KR20130038028A - 화상형성장치의 정착 장치 및 이의 누설 전류 검지 방법 - Google Patents

화상형성장치의 정착 장치 및 이의 누설 전류 검지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 발열층이 형성된 정착 부재 및 상기 정착 부재와 가압 접촉하여 정착닙을 형성하는 가압 부재를 포함하는 화상형성장치의 정착 장치는, 상기 발열층이 가열되도록 상기 발열층에 전원을 인가하는 전원 공급부; 상기 발열층의 입력 전류와 출력 전류의 차이에 해당하는 전류 신호를 검출하는 전류 신호 검출부; 상기 전류 신호 검출부에서 검출한 전류 신호를 분석하여 상기 발열층에서 전류가 누설되는지 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 판단부의 판단 결과 상기 발열층에서 전류가 누설되는 경우 상기 전원 공급부로부터 상기 발열층에 인가되는 전원을 차단하는 전원 차단부를 포함한다.

Description

화상형성장치의 정착 장치 및 이의 누설 전류 검지 방법{fusing device of image forming apparatus and leakage current detecting method thereof}
발열층이 형성된 정착 부재를 포함하는 정착 장치에 관한 것으로 발열층으로부터 누설되는 전류를 검지하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
화상형성장치에서 인쇄매체에 화상을 형성하는 과정은 다음과 같이 설명할 수 있다. 우선 감광체에 노광하여 정전잠상(electrostatic latent image)을 형성한 후 여기에 현상제를 공급하여 화상을 현상한다. 즉, 감광체의 표면에 대전된 현상제 입자가 정전잠상의 형태에 따라 분포한다. 그리고 감광체에 형성된 화상을 인쇄매체에 전사한다. 즉, 감광체 표면의 현상제 입자들을 인쇄매체로 전사시킨다. 마지막으로, 인쇄매체에 전사된 현상제를 가열 및 가압하여 인쇄매체에 정착시킴으로써 화상형성 프로세스는 종료된다.
상기 화상형성 프로세스 중에서 인쇄매체에 전사된 현상제를 정착시키는 프로세스는 화상형성장치에 포함된 정착 장치에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로 정착 장치의 정착 벨트 및 가압 롤러가 가압 접촉되어 형성된 정착닙(fusing nip)에 현상제가 표면에 전사된 인쇄매체가 통과함으로써 압력을 인가받고, 이때 정착 벨트는 정착닙을 통과하는 인쇄매체에 열을 공급한다.
정착 장치의 정착 벨트를 가열시킴으로써 정착 작업에 필요한 열을 인쇄 매체에 공급한다. 정착 벨트를 가열시키기 위해 정착 벨트와 접촉하는 가열 롤러의 내부에 할로겐 램프 등의 히터를 구비하거나 정착 벨트의 표면에 표면 발열체를 구비하는 방법이 있다. 본원발명은 이 중 정착 벨트의 표면에 표면 발열체를 구비하는 방법에 관한 것이므로 이하에서는 이에 대해 자세히 설명한다.
표면 발열체를 구비하는 정착부의 정착 벨트의 기본적인 구조는 기초가 되는 지지층 위에 표면 발열체층이 형성되고, 그 위에 절연층이 형성된다. 가열을 위해 표면 발열체층에 직접 전원을 인가함으로써 표면 발열체층에는 전류가 흐르게 되므로 그 위에 절연층을 형성함으로써 기기 고장 및 사용자 감전의 위험을 방지한다.
이러한 표면 발열체를 구비하는 방식은 정착 롤러 또는 정착 벨트의 내부의 발열체로부터 열을 인가받는 방식과 달리 표면이 직접 가열되므로 열 효율이 좋은 장점이 있다. 반면, 표면 발열체를 덮고 있는 절연층이 파손되거나 벨트가 단절되는 등 정착 벨트가 파손되면 표면 발열체에 흐르는 전류로 인하여 기기 고장 또는 사용자 감전 등의 문제가 발생할 수 있는 단점이 있다.
정착 벨트의 표면 발열체로부터 누설되는 전류를 검지할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 발열층이 형성된 정착 부재 및 상기 정착 부재와 가압 접촉하여 정착닙을 형성하는 가압 부재를 포함하는 화상형성장치의 정착 장치는, 상기 발열층이 가열되도록 상기 발열층에 전원을 인가하는 전원 공급부; 상기 발열층의 입력 전류와 출력 전류의 차이에 해당하는 전류 신호를 검출하는 전류 신호 검출부; 상기 전류 신호 검출부에서 검출한 전류 신호를 분석하여 상기 발열층에서 전류가 누설되는지 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 판단부의 판단 결과 상기 발열층에서 전류가 누설되는 경우 상기 전원 공급부로부터 상기 발열층에 인가되는 전원을 차단하는 전원 차단부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 판단부는 상기 전류 신호 검출부에서 검출된 전류 신호의 주파수가 상기 발열층에 인가되는 전원의 주파수와 일치하는 경우 상기 발열층에서 전류가 누설된 것으로 판단할 수 있다.
