KR20130041662A - 화상형성장치의 정착 유닛 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벨트 부재의 표면 전체가 균일하게 발열되는 면상 발열체에 대해서도 국부적인 과열 등의 에러 발생 여부를 감지할 수 있는 정착 유닛 및 이를 구비한 화상형성장치를 제공한다. 이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 전자사진방식을 이용하여 기록매체에 화상을 형성하는 화상형성장치의 정착 유닛에 있어서, 전자사진방식을 이용하여 기록매체에 화상을 형성하는 화상형성장치의 정착 유닛에 있어서, 상기 기록매체를 가열하고, 표면에 소정의 패턴이 형성된 가열부재; 상기 가열부재에 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 가열부재에 접촉하여 회전력을 전달하고 상기 기록매체에 압력을 가하는 가압부재; 상기 가압부재를 회전 구동시키는 구동부; 상기 가열부재에 형성된 패턴을 감지하고, 감지 결과를 신호로 출력하는 패턴 감지부; 및 상기 패턴 감지부의 출력에 기초하여 상기 가열부재의 회전에 에러가 발생했는지 여부를 판단하는 제어부를 포함를 포함한다.

Description

화상형성장치의 정착 유닛 및 그 제어방법{FUSING UNIT OF IMAGE FORMING APPARATUS AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 가열부재에 슬립 현상이 발생했는지 여부를 감지할 수 있는 화상형성장치의 정착유닛에 관한 발명이다.

일반적으로 전자사진방식 화상형성장치는 소정 전위로 대전된 감광체에 광을 주사하여 정전잠상을 형성하고, 소정 색상의 토너로 현상한 후 이를 인쇄매체에 전사 및 정착시켜 화상을 인쇄하는 기기이다. 이 전자사진방식 화상형성장치는 전사된 화상을 인쇄매체에 정착시키기 위하여 인쇄 경로 상에 정착 유닛을 구비한다.

정착 유닛은 용지에 열을 가하는 가열부재와 압력을 가하는 가압부재를 포함하는 바, 인쇄 도중 잼 발생과 같은 비정상적인 상황이 발생할 경우 가압부재가 회전하지 않거나 가열부재와 가압부재 사이에 슬립이 발생할 수 있다. 이 경우, 열원에 의한 국부적인 가열이 발생하고 가열부재가 열화되어 손상되는 문제점이 있다.

종래에는 이를 감지하기 위하여 가열 부재의 외주면 중 가압롤러에 의해 가압되는 부분과 그렇지 않은 부분에 각각 온도 감지 센서를 장착하고, 이들의 온도 차이가 임계치를 초과하면 슬립 등의 에러가 발생한 것으로 판단하였다.

최근에는 가열 부재에 승온 성능이 매우 뛰어난 CNT 벨트와 같은 면상 발열체를 사용하는 기술이 개발되고 있는 바, 가열부재가 면상 발열체를 포함하는 경우에는 가열 부재의 표면 전체가 균일하게 발열되므로 종래 기술과 같은 표면의 온도차로 인한 에러 감지는 불가능하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 벨트 부재의 표면 전체가 균일하게 발열되는 면상 발열체에 대해서도 국부적인 과열 등의 에러 발생 여부를 감지할 수 있는 정착 유닛 및 이를 구비한 화상형성장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른, 전자사진방식을 이용하여 기록매체에 화상을 형성하는 화상형성장치의 정착 유닛은, 상기 기록매체를 가열하고, 표면에 소정의 패턴이 형성된 가열부재; 상기 가열부재에 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 가열부재에 접촉하여 회전력을 전달하고 상기 기록매체에 압력을 가하는 가압부재; 상기 가압부재를 회전 구동시키는 구동부; 상기 가열부재에 형성된 패턴을 감지하고, 감지 결과를 신호로 출력하는 패턴 감지부; 상기 패턴 감지부의 출력에 기초하여 상기 가열부재의 회전에 에러가 발생했는지 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.

상기 가열부재는, 면상 발열체를 포함하는 벨트부재; 상기 벨트부재를 회전 가능하게 지지하는 지지부재;및 상기 벨트부재가 가압부재로부터 압력을 받는 부분에 위치하여 정착닙을 형성하는 정착닙 부재를 포함한다.

상기 벨트부재는 탄소나노튜브(CNT) 벨트를 포함한다.

