로 제어 가능하다.
이어서, 제1 발열 블록열(L1) 및 제2 발열 블록열(L2)을 독립적으로 제어하는 효과가 설명될 것이다. 설명의 간소화를 위해, 제1 발열 블록열(L1)의 발열체(702a-1 내지 702a-7)의 합성 저항값은 20Ω이고, 제2 발열 블록열(L2)의 발열체(702b-1 내지 702b-7)의 합성 저항값은 20Ω이고, 히터(2100)의 총 저항값은 10Ω이다. 또한, AC 전원(401)의 유효 전압값은 100Vrms이다.
먼저, 듀티 사이클 25%의 경우의 설명이 제공될 것이다. 트라이액(816a)용 표 A에서, 최초의 2개의 반파가 90도의 위상각에서 제어되어 50%의 전력을 공급하고, 두번째의 2개의 반파가 오프 상태로 된다. 따라서, 제1 발열 블록열(L1) 중에서 릴레이에 의해 선택된 발열 블록의 발열체에 평균 25%의 전력이 공급된다. 또한, 트라이액(816b)용 표 B에서, 최초의 2개의 반파는 오프 상태로 전환되고, 두번째의 2개의 반파는 90도의 위상각으로 제어되어 50%의 전력을 공급한다. 따라서, 제2 발열 블록열(L2) 중으로부터 릴레이에 의해 선택된 발열 블록의 발열체에 평균 25%의 전력이 공급된다. 따라서, 25%의 전력이 전체로서 히터(2100)에 공급된다. 도 23a를 참조하여 이해될 수 있는 바와 같이, 표 A 및 표 B는 위상 제어 파형을 갖는 전류가 동위상의 반파에서 제1 발열 블록열(L1) 및 제2 발열 블록열(L2)을 통해 흐르는 것을 방지하도록 설정된다. 즉, 제어 유닛(420)은 위상 제어 파형을 갖는 전류가 동일한 타이밍에서 1개의 발열 블록 내의 복수의 발열체를 통해 흐르지 않도록 제어를 수행한다. 도 23a에 도시된 표 B의 파형은 표 A의 파형으로부터 하나의 사이클만큼 그 위상이 시프트된 파형이며, 그 결과, 2개의 표에서 위상 제어 파형은 겹치지 않는다. 표 A와 표 B 사이의 관계를 상술된 방식으로 설정하는 것은 위상 제어 파형을 갖는 전류가 동위상의 반파에서 제1 발열 블록열(L1) 및 제2 발열 블록열(L2)을 통해 흐르는 것을 방지한다.
상술된 바와 같이, 하나의 제어 주기 내에서 위상 제어 파형 및 파수 제어 파형 모두를 포함하는 파형은 고조파 및 플리커의 감소를 가능하게 한다. 본 예시적인 실시예에서, 또한, 위상 제어 파형을 갖는 전류가 동위상의 반파에서 제1 발열 블록열(L1) 및 제2 발열 블록열(L2)을 통해 동시에 흐르지 않게 하고, 이는 추가로 고조파를 억제할 수 있다. 고조파 전류의 악화는 큰 진폭을 갖는 위상 제어 파형을 구비한 전류가 흐르기 때문에 발생한다. 파수 제어 파형 및 위상 제어 파형이 겹치는 경우, 고조파 전류의 악화는 위상 제어 파형이 겹칠 때보다 크지 않은 점에 유의한다. 파수 제어 파형은 고조파 전류의 악화를 발생시키지 않는 파형이기 때문에, 파수 제어 파형이 겹치는 경우에도 고조파 전류의 악화는 발생하지 않는다.
상술된 바와 같이, 제1 및 제2 발열 블록열(L1, L2) 각각에서 발열체의 합성 저항값은 20Ω이고, AC 전원(401)의 유효 전압값은 100Vrms이다. 각각의 발열체를 통해 흐르는 전류는, 5Arms의 유효 전류값을 갖는 사인파를 제어함으로써 획득되는 파형이고, 각각의 발열체를 통해 흐르는 위상 제어 파형은 또한 5Arms의 유효 전류값을 갖는 사인파의 위상 제어를 통해 획득되는 파형이다. 상술된 바와 같이, 위상 제어 파형을 갖는 전류는 동위상의 반파에서 제1 발열 블록열(L1) 및 제2 발열 블록열(L2)을 통해 흐르지 않게 된다. 따라서, 제1 발열 블록열(L1)을 통해 흐르는 전류 및 제2 발열 블록열(L2)을 통해 흐르는 전류의 합성 파형 내에서, 위상 제어 파형만을 위한 반파는 5Arms의 유효 전류값을 갖는 사인파의 위상 제어를 통해 획득되는 파형을 갖는다(도 23c 참조).
제1 발열 블록열(L1) 및 제2 발열 블록열(L2)이 독립적으로 제어될 수 없도록 구성된 히터에서, 본 예시적인 실시예와 유사하게, 각각의 발열체를 통해 흐르는 전류의 위상 제어 파형은 5Arms의 유효 전류값을 갖는 사인파의 위상 제어를 통해 획득되는 파형이다. 그러나, 동위상의 반파에서, 위상 제어 파형을 갖는 전류가 제1 발열 블록열(L1) 및 제2 발열 블록열(L2)을 통해 흐른다. 따라서, 제1 발열 블록열(L1)을 통해 흐르는 전류 및 제2 발열 블록열(L2)을 통해 흐르는 전류의 합성 파형 내에서, 위상 제어 파형만을 위한 반파는 10Arms의 유효 전류값을 갖는 사인파의 위상 제어를 통해 획득되는 파형을 갖고, 이는 고조파 감소 효과를 감소시킬 수 있다(도 23b 참조).
상술된 방식에서, 제1 발열 블록열(L1) 및 제2 발열 블록열(L2)을 독립적으로 제어하는 것은 피크 전류값 또는 전류값의 변동을 감소시킬 수 있고, 고조파 또는 플리커를 억제 또는 감소시킬 수 있다.
다른 듀티 사이클에 대해, 제1 발열 블록열(L1) 및 제2 발열 블록열(L2)을 독립적으로 제어하는 것은 피크 전류값 또는 전류값의 변동을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 듀티 사이클 75%의 경우, 90도의 위상각으로 트라이액(816a 및 816b)을 제어함으로써 발생되는 전류값의 변동이 감소될 수 있다. 이 방식으로, 고조파 전류 및 플리커가 감소될 수 있다.
