KR20230043329A

KR20230043329A - 정착 장치의 온도 제어를 위한 전력 공급 제어

Info

Publication number: KR20230043329A
Application number: KR1020210126086A
Authority: KR
Inventors: 송정철; 정주영; 한영훈
Original assignee: 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Priority date: 2021-09-24
Filing date: 2021-09-24
Publication date: 2023-03-31
Also published as: WO2023048771A1

Abstract

정착 장치가 개시된다. 본 정착 장치는 회전 가능하게 마련되는 정착 부재, 정착 부재 내부에 배치되며, 외부 전원으로부터 전력을 공급 받아 정착 부재를 가열하는 히터, 정착 부재의 기설정된 영역의 온도를 감지하기 위한 온도 센서, 정착 부재가 기설정된 온도를 갖도록 히터의 동작을 제어하는 프로세서를 포함하고, 프로세서는, 외부 전원의 주파수를 확인하여 외부 전원의 반파 주기를 산출하고, 히터로 공급되는 전력을 제어하기 위한 제어 주기가 외부 전원의 반파 주기의 6의 배수가 되도록 결정하고, 제어 주기가 시작되는 시점에서 온도 센서를 통해 감지된 온도에 기초하여 제어 주기 동안의 히터의 총 발열율을 결정하고, 결정된 총 발열율에 기초하여 제어 주기에 포함된 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정한다.

Description

정착 장치의 온도 제어를 위한 전력 공급 제어{POWER SUPPLY CONTROL FOR FUSER TEMPERATURE CONTROL}

화상 형성 장치는 인쇄 매체에 화상을 인쇄하는 장치로, 프린터, 복사기, 팩스 및 이들의 기능을 통합하여 구현한 복합기 등이 이에 해당한다. 전자사진방식 화상 형성 장치는 인쇄매체에 인쇄 데이터에 대응하는 현상제 화상을 형성하고, 이 현상제 화상에 소정의 열과 압력을 인가하여 현상제 화상을 인쇄매체상에 영구적으로 정착시키는 정착 장치를 사용한다.

도 1은 본 개시의 일 예에 따른 정착 장치를 구비한 화상 형성 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 가열 롤러 방식의 정착 장치의 일 예의 횡단면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 예에 따른 정착 장치의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 정착 장치의 온도 제어를 위해 전력 공급을 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 제어 주기 결정 시 영향을 미치는 요소인 주기 불일치 및 파수 불일치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 입력 전원의 주파수에 대응되도록 제어 주기를 결정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다양한 전력 공급 패턴으로 히터에 전력을 공급할 수 있는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 하나의 제어 주기 동안 동일한 발열율을 가지더라도 전력 공급 패턴에 따라 각 공급 전력에 포함된 주파수 성분이 달라지는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 플리커(flicker) 가중치가 높은 주파수 대역을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 전력 공급 패턴에 따라 공급 전력에 포함되는 고조파(harmonic) 성분이 달라지는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 히터가 복수의 가열요소를 포함하는 경우 가열요소 각각에 대한 전력 공급 패턴이 서로 상이하게 설정되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 개시의 일 예에 따른 정착 장치의 온도 제어를 위한 전력 공급 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시 예들은 여러 가지 상이한 형태로 변형되어 실시될 수도 있다. 실시 예들의 특징을 보다 명확히 설명하기 위하여 이하의 실시 예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려진 사항들에 관해서 자세한 설명은 생략한다.

한편, 본 명세서에서 어떤 구성이 다른 구성과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐 아니라, '그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성이 다른 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성들을 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다.

또한, “화상 형성 장치”란 컴퓨터와 같은 단말장치에서 생성된 인쇄 데이터를 기록 인쇄 매체에 인쇄하는 장치를 말한다. 이러한 화상형성장치의 예로는 복사기, 프린터, 팩시밀리 또는 이들의 기능을 하나의 장치를 통해 복합적으로 구현하는 복합기(Multi-Function Printer, MFP)등을 들 수 있다.

