KR20120121476A - 정착유닛 및 화상형성장치 - Google Patents

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Abstract

정착유닛 및 그를 포함하는 화상형성장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 정착유닛은, 인쇄매체 상의 미정착 화상을 정착하기 위하여 화상형성장치에 구비된 정착유닛으로서, 유도 전류에 의해 발생된 열을 상기 미정착 화상에 제공하는 가열롤러로서, 상기 유도 전류 발생시, 화상 정착에 요구되는 타겟 온도 이상으로 가열되는 정착 구간 및 상기 타겟 온도보다 낮은 온도를 갖는 비정착 구간들로 구분되는 가열롤러; 상기 유도 전류의 생성을 위한 주 자기장을 발생시키는 메인 코일; 및 상기 주 자기장의 영역을 확장시키기 위한 보조 자기장을 발생시키는 적어도 하나의 보조 코일;을 포함하며, 상기 주 자기장에 의해 형성되는 상기 가열롤러의 정착 구간은 상기 화상형성장치에 의해 인쇄 가능한 최대 규격 용지의 전체 폭보다 작은 폭을 가지며, 상기 주 자기장과 상기 보조 자기장의 조합에 의해 형성되는 상기 가열롤러의 정착 구간은 상기 최대 규격 용지의 전체 폭으로 확장 가능한 것을 특징으로 한다.

Description

정착유닛 및 화상형성장치{FIXING UNIT AND IMAGE FORMING APPARATUS}
본 발명은 화상형성장치에 구비되는 정착유닛에 관한 것으로서, 보다 특정적으로는, 유도 전류에 의해 발열하는 가열롤러를 포함한 정착유닛에 관한 것이다.
전자사진 화상 형성 방식을 사용하는 화상형성장치들(예로써, 프린터, 복사기, 팩시밀리)은 통상적으로, 인쇄매체 상에 전사된 현상제 화상을 정착시키기 위한 정착유닛을 구비한다. 일반적으로 정착유닛은 정착-닙(fixing-nip)을 형성하도록 상호 마주한 가열롤러와 가압롤러를 포함하며, 인쇄매체가 정착-닙을 통과할 때 상기 롤러들로부터 인쇄매체 상에 열과 압력이 가해짐으로써 화상의 정착이 달성된다.
가열롤러는 화상 정착에 필요한 열을 발생시키며, 발열 수단으로서 발열 저항, 발열 램프(예로써, 할로겐 램프) 또는 유도 가열 부재(induction heating member) 등을 구비할 수 있다. 여기서 유도 가열 부재는 전자기 유도(electromagnetic induction) 원리에 따라 유도 전류(또는 에디 전류)가 발생됨으로써 열을 발생시키는 부재이다. 유도 가열 부재가 사용될 경우 적어도 하나의 유도 코일(induction coil)이 구비되며, 유도 코일이 발생시키는 자기장에 의해 유도 가열 부재에 유도 전류가 발생된다.
인쇄 수행시 인쇄매체에는 좌우 및/또는 상하 여백들이 설정될 수 있다. 이러한 경우 인쇄매체의 여백 영역들에는 화상이 형성되지 않으므로, 그 여백 영역들에서 화상 정착이 수행될 필요가 없다.
하지만, 통상적인 가열롤러는 여백 영역들을 고려함 없이 인쇄매체의 전체 영역에서 화상 정착이 수행될 수 있도록 가열된다. 즉, 통상적인 가열롤러는 적어도 인쇄매체의 전체 폭에 대응하는 영역이 화상 정착에 요구되는 타겟 온도(target temperature) 이상으로 가열된다.
이러한 경우, 인쇄매체의 여백 영역들에도 정착에 요구되는 정도의 열이 제공되므로 전력 낭비가 있다고 볼 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 화상 정착시 가열롤러부터 인쇄매체의 여백 영역들에 전달되는 열량을 줄임으로써 화상 정착에 소모되는 전력량을 감소시키는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 인쇄매체 상의 미정착 화상을 정착하기 위하여 화상형성장치에 구비된 정착유닛으로서, 유도 전류에 의해 발생된 열을 상기 미정착 화상에 제공하는 가열롤러로서, 상기 유도 전류 발생시, 화상 정착에 요구되는 타겟 온도 이상으로 가열되는 정착 구간 및 상기 타겟 온도보다 낮은 온도를 갖는 비정착 구간들로 구분되는 가열롤러; 상기 유도 전류의 생성을 위한 주 자기장을 발생시키는 메인 코일; 및 상기 주 자기장의 영역을 확장시키기 위한 보조 자기장을 발생시키는 적어도 하나의 보조 코일;을 포함하며, 상기 주 자기장에 의해 형성되는 상기 가열롤러의 정착 구간은 상기 화상형성장치에 의해 인쇄 가능한 최대 규격 용지의 전체 폭보다 작은 폭을 가지며, 상기 주 자기장과 상기 보조 자기장의 조합에 의해 형성되는 상기 가열롤러의 정착 구간은 상기 최대 규격 용지의 전체 폭으로 확장 가능한 것을 특징으로 하는 정착유닛을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 정착유닛을 포함하는 화상형성장치를 제공한다.
상기 메인 코일은 상기 가열롤러를 마주하도록 상기 가열롤러를 따라 연장된 것일 수 있다.
상기 적어도 하나의 보조 코일은, 상기 가열롤러의 정착 구간을 상기 최대 규격 용지의 좌측단까지 확장시키기 위한 좌측 보조 코일; 및 상기 가열롤러의 정착 구간을 상기 최대 규격 용지의 우측단까지 확장시키기 위한 우측 보조 코일;을 포함할 수 있다.
