KR20050067614A

KR20050067614A - 화상형성장치의 정착기 온도 제어방법

Info

Publication number: KR20050067614A
Application number: KR1020030098605A
Authority: KR
Inventors: 송현수; 김정국
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-12-29
Filing date: 2003-12-29
Publication date: 2005-07-05
Also published as: US20050141913A1; US7146117B2

Abstract

정착기의 온도 상승구간과 하강구간을 개별적으로 인식하여 정착기의 온도를 제어하기 때문에, 불필요한 전력소모를 줄일 수 있으며, 플리커 현상이 발생되는 것을 방지하여 인쇄품질을 향상시킬 수 있는 화상형성장치의 정착기 온도제어 방법이 개시된다. 개시된 본 발명에 의한 화상형성장치의 정착기 온도제어 방법은, 정착기의 온도를 측정하는 단계; 측정된 온도를 이전 단계에서 측정된 온도와 비교하여, 정착기의 온도가 상승중인지 하강중인지 판단하는 단계; 정착기의 온도가 상승할 경우, 정착기에 전원을 단속하는 스위칭부의 온/오프 주기(chopping rate)를 가변하여, 정착기의 온도를 제어하는 상승제어 단계; 및 정착기의 온도가 하강할 경우, 정착기에 전원을 단속하는 스위칭부의 온/오프 주기(chopping rate)를 가변하여, 정착기의 온도를 제어하는 하강 제어단계;를 포함하며, 상승 및 하강 제어단계는 비대칭적으로 제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

화상형성장치의 정착기 온도 제어방법{Controlling method for temperature of fuser of image forming apparatus}

본 발명은 화상형성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정착기의 온도를 측정하여 상승 및 하강구간으로 구분하고, 각각의 구간별로 최적화된 온도제어를 수행하는 화상형성장치의 정착기 제어방법에 관한 것이다.

일반적인 화상형성장치, 예컨대, 전자사진방식 화상형성장치는, 감광매체에 형성된 정전잠상을 토너로 현상한 후, 이 감광매체의 토너 화상을 용지에 전사하고, 이 용지의 토너 화상을 정착기에서 열과 압력을 가하여 정착시킴으로써 원하는 화상을 인쇄하여 출력한다.

도 1은 일반적인 정착기를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 정착기(10)는, 정착롤러(11)와, 상기 정착롤러(11)에 일정한 압력으로 가압 및 접촉되도록 설치되는 가압롤러(12)로 구비된다. 상기 정착롤러(11)의 내부에는 상기 정착롤러(11)를 가열하는 가열램프(13)가 설치된다. 또한, 상기 정착롤러(11)에는 온도감지 센서(14)가 설치되어 상기 정착롤러(11)의 온도를 감지할 수 있다.

상기 정착기(10)의 정착롤러(11) 온도는 각각의 동작 상태에 따라 다르게 설정되어 있다. 통상 레디 모드에서는 약 150℃ 정도로, 프린팅 모드에서는 약 180℃ 정도로 설정되어 있으며, 이러한 정착기의 온도제어는 상기 정착롤러(11)의 온도를 감지하는 온도감지 센서(14)의 출력에 대응하여 상기 가열램프(13)로 공급되는 전원을 단속하는 미도시된 온도제어장치에 의해 제어된다.

종래의 정착기 온도 제어방법은, 일정한 제어주기를 가지고 소정의 스위칭부를 온/오프하는 방법을 사용한다. 이는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 온도감지 센서(14)를 통해 측정된 정착기 온도를 구간별로 나누어 상기 스위칭부 온/오프 주기를 조절하였다. 스위칭부 온/오프 주기(chopping rate)는 다음의 표 1에 도시된 바와 같다.

구 간	온/오프 주기(chopping rate, %)
T1 ~ T2	50
T2 ~ T3	30
T3 이상	0
T3 ~ T2	30
T2 ~ T1	50
T1 이하	100

상기 스위칭부 온/오프 주기는, 상기 가열램프(13)의 램프에 전원을 100ms 동안 10번 ON 신호를 인가하는 것을 100%라고 정의한 것이며, 따라서, 50%는, 100ms 동안 5번, 30%는 3번, 0%는 OFF신호만을 상기 가열램프(13)에 인가한 것이다.