또는, 상기 판단부는 상기 전류 신호 검출부에서 검출된 전류 신호의 펄스 개수가 기 설정된 값 이상인 경우 상기 발열층에서 전류가 누설된 것으로 판단할 수 있다.
또는, 상기 정착 부재는 일정한 주기로 회전하는 롤러 또는 벨트 형태의 부재이며, 상기 판단부는 상기 전류 신호 검출부에서 검출된 전류 신호의 복수의 펄스를 포함하는 펄스군이 발생되는 주기가 상기 정착 부재의 회전 주기와 일치하는 경우 상기 발열층에서 전류가 누설된 것으로 판단할 수 있다.
또는, 상기 가압 부재는 도전성 재질로 형성되어 상기 정착닙에서 상기 정착 부재의 발열층으로부터 누설되는 전류를 접지로 흐르도록 할 수 있다.
또한 이때, 상기 판단부는 상기 정착닙에 인쇄 매체가 인입되지 않은 경우에만 상기 발열층으로부터 전류가 누설되는지 여부를 판단할 수 있다.
또는 이때, 상기 가압 부재는 상기 발열층의 입출력 전원선과 Y-결선 형태로 연결될 수 있다.
또는, 상기 정착 부재의 적어도 한 지점에서 상기 정착 부재와 접촉하여 상기 정착 부재에서 누설되는 전류가 접지로 흐르도록 하는 도전성 부재를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 도전성 부재는 상기 정착 부재와 접촉되어 상기 정착 부재가 회전함에 따라 회전하는 롤러 형태 또는 고정된 위치에서 상기 정착 부재와 접촉되는 브러쉬 형태 중 어느 하나일 수 있다.
또는 이때, 상기 도전성 부재는 상기 발열층의 입출력 전원선과 Y-결선 형태로 연결될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 발열층이 형성된 정착 부재 및 상기 정착 부재와 가압 접촉하여 정착닙을 형성하는 가압 부재를 포함하는 화상형성장치의 정착 장치의 누설 전류 검지 방법은, 상기 발열층이 가열되도록 상기 발열층에 전원을 인가하는 단계; 상기 발열층의 입력 전류와 출력 전류의 차이에 해당하는 전류 신호를 검출하는 단계; 상기 전류 신호 검출부에서 검출한 전류 신호를 분석하여 상기 발열층에서 전류가 누설되는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과 상기 발열층에서 전류가 누설되는 경우 상기 발열층에 인가되는 전원을 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 판단하는 단계는 상기 검출된 전류 신호의 주파수가 상기 발열층에 인가되는 전원의 주파수와 일치하는 경우 상기 발열층에서 전류가 누설된 것으로 판단할 수 있다.
또는, 상기 판단하는 단계는 상기 검출된 전류 신호의 펄스 개수가 기 설정된 값 이상인 경우 상기 발열층에서 전류가 누설된 것으로 판단할 수 있다.
또는, 상기 정착 부재는 일정한 주기로 회전하는 롤러 또는 벨트 형태의 부재이며, 상기 판단하는 단계는 상기 검출된 전류 신호의 복수의 펄스를 포함하는 펄스군이 발생되는 주기가 상기 정착 부재의 회전 주기와 일치하는 경우 상기 발열층에서 전류가 누설된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 가압 부재가 도전성 재질로 형성되어 상기 정착닙에서 상기 정착 부재의 발열층으로부터 누설되는 전류를 접지로 흐르도록 하는 경우, 상기 정착닙에 인쇄 매체가 인입되지 않은 경우에만 상기 판단하는 단계가 수행될 수 있다.
상기한 바에 따르면, 정착 부재의 발열층에서 전류가 누설되는 경우 이를 검지하고 발열층에 공급되는 전원을 차단함으로써 기기 고장 및 사용자 감전을 방지할 수 있다. 누설 전류의 검지에 있어서는, 정착 부재의 발열층에서 검출되는 전류 신호를 분석하여 발열층에서 전류가 누설되는지 여부를 판단함으로써 정전기 등의 노이즈와 누설 전류를 효과적으로 구별할 수 있다.
