KR20130031017A

KR20130031017A - 정착기 보호장치, 이를 포함하는 화상형성장치

Info

Publication number: KR20130031017A
Application number: KR1020110094666A
Authority: KR
Inventors: 김동규; 이권철
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2013-03-28
Also published as: EP2573625A2; US20130071132A1; EP2573625A3

Abstract

본 발명의 정착기 보호장치, 이를 포함하는 화상형성장치는 히터 램프 이상 과열시 히터 램프를 강제적으로 오프시켜 정착기를 보호하는 보호 기능을, 가열 롤러의 표면온도를 감지하는 비접촉 온도센서의 감지신호를 이용하여 수행하는 보호 회로를 구현함으로써 보호 기능을 위한 접촉식 온도센서를 없앨 수 있어 제조비용을 절감할 수 있다.

Description

정착기 보호장치, 이를 포함하는 화상형성장치{PROTECTION APPARATUS FOR FUSER, AND IMAGE FORMING APPARATUS HAVING IT}

본 발명은 정착기 보호장치, 이를 포함하는 화상형성장치에 관한 것으로, 정착기의 과열시 이 과열로부터 정착기를 보호할 수 있는 정착기 보호장치, 이를 포함하는 화상형성장치에 관한 것이다.

일반적으로, 복사기, 프린터, 팩시밀리 혹은 이들의 기능을 하나의 장치로 통합해 복합적으로 구현하는 복합기 등과 같은 화상형성장치는 공통적으로 입력된 화상신호를 인쇄매체에 인쇄하는 기능을 가진다.

이러한 화상형성장치는 인쇄매체를 공급하는 공급부, 급지된 인쇄매체에 화상을 형성하는 화상형성부, 인쇄매체에 형성된 화상을 정착시키는 정착기 및 화상이 정착된 인쇄매체를 외부로 배출하는 배출부 등을 포함한다.

이러한 구성들 중 정착기는 가열 롤러와 가압 롤러를 포함한다. 가열 롤러와 가압 롤러는 인쇄매체에 전사된 화상을 열과 압력으로 정착시킨다. 여기서, 가열 롤러는 내장된 열원인 히터 램프에 의해 가열된다.

일반적으로 화상형성장치는 히터 램프에 의해 가열된 가열 롤러의 온도 검출을 위한 제1 서미스터와 이 제1 서미스터의 문제 발생시 시스템을 보호하기 위한 별도의 보호용 서미스터인 제2 서미스터를 포함한다. 이 제2 서미스터에 의해 감지된 온도가 정해진 온도 이상으로 상승하는 이상 상황 발생시 히터 램프는 강제적으로 오프된다.

통상 제1 서미스터는 정밀한 온도 검출이 가능하고 온도변화에 대한 반응이 빠른 비접촉 서미스터(Non-contact Thermistor)를 사용한다. 하지만, 비접촉 서미스터는 높은 성능에 비례하여 고가이기 때문에 상대적으로 정밀한 온도 검출이 필요하지 않은 제2 서미스터에는 접촉식 서미스터를 사용한다.

기존에는 제1 서미스터의 비정상적인 동작에 대한 대비책으로 제2 서미스터를 추가 장착해야 하기 때문에 정착기 내부 구성이 복잡하고, 재료가 상승하는 요인이다.

또한, 접촉식 온도센서인 제2 서미스터의 경우, 비접촉 온도센서인 제1 서미스터에 비해 온도 변화에 대한 반응시간이 느리기 때문에 온도가 짧은 시간에 급격하게 상승하는 초기 부팅시나 절전 모드의 웨이크 업 구간에서는 보호 기능이 신속히 수행되지 못할 우려가 있다.

본 발명의 일 측면은 가열 롤러의 표면온도를 감지하는 비접촉 서미스터의 감지신호를 이용하여, 히터 램프 이상 과열시 히터 램프를 강제적으로 오프시켜 정착기를 보호하는 보호 기능을 수행하는 보호 회로를 구현하는 정착기 보호장치, 이를 포함하는 화상형성장치를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 일 측면에 따른 정착기 보호장치는 히터 램프를 가진 가열 롤러와, 가압 롤러를 포함하는 정착기에 있어서, 서로 다른 위치에 마련된 두 개의 센서를 이용하여 상기 가열 롤러의 온도를 비접촉 감지하는 온도감지부; 상기 온도감지부의 두 개의 센서출력의 전압차이를 증폭하는 차동증폭기; 상기 차동증폭기의 출력전압과 기준전압을 비교하는 비교기; 상기 비교기의 출력신호에 의해 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하는 것을 포함한다.

여기서, 상기 차동증폭기는 상기 가열 롤러의 열에 직접 노출되도록 케이싱 외부에 마련된 제1 센서의 출력신호와, 상기 제1 센서보다 상기 가열 롤러로부터 먼 곳에 위치하고 상기 케이싱 내부에 마련된 제2 센서의 출력신호의 전압차이를 증폭하는 것을 포함한다.

여기서, 상기 비교기의 출력신호에 의해 상기 히터 램프를 구동시키는 구동부가 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하는 것을 포함한다.

여기서, 상기 비교기의 출력신호에 의해 상기 히터 램프와 전원부 사이에 전원라인에 마련된 릴레이부가 개방되어 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하는 것을 포함한다.