상기 면상 발열체에 전원을 공급하기 위해 상기 면상 발열체의 양단에 접합되는 금속 부재를 더 포함하고, 상기 패턴은 상기 금속 부재 표면에 형성된다.

상기 패턴 감지부는 반사 센서, 포토 센서 및 속도 센서로 이루어진 그룹에서 선택된 하나인 것으로 한다.

상기 제어부는, 상기 패턴 감지부의 출력에 기초하여 상기 패턴의 선속도를 산출하는 속도 산출부; 및 상기 속도 산출부에서 산출한 패턴의 선속도가 미리 설정된 기준값 미만이면 상기 가열부재의 회전에 에러가 발생한 것으로 판단하는 에러 판단부를 포함한다.

상기 제어부는, 상기 에러 판단부에서 에러가 발생한 것으로 판단하면 상기 전원 공급부로부터 상기 가열부재로 공급되는 전원을 차단하는 전원 차단부를 더 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 전자사진방식을 이용하여 기록매체에 화상을 형성하는 화상형성장치의 정착 유닛은 회전하면서 상기 기록매체를 가열하는 가열부재; 상기 가열부재에 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 가열부재에 접촉하여 회전력을 전달하고 상기 기록매체에 압력을 가하는 가압부재; 상기 가압부재를 회전 구동시키는 구동부; 상기 가열 부재 내부의 온도를 측정하기 위해 상기 정착닙 부재에 장착되는 제1감지부; 상기 가열 부재의 표면 온도를 측정하기 위해 상기 가열부재의 외부에 장착되는 제2감지부; 및 상기 제1감지부 및 상기 제2감지부의 출력에 기초하여 상기 가열부재의 회전에 에러가 발생했는지 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는, 상기 제1감지부에서 측정한 온도와 상기 제2감지부에서 측정한 온도의 차이가 미리 설정된 기준값 이상이면 상기 가열부재의 회전에 에러가 발생한 것으로 판단하는 에러 판단부를 포함한다.

상기 제어부는, 상기 에러 판단부에서 에러가 발생한 것으로 판단하면 상기 전원 공급부로부터 상기 가열부재로 공급되는 전원을 차단하는 전원 차단부를 더 포함한다.

감광체, 상기 감광체에 정전잠상을 형성하는 노광 유닛, 상기 형성된 정전잠상에 대해 토너 화상을 현상하는 현상 유닛, 상기 현상 유닛에서 형성된 토너 화상을 기록매체에 전사하는 전사 유닛 및 상기 기록매체에 전사된 토너 화상을 정착시키는 정착 유닛을 포함하는 화상형성장치에 있어서, 본 발명의 일 측면에 따른 상기 정착 유닛은, 상기 기록매체를 가열하고, 표면에 소정의 패턴이 형성된 가열부재; 상기 가열부재에 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 가열부재에 접촉하여 회전력을 전달하고 상기 기록매체에 압력을 가하는 가압부재; 상기 가압부재를 회전 구동시키는 구동부; 상기 가열부재에 형성된 패턴을 감지하고, 감지 결과를 신호로 출력하는 패턴 감지부; 상기 패턴 감지부의 출력에 기초하여 상기 가열부재의 회전에 에러가 발생했는지 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.

상기 가열부재는, 면상 발열체로 이루어지는 벨트부재; 및 상기 벨트부재를 회전 가능하게 지지하는 지지부재, 상기 벨트부재가 가압부재와 접촉하여 압력을 받는 부분에 위치하여 정착닙을 형성하는 정착닙 부재를 포함한다.

상기 제어부는, 상기 패턴 감지부의 출력신호에 기초하여 상기 패턴의 선속도를 산출하는 속도 산출부; 및 상기 속도 산출부에서 산출한 패턴의 선속도가 미리 설정된 기준값 미만이면 상기 가열부재의 회전에 에러가 발생한 것으로 판단하는 에러 판단부를 포함한다.

상기 제어부는, 상기 에러 발생 판단부에서 에러가 발생한 것으로 판단하면 상기 전원 공급부로부터 상기 가열부재로 공급되는 전원을 차단하는 전원 차단부를 더 포함한다.