또한, 누설 전류가 접지로 흐르는 경로를 만들기 위해 정착 부재와 접촉하여 정착닙을 형성하는 가압 부재를 도전성 재질로 형성함으로써 별도의 추가적인 구성 없이 정착 장치를 구성할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치의 정착 장치를 도시한 도면이다.
도 2A 및 도 2B는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정착 장치의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정착 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 전류 신호 검출부에서 검출된 전류 신호의 파형을 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화상형성장치의 정착 장치에서의 누설 전류 검지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 실시예들의 특징을 보다 명확히 설명하기 위하여 이하의 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서는 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치의 정착 장치를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정착 장치는 정착 벨트(110), 가압 롤러(120), 전류 신호 검출부(130), 판단부(140), 전원 차단부(150) 및 전원 공급부(160)를 포함할 수 있다.
정착 벨트(110)는 열을 발생시키는 발열층을 포함할 수 있는데, 본 실시예에서는 지지층(116)상에 발열층(114)이 형성되고, 그 위에 다시 절연층(112)이 형성된 것으로 도시하였다. 지지층(116)은 정착 벨트(110)의 형태를 유지하고 그 위에 형성되는 발열층(114) 및 절연층(112)을 지지하기 위한 구성에 해당한다. 지지층(116)을 형성하는 재질로는 내열성이 우수한 폴리이미드(Polyimide, PI) 필름 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되지는 않으며, 지지층(116)은 빠른 승온 속도를 위해 얇게 형성될 수 있다.
발열층(114)은 전류를 인가받아 직접 발열을 하는 구성이다. 발열층(114)에는 직접 AC(Alternative Current) 전류가 흐르므로 그 위에 형성된 절연층(112)에 의해 외부와 차단된다. 이와 같이 정착 벨트(110)의 표면에 발열층(114)을 구비하여 벨트의 표면에서 직접 열을 생성하는 형태를 표면 발열체 벨트라고도 한다. 표면 발열체 벨트는 벨트의 표면에서 직접 발열을 하므로 내부의 코일 또는 할로겐 히터로부터 열을 공급받아 간접적으로 열을 전달하는 형태의 정착 벨트에 비하여 승온 속도가 빠르고 열효율이 좋은 장점을 갖는다. 반면, 표면 발열체 벨트 형태의 정착 벨트(110)는 발열층(114)에 직접 AC 전류가 흐르므로 그 위에 형성된 절연층(112)이 훼손되거나 정착 벨트(110)가 파손되어 발열층(114)이 외부로 노출되는 경우 사용자 감전 또는 화재의 위험성이 존재하는 단점이 있다. 따라서, 발열층(114)으로부터 전류가 누설되는 경우 이를 신속하고 정확하게 검지하고 전원을 차단할 수 있는 기술이 필요하다.
정착 벨트(110)의 내표면에는 구동 롤러(117)가 접촉되어 있어 구동 롤러(117)가 회전함에 따라 정착 벨트(110)도 회전하게 된다. 그리고 정착 벨트(110)의 다른 쪽 내표면에는 닙(nip)부재(118)가 접촉되어 정착 벨트(110)는 가압 롤러(120)와 가압 접촉되어 정착닙(122)을 형성할 수 있다. 표면에 현상제가 전사된 인쇄 매체는 상기 정착닙(122)을 통과하면서 압력을 받고, 또 정착 벨트(110)로부터 열을 공급받음으로써 인쇄 매체에는 현상제가 정착되게 된다.
가압 롤러(120)는 도전성 재질로 형성되고 접지됨으로써 발열층(114)으로부터 전류가 누설되는 경우 누설되는 전류를 접지(ground)로 흐르게 할 수 있다. 예컨대, 절연층(112)의 일부가 훼손된 경우라면 가압 롤러(120)는 정착 벨트(110)의 발열층(114)과 정착닙(122)에서 접촉하게 되며 따라서 발열층(114)에 흐르는 AC 전류는 도전성 재질의 가압 롤러(120)를 통해 접지로 흐르게 된다. 즉, 절연층(112)이 훼손되어 발열층(114)이 외부에 노출되는 경우 전류의 누설이 발생하게 되는 것이다. 이때, 가압 롤러(120)는 누설 전류를 접지로 흐르도록 하기 위해 프레임 접지되거나 또는 발열층(114)의 입출력 전원선에 저항 또는 커패시터를 통해 Y-결선의 형태로 연결될 수 있다. 이에 대한 구체적인 내용은 아래의 도 2 부분에서 자세히 설명하도록 한다.