고조파 전류 및 플리커의 감소는 히터(2100)의 총 저항값이 낮게 설정되더라도 고조파 전류 및 플리커 규격을 충족할 수 있다. 히터(2100)의 총 저항값의 감소는 AC 전원(401)으로부터 히터(2100)에 공급 가능한 최대 전력을 증가시킬 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 예시적인 실시예에 따르는 히터(2100)는 그 길이 방향에서 독립 제어 가능한 복수의 발열 블록을 포함하고, 독립 제어 가능한 발열 블록 각각은 제1 도전체, 제2 도전체, 및 발열체를 포함한다. 각각의 발열 블록은 기판(305)의 횡방향으로 복수의 발열체를 구비하고, 각각의 발열 블록 내의 복수의 발열체 또한 독립적으로 제어 가능하다. 이에 의해, 히터(2100)의 길이 방향의 발열 분포를 복수의 단계로 제어할 수 있고, 또한 고조파 전류 및 플리커의 감소를 가능하게 한다. 또한, 히터(2100)의 매체 비통과부의 승온을 감소시키는 효과에 추가로, (정착이 발생하는 온도까지 화상 가열 장치(200)의 온도를 증가시키도록) 화상 가열 장치(200)에 의해 요구되는 웜업 시간 또한 감소될 수 있다.
제13 예시적인 실시예
도 24는 히터(2400)의 구성도이다. 제12 예시적인 실시예의 구성과 유사한 구성요소는 동일한 참조 부호가 할당되며, 여기에서는 설명되지 않는다.
제12 예시적인 실시예와 유사하고, 히터(2400) 또한 길이 방향에서의 발열 분포를 4개의 단계로 전환 가능하도록 구성된다. 제12 예시적인 실시예와의 상이점은, 제1 및 제2 발열 블록열(L1 및 L2)은 각각 히터(2400)의 길이 방향으로 2개의 그룹으로 분할되고 따라서 전체 4개의 그룹에의 전력 공급이 독립적으로 제어 가능하다는 점이다. 히터(2400)의 단면 및 히터(2400)를 보유 지지하는 보유 지지 부재의 형상은 제12 예시적인 실시예의 것과 실질적으로 동일하며, 도시되지 않는다.
제1 발열 블록열(L1)은 좌측 그룹(1)(702a-1 내지 702a-3, 702a-4-1) 및 우측 그룹(2)(702a-5 내지 702a-7, 702a-4-2)을 포함한다. 제2 발열 블록열(L2)은 좌측 그룹(3)(702b-1 내지 702b-3, 702b-4-1) 및 우측 그룹(4)(702b-5 내지 702b-7, 702b-4-2)을 포함한다. 따라서, 발열 블록(BL4)은 2개의 세그먼트(BL4-1 및 BL4-2)로 분리되고, 히터(2400)의 길이 방향에서 발열 블록의 개수는 8개이다.
전극(E8a-1)은 도전체(701a-1)를 개재하여 그룹(1)에 전력을 공급하기 위한 전극이다. 전극(E8a-2)은 도전체(701a-2)를 개재하여 그룹(2)에 전력을 공급하기 위한 전극이다. 전극(E8b-1)은 도전체(701b-1)를 개재하여 그룹(3)에 전력을 공급하기 위한 전극이다. 전극(E8b-2)은 도전체(701b-2)를 개재하여 그룹(4)에 전력을 공급하기 위한 전극이다.
도 25는 히터(2400)용 제어 회로(2800)를 도시한다. 본 예시적인 실시예에서, 4개의 트라이액(816a1, 816a2, 816b1, 816b2)은 고조파 전류를 감소시키거나 플리커를 감소시키는 전력 제어를 위해 사용된다. 릴레이(851 내지 853)를 사용하여 발열 블록을 선택하는 방법은 제12 예시적인 실시예와 실질적으로 동일하며, 여기에서는 설명되지 않는다. 또한, 트라이액(816a1, 816a2, 816b1, 816b2)의 회로 동작은 제1 예시적인 실시예에서 설명된 트라이액(816a, 816b)과 실질적으로 동일하며, 여기에서는 설명되지 않는다. 도 25에서, 트라이액(816a1, 816a2, 816b1, 816b2)을 구동하는 회로는 도시되지 않는다.
트라이액(816a1)은 그룹(1) 내의 발열 블록에 공급되는 전력을 제어하기 위한 소자이다. 트라이액(816a2)은 그룹(2) 내의 발열 블록에 공급되는 전력을 제어하는 소자이다. 트라이액(816b1)은 그룹(3) 내의 발열 블록에 공급되는 전력을 제어하는 소자이다. 트라이액(816b2)은 그룹(4) 내의 발열 블록에 공급되는 전력을 제어하는 소자이다. 구동 신호(FUSER-a1, FUSER-a2, FUSER-b1, FUSER-b2)가 CPU(420)로부터 트라이액(816a1, 816a2, 816b1, 816b2)으로 각각 공급된다.
도 26은 4개의 그룹을 통해 흐르는 전류의 파형(표)을 도시한다. 표 A1은 트라이액(816a1)을 사용하여 제1 발열 블록열(L1) 내의 그룹(1)의 발열체를 통해 흐르는 전류의 파형을 도시한다. 표 A2는 트라이액(816a2)을 사용하여 제1 발열 블록열(L1) 내의 그룹(2)의 발열체를 통해 흐르는 전류의 파형을 도시한다. 표 B1은 트라이액(816b1)을 사용하여 제2 발열 블록열(L2) 내의 그룹(3)의 발열체를 통해 흐르는 전류의 파형을 도시한다. 표 B2는 트라이액(816b2)을 사용하여 제2 발열 블록열(L2) 내의 그룹(4)의 발열체를 통해 흐르는 전류의 파형을 도시한다. 4개의 표에서, 하나의 제어 주기는 8개의 반파(4 사이클)이다. 또한, 4개의 표는 하나의 제어 주기 내의 위상 제어 파형 및 파수 제어 파형 모두를 포함하는 파형을 도시한다. 게다가, 4개 표는 위상 제어 파형을 갖는 전류가 동위상의 반파에서 4개 그룹을 통해 동시에 흐르는 것을 방지하도록 설정된다. 도 26에 도시된 4개의 표는 그 위상이 하나의 사이클씩 시프트된 파형을 도시한다. 표에서 파형을 설정함으로써, 위상 제어 파형을 갖는 전류가 동위상의 반파에서 4개의 그룹을 통해 동시에 흐르는 것을 방지한다. 제12 예시적인 실시예와 유사하게, 동일한 위상을 갖는 제어 주기에서, FUSER-a1 신호, FUSER-a2 신호, FUSER-b1 신호 및 FUSER-b2 신호는 동일한 듀티 사이클을 갖는 신호다.
이어서, 4개의 그룹을 독립적으로 제어하는 효과가 설명될 것이다. 설명의 간소화를 위해, AC 전원(401)의 유효 전압값은 100Vrms이고, 각각의 그룹의 합성 저항값은 40Ω이고, 히터(2400)의 총 저항값은 10Ω이라고 상정된다.