감광체, 상기 감광체에 정전잠상을 형성하는 노광 유닛, 상기 형성된 정전잠상에 대해 토너 화상을 현상하는 현상 유닛, 상기 현상 유닛에서 형성된 토너 화상을 기록매체에 전사하는 전사 유닛 및 상기 기록매체에 전사된 토너 화상을 정착시키는 정착 유닛을 포함하는 화상형성장치에 있어서, 본 발명의 다른 측면에 따른 상기 정착 유닛은, 회전하면서 상기 기록매체를 가열하는 가열부재; 상기 가열부재에 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 가열부재에 접촉하여 회전력을 전달하고 상기 기록매체에 압력을 가하는 가압부재; 상기 가압부재를 회전 구동시키는 구동부; 상기 가열 부재 내부의 온도를 측정하기 위해 상기 정착닙 부재에 장착되는 제1감지부; 상기 가열 부재의 표면 온도를 측정하기 위해 상기 가열부재의 외부에 장착되는 제2감지부; 및 상기 제1감지부 및 상기 제2감지부의 출력에 기초하여 상기 가열부재의 회전에 에러가 발생했는지 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는, 상기 제1감지부에서 측정한 온도와 상기 제2감지부에서 측정한 온도의 차이가 미리 설정된 기준값 이상이면 상기 가열부재의 회전에 에러가 발생한 것으로 판단하는 에러 판단부를 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따른 전자사진방식을 이용하여 기록매체에 화상을 형성하는 화상형성장치의 정착 유닛 제어방법은, 상기 기록매체를 가열하는 가열부재의 표면에 형성된 패턴을 감지하는 단계; 상기 패턴의 감지 결과에 기초하여 상기 패턴의 선속도를 산출하는 단계; 상기 산출된 패턴의 선속도와 미리 설정된 기준값을 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과, 상기 산출된 패턴의 선속도가 상기 미리 설정된 기준값 미만이면 상기 가열부재의 회전에 에러가 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함한다.

상기 가열부재는, 면상 발열체를 포함하는 벨트부재, 상기 벨트부재를 회전 가능하게 지지하는 지지부재 및 상기 벨트부재가 가압부재로부터 압력을 받는 부분에 위치하여 정착닙을 형성하는 정착닙 부재를 포함한다.

상기 면상 발열체의 양단에는 전원을 공급하기 위한 금속 부재가 접합되고, 상기 패턴은 상기 금속 부재 표면에 형성된다.

상기 가열부재의 회전에 에러가 발생한 것으로 판단한 경우, 상기 가열부재에 공급되는 전원을 차단하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 의하면 화상형성장치의 정착 유닛에서 승온 성능이 뛰어난 면상 발열체를 이용함에 있어, 슬립 등의 에러 발생 여부를 정확하게 감지함으로써 과열로 인한 화재 발생 등을 방지하고 화상형성장치의 안정성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치의 측단면도이다.
도 2는 벨트부재의 내부에 열원이 있는 가열부재를 포함하는 정착유닛의 측단면도이다.
도 3a,b는 본 발명의 일 실시예에 따른 정착 유닛의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정착 유닛의 가열부재 및 가압부재의 외주면을 바라보는 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 정착유닛의 제어 블록도이다.
도 6a, b는 패턴 감지부 및 제어부에 관한 구체적인 제어 블록도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 정착 유닛(200)의 외관을 나타낸 외관도이다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에서 사용될 수 있는 패턴의 다른 실시예의 외관도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 정착유닛을 포함하는 화상형성장치의 제어 블록도이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 정착유닛을 가압부재(210) 및 가열부재(220)의 외주면 측에서 바라본 측면도이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 정착유닛을 원주 방향에서 바라본 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 정착 유닛(200)이 정상적으로 구동되는 경우에 측정한 온도의 그래프이다.
도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 정착 유닛에 슬립이 발생하여 벨트부재의 회전이 멈춘 경우에 나타나는 온도 그래프이다.
도 14는 본 발명의 제1실시예에 따른 화상형성장치의 정착유닛에서 에러 발생 여부를 판단하고 이에 따라 제어를 수행하는 방법에 관한 순서도이다.
도 15는 본 발명의 제1실시예에 따른 화상형성장치의 정착유닛에서 일정 주기로 패턴의 선속도를 산출하는 제어 방법에 관한 순서도이다.
도 16은 본 발명의 제2실시예에 따른 화상형성장치의 정착유닛에서 에러 발생 여부를 판단하고 이에 따라 제어를 수행하는 방법에 관한 순서도이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하도록 한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치의 측단면도가 도시되어 있는 바, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치의 전체 동작에 대해 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치는 감광체(130)에 정전잠상을 형성하는 노광 유닛(110), 상기 형성된 정전잠상에 대해 토너 화상을 현상하는 현상 유닛(120), 상기 현상 유닛에서 형성된 토너 화상을 기록매체에 전사하는 전사 유닛 및 상기 기록매체에 전사된 토너 화상을 정착시키는 정착 유닛(200)을 포함한다.