하지만, 상기와 같은 제어동작에 의해 상기 가열램프(13)로 전원을 인가할 경우 AC 전압의 급락(Drop)으로 인하여 순간적(10∼20ms)으로 수십 암페어의 돌입 전류가 인가되면서 오버슈트가 발생되는 것을 방지할 수 없을 뿐만 아니라 이로 인하여 가열램프(13)에 인가되는 전원이 파동(Fluctuation)을 일으켜 가열램프가 깜박이는 플리커(Flicker)가 발생하는 문제가 있다. 플리커가 발생되면 가열램프의 수명이 단축될 뿐만 아니라 정확한 온도 제어가 어렵기 때문에, 화상에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 정착기에 플리커가 발생하는 것을 방지할 수 있도록, 구간별 제어동작을 개선한 화상형성장치의 정착기 온도 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 의한 화상형성장치의 정착기 온도 제어방법은, 상기 정착기의 온도를 측정하여, 상기 정착기의 현재온도가 상승 중인지 하강중인지를 판단하여, 상기 정착기의 온도가 상승중인 경우와 하강중인 경우를 구분하여, 상기 정착기에 전원을 단속하는 스위칭부의 온/오프 주기(chopping rate)를 상기 정착기 온도가 상승하는 구간과 하강하는 구간으로 구분하여 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 상승제어 단계는, 상기 정착기 온도변화에 따라, 상기 스위칭부 온/오프 주기가 100%, 50%, 30%, 0% 순으로 변화시키면서 제어하는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 정착기가 과열되는 임계온도 이상으로 가열되었을 경우, 상기 스위칭부 온/오프 주기를 0%로 하여, 상기 정착기에 인가되는 전원을 차단하는 것이 좋다.

그리고, 상기 하강제어 단계는, 상기 정착기 온도변화에 따라, 스위칭부 온/오프 주기가 0%, 10%, 100% 순으로 변화시키면서 제어할 수 있다.

이 때, 상기 하강제어 단계는, 상기 정착기가 예열이 시작되는 예열개시 온도 이하로 떨어졌을 경우, 상기 스위칭부 온/오프 주기가 10%로 설정되어 예열을 시작하는 예열단계; 및 상기 정착기가 가열되는 가열개시 온도 이하로 떨어졌을 경우, 상기 스위칭부 온/오프 주기가 100%로 설정되어 상기 정착기를 가열하는 단계;를 포함하는 것이 좋다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 함께 설명한다. 참고로, 본 발명은 도 1에 도시된 일반적인 정착기와 동일한 구조로 구성되어 있으므로, 그 구성은 도 1은 참조하여 설명한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 제어 블록도 및 흐름도 이다.

도시된 바와 같이, 정착롤러(11)에 설치된 온도감지 센서(14)는, 상기 정착기의 온도변화를 감지하여 소정의 제어부(20)에 전달한다(S310 단계).

상기 제어부(20)는, 상기 온도감지 센서(14)를 통해 전달받은 온도 데이터를 통해, 이전 데이터와 현재 데이터를 비교하여, 상기 정착롤러(11)의 온도가 상승 중인지, 하강중인지 판단하게 된다(S320 단계).

상기 제어부(20)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 정착롤러(11)의 온도가 상승 중인지 하강 중인지를 판단하여, 스위칭부(21)에 상승단계와 하강단계를 구분하여 제어신호를 인가한다. 상기 제어신호는, 도 5에 도시된 바와 같이, 적정 수준의 온도에 대한 구간(A, B, C, D, E)을 설정하여, 각 구간별로 상기 스위칭부(21)가 전원장치(22)에 온/오프 신호를 교차로 출력한다. 이 때, 본 발명의 최적 실시예에 의한 상기 구간을 구분하는 온도는 아래의 표 2와 같이 구비되는 것이 좋다.

	온 도
T1	180℃
T2	185℃
T3	190℃
T4	191℃
T5	183℃

따라서, 상기 표 2에 설정된 온도에 의해 상기 스위칭부(21)는, 온/오프 신호를 단속하며, 스위칭부의 온/오프 주기(Chopping rate)는 아래의 표 3과 같이 구비된다.