먼저, 듀티 사이클이 12.5%의 경우가 예로서 설명될 것이다. 트라이액(816a1)용 표 A1에서, 첫 번째 및 두 번째 반파가 90도의 위상각으로 제어되어 50%의 전력을 공급하고, 세 번째 내지 여덟 번째 반파가 오프 상태로 전환된다. 따라서, 그룹(1)에는 평균 12.5%의 전력이 공급된다. 트라이액(816a2)용 표 A2에서, 세 번째 및 네 번째 반파가 90도의 위상각으로 제어되어 50%의 전력을 공급하고, 기타의 반파가 오프 상태로 전환된다. 따라서, 그룹(2)에는 평균 12.5%의 전력이 공급된다. 따라서, 제1 발열 블록열(L1)의 발열체(702a)에는 평균 12.5%의 전력이 공급된다.
또한, 트라이액(816b1)용 표 B1에서, 다섯 번째 및 여섯 번째 반파가 90도의 위상각으로 제어되어 50%의 전력을 공급하고, 기타의 반파가 오프 상태로 전환된다. 따라서, 그룹(3)에는 평균 12.5%의 전력이 공급된다. 트라이액(816b2)용 표 B2에서, 일곱 번째 및 여덟 번째 반파가 90도의 위상각으로 제어되어 50%의 전력을 공급하고, 기타의 반파가 오프 상태로 전환된다. 따라서, 그룹(4)에는 평균 12.5%의 전력이 공급된다. 따라서, 제2 발열 블록열(L2)의 발열체(702b)에는 평균 12.5%의 전력이 공급된다.
그룹(1 내지 4) 각각의 합성 저항값이 40Ω이기 때문에, 각 그룹의 발열체를 통해 흐르는 전류는 2.5Arms의 유효 전류값을 갖는 사인파의 위상 제어를 통해 획득되는 파형을 갖고, 각각의 발열체를 통해 흐르는 전류의 위상 제어 파형은 또한 2.5Arms의 유효 전류값을 갖는 사인파의 위상 제어를 통해 획득되는 파형을 갖는다. 상술된 바와 같이, 위상 제어 파형을 갖는 전류는 동위상의 반파에서 4개의 그룹을 통해 흐르지 않게 된다. 따라서, 히터 전체를 통해 흐르는 전류의 합성 파형 내에서, 위상 제어 파형만을 위한 반파는 2.5Arms의 유효 전류값을 갖는 사인파의 위상 제어를 통해 획득되는 파형을 갖는다. 기타의 듀티 사이클에 대해, 4개의 그룹을 독립적으로 제어하는 것은 피크 전류값 또는 전류값의 변동을 감소시킬 수 있다. 따라서, 고조파 전류 및 플리커가 제12 예시적인 실시예에 비해 감소될 수 있다.
도 26에 도시된 파형에서, 그룹(1)에 후속하여(하나의 사이클 이후), 그룹(1)을 또한 포함하는 제1 발열 블록열(L1)에 포함된 그룹(2)을 통해 전류가 흐른다. 그룹(3)에 후속하여(하나의 사이클 이후), 그룹(3)을 또한 포함하는 제2 발열 블록열(L2)에 포함된 그룹(4)을 통해 전류가 흐른다. 이는 또한 히터(2400)의 길이 방향에서의 온도 변동을 감소시킨다.
대안적으로, 도 27에 도시된 바와 같이, 4개의 표 사이의 관계는 전류가 그룹(1), 그룹(4), 그룹(3), 그룹(2)을 통해 이 순서대로 흐르도록 될 수 있다.
대안적으로, 도 28에 도시된 바와 같이, 그룹들 사이의 전환은 매 반파마다 제어될 수 있다. 도 28에 도시된 바와 같은 방식으로 짧은 기간의 간격에서의 그룹들 사이의 전환은 히터(2400)의 길이 방향 및 횡방향에서의 온도 변동을 감소시킬 수 있다.
발열 블록열의 개수 및 그룹의 개수는 본 예시적인 실시예에서 보다 많을 수 있다.
제14 예시적인 실시예
이어서, 제14 예시적인 실시예가 설명될 것이다. 제14 예시적인 실시예에 따르는 히터는 도 7a 내지 도 7c에 도시된 히터(700)와 실질적으로 동일한 구성을 구비하여, 여기에서는 설명되지 않는다. 제14 및 제15 예시적인 실시예는 히터에 연결되는 전력 공급 배선에 관한 것이다.
도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 발열 블록(BL1 및 BL7)은 히터(700)의 길이 방향(기판(305)의 길이 방향)에 있어서, 기록재의 반송 기준 위치(X)에 대해 서로 대칭이도록 배열된다. 본 예시적인 실시예에서, 반송 기준 위치(X)에 대해 서로 대칭인 2개의 발열 블록은 제1 발열 블록 및 제2 발열 블록으로 지칭된다. 즉, 발열 블록(BL1)이 제1 발열 블록이고, 발열 블록(BL7)이 제2 발열 블록이다. 또한, 발열 블록(BL2)이 제1 발열 블록이고, 발열 블록(BL6)이 제2 발열 블록이다. 또한, 발열 블록(BL3)이 제1 발열 블록이고, 발열 블록(BL5)이 제2 발열 블록이다. 상술된 방식으로, 히터(700)는 복수의 발열 블록 세트를 포함하고, 이들 각각은 제1 발열 블록 및 제2 발열 블록을 구비한다. 반송 기준 위치(X)에 위치된 발열 블록(BL4)과 쌍이 되는 발열 블록은 없는 점에 유의한다. 그러나, 이하의 설명에서는, 간소화를 위해, 발열 블록(BL4) 또한 하나의 세트로서 간주된다.
도 29는 히터(700)용 제어 회로(2900)를 도시한다. 상용 AC 전원(401)이 레이저 프린터(100)에 연결된다. 제어 회로(2900)는 4개의 트라이액(구동 소자)(416, 426, 436, 446)을 구비한다. 트라이액(416, 426, 436, 446) 각각은 발열 블록의 세트 중 하나에 공급되는 전력을 제어하기 위한 소자이다. 각각의 트라이액의 통전 또는 비통전은 이 트라이액에 연결된 발열 블록의 세트의 독립적 제어를 세트 단위로 가능하게 한다. 히터(700)의 길이 방향에서의 발열 분포 사이의 전환은 전용 트라이액이 발열 블록의 각각의 세트에 제공되는 도 29에 도시된 구성 이외의 구성으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 1개 이상의 릴레이가 사용될 발열 블록의 세트를 선택하는데 사용될 수 있고, 선택된 세트 모두가 하나의 구동 소자(트라이액)를 사용하여 제어될 수 있다.