노광 유닛(110)은 화상정보에 대응되는 광(L)을 감광체(130)에 주사하여 감광체(130)의 외주면에 정전잠상을 형성시키고 레이저빔을 조사하는 광원(미도시)과, 광원에서 조사된 레이저빔을 편향시키는 빔편향기(112)를 포함한다.

현상 유닛(120)은 화상형성장치의 본체 내부에 착탈 가능하게 장착될 수 있고, 현상롤러(140)와 현상롤러와 대면되는 감광체(130), 대전롤러(139), 공급롤러(160) 및 교반기(162)를 포함한다. 감광체(130)는 그 외주면의 일부가 노출되도록 설치되어 소정의 방향으로 회전되며, 원통드럼의 외주면에 증착 등의 방법으로 광도전성 물질 층이 코팅된다. 감광체(130)는 대전롤러(139)에 의하여 소정의 전위로 대전되고, 노광 유닛(110)에서 조사된 광(L)에 의해 인쇄하고자 하는 화상에 대응되는 정전잠상이 그 외주면에 형성된다.

현상롤러(140)는 고체 분말상의 토너를 수용하고 있으며, 토너를 감광체에 형성된 정전잠상에 공급하여 토너화상으로 현상시킨다. 현상롤러(140)에는 토너를 감광체(130)로 공급하기 위한 현상 바이어스 전압이 인가된다. 현상롤러(140) 및 감광체(130)의 외주면이 서로 접촉되어 현상닙(nip)을 형성하거나 상기 외주면이 서로 이격되어 현상갭을 형성한다. 현상닙 또는 현상갭은 현상롤러 및 감광체(130)의 축방향을 따라 소정의 크기로 균일하게 형성된다.

공급롤러(160)는 현상롤러(140)에 토너가 부착되도록 토너를 공급해준다. 교반기(162)는 토너 저장부(125) 내의 토너가 굳지 않도록 토너를 교반시키면서 공급롤러(160) 쪽으로 이송한다.

전사유닛은 전사롤러(170)를 포함하며, 전사롤러(170)는 감광체(130)의 외주면에 대면되어 감광체(130)에 현상된 토너화상이 기록매체로 전사되도록 토너화상과 반대 극성의 전사 바이어스 전압이 인가된다. 감광체(130)와 전사롤러 사이에 작용하는 정전기력 및 기구적인 접촉압력에 의해 토너화상이 기록매체(P)로 옮겨진다.

정착유닛(200)은 금속심재에 탄성층이 형성된 롤러 형태의 가압부재(210), 가압부재를 회전시키는 구동부(미도시) 및 가열부재(220)를 포함하며, 기록매체(P)로 전사된 토너화상에 열과 압력을 가하여 토너화상을 기록매체(P)에 정착시킨다. 가압부재(210)는 그 외주면이 가열부재(220)와 밀착되고, 구동부에 의해 가압부재가 회전하면 가열부재(220)도 그 회전력을 전달받아 함께 회전한다. 이 때 토너화상이 전사된 기록매체(P)가 가압부재(210)와 가열부재(220) 사이에 형성된 정착닙을 통과하면 열과 압력을 받아 토너화상이 정착된다. 토너화상이 정착된 기록매체(P)는 배출롤러(179)를 통하여 화상형성장치 밖으로 배출되고 배출된 기록매체(P)는 배지대(102)에 적재된다.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 정착 유닛(200)에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.

도 2에는 벨트부재의 내부에 열원이 있는 가열부재를 포함하는 정착유닛의 측단면도가 도시되어 있다.