전류 신호 검출부(130)는 발열층(114)에 입력되는 전류와 발열층(114)으로부터 출력되는 전류의 차이에 해당하는 전류 신호를 검출한다. 이와 같이 입력 전류와 출력 전류의 차이에 해당하는 전류 신호를 검출하는 이유는, 발열층(114)에서 전류의 누설이 없다면 발열층(114)으로 입력되는 전류와 발열층(114)으로부터 출력되는 전류가 동일하므로 둘 간의 차이에 해당하는 전류 신호가 검출되지 않지만 만약 발열층(114)에서 전류가 누설되었다면 입력 전류보다 출력 전류가 적으므로 둘 간의 차이에 해당하는 전류 신호가 검출되기 때문이다. 즉, 전류 신호 검출부(130)에서 전류 신호가 검출되었다면 발열층(114)에서 전류가 누설되었다고 볼 가능성이 있다. 하지만, 전류 신호 검출부(130)에서 전류 신호가 검출되었다고 하여 반드시 전류의 누설이 있었다고는 할 수 없다. 왜냐하면, 전류 누설 이외의 다른 원인에 의해서도 전류 신호가 검출될 수 있기 때문이다. 예를 들어, 정전기 등에 의해서도 전류 신호가 검출될 수 있으므로 전류 누설로 인하여 검출된 전류 신호를 그 이외의 노이즈들과 명확하게 구별할 필요가 있다. 본 실시예에 포함된 판단부(140)에서 이를 위한 판단 알고리즘을 수행할 수 있다. 또한, 전류 신호 검출부(130)는 영상 변류기(Zero Current Transformer, ZCT)을 이용하여 구성될 수 있으며 그 구체적인 구성은 도 2에 도시하였는데, 다만 이에 한정되지는 않는다.
판단부(140)는 전류 신호 검출부(130)에서 검출된 전류 신호를 분석하여 발열층(114)에서 전류가 누설되었는지 여부를 판단할 수 있다. 판단부(140)에서 전류 신호를 분석하여 전류의 누설 여부를 판단하는 구체적인 방법은 아래의 도 4에 대한 설명 부분에서 자세히 설명하도록 한다. 판단부(140)에서 판단한 결과 발열층(114)에서 전류가 누설된 것이라면 전원 차단부(150)는 전원 공급부(160)가 발열층(114)에 공급하는 전원을 차단할 수 있다.
한편, 판단부(140)는 정착닙(122)에 인쇄 매체가 인입되었는지 여부를 판단하고 인입되지 않은 경우에만 상기와 같이 검출된 전류 신호를 분석하여 전류의 누설 여부를 판단할 수 있다. 만약 정착닙(122)에 인쇄 매체가 인입된 상태라면 정착 벨트(110)의 절연층(112)이 훼손되어 발열층(114)이 노출된 경우라도 노출된 발열층(114)은 가압 롤러(120)와 접촉하지 않는다. 사이에 인쇄 매체가 있으므로 인쇄 매체가 절연층의 역할을 수행함으로써 전류는 누설되지 않게 된다. 따라서, 정착닙(122)에 인쇄 매체가 인입된 상태에서는 전류의 누설 여부에 대한 정확한 판단이 어려우므로 전류의 누설 여부 판단을 하지 않는다.
본 실시예에 따르면, 발열층(114)의 입출력 전류의 차이에 해당하는 전류 신호를 검출하고 이를 분석하여 전류의 누설 여부를 판단함으로써 정확하게 전류의 누설을 검지하고 전원 공급을 차단하여 감전 및 화재 등의 사고를 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 2A 및 도 2B는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정착 장치의 구체적인 구성을 도시한 도면이다. 구체적으로 도 2A 및 2B는 각각 가압 롤러(120)가 프레임 접지된 구성 및 전원선에 Y-결선 형태로 연결된 구성을 도시한 것이다.
우선 도 2A를 참조하면, 전원 공급부(160)는 발열층(114)에 전원을 공급하고, 발열층(114)은 공급받은 전원으로 저항 발열함을 알 수 있다. 또한, 발열층(114)은 절연층(112)을 통해 도전성 재질의 가압 롤러(120)와 맞닿아 있으므로 절연층(112)이 훼손되는 경우 발열층(114)에 흐르는 전류는 가압 롤러(120)로 흐르고, 가압 롤러(120)는 접지되어 있으므로 전류는 저항(R)을 통해 접지로 흐르게 된다. 가압 롤러(120)를 접지시키는 방법으로 가압 롤러(120)가 정착 장치에 프레임 접지되도록 할 수 있다. 절연층(112)이 훼손되는 등의 이유로 발열층(114)에서 전류가 누설되는 경우 발열층(114)의 입출력 전류 사이에는 차이가 생기게 되는데 그 차이에 해당하는 전류 신호를 전류 신호 검출부(130)에서 검출함은 앞서 설명한 바 있다.