트라이액(416)은 전극(E4)에 연결되며, 발열 블록(BL4)을 제어하는데 사용된다. 트라이액(426)은 전극(E5)에 연결되며, 발열 블록(BL3 및 BL5)의 세트를 제어하는데 사용된다. 트라이액(436)은 전극(E6)에 연결되며, 발열 블록(BL2 및 BL6)의 세트를 제어하는데 사용된다. 트라이액(446)은 전극(E7)에 연결되며, 발열 블록(BL1 및 BL7)의 세트를 제어하는데 사용된다.
제로-크로싱 검지 유닛(430)은 AC 전원(401)의 제로-크로싱을 검지하는 회로이며, CPU(420)에 ZEROX 신호를 출력한다. ZEROX 신호는 히터(700)를 제어하는데 사용된다.
릴레이(450)는 히터(700)에의 전력 공급을 차단하기 위한 전력 차단 유닛으로서 사용된다. 릴레이(450)는 고장 등으로 인해 히터(700)의 온도의 초과 상승에 응답하여 (히터(700)에의 전력 공급을 차단하도록) 서미스터(TH1 내지 TH4)로부터의 출력에 따라서 활성화된다.
RLON450 신호가 하이인 경우, 트랜지스터(453)는 온 상태가 되고, 전원 전압(Vcc2)으로부터 릴레이(450)의 2차 코일이 통전되어 릴레이(450)의 1차 접점이 온 상태가 된다. RLON450 신호가 로우인 경우, 트랜지스터(453)는 오프 상태가 되고, 전원 전압(Vcc)으로부터 릴레이(450)의 2차 코일에 흐르는 전류가 차단되어 릴레이(450)의 1차 접점이 오프 상태가 된다. 저항(454)은 전류 제한 저항이다.
이어서, 릴레이(450)를 포함한 안전 회로(455)의 동작이 설명될 것이다. 서미스터(TH1 내지 TH4)에 의해 획득되는 검지 온도 중 하나가 개별적으로 설정된 미리 정해진 값 중 대응하는 하나를 초과하는 경우, 비교 유닛(451)은 래치 유닛(452)을 활성화시키고, 래치 유닛(452)은 RLOFF 신호를 로우 레벨에 래칭한다. RLOFF 신호가 로우인 경우, CPU(420)가 RLON450 신호를 하이로 설정하더라도 트랜지스터(453)는 오프 상태에서 유지된다. 따라서, 릴레이(450)는 오프 상태(안전한 상태)에서 유지된다.
서미스터(TH1 내지 TH4)에 의해 획득되는 검지 온도 중 어느 것도 개별적으로 설정된 미리 정해진 값을 초과하지 않는 경우, 래치 유닛(452)의 RLOFF 신호는 오픈 상태로 된다. 따라서, CPU(420)이 RLON450 신호를 하이로 설정하고, 이에 의해, 릴레이(450)를 온 상태로 하여 히터(700)에 전력을 공급할 수 있다.
이어서, 트라이액(416)의 동작이 설명될 것이다. 저항(413, 417)은 트라이액(416)용 바이어스 저항이고, 포토트라이액 커플러(415)는 1차-2차 연면 거리를 확보하기 위한 디바이스이다. 포토트라이액 커플러(415)의 발광 다이오드가 통전되어 트라이액(416)을 온 상태로 한다. 저항(418)은 전원 전압(Vcc)으로부터 포토트라이액 커플러(415)의 발광 다이오드를 통해 흐르는 전류를 제한하기 위한 저항이며, 포토트라이액 커플러(415)는 트랜지스터(419)에 의해 온 또는 오프 상태가 된다. 트랜지스터(419)는 CPU(420)로부터의 FUSER1 신호에 따라서 동작한다.
트라이액(416)이 통전 상태인 경우, 발열체(702a-4 및 702b-4)에 전력이 공급된다.
트라이액(426, 436, 446)의 회로 동작은 트라이액(416)과 실질적으로 동일하며, 여기에서는 설명되지 않는다. 트라이액(426)은 CPU(420)로부터의 FUSER2 신호에 따라서 동작하여 발열체(702a-5, 702b-5, 702a-3, 702b-3)에 공급되는 전력을 제어한다. 트라이액(436)은 CPU(420)로부터의 FUSER3 신호에 따라서 동작하여 발열체(702a-6, 702b-6, 702a-2, 702b-2)에 공급되는 전력을 제어한다. 트라이액(446)은 CPU(420)로부터의 FUSER4 신호에 따라서 동작하여 발열체(702a-7, 702b-7, 702a-1, 702b-1)에 공급되는 전력을 제어한다.
이어서, 히터(700)의 온도 제어 방법이 설명될 것이다. 반송 기준 위치(X)를 포함하는 발열 블록(BL4)에 대응하는 영역에 위치된 서미스터(TH1)에 의해 검지되는 온도는 TH1 신호로서 CPU(제어 유닛)(420)에 입력된다. 또한, CPU(420)는 입력으로서 기록재 크기 정보를 수신하여 발열시킬 발열 블록의 세트를 선택한다. 또한, CPU(420)는 서미스터(TH1)의 검지 온도 및 히터(700)의 제어 목표 온도에 기초하여, 예를 들어 PI 제어에 따라서 공급될 전력(제어 레벨)을 산출한다. CPU(420)는 히터(700)를 통해 흐르는 전류가 산출된 제어 레벨에 대응하는 위상각 또는 파수와 동일하도록 선택된 세트와 관련된 트라이액(416, 426, 436, 446) 중 하나에 FUSER 신호(FUSER1 내지 FUSER4 신호 중 임의)를 송신한다.
본 예시적인 실시예에서, 서미스터(TH1)에 의해 검지된 히터 온도는 히터(700)의 온도를 제어하는데 사용된다. 대안적으로, 서미스터(TH1)는 필름(202)의 온도를 검지하도록 구성될 수 있고, 필름(202)의 온도는 히터(700)의 온도를 제어하는데 사용될 수 있다.
이어서, 전력 공급 배선의 연결 구성이 설명될 것이다. 도 30a는 보유 지지 부재(201)의 평면도이다. 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이, 히터(700)의 이면의 제2 층은 보유 지지 부재(201) 아래에서 보유 지지 부재(201)와 접촉한다. 보유 지지 부재(201)는 히터(700)의 전극(E1 내지 E7, E8-1, E8-2)과 겹치는 위치, 및 서미스터(TH1 내지 TH4)가 접촉하는 위치에 구멍을 구비한다.
배선(501a, 501b, 502a 내지 505a, 503b 내지 505b)은 제어 회로(2900)에 연결되며, 보유 지지 부재(201)에 형성된 구멍을 통해 히터(700)의 각 전극에 연결된다. 전극은 대응하는 도전체에 배선을 연결하는 부분이며, 도전체의 일부로서 간주될 수 있다.