종래에는 벨트 방식의 가열부재의 하나로 벨트부재의 내부에 열원을 포함하도록 하였다. 이러한 가열부재의 회전에 에러가 발생했는지 여부를 판단하기 위해서 도 2에 도시된 바와 같이 벨트부재의 표면 중 정찹닙에 인접한 표면과 정착닙으로부터 인접하지 않은 표면에 각각 온도 센서를 장착하고 이들의 온도 차이가 일정 기준값 이상인지 여부를 판단하였다. 도 2의 가열부재는 면상 발열체가 아니므로 이러한 방식을 사용할 수 있었고, 또한 벨트부재의 내부에 열원을 포함하고 있어 벨트부재의 내부에는 온도 센서를 장착하기가 어려웠다.

최근에는 승온 성능이 뛰어난 면상 발열체로 이루어지는 벨트 부재를 사용할 수 있는 기술이 개발되었는 바, 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치의 정착 유닛(200)은 가열롤러 대신 면상 발열체로 이루어지는 벨트 부재를 사용한다.

도 3에 본 발명의 일 실시예에 따른 정착 유닛(200)의 측단면도가 도시되어 있다.

도 3a,b를 참조하면, 토너화상(T)이 전사된 기록매체(P)의 표면은 정착닙에서 가열부재(220)와 접촉되며 기록매체(P)의 배면은 가압부재(210)에 의하여 지지된다. 기록매체가 가압부재(210) 및 가열부재(220)의 회전에 의해 정착닙을 통과할 때 기록매체에 열과 압력이 가해지고 전사된 토너화상(T)이 기록매체에 정착된다.

도 3a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정착 유닛(200)의 가열부재(220)는 면상 발열체로 이루어지는 벨트부재(221) 및 상기 벨트부재(221)를 회전 가능하게 지지하는 지지부재(223), 상기 벨트부재(221)가 가압부재(210)와 접촉되어 압력을 받는 부분에 위치하여 정착닙을 형성하는 정착닙 부재(222)를 포함한다. 벨트부재(221)는 정착닙 부재(222)에서 가압부재(210)와 접촉하며, 회전하는 가압부재(210)로부터 회전력을 전달받아 지지부재(223) 및 정착닙 부재(222)의 외부면을 순환 주행하며 회전한다.

이 때, 지지부재(223) 및 정착닙 부재(222)가 도 3a와 같이 분리되어 벨트부재(221)의 순환 주행 경로 상에 연속적으로 존재하지 않는 것도 가능하나, 강성이 약한 벨트부재(221)를 사용하는 경우 벨트부재(221)의 회전을 더욱 원활하게 하기 위해 도 3b에 도시된 바와 같이 지지부재(223)와 정착닙 부재가 연결되어 전체적으로 롤러의 형상을 이루는 것으로 할 수도 있다. 다만, 후술할 본 발명의 제2실시예에서는 도 3a에 도시된 바와 같이 지지부재(223)와 정착닙 부재(222)가 분리된 정착 유닛(200)을 사용한다.

면상 발열체의 대표적인 물질로 탄소나노튜브(CNT) 벨트를 사용할 수 있다. 탄소나노튜브는 6각형 고리로 연결된 탄소들이 긴 원통형 모양을 이루는 지름 1나노미터 크기의 미세한 분자로서, 베이스 벨트가 되는 폴리이미드(PI) 벨트에 CNT 층을 압출하여 성형하는 방식으로 CNT 벨트를 형성할 수 있다. 이러한 CNT 벨트를 가열부재(220)의 벨트부재(221)로 사용하는 경우 낮은 소비전력으로 신속한 승온이 가능하며 화상형성장치의 첫번째 페이지의 인쇄시간을 단축시킬 수 있다.

CNT 벨트는 면상 발열체의 일 실시예에 불과하고, 표면이 균일하게 발열되는 면상 발열체이면 그 종류 및 제조방법에 제한은 없으나, 이하 상술되는 본 발명의 실시예의 일부에서는 설명의 편의상 CNT 벨트를 벨트부재(221)로 사용하는 것으로 한다.

도 4에 본 발명의 일 실시예에 따른 정착 유닛(200)의 가열부재(220) 및 가압부재(210)의 외주면을 바라보는 측면도가 도시되어 있다.