화상 형성 장치는 현상 장치, 전사 장치, 정착 장치를 포함할 수 있다. 현상 장치는 인쇄 용지에 화상을 형성하기 위한 구성이다. 현상 장치는 정전잠상이 형성된 감광체에 현상제, 즉, 토너를 공급하여 화상을 형성한다. 전사 장치는 감광체에 형성된 화상을 인쇄 용지로 전사시킨다. 인쇄 용지로 전사된 화상은 정착 장치를 지나면서 인쇄 용지에 고정될 수 있다.

본 개시는 화상 형성 장치의 인쇄 품질에 영향을 미치는 정착 장치의 온도를 적정 온도로 유지하고, 정착 장치의 히터에 공급되는 전력의 품질에 영향을 미치는 플리커(flicker) 및 고조파(harmonics) 주파수 성분이 최소화되도록 제어할 수 있는 전력 제어 방법을 제안한다.

본 명세서에서 “정착 부재”는 히터에 의해 가열되며, 화상이 전사된 인쇄 용지로 열을 전달하는 구성을 의미한다. 정착 부재는 다양한 정착 방식에 따라 가열 롤러 및 가압 롤러로 구성되거나, 정착 벨트 및 닙 형성 부재로 구성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 인쇄 용지로 열을 전달할 수 있는 다양한 구성으로 구현될 수 있다.

화상 형성 장치는 그 크기나 성능, 가격, 사용 용도, 모델 종류 등에 따라 다양한 구조 및 기능으로 구현될 수 있다. 도 1에서는 그러한 구조 중 하나를 예시하여 설명한다.

도 1은 본 개시의 일 예에 따른 정착 장치를 구비한 화상 형성 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

화상 형성 장치(1)는 본체(10), 급지 장치(20), 인쇄 엔진(30), 정착 장치(100) 및 배출 장치(40)를 포함할 수 있다.

본체(10)는 화상 형성 장치(1)의 외관을 형성하고, 그 내부에 설치되는 각종 부품들을 지지할 수 있다.

급지 장치(20)는 본체(10) 하측에 급지 트레이를 구비하고, 급지 트레이에 적재된 인쇄 용지(P)를 한 장씩 픽업(pick-up)하는 픽업 롤러(23)를 각각 구비하며, 픽업된 인쇄 용지(P)에 이송력을 제공함과 아울러, 인쇄 용지(P)의 원하는 부분에 화상이 전사될 수 있도록 인쇄 용지(P)를 가지런히 정렬하는 레지 롤러(25)를 구비하고, 인쇄 용지(P)를 감광 드럼(31)과 전사 롤러(35) 사이로 급지하는 급지 롤러(27)를 구비할 수 있다.

인쇄 엔진(30)은 급지 장치(20)에서 공급된 인쇄 용지(P)에 소정의 화상을 형성할 수 있다. 인쇄 엔진(30)은 감광 드럼(31), 대전기(32), 노광기(33), 현상기(34) 및 전사 롤러(35)를 구비할 수 있다.

감광 드럼(31)에는 정전 잠상이 형성될 수 있다. 예를 들어, 감광 드럼(31)은 후술할 대전기(32) 및 노광기(33)의 동작에 의하여 화상이 형성될 수 있다.

이하에서는 설명을 용이하게 하기 위하여, 하나의 색상에 대응되는 인쇄 엔진(30)의 구성만을 예를 들어 설명하나, 구현 시에 인쇄 엔진은 복수의 색상에 대응되는 복수의 감광 드럼(31), 복수의 대전기(32), 복수의 노광기(33) 및 복수의 현상기(34), 중간 전사 벨트 등을 포함할 수 있다.

대전기(32)는 감광 드럼(31)의 표면을 균일한 전위로 대전 시킬 수 있다.

노광기(33)는 인쇄할 화상 정보에 따라 감광 드럼(31)의 표면 전위를 변화시킴으로써 감광 드럼(31)의 표면에 정전 잠상을 형성시킬 수 있다.

현상기(34)는 그 내부에 현상제를 수용하며, 정전 잠상에 현상제(예를 들어, 토너)를 공급하여 정전 잠상을 가시적인 화상으로 현상시킬 수 있다. 현상기(34)는 현상제를 정전 잠상으로 공급하는 현상 롤러(37)를 포함할 수 있다.