본 예시적인 실시예에 따르는 화상 가열 장치(200)는 제2 발열 블록용 제1 배선을 포함하고, 제1 배선은 제2 발열 블록에 전력을 공급하기 위한 도전체에 연결된다. 화상 가열 장치(200)는 제1 배선이 연결되는 위치와 다른 위치에서 제2 발열 블록용 제1 배선이 연결되는 도전체에 연결된 제1 단부, 및 제1 발열 블록용 제2 배선에 연결되는 제2 단부를 갖는 제2 배선을 더 포함하고, 제2 배선은 전력을 제1 발열 블록에 공급하기 위한 도전체에 연결된다. 화상 가열 장치(200)는 제2 발열 블록용 제1 배선이 연결되는 도전체를 통해, 그리고 또한 제2 배선을 통해 제1 발열 블록에 전력이 공급되도록 구성된다. 구체적인 설명이 이하에 제공될 것이다.
배선(501a)이 전극(E8-2)에 연결되고, 배선(501b)이 전극(E8-1)에 연결된다. 트라이액(416)에 연결되는 배선(502a)은 전극(E4)에 연결된다.
트라이액(426)에 연결되는 배선(503a)(제1 배선)은 발열 블록(BL3(제1 발열 블록)) 및 BL5(제2 발열 블록))의 세트 내에서, 제2 발열 블록(BL5)용 전극인 전극(E5)에 연결된다. 즉, 배선(503a)(제1 배선)은 제2 발열 블록(BL5)의 도전체(703-5)에 연결되는 것과 동등하다. 배선(503b)(제2 배선)은 제1 배선(503a)이 연결되는, 제2 발열 블록(BL5)용 전극(E5)에 연결되는 제1 단부, 및 제1 발열 블록(BL3)용 전극(E3)에 연결되는 제2 단부를 구비한다. 즉, 제2 배선(503b)은 제1 배선(503a)이 연결되는 제2 발열 블록(BL5)용 도전체(703-5)에 연결되는 제1 단부, 및 제1 발열 블록(BL3)용 도전체(703-3)에 연결되는 제2 단부를 구비하는 것과 동등하다. 제2 배선(503b)이 전극(E5)에 연결되는 위치는 제1 배선(503a)이 전극(E5)에 연결되는 위치와 상이하다. 상술된 방식에서, 제2 배선(503b)은 전극(E5)이 릴레이 노드로서 작동하는 상태로 전극(E3)에 연결된다. 온도 검지 소자(TH2)는 제2 발열 블록(BL5)의 온도가 검지되는 위치에 위치되고, 제1 발열 블록(BL3)에 대응하는 위치에는 온도 검지 소자가 위치되지 않는다.
트라이액(436)을 사용하여 제어되는 발열 블록(BL2 및 BL6)의 세트, 및 트라이액(446)을 사용하여 제어되는 발열 블록(BL1 및 BL7)의 세트는 또한, 트라이액(426)을 사용하여 제어되는 발열 블록(BL3 및 BL5)의 세트의 배선 구성과 유사한 배선 구성을 구비한다. 구체적으로, 제2 배선(504b)은 전극(E6)이 릴레이 노드로서 작동하는 상태로 전극(E2)에 연결된다. 제2 배선(505b)은 전극(E7)이 릴레이 노드로서 작동하는 상태로 전극(E1)에 연결된다. 온도 검지 소자(TH3)는 제2 발열 블록(BL6)의 온도가 검지되는 위치, 즉 릴레이 노드(E6)가 위치되는 발열 블록의 위치에 배치된다. 온도 검지 소자(TH4)는 제2 발열 블록(BL7)의 온도가 검지되는 위치, 즉 릴레이 노드(E7)가 위치되는 발열 블록의 위치에 배치된다.
상술된 방식으로, 2개의 발열 블록의 세트에서, 제2 발열 블록용 제1 배선에 연결된 도전체를 경유하여, 그리고 제2 배선을 경유하여 제1 발열 블록에 전력이 공급된다. 또한, 발열 블록의 온도를 감시하는 온도 검지 소자는 제1 발열 블록 및 제2 발열 블록 중 릴레이 노드로서 작동하는 전극이 위치되는 제2 발명 블록에만 설치된다.
도 30b는 선 XXXB- XXXB을 따라 취한, 도 30a에 도시된 보유 지지 부재(201)의 단면도이다. 배선(503a 및 503b)은 각각 독립 접점 "a" 및 "b"에서 전극(E5)의 면에 연결된다. 즉, 제2 발열 블록인 발열 블록(BL3)에의 전력 공급은 제1 발열 블록인 발열 블록(BL5)의 전극(E5)(도전체(703-5))을 경유하여 행해진다. 또한, 배선(504a 및 504b)이 독립된 접점에서 전극(E6)에 연결되고, 배선(505a 및 505b)이 독립된 접점에서 전극(E7)에 연결된다.
이어서, 2개의 배선이 제2 발열 블록의 하나의 도전체에 독립적으로 연결되는 이점이 설명될 것이다. 예를 들어, 이하의 2개의 구성이 고려된다: 제1 구성에서, 배선(503b)이 배선(503a)으로부터 도중에 분기되어 발열 블록(BL3)에 연결된다(비교예 1). 제2 구성에서, 배선(503a 및 503b)이 전극(E5) 상의 동일 위치(접점)에서 전극(E5)에 연결된다(비교예 2). 도 31은 비교예 1의 회로도이다. 도 31에서, 발열 블록(BL3, BL4, BL5) 이외의 발열 블록은 도시되지 않는다.
비교예 1에서, 배선(503a)이 전극(E5)으로부터 연결해제되는 경우, 배선(503b)은 전극(E3)에 여전히 연결된다. 따라서, CPU(420) 등의 고장으로 인해 발열 블록(BL3)이 겪게 될 수 있는 이상 발열을 고려하여, 발열 블록(BL3)의 위치의 온도 검지 소자는 또한 발열 블록(BL3)의 이상 발열을 검지하는 것이 요구된다. 즉, 발열 블록(BL5)의 위치의 온도 검지 소자에 추가로 발열 블록(BL3)의 위치의 온도 검지 소자가 요구된다.
비교예 2에서, 배선(503a)이 전극(E5)으로부터 연결해제되는 경우, 배선(503b)은 또한 배선(503a)과 전기 접속된 상태로 전극(E5)으로부터 연결해제될 수 있다. 이 경우, 발열 블록(BL5)은 발열하지 않지만, 발열 블록(BL3)은 발열한다. 따라서, 비교예 1과 유사하게, CPU(420) 등의 고장으로 인한 발열 블록(BL3)의 이상 발열을 고려하여, 발열 블록(BL3)의 위치의 온도 검지 소자는 또한 이상 발열을 검지하는 것이 요구된다. 즉, 발열 블록(BL5)의 위치의 온도 검지 소자에 추가로 발열 블록(BL3)의 위치의 온도 검지 소자가 요구된다.