전류 신호 검출부(130)는 영상 변류기를 포함함으로써 두 전원선에 흐르는 전류의 차이에 해당하는 전류 신호를 검출할 수 있다. 도 2A에 따르면 원형의 영상 변류기의 내부에는 발열층(114)에 전류가 입력되는 전원선과 발열층(114)으로부터 전류가 출력되는 전원선이 모두 들어가 있으므로 두 전원선에 흐르는 전류의 차이에 해당하는 전류 신호를 검출할 수 있다. 그리고 검출된 전류 신호는 매우 작을 수 있으므로 전류 신호 검출기(130)는 증폭기를 포함하여 검출된 전류 신호를 증폭 후 판단부(140)로 전달한다. 판단부(140)는 전류 신호 검출기(130)에서 검출된 전류 신호를 분석하여 발열층(114)에서 전류가 누설되었는지 여부를 판단하고 그 판단 결과를 전원 차단부(150)로 전달한다. 판단부(140)에서 전류 신호를 분석하여 전류의 누설 여부를 판단하는 구체적인 방법은 아래의 도 4에 대한 설명 부분에서 자세히 설명한다. 전원 차단부(150)는 도 2A에 도시된 것과 같이 간단한 스위치 형태로 구성될 수도 있고 다른 다양한 방법으로 구성될 수도 있다. 전원 차단부(150)는 판단부(140)로부터 전류가 누설되었다는 판단 결과를 전달 받으면 스위치를 오픈하여 전원 공급부(160)가 발열층(114)에 공급하는 전원을 차단할 수 있다.
한편, 가압 롤러(120)는 누설 전류의 통과 경로를 제공하기 위해 프레임 접지되는 방법 외에 전원선에 Y-결선의 형태로 연결될 수도 있는데, 도 2B에 그 예를 도시하였다. 도 2B를 참조하면, 가압 롤러(120)는 두 개의 커패시터(C1, C2)를 통해 발열층(114)에 전원을 공급하는 입출력 전원선과 Y-결선의 형태로 연결된 것을 확인할 수 있다. 본 도면에서는 커패시터들을 통해 Y-결선 형태로 연결된 실시예를 도시하였으나 커패시터 대신에 저항들을 통해 Y-결선 형태로 연결하는 것도 가능하다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정착 장치의 구성을 도시한 도면이다. 다만, 도 3에서는 전류 신호 검출부(130), 판단부(140), 전원 차단부(150) 및 전원 공급부(160)를 도시하지는 아니하였으나 도 1에 도시된 바와 같은 연결을 통해 이들 구성을 포함하고 있음을 전제한다. 도 3에 도시된 실시예들에 따르면 발열층(114)에서 누설되는 전류가 접지로 흐르는 경로는 도 1에서와 같이 가압 롤러(120)가 아니라 도전성 롤러(172) 또는 도전성 브러쉬(174)가 된다. 이때에는 가압 롤러(120)를 도전성 재질로 형성할 필요가 없으며 정착 벨트(110)의 절연층(112)에 훼손이 생기는 경우 발열층(114)에 흐르는 전류는 도전성 롤러(172) 또는 도전성 브러쉬(174)를 통해 접지로 흐른다. 도전성 롤러(172) 또는 도전성 브러쉬(174)는 누설 전류가 접지로 흐르는 경로를 제공하기 위하여 접지되어야 하는데 도 2A 및 도 2B에 도시된 바와 유사하게 도전성 롤러(172) 또는 도전성 브러쉬(174)는 프레임 접지되거나 전원선에 Y-결선의 형태로 연결될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 전류 신호 검출부(130)에서 검출된 전류 신호의 파형을 도시한 도면이다. 이하에서는 도 1 및 도 4를 참조하여 판단부(140)에서 어떻게 전류 신호를 분석하여 전류의 누설 여부를 판단하는지를 자세히 설명하도록 한다. 도 4에 도시된 파형의 전류 신호는 앞서 설명한 바와 같이 정착 벨트(110)의 발열층(114)에 입력되는 전류와 발열층(114)으로부터 출력되는 전류의 차이에 해당하는 전류 신호에 해당한다. 즉, 발열층(114)에 입력되는 전류와 출력되는 전류가 동일하다면 검출된 전류 신호는 0의 값을 가지지만, 만약 동일하지 않다면 0 이외의 값을 가지게 된다. 도 4의 t1, t3 및 t4에서 각각 발생하는 펄스는 그 순간에 발열층(114)에 입력되는 전류와 출력되는 전류가 동일하지 않음을 의미한다. 발열층(114)에서 전류가 누설된다면 입출력 전류 사이에 차이가 생기므로 전류 신호는 펄스 신호의 형태가 될 수 있다. 하지만, 반대로 전류 신호의 형태가 펄스 신호라고 해서 반드시 발열층(114)에서 전류가 누설되었다고 볼 수는 없다. 왜냐하면, 정전기가 발생하는 등의 전류의 누설 이외의 원인들에 의해서도 펄스 신호가 발생될 수 있기 때문이다. 전류의 누설로 인한 펄스 신호를 전류 누설 이외의 원인으로 인한 노이즈들과 구별할 수 있는 구체적인 방법은 다음과 같다.