전사 롤러(35)는 감광 드럼(31)의 외주면에 대면하도록 설치된다.

정착 장치(100)는 인쇄 엔진(30)에서 현상제 화상이 전사된 인쇄 용지(P)가 통과하는 동안 열과 압력을 가하여 현상제 화상을 인쇄 용지(P)에 정착시키는 것으로서, 하기에서 상세히 설명한다.

또한, 배출 장치(40)는 정착 장치(100)를 통과하여 소정의 화상이 인쇄된 인쇄 용지(P)를 본체(10) 외부의 배지 트레이(42)로 배출하기 위한 배지 롤러(41)를 구비할 수 있다.

이상, 일 실시 예에 따른 화상 형성 장치(1)의 구성에 대하여 구체적으로 설명하였으나, 현상 방식은 이에 한정되지 않으며 현상 방식에 따른 화상 형성 장치(1)의 구성은 다양한 변형 및 변경이 가능하다.

정착 장치에는 여러 종류가 있다. 예컨대, 가열 롤러 방식의 정착 장치와 정착 벨트 방식의 정착 장치 등이 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 정착 장치가 가열 롤러 방식인 경우를 예로 들어 설명하도록 한다. 다만, 본 개시에 따른 다양한 실시 예들은 가열 롤러 방식의 정착 장치에만 적용되는 것은 아니며, 정착 벨트 방식의 정착 장치에도 적용될 수 있다.

도 2는 가열 롤러 방식의 정착 장치의 일 예의 횡단면을 나타낸 도면이다.

도 2를 참고하면, 정착 장치(100)는 내부에 히터(130)가 배치된 가열 롤러(110) 및 가열 롤러(110)에 압접하게 배치되어 닙(Nip)을 형성하는 가압 롤러(120)를 포함할 수 있다.

가열 롤러(110)는 히터(130) 및 원통형 기재(substrate)(131)의 외부 면에 배치된 이형층(release layer)(133)을 포함할 수 있다. 기재(131)와 이형층(133) 사이에 내열성이 강한 탄성층(132)이 더 배치될 수 있다. 내열성이 있는 탄성층(132) 없이 이형층(133)만 형성시키는 것도 가능하다.

기재(131)는 알루미늄 심금(metal core)으로 형성될 수 있고, 알루미늄 심금의 중공 내부에 히터(130)가 배치될 수 있다. 히터(130)는 가열 롤러(110)의 회전축과 거의 같은 위치에 배치될 수 있다. 히터(130)는 할로겐 램프 등을 이용할 수 있고, 가열 롤러(110)는 히터(130)로부터의 발생된 열에 의하여 가열될 수 있다.

가열 롤러(110)와 가압 롤러(120) 중 어느 하나의 롤러가 회전 구동하며, 이 구동에 의한 다른 롤러도 회전하고, 두 롤러의 회전에 의해 인쇄 용지(P)의 이송이 가능하게 되며, 인쇄 용지(P)에 가열 및 가압을 동시에 전달하는 것이 가능하다.

가열 롤러(110)와 가압 롤러(120)의 압접부인 닙에 인쇄 용지(P)를 도입시켜 인쇄 용지(P)에 있는 미 정착 화상을 가열 롤러(110)의 열에 의하여 연화시키고 가압 롤러(120)와 가열 롤러(110)의 압접에 의해 가압하여, 인쇄 용지에 정착시킬 수 있다.

도 3은 본 개시의 일 예에 따른 정착 장치의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.

도 3을 참고하면, 정착 장치(100)는 히터(130), 온도 센서(140) 및 프로세서(150)를 포함할 수 있다.

히터(130)는 외부 전원으로부터 전력을 공급 받아 열을 발생시키는 구성이다. 히터(130)는 가열 롤러(110)의 내부에 배치되어 가열 롤러(110)를 가열함으로써, 가열 롤러(110)와 가압 롤러(120)의 압접부이며 인쇄 용지(P)가 통과하는 닙 영역의 온도를 조절할 수 있다.

