KR20160008424A

KR20160008424A - 화상형성장치 및 정착기 구동 제어 방법

Info

Publication number: KR20160008424A
Application number: KR1020140088618A
Authority: KR
Inventors: 송정철; 문상철; 김환희; 송광선
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-07-14
Filing date: 2014-07-14
Publication date: 2016-01-22
Also published as: CN107003634A; CN107003634B; WO2016010209A1; EP3125045B1; EP3125045A1; US20170146937A1; US10018947B2; EP3125045A4

Abstract

화상형성장치가 개시된다. 본 화상형성장치는, 중앙에 배치되는 제1 히터 유닛 및 제1 히터 유닛 양측에 배치되는 제2 히터 유닛을 이용하여 가열되는 가열 롤러, 가열 롤러와 압접하여 닙(NIP)을 형성하는 가압 롤러, 가열 롤러의 중앙 영역의 온도를 감지하는 제1 센서, 가열 롤러의 측면 영역의 온도를 감지하는 제2 센서, 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 미만이면, 제1 센서 및 제2 센서에서 측정된 온도 각각에 따라 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 개별적으로 제어하고, 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 이상이면, 제1 센서에서 측정된 온도에 따라 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 공통으로 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

화상형성장치 및 정착기 구동 제어 방법{IMAGE FORMING APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING FUSER THEROF}

본 발명은 화상형성장치 및 정착기 구동 제어 방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는 가열 롤러의 온도 범위에 따라 다른 방식으로 복수의 히터 유닛을 제어할 수 있는 화상형성장치 및 정착기 구동 방법에 관한 것이다.

화상형성장치는 컴퓨터와 같은 인쇄제어 단말장치에서 생성된 인쇄 데이터를 인쇄 용지에 인쇄하는 장치를 의미한다. 이러한 화상형성장치의 예로는 복사기, 프린터, 팩시밀리 또는 이들의 기능을 하나의 장치를 통해 복합적으로 구현하는 복합기(Multi Function Peripheral: MFP) 등을 들 수 있다.

화상형성장치는 다양한 방식으로 화상을 형성할 수 있다. 이 중 하나로 전자 사진 방식이 활용되고 있다. 이러한 전자 사진 방식을 적용한 복사기 및 프린터 등의 화상 형성 장치에서는 드럼 형태로 형성된 감광체를 일제히 대전시킨 후 이 감광체를 화상 정보에 따라 제어된 빛으로 노광해서 감광체 상에 정전 잠상을 형성시킨 후, 토너의 정전 잠상과의 선택적 흡착에 의해 가시상(토너상)이 형성되고, 이 토너상은 기록지에 전사되며, 이와 같은 전사가 이루어진 기록 매체는 정착 장치에 통과되어, 토너상이 기록 매체에 정착되어 화상 형성이 이루어진다.

화상형성장치에서는 최종적으로 화상을 인쇄 용지에 정착시키는 구성을 채용할 수 있다. 이러한 구성을 정착기(fuser)라 한다. 통상적으로 정착기는 히터가 구비되는 가열 롤러와 상술한 가열 롤러와 압접되어 회전 구동이 가능하게 배치된 가압 롤러로 구성된다.

이러한 정착기는 적정한 온도와 압력이 유지되어야 하는데, NIP부의 온도가 너무 낮으면 토너층이 유리 전이의 온도 영역대에 도달하지 못하여 기록 매체에 정착이 되지 못하는 콜드 오프셋(cold offset)이 발생하고, 미정착된 토너가 주변 부품을 오염시켜 인쇄 화상 및 부품 손상을 가져 올 수 있다. 반대로 지나치게 높은 경우에는 롤러와 토너 사이의 이형성이 크게 감소하면서 토너의 일부가 롤러에 들러붙는 핫 오프셋(hot offset)이 발생한다.

또한, 닙(NIP) 통지 후에는 용지에 컬(curl)이 발생하게 되는데, 이러한 컬 량은 일반적으로 온도가 높을수록 증가하므로, 높은 온도는 용지의 컬 량을 증가시켜 잼 발생 빈도를 높인다. 아울러 높은 온도가 장시간 유지되는 경우 정착 장치의 수명을 감소시키는 결과를 초래할 수 있고 과도한 에너지 소모를 가져온다. 따라서 정착 장치의 온도를 적정 수준으로 유지하기 위한 히터의 열량 제어는 인쇄 화상을 품질 향상, 정착 부품의 수명성 및 에너지 효율성 측면에서 화상 정착 장치 개발의 중요한 분야 중 하나이다.

한편, 가열 롤러 내부에 위치하는 히터는 다양한 폭의 용지에 적응적으로 열을 제공하기 위하여, 복수의 히터로 구성된다. 구체적으로, 하나의 히터는 발열 분포가 중앙부에 집중되도록 하고, 다른 하나의 히터의 양단부에 발열 분포가 집중되도록 하는 듀얼 타입의 히터가 널리 사용되었다. 이에 따라 정착기의 센서도 가열 롤러의 중앙부와 양단부의 온도를 각각 측정하기 위해 복수개의 온도 센서를 적용하였다.

과거의 온도 센서는 가열 롤러와 접촉하여 동작하는 접촉식 센서를 이용하였지만, 이 경우, 온도 센서가 접한 부분과 그렇지 않은 부분의 온도 차이로 인쇄 광택(gloss) 편차와 같은 화상 불량이 발생할 수 있다. 이러한 화상 불량을 개선하기 위해 비접촉 센서를 사용하게 되는데, 이는 재료비의 상승을 초래한다.

한편, 가열 롤러의 중앙부에 위치하는 센서는 인쇄 용지가 통과하는 통지 영역에 위치하기 때문에, 센서 접촉에 의한 화상 불량을 방지하기 위해서는 비접촉 센서의 사용이 불가피하다. 그러나 단부에 위치하는 측면 센서는 통지 영역 또는 비통지 영역에 위치할 수 있고, 비통지 영역에 위치할 경우, 센서 접촉에 의한 영향이 인쇄 화상에 발생하지 않기 때문에, 접촉식 센서의 사용이 가능하다.

그러나 접촉 센서는 비통지 영역에 위치한다는 점에서, 양단부의 히터를 정확히 원하는 온도로 제어하기 용이하지 않았다. 따라서, 접촉 센서 및 비접촉 센서를 함께 쓰는 경우에도, 적절한 온도 제어를 수행할 수 있는 방법이 요구되었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 가열 롤러의 온도 범위에 따라 다른 방식으로 복수의 히터 유닛을 제어할 수 있는 화상형성장치 및 정착기 구동 방법을 제공하는 데 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 화상형성장치는, 중앙에 배치되는 제1 히터 유닛 및 상기 제1 히터 유닛 양측에 배치되는 제2 히터 유닛을 이용하여 가열되는 가열 롤러, 상기 가열 롤러와 압접하여 닙(NIP)을 형성하는 가압 롤러, 상기 가열 롤러의 중앙 영역의 온도를 감지하는 제1 센서, 상기 가열 롤러의 측면 영역의 온도를 감지하는 제2 센서, 및, 상기 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 미만이면, 상기 제1 센서 및 제2 센서에서 측정된 온도 각각에 따라 상기 제1 히터 유닛 및 상기 제2 히터 유닛을 개별적으로 제어하고, 상기 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 이상이면, 상기 제1 센서에서 측정된 온도에 따라 상기 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 공통으로 제어하는 제어부를 포함한다.

이 경우, 상기 제어부는, 상기 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 미만이면, 상기 제1 센서의 온도와 중앙 목표 온도 간의 온도차로부터 제1 발열량을 설정하여 상기 제1 히터 유닛을 제어하며, 상기 제2 센서의 온도와 측면 목표 온도 간의 온도차로부터 제2 발열량을 설정하여 상기 제2 히터 유닛을 제어하며, 상기 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 이상이면, 상기 제1 온도의 온도와 중앙 온도 간의 온도차로부터 제3 발열량을 설정하여 상기 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 공통 제어할 수 있다.