우선 첫번째 방법은 전류 신호의 주파수를 측정하고 이를 발열층(114)에 공급되는 전원의 주파수와 비교하는 방법이다. 발열층(114)에서 전류가 누설되고 이로 인해 펄스 신호가 발생했다면 그 펄스 신호의 주파수는 발열층(114)에 흐르는 전류의 주파수, 즉 발열층(114)에 공급되는 전원의 주파수와 동일할 것이다. 따라서, 검출된 전류 신호의 주파수가 전원 공급부(160)에서 공급하는 전원의 주파수와 일치하면 발열층(114)에서 전류가 누설되는 것으로 판단하고, 일치하지 않으면 노이즈에 의해 펄스 신호가 발생된 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(160)에서 공급하는 전원의 주파수가 60Hz인 경우를 가정하면 주기는 16.66ms가 된다. 펄스 신호의 신호폭은 주기의 절반에 해당하므로 t2-t1의 값이 16.66ms의 절반인 8.33ms가 된다면 펄스 신호의 주파수와 공급되는 전원의 주파수가 일치하는 경우에 해당된다.
두번째 방법은 전류 신호의 펄스의 개수를 측정하는 방법이다. 노이즈로 인한 펄스 신호는 짧은 시간 동안 한두개 정도만 발생될 가능성이 높다. 반면에, 절연층(112)이 훼손되어 발열층(114)에서 전류가 누설되는 경우라면 노출된 발열층(114)이 가압 롤러(120)와 접촉하는 시간 동안 계속해서 펄스 신호가 발생될 것이므로 일반적으로 노이즈로 인한 펄스 신호보다 개수가 많을 가능성이 높다. 따라서, 발생된 펄스의 개수가 일정 값 이상인 경우에만 전류가 누설된 것으로 판단하고, 일정 값 미만인 경우 노이즈에 의한 것으로 판단할 수 있다. 이때, 펄스의 개수와 비교하는 일정 값이란 사용자가 상황에 따라 임의로 정할 수 있는 값으로 예를 들어 3~4개 정도면 적당하다.
세번째 방법은 복수의 펄스를 포함하는 펄스군이 발생되는 주기를 정착 벨트의 회전 주기와 비교하는 방법이다. 도 4를 참조하면 t1에서 발생하기 시작한 4개의 펄스로 이루어진 펄스군과 t4에서 발생하기 시작한 4개의 펄스로 이루어진 펄스군을 확인할 수 있다. 정착 벨트(110)의 표면상의 일정 지점에서 절연층(112)이 훼손되었다면 정착 벨트(110)는 주기적으로 회전하므로 훼손된 부분은 주기적으로 가압 롤러(120)와 접촉하게 된다. 따라서, 훼손된 부분이 한 번 가압 롤러(120)와 접촉할 때 발생되는 전류 신호의 펄스군 역시 주기적으로 발생하게 된다. 도 4에서 4개의 펄스를 포함하는 펄스군이 발생하는 주기는 t4-t1이 되며, 이 값이 정착 벨트(110)의 회전 주기와 일치하면 전류가 누설된 것으로 판단할 수 있다.
상기 살펴본 3가지의 판단 방법은 각각 독립적으로 사용할 수도 있고, 또는 함께 결합하여 사용할 수도 있다. 독립적으로 사용할 것인지 결합하여 사용할 것인지 여부는 요구되는 정확성의 정도 등에 따라서 사용자가 자유롭게 선택할 수 있다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화상형성장치의 정착 장치의 누설 전류 검지 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 5를 참조하면, S501 단계에서 정착 벨트의 발열층 입력 전류와 출력 전류의 차이에 해당하는 전류 신호를 검출하고, S503 단계에서 검출된 전류 신호를 분석하여 발열층에서 전류가 누설된 것인지 여부를 판단한다. 판단 결과 발열층에서 전류가 누설된 것이라면 S505 단계로 진행하여 발열층으로의 전원 공급을 차단하고, 전류가 누설된 것이 아니라면 다시 S501 단계로 진행한다. 본 실시예에 따르면 발열층의 입출력 전류의 차이에 해당하는 전류 신호를 검출하고 이를 분석하여 전류의 누설 여부를 판단함으로써 정확하게 전류의 누설을 검지하고 전원 공급을 차단하여 감전 및 화재 등의 사고를 방지할 수 있는 장점이 있다.