상기 정착유닛은, 상기 메인 코일, 상기 좌측 보조 코일 및 상기 우측 보조 코일의 동작 전류들을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 메인 코일의 동작 전류의 방향과 동일 방향의 동작 전류들을 상기 좌측 보조 코일 및 상기 우측 보조 코일에 인가시키는 것일 수 있다.
상기 최대 규격 용지 정착시, 상기 제어부는, 사용자에 의해 설정된 실제 좌측 여백이 미리 설정된 좌측 기준값보다 작을 경우에만 상기 좌측 보조 코일에 동작 전류를 인가하며, 사용자에 의해 설정된 실제 우측 여백이 미리 설정된 우측 기준값보다 작을 경우에만 상기 우측 보조 코일에 동작 전류를 인가할 수 있다.
상기 좌측 기준값 및 상기 우측 기준값은 특정 문서편집 프로그램에 설정된 좌측 여백의 디폴트 값 및 우측 여백의 디폴트 값에 해당하는 것일 수 있다.
상기 메인 코일에 의해 형성되는 상기 가열롤러의 정착구간의 폭은 상기 최대 규격 용지의 폭에서 상기 좌측 기준값 및 상기 우측 기준값을 뺀 값에 대응하는 것일 수 있다.
상기 메인 코일에 의해 발생된 상기 주 자기장을 상쇄시키키 위한 적어도 하나의 상쇄 코일을 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 상쇄 코일은, 상기 주 자기장의 좌측 영역을 상쇄시키기 위한 좌측 상쇄 코일; 및 상기 주 자기장의 우측 영역을 상쇄시키기 위한 우측 상쇄 코일;을 포함할 수 있다.
상기 좌측 상쇄 코일은 상기 좌측 보조 코일 위에 적층되며, 상기 우측 상쇄 코일은 상기 우측 보조 코일 위에 적층될 수 있다.
상기 정착유닛은, 상기 메인 코일, 상기 좌측 보조 코일, 상기 우측 보조 코일, 상기 좌측 상쇄 코일, 및 상기 우측 상쇄 코일의 동작 전류들을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 또한, 인쇄매체 상의 미정착 화상을 정착하기 위하여 화상형성장치에 구비된 정착유닛의 정착 방법에 있어서, 상기 정착유닛은, 유도 전류에 의해 발생된 열을 상기 미정착 화상에 제공하는 가열롤러로서, 화상 정착에 요구되는 타겟 온도 이상으로 가열되는 정착 구간 및 상기 타겟 온도보다 낮은 온도를 갖는 비정착 구간들로 구분되는 가열롤러와, 상기 유도 전류의 생성을 위한 주 자기장을 발생시키는 메인 코일과, 상기 가열롤러의 정착 구간을 상기 화상형성장치에 의해 인쇄 가능한 최대 규격 용지의 좌측단까지 확장시키기 위한 좌측 보조 코일과, 상기 가열롤러의 정착 구간을 상기 최대 규격 용지의 우측단까지 확장시키기 위한 우측 보조 코일을 포함하며, 상기 정착 방법은, 상기 메인 코일을 가동하는 단계; 상기 인쇄매체가 상기 최대 규격 용지인지 판단하는 단계; 및 상기 인쇄매체가 상기 최대 규격 용지일 경우, 사용자에 의해 설정된 실제 좌측 여백 및 실제 우측 여백을 미리 설정된 좌측 기준값 및 우측 기준값과 비교하여, 상기 실제 좌측 또는 우측 여백이 상기 좌측 또는 우측 기준값보다 작은 경우 상기 좌측 또는 우측 보조 코일을 가동하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정착유닛의 정착 방법을 제공한다.
상기 정착유닛의 정착 방법은, 상기 인쇄매체가 상기 최대 규격 용지가 아닐 경우, 상기 실제 좌측 여백 및 상기 실제 우측 여백을 고려함 없이 상기 좌측 보조 코일 및 상기 우측 보조 코일의 동작을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 정착유닛은, 상기 주 자기장의 좌측 영역을 상쇄시키기 위한 좌측 상쇄 코일과, 상기 주 자기장의 우측 영역을 상쇄시키기 위한 우측 상쇄 코일을 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 정착 방법은, 상기 인쇄매체가 상기 최대 규격 용지가 아닐 경우 상기 인쇄매체가 특정 규격의 인쇄매체인지를 판단하는 단계; 및 상기 인쇄매체가 특정 규격의 인쇄매체일 경우에만 상기 좌측 상쇄 코일 및 상기 우측 상쇄 코일을 동작시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 특정 규격의 인쇄매체는 모나크(Monarch) 용지 및 편지봉투 용지일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 화상형성장치에 구비된 정착유닛의 개략적 사시도이다.
도 3은 도 2의 정착유닛에 구비된 가열롤러의 측면도 및 그 가열롤러의 온도 그래프를 함께 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 정착유닛에 구비된 유도 코일들의 측면도이다.
도 5 내지 7은 유도 코일들의 동작 제어를 설명하기 위한 도면들로서, 도 5는 최대 규격 용지가 사용되며 실제 좌측 및 우측 여백들이 좌측 및 우측 기준값 이상인 경우를 나타내고, 도 6은 최대 규격 용지가 사용되며 실제 좌측 및 우측 여백들이 좌측 및 우측 기준값보다 작은 경우를 나타내며, 도 7은 최대 규격 용지가 사용되지 않는 경우 즉 최대 규격 용지보다 작은 규격의 용지가 사용되는 경우를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장 발생부에 구비된 유도 코일들의 측면도를 도시한다.