여기서, 상기 차동증폭기로 입력된 상기 온도감지부의 두 개의 센서출력을 각각 안정화하기 위한 버퍼를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 정착기의 보호장치는 히터 램프를 가진 가열 롤러와, 가압 롤러를 포함하는 정착기에 있어서, 서로 다른 위치에 마련된 두 개의 센서를 이용하여 상기 가열 롤러의 온도를 비접촉 감지하는 온도감지부; 상기 온도감지부의 두 개의 센서출력의 전압차이를 증폭하는 차동증폭기; 상기 차동증폭기의 출력전압과 제1 기준전압을 비교하는 제1 비교기; 상기 차동증폭기의 출력전압과, 제2 기준전압을 비교하는 제2 비교기; 상기 제1 비교기의 출력신호에 의해 상기 히터 램프를 구동시키는 구동부가 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하고, 상기 제2 비교기의 출력신호에 의해 상기 히터 램프와 전원부 사이의 전원라인을 단선시키도록 마련된 릴레이부가 개방되어 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하는 것을 포함한다.

여기서, 상기 제1 비교기의 상기 제1 기준전압은 상기 제2 비교기의 상기 제2 기준전압보다 낮은 것을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화상형성장치는 감광체; 상기 감광체에 정전잠상을 형성하는 광 주사장치; 상기 감광체에 형성된 정전잠상을 토너화상으로 형성하는 현상장치; 상기 감광체에 형성된 토너화상을 인쇄매체로 운반하여 전사하는 전사벨트; 상기 전사벨트에 전사된 토너화상을 상기 인쇄매체로 정착시키도록 히터 램프를 가진 가열 롤러와, 가압 롤러를 포함하는 정착기; 다른 위치에 마련된 두 개의 센서를 이용하여 상기 가열 롤러의 온도를 비접촉 감지하는 온도감지부; 상기 온도감지부의 두 개의 센서출력의 전압차이를 증폭하고, 증폭된 출력전압과 기준전압을 비교하고, 비교결과에 따라 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하는 정착기 보호부;를 포함한다.

여기서, 상기 정착기 보호부는 상기 온도감지부의 두 개의 센서출력의 전압차이를 증폭하는 차동증폭기와, 상기 차동증폭기의 출력전압과 기준전압을 비교하고, 상기 차동증폭기의 출력전압이 상기 기준전압을 초과하면 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하도록 하기 위한 구동신호를 출력하는 비교기를 포함한다.

여기서, 상기 히터 램프에 전원을 공급하는 전원부와, 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 스위칭하여 상기 히터 램프를 구동시키는 구동부를 포함하고, 상기 비교기는 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하도록 하기 위한 구동신호를 상기 구동부에 출력하는 것을 포함한다.

여기서, 상기 히터 램프에 전원을 공급하는 전원부와, 상기 전원부와 상기 히터 램프사이의 전원라인을 단선시키도록 마련된 릴레이부를 포함하고, 상기 비교기는 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하도록 하기 위한 구동신호를 상기 릴레이부에 출력하는 것을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화상형성장치는 감광체; 상기 감광체에 정전잠상을 형성하는 광 주사장치; 상기 감광체에 형성된 정전잠상을 토너화상으로 형성하는 현상장치; 상기 감광체에 형성된 토너화상을 인쇄매체로 운반하여 전사하는 전사벨트; 상기 전사벨트에 전사된 토너화상을 상기 인쇄매체로 정착시키도록 히터 램프를 가진 가열 롤러와, 가압 롤러를 포함하는 정착기; 상기 히터 램프에 전원을 공급하는 전원부; 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 스위칭하여 상기 히터 램프를 구동시키는 구동부; 상기 전원부와 상기 히터 램프 사이의 전원라인을 단선시키도록 마련된 릴레이부; 다른 위치에 마련된 두 개의 센서를 이용하여 상기 가열 롤러의 온도를 비접촉 감지하는 온도감지부; 상기 온도감지부의 두 개의 센서출력의 전압차이를 증폭하고, 증폭된 출력전압과 서로 다르게 설정된 두 개의 기준전압과 각각 비교하고, 각각의 비교결과에 따라 상기 구동부와 상기 릴레이부 중 적어도 하나를 구동시켜 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하는 정착기 보호부;를 포함한다.

여기서, 상기 정착기 보호부는 상기 온도감지부의 두 개의 센서출력의 전압차이를 증폭하는 차동증폭기와, 상기 차동증폭기의 출력전압과 제1 기준전압을 비교하고 상기 차동증폭기의 출력전압이 상기 제1 기준전압을 초과하면 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하도록 하기 위한 구동신호를 상기 구동부에 출력하는 제1 비교기와, 상기 차동증폭기의 출력전압과 제2 기준전압을 비교하고 상기 차동증폭기의 출력전압이 상기 제2 기준전압을 초과하면 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하도록 하기 위한 구동신호를 상기 릴레이부에 출력하는 제2 비교기를 포함한다.

이상에서 설명한 본 발명의 일 측면에 따르면, 가열 롤러의 표면온도를 감지하는 비접촉 서미스터의 감지신호를 이용하는 간단한 회로 구성으로 히터 램프 이상 과열시 정착기를 보호하는 보호 기능을 구현할 수 있어 제조비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 비접촉 서미스터의 센서 출력을 이용한 간단한 회로 구성으로 기존의 정착기 보호기능을 수행할 목적으로 마련된 접촉식 서미스터를 없앨 수 있기 때문에 인터페이스 신호 와이어의 재료비를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 비접촉 서미스터보다 온도 변화에 대한 반응성이 느린 접촉식 서미스터의 물리적인 한계로 인해 기존방식에서 감지가 어려웠던 가열 초기의 비이상적인 상황에 대해서도 신속한 대응이 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 화상형성장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 화상형성장치의 정착기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 화상형성장치에서 정착기의 온도를 제어하는 설명하기 위한 제어블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화상형성장치에서 정착기 보호부의 구성을 나타낸 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 화상형성장치에서 정착기 보호부의 다른 예를 나타낸 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 화상형성장치의 정착기 보호부가 릴레이부를 개방시켜 히터 램프로 공급되는 전원라인을 물리적으로 차단하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 정착기의 보호부의 또 다른 예를 나타낸 회로도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 화상형성장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 화상형성장치(1)는 본체(10), 인쇄매체 공급장치(20), 광 주사장치(30), 감광체(40), 현상 장치(50), 전사 장치(60), 정착기(70) 및 인쇄매체 배출장치(80)를 구비한다.