이 경우, 상기 제어부는, 상기 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 이상이면, 상기 제2 센서에서 측정된 온도에 기초하여 상기 중앙 목표 온도 및 상기 측면 목표 온도를 조정할 수 있다.

한편, 상기 제어부는, 상기 제2 센서에서 측정된 온도가 상기 제1 온도보다 높은 기설정된 제2 온도 이상이면, 상기 제1 센서에서 측정된 온도에 따라 상기 제1 히터 유닛을 제어하고, 상기 제2 히터 유닛에 전원 공급을 오프할 수 있다.

한편, 상기 제어부는, 상기 제2 센서에서 측정된 온도가 상기 제2 온도보다 높은 기설정된 제3 온도 이상이면, 정착기의 과열로 판단하고, 상기 제1 히터 유닛 및 상기 제2 히터 유닛에 전원 공급을 오프할 수 있다.

한편, 상기 제1 센서는 상기 가열 롤러의 중앙 통지 영역 상에 배치되고, 상기 제2 센서는 상기 가열 롤러의 비통지 영역 상에 배치될 수 있다.

이 경우, 상기 제1 센서는 상기 가열 롤러와 이격되어 배치되는 비접촉 온도 센서이고, 상기 제2 센서는 상기 가열 롤러와 접하여 배치되는 접촉 온도 센서일 수 있다.

한편, 상기 제어부는, 상기 제2 센서에서 측정된 온도에 기초하여 상기 가압 롤러의 표면 온도를 추정하고, 상기 추정된 표면 온도에 기초하여 상기 제1 히터 롤러 및 상기 제2 히터 롤러의 목표 온도를 조정할 수 있다.

이 경우, 상기 제어부는, 복수의 표면 온도 범위 및 상기 복수의 표면 온도 범위별 상기 제1 히터 롤러 및 상기 제2 히터 롤러의 목표 온도를 갖는 룩업 테이블을 이용하여, 상기 제1 히터 롤러 및 상기 제2 히터 롤러를 제어할 수 있다.

한편, 상기 제어부는, 인쇄 용지의 크기에 따라 상기 제2 히터 유닛의 작동 여부를 결정할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 화상형성장치의 정착기 구동 제어 방법은, 가열 롤러의 중앙 영역의 온도를 감지하는 제1 센서 및 상기 가열 롤러의 측면 영역의 온도를 감지하는 제2 센서를 이용하여 상기 가열 롤러의 복수의 영역에 대한 온도를 감지하는 단계, 상기 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 미만이면, 상기 제1 센서 및 제2 센서에서 측정된 온도 각각에 따라 상기 제1 히터 유닛 및 상기 제2 히터 유닛을 개별적으로 제어하는 단계, 및, 상기 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 이상이면, 상기 제1 센서에서 측정된 온도에 따라 상기 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 공통 제어하는 단계를 포함한다.

이 경우, 상기 개별적으로 제어하는 단계는, 상기 제1 센서에서 측정된 온도와 중앙 목표 온도 간의 온도차로부터 제1 발열량을 설정하여 상기 제1 히터 유닛을 제어하며, 상기 제2 센서에서 측정된 온도와 측면 목표 온도 간의 온도차로부터 제2 발열량을 설정하여 상기 제2 히터 유닛을 제어하며, 상기 공통 제어하는 단계는, 상기 제1 센서에서 측정된 온도와 중앙 목표 온도 간의 온도차로부터 제3 발열량을 설정하여 상기 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 공통 제어할 수 있다.

이 경우, 상기 공통 제어하는 단계는, 상기 제2 센서에서 측정된 온도에 기초하여 상기 중앙 목표 온도 및 상기 측면 목표 온도를 조정할 수 있다.

한편, 본 정착기 구동 제어 방법은, 상기 제2 센서에서 측정된 온도가 상기 제1 온도보다 높은 기설정된 제2 온도 이상이면, 상기 제1 센서에서 측정된 온도에 따라 상기 제1 히터 유닛을 제어하고, 상기 제2 히터 유닛에 전원 공급을 오프 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이 경우, 본 정착기 구동 제어 방법은, 상기 제2 센서에서 측정된 온도가 상기 제2 온도보다 높은 기설정된 제3 온도 이상이면, 정착기의 과열로 판단하여, 상기 제1 히터 유닛 및 상기 제2 히터 유닛에 전원 공급을 오프하는 단계를 더 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 화상형성장치의 구성을 나타내는 블록도,
도 2 내지 도 5는 도 1의 정착기의 형태를 설명하기 위한 도면,
도 6은 중앙 센서만을 이용한 히터 열량 제어를 수행한 경우의 승온 초기의 온도 분포를 나타낸 도면,
도 7은 도 6의 승온 초기의 인쇄 화상의 예를 나타낸 도면,
도 8은 낮은 측면 목표 온도 설정시의 승온 중후기의 온도 분포를 나타낸 도면,
도 9는 높은 측면 목표 온도 설정시의 승온 중후기의 온도 분포를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 열량 제어 방법을 설명하기 위한 도면,
도 11 내지 도 13은 제1 실시 예에 따른 열량 제어 방법의 효과를 설명하기 위한 도면,
도 14는 연속 정착시의 가압 롤러의 온도 변화를 설명하기 위한 도면,
도 15는 제2 실시 예에 따른 열량 제어 방법을 설명하기 위한 도면,
도 16 및 도 17은 제2 실시 예에 따른 열량 제어 방법의 효과를 설명하기 위한 도면,
도 18은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 열량 제어 방법을 설명하기 위한 도면,
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 화상형성장치의 정착기 구동 제어 방법의 일 예를 설명하기 위한 흐름도,
도 20은 제1 실시 예에 따른 열량 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도, 그리고,
도 21은 제2 실시 예에 따른 열량 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 화상형성장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 화상형성장치(100)는 통신 인터페이스부(110), 디스플레이부(120), 조작 입력부(130), 저장부(140), 화상 형성부(150) 및 제어부(160)로 구성된다.

이러한 화상형성장치(100)는 복사기, 프린터, 스캐너, 팩시밀리 또는 이들의 기능을 하나의 장치를 통해 복합적으로 구현하는 복합기(Multi Function Peripheral: MFP) 등일 수 있다.

통신 인터페이스부(110)는 화상형성장치(100)를 외부 기기와 연결하기 위해 형성되며, 근거리 통신망(LAN: Local Area Network) 및 인터넷 망을 통해 접속되는 형태뿐만 아니라, USB(Universal Serial Bus) 포트 및 무선 모듈을 통하여 접속되는 형태도 가능하다. 여기서 무선 모듈은 WiFi, WiFi Direct, NFC(Near Field Communication), Bluetooth 등일 수 있다.

그리고 통신 인터페이스부(110)는 호스트 장치(미도시)로부터 작업 수행 명령을 수신할 수 있다. 그리고 통신 인터페이스부(110)는 상술한 작업 수행 명령과 관련된 데이터를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 작업 명령이 특정 파일에 대한 인쇄이면, 통신 인터페이스부(110)는 인쇄 파일을 수신할 수 있다. 여기서 인쇄 파일은 PS(Postscript), PCL(Printer Control Language) 등과 같은 프린터 언어의 데이터일 수 있으며, PDF, XPS, BMP, JPG 등의 파일 자체일 수도 있다.

그리고 사용자의 작업 명령이 스캔 명령이면, 통신 인터페이스부(110)는 스캔 작업의 결과물인 스캔 데이터를 호스트 장치(미도시) 또는 다른 저장소(미도시)에 전송할 수 있다.

그리고 통신 인터페이스부(110)는 요청받은 작업 명령에 대한 진행 상태를 호스트 장치(미도시)에 통지할 수 있다.