이에 비해, 본 예시적인 실시예의 연결 구성에서, 접점 "a"(배선(503a))이 잘못하여 연결해제되는 경우에도, 배선(503a) 및 배선(503b)이 전기 접속된 상태에서 접점 "b"는 연결해제되지 않는다. 이 경우, 배선(503a)이 전극(E5)으로부터 연결해제되기 때문에, 발열 블록(BL5)에서 이상 발열은 발생하지 않을 것이다. 추가로, 발열 블록(BL3)에 이상 발열이 또한 발생하지 않을 것이다. 배선(503b)(접점 "b")이 전극(E5)으로부터 연결해제되는 경우, 발열 블록(BL3)은 발열하지 않고, 발열 블록(BL5)만이 이상 발열할 수 있다. 이러한 이상 발열은 발열 블록(BL5)의 위치에 배치된 온도 검지 소자(TH2)에 의해 검지될 수 있다. 본 예시적인 실시예에 따르는 배선 구성에 의해, 발열 블록(BL3) 및 발열 블록(BL5)을 포함하는 발열 블록의 세트에서, 발열 블록(BL3)만 발열하지 않을 것이다. 이는 발열 블록(BL3)의 위치의 온도 검지 소자를 요구하지 않는다. 따라서, 2개의 발열 블록의 세트에서, 제2 발열 블록(BL5)용 제1 배선(503a)이 연결되는 도전체(703-5)를 개재하여 그리고 제2 배선(503b)을 개재하여 제1 발열 블록(BL3)에 전력이 공급된다. 상술된 구성은 화상 가열 장치(200)의 비용을 저감할 수 있다.
제15 예시적인 실시예
도 32a 내지 도 32d는 본 예시적인 실시예에 따르는 히터 및 전력 공급 배선의 배선 구성을 도시하는 도면이다. 본 예시적인 실시예는 제1 배선 및 제2 배선 모두가 연결되는 도전체에 각각의 배선용 전극이 설치되는 점에서 제14 예시적인 실시예와 상이하다. 기타의 구성은 제14 예시적인 실시예와 유사하다.
도 32a에 도시된 바와 같이, 본 예시적인 실시예에 따르는 히터(770)는 도전체(703-5)용 전극(E5-1 및 E5-2)을 포함한다. 히터(770)는 도전체(703-6)용 전극(E6-1, E6-2), 및 도전체(703-7)용 전극(E7-1, E7-2)을 더 포함한다. 히터(770)는 제14 예시적인 실시예에 따르는 히터(700)보다 더 많은 개수의 전극을 구비하기 때문에, 도 32b에 도시된 바와 같이, 히터(770)를 보유 지지하는 보유 지지 부재(2201)는 각각의 전극을 위해 더 많은 개수의 구멍을 구비한다.
도 32b에 도시된 바와 같이, 배선(503a)은 전극(E5-1)에 연결되고, 배선(503b)은 전극(E5-2) 및 전극(E3)에 연결된다. 배선(504a)은 전극(E6-1)에 연결되고, 배선(504b)은 전극(E6-2) 및 전극(E2)에 연결된다. 배선(505a)은 전극(E7-1)에 연결되고, 배선(505b)은 전극(E7-2) 및 전극(E1)에 연결된다.
도 32c는 선 XXXIIC-XXXIIC에 따라서 취한, 도 32b에 도시된 보유 지지 부재(2201)의 단면도이고, 도 32d는 선 XXXIID-XXXIID을 따라서 취한, 도 32b에 도시된 보유 지지 부재(2201)의 단면도이다. 배선(503a)은 전극(E5-1)과 접점 "c"에서 접촉하고, 배선(503b)은 전극(E5-2)와 접점 "d"에서 접촉한다. 상술된 바와 같이, 전극(E5-1) 및 전극(E5-2)은 도전체(703-5)용 전극이다. 기타의 발열 블록의 세트용 배선 및 접점의 구성은 상술된 바와 유사하며, 여기에서는 설명되지 않는다.
제14 예시적인 실시예와 유사하게, 본 예시적인 실시예에 따르는 구성에서도, 제2 발열 블록(BL5)용 제1 배선(503a)이 연결되는 도전체(703-5)를 개재하여 그리고 제2 배선(503b)을 개재하여 제1 발열 블록(BL3)에 전력이 공급된다. 또한, 제1 배선(503a)이 연결되는 도전체(703-5)용 전극(E5-1), 및 제2 배선(503b)이 연결되는 도전체(703-5)용 전극(E5-2)은 분리되어 배치된다. 따라서, 제14 예시적인 실시예와 유사하게, 배선(503a) 및 배선(503b)이 전기 접속된 상태에서 연결해제가 발생하지 않을 것이고, 발열 블록(BL3 및 BL5)의 세트 내에서 발열 블록(BL3)만 발열하지 않는다. 이는 발열 블록(BL3)의 위치에 배치되는 온도 검지 소자를 요구하지 않는다.
또한, 전극(E5-1)(선 XXXIIC-XXXIIC에 의해 표시되는 위치)과 전극(E5-2)(선 XXXIID-XXXIID 에 의해 표시되는 위치) 사이의 거리(L)에 대응하는 양만큼 배선 길이가 감소될 수 있고, 그 결과 비용이 저감된다.
제14 및 제15 예시적인 실시예에서, 각각의 배선은 절연 코팅부를 갖는 케이블로서 실시되고, 용접에 의해 전극에 연결된다. 임의의 다른 유형의 케이블 또는 임의의 기타 연결 방법이 사용될 수 있다.
본 발명이 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예에 제한되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 이하의 청구항의 범위는 그러한 변경예 및 등가적 구조예 및 기능예 모두를 포함하도록 가장 광의의 해석에 따라야 한다.
본 출원은, 그 전체 내용이 여기에 참조로 통합된, 2014년 3월 19일 출원된 일본 특허 출원 번호 제2014-057058호, 2015년 1월 26일 출원된 일본 특허 출원 번호 제2015-012816호, 2015년 1월 27일 출원된 일본 특허 출원 번호 제2015-013726호, 및 2015년 1월 29일 출원된 일본 특허 출원 번호 제2015-015750호의 우선권을 주장한다.