검출된 전류 신호를 분석하여 전류의 누설 여부를 판단하는 도 5의 S503 단계의 구체적인 방법들은 아래에서 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 도 6을 참조하면, S601 단계에서 검출된 전류 신호의 주파수를 측정하고, S603 단계에서 측정된 주파수가 발열층에 공급되는 전원의 주파수와 일치하는지 여부를 판단하여 일치한다고 판단되면 도 5의 S505 단계로 진행하여 발열층으로의 전원 공급을 차단하고, 일치하지 않는다고 판단되면 도 5의 S501 단계로 진행한다. 발열층에서 전류가 누설되고 이로 인해 펄스 신호가 발생했다면 그 펄스 신호의 주파수는 발열층에 흐르는 전류의 주파수, 즉 발열층에 공급되는 전원의 주파수와 동일할 것이다. 따라서, 검출된 전류 신호의 주파수가 전원 공급부에서 발열층에 공급하는 전원의 주파수와 일치하면 발열층에서 전류가 누설되는 것으로 판단하고, 일치하지 않으면 노이즈에 의해 펄스 신호가 발생된 것으로 판단할 수 있다. 주파수의 일치 여부를 판단하는 자세한 방법은 상기의 도 4에 대한 설명 부분을 참고한다.
도 7을 참조하면, S701 단계에서 검출된 전류 신호의 펄스 개수를 측정하고, S703 단계에서 측정된 펄스의 개수가 일정한 값 이상인지 여부를 판단한다. 판단 결과 일정 값 이상이라면 도 5의 S505 단계로 진행하여 발열층으로의 전원 공급을 차단하고, 일정 값 미만이라면 도 5의 S501 단계로 진행한다. 발생한 펄스의 개수가 일정 값 이상인 경우에만 전류가 누설된 것으로 판단함으로써 노이즈와의 구분을 명확히 할 수 있다.
도 8을 참조하면, S801 단계에서 검출된 전류 신호의 복수의 펄스를 포함하는 펄스군이 발생되는 주기를 측정하고, S803 단계에서 측정된 주기가 정착 벨트의 회전 주기와 일치하는지 여부를 판단한다. 판단 결과 일치한다면 도 5의 S505 단계로 진행하여 발열층으로의 전원 공급을 차단하고, 일치하지 않는다면 도 5의 S501 단계로 진행한다.
상기 도 6 내지 도 8을 참조하여 살펴본 판단 방법은 각각 독립적으로 사용할 수도 있고, 또는 함께 결합하여 사용할 수도 있다. 독립적으로 사용할 것인지 결합하여 사용할 것인지 여부는 요구되는 정확성의 정도 등에 따라서 사용자가 자유롭게 선택할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화상형성장치의 정착 장치의 누설 전류 검지 방법을 설명하는 순서도이다. 도 9을 참조하면, S901 단계에서 정착닙에 인쇄 매체가 인입되어 있는지 여부를 판단한다. 만약 정착닙에 인쇄 매체가 인입된 상태라면 정착 벨트의 절연층이 훼손되어 발열층이 노출된 경우라도 노출된 발열층은 가압 롤러와 접촉하지 않는다. 사이에 인쇄 매체가 있으므로 인쇄 매체가 절연층의 역할을 수행함으로써 전류는 누설되지 않게 된다. 따라서, 정착닙에 인쇄 매체가 인입된 상태에서는 전류의 누설 여부에 대한 정확한 판단이 어려우므로 도 5의 S501 단계로 진행하고, 정착닙에 인쇄 매체가 인입되지 않은 것으로 확인되면 S503 단계로 진행하여 검출된 전류 신호의 분석 결과 발열층에서 전류가 누설된 것인지 여부를 판단한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
110: 정착 벨트 112: 절연층
114: 발열층 116: 지지층
117: 구동 롤러 118: 닙부재
120: 가압 롤러 122: 정착닙
130: 전류 신호 검출부 140: 판단부
150: 전원 차단부 160: 전원 공급부

Claims (16)

  1. 발열층이 형성된 정착 부재 및 상기 정착 부재와 가압 접촉하여 정착닙을 형성하는 가압 부재를 포함하는 화상형성장치의 정착 장치에 있어서,
    상기 발열층이 가열되도록 상기 발열층에 전원을 인가하는 전원 공급부;
    상기 발열층의 입력 전류와 출력 전류의 차이에 해당하는 전류 신호를 검출하는 전류 신호 검출부;
    상기 전류 신호 검출부에서 검출한 전류 신호를 분석하여 상기 발열층에서 전류가 누설되는지 여부를 판단하는 판단부; 및