도 9은 도 8의 유도 코일들의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 좌우 여백들과 함께 상하 여백들을 갖는 인쇄매체의 일 예를 도시한 도면이다.
도 11은 도 10의 인쇄매체 정착시 유도 코일들에 인가되는 동작 전류들을 시간에 따라 나타낸 개략적 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치의 개략도이다.
도 1에 도시된 화상형성장치(1)는 예시적으로 레이저 프린터로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 복사기, 팩시밀리 및 복합기 등에도 적용 가능함을 이 기술 분야의 당업자라면 충분히 이해할 수 있다.
도 1을 참조하면, 화상형성장치(1)는 본체(10)와 그 하단에 착탈되는 용지공급유닛(20)을 포함한다. 본체(10) 내에는 상담지체(31)를 포함한 현상유닛(30), 전사유닛(40) 및 정착유닛(50) 등의 부품들이 설치되어 있다.
인쇄매체의 이송 경로(P)를 참조하면, 용지공급유닛(20)으로부터 픽업된 인쇄매체는 상담지체(31)와 전사유닛(40) 사이를 통과하면서 현상제 화상을 전사받으며 이후 정착유닛(50)에서 정착 과정을 받은 후 본체(10) 밖으로 배출된다.
도 2는 도 1의 화상형성장치에 구비된 정착유닛의 개략적 사시도이고, 도 3은 도 2의 정착유닛에 구비된 가열롤러의 측면도 및 그 가열롤러의 온도 그래프를 함께 도시한 도면이며, 도 4는 도 2의 정착유닛에 구비된 유도 코일들의 측면도이다.
도 2 내지 4를 참조하면, 상기 정착유닛(50)은 가압롤러(60), 가열롤러(70) 및 자기장 발생부(100)를 포함한다.
가압롤러(60)는 가열롤러(70)와 대향 배치되며 탄성부재(예로써, 스프링 부재)(미도시)에 의해 가열롤러(70)를 향해 탄성 바이어스되어 있다. 그리하여 가압롤러(60)는 가압롤러(60)와 가열롤러(70) 사이의 정착-닙을 통과하는 인쇄매체 상에 정착에 필요한 압력을 가한다.
가열롤러(70)는 가압롤러(60)와 대향 배치되며 정착-닙을 통과하는 인쇄매체에 정착에 필요한 열을 제공한다. 따라서 가열롤러(70)는 발열 수단으로서 유도 가열 부재(미도시)를 포함한다. 본 실시예에서 유도 가열 부재는 가열롤러(70)의 몸체를 둘러싼 니켈 벨트로서 구비된다. 대안적인 다른 실시예들에서, 유도 가열 부재는 가열롤러(70)의 몸체에 권취된 금속재의 코일들일 수 있다.
화상 정착시 가열롤러(70)의 유도 가열 부재에는 유도 전류가 발생되며 이 유도 전류에 의해 가열롤러(70)는 정착에 필요한 열을 생성할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 가열롤러(70)의 유도 가열 부재에 유도 전류가 흐를 때, 가열롤러(70)의 내측 영역(H1)은 정착에 필요한 타겟 온도(Tt) 이상의 온도를 갖는 반면 가열롤러(70)의 외측 영역들(H2, H3)은 타겟 온도(Tt) 이하의 온도를 갖는다.
여기서 타겟 온도(Tt)는 화상 정착에 요구되는 가열롤러(70)의 최소 온도로 정의된다. 따라서, 타겟 온도(Tt) 이상의 온도를 갖는 내측 영역(H1)에 접촉하는 인쇄매체의 영역에서는 화상 정착이 수행될 수 있으며, 타겟 온도(Tt) 이하의 온도를 갖는 외측 영역들(H2, H3)에 접촉하는 인쇄매체의 영역에서는 화상 정착이 수행되기 어렵다.
설명의 편의상, 이하에서는 가열롤러(70)의 내측 영역(H1)을 "정착 구간(H1)" 으로 지칭하며 가열롤러(70)의 외측 영역(H2, H3)을 "비정착 구간(H2, H3)" 으로 지칭한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 자기장 발생부(100)는, 지지부재(110)와, 메인 코일(120)과, 좌측 및 우측 보조 코일들(130, 140)을 포함한다.
지지부재(110)는 그 하측에 위치한 가열롤러(70)의 상부를 감싸도록 배치되며, 그 외측 표면에는 메인 코일(120) 및 보조 코일들(130, 140)이 설치된다.
메인 코일(120)은 유도 가열 부재에 유도 전류를 생성하기 위한 주 자기장(main magnetic field)을 발생시키며, 보조 코일들(130, 140)은 상기 주 자기장의 영역이 확장되도록 상기 주 자기장을 보조하는 보조 자기장(secondary magnetic field)을 발생시킨다. 따라서, 메인 코일(120)의 주 자기장에 의해, 또는 메인 코일(120)의 주 자기장 및 보조 코일들(130, 140)의 보조 자기장의 조합에 의해, 가열롤러(70)의 유도 가열 부재(미도시)에 유도 전류가 발생될 수 있다.
메인 코일(120)은 금속 재질(예로써, 구리)의 와이어가 수회 내지 수십회 권치된 것이다. 메인 코일(120)은 가열롤러(70)를 마주하도록 가열롤러(70)를 따라 연장된다. 즉, 이러한 메인 코일(120)은 가열롤러(70)의 회전축(axis of rotation: X-X')과 실질적으로 나란히 배치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 메인 코일(120)은 실질적으로 트랙 형상을 가지며, 가열롤러(70)의 회전축(X-X')과 실질적으로 나란한 직선부(121) 및 그 직선부(121)의 양단으로부터 연장된 곡선부들(122, 123)로 구성된다.