본체(10)는 화상형성장치(1)의 외관을 형성하는 한편, 그 내부에 설치되는 각종 부품들을 지지한다. 본체(10)의 일측에는 본체 커버(11)가 회동 가능하게 설치된다. 본체 커버(11)는 본체(10)의 일부분을 개폐한다.

인쇄매체 공급장치(20)는 전사 장치(60)를 향해 인쇄매체를 공급한다. 인쇄매체 공급장치(20)는 인쇄매체(S)가 보관되는 카세트(21)와, 카세트(21)에 보관된 인쇄매체(S)를 한 장씩 픽업하는 픽업 롤러(22)와, 픽업된 인쇄매체를 전사 장치(60) 쪽으로 이송하는 이송 롤러(23)를 포함하여 구성된다.

광 주사장치(30)는 현상 장치(50)의 하부에 배치되어 화상 정보에 상응하는 광을 감광체(40)에 주사함으로써 감광체(40)의 표면에 정전 잠상을 형성한다.

감광체(40)는 원통형상의 금속제 드럼의 외주에 광 도전성 층이 형성된 것이다. 감광체(40)는 광 주사장치(30)에 의해 형성되는 정전 잠상 및 현상 장치(50)에 의해 형성되는 토너화상을 담지하는 상담지체(image carrier)이다. 감광체(40)는 본체(10) 내에 회전 가능하게 설치된다.

본체(10) 내에는 대전롤러(41)가 설치된다. 대전롤러(41)는 광 주사장치(30)로부터 광이 주사되기에 앞서 감광체(40)를 소정 전위로 대전시킨다. 대전롤러(41)는 감광체(40)를 균일한 전위로 대전시키는 대전기의 일 예이다. 대전롤러(2)는 감광체(40)의 외주면과 접촉 또는 비접촉 상태로 회전하면서 전하를 공급하여 감광체(40)의 외주면을 균일한 전위로 대전시킨다. 대전기로서, 대전롤러(2) 대신에 코로나 방전기가 채용될 수도 있다.

현상 장치(50)는 정전 잠상이 형성된 감광체(40)에 토너를 공급하여 토너화상을 형성한다. 현상 장치(50)는 서로 다른 색상의 토너, 예를 들면, 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 색상의 토너가 각각 수용되는 4개의 현상기(50Y, 50M, 50C, 50K)를 구비한다.

각각의 현상기(50Y, 50M, 50C, 50K)는 토너수용부(51Y, 51M, 51C, 51K), 공급 롤러(52Y, 52M, 52C, 52K)와 현상 롤러(53Y, 53M, 53C, 53K)를 가진다.

토너수용부(51Y, 51M, 51C, 51K)에는 감광체(40)로 공급될 토너가 저장된다.

공급 롤러(52Y, 52M, 52C, 52K)는 토너수용부(51Y, 51M, 51C, 51K)에 저장된 토너를 현상 롤러(53Y, 53M, 53C, 53K)에 공급한다. 공급 롤러(52Y, 52M, 52C, 52K)에는 토너수용부(51Y, 51M, 51C, 51K)에 저장된 토너를 현상 롤러(53Y, 53M, 53C, 53K)로 공급시키기 위한 공급 바이어스 전압이 인가된다.

현상 롤러(53Y, 53M, 53C, 53K)는 정전 잠상이 형성되어 있는 감광체(40)의 표면에 토너를 부착하여 토너화상을 형성한다. 현상 롤러(53Y, 53M, 53C, 53K)에는 공급 롤러(52Y, 52M, 52C, 52K)로부터 공급된 토너를 감광체(40) 상의 정정잠삼에 현상시키기 위한 현상 바이어스 전압이 인가된다.

전사 장치(60)는 중간 전사벨트(61), 제1 전사롤러(62) 및 제2 전사롤러(63)를 포함하여 구성된다.

중간 전사벨트(61)는 현상 장치(50)에 의해 형성된 토너화상을 담지하는 상담지체이다. 중간 전사벨트(61)는 지지롤러들(64)(65)에 의해 지지되어 감광체(40)의 선속도와 동일한 속도로 주행한다. 중간 전사벨트(6)의 길이는 화상형성장치에 사용되는 최대 크기의 인쇄매체(S)의 길이와 같거나 적어도 그보다 길다.

제1 전사롤러(62)는 중간 전사벨트(61)를 사이에 두고 감광체(40)와 마주하여 감광체(40)에 형성된 토너화상이 중간 전사벨트(61)로 전사되도록 한다. 제1 전사롤러(62)에는 감광체(40)에 형성된 토너화상을 중간 전사벨트(61)로 전사시키기 위한 제1 전사 바이어스 전압이 인가된다.

제2 전사롤러(63)는 중간 전사벨트(61)를 사이에 두고 지지롤러(65)와 마주한다. 제2 전사롤러(63)는 감광체(40)에서 중간 전사벨트(61)로 화상이 전사되는 동안에는 중간 전사벨트(61)로부터 이격되고, 감광체(40)의 토너화상이 중간 전사벨트(61)로 완전히 전사되면 중간 전사벨트(61)에 소정 압력으로 접촉된다. 제2 전사롤러(63)가 중간 전사벨트(61)와 접촉하면 중간 전사벨트(61)의 화상이 인쇄매체로 전사된다. 제2 전사롤러(63)에는 토너화상을 인쇄매체로 전사시키기 위한 제2 전사 바이어스 전압이 인가된다.