디스플레이부(120)는 화상형성장치(100)에서 지원하는 각종 정보를 디스플레이할 수 있다. 이러한 디스플레이부(120)는 LCD, CRT 등과 같은 모니터일 수 있으며, 후술할 조작 입력부(130)의 기능을 동시에 수행할 수 있는 터치 스크린으로 구현될 수도 있다.

그리고 디스플레이부(120)는 화상형성장치(100)의 기능 제어를 위한 화면을 표시할 수 있다. 그리고 디스플레이부(120)는 화상형성장치(100)에서 발생한 에러를 표시할 수 있다. 예를 들어, 정착기에 과열이 발생하면, 디스플레이부(120)는 에러가 발생하였음을 표시할 수 있다.

조작 입력부(130)는 화상형성장치(100)에서 지원하는 각종 기능을 사용자가 설정 또는 선택할 수 있는 다수의 기능키를 구비한다. 이러한 조작 입력부(130)는 마우스, 키보드 등과 같은 장치로 구현될 수 있으며, 상술한 디스플레이부(120)의 기능을 동시에 수행할 수 있는 터치 스크린으로 구현될 수도 있다.

저장부(140)는 인쇄 파일을 저장한다. 구체적으로, 저장부(140)는 통신 인터페이스부(110)를 통하여 수신된 인쇄 파일을 저장할 수 있다. 그리고 저장부(140)는 정착에 필요한 중앙 목표 온도 및 측면 목표 온도를 저장하거나, 복수의 표면 온도 범위 및 복수의 표면 온도 범위별 제1 히터 롤러 및 제2 히터 롤러의 목표 온도를 갖는 룩업 테이블을 저장할 수도 있다. 한편, 저장부(140)는 화상형성장치(100) 내의 저장매체 및 외부 저장 매체, 예를 들어, USB 메모리를 포함한 Removable Disk, 네트워크를 통한 웹서버(Web server) 등으로 구현될 수 있다.

화상 형성부(150)는 인쇄 데이터를 인쇄한다. 구체적으로, 화상 형성부(150)는 인쇄 데이터에 대한 파싱 및 렌더링 등의 작업을 수행하고, 전자 사진 방식으로 랜더링된 데이터에 대응되는 토너를 인쇄 용지에 전사하고, 토너가 전사된 인쇄 용지를 정착기(200)를 이용하여 정착하여 출력할 수 있다. 정착기(200)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 2 내지 5를 참조하여 후술한다.

제어부(160)는 화상형성장치(100) 내의 각 구성에 대한 제어를 수행한다. 구체적으로, 제어부(160)는 인쇄 작업이 요청되거나, 정착 개시에 대응되는 이벤트가 발생하면, 정착기(200)가 기설정된 온도를 갖도록 제어한다.

그리고 제어부(160)는 정착 방식을 결정한다. 여기서 정착 방식은 제1 히터 유닛만으로 정착을 수행하는 제1 정착 방식과 제1 히터 및 제2 히터 유닛만으로 정착을 수행하는 제2 정착 방식을 포함할 수 있다. 이러한 제1 정착 방식과 제2 정착 방식은 정착 대상물인 인쇄 용지의 크기에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, A4 용지의 넓은 방향으로 정착이 수행되어야 하면, 제어부(160)는 제2 정착 방식으로 정착을 수행하는 것으로 결정할 수 있다. 이 경우, 후술하는 바와 같은 본 실시 예에 따른 열량 제어가 적용될 수 있다.

만약, A4 용지의 좁은 방향으로 정착이 수행되어야 하면, 제어부(160)는 제1 정착 방식으로 정착을 수행하는 것으로 결정할 수 있다. 이 경우, 제1 센서에서 측정된 온도만을 이용하여 제1 히터 유닛만을 제어하는 방식으로 열량 제어가 수행될 수 있다.

한편, 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛 모두로 가열 롤러를 가열하는 제2 정착 방식으로 정착을 수행하는 것으로 결정되면, 제어부(160)는 가열 롤러의 중앙 영역의 온도를 감지하는 제1 센서 및 가열 롤러의 측면 영역의 온도를 감지하는 제2 센서를 이용하여 가열 롤러의 중앙 영역 및 측면 영역의 온도를 감지할 수 있다.

그리고 제어부(160)는 감지된 제2 센서의 온도에 따라 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛에 대한 온도 제어 방식을 결정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(160)는 감지된 제2 센서의 온도가 기설정된 제1 온도 미만이면, 제1 센서 및 제2 센서에서 측정된 온도 각각에 따라 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 개별적으로 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(160)는 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 미만이면, 제1 센서의 온도와 중앙 목표 온도 간의 온도차로부터 제1 발열량을 설정하여 제1 히터 유닛을 제어하며, 제2 센서의 온도와 측면 목표 온도 간의 온도차로부터 제2 발열량을 설정하여 제2 히터 유닛을 제어할 수 있다.

여기서 제1 온도는 가열 롤러의 측면 영역이 정상적으로 정착을 수행할 수 있는 온도 범위의 하한값이다.

한편, 감지된 제2 센서의 온도가 기설정된 제1 온도 이상이면, 제어부(160)는 제1 센서에서 측정된 온도에 따라 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 공통으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(160)는 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 이상이면, 제1 온도의 온도와 중앙 목표 온도 간의 온도차로부터 제3 발열량을 설정하여 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 공통 제어할 수 있다. 다시 말하면, 제1 히터 유닛에 대한 제어 방식은 제2 센서의 온도와 무방하게 동일한 방식으로 제어가 수행되나, 제2 히터 유닛에 대한 제어 방식은 제2 센서의 온도에 따라 다른 제어가 수행될 수 있다. 이러한 제어부(160)의 구동 방식에 대해서는 도 10을 참조하여 자세히 설명한다.

이때, 제어부(160)는, 제2 센서에서 측정된 온도에 기초하여 가압 롤러의 표면 온도를 추정하고, 추정된 표면 온도에 기초하여 제1 히터 롤러 및 제2 히터 롤러의 목표 온도를 조정할 수 있다. 이러한 제어부(160)의 구동 방식에 대해서는 도 14 내지 도 17과 관련하여 후술한다.

한편, 감지된 제2 센서의 온도가 기설정된 제2 온도 이상이면, 제어부(160)는 제2 센서에서 측정된 온도가 제1 온도보다 높은 기설정된 제2 온도 이상이면, 제1 센서에서 측정된 온도에 따라 제1 히터 유닛을 제어하고, 제2 히터 유닛에 전원 공급을 오프할 수 있다. 여기서 제2 온도는 가열 롤러의 측면 영역이 정상적으로 정착을 수행할 수 있는 온도 범위의 상한값으로, 측면 목표 온도일 수 있다.

그리고 감지된 제2 센서의 온도가 기설정된 제3 온도 이상이면, 제어부(160)는 제2 센서에서 측정된 온도가 제2 온도보다 높은 기설정된 제3 온도 이상이면, 정착기의 과열로 판단하고, 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛에 전원 공급을 오프할 수 있다. 여기서 기설정된 제3 온도는 기설정된 제2 온도에 기설정된 마진 온도가 더해진 온도이거나, 상기 정착기가 견딜 수 있는 온도에 마진 온도가 빠진 온도 값일 수 있다. 이와 같은 제어부(160)의 동작에 대해서는 도 18과 관련하여 후술한다.

이상과 같이 본 실시 예에 따른 화상형성장치(100)는 정착기의 구동 초기에는 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 개별적으로 제어하여 신속하게 목표 온도에 도달이 가능하고, 정착이 수행되는 시점에서는 온도 변화에 민감한 온도 센서인 제1 센서에서 측정한 온도에 기초하여 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 공통으로 제어하는바, 가열 롤러의 측면에 대해서도 정확한 온도 제어가 가능해 진다.