도 4을 참조하면, CNT 벨트는 그 양단에 전원 공급을 위한 금속부재(228)가 접합되는 바, 양단에 접합된 금속부재(228)를 통해 CNT 벨트에 전원이 공급되면 CNT의 저항작용에 의해 열이 발생되고 가열부재(220)의 온도는 정착에 필요한 온도, 일 예로 150 내지 200℃로 승온 된다. 가열부재(220)에서 발생되는 열에너지에 의해 기록매체(P) 상의 토너가 용융되며, 용융된 토너는 서로 맞물린 가열 부재와 가압부재(210)에 의하여 가해지는 압력에 의해 기록매체(P)의 표면에 압착된다.

이하 상술한 정보들에 기초하여 본 발명의 제1실시예에 따른 정착유닛의 구성 및 동작에 대하여 자세히 설명하도록 한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 화상형성장치의 정착유닛은 벨트부재(221)의 표면에 소정의 패턴을 형성하고 상기 패턴을 감지할 수 있는 감지부를 장착함으로써 패턴의 선속도를 산출하여 가열부재(220)가 정상적으로 회전하고 있는지 여부, 즉 정착유닛에 슬립 등의 에러가 발생했는지 여부를 판단한다.

도 5에 본 발명의 제1실시예에 따른 정착유닛의 제어 블록도가 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 정착유닛은 기록매체를 가열하고, 표면에 소정의 패턴이 형성된 가열부재(220), 상기 가열부재(220)에 전원을 공급하는 전원 공급부(240), 상기 가열부재(220)에 접촉하여 회전력을 전달하고, 상기 가열부재(220)에 회전력을 전달하고, 상기 기록매체에 압력을 가하는 가압부재(210), 가압부재(210)를 회전 구동시키는 구동부(230), 상기 패턴을 감지하고 감지 결과를 신호로 출력하는 패턴 감지부(250) 및 상기 패턴 감지부의 출력신호에 기초하여 에러 발생 여부를 판단하는 제어부(260)를 포함한다.

구동부(230)는 회전력을 발생시키는 구동모터와 상기 회전력을 가압부재(210)에 전달하는 기어를 포함한다. 구동부에서 회전력이 발생되면 가압부재(210)가 회전한다.

가압부재(210)는 회전하면서 가열부재(220)와 접촉하는 가압롤러 및 가압롤러를 가열부재(220) 방향으로 바이어스 시키는 탄성 바이어스 유닛을 포함한다. 가압롤러의 외주면이 탄성 바이어스 유닛에 의해 가열부재(220)의 외주면과 밀착된 상태에서 구동부(230)로부터 회전력을 전달받아 회전하게 되면 가열부재(220)에도 회전력이 전달된다. 그리고 가압롤러는 가열부재(220)와 함께 회전하면서, 가압부재(210)와 가열부재(220) 사이에 형성된 정착닙을 통과하는 기록매체에 압력을 가한다.

가열부재(220)는 가압부재(210)와 접촉하여 회전력을 전달받는 벨트부재(221), 벨트부재(221)가 가압롤러와 접촉하는 부분의 벨트부재(221) 내부에 장착되어 정착닙을 형성하는 장착닙 부재(222), 강성이 약한 벨트부재(221)가 회전할 수 있도록 지지해주는 지지부재(223) 및 벨트부재(221)의 표면에 형성된 패턴부를 포함한다.

본 발명에서 벨트부재(221)는 그 표면이 CNT와 같은 발열체를 포함하여 면상 발열체의 특성을 가지므로, 가열부재(220)가 히트램프 등의 별도의 열원을 구비할 필요가 없고, 벨트부재(221)의 표면 자체가 발열된다. 벨트부재(221)가 가압롤러로부터 회전력을 전달받으면 가압롤러와 맞물려 회전하면서 가압롤러의 회전방향과 반대방향으로 장착닙 부재(222) 및 지지부재(223)의 외부면을 순환 주행하게 되고 가압롤러와의 사이에 형성된 정착닙을 통과하는 기록매체에 열을 가하여 전사된 토너를 용융시킨다.

패턴부는 벨트부재(221)의 단부에 소정의 형태로 형성된다. 예를 들어, 벨트부재(221)의 단부에서, 원주에 대해 1/3 정도의 길이를 갖는 선일 수도 있고, 일정 간격으로 이격된 점이나 소정의 모양일 수도 있으며, 일정 간격마다 다른 부분과 구별되는 특정 색이 칠해질 수도 있다. 패턴의 형태는 이하 설명할 패턴 감지부에서 감지할 수 있는 것이면 되고 상기 예시에 한정되지 않는다.