온도 센서(140)는 정착 장치(100)의 온도를 감지할 수 있다. 예를 들어, 정착 장치(100)의 온도는 미정착 화상을 정착하는 정착 장치(100)의 표면 온도를 의미할 수 있고, 더욱 구체적으로는 정착 장치(100)에 포함된 정착 부재(예컨대, 가열 롤러 또는 가열 벨트 등)의 온도를 의미할 수 있다.

프로세서(150)는 정착 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 정착 장치(100)는 인쇄 용지(P) 상에 정착되는 토너의 정착 성능(fixing level or fusing level)을 일정 수준 이상으로 유지하기 위해 적정한 온도와 압력을 유지하여야 한다. 이를 위해, 프로세서(150)는 정착 장치(100)가 기설정된 온도를 갖도록 히터(130)의 동작을 제어할 수 있다.

이 경우, 프로세서(150)는 히터(130)로 공급되는 전력량을 제어하여 히터(130)의 발열량을 제어할 수 있다. 일반적으로 히터(130)로 공급되는 전원은 교류(AC) 전원이며, 프로세서(150)는 공급되는 AC 전원 파형의 위상각을 조절하는 위상 제어 또는 파형의 수를 조절하는 파형수 제어 등을 통해 히터(130)로 공급되는 전력을 제어할 수 있다.

도 4는 정착 장치의 온도 제어를 위해 전력 공급을 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참고하면, 정착 장치(100)는 위상 제어(Phase Control) 또는 파형수 제어(Wave Control) 방법을 이용하여 히터(130)로 공급되는 전류량을 제어할 수 있다. 위상 제어는 도 4의 (a)와 같이 교류 전원의 반파 구간 하나에 대하여 일정한 위상 동안 전원이 on 되도록 하여 히터(130)의 발열량을 결정할 수 있다. 파형수 제어는 도 4의 (b)와 같이 각각의 교류 반파 구간마다 on 또는 off 되도록 제어하여 히터(130)의 발열량을 결정할 수 있다. 도 4에 도시된 두가지 방식은 모두 발열율이 50%인 경우를 나타낸 것으로, 히터(130)에서 발생하는 열량은 동일하나 각각의 파형은 다르게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

도 5는 제어 주기 결정 시 영향을 미치는 요소인 주기 불일치 및 파수 불일치를 설명하기 위한 도면이다.

프로세서(150)는 제어 주기 단위로 히터(130)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.

도 5를 참고하면, 프로세서(150)의 제어 주기가 입력 전원(AC 전원)의 주기와 일치하지 않거나 제어 주기의 파수와 입력 전원의 파수가 일치하지 않는 경우, 히터(130)로 공급되는 전력의 제어가 용이하지 않고 의도치 않은 전력 공급이 발생할 수 있다.

따라서, 제어 주기는 입력 전원의 반파 주기의 정수 배, 특히 짝수 배(N=2, 4, 6, …)가 되도록 설정하여 제어 주기와 입력 전원의 주기의 불일치를 피하는 것이 바람직하다.

프로세서(150)는 히터(130)로 전력을 공급하는 외부 전원의 주파수를 확인하여 외부 전원의 반파 주기를 산출하고, 프로세서(150)의 제어 주기가 외부 전원의 반파 주기의 짝수 배수가 되도록 결정할 수 있다. 여기에서, 정착 장치(100)는 AC 전원의 제로점을 검출하는 제로크로싱 검출부를 통해 검출된 AC 전원의 제로점과 다음 제로점 사이의 시간을 검출하여 외부 전원의 반파 주기를 산출할 수 있다.

도 6은 입력 전원의 주파수에 대응되도록 제어 주기를 결정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참고하면, 입력 전원의 주파수가 50Hz, 60Hz인 경우 각각의 반파 주기, 최소 제어 주기 및 정착 장치(100) 제어 시 적용 가능한 제어 주기를 확인할 수 있다.

입력 전원의 주파수가 50Hz, 60Hz인 경우 각각의 반파 주기는 10ms, 25/3ms 이다. 따라서, 제어 주기를 입력 전원의 반파 주기의 6의 배수로 결정한다면, 반파 주기의 짝수 배수가 되는 것과 동시에 제어 주기가 정수가 되도록 50Hz, 60Hz 입력 전원에 모두 적용 가능한 제어 주기를 결정하는 것이 가능하다.