정착기(70)는 토너화상을 인쇄매체에 정착시킨 후 토너화상이 정착된 인쇄매체를 인쇄매체 배출장치(80)로 전달하는 역할을 한다. 정착기(70)는 열원을 가지는 가열 롤러(71)와, 이 가열 롤러(71)에 대향하여 설치되는 가압 롤러(72)를 포함한다. 인쇄매체가 가열 롤러(71)와 가압 롤러(72)의 사이를 통과할 때, 가열 롤러(71)로부터 전달되는 열과 가열 롤러(71)와 가압 롤러(72) 사이에서 작용하는 압력에 의해 토너화상이 인쇄매체에 고정된다.

한편 인쇄매체 배출장치(80)는 배지 롤러(81)와 배지 백업 롤러(82)를 구비하여 정착기(70)를 통과한 인쇄매체를 본체(10)의 외부로 배출한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 화상형성장치의 정착기의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 정착기(70)는 가열 롤러(71), 가압 롤러(72) 및 가압부(73)을 포함한다.

가열 롤러(71)는 회전 가능하게 설치되어 인쇄매체(P)에 전사된 토너화상(T)을 열에 의해 인쇄매체(P)에 녹여서 붙인다. 가열 롤러(100)는 그 내부 중앙에 가열원인 할로겐 램프 등의 히터 램프(71a)를 포함한다. 이 히터 램프(71a)가 가열 롤러(71)의 내부에서 열을 발생하고, 가열 롤러(71)는 히터 램프(71a)로부터의 복사열에 의해 가열된다.

가열 롤러(71)의 하부에는 인쇄매체(P)를 사이에 두고 가열 롤러(71)와 대향되게 가압 롤러(72)가 위치한다. 가압 롤러(72)는 가압부(73)에 의해 탄력적으로 지지되어 가압 롤러(71)와 가압 롤러(72) 사이를 통과하는 인쇄매체(P)를 가열 롤러(71)에 소정의 압력으로 밀착시킨다. 이때, 토너화상(T)이 전사된 인쇄매체(P)는 가열 롤러(71)와 가압 롤러(72) 사이를 통과할 때 열과 압력을 받아 토너화상(T)이 인쇄매체(P)의 표면에 녹아서 달라 붙는다.

가압부(73)는 가압 롤러(72)가 인쇄매체(P)를 가압할 수 있도록 가압 롤러(72)의 회전축(R)을 지지하여 가압력을 발생시킨다.

가열 롤러(71)의 근방에는 온도감지부(100)가 마련되어 있다.

온도감지부(100)는 가열 롤러(71)의 표면온도를 감지한다. 예를 들면, 온도감지부(74)는 가열 롤러(71)의 표면온도를 비접촉 방식으로 감지하는 비접촉 서미스터이다. 참고로, 도 2에서 알 수 있듯이, 정착기(70)에는 기존과 다르게 보호 용도의 접촉식 서미스터가 존재하지 않는다.

온도감지부(100)는 몸체를 이루는 케이싱(101)에 마련되는 2개의 비접촉 온도센서(102,103)를 포함한다. 온도감지부(100)는 첫 번째 센서인 제1 센서(이하 TD 센서)(102)는 가열 롤러(71)에 직접적으로 노출되도록 케이싱(102)의 외측 마련되고, 두 번째 센서인 제2 센서(이하 TC 센서)(102)는 이 케이싱(103)의 내측에 마련된다.

TD 센서(102)는 현재 위치에서 감지한 온도신호값인 제1 출력(TD_OUT)를 출력한다. 이 제1 출력(TD_OUT)은 가열 롤러(71)의 표면온도를 나타낸다.

TC 센서(103)는 현재 위치에서 감지한 온도신호값인 제2 출력(TC_OUT)를 출력한다. 이 제2 출력(TC_OUT)는 제1 출력(TD_OUT)가 가열 롤러(71)의 표면온도를 나타낼 수 있도록 제1 출력(TD_OUT)에 대한 온도 보정을 위한 온도신호값 역할을 한다.

온도감지부(100)의 두 개의 센서(102,103)로부터 출력된 센서 출력(TD_OUT과 TC_OUT)은 화상형성장치를 전반적으로 제어하는 제어부에 전송되며, 이 제어부는 이 두 개의 센서출력(TD 출력과 TC 출력)에 따라 히터 램프(71a)에 공급되는 전력을 제어하여 가열 롤러(71)의 표면온도를 주어진 온도범위와 안전 온도범위 내에서 유지시킨다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 화상형성장치에서 정착기의 온도를 제어하는 설명하기 위한 제어블록을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 화상형성장치는 정착기 보호부(110), 제어부(120), 전원부(130), 구동부(140) 및 릴레이부(150)를 포함한다.

도 3에서 알 수 있듯이, 정착기(70)에는 기존과 다르게 보호 용도의 접촉식 서미스터가 존재하지 않으며, 비접촉 서미스터를 가진 온도감지부(100)의 센서출력을 입력받는 정착기 보호부(110)가 기존의 접촉식 서미스터의 보호 기능을 대체한다.

정착기 보호부(110)는 온도감지부(100)로부터 출력된 두 개의 센서출력(TD_OUT, TC_OUT)를 입력받는다. 온도감지부(100)의 구성에서 온도 검출을 위한 TD 센서(102)는 가열 롤러(71)에 직접적으로 노출되어 있으며, 이 TD 센서(102)에 의해 감지된 온도값의 보정에 사용되는 온도값을 감지하는 TC 센서(103)은 케이싱(101)의 내부에 위치한다. 따라서 온도가 상승함에 따라 외부로 노출된 TD 센서(102)는 케이싱(101)의 내부에 위치한 TC 센서(103)에 비해 더 많은 열은 받기 때문에 더 높은 온도상승이 이루어진다.