또한, 패턴이 형성되는 위치는 가열부재의 표면 중 특정 위치에 제한되는 것은 아니나, 가압부재와 접촉하지 않는 부분에 형성되어야 패턴 감지부(250)에 의한 감지가 용이하고 벨트부재(221)의 끝부분에 접합된 금속부재(228)에 형성되면 패턴이 형성된 부분이 발열하지 않아 패턴 감지부(250)가 손상되거나 오류가 발생되지 않고 패턴을 감지할 수 있다.

패턴 감지부(250)는 벨트부재(221)의 표면에 형성된 패턴을 감지하여 이를 신호로 출력하고, 제어면(260)는 패턴 감지부(250)의 출력 신호에 기초하여 현재 가열부재(220)의 회전에 에러가 발생했는지 여부를 판단한다.

도 6에 패턴 감지부(250) 및 제어부(260)에 관한 구체적인 제어 블록도가 도시되어 있는 바, 이를 참조하여 설명하도록 한다.

먼저 도 6a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 감지부(250)는 패턴의 감지여부를 신호로 출력하는 바, 이를 제어부(260)로 전송하면 제어부의 속도 산출부는 상기 출력 신호에 기초하여 패턴의 선속도를 산출한다. 이 때, 패턴 감지부는 반사센서나 포토센서 등 소정의 패턴을 감지하여 신호로 출력할 수 있는 것이면 그 종류에 제한은 없다.

패턴 감지부(250)는 패턴으로부터 레이저, 적외선, 전파, 화상 등을 입력받는 입력부(251), 패턴 감지결과를 신호로 생성하는 신호 생성부(252) 및 생성된 신호를 제어부로 출력하는 출력부(253)를 포함한다.

일 예로서, 패턴 감지부(250)로 반사 센서인 적외선 센서를 사용하는 경우, 패턴에 조사된 후 다시 반사되어 돌아오는 적외선이 입력부(251)에 입력되고, 신호 생성부(252)에서 이를 신호로 생성하여 출력부(253)를 통해 제어부(260)로 출력한다.

제어부(260)는 패턴의 선속도를 산출하는 속도 산출부(261), 가열부재의 회전에 에러가 발생했는지 여부를 판단하는 에러 판단부(262) 및 에러가 발생한 것으로 판단되면 가열부재에 공급되는 전원을 차단하는 전원 차단부(263)을 포함한다.

속도 산출부(261)에서 패턴의 선속도를 산출하는 일 예로서, 패턴을 구성하는 형상들이 감지된 시간 간격 및 상기 형상들이 이격된 거리를 이용하거나, 특정 패턴이 감지됐다가 사라지고 다시 감지될 때까지 걸리는 시간을 이용할 수 있다.

정착 유닛(200)에 슬립 등이 발생하여 가열부재(220)의 회전에 에러가 생기면, 벨트부재(221)의 회전속도가 느려지게 되고, 벨트부재(221)의 표면에 형성된 패턴의 선속도도 감소된다. 따라서, 제어부(260)의 에러 판단부(262)는 속도 산출부(261)에서 산출한 패턴의 선속도를 이용하여 에러 발생 여부를 판단할 수 있다.

구체적으로, 에러 판단부(262)는 정착 유닛(200)이 정상적으로 구동하는 경우, 즉 가열부재(220)가 정상적으로 회전하는 경우의 패턴 속도 범위를 미리 설정하고 속도 산출부(261)에서 산출한 패턴의 선속도가 상기 설정된 범위에 속하는지 여부를 판단한다. 일 예로서, 정착 유닛(200)이 정상 구동하는 경우에 패턴의 선속도가 255m/s로 나타나고, 상기 선속도의 30% 이상의 범위를 정상 범위로 설정하면, 에러 판단부(262)는 속도 산출부(261)에서 전송받은 패턴의 선속도가 76.5m/s 이상인지 여부를 판단하고, 패턴의 선속도가 76.5m/s 이상이면 에러가 발생하지 않은 것으로, 패턴의 선속도가 76.5m/s 미만이면 에러가 발생한 것으로 판단하여 그에 관한 신호를 출력한다.