이하, 제어 주기를 외부 전원의 반파 주기의 6배로 결정한 경우를 예로 들어 설명하도록 한다.

도 7은 다양한 전력 공급 패턴으로 히터에 전력을 공급할 수 있는 동작을 설명하기 위한 도면이다.

프로세서(150)는 정착 장치(100)의 온도를 목표 온도로 유지하기 위해, 제어 주기의 시작점에서 감지된 온도에 기초하여 제어 주기 동안 공급되어야 할 열량을 산출하고, 제어 주기 동안 공급될 전력의 발열율을 결정할 수 있다. 여기에서 발열율은 입력 전원의 on/off 시간(또는 위상)을 제어함으로써 특정 시간 구간에서 입력 전원의 전체 공급 전력 중 정착 장치(100)의 히터(130)로 공급되는 전력의 비율을 의미한다.

프로세서(150)는 온도 센서(140)를 통해 제어 주기의 시작점에서 가열 롤러(110)의 특정 영역(예컨대, 닙에 대응되는 영역)의 온도를 감지하고, 제어 주기의 종점에서 목표 온도에 도달하기 위해 필요한 열량을 산출함으로써 제어 주기 동안 공급될 전력의 발열율을 결정할 수 있다.

도 7을 참고하면, 총 발열율이 50%인 경우에 가능한 전력 공급 패턴을 예시적으로 도시하였다.

프로세서(150)는 제어 주기에 포함된 복수의 반파 구간 각각에서의 발열율을 결정할 수 있다.

여기에서, 반파 구간은 입력 전원의 반파 주기만큼 제어 주기를 구분한 구간이다. 예컨대 앞서 결정된 제어 주기가 입력 전원 반파 주기의 6배이면, 각각 입력 전원의 반파 주기와 동일한 주기를 가지는 6개의 반파 구간으로 나누어질 수 있다. 복수의 반파 구간 각각의 발열율의 평균은 제어 주기 동안의 총 발열율이 되도록 설정될 수 있으며, 각 반파 구간에 설정된 발열율에 따라 다양한 전력 공급 패턴을 이룰 수 있다.

도 7을 참고하면, 각각의 전력 공급 패턴은 제어 주기 동안 총 발열율이 50%로 동일하지만, 각 반파 구간에 설정된 발열율은 상이할 수 있다. 이에 따라, 각 공급 전력에 포함된 주파수 성분의 구성은 상이할 수 있다.

도 8은 하나의 제어 주기 동안 동일한 발열율을 가지더라도 전력 공급 패턴에 따라 각 공급 전력에 포함된 주파수 성분이 달라지는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 8에서는 도 7에서 도시하였던 제1 전력 공급 패턴(반파 구간의 발열율이 각각 100%, 0%, 100%, 0%, 100%, 0%)과 제2 전력 공급 패턴(반파 구간의 발열율이 각각 50%, 50%, 50%, 50%, 50%, 50%)에 대하여, 푸리에 변환(Fourier transform)의 역변환을 통해 각 전력 공급 패턴에 포함된 주파수 성분을 확인할 수 있다.

도 8을 참고하면, 두 전력 공급 패턴 모두 발열율은 50%로 동일하지만, 각각의 공급 전력에 포함된 주파수 성분은 상이한 것을 알 수 있다.

따라서, 프로세서(150)는 전력 공급 패턴에 따른 주파수 성분을 분석하여, 전력 품질에 악영향을 미치는 주파수 성분을 최소화하도록 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정할 수 있다.

구체적으로, 프로세서(150)는 히터(130)로 공급되는 전력에 포함된 주파수 성분이 플리커(flicker) 가중치가 높은 대역의 주파수 성분 및 외부 전원 주파수의 정수배에 해당하는 고조파(harmonic) 성분을 회피하는 주파수 성분으로 구성되도록 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정할 수 있다.

도 9는 플리커(flicker) 가중치가 높은 주파수 대역을 설명하기 위한 도면이다.