구간	온도범위	온/오프 주기(chopping rate, %)
A	T1~T2	50
B	T2~T3	30
C	T3~T4	0
D	T4~T5	10
E	T5~T1	100

참고로, 상기 스위칭부의 온/오프 주기는, % 단위로 표시하였으며, 100ms 동안 상기 스위칭부(21)가 상기 전원장치(22)에 온/오프 신호를 10회 인가하였을 경우를 100%로 하여, 이를 비율적으로 나타낸 것이다. 따라서. 스위칭부의 온/오프 주기가 50%일 경우에는 100ms 동안 온/오프 신호가 5회 인가된 것이고, 30%는 3회, 10%는 1회 0%는 계속 OFF 상태를 유지한 것이다. 이와 같이 상기 스위칭부가 온/오프 신호를 교차하여 인가하는 것은, 상기 전원장치(22)로 부터 가열램프(13)로 인가되는 전압의 급락이 감소되면서 이 전압의 급락으로 인해 돌입전류가 상기 가열램프(13)로 인가되는 것을 방지하여, 돌입전류로 인한 가열램프(13)의 플리커 (flicker)현상을 방지할 수 있다.

따라서, 상기 정착롤러(11, 도 1 참조)의 온도상승 구간(A~C 구간)에서는, 각각의 구간별로 100%, 50%, 30%, 0% 순으로 상기 스위칭부(21)의 온/오프 주기가 상기 전원장치(22)로 출력된다(S330).

부연하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 프린팅 모드 시에 상기 정착롤러(11)에서 측정된 온도가 적정 정착온도(T1, 180℃) 이상으로 상승하면, 상기 스위칭부(21)는, 온/오프 주기를 100%에서 50%로 하향 조정하여, 그 신호를 상기 전원장치(22)에 인가하여, 상기 정착롤러(11)의 온도상승 속도를 둔화시킨다(A 구간).

그리고, 시간이 도과하여, 상기 정착롤러(11)에서 측정된 온도가 주의온도(T2, 185℃) 이상으로 상승하면, 상기 스위칭부(21)는, 온/오프 주기를 50%에서 10%로 하향 조정하여, 그 신호를 상기 전원장치(22)에 인가하여, 상기 정착롤러(11)의 온도상승 속도를 둔화시킨다(B 구간).

그리고, 상기 정착롤러(11)의 온도가 과열이 우려되는 임계온도(T3, 190℃) 이상으로 상승하게 되면, 상기 스위칭부(21)는, 온/오프 주기를 10%에서 0%로 하여, 상기 정착롤러(11)가 더이상 가열되지 않도록 한다(C 구간).

한편, 상기 정착롤러(11)의 온도하강 구간(C~E 구간)에서는, 각각의 구간별로 0%, 10%, 100% 순으로 상기 스위칭부(21)의 온/오프 주기가 상기 전원장치(22)로 출력된다(S340).

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 스위칭부(21)가 온/오프 주기를 0%로 하여, 전원을 차단하여도 일정 구간동안은 온도가 점진적으로 상승 할 수 있으나, 상기 정착롤러(11)의 온도는 곧 하락하기 시작하는데, 급격하게 상기 정착롤러(11)에 전원을 인가할 경우, 인가된 전원이 파동(Fluctuation)을 일으켜 가열램프(13)가 깜박이는 플리커(Flicker)가 발생할 수 있다. 따라서, 일정 구간동안 예열이 필요하므로, 가열예비 단계로서, 상기 정착롤러(11)의 온도가 예열개시 온도(T4, 191℃) 이하로 하강하게 되면, 상기 스위칭부(21)가 온/오프 주기를 10%로 하여, 상기 정착롤러(11)의 온도 하강속도를 늦추게 된다(D 구간).

그리고, 상기 정착롤러(11)의 온도가 계속 하강하여, 가열개시 온도(T5, 183℃) 이하로 떨어지면, 상기 스위칭부(21)가 온/오프 주기를 100%로 하여, 상기 정착롤러(11)의 온도를 상승시킨다(E 구간).