Claims (30)

  1. 기록재에 형성된 화상을 가열하기 위한 화상 가열 장치이며,
    무단 벨트,
    상기 무단 벨트의 내면과 접촉하도록 구성된 히터로서, 상기 히터는 기판, 상기 기판의 길이 방향으로 연장하고 상기 길이 방향을 가로지르는 상기 기판의 횡방향으로 이격된 부분을 갖도록 상기 기판 상에 배치되는 제1 도전체, 상기 제1 도전체의 상기 횡방향으로 이격된 부분 사이에서 상기 길이 방향으로 연장하도록 상기 기판 상에 배치되는 제2 도전체, 및 상기 제1 도전체와 상기 제2 도전체 사이에 배치되며 상기 제1 도전체 및 상기 제2 도전체를 개재하여 공급되는 전력에 의해 발열하도록 구성되는 발열체를 포함하는, 히터, 및
    상기 발열체에 전력을 공급하기 위해 상기 히터의 전극과 접촉하도록 구성되는 전기 접점을 포함하고,
    상기 히터는 상기 길이 방향에서 독립 제어 가능한 복수의 발열 블록을 구비하고, 독립 제어 가능한 상기 복수의 발열 블록 각각은 상기 제1 도전체, 상기 제2 도전체, 및 상기 발열체를 포함하고,
    상기 복수의 발열 블록 중 하나에 각각 대응하는 전극 중 하나 이상은 상기 무단 벨트와 접촉하게 되는 상기 히터의 제1 면에 대향하는 제2 면 상에 상기 발열체가 상기 길이 방향으로 위치되는 영역 내에 배치되고, 상기 전기 접점은 상기 히터의 제2 면과 대면하도록 배열되고,
    상기 제2 도전체가 상기 기판의 상기 횡방향의 중앙에 배치되고, 상기 발열체가 상기 제2 도전체를 기준으로 양쪽에 대칭되게 배치되는, 화상 가열 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    복수의 발열체는 상기 복수의 발열 블록 중 하나 이상에 포함되는 제1 도전체와 제2 도전체 사이에서 병렬로 전기 접속되고,
    병렬 연결된 상기 복수의 발열체는 상기 히터의 길이 방향 및 횡방향에 대해 기울어지도록 배열되고,
    각각의 발열체는 상기 길이 방향에서 다른 발열체와 중첩하는, 화상 가열 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발열 블록은 상기 히터의 제2 표면 상에 배치되는, 화상 가열 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발열 블록은 상기 히터의 제1 면 상에 배치되고,
    상기 전극 각각은 상기 기판에 형성된 관통 구멍을 개재하여 상기 발열 블록 내의 상기 제1 도전체 또는 상기 제2 도전체 중 어느 하나에 전기 접속되는, 화상 가열 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발열 블록 각각은 기록재가 반송되는 방향으로 2개의 발열체를 포함하고,
    상기 2개의 발열체는 2개의 발열체에 공통되는 공통의 제2 도전체를 사이에 구비하는, 화상 가열 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발열 블록 중 하나에 각각 대응하는 복수의 온도 검지 소자를 더 포함하고,
    상기 복수의 발열 블록에 공급되는 전력은 상기 복수의 온도 검지 소자의 검지 온도에 따라서 제어되는, 화상 가열 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발열 블록 중 하나에 각각 대응하는 상기 전극은 각각의 상기 발열 블록의 중앙보다는 상기 길이 방향에서 상기 히터의 중앙에 더 가까운 위치에 배치되는, 화상 가열 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    복수의 전극이 상기 복수의 발열 블록 각각 내의 상기 제2 도전체에 구비되는, 화상 가열 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발열 블록 중 인접한 발열 블록 내의 상기 발열체는 서로 연결되는, 화상 가열 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 공통의 제2 도전체는 상기 복수의 발열 블록 중 인접한 발열 블록들 사이의 경계부에 의해 분리되고,
    상기 경계부는 길이 방향 및 기록재가 반송되는 상기 방향에 대해 기울어지는, 화상 가열 장치.
  11. 화상 가열 장치에서 사용하기 위한 히터이며,
    기판,
    상기 기판의 길이 방향으로 연장하고 상기 길이 방향을 가로지르는 상기 기판의 횡방향으로 이격된 부분을 갖도록 상기 기판 상에 배치되는 제1 도전체,
    상기 제1 도전체의 상기 횡방향으로 이격된 부분 사이에서 상기 길이 방향으로 연장하도록 상기 기판 상에 배치되는 제2 도전체, 및
    상기 제1 도전체와 상기 제2 도전체 사이에 배치되며 상기 제1 도전체 및 상기 제2 도전체를 개재하여 공급되는 전력에 의해 발열하도록 구성되는, 발열체를 포함하고,
    상기 히터는 상기 길이 방향에서 독립 제어 가능한 복수의 발열 블록을 구비하고, 독립 제어 가능한 상기 복수의 발열 블록 각각은 상기 제1 도전체, 상기 제2 도전체, 및 상기 발열체를 포함하고,
    상기 복수의 발열 블록 중 하나에 각각 대응하는 전극 중 하나 이상은 상기 발열체가 상기 길이 방향에 위치되는 영역 내에 배치되고,
    상기 제2 도전체가 상기 기판의 상기 횡방향의 중앙에 배치되고, 상기 발열체가 상기 제2 도전체를 기준으로 양쪽에 대칭되게 배치되는, 히터.
  12. 제11항에 있어서,
    복수의 발열체가, 상기 복수의 발열 블록 중 하나 이상에 포함되는 상기 제1 도전체와 상기 제2 도전체 사이에서 병렬로 전기 접속되고,
    병렬 연결된 상기 복수의 발열체는 상기 히터의 길이 방향 및 횡방향에 대해 기울어지도록 배열되고,
    각각의 발열체는 상기 길이 방향에서 다른 발열체와 중첩되는, 히터.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 발열 블록 각각은 기록재가 반송되는 방향으로 2개의 발열체를 포함하고,
    상기 2개의 발열체는 2개의 발열체에 공통되는 공통의 제2 도전체를 사이에 구비하는, 히터.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 발열 블록 중 하나에 각각 대응하는 상기 전극은 각각의 상기 발열 블록의 중앙보다는 상기 길이 방향에서 상기 히터의 중앙에 더 가까운 위치에 배치되는, 히터.