그리고 이러한 센서 위치에 기인한 TD 출력(TD_OUT)과 TC 출력(TC_OUT)의 온도 차이는 온도가 상승할수록 일정하게 증가하는 특성을 보인다. 이러한 온도감지부(100)를 구성하는 비접촉 서미스터의 출력특성은 상용의 비접촉 서미스터에서 일반적으로 나타나는 특성이다.

정착기 보호부(110)는 이러한 비접촉 서미스터의 온도상승에 의한 TD 출력(TD_OUT)과 TC 출력(TC_OUT)의 비(TD_OUT/TC_OUT)가 선형적으로 증가하는 현상을 이용하여 히터 램프(71a)의 과열을 방지함으로써 정착기(70)를 과열로부터 보호한다.

정착기 보호부(110)는 정착기(70)의 과열시 정착기(70)을 과열로부터 보호할 수 있도록 두 개의 제어신호를 온도 상승에 맞추어 단계적으로 출력할 수 있다(물론 어느 한 개의 제어신호만을 출력하는 것도 가능하다).

제1 제어신호(HC-signal)는 구동부(140)에 출력하는 신호이다. 제1 제어신호(HC-signal)는 히터 램프(71a)를 오프시키도록 구동부(140)로 하여금 히터 램프(71a)에 공급되는 전원을 차단하도록 하기 위한 제어신호이다. 구동부(140)에 의해 히터 램프(71a)에 공급되는 전원이 차단되면 시간이 지남에 따라 가열 롤러(71)의 표면온도가 낮아지게 된다.

제2 제어신호(FRC-signal)는 릴레이부(150)에 직접 출력하는 신호이다. 제2 제어신호(FRC-signal)는 릴레이부(150)를 직접 개방시키도록 하기 위한 제어신호(FRC-signal)이다. 릴레이부(150)가 오프되면, 히터 램프(71a)에 공급되는 전원라인이 물리적으로 단선된다.

제어부(120)는 정착기 보호부(110)와 마찬가지로 온도감지부(100)로부터 두 개의 센서출력(TD_OUT, TC_OUT)을 입력받는다. 제어부(120)는 입력된 센서출력들(TD_OUT, TC_OUT)의 아날로그 값을 디지털 값으로 변환한 후 이 센서출력들(TD_OUT, TC_OUT)을 조합하여 미리 정해진 온도테이블과 비교함으로써 가열 롤러(71)의 온도를 인식한다.

또한, 제어부(120)는 가열 롤러(71)가 미리 설정된 온도범위 내를 유지할 수 있도록 구동부(140)에 히터 램프(71a)의 온과 오프 제어를 위한 제어신호(SW_signal)를 출력한다.

전원부(130)는 정착기(70)의 전원을 공급한다.

구동부(140)는 제어부(120)의 제어신호에 의해 히터 램프(71a)에 공급되는 전원을 스위칭하기 위한 동작을 수행함으로써 전원부(130)의 전원을 히터 램프(71a)에 공급하거나 공급된 전원을 차단시킨다. 이때, 구동부(140)가 제어부(120)의 제어신호(SW_signal)에 따라 히터 램프(71a)에 전원부(130)의 전원을 공급하는 중에 정착기 보호부(110)로부터 제1 제어신호(HC-signal)가 수신되면, 구동부(140)는 자체 내의 스위칭소자(예를 들면, 트라이악(Triac))를 오프시킴으로써 히터 램프(71a)에 공급된 전원을 차단시킨다. 이에 따라, 가열 롤러(71)의 온도가 점차 낮아진다.

릴레이부(150)는 릴레이 코일(C)과 릴레이 스위치(SW)를 가진 릴레이(150a)를 포함한다(도 6 참조). 릴레이부(150)는 전원부(130)와 구동부(140)의 사이의 전원라인 상에 마련된다. 릴레이부(150)는 정착기 보호부(110)로부터 수신한 제2 제어신호(FRC-signal)에 의해 작동하여 히터 램프(71)에 공급되는 전원라인을 물리적으로 개방한다. 이와 같이, 전원라인을 물리적으로 개방시킴으로써 구동부(140)가 히터 램프(71a)에 전원 공급을 차단하지 않더라도 히터 램프(71a)에 전원이 공급되는 것을 보다 확실히 차단할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화상형성장치에서 정착기 보호부의 구성을 나타낸 회로도를 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 정착기 보호부(110)는 증폭회로(111)와 비교회로(112)를 포함한다.

증폭회로(111)는 차동증폭기(OPAMP)(111a)를 포함한다.

비교회로(112)는 비교기(Comparator)(112a)를 포함한다.

이와 같이, 정착기 보호부(110)는 온도감지부의 두 개의 센서출력인 두 개의 센서출력(TD_OUT, TC_OUT)을 이용한 차동증폭기(111a)와 비교기(112a)를 포함하고, 이러한 회로 구성을 이용하여 기존의 접촉식 서미스터의 보호 기능을 대체한다.

차동증폭기(111a)와 비교기(112a)를 이용한 회로 구성은 기존의 접촉 서미스터와 동일하게 정착기(70)의 보호 기능을 수행한다. 즉, 정착기(70)가 비정상정인 원인에 의해 가열되어 과열되는 등 이상 상황 발생시 자동으로 구동부(140)로 하여금 히터 램프(71a)에 공급되는 전원을 차단하도록 하기 위해 구동부(140)에 히터 오프 신호(Heater OFF Signal)인 제1 제어신호(HC-signal)를 보낸다.