플리커 가중치는 전력 변동에 의해 발생하는 인체에 유해함을 나타내는 인자로, 공급 전력의 강도와 주파수에 의해 결정된다. 도 9를 참고하면, 특정 주파수 대역(6Hz~12Hz)에 가까워질수록 플리커 가중치가 커진다. 따라서, 프로세서(150)는 플리커 가중치가 높은 주파수 대역인 6Hz 내지 12Hz의 주파수를 가지는 주파수 성분을 회피하도록 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정할 수 있다.

도 10은 전력 공급 패턴에 따라 공급 전력에 포함되는 고조파(harmonics) 성분이 달라지는 것을 설명하기 위한 도면이다.

고조파는 입력 전원에 연결된 비선형 부하에 의해 발생하는 물리적 전기량으로, 입력 전원의 기본 주파수에 대해 2배, 3배, 4배와 같은 정수 배에 해당하는 전압, 전류를 의미하며, 일반적으로 50차수 정도까지 의미한다. 특히, 고조파 중에서도 3차, 5차, 7차 등 홀수 차수의 고조파가 짝수 차수에 비해 통신선 유도 장애, 기기 과열, 고장, 오작동 등의 문제를 발생시킬 수 있다.

따라서, 본 개시의 일 예에서 프로세서(150)는 외부 전원 주파수의 홀수배에 해당하는 고조파 성분을 회피하는 가중치를 외부 전원 주파수의 짝수배에 해당하는 고조파 성분을 회피하는 가중치보다 높게 설정하여 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정할 수 있다.

일 예로, 도 10을 참고하면, 패턴 1에서 패턴 4로 갈수록 주파수 성분에 포함된 홀수 차수의 고조파 성분(그래프에서 검은색 막대로 표시)이 감소하는 것을 확인할 수 있다.

즉, 프로세서(150)는 플리커, 고조파 주파수 성분을 최소화하는 전력 공급 패턴을 통해 히터(130)로 전력을 공급할 수 있도록, 복수의 반파 구간 각각의 발열율을 결정할 수 있다.

도 11은 히터가 복수의 가열요소를 포함하는 경우 가열요소 각각에 대한 전력 공급 패턴이 서로 상이하게 설정되는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 11을 참고하면, 두 개의 가열요소에 공급되는 전력 공급 패턴이 동일한 경우, 중첩에 의한 공급 전력에 포함된 주파수 성분에는 플리커 가중치가 높은 저주파수 성분이 다수 포함되는 것을 확인할 수 있다.

이에 따라, 프로세서(150)는 복수의 가열요소 중 구동되는 가열요소의 개수에 따라 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정할 수 있다.

예를 들어, 프로세서(150)는 복수의 반파 구간 각각에 대해 결정된 발열율에 따른 전력 공급 패턴이 복수의 가열요소 각각에 대해 서로 다르게 설정되도록 각각의 가열요소에 대한 전력 공급 패턴을 결정할 수 있다.

이 경우, 프로세서(150)는 정착 장치(100)로 공급되는 용지의 정보에 따라 구동되는 가열요소의 개수를 결정할 수 있다. 여기에서, 용지의 정보는 용지의 종류, 크기, 두께 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비교적 큰 사이즈의 용지(A3 이상)의 경우 화상 형성 동작을 수행하기 위해 2개 이상의 가열요소가 구동되어야 하는 경우가 존재하므로, 가열요소의 개수에 따라 각 가열요소의 전력 공급 패턴을 결정할 수 있다.

도 12는 본 개시의 일 예에 따른 정착 장치의 온도 제어를 위한 전력 공급 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 12를 참고하면, 본 개시의 일 예에 따른 전력 공급 제어 방법은 외부 전원으로부터 정착 장치의 히터로 공급되는 전력의 주파수를 확인하여 외부 전원의 반파 주기를 산출하는 단계(S1210), 히터로 공급되는 전력을 제어하기 위한 제어 주기가 외부 전원의 반파 주기의 6의 배수가 되도록 결정하는 단계(S1220), 제어 주기가 시작되는 시점에서 온도 센서를 통해 감지된 온도에 기초하여 제어 주기 동안의 히터의 총 발열율을 결정하는 단계(S1230) 및 결정된 총 발열율에 기초하여 제어 주기에 포함된 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정하는 단계(S1240)를 포함할 수 있다.