메인 코일(120) 가동시 메인 코일(120)의 직선부(121)에 대응하는 가열롤러(70)의 영역은 타겟 온도(Tt, 도 3 참조) 이상의 온도로 가열되지만 메인 코일(120)의 곡선부들(122, 123)에 대응하는 가열롤러(70)의 영역은 타겟 온도(Tt)보다 낮은 온도를 갖는다는 것을 실험적으로 확인할 수 있다. 이는 메인 코일(120)의 직선부(121)는 가열롤러(70)를 타겟 온도(Tt) 이상으로 가열하기에 충분한 자기장을 발생시키는 반면 메인 코일(120)의 곡선부들(122, 123)은 가열롤러(70)를 타겟 온도(Tt) 이상으로 가열하기에 충분한 자기장을 발생시키지 못하기 때문인 것으로 이해될 수 있다.
메인 코일(120)만 가동되고 보조 코일들(130, 140)은 가동되지 않을 경우, 즉 메인 코일(120)에만 동작 전류가 인가되고 보조 코일들(130, 140)에는 동작 전류가 인가되지 않을 경우, 가열롤러(70)의 정착 구간(H1, 도 3 참조)은 단지 메인 코일(120)의 주 자기장에 의해 형성된다. 이때, 앞서 설명한 바와 같이 메인 코일(120)의 직선부(121)에 대응하는 가열롤러(70)의 영역이 타겟 온도(Tt) 이상으로 가열될 수 있으므로, 가열롤러(70)의 정착 구간(H1)의 폭은 실질적으로 메인 코일(120)의 직선부(121)의 길이에 해당한다. 따라서, 메인 코일(120)만 가동될 경우 가열롤러(70)의 정착 구간(H1)의 폭은 실질적으로 메인 코일(120)의 직선부(121)의 길이에 해당함을 알 수 있다.
통상적인 화상형성장치의 경우, 메인 코일의 직선부의 길이는 그 화상형성장치에 의해 인쇄 가능한 최대 규격 용지의 폭 이상이 되도록 설계되며, 이러한 경우 단지 메인 코일만으로 가열롤러에 최대 규격 용지의 폭 이상의 정착 구간이 형성될 수 있다.
이와 달리, 본 실시예의 화상형성장치(1)의 경우, 메인 코일(120)의 직선부(121)의 길이는 화상형성장치(1)에 의해 인쇄 가능한 최대 규격 용지의 폭보다 작게 설계되며, 따라서 메인 코일(120)에 의해 형성되는 가열롤러(70)의 정착 구간(H1)은 상기 최대 규격 용지의 폭보다 작은 폭은 갖게 된다.
일반적으로 인쇄매체 인쇄시 상하 및 좌우 여백들이 지정되며, 그 여백 영역들에는 화상이 형성되지 않으며 따라서 정착 작업이 요구되지 않는다. 이에 기초하여, 본 실시예의 경우 메인 코일(120)의 직선부(121)는 최대 규격 용지의 폭에서 통상적인 좌측 여백의 크기 및 우측 여백의 크기를 뺀 값에 대응하는 길이를 갖도록 설계된다. 여기서, 메인 코일(120) 설계시 고려되는 통상적인 좌측 여백들의 크기 및 우측 여백의 크기를 각각 "좌측 기준값" 및 "우측 기준값" 으로 정의한다.
또한, 사용자에 의해 지정되는 좌우 여백들은 특정 문서편집 프로세서(예로써, MS 워드 또는 훈민정음)에 설정된 좌우 여백들의 디폴트 값들에 대략 유사한 값을 갖는다. 이를 고려하여, 상기 좌측 기준값 및 우측 기준값은 각각 통상적인 좌측 및 우측 여백들의 디폴트 값에 가깝게 설정될 수 있다. 예로써, 상기 좌측 기준값 및 우측 기준값은 각각 20 mm 내지 35 mm 의 범위에서 선택될 수 있다.
예로써, 화상형성장치(1) 제조시 좌측 기준값 및 우측 기준값이 각각 30 mm 로 설정된 경우, 메인 코일(120)의 직선부(121)는 최대 규격 용지의 폭보다 60 mm 만큼 작은 길이를 갖도록 설계되며, 따라서 이러한 메인 코일(120)에 의해 형성되는 정착 구간(H1, 도 3 참조)의 폭은 최대 규격 용지의 폭보다 60 mm 만큼 작게 된다.
이처럼 본 실시예의 경우, 메인 코일(120)에 의해 형성되는 정착 구간(H1)의 폭은 최대 규격 용지의 폭보다 작지만, 사용자에 의해 지정된 실제 좌측 및 우측 여백들이 전술한 좌측 및 우측 기준값들보다 작지 않다면, 메인 코일(120) 만으로도 정착 작업에 충분한 폭을 갖는 가열롤러(70)의 정착 구간(H1)을 형성할 수 있다.
이와 같이 본 실시예의 메인 코일(120)은 최대 규격 용지의 폭보다 작은 길이의 직선부(121)를 갖는다. 따라서 본 실시예의 메인 코일(120)은 종래의 일반적인 메인 코일에 비해 작은 크기를 갖게 되며, 따라서 메인 코일(120) 제조에 소요되는 재료비 및 메인 코일(120)의 가동에 필요한 전력이 절감될 수 있다.