따라서, 상기 가열램프(13)는, 상기 S330 단계 및 S340 단계에서 정착롤러(11)의 온도 상승구간(A~C 구간)및 하강구간(C~E 구간)에서 개별적으로 결정된 스위칭부(21)의 온/오프 주기가 비대칭적으로 제어된다. 특히, 온도 하강구간에서 제어구간을 설정하기 위해, 예열개시 온도 및 가열개시 온도(T4, T5)를 추가하여, 보다 세밀한 온도제어가 수행될 수 있다. 특히, 상기 D 및 E 구간은 정착롤러(11)가 냉각되는 구간으로, 종래와 같이, 30%, 50%의 온/오프 주기를 인가하는 것에 비해, 정착롤러(11)의 가열 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 상기 전원장치(22)가 인가되는 온/오프 신호의 횟수가 줄어들기 때문에 전력소모를 줄일 수 있다(S350 단계).

이상과 같은 본 발명에 의한 화상형성장치의 정착기 온도 제어방법에 의하면, 정착기의 온도 상승구간과 하강구간을 개별적으로 인식하여 정착기의 온도를 제어하기 때문에, 불필요한 전력소모를 줄일 수 있으며, 플리커 현상이 발생되는 것을 방지하여 인쇄품질을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하다는 것을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

도 1은 일반적인 정착기의 구조를 개략적으로 나타낸 도면,

도 2는 종래기술에 의한 정착기의 온도별 온/오프 주기를 나타낸 그래프,

도 3은 본 발명에 의한 정착기의 온도제어 블록도,

도 4는 본 발명에 의한 정착기의 온도제어 흐름도, 그리고,

도 5는 본 발명에 의한 정착기의 온도별 온/오프 주기를 나타낸 그래프이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10; 정착기 11; 정착롤러

12; 가압롤러 13; 가열램프

14; 온도감지 센서 20; 제어부

21; 스위칭부 22; 전원장치

Claims

화상형성부를 통과하면서 토너화상이 형성된 용지 표면에 열과 압력을 가해 상기 토너화상을 고정하는 화상형성장치의 정착기 온도제어 방법에 있어서,

상기 정착기의 온도를 측정하는 단계;

측정된 온도를 이전 단계에서 측정된 온도와 비교하여, 상기 정착기의 온도가 상승중인지 하강중인지 판단하는 단계;

상기 정착기의 온도가 상승하는 구간에서, 상기 정착기에 전원을 단속하는 스위칭부의 온/오프 주기(chopping rate)를 가변하여, 상기 정착기의 온도를 제어하는 상승제어 단계; 및

상기 정착기의 온도가 하강하는 구간에서, 상기 정착기에 전원을 단속하는 스위칭부의 온/오프 주기(chopping rate)를 가변하여, 상기 정착기의 온도를 제어하는 하강 제어단계;를 포함하며,

상기 상승 및 하강 제어단계는 비대칭적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착기 온도 제어방법.
제 1 항에 있어서, 상기 상승제어 단계는,

상기 정착기 온도변화에 따라, 상기 스위칭부 온/오프 주기가 100%, 50%, 30%, 0% 순으로 변화하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착기 온도 제어방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 상승제어 단계는,

상기 정착기가 과열되는 임계온도 이상으로 가열되었을 경우, 상기 스위칭부 온/오프 주기를 0%로 하여, 상기 정착기에 인가되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착기 온도 제어방법.
제 1 항에 있어서, 상기 하강제어 단계는,

상기 정착기 온도변화에 따라, 스위칭부 온/오프 주기가 0%, 10%, 100% 순으로 변화하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착기 온도 제어방법.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 하강제어 단계는,

상기 정착기가 예열이 시작되는 예열개시 온도 이하로 떨어졌을 경우, 상기 스위칭부 온/오프 주기가 10%로 설정되어 예열을 시작하는 예열단계; 및

상기 정착기가 가열되는 가열개시 온도 이하로 떨어졌을 경우, 상기 스위칭부 온/오프 주기가 100%로 설정되어 상기 정착기를 가열하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치 정착기 온도 제어방법.