먼저, 정착 장치는 외부 전원으로부터 정착 장치의 히터로 공급되는 전력의 주파수를 확인하여 외부 전원의 반파 주기를 산출(S1210)할 수 있다. 예를 들어, 정착 장치는 AC 전원의 제로점을 검출하는 제로크로싱 검출부를 통해 검출된 AC 전원의 제로점과 다음 제로점 사이의 시간을 검출하여 외부 전원의 반파 주기를 산출할 수 있다.

그리고, 정착 장치는 히터로 공급되는 전력을 제어하기 위한 제어 주기가 외부 전원의 반파 주기의 6의 배수가 되도록 결정(S1220)할 수 있다. 예를 들어, 제어 주기는 외부 전원의 반파 주기의 6배가 되도록 설정될 수 있다.

그리고, 정착 장치는 제어 주기가 시작되는 시점에서 온도 센서를 통해 감지된 온도에 기초하여 제어 주기 동안의 히터의 총 발열율을 결정(S1230)할 수 있다. 여기에서, 온도 센서는 정착 장치에 형성된 정착 닙(nip) 영역의 온도를 감지할 수 있다. 히터의 총 발열율은 제어 주기가 끝나는 시점에서 정착 닙의 온도가 기설정된 목표 온도에 도달하기 위해 제어 주기 동안 히터에서 발생 되어야할 열량에 기초하여 산정될 수 있다.

그리고, 정착 장치는 결정된 총 발열율에 기초하여 제어 주기에 포함된 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정(S1240)할 수 있다. 여기에서, 반파 구간은 입력 전원의 반파 주기만큼 제어 주기를 구분한 구간이다. 예컨대 앞서 결정된 제어 주기가 입력 전원 반파 주기의 6배이면, 각각 입력 전원의 반파 주기와 동일한 주기를 가지는 6개의 반파 구간으로 나누어질 수 있다. 복수의 반파 구간 각각의 발열율의 평균은 제어 주기 동안의 총 발열율이 되도록 설정될 수 있으며, 각 반파 구간에 설정된 발열율에 따라 다양한 전력 공급 패턴을 이룰 수 있다.

정착 장치는 히터에 공급되는 전력 품질에 영향일 미치는 주파수 성분(플리커 가중치가 높은 대역의 주파수 성분, 고조파 성분 등)이 최소화되는 전력 공급 패턴을 판단하여 히터로 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 또한, 정착 장치는 복수의 가열요소를 포함하는 히터를 동작시킬 경우 각 가열요소에 공급되는 전력 공급 패턴이 중첩되지 않도록 각 가열요소에 대한 전력 공급 패턴을 결정하여 전력 공급을 제어할 수 있다.

이에 따라, 정착 장치의 온도를 기설정된 온도로 유지함으로써 화상 형성 장치의 인쇄 품질을 향상시킴과 동시에, 정착 장치의 히터에 공급되는 전력의 품질을 개선할 수 있다.

상기에서 본 개시는 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며, 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 개시의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 따로 부가 언급하지 않는 한 본 개시는 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실시될 수 있을 것이다.