도 2 및 4에 도시된 바와 같이, 좌측 및 우측 보조 코일들(130, 140)은 메인 코일(120)의 좌측 및 우측에 각각 배치된다. 보다 구체적으로, 좌측 및 보조 코일들(130, 140)은 메인 코일(120)의 좌측단(121) 및 우측단(123) 위에 각각 적층된다. 좌측 및 우측 보조 코일들(130, 140)은 메인 코일(120)과 동일한 재질(예로써, 구리)의 와이어가 수회 내지 수십회 권취된 것으로서 가열롤러(70)의 회전축(X-X')과 실질적으로 나란히 배치된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 좌측 보조 코일(130)은 트랙 형상을 가지며, 상기 회전축(X-X')과 나란한 직선부(131) 및 그 직선부(121)의 양단으로부터 연장된 곡선부들(132, 133)로 구성된다. 이와 유사하게, 우측 보조 코일(140)도 트랙 형상을 가지며, 상기 회전축(X-X')과 나란한 직선부(141) 및 그 직선부(141)의 양단으로부터 연장된 곡선부들(142, 143)로 구성된다.
이러한 좌측 및 우측 보조 코일(130, 140)에 인가되는 전류의 방향은 메인 코일(120)에 인가되는 전류의 방향과 동일하다. 그리하여 좌측 및 우측 보조 코일(130, 140)이 형성하는 보조 자기장에 의해 메인 코일(120)에 의해 형성되는 주 자기장이 확장될 수 있다.
전술한 바와 같이, 메인 코일(120)의 주 자기장에 의해 형성되는 정착 구간(H1)은 좌측 및 우측 기준값 만큼 작으며, 사용자에 의해 지정된 실제 좌측 및 우측 여백들이 좌측 및 우측 기준값보다 큰 경우라면 메인 코일(120) 만에 의해 형성되는 정착 구간(H1)은 정착에 요구되는 충분한 크기를 가질 수 있다.
하지만, 사용자에 의해 지정된 실제 좌측 여백이 좌측 기준값보다 작거나 사용자에 의해 지정된 실제 우측 여백이 우측 기준값보다 작다면, 메인 코일(120)에 의해 형성되는 정착 구간(H1)은 정착에 요구되는 충분한 크기를 가질 수 없다. 이러한 경우 메인 코일(120)을 보조하기 위해 좌측 보조 코일(130) 및/또는 우측 보조 코일(140)이 가동된다.
일 예로써, 좌측 및 우측 기준값이 각각 30 mm 이고 사용자가 지정한 실제 좌측 및 우측 여백이 각각 10 mm 인 경우, 실제 좌측 및 우측 여백이 좌측 및 우측 기준값보다 작으므로 좌측 보조 코일(130) 및 우측 보조 코일(140)이 모두 가동된다. 이때 가열롤러(70)의 정착 구간(H1)은 메인 코일(120)의 주 자기장과 좌측 및 우측 보조 코일들(130, 140)의 보조 자기장의 조합에 의해 형성되며, 그 정착 구간(H1)의 폭은 적어도 최대 규격 용지의 전체 폭까지 확장된다.
다른 예로써, 좌측 및 우측 기준값이 각각 30 mm 이고 사용자가 지정한 실제 좌측 및 우측 여백이 각각 10 mm, 40 mm 인 경우, 실제 좌측 여백이 좌측 기준값보다 작으므로 좌측 보조 코일(130)은 가동되지만, 실제 우측 여백이 우측 기준값보다 크므로 우측 보조 코일(130)은 가동되지 않는다. 이때 가열롤러(70)의 정착 구간(H1)은 메인 코일(120)의 주 자기장 및 좌측 보조 코일(130)의 보조 자기장의 조합에 의해 형성되며, 그 정착 구간(H1)의 폭은 적어도 최대 규격 용지의 좌측단까지 확장된다.
또 다른 예로써, 좌측 및 우측 기준값이 각각 30 mm 이고 사용자가 지정한 실제 좌측 및 우측 여백이 각각 40 mm, 10 mm 인 경우, 실제 좌측 여백이 좌측 기준값보다 크므로 좌측 보조 코일(130)은 가동되지 않지만, 실제 우측 여백이 우측 기준값보다 작으므로 우측 보조 코일(130)은 가동된다. 이때 가열롤러(70)의 정착 구간(H1)은 메인 코일(120)의 주 자기장 및 우측 보조 코일(140)의 보조 자기장의 조합에 의해 형성되며, 그 정착 구간(H1)의 폭은 적어도 최대 규격 용지의 우측단까지 확장된다.
상기 정착유닛(50)은 상기 메인 코일(120) 및 보조 코일들(130, 140)에 인가되는 동작 전류들을 제어하는 제어부(예로써, inverter)(미도시)를 더 포함한다. 이러한 제어부는 인쇄매체의 규격에 따라 그리고 그 인쇄매체에 지정된 실제 좌측 및 우측 여백들에 따라 메인 코일(120) 및 보조 코일들(130, 140)에 인가되는 전류들을 제어한다. 이에 대해 도 5 내지 7을 참조하여 자세히 살펴보기로 한다.
도 5 내지 7은 유도 코일들의 동작 제어를 설명하기 위한 도면들로서, 도 5는 최대 규격 용지가 사용되며 실제 좌측 및 우측 여백들이 좌측 및 우측 기준값 이상인 경우를 나타내며, 도 6은 최대 규격 용지가 사용되며 실제 좌측 및 우측 여백들이 좌측 및 우측 기준값보다 작은 경우를 나타내며, 도 7은 최대 규격 용지가 사용되지 않는 경우 즉 최대 규격 용지보다 작은 규격의 용지가 사용되는 경우를 나타낸다.