    상기 판단부의 판단 결과 상기 발열층에서 전류가 누설되는 경우 상기 전원 공급부로부터 상기 발열층에 인가되는 전원을 차단하는 전원 차단부를 포함하는 정착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판단부는 상기 전류 신호 검출부에서 검출된 전류 신호의 주파수가 상기 발열층에 인가되는 전원의 주파수와 일치하는 경우 상기 발열층에서 전류가 누설된 것으로 판단하는 정착 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 판단부는 상기 전류 신호 검출부에서 검출된 전류 신호의 펄스 개수가 기 설정된 값 이상인 경우 상기 발열층에서 전류가 누설된 것으로 판단하는 정착 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 정착 부재는 일정한 주기로 회전하는 롤러 또는 벨트 형태의 부재이며,
    상기 판단부는 상기 전류 신호 검출부에서 검출된 전류 신호의 복수의 펄스를 포함하는 펄스군이 발생되는 주기가 상기 정착 부재의 회전 주기와 일치하는 경우 상기 발열층에서 전류가 누설된 것으로 판단하는 정착 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가압 부재는 도전성 재질로 형성되어 상기 정착닙에서 상기 정착 부재의 발열층으로부터 누설되는 전류를 접지로 흐르도록 하는 정착 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 판단부는 상기 정착닙에 인쇄 매체가 인입되지 않은 경우에만 상기 발열층으로부터 전류가 누설되는지 여부를 판단하는 정착 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 가압 부재는 상기 발열층의 입출력 전원선과 Y-결선 형태로 연결되는 정착 장치
  8. 제1항에 있어서,
    상기 정착 부재의 적어도 한 지점에서 상기 정착 부재와 접촉하여 상기 정착 부재에서 누설되는 전류가 접지로 흐르도록 하는 도전성 부재를 더 포함하는 정착 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 도전성 부재는 상기 정착 부재와 접촉되어 상기 정착 부재가 회전함에 따라 회전하는 롤러 형태 또는 고정된 위치에서 상기 정착 부재와 접촉되는 브러쉬 형태 중 어느 하나인 정착 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 도전성 부재는 상기 발열층의 입출력 전원선과 Y-결선 형태로 연결되는 정착 장치.
  11. 발열층이 형성된 정착 부재 및 상기 정착 부재와 가압 접촉하여 정착닙을 형성하는 가압 부재를 포함하는 화상형성장치의 정착 장치의 누설 전류 검지 방법에 있어서,
    상기 발열층이 가열되도록 상기 발열층에 전원을 인가하는 단계;
    상기 발열층의 입력 전류와 출력 전류의 차이에 해당하는 전류 신호를 검출하는 단계;
    상기 전류 신호 검출부에서 검출한 전류 신호를 분석하여 상기 발열층에서 전류가 누설되는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과 상기 발열층에서 전류가 누설되는 경우 상기 발열층에 인가되는 전원을 차단하는 단계를 포함하는 누설 전류 검지 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는 상기 검출된 전류 신호의 주파수가 상기 발열층에 인가되는 전원의 주파수와 일치하는 경우 상기 발열층에서 전류가 누설된 것으로 판단하는 누설 전류 검지 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는 상기 검출된 전류 신호의 펄스 개수가 기 설정된 값 이상인 경우 상기 발열층에서 전류가 누설된 것으로 판단하는 누설 전류 검지 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 정착 부재는 일정한 주기로 회전하는 롤러 또는 벨트 형태의 부재이며,
    상기 판단하는 단계는 상기 검출된 전류 신호의 복수의 펄스를 포함하는 펄스군이 발생되는 주기가 상기 정착 부재의 회전 주기와 일치하는 경우 상기 발열층에서 전류가 누설된 것으로 판단하는 누설 전류 검지 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 가압 부재가 도전성 재질로 형성되어 상기 정착닙에서 상기 정착 부재의 발열층으로부터 누설되는 전류를 접지로 흐르도록 하는 경우,
    상기 정착닙에 인쇄 매체가 인입되지 않은 경우에만 상기 판단하는 단계가 수행되는 누설 전류 검지 방법.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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