다시 도 4를 살펴보면, 온도감지부(100)의 두 개의 센서출력(TD_OUT, TC_OUT)은 차동증폭기(111a)에 입력된다. 센서출력들(TD_OUT, TC_OUT)을 입력받은 차동증폭기(111a)는 TC 출력(TC_OUT)과 TD 출력(TD_OUT)의 차성분을 증폭하여 출력한다. 이때, 차동증폭기(111a)는 출력되는 신호 레벨을 비교기(112a)에서 처리할 수 있는 신호 레벨(Signal Level)로 가공한다.

차동 증폭된 차동증폭기(111a)의 출력은 가열 롤러(71)의 열에 직접 노출된 TD 센서(102)에 의해 감지된 온도가 상승할수록 점점 증가하는 경향을 보인다. 이는 TD 센서(102)와 TC 센서(103)의 위치 차이로 인해 TD 출력(TD_OUT)과 TC 출력(TC_OUT)의 차이가 온도상승에 따라 커지기 때문이다. 이렇게 증폭된 차동증폭기(111a)의 출력은 보호 기능을 수행하기 위한 비교기(112a)의 입력으로 전달된다.

비교기(112a)는 차동증폭기(111a)의 출력이 반전단자인 "-"단자에 입력되면, 입력된 신호값과 비 반전단자인 "+"단자의 기준값(reference value)과 비교하고, "-"단자 입력이 "+"단자의 기준값 이하이면 로우 레벨의 제1 제어신호(HC_signal)를 출력하고, "-"단자의 입력이 "+"단자의 기준값을 초과하면, 하이 레벨의 제1 제어신호(HC_signal)를 출력한다. 이렇게 출력된 각각 전압 레벨의 제1 제어신호(HC_signal)는 구동부(140)에 전달된다. 여기서 특정 온도대역의 전압값을 비교기(112a)의 기준값 회로로 구성하여 가용 온도 대역에서 제어되는 정상동작 상태에서는 비교기(112a)는 구동부(140)에 로우 레벨의 제1 제어신호(HC_signal)를 출력하고, 그 반대인 비정상동작 상태에서는 구동부(140)로 하여금 히터 램프(71a)에 공급되는 전원을 차단하도록 하기 위해 비교기(112a)는 구동부(150)에 하이 레벨의 제1 제어신호(HC_signal)를 출력한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 화상형성장치에서 정착기 보호부의 다른 예를 나타낸 회로도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 정착기 보호부(110)는 1 개의 증폭회로(111)와 2개의 비교회로(112,113)을 포함할 수 있다.

즉, 정착기 보호부(110)는 복수의 비교회로(112,113)을 가짐으로써 보다 정밀한 정착기 보호 기능을 수행할 수 있다.

도 4와 마찬가지로, 증폭회로(111)는 차동증폭기(111a)를 포함하고, 제1 비교회로(112)는 제1 비교기(112a)를 포함한다. 이러한 구성을 가진 정착기 보호부(110)는 차동증폭기(111a)와 제1 비교기(112a)를 이용한 회로 구성을 통해 정착기(70)의 과열시 자동으로 구동부(140)로 하여금 히터 램프(71a)에 공급되는 전원을 차단하도록 하기 위해 구동부(140)에 히터 오프 신호(Heater OFF Signal)인 히터 제어 신호(HC-signal)(예를 들면, 하이 레벨의 제1 제어신호)를 보낸다.

한편, 제2 비교회로(113)는 제2 비교기(Comparator)(113a)를 포함한다. 정착기 보호부(110)는 차동증폭기(OPAMP)(111a)와 제2 비교기(113a)를 이용한 회로 구성을 통해 제1 비교기(112a)의 출력인 히터 제어 신호(HC-signal)에 의해서 구동부(140)가 히터 램프(71a)에 공급되는 전원을 차단하지 못한 경우에도 릴레이부(150)의 개방에 의해 히터 램프(71a)에 전원을 공급하는 전원라인이 물리적으로 분리되도록 구동부(140)에 정착기 릴레이 오프 신호(Fuser Relay OFF Signal)인 정착기 릴레이 제어 신호(FRC-signal)를 보낸다.

이상과 같이, 복수의 비교회로(112,113)을 가진 정착기 보호부(Comparator는 다음과 같은 2가지 단계로 보호 동작을 수행한다. 먼저 지정된 온도 이상으로 감지온도가 상승시 제1 비교기(112a)를 통해 히터 오프 신호를 구동부(140)에 전달한다. 히터 오프 신호는 일시적으로 구동부(140)의 스위칭소자에 입력되는 히터 제어 신호를 오프시키는 것이다. 히터 오프 신호에 의해서도 온도가 하락하지 않고 지속적으로 상승시 시스템 보호를 위해 정착기 릴레이 오프 신호(FRS-signal)를 릴레이부(150)에 전달한다. 정착기 릴레이 오프 신호(FRC-signal)은 구동부(140)에 공급되는 전원을 차단하는 것으로 히터 오프 신호보다 더욱 강력한 보호 신호 역할을 한다. 정착기 릴레이 오프 신호(FRC-signal)이 입력되면 정착기(70)로 전원을 공급하는 릴레이부(150)가 개방되어 히터 램프(71a)에 공급되는 전원이 차단되기 때문에 물리적으로 히터 램프(71a)에 전원을 공급할 수 없게 되어 가열 롤러(71)의 온도가 점차 하락한다.