여기서 최대 규격 용지는 화상형성장치(1)에 의해 인쇄 가능한 최대 규격의 용지를 뜻하며 본 실시예에서 최대 규격 용지는 A4 용지인 것으로 가정한다. 또한, 좌측 및 우측 기준값은 각각 30 mm 인 것으로 가정한다.
인쇄가 시작되면, 상기 제어부는 인쇄매체의 규격에 무관하게 메인 코일(120)에 동작 전류(IM)를 인가한다. 즉, 인쇄매체가 A4 용지이던지 그보다 작은 규격의 용지이던지 간에, 정착 작업시 메인 코일(120)은 항상 가동된다.
그리고 상기 제어부는 인쇄매체가 최대 규격 용지인지를 판단한다.
인쇄매체가 최대 규격 용지(A4 용지)가 아닌 경우, 제어부는 실제 좌측 및 우측 여백들의 크기들을 고려함 없이 보조 코일들(130, 140)을 가동시키지 않는다. 즉, 제어부는 보조 코일들(130, 140)에 동작 전류들을 인가하지 않는다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 인쇄매체(P2)가 최대 규격 용지(A4 용지)보다 작은 규격의 용지(B5, A5, US Folio 용지 등)인 경우, 제어부는 메인 코일(120)에만 동작 전류(IM)를 인가한다. 이처럼 인쇄매체(P2)가 최대 규격 용지보다 작은 경우, 단지 메인 코일(120)의 주 자기장에 의해 형성되는 가열롤러(70)의 정착 구간(H1)은 그 인쇄매체(P2) 전체를 정착하기에 충분한 폭을 가질 수 있다.
인쇄매체가 최대 규격 용지(A4 용지)인 경우, 제어부는 실제 좌측 및 우측 여백들을 좌측 및 우측 기준값들과 비교한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 예를 들어 실제 좌측 여백(SL)과 실제 우측 여백(SR)이 각각 40 mm 로서 좌측 기준값(30 mm) 및 우측 기준값(30 mm)보다 크다면, 제어부는 메인 코일(120)에는 동작 전류(IM)를 계속적으로 인가하되 좌측 및 우측 보조 코일들(130, 140)은 가동하지 않는다. 이처럼 실제 좌측 여백(SL)과 실제 우측 여백(SR)이 좌측 기준값 및 우측 기준값 이상인 경우, 메인 코일(120)에 의해 형성되는 가열롤러(70)의 정착 구간(H1)의 폭은 최대 규격 용지(P1)의 화상 영역(SI)의 폭 이상의 크기를 갖는다. 따라서, 좌측 및 우측 보조 코일들(130, 140)이 가동되지 않더라도, 최대 규격 용지(P1)의 화상 영역(SI)을 충분히 정착시킬 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들어 실제 좌측 여백(SL)과 실제 우측 여백(SR)이 각각 0 mm 로서 좌측 기준값(30 mm) 및 우측 기준값(30 mm)보다 작다면, 제어부는 메인 코일(120)에 동작 전류(IM)를 계속적으로 인가함은 물론 좌측 보조 코일(130) 및 우측 보조 코일(140)에도 동작 전류들(IL1, IL2)을 인가한다. 전술했듯이 보조 코일들(130, 140)의 동작 전류들(IL1, IL2)의 방향은 메인 코일(120)의 동작 전류(IM)의 방향과 동일하다. 좌측 보조 코일(130) 및 우측 보조 코일(140)에도 동작 전류들(IL1, IL2)이 인가됨으로써, 가열롤러(70)의 정착 구간(H1)은 메인 코일(120)의 주 자기장 및 보조 코일들(130, 140)이 보조 자기장의 조합에 의해 형성되며, 그 결과 가열롤러(70)의 정착 구간(H1)의 폭은 최대 규격 용지(P1)의 전체 폭에 대응하는 크기로 확장된다. 따라서, 최대 규격 용지(P1)의 전체 영역에 대해 정착이 수행될 수 있다.
한편, 실제 좌측 여백(SL)이 10 mm로서 좌측 기준값(30 mm)보다 작은 반면 실제 우측 여백(SR)이 40 mm 로서 우측 기준값(30 mm) 이상이라면, 제어부는 좌측 보조 코일(130)은 가동하되 우측 보조 코일(140)은 가동하지 않는다. 반대로, 실제 좌측 여백(SL)이 40 mm로서 좌측 기준값(30 mm) 이상인 반면 실제 우측 여백(SR)이 10 mm 로서 우측 기준값(30 mm)보다 작다면, 제어부는 좌측 보조 코일(130)은 가동하지 않되 우측 보조 코일(140)은 가동한다. 이와 같이 좌측 보조 코일(130)과 우측 보조 코일(140)을 서로 독립적으로 제어될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장 발생부에 구비된 유도 코일들의 측면도를 도시하며, 도 9은 도 8의 유도 코일들의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 9를 참조하면, 제2 실시예에 따른 자기장 발생부(200)는 메인 코일(220)과 좌측 및 우측 보조 코일(230, 240)을 구비한 점에서 전술한 자기장 발생부(100, 도 2 참조)와 유사하나, 좌측 및 우측 상쇄 코일들(250, 260)을 추가로 구비하는 점에서 구별된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 좌측 및 우측 상쇄 코일들(250, 260)은 좌측 및 우측 보조 코일들(230, 240) 상에 각각 적층된다. 그리하여 좌측 및 우측 상쇄 코일들(250, 260)은 메인 코일(220)에 의해 형성된 주 자기장을 일부 상쇄시키는 기능을 수행한다. 즉, 좌측 및 우측 상쇄 코일들(250, 260)은 소자 코일로서 기능한다. 이들 상쇄 코일들(250, 260)에 의해, 메인 코일(220)에 의해 형성되는 가열롤러(70)의 정착 구간(H1)이 축소될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 좌측 상쇄 코일(250)은 트랙 형상을 가지며 직선부(251) 및 곡선부들(252, 253)로 구성되며, 마찬가지로 우측 상쇄 코일(260)도 직선부(261) 및 곡선부들(262, 263)로 구성된다.