도 2 내지 도 5는 도 1의 정착기의 형태를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 2는 정착기의 측면 형태를 나타내는 도면이고, 도 3 및 도 4는 가열 롤러의 온도를 감지하기 위한 센서의 배치 형태를 나타내는 도면이고, 도 5는 가열 롤러 내의 히터 유닛의 배치 형태를 나타내기 위한 도면이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 정착기(200)는 열과 압력을 인쇄 용지에 가하여 인쇄 용지상의 대전 토너를 인쇄 용지에 정착시킨다. 구체적으로, 정착기(200)는 가열 롤러(210), 가압 롤러(22), 제1 센서(230), 제2 센서(240)로 구성된다.

가열 롤러(210)는 기설정된 온도로 가열되어, 인쇄 용지상의 대전 토너가 용이하게 정착되도록 인쇄 용지에 열을 제공한다. 구체적으로, 가열 롤러(210)는 원통 상의 기재의 내부에 제1 히터 유닛(211) 및 제2 히터 유닛(212)이 위치하고, 기재의 상부에 탄성층 및 이형층이 배치될 수 있다.

제1 히터 유닛(211)은 인쇄 용지가 이동하는 방향의 수직 방향(즉, 가열 롤러의 축 방향)을 기준으로 중앙에 배치된다. 예를 들어, 제1 히터 유닛(211)은 A4 용지의 좁은 길이에 대응되는 길이를 가질 수 있다.

제2 히터 유닛(212)은 인쇄 용지가 이동하는 방향의 수직 방향을 기준으로 제1 히터 유닛(211)과 중첩되지 않는 양측에 배치된다. 예를 들어, 제2 히터 유닛(212)은 A4 용지의 넓은 길이에서 A4 용지의 좁은 길이를 뺀 것에 1/2 길이의 2개로 구성될 수 있다.

가압 롤러(220)는 인쇄 용지상의 대전 토너가 용이하게 정착되도록 인쇄 용지에 고압을 제공한다. 구체적으로, 가압 롤러(220)는 가압 롤러(220) 표면에 가열 롤러(111)가 부착되어 일정한 닙(113)이 유지될 수 있다. 그리고 가압 롤러(220)는 원통상의 심금의 상부에 탄성층 및 이형층이 배치될 수 있다.

제1 센서(230)는 가열 롤러(210)의 중앙 영역의 온도를 감지한다. 여기서 중앙 영역은 인쇄 용지가 통과하는 통지 영역이다. 즉, 중앙 영역은 용지가 통과하는 영역인바, 센서 접촉에 의한 화상 불량을 방지하기 위하여, 제1 센서(230)는 가열 롤러(210)와 비접촉되는 비접촉식 온도 센서인 것이 바람직하다.

제2 센서(240)는 가열 롤러의 측면 영역의 온도를 감지한다. 여기서 측면 영역은, 용지가 통과하는 통지 영역 또는 용지가 통과하지 않는 비통지 영역일 수 있다. 만약, 측면 영역이 통지 영역이면, 센서 접촉에 의한 화상 불량을 방지하기 위하여, 도 4와 같이 제2 센서(240')는 비접촉 온도 센서로 구현되는 것이 바람직하다.

그러나 측면 영역이 비통지 영역이면, 제2 센서(240)는 도 3과 같이 가열 롤러의 표면에 접촉되는 접촉 온도 센서로 구현될 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는 측면 영역이 비통지 영역이면 접촉 온도 센서로 구현되는 것에 대해서 설명하였지만, 구현시에는 비접촉 온도 센서로 구현될 수도 있다.

한편, 이상에서는 가열 롤러(210)에 두 개의 히터 유닛만이 구비되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 구현시에는 세 개 이상의 히터 유닛이 구비될 수 있으며, 이 경우, 센서도 세 개 이상 구비될 수도 있다.

한편, 비통지 영역에 센서가 배치하는 경우, 측면 비통지와 통지 영역 간의 온도 차이는 시간에 따라 변하기 때문에, 다시 말해 인쇄 초기의 온도 차와 중후기의 온도 차가 상이하기 때문에 가열 롤러의 축 방향 균일 온도 분포를 위한 히터 제어를 어렵게 만든다.

이러한 상이한 온도 차이를 고려하여, 제1 센서(230)에서 측정된 온도만을 이용하여 열량 제어를 수행하고, 제2 히터 유닛(212)은 제2 센서(240)의 온도가 기준 온도 이상으로 올라가는 경우에만 제2 히터 유닛을 오프하는 제어를 수행할 여지가 있다. 그러나 이러한 경우의 문제점을 도 6 및 도 7을 참조하여 이하에서 설명한다.

도 6은 중앙 센서만을 이용한 히터 열량 제어를 수행한 경우의 승온 초기의 온도 분포를 나타낸 도면이다. 그리고 도 7은 도 6의 승온 초기의 인쇄 화상의 예를 나타낸 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 초기의 낮은 온도에서 승온하는 예열 과정에서는 히터의 발열량이 축방향으로 균일하다고 할지라도, 외부의 열손실이 양 측면부가 더 많기 때문에, 양 측면부의 승온 속도가 중앙부보다 느리게 된다. 그리고 중앙부의 온도가 기준 목표 온도에 도달한 이유 양 측면부의 온도는 느리게 승온하여 기준 목표 온도에 도달하게 된다. 이때, 단순히 중앙의 온도가 기준 설정 온도에 도달한 시점에 인쇄를 하게 되면, 양 측면부에서는 도 7과 같은 정착 불량이 발생한다. 결과적으로 화상의 중앙부와 양 측면부의 정착성 확보를 위해서는 양 측면부의 온도가 기준 설정 온도까지 도달하기까지 긴 시간이 필요하게 되며, 이는 FPOT의 증가를 초래하게 된다.

한편, 하나의 센서 값을 이용하는 경우의 문제점을 해결하기 위하여, 두 센서 값을 이용하여 제1 센서의 값으로 제1 히터 유닛을 제어하고, 제2 센서 값으로 제2 히터 유닛을 제어할 수 있다. 그러나 이와 같이 두 히터 유닛을 개별적으로 제어하는 경우도 문제점이 있으며, 이 경우의 문제점에 대해서는 도 8 및 도 9를 참조하여 이하에서 설명한다.

도 8은 낮은 측면 목표 온도 설정시의 승온 중후기의 온도 분포를 나타낸 도면이다. 그리고 도 9는 높은 측면 목표 온도 설정시의 승온 중후기의 온도 분포를 나타낸 도면이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 비통지 영역에 제2 센서가 배치되면, 통지 영역으로 열이 전달되어 온도가 변하기 때문에 통지 영역에 비해 상대적으로 온도 변화가 느리게 발생하고, 이는 측면 통지 영역의 온도와 측면 비통지 영역의 온도 간의 온도 차이가 시간에 따라 일정하지 못한 문제를 발생시킨다. 즉, 인쇄 초기의 온도차와 중후기의 온도차가 상이한 결과를 초래하고, 이러한 특성은 측면 목표 온도의 설정을 어렵게 만든다.

이에 따라, 인쇄 초기에는 측면 통지 영역과 측면 비통지 영역의 온도 차이가 크게 발생하기 때문에, 초기 정착성 확보가 가능한 온도로 측면 목표 온도를 설정한 경우, 인쇄가 진행될수록 두 영역의 온도차가 감소하게 된다.

결과적으로 측면 통지 영역의 온도는 도 8에 도시된 바와 같이, 정착성 확보에 필요한 온도 밑으로 내려가게 되어 정착 불량이 발생하는 결과를 초래하게 된다.

이러한 점에서, 인쇄 초기 및 인쇄 중후기의 정착성 확보를 위해서는 인쇄 중후기에 정착성 확보가 가능한 온도로 측면 목표 온도를 설정할 여지도 있지만, 도 9에 도시된 바와 같이, 이는 인쇄 초반에 제2 히터 유닛으로 과도한 열량 공급과 함께 높은 온도 상승을 유발하여, 인쇄 초반 핫 오프셋을 발생시키거나 용지의 컬 량을 상승시키는 결과를 가져올 수 있다.