이와 같이, 가열 롤러(71)의 과열시, 구동부(140)에 히터 제어 신호(HC_signal)를 출력하는 1단계 보호 기능은 구동부(140)로 하여금 히터 램프(71a)에 공급된 전원을 차단시키도록 하기 위해 구동부(140)의 스위칭소자인 트라이악을 강제로 오프시킨다. 1단계 보호 기능으로도 가열 롤러(71)의 온도가 하강하지 않고 지속적으로 상승할 경우에는 2단계 보호 기능이 동작된다. 릴레이부(150)에 정착기 릴레이 제어 신호(FRC-signal)를 출력하는 2단계 보호 기능은 릴레이부(150)을 개방시켜 물리적으로 히터 램프(71a)에 전원 공급이 이루어지지 않게 한다. 이와 같은 두 단계의 보호 기능을 통해 정착기(70)을 과열로부터 보호할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 정착기의 보호부의 또 다른 예를 나타낸 회로도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 정착기 보호부(110)는 차동증폭기(111a)의 전단에 차동증폭기(111a)에 입력되는 온도감지부(100)의 TC 출력(TC_OUT)과 TD 출력(TD_OUT)의 신호 안정화를 위한 버퍼(114a,114b)를 가진 버퍼 회로(114)를 포함할 수 있다. TC 출력(TC_OUT)과 TD 출력(TD_OUT)은 차동증폭기(111a)로 입력되기 전에 버퍼회로를 거치면서 신호가 안정화된다. 이와 같이, 입력 신호의 레벨을 안정적으로 유지하기 위한 버퍼(114a, 114b)를 가짐으로써 이후 단으로 보다 안정된 신호를 전달할 수 있다.

일반적인 정착기의 내부구조를 보면 가열 롤러의 중앙부에 한 개의 히터 램프(이하 메인 히터 램프)를 가지지만, 보조적인 수단으로 가열 롤러의 내측 바깥 측으로 사이드 히터 램프(Side Heating Lamp)(보조 히터 램프)를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 메인 히터 램프는 중앙부의 대부분 구간을 가열하는 역할을 수행하고, 보조 히터 램프는 메인 히터 램프에 의해 가열되지 않는 구간을 가열한다. 통상, 메인 히터 램프가 보조 히터 램프보다 큰 용량을 가진다.

이와 같이, 여러 개의 히터 램프를 가진 정착기의 경우, 서미스터 역시 메인 히터 램프와 보조 히터 램프에 대해 각각 필요하게 되며 보호 회로 역시 개별 히터 램프에 대해 구현해야 한다. 보조 히터 램프의 보호 회로 구성은 메인 히터 램프의 보호 회로 구성과 동일하나 히터 램프의 배관구조 및 히터 램프 용량의 차이에 따라 보호 신호의 설정 온도의 차이가 있다. 즉, 메인 히터 램프는 더 높은 용량의 히터 램프를 사용하며 보조 히터 램프에 비해 더 많은 구간의 용지 정착(Paper Fusing)을 담당하기 때문에 제어하는 목표 온도도 더 높게 된다. 따라서 보호 회로로 제어하는 비교기의 기준전압도 더 높게 설정한다.

이상에서는 정착기 보호부(110)가 가열 롤러(71)의 과열시 1차적으로 구동부(140)을 통해 히터 램프(71a)에 공급되는 전원을 차단하는 것에 대해서 설명하고 있지만, 이에 한정되지 않으며, 구동부(140) 대신에 릴레이부(150)를 개방시켜 가열 롤러(71)의 과열을 방지할 수 있다.

70 : 정착기 71 : 가열롤러
71a: 히터 램프 72 : 가압롤러
100 : 온도감지부 101 : 케이싱
102 : 제1 센서(TD 센서) 103 : 제2 센서(TC 센서)
110 : 정착기 보호부 120 : 제어부
130 : 전원부 140 : 구동부
150 : 릴레이부