도 9에 도시된 바와 같이 최대 규격 용지(A4 용지)에 비하여 현격히 작은 규격의 다른 인쇄매체(P3)(예로써, 모나크(Monarch) 용지 또는 편지봉투 용지)가 인쇄되는 경우, 정착장치(50)의 제어부는 좌측 및 우측 상쇄 코일(250, 260)에 메인 코일(220)의 동작 전류(IM)와 반대 방향의 동작 전류들(IL2, IR2)을 각각 인가한다.
따라서, 메인 코일(220)에 의해 형성된 주 자기장은 좌측 및 우측 상쇄 코일들(250, 260)에 의해 형성되는 자기장에 의해 상쇄될 수 있다. 이에 따라, 가열롤러(70)에 형성되는 정착 구간(H1)의 폭 역시 축소될 수 있다. 보다 구체적으로, 가열롤러(70)의 정착 구간(H1)의 폭은 실질적으로 좌측 및 우측 상쇄 코일들(250, 260)의 직선부들(251, 261)의 합 만큼 축소될 수 있다.
이러한 좌측 및 우측 상쇄 코일들(250, 260)의 자기장 상쇄 작용에 의해, 가열롤러(70)의 정착 구간(H1)은 아주 작은 규격의 인쇄매체(P3)에 적합하게 축소될 수 있으므로, 가열롤러(70)의 가열에 소모되는 불필요한 전력을 줄일 수 있다.
도 10은 좌우 여백들과 함께 상하 여백들을 갖는 인쇄매체의 일 예를 도시한 도면이며, 도 11은 도 10의 인쇄매체 정착시 유도 코일들에 인가되는 동작 전류들을 시간에 따라 나타낸 개략적 그래프이다.
도 10을 참조하면, 인쇄매체(P)는 좌우 여백들(SL, SR)(도 5 참조) 뿐만 아니라 상하 여백들(SU, SB)을 또한 가질 수 있다. 이러한 상하 여백들(SU, SB)은 좌우 여백들(SL, SR)과 마찬가지로 화상이 형성되지 않는 영역에 해당한다.
도 11를 참조하면, 도 10의 인쇄매체(P)에 대한 화상 정착 수행시, 정착유닛(50)의 제어부는 상하 여백들(SU, SB)이 정착-닙을 통과하는 동안에는 전술한 유도 코일들에 동작 전류가 인가되지 않도록 조절한다. 즉, 전술한 유도 코일들에 필요한 동작 전류가 IO라고 가정할 때, 화상 영역(SI)의 선단(E1)이 정착-닙을 지나가는 순간(t1) 유도 코일들의 동작 전류가 IO에 도달하며, 화상 영역(SI)의 후단(E2)이 정착-닙을 지나가는 순간(t2) 유도 코일들의 동작 전류가 IO 이하로 변화된다.
도 11에서와 같이 정착유닛(50)의 제어부가 작동함으로써, 인쇄매체(P)에 상하 여백들(SU, SB)이 설정된 경우 그 여백들(SU, SB) 영역에 가열롤러의 열이 불필요하게 소모되는 것이 방지될 수 있다. 따라서 화상 정착시 소모되는 전력을 줄일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 메인 코일의 길이를 종래에 비하여 줄일 수 있기 때문에 정착유닛의 유도 코일들에 소모되는 재료비를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 인쇄매체의 규격 및 인쇄매체에 지정된 여백들을 고려하여 유도 코일들의 동작시킴으로써 종래에 비하여 화상 정착에 소모되는 전력을 절감할 수 있다.
1 : 화상형성장치 50 : 정착유닛
60 : 가압롤러 70 : 가열롤러
100 : 자기발생부 120 : 메인 코일
130 : 좌측 보조 코일 140 : 우측 보조 코일
250 : 좌측 상쇄 코일 260 : 우측 상쇄 코일

Claims (17)

  1. 인쇄매체 상의 미정착 화상을 정착하기 위하여 화상형성장치에 구비된 정착유닛으로서,
    유도 전류에 의해 발생된 열을 상기 미정착 화상에 제공하는 가열롤러로서, 상기 유도 전류 발생시, 화상 정착에 요구되는 타겟 온도 이상으로 가열되는 정착 구간 및 상기 타겟 온도보다 낮은 온도를 갖는 비정착 구간들로 구분되는 가열롤러;
    상기 유도 전류의 생성을 위한 주 자기장을 발생시키는 메인 코일; 및
    상기 주 자기장의 영역을 확장시키기 위한 보조 자기장을 발생시키는 적어도 하나의 보조 코일;을 포함하며,
    상기 주 자기장에 의해 형성되는 상기 가열롤러의 정착 구간은 상기 화상형성장치에 의해 인쇄 가능한 최대 규격 용지의 전체 폭보다 작은 폭을 가지며, 상기 주 자기장과 상기 보조 자기장의 조합에 의해 형성되는 상기 가열롤러의 정착 구간은 상기 최대 규격 용지의 전체 폭으로 확장 가능한 것을 특징으로 하는 정착유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 메인 코일은 상기 가열롤러를 마주하도록 상기 가열롤러를 따라 연장된 것을 특징으로 하는 정착유닛.