이에 따라, 본 실시 예에 따른 열량 제어 방법은, 제2 센서(240)(또는 측면 센서)의 온도 구간에 따라 다른 제어 방식이 적용된다. 기본적으로 목표 온도와 센서 온도 값 간의 차이를 몇 개의 구간으로 나누고, 각 구간에 적정 듀티량을 설정한 테이블을 이용하여 히터 유닛의 열량을 제어하지만, 각 히터 유닛의 열량을 결정하는 방법은 제2 센서(240)의 온도 값에 따라 달라진다. 본 실시 예에 따른 열량 제어 방법에 대해서는 도 10을 참조하여 이하에서 자세히 설명한다.

도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 열량 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 10을 참조하면, 복수의 히터 유닛의 열량 제어는 제2 센서(240)의 온도 값에 따라서 다음과 같은 3가지 구간으로 구분될 수 있다.

제1 구간(Dual Feed Back Dual Lamp Heating control)

제2 센서의 온도(TS) ≤ 기설정된 제1 온도(TSL) 인 경우 적용된다. 여기서 제1 온도는 가열 롤러의 측면 영역이 정상적으로 정착을 수행할 수 있는 온도 범위의 하한값이다.

제1 구간에서 제1 히터 유닛(211)에 대해서는 제1 센서의 온도(TC)와 중앙 목표 온도(TGC) 간의 온도차로부터 발열량을 설정할 수 있다.

제1 구간에서 제2 히터 유닛(212)에 대해서는 제2 센서의 온도(TS)와 측면 목표 온도(TGS) 간의 온도차로부터 발열량을 설정할 수 있다.

제2 구간(Single Feed Back Dual Lamp Heating Control)

기설정된 제1 온도(TSL) < 제2 센서의 온도(TS) ≤ 기설정된 제2 온도(TSU) 인 경우 적용될 수 있다. 여기서, 제2 온도는 가열 롤러의 측면 영역이 정상적으로 정착을 수행할 수 있는 온도 범위의 상한값으로, 측면 목표 온도일 수 있다.

제2 구간에서 제1 히터 유닛(211)에 대해서는 제1 센서의 온도(TC)와 중앙 목표 온도(TGC) 간의 온도차로부터 발열량을 설정할 수 있다.

제2 구간에서 제2 히터 유닛(212)에 대해서는 제1 센서의 온도(TC)와 측면 목표 온도(TGS) 간의 온도차로부터 발열량을 설정할 수 있다.

제3 구간(Single Feed Back Dual Lamp Heating Control)

기설정된 제2 온도(TSU)< 제2 센서의 온도(TS)인 경우 적용될 수 있다.

제3 구간에서 제1 히터 유닛(211)에 대해서는 제1 센서의 온도(TC)와 중앙 목표 온도(TGC) 간의 온도차로부터 발열량을 설정할 수 있다.

제3 구간에서 제2 히터 유닛(212)에 대해서는 전원 공급을 차단할 수 있다.

이와 같은 제어 방식의 구분은, 가열 롤러의 단부 통지 영역의 온도와 비통지 영역의 온도 간의 관계가 인쇄 초기와 중후기에 상이한 특성이 미치는 영향을 최소화함으로 기설정된 제1 온도(TSL)의 설정이 쉬워진다.

그리고 TS < TSL 인 경우, 제2 히터 유닛(212)의 열량을 제1 센서(230)의 온도와는 무관하게 제2 센서의 온도(TS)와 기설정된 제1 온도(TSL) 차이로부터 빠르게 승온이 되도록 설정함으로써 인쇄 초기의 정착 불량을 방지하는 동시에 다른 FPOT를 확보할 수 있다.

그리고 TSL < TS ≤ TSU인 경우, 인쇄 용지의 이동에 따른 온도 변화가 중앙부 및 측면부에 공통으로 발생할 것인바, 제1 센서의 온도(TC)를 기초로 제1 히터 유닛(211) 및 제2 히터 유닛(212)에 대한 적정한 온도 제어를 수행할 수 있다.

그리고 TSU < TS 인 경우 제2 히터 유닛(212)을 오프함으로써 가열 롤러 측면부의 과열을 방지할 수 있다.

이하에서는 도 11 내지 도 13을 참조하여, 제1 실시 예에 따른 열량 제어 방법의 효과를 설명한다.

도 11 내지 도 13은 제1 실시 예에 따른 열량 제어 방법의 효과를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 11은 종래의 제어 방법과 본 실시 예에 따른 제어 방법의 제어 조건을 도시한 도면이다. 그리고 도 12는 종래의 제어 방법과 본 실시 예에 따른 제어 방법 간의 인쇄 온도 프로파일을 비교한 도면이다. 도 13은 종래의 제어 방법과 본 실시 예에 다른 제어 방법 각각의 정착성의 변화를 도시한 도면이다.

먼저, 기존 제어 1 조건과 기존 제어 2 조건을 비교하면, 기존 제어 방안의 측면 목표 온도 설정 상의 문제점을 확인할 수 있다. 구체적으로, 측면 목표 온도(TGS)를 낮게 설정한 경우는 첫 장 인쇄 시점보다 인쇄 후기의 측면 온도가 더 높음에도 불구하고, 도 13에서 보는 바와 같이 인쇄가 진행될수록 정착성이 하락하는 것을 확인할 수 있다. 반면 측면 목표 온도(TGS)를 높게 설정한 경우 인쇄 초반 필요한 열량보다 더 많은 열량을 제2 히터 유닛에 인가되도록 하여, 인쇄 초반에 과도한 온도 상승과 불필요한 전력 소모를 발생시키는 것을 알 수 있다.

한편, 도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 열량 제어 방법은, 인쇄 초기 기존 제어 2와 유사한 온도 프로파일과 정착성을 확보함과 동시에, 인쇄 후기에도 정착성이 안정적인 레벨을 유지하는 것을 확인할 수 있다.

즉, 인쇄 초기 가열 롤러의 측면부의 과도한 승온과 불필요한 전력 소모를 방지하는 동시에 인쇄 중후기에도 적절한 열량 공급을 함으로써, 인쇄 초기부터 후기까지 종래 방식보다 좋은 정착 성능을 얻을 수 있다.

이상에서는 가열 롤러의 온도만을 고려하여 열량 제어를 수행하는 것으로 설명하였지만, 인쇄 화상의 정착성은 가압 롤러의 온도 또한 영향을 미친다. 구체적으로, 토너 층 및 용지 층으로의 열 공급은 가열 롤러로부터 이루어지지만, 공급된 열의 일부는 가압 롤러로 빠져나가서 가압 롤러의 온도를 높이는데 사용된다.

그리고, 가압 롤러의 온도가 높으면 높을수록, 닙(NIP)에서 용지와 가압 롤러 간의 온도차가 감소하게 되므로, 더 많은 열이 토너를 녹이는데 사용하게 된다. 따라서, 가압 롤러의 온도가 올라갈수록 가열 롤러의 온도를 낮춰줌으로써 인쇄에 필요한 소비 전력을 감소시킬 수 있다.

이를 위해서 가압 롤러의 온도를 측정하기 위한 센서를 추가로 장착하는 경우도 있다. 이 경우 필요한 센서가 늘어남으로 인해 원가 상승을 초래하기 때문에,인쇄 매수에 따라 가압 롤러의 열량을 예측하여 매수에 따라서 히터의 목표 온도를 조정하는 제어를 일반적으로 널리 사용한다.

구체적으로, 상술한 종래 방식은, 히터의 목표 온도를 조정하기 위하여, 매 제어 스텝마다 인쇄 매수를 확인하여 목표 온도를 설정한 후 설정한 목표 온도(중앙 목표 온도(TGC) 및 측면 목표 온도(TGS))와 각 센서의 온도 값 간의 차이로부터 히터 유닛의 열량을 결정하였다.