Claims

히터 램프를 가진 가열 롤러와, 가압 롤러를 포함하는 정착기에 있어서,
서로 다른 위치에 마련된 두 개의 센서를 이용하여 상기 가열 롤러의 온도를 비접촉 감지하는 온도감지부;
상기 온도감지부의 두 개의 센서출력의 전압차이를 증폭하는 차동증폭기;
상기 차동증폭기의 출력전압과 기준전압을 비교하는 비교기;
상기 비교기의 출력신호에 의해 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하는 것을 포함하는 정착기의 보호장치.
제1항에 있어서
상기 차동증폭기는 상기 가열 롤러의 열에 직접 노출되도록 케이싱 외부에 마련된 제1 센서의 출력신호와, 상기 제1 센서보다 상기 가열 롤러로부터 먼 곳에 위치하고 상기 케이싱 내부에 마련된 제2 센서의 출력신호의 전압차이를 증폭하는 것을 포함하는 정착기의 보호장치.
제1항에 있어서
상기 비교기의 출력신호에 의해 상기 히터 램프를 구동시키는 구동부가 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하는 것을 포함하는 정착기의 보호장치.
제1항에 있어서
상기 비교기의 출력신호에 의해 상기 히터 램프와 전원부 사이에 전원라인에 마련된 릴레이부가 개방되어 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하는 것을 포함하는 정착기의 보호장치.
제1항에 있어서
상기 차동증폭기로 입력된 상기 온도감지부의 두 개의 센서출력을 각각 안정화하기 위한 버퍼를 포함하는 정착기의 보호장치.
히터 램프를 가진 가열 롤러와, 가압 롤러를 포함하는 정착기에 있어서,
서로 다른 위치에 마련된 두 개의 센서를 이용하여 상기 가열 롤러의 온도를 비접촉 감지하는 온도감지부;
상기 온도감지부의 두 개의 센서출력의 전압차이를 증폭하는 차동증폭기;
상기 차동증폭기의 출력전압과 제1 기준전압을 비교하는 제1 비교기;
상기 차동증폭기의 출력전압과, 제2 기준전압을 비교하는 제2 비교기;
상기 제1 비교기의 출력신호에 의해 상기 히터 램프를 구동시키는 구동부가 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하고, 상기 제2 비교기의 출력신호에 의해 상기 히터 램프와 전원부 사이의 전원라인을 단선시키도록 마련된 릴레이부가 개방되어 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하는 것을 포함하는 정착기의 보호장치.
제6항에 있어서
상기 차동증폭기는 상기 가열 롤러의 열에 직접 노출되도록 케이싱 외부에 마련된 제1 센서의 출력신호와, 상기 제1 센서보다 상기 가열 롤러로부터 먼 곳에 위치하고 상기 케이싱 내부에 마련된 제2 센서의 출력신호의 전압차이를 증폭하는 것을 포함하는 정착기의 보호장치.
제6항에 있어서
상기 제1 비교기의 상기 제1 기준전압은 상기 제2 비교기의 상기 제2 기준전압보다 낮은 것을 포함하는 정착기의 보호장치.
감광체;
상기 감광체에 정전잠상을 형성하는 광 주사장치;
상기 감광체에 형성된 정전잠상을 토너화상으로 형성하는 현상장치;
상기 감광체에 형성된 토너화상을 인쇄매체로 운반하여 전사하는 전사벨트;
상기 전사벨트에 전사된 토너화상을 상기 인쇄매체로 정착시키도록 히터 램프를 가진 가열 롤러와, 가압 롤러를 포함하는 정착기;
다른 위치에 마련된 두 개의 센서를 이용하여 상기 가열 롤러의 온도를 비접촉 감지하는 온도감지부;
상기 온도감지부의 두 개의 센서출력의 전압차이를 증폭하고, 증폭된 출력전압과 기준전압을 비교하고, 비교결과에 따라 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하는 정착기 보호부;를 포함하는 화상형성장치.
제9항에 있어서
상기 정착기 보호부는 상기 온도감지부의 두 개의 센서출력의 전압차이를 증폭하는 차동증폭기와, 상기 차동증폭기의 출력전압과 기준전압을 비교하고, 상기 차동증폭기의 출력전압이 상기 기준전압을 초과하면 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하도록 하기 위한 구동신호를 출력하는 비교기를 포함하는 화상형성장치.
제10항에 있어서
상기 차동증폭기는 상기 가열 롤러의 열에 직접 노출되도록 케이싱 외부에 마련된 제1 센서의 출력신호와, 상기 제1 센서보다 상기 가열 롤러로부터 먼 곳에 위치하고 상기 케이싱 내부에 마련된 제2 센서의 출력신호의 전압차이를 증폭하는 것을 포함하는 화상형성장치.
제10항에 있어서
상기 히터 램프에 전원을 공급하는 전원부와, 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 스위칭하여 상기 히터 램프를 구동시키는 구동부를 포함하고,
상기 비교기는 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하도록 하기 위한 구동신호를 상기 구동부에 출력하는 것을 포함하는 화상형성장치.
제10항에 있어서
상기 차동증폭기로 입력된 상기 온도감지부의 두 개의 센서출력을 각각 안정화하기 위한 버퍼를 포함하는 화상형성장치.
제10항에 있어서
상기 히터 램프에 전원을 공급하는 전원부와, 상기 전원부와 상기 히터 램프사이의 전원라인을 단선시키도록 마련된 릴레이부를 포함하고,
상기 비교기는 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하도록 하기 위한 구동신호를 상기 릴레이부에 출력하는 것을 포함하는 화상형성장치.
감광체;
상기 감광체에 정전잠상을 형성하는 광 주사장치;
상기 감광체에 형성된 정전잠상을 토너화상으로 형성하는 현상장치;
상기 감광체에 형성된 토너화상을 인쇄매체로 운반하여 전사하는 전사벨트;
상기 전사벨트에 전사된 토너화상을 상기 인쇄매체로 정착시키도록 히터 램프를 가진 가열 롤러와, 가압 롤러를 포함하는 정착기;
상기 히터 램프에 전원을 공급하는 전원부;
상기 히터 램프에 공급되는 전원을 스위칭하여 상기 히터 램프를 구동시키는 구동부;
상기 전원부와 상기 히터 램프 사이의 전원라인을 단선시키도록 마련된 릴레이부;
다른 위치에 마련된 두 개의 센서를 이용하여 상기 가열 롤러의 온도를 비접촉 감지하는 온도감지부;
상기 온도감지부의 두 개의 센서출력의 전압차이를 증폭하고, 증폭된 출력전압과 서로 다르게 설정된 두 개의 기준전압과 각각 비교하고, 각각의 비교결과에 따라 상기 구동부와 상기 릴레이부 중 적어도 하나를 구동시켜 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하는 정착기 보호부;를 포함하는 화상형성장치.
제15항에 있어서
상기 정착기 보호부는 상기 온도감지부의 두 개의 센서출력의 전압차이를 증폭하는 차동증폭기와, 상기 차동증폭기의 출력전압과 제1 기준전압을 비교하고 상기 차동증폭기의 출력전압이 상기 제1 기준전압을 초과하면 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하도록 하기 위한 구동신호를 상기 구동부에 출력하는 제1 비교기와, 상기 차동증폭기의 출력전압과 제2 기준전압을 비교하고 상기 차동증폭기의 출력전압이 상기 제2 기준전압을 초과하면 상기 히터 램프에 공급되는 전원을 차단하도록 하기 위한 구동신호를 상기 릴레이부에 출력하는 제2 비교기를 포함하는 화상형성장치.
제16항에 있어서
상기 제1 비교기의 상기 제1 기준전압은 상기 제2 비교기의 상기 제2 기준전압보다 낮은 것을 포함하는 화상형성장치.
제16항에 있어서
상기 차동증폭기로 입력된 상기 온도감지부의 두 개의 센서출력을 각각 안정화하기 위한 버퍼를 포함하는 화상형성장치.