  3. 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보조 코일은,
    상기 가열롤러의 정착 구간을 상기 최대 규격 용지의 좌측단까지 확장시키기 위한 좌측 보조 코일; 및 상기 가열롤러의 정착 구간을 상기 최대 규격 용지의 우측단까지 확장시키기 위한 우측 보조 코일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 정착유닛.
  4. 제3항에 있어서, 상기 메인 코일, 상기 좌측 보조 코일 및 상기 우측 보조 코일의 동작 전류들을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정착유닛.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는 상기 메인 코일의 동작 전류의 방향과 동일 방향의 동작 전류들을 상기 좌측 보조 코일 및 상기 우측 보조 코일에 인가시키는 것을 특징으로 하는 정착유닛.
  6. 제4항에 있어서, 상기 최대 규격 용지 정착시, 상기 제어부는, 사용자에 의해 설정된 실제 좌측 여백이 미리 설정된 좌측 기준값보다 작을 경우에만 상기 좌측 보조 코일에 동작 전류를 인가하며, 사용자에 의해 설정된 실제 우측 여백이 미리 설정된 우측 기준값보다 작을 경우에만 상기 우측 보조 코일에 동작 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 정착유닛.
  7. 제6항에 있어서, 상기 좌측 기준값 및 상기 우측 기준값은 특정 문서편집 프로그램에 설정된 좌측 여백의 디폴트 값 및 우측 여백의 디폴트 값에 해당하는 것을 특징으로 하는 정착유닛.
  8. 제6항에 있어서, 상기 메인 코일에 의해 형성되는 상기 가열롤러의 정착구간의 폭은 상기 최대 규격 용지의 폭에서 상기 좌측 기준값 및 상기 우측 기준값을 뺀 값에 대응하는 것을 특징으로 하는 정착유닛.
  9. 제3항에 있어서, 상기 메인 코일에 의해 발생된 상기 주 자기장을 상쇄시키키 위한 적어도 하나의 상쇄 코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정착유닛.
  10. 제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 상쇄 코일은,
    상기 주 자기장의 좌측 영역을 상쇄시키기 위한 좌측 상쇄 코일; 및
    상기 주 자기장의 우측 영역을 상쇄시키기 위한 우측 상쇄 코일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 정착유닛.
  11. 제10항에 있어서, 상기 좌측 상쇄 코일은 상기 좌측 보조 코일 위에 적층되며, 상기 우측 상쇄 코일은 상기 우측 보조 코일 위에 적층되는 것을 특징으로 하는 정착유닛.
  12. 제10항에 있어서, 상기 메인 코일, 상기 좌측 보조 코일, 상기 우측 보조 코일, 상기 좌측 상쇄 코일, 및 상기 우측 상쇄 코일의 동작 전류들을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정착유닛.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 정착유닛을 포함하는 화상형성장치.
  14. 인쇄매체 상의 미정착 화상을 정착하기 위하여 화상형성장치에 구비된 정착유닛의 정착 방법에 있어서,
    상기 정착유닛은, 유도 전류에 의해 발생된 열을 상기 미정착 화상에 제공하는 가열롤러로서, 화상 정착에 요구되는 타겟 온도 이상으로 가열되는 정착 구간 및 상기 타겟 온도보다 낮은 온도를 갖는 비정착 구간들로 구분되는 가열롤러와, 상기 유도 전류의 생성을 위한 주 자기장을 발생시키는 메인 코일과, 상기 가열롤러의 정착 구간을 상기 화상형성장치에 의해 인쇄 가능한 최대 규격 용지의 좌측단까지 확장시키기 위한 좌측 보조 코일과, 상기 가열롤러의 정착 구간을 상기 최대 규격 용지의 우측단까지 확장시키기 위한 우측 보조 코일을 포함하며,
    상기 정착 방법은,
    상기 메인 코일을 가동하는 단계;
    상기 인쇄매체가 상기 최대 규격 용지인지 판단하는 단계; 및
    상기 인쇄매체가 상기 최대 규격 용지일 경우, 사용자에 의해 설정된 실제 좌측 여백 및 실제 우측 여백을 미리 설정된 좌측 기준값 및 우측 기준값과 비교하여, 상기 실제 좌측 또는 우측 여백이 상기 좌측 또는 우측 기준값보다 작은 경우 상기 좌측 또는 우측 보조 코일을 가동하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정착유닛의 정착 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 인쇄매체가 상기 최대 규격 용지가 아닐 경우, 상기 실제 좌측 여백 및 상기 실제 우측 여백을 고려함 없이 상기 좌측 보조 코일 및 상기 우측 보조 코일의 동작을 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정착유닛의 정착 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 정착유닛은, 상기 주 자기장의 좌측 영역을 상쇄시키기 위한 좌측 상쇄 코일과, 상기 주 자기장의 우측 영역을 상쇄시키기 위한 우측 상쇄 코일을 더 포함하며,
    상기 정착 방법은,
    상기 인쇄매체가 상기 최대 규격 용지가 아닐 경우 상기 인쇄매체가 특정 규격의 인쇄매체인지를 판단하는 단계; 및
    상기 인쇄매체가 특정 규격의 인쇄매체일 경우에만 상기 좌측 상쇄 코일 및 상기 우측 상쇄 코일을 동작시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정착유닛의 정착 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 특정 규격의 인쇄매체는 모나크(Monarch) 용지 및 편지봉투 용지인 것을 특징으로 하는 정착유닛의 정착 방법.
KR1020110039315A 2011-04-27 2011-04-27 정착유닛 및 화상형성장치 KR20120121476A (ko)

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