1: 화상 형성 장치 100: 정착 장치
110: 가열 롤러 120: 가압 롤러
130: 히터 140: 온도 센서
150: 프로세서

Claims

정착 장치에 있어서,
회전 가능하게 마련되는 정착 부재;
상기 정착 부재 내부에 배치되며, 외부 전원으로부터 전력을 공급 받아 상기 정착 부재를 가열하는 히터;
상기 정착 부재의 기설정된 영역의 온도를 감지하기 위한 온도 센서; 및
상기 정착 부재가 기설정된 온도를 갖도록 상기 히터의 동작을 제어하는 프로세서;를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 외부 전원의 주파수를 확인하여 상기 외부 전원의 반파 주기를 산출하고, 상기 히터로 공급되는 전력을 제어하기 위한 제어 주기가 상기 외부 전원의 반파 주기의 6의 배수가 되도록 결정하고,
제어 주기가 시작되는 시점에서 상기 온도 센서를 통해 감지된 온도에 기초하여 상기 제어 주기 동안의 상기 히터의 총 발열율을 결정하고,
상기 결정된 총 발열율에 기초하여 상기 제어 주기에 포함된 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정하는, 정착 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 히터로 공급되는 전력에 포함된 주파수 성분이 플리커(flicker) 가중치가 높은 대역의 주파수 성분 및 상기 외부 전원 주파수의 정수배에 해당하는 고조파(harmonic) 성분을 회피하는 주파수 성분으로 구성되도록 상기 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정하는, 정착 장치.
제2항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 플리커 가중치가 높은 주파수 대역인 6Hz 내지 12Hz를 회피하도록 상기 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정하는, 정착 장치.
제2항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 외부 전원 주파수의 홀수배에 해당하는 고조파 성분을 회피하는 가중치를 상기 외부 전원 주파수의 짝수배에 해당하는 고조파 성분을 회피하는 가중치보다 높게 설정하여 상기 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정하는, 정착 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 결정된 제어 주기 동안의 총 발열율에 기초하여 상기 복수의 반파 구간 각각에서 상기 히터로 공급되는 전력의 위상을 제어하는, 정착 장치.
제1항에 있어서,
상기 히터는 복수의 가열요소를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 복수의 가열요소 중 구동되는 가열요소의 개수에 따라 상기 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정하는, 정착 장치.
제6항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 복수의 반파 구간 각각에 대해 결정된 발열율에 따른 전력 공급 패턴이 상기 복수의 가열요소 각각에 대해 서로 다르게 설정되도록 각각의 가열요소에 대한 전력 공급 패턴을 결정하는, 정착 장치.
제6항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 정착 장치로 공급되는 용지의 정보에 따라 상기 구동되는 가열요소의 개수를 결정하는, 정착 장치.
제8항에 있어서,
상기 용지의 정보는 용지의 종류, 크기, 두께 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는, 정착 장치.
정착 장치의 온도 제어를 위한 전력 공급 제어 방법에 있어서,
외부 전원으로부터 상기 정착 장치의 히터로 공급되는 전력의 주파수를 확인하여 상기 외부 전원의 반파 주기를 산출하는 단계;
상기 히터로 공급되는 전력을 제어하기 위한 제어 주기가 상기 외부 전원의 반파 주기의 6의 배수가 되도록 결정하는 단계;
제어 주기가 시작되는 시점에서 온도 센서를 통해 감지된 온도에 기초하여 상기 제어 주기 동안의 상기 히터의 총 발열율을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 총 발열율에 기초하여 상기 제어 주기에 포함된 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정하는 단계;를 포함하는, 전력 공급 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정하는 단계는,
상기 히터로 공급되는 전력에 포함된 주파수 성분이 플리커(flicker) 가중치가 높은 대역의 주파수 성분 및 상기 외부 전원 주파수의 정수배에 해당하는 고조파(harmonic) 성분을 회피하는 주파수 성분으로 구성되도록 상기 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정하는, 전력 공급 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정하는 단계는,
상기 플리커 가중치가 높은 주파수 대역인 6Hz 내지 12Hz를 회피하도록 상기 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정하는, 전력 공급 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정하는 단계는,
상기 외부 전원 주파수의 홀수배에 해당하는 고조파 성분을 회피하는 가중치를 상기 외부 전원 주파수의 짝수배에 해당하는 고조파 성분을 회피하는 가중치보다 높게 설정하여 상기 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정하는, 전력 공급 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 결정된 제어 주기 동안의 총 발열율에 기초하여 상기 복수의 반파 구간 각각에서 상기 히터로 공급되는 전력의 위상을 제어하는 단계;를 더 포함하는, 전력 공급 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 히터는 복수의 가열요소를 포함하고,
상기 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정하는 단계는,
상기 복수의 가열요소 중 구동되는 가열요소의 개수에 따라 상기 복수의 반파 구간 각각에 대한 발열율을 결정하는, 전력 공급 제어 방법.