이와 같은 종래 방식은 가압 롤러의 온도 예측에 오류가 발생하기 쉬우며, 그에 따라 연속적으로 인쇄가 진행되는 경우가 아니면 비 효율적인 전력 소모를 가지며, 인쇄 화상 불량을 야기할 수 있다.

그리고, 가압 롤러의 온도가 포화상태에 도달한 이후에 인쇄가 수행되고, 화상형성장치의 전원이 차단되었다가 바로 전원 온되어 다시 인쇄 작업이 수행되면, 가압 롤러가 차가운 상태와 동일하게 가열 롤러의 온도가 설정되는바, 실제 가압 롤러의 온도가 높은 상태에도 불구하고 필요한 열량보다 많은 열량이 공급되는 문제가 발생하게 된다.

또한, 화상형성장치가 인쇄한 후 한동안 인쇄를 진행하지 않고 대기 상태를 유지하여, 가압 롤러의 온도가 낮아지는 경우 인쇄 매수에 따른 스텝을 대기 상태 시간에 따라 결정해야 하는 어려움이 있다.

이에 따라, 본 실시 예에서는 별도의 온도 센서를 추가로 이용하지 않으면서도, 가압 롤러의 온도를 나타내는 제2 센서의 온도를 이용하여 목표 온도를 조정한다.

구체적으로, 본 발명에서 제시하는 정착기 구조에서 제2 센서(240)는 가열 롤러(210)의 측면의 비통지 영역에 위치한다. 가열 롤러(210)의 비통지 영역은 가압 롤러와 직접적으로 맞닿은 영역으로 가압 롤러의 온도의 영향을 받는다.

한편, 본 실시 예에서는 제1 온도 이상에서는 제1 센서의 온도 값만을 이용하여 제1 및 제2 히터 유닛이 제어되는바, 측면 온도 변화는 히터 유닛의 열량 제어에 의해 크게 바뀌지 않게 된다. 그에 따라 가압 롤러 온도의 영향이 상대적으로 커지게 된다.

이러한 점에서, 본 발명에서 제안하는 실시 예에는 가압 롤러의 온도를 제2 센서(240)의 온도 값으로 간접적으로 예측이 가능하다.

도 14는 연속 정착시의 가압 롤러의 온도 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 14를 참조하면, 제2 센서의 온도가 기설정된 제1 온도 이상인 구간에서 제2 센서의 온도 변화는 가압 롤러의 온도 변화와 유사한 것을 확인할 수 있다. 즉 제2 센서의 온도 변화로부터 가압 롤러의 온도를 간접적으로 알 수 있으므로 이를 바탕으로 한 가압 롤러의 온도를 고려한 열량 제어가 가능하다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 열량 제어 방식은, 도 15에 도시된 바와 같이, 제2 센서의 온도(TS)가 기설정된 제1 온도(TSL)와 기설정된 제2 온도(TSU) 사이에 있을 때, 기설정된 제1 온도(TSL)와 제2 온도(TSU) 구간을 여러 구간으로 나누고 각각의 구간에 맞는 목표 온도를 설정하여, 각 히터 유닛의 열량을 제어할 수 있다. 구체적인 제2 실시 예에 따른 열량 제어 방법은 도 21에 도시하였다.

도 16 및 도 17은 제2 실시 예에 따른 열량 제어 방법의 효과를 설명하기 위한 도면이다.

도 16 및 도 17을 참조하면, 제2 실시 예에 따른 열량 제어를 미적용한 경우 인쇄 진행에 따라서 정착성이 다소 증가하는 추세에 있으나, 제2 실시 예에 따른 열량 제어를 적용한 경우 정착성이 균일하게 유지되는 것을 알 수 있으며, 가열 롤러의 온도는 점차 감소하는 것을 확인할 수 있다.

한편, 미 정착 토너상을 기록지에 정착시키는 화상 정착 장치의 히터 유닛의 제어에 있어서 중요한 항목 중 하나는 히터의 오동작에 의한 과열을 방지하는 방안이다.

히터의 오동작에 의한 온도 센서의 온도 오인식에서 주로 발생하는데, 센서는 주로 가열 롤러 외부에 위치하므로 외부 요인에 의해서 발생할 수 있다. 예를 들면 인쇄 중 잼이 발생한 경우 용지를 확실히 제거하지 못한 상태에서 구동할 경우, 미제거 용지가 센서와 가열 롤러 사이에 위치하게 되면 센서는 실제 가열 롤러의 온도보다 낮게 온도를 인식하게 되면서 히터의 오동작에 의한 과열을 유발할 수 있다.

그러나, 본 발명의 실시 예에서는 제2 센서의 온도 값을 이용하여 이러한 과열 동작을 방지할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 정착기 내의 제2 센서(240)는 용지의 이송과는 무관한 비통지 영역에 위치할 수 있다. 이 경우, 통지 영역에 위치하는 센서보다 용지에 의한 온도 오인식을 하지 않으므로 이를 이용하여 온도 오인식에 의한 과다 과열을 방지할 수 있다.이 이러한 제2 센서의 온도 값을 기초로 정착기의 과열을 감지하는 동작에 대해서는 도 18을 참조하여 이하에서 설명한다.

도 18은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 열량 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 18을 참조하면, 제2 센서의 온도 값을 이용한 히터의 과열 방지 방안을 보여 준다. 구체적으로, 제2 센서의 온도(TS)가 기설정된 제2 온도보다 높은 기설정된 제3 온도(TSP) 이상에 도달하면 용지 이송을 중지하고 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛 모두에 전원 공급을 차단함으로써, 제1 센서의 오인식에 의한 과열을 방지할 수 있다.

도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 화상형성장치의 정착기 구동 제어 방법의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 19를 참조하면, 먼저, 가열 롤러의 중앙 영역 및 측면 영역 각각에 대한 온도를 감지한다(S1910). 구체적으로, 가열 롤러의 중앙 영역의 온도를 감지하는 제1 센서를 이용하여 가열 롤러의 중앙 영역의 온도를 감지하고, 가열 롤러의 측면 영역의 온도를 감지하는 제2 센서를 이용하여 가열 롤러의 측면 영역의 온도를 감지할 수 있다.

여기서, 중앙 영역은 용지가 통과하는 통지 영역이고, 측면 영역은 용지가 통과하는 통지 영역 또는 용지가 통과하지 않는 비통지 영역일 수 있다. 만약, 측면 영역이 통지 영역이면 제2 센서는 비접촉 온도 센서로 구현될 수 있으며, 측면 영역이 비통지 영역이면 제2 센서는 가열 롤러의 표면에 접촉되는 접촉 온도 센서로 구현될 수 있다.

그리고 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 미만이면, 제1 센서 및 제2 센서에서 측정된 온도 각각에 따라 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛 각각을 개별적으로 제어할 수 있다(S1920). 구체적으로, 제1 센서에서 측정된 온도와 중앙 목표 온도 간의 온도차로부터 제1 발열량을 설정하여 제1 히터 유닛을 제어하며, 제2 센서에서 측정된 온도와 측면 목표 온도 간의 온도차로부터 제2 발열량을 설정하여 제2 히터 유닛을 제어할 수 있다. 여기서 기설정된 제1 온도는 가열 롤러의 측면 영역이 정상적으로 정착을 수행할 수 있는 온도 범위의 하한값이다.

그리고 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 이상이면, 제1 센서에서 측정된 온도에 따라 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 공통으로 제어한다(S1930). 구체적으로, 제1 센서에서 측정된 온도와 중앙 목표 온도 간의 온도차로부터 제3 발열량을 설정하여 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 공통 제어할 수 있다.

한편, 제2 센서에서 측정된 온도가 제1 온도보다 높은 제2 온도 이상이면, 제1 센서에서 측정된 온도에 따라 제1 히터 유닛만을 제어하고, 제2 히터 유닛에 전원 공급을 차단할 수 있다. 한편, 제2 센서에서 측정된 온도가 제2 온도보다 높은 제3 온도 이상이면, 정착기의 과열로 판단하고, 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛 모두에 전원 공급을 차단할 수 있다. 여기서 제2 온도는 가열 롤러의 측면 영역이 정상적으로 정착을 수행할 수 있는 온도 범위의 상한값이다.