  15. 제11항에 있어서,
    복수의 전극이 상기 복수의 발열 블록 각각 내의 상기 제2 도전체에 구비되는, 히터.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 발열 블록 중 인접한 발열 블록 내의 상기 발열체는 서로 연결되는, 히터.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 공통의 제2 도전체는 상기 복수의 발열 블록 중 인접한 발열 블록들 사이의 경계부에 의해 분리되고,
    상기 경계부는 길이 방향 및 기록재가 반송되는 상기 방향에 대해 기울어지는, 히터,
  18. 기록재에 형성된 화상을 가열하기 위한 화상 가열 장치이며,
    무단 벨트, 및
    상기 무단 벨트의 내면과 접촉하도록 구성된 히터로서, 상기 히터는 기판, 상기 기판의 길이 방향으로 연장하고 상기 길이 방향을 가로지르는 상기 기판의 횡방향으로 이격된 부분을 갖도록 상기 기판 상에 배치되는 제1 도전체, 상기 제1 도전체의 상기 횡방향으로 이격된 부분 사이에서 상기 길이 방향으로 연장하도록 상기 기판 상에 배치되는 제2 도전체, 및 제1 도전체와 상기 제2 도전체 사이에 배치되며 상기 제1 도전체 및 상기 제2 도전체를 개재하여 공급되는 전력에 의해 발열하도록 구성되는 발열체를 포함하는, 히터를 포함하고,
    상기 히터는 상기 길이 방향에서 독립 제어 가능한 복수의 발열 블록을 구비하고, 독립 제어 가능한 상기 복수의 발열 블록 각각은 상기 제1 도전체, 상기 제2 도전체, 및 상기 발열체를 포함하고,
    상기 복수의 발열 블록 각각은 상기 기판의 횡방향으로 복수의 발열체를 구비하고,
    상기 복수의 발열 블록 각각 내의 상기 복수의 발열체 또한 독립 제어 가능하고,
    상기 제2 도전체가 상기 기판의 상기 횡방향의 중앙에 배치되고, 상기 발열체가 상기 제2 도전체를 기준으로 양쪽에 대칭되게 배치되는, 화상 가열 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 히터를 제어하도록 구성된 제어 유닛을 더 포함하고,
    상기 제어 유닛은, 위상 제어 파형 및 파수 제어 파형을 갖는 파형을 구비한 전류가 상기 복수의 발열 블록 각각 내의 상기 복수의 발열체에 흐르도록 제어를 수행하는, 화상 가열 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 위상 제어 파형을 갖는 전류가 상기 복수의 발열 블록 각각 내의 상기 복수의 발열체에 동일한 타이밍에서 흐르지 않도록 제어를 수행하는, 화상 가열 장치.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 발열 블록 중 하나에 각각 대응하는 전극 중 하나 이상은 상기 발열체가 상기 길이 방향으로 위치된 영역에 배치되는, 화상 가열 장치.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 발열체는 정의 저항 온도 계수를 구비하는, 화상 가열 장치.
  23. 화상 가열 장치에서 사용하기 위한 히터이며,
    기판,
    상기 기판의 길이 방향으로 연장하고 상기 길이 방향을 가로지르는 상기 기판의 횡방향으로 이격된 부분을 갖도록 상기 기판 상에 배치되는 제1 도전체,
    상기 제1 도전체의 상기 횡방향으로 이격된 부분 사이에서 상기 길이 방향으로 연장하도록 상기 기판 상에 배치되는 제2 도전체, 및
    상기 제1 도전체와 상기 제2 도전체 사이에 배치되며 상기 제1 도전체 및 상기 제2 도전체를 개재하여 공급되는 전력에 의해 발열하도록 구성되는 발열체를 포함하고,
    상기 히터는 상기 길이 방향에서 독립 제어 가능한 복수의 발열 블록을 구비하고, 독립 제어 가능한 상기 복수의 발열 블록 각각은 상기 제1 도전체, 상기 제2 도전체, 및 상기 발열체를 포함하고,
    상기 복수의 발열 블록 각각은 상기 기판의 횡방향으로 복수의 발열체를 구비하고,
    상기 복수의 발열 블록 각각 내의 상기 복수의 발열체 또한 독립 제어 가능하고,
    상기 제2 도전체가 상기 기판의 상기 횡방향의 중앙에 배치되고, 상기 발열체가 상기 제2 도전체를 기준으로 양쪽에 대칭되게 배치되는, 히터.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 복수의 발열 블록 중 하나에 각각 대응하는 전극 중 하나 이상은 상기 발열체가 상기 길이 방향으로 위치되는 영역 내에 배치되는, 히터.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 발열체는 정의 저항 온도 계수를 구비하는, 히터.
  26. 기록재에 형성된 화상을 가열하기 위한 화상 가열 장치이며,
    무단 벨트, 및
    상기 무단 벨트의 내면과 접촉하도록 구성된 히터로서, 상기 히터는 기판, 상기 기판에 배치되는 제1 발열 블록, 및 상기 기판의 길이 방향에서 상기 제1 발열 블록의 위치와 상이한 위치에서 상기 기판 상에 배치되는 제2 발열 블록을 포함하는, 히터를 포함하고,
    상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록 각각은 상기 기판의 길이 방향으로 연장하고 상기 길이 방향을 가로지르는 상기 기판의 횡방향으로 이격된 부분을 갖도록 상기 기판 상에 배치되는 제1 도전체, 상기 제1 도전체의 상기 횡방향으로 이격된 부분 사이에서 상기 길이 방향으로 연장하도록 상기 기판 상에 배치되는 제2 도전체, 및 상기 제1 도전체와 상기 제2 도전체 사이에 배치되며 상기 제1 도전체 및 상기 제2 도전체를 개재하여 공급되는 전력에 의해 발열하도록 구성되는 발열체를 포함하고,
    상기 화상 가열 장치는 제2 발열 블록용 제1 배선으로서, 상기 제1 배선은 상기 제2 발열 블록에 전력을 공급하기 위한 도전체에 연결되는, 제1 배선, 및 제2 배선을 구비하고, 상기 제2 배선은 상기 제2 발열 블록용 상기 제1 배선이 상기 도전체에 연결되는 위치와 상이한 위치에서 상기 제2 발열 블록용 상기 제1 배선이 연결되는 상기 도전체에 연결되는 제1 단부, 및 상기 제1 발열 블록에 전력을 공급하기 위한 상기 제1 발열 블록용 도전체에 연결되는 제2 단부를 구비하고, 상기 제2 발열 블록용 상기 제1 배선이 연결되는 상기 도전체를 개재하여 그리고 상기 제2 배선을 개재하여 전력이 상기 제1 발열 블록에 공급되고,
    상기 제2 도전체가 상기 기판의 상기 횡방향의 중앙에 배치되고, 상기 발열체가 상기 제2 도전체를 기준으로 양쪽에 대칭되게 배치되는, 화상 가열 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 히터의 온도를 검지하도록 구성된 온도 검지 소자를 더 포함하고,
    상기 온도 검지 소자는 상기 제2 발열 블록에 대응하는 위치에 위치되고,
    상기 온도 검지 소자는 상기 제1 발열 블록에 대응하는 위치에 위치되지 않는, 화상 가열 장치.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록은 기록재용 반송 기준에 대해 상기 길이 방향에서 대칭으로 위치되는, 화상 가열 장치.
  29. 제26항에 있어서,
    상기 히터는 복수의 발열 블록 세트를 포함하고, 복수의 발열 블록 세트 각각은 상기 제1 발열 블록 및 상기 제2 발열 블록을 포함하는, 화상 가열 장치.
  30. 제26항에 있어서,
    상기 발열체는 정의 저항 온도 계수를 구비하는, 화상 가열 장치.
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