이상과 같이 본 실시 예에 따른 정착기 구동 제어 방법은, 정착기의 구동 초기에는 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 개별적으로 제어하여 신속하게 목표 온도에 도달이 가능하고, 정착이 수행되는 시점에서는 온도 변화에 민감한 온도 센서에서 측정된 온도에 기초하여 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 공통으로 제어하는바, 가열 롤러의 측면에 대해서도 정확한 온도 제어가 가능해 진다. 도 19와 같은 정착기 구동 제어 방법은, 도 1의 구성을 가지는 화상형성장치 상에서 실행될 수 있으며, 그 밖의 다른 구성을 가지는 화상형성장치 상에서도 실행될 수 있다.

도 20은 제1 실시 예에 따른 열량 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 구체적으로, 제1 실시 예에 따른 열량 제어 방법은 가압 롤러의 온도 변화를 고려하지 않는 실시 예이다.

먼저, 중앙 목표 온도(TGC)를 설정하고, 가열 롤러의 중앙 영역의 온도를 감지하는 제1 센서의 온도(TC)를 감지한다(S2005). 여기서 제1 센서는 가열 롤러와 접촉되지 않는 비접촉식 온도 센서이다.

그리고 측면 목표 온도(TSU) 및 기설정된 제1 온도(TSL)를 설정하고, 가열 롤러의 측면 영역의 온도를 감지하는 제2 센서의 온도(TS)를 감지한다(S2010). 여기서 제1 온도는 가열 롤러의 측면 영역이 정상적으로 정착을 수행할 수 있는 온도 범위의 하한값이다.

그리고 제2 센서는 인쇄 용지가 통과하는 통지 영역에 배치될 수 있으며, 이 경우, 제2 센서는 가열 롤러와 접촉되지 않는 비접촉식 온도 센서일 수 있다. 그러나 제2 센서가 인쇄 용지가 통과하지 않는 비통지 영역에 배치된다면, 제2 센서는 가열 롤러와 접촉되는 접촉식 온도 센서일 수 있다.

그리고 측정된 제2 센서의 온도(TS)가 기설정된 제1 온도(TSL)보다 큰지를 판단한다(S2015).

판단 결과 제2 센서의 온도(TS)가 기설정된 제1 온도(TSL)보다 작으면(S2015-N), 제2 센서의 온도(TS)와 측면 목표 온도(TSU)와의 차이에 기초하여 제2 발열량을 설정할 수 있다(S2030). 한편, 본 실시 예에서는 측면 목표 온도와의 차이를 이용하여 제2 발열량을 설정하는 것으로 설명하였지만, 구현시에는 제1 온도와의 차이를 이용하여 제2 발열량을 설정할 수도 있다.

그리고, 설정된 제2 발열량에 따라 가열 롤러의 측면 영역을 가열하는 제2 히터 유닛에 대한 듀티를 조정하여 제2 히터 유닛을 제어할 수 있다(S2040, S2050).

이때, 제1 센서의 온도(TC)와 중앙 목표 온도(TGC)와의 차이에 기초하여 제1 발열량이 설정되고(S2025), 설정된 제1 발열량에 따라 가열 롤러의 중앙 영역을 가열하는 제1 히터 유닛에 대한 듀티를 조정하여 제1 히터 유닛을 제어할 수 있다(S2035, S2045).

한편, 제2 센서의 온도(TS)가 기설정된 제1 온도(TSL)보다 크면, 제2 센서의 온도(TS)가 기설정된 제2 온도보다 작은지를 판단한다(S2020). 여기서, 기설정된 제2 온도는 측면 목표 온도(TSU)일 수 있다.

판단 결과 측정된 제2 센서의 온도(TS)가 기설정된 제1 온도보다 크고, 기설정된 제2 온도보다 작으면(S2020-Y), 제1 센서의 온도(TC)와 중앙 목표 온도(TGC)와의 차이에 기초하여 제3 발열량이 설정되고(S2025), 설정된 제3 발열량에 따라 가열 롤러의 중앙 영역을 가열하는 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛에 대한 듀티를 공통으로 조정하여 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 공통 제어할 수 있다(S2035, S2040, S2045, S2050).

한편, 측정된 제2 센서의 온도(TS)가 기설정된 제2 온도(TSU)보다 크면(S2020-N), 제2 히터 유닛에 대한 전원 공급을 차단하고, 제1 히터 유닛에 대한 제어만을 수행할 수 있다(S2055).

이상과 같이 제1 실시 예에 따른 열량 제어 방법은, 가열 롤러의 초기 구동시에는 중앙 및 측면 히터 각각을 개별적으로 제어함으로써 빠른 온도 상승을 유발하여 정착 대기 시간을 줄일 수 있다. 그리고 가열 롤러가 정착이 가능한 온도에 도달한 시점에서는 중앙의 온도에 따라 중앙 및 측면 히터를 공통으로 제어하는바, 비통지 영역에 배치되는 접촉식 온도 센서를 이용하여서도 측면부의 과열이나 인쇄 후기 정착성 확보가 가능하다. 더욱이 접촉식 온도 센서를 이용함으로써 원가 개선 및 에너지 효율을 높일 수 있게 된다. 도 20과 같은 열량 제어 방법은, 도 1의 구성을 가지는 화상형성장치 상에서 실행될 수 있으며, 그 밖의 다른 구성을 가지는 화상형성장치 상에서도 실행될 수 있다.

도 21은 제2 실시 예에 따른 열량 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 구체적으로, 제2 실시 예에 따른 열량 제어 방법은 가압 롤러의 온도 변화를 고려하는 실시 예이다.

먼저, 가열 롤러의 중앙 영역의 온도를 감지하는 제1 센서의 온도(TC)를 감지한다(S2105). 여기서 제1 센서는 가열 롤러와 접촉되지 않는 비접촉식 온도 센서이다.

그리고 측면 목표 온도(TSU) 및 기설정된 제1 온도(TSL)를 설정하고, 가열 롤러의 측면 영역의 온도를 감지하는 제2 센서의 온도(TS)를 감지한다(S2110). 여기서 제1 온도는 가열 롤러의 측면 영역이 정상적으로 정착을 수행할 수 있는 온도 범위의 하한값이며, 측면 목표 온도는 가열 롤러의 측면 영역이 정상적으로 정착을 수행할 수 있는 온도 범위의 상한값이다.

그리고 측정된 제2 센서의 온도(TS)가 도 15와 같은 복수의 온도 범위 내의 어느 영역이 내의 온도인지를 판단하고(S2115), 측정된 제2 센서의 온도(TS)가 해당하는 온도 범위에 설정된 중앙 목표 온도(TGC)를 설정할 수 있다(S2125).

그리고 측정된 제2 센서의 온도(TS)가 기설정된 제1 온도(TSL)보다 큰지를 판단한다(S2120).

판단 결과 제2 센서의 온도(TS)가 기설정된 제1 온도(TSL)보다 작으면(S2120-N), 제2 센서의 온도(TS)와 측면 목표 온도(TSU)와의 차이에 기초하여 제2 발열량을 설정할 수 있다(S2130). 한편, 본 실시 예에서는 측면 목표 온도(TSU)와의 차이를 이용하여 제2 발열량을 설정하는 것으로 설명하였지만, 구현시에는 제1 온도(TSL)와의 차이를 이용하여 제2 발열량을 설정할 수도 있다.

그리고, 설정된 제2 발열량에 따라 가열 롤러의 측면 영역을 가열하는 제2 히터 유닛에 대한 듀티를 조정하여 제2 히터 유닛을 제어할 수 있다(S2150, S2160).

이때, 제1 센서의 온도(TC)와 제2 센서의 온도에 따라 가변되는 중앙 목표 온도(TGC)와의 차이에 기초하여 제1 발열량이 설정되고(S2140), 설정된 제1 발열량에 따라 가열 롤러의 중앙 영역을 가열하는 제1 히터 유닛에 대한 듀티를 조정하여 제1 히터 유닛을 제어할 수 있다(S2145, S2155).

한편, 제2 센서의 온도(TS)가 기설정된 제1 온도(TSL)보다 크면, 제2 센서의 온도(TS)가 기설정된 제2 온도보다 작은지를 판단한다(S2135). 여기서, 기설정된 제2 온도는 측면 목표 온도(TSU)일 수 있다.

판단 결과 측정된 제2 센서의 온도(TS)가 기설정된 제1 온도보다 크고, 기설정된 제2 온도보다 작으면(S2135-Y), 제1 센서의 온도(TC)와 제2 센서의 온도에 따라 가변된 중앙 목표 온도(TGC)와의 차이에 기초하여 제3 발열량이 설정되고(S2140), 설정된 제3 발열량에 따라 가열 롤러의 중앙 영역을 가열하는 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛에 대한 듀티를 공통으로 조정하여 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 공통 제어할 수 있다(S2145, S2155, S2150, S2160).

한편, 측정된 제2 센서의 온도(TS)가 기설정된 제2 온도(TSU)보다 크면(S2135-N), 제2 히터 유닛에 대한 전원 공급을 차단하고, 제1 히터 유닛에 대한 제어만을 수행할 수 있다(S2165).

이상과 같이 제2 실시 예에 따른 열량 제어 방법은, 가열 롤러의 온도 변화에 대응되게 변화되는 제2 센서의 온도로 이용하는바, 가압 롤러의 온도 변화에 적응적으로 가열 롤러의 열량을 가변하여 제어할 수 있다. 특히, 화상형성장치가 잠시 꺼졌다가 바로 켜진 경우에도, 제2 센서에서의 온도 값은 화상형성장치의 리셋에 영향을 받지 않지 않는다. 도 21과 같은 열량 제어 방법은, 도 1의 구성을 가지는 화상형성장치 상에서 실행될 수 있으며, 그 밖의 다른 구성을 가지는 화상형성장치 상에서도 실행될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해서 도시하고, 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시할 수 있는 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100: 화상형성장치 110: 통신 인터페이스부
120: 디스플레이부 130: 입력 조작부
140: 저장부 150: 화상 형성부
160: 제어부 200: 정착부
210: 가열 롤러 220: 가압 롤러
230: 제1 센서 240: 제2 센서

Claims

화상형성장치에 있어서,
중앙에 배치되는 제1 히터 유닛 및 상기 제1 히터 유닛 양측에 배치되는 제2 히터 유닛을 이용하여 가열되는 가열 롤러;
상기 가열 롤러와 압접하여 닙(NIP)을 형성하는 가압 롤러;
상기 가열 롤러의 중앙 영역의 온도를 감지하는 제1 센서;
상기 가열 롤러의 측면 영역의 온도를 감지하는 제2 센서; 및
상기 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 미만이면, 상기 제1 센서 및 제2 센서에서 측정된 온도 각각에 따라 상기 제1 히터 유닛 및 상기 제2 히터 유닛을 개별적으로 제어하고, 상기 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 이상이면, 상기 제1 센서에서 측정된 온도에 따라 상기 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 공통으로 제어하는 제어부;를 포함하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 미만이면, 상기 제1 센서의 온도와 중앙 목표 온도 간의 온도차로부터 제1 발열량을 설정하여 상기 제1 히터 유닛을 제어하며, 상기 제2 센서의 온도와 측면 목표 온도 간의 온도차로부터 제2 발열량을 설정하여 상기 제2 히터 유닛을 제어하며,
상기 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 이상이면, 상기 제1 온도의 온도와 중앙 온도 간의 온도차로부터 제3 발열량을 설정하여 상기 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 공통 제어하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 이상이면, 상기 제2 센서에서 측정된 온도에 기초하여 상기 중앙 목표 온도 및 상기 측면 목표 온도를 조정하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제2 센서에서 측정된 온도가 상기 제1 온도보다 높은 기설정된 제2 온도 이상이면, 상기 제1 센서에서 측정된 온도에 따라 상기 제1 히터 유닛을 제어하고, 상기 제2 히터 유닛에 전원 공급을 오프하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제2 센서에서 측정된 온도가 상기 제2 온도보다 높은 기설정된 제3 온도 이상이면, 정착기의 과열로 판단하고, 상기 제1 히터 유닛 및 상기 제2 히터 유닛에 전원 공급을 오프하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 센서는 상기 가열 롤러의 중앙 통지 영역 상에 배치되고,
상기 제2 센서는 상기 가열 롤러의 비통지 영역 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 센서는 상기 가열 롤러와 이격되어 배치되는 비접촉 온도 센서이고,
상기 제2 센서는 상기 가열 롤러와 접하여 배치되는 접촉 온도 센서인 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제2 센서에서 측정된 온도에 기초하여 상기 가압 롤러의 표면 온도를 추정하고, 상기 추정된 표면 온도에 기초하여 상기 제1 히터 롤러 및 상기 제2 히터 롤러의 목표 온도를 조정하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제8항에 있어서,
상기 제어부는,
복수의 표면 온도 범위 및 상기 복수의 표면 온도 범위별 상기 제1 히터 롤러 및 상기 제2 히터 롤러의 목표 온도를 갖는 룩업 테이블을 이용하여, 상기 제1 히터 롤러 및 상기 제2 히터 롤러를 제어하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
인쇄 용지의 크기에 따라 상기 제2 히터 유닛의 작동 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
화상형성장치의 정착기 구동 제어 방법에 있어서,
가열 롤러의 중앙 영역의 온도를 감지하는 제1 센서 및 상기 가열 롤러의 측면 영역의 온도를 감지하는 제2 센서를 이용하여 상기 가열 롤러의 복수의 영역에 대한 온도를 감지하는 단계;
상기 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 미만이면, 상기 제1 센서 및 제2 센서에서 측정된 온도 각각에 따라 상기 제1 히터 유닛 및 상기 제2 히터 유닛을 개별적으로 제어하는 단계; 및
상기 제2 센서에서 측정된 온도가 기설정된 제1 온도 이상이면, 상기 제1 센서에서 측정된 온도에 따라 상기 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 공통 제어하는 단계;를 포함하는 정착기 구동 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 개별적으로 제어하는 단계는,
상기 제1 센서에서 측정된 온도와 중앙 목표 온도 간의 온도차로부터 제1 발열량을 설정하여 상기 제1 히터 유닛을 제어하며, 상기 제2 센서에서 측정된 온도와 측면 목표 온도 간의 온도차로부터 제2 발열량을 설정하여 상기 제2 히터 유닛을 제어하며,
상기 공통 제어하는 단계는,
상기 제1 센서에서 측정된 온도와 중앙 목표 온도 간의 온도차로부터 제3 발열량을 설정하여 상기 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 공통 제어하는 것을 특징으로 하는 정착기 구동 제어 방법.
제12항에 있어서,
상기 공통 제어하는 단계는,
상기 제2 센서에서 측정된 온도에 기초하여 상기 중앙 목표 온도 및 상기 측면 목표 온도를 조정하는 것을 특징으로 하는 정착기 구동 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 제2 센서에서 측정된 온도가 상기 제1 온도보다 높은 기설정된 제2 온도 이상이면, 상기 제1 센서에서 측정된 온도에 따라 상기 제1 히터 유닛을 제어하고, 상기 제2 히터 유닛에 전원 공급을 오프 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정착기 구동 제어 방법.
제14항에 있어서,
상기 제2 센서에서 측정된 온도가 상기 제2 온도보다 높은 기설정된 제3 온도 이상이면, 정착기의 과열로 판단하여, 상기 제1 히터 유닛 및 상기 제2 히터 유닛에 전원 공급을 오프하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정착기 구동 제어 방법.