에러 판단부(262)에서 현재 가열부재(220)의 회전에 에러가 발생했다는 신호를 출력하면 전원 차단부(263)는 이를 수신하고 벨트 부재(221)로 공급되는 전원을 차단하여 과열로 인한 화재 등의 위험을 방지할 수 있다.

도 6b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴 감지부(250)는 패턴의 움직임을 감지하여 패턴의 속도를 직접 검출한다. 일 예로서, 도플러 효과를 이용한 속도센서인 도플러 센서를 사용하면 패턴을 구성하는 각 형상의 이동 속도를 검출할 수 있고, 이를 출력하여 제어부(260)로 전송한다. 당해 실시예에서의 패턴 감지부(250)는 패턴의 속도를 검출할 수 있는 센서이면 그 종류에 제한은 없다.

제어부(260)의 에러 판단부는 패턴 감지부(250)로부터 패턴의 속도를 전송받아, 상기 패턴의 속도가 미리 설정된 범위에 속하는지 여부를 판단하여 현재 정착 유닛(200)에 슬립 등의 에러가 발생했는지 여부를 결정한다. 그리고 그 결과에 따라 에러 발생, 정상 구동을 나타내는 신호를 출력하여 전원 차단부(263)로 보낸다.

전원 차단부(263)는 에러 판단부(262)에서 에러 발생에 관한 신호를 출력하면 벨트부재(221)로 공급되는 전원을 차단한다.

도 7에 본 발명의 제1실시예에 따른 정착 유닛(200)의 외관을 나타낸 외관도가 도시되어 있다.

앞서 검토한 바와 같이 가열 부재(220)의 벨트 부재로 CNT 벨트를 사용하는 경우, 벨트부재(221)의 양 단에 전원공급을 위한 금속부재(228)가 접합되는 바(도 4 참조), 본 발명의 제1실시예에 따른 정착 유닛(200)은 도 7에 도시된 바와 같이 이 금속부재(228) 표면에 소정의 패턴을 형성한다. 당해 실시예에서는 CNT 벨트의 원주 방향으로 일정 간격마다 사각형의 홀을 형성하였다.

그리고 패턴 감지부(250)는 금속부재(228) 표면에 형성된 패턴(224)을 감지할 수 있도록 도 7에 도시된 바와 같이 금속부재(228) 아래에 장착될 수 있다. CNT 벨트에 전원이 공급되면 그 표면이 균일하게 발열되나 금속부재(228)가 장착된 부분은 발열 영역에 포함되지 않으므로, 금속부재(228) 아래에 센서 형태의 패턴 감지부(250)를 장착하더라도 열에 의한 영향 없이 패턴을 감지할 수 있게 된다. 다만, 도 7에 도시된 패턴 감지부(250)의 장착 위치는 본 발명의 일 실시예에 불과하고, 금속부재(228)에 형성된 패턴을 감지할 수 있는 곳이면 그 위치가 제한되지 않는다.

도 7의 패턴 감지부(250)가 반사센서나 포토센서와 같이 패턴의 감지만 수행하는 경우, 도 6a에 도시된 제어 블록도에 따라 패턴 감지부(250)의 출력값이 속도 산출부(261)의 속도 산출부(261)로 전송되면, 속도 산출부(261)에서는 사각형의 홀이 이격된 간격 및 사각형의 홀이 감지된 시간 간격을 이용하여 패턴의 선속도를 산출한다. 일 예로서, 사각형의 홀이 3mm의 간격으로 이격되어 있는 경우 패턴 감지부(250)가 1초에 31개의 사각형 홀을 감지하였다면, 속도 산출부(261)는 패턴의 선속도를 90mm/s로 산출하는 바, 이 외에도 다양한 방법으로 패턴의 선속도를 산출할 수 있다.

패턴 감지부(250)는 정착 유닛(200)이 구동되는 동안에 실시간으로 패턴을 감지한다. 그리고 속도 산출부(261)는 일정 주기마다 패턴 감지부(250)의 출력값에 기초하여 속도를 산출하는 바, 주기가 짧을 수록 에러 판단의 정확성이 향상된다. 정착 유닛(200)이 구동되는 동안에는 패턴 감지부(250) 및 속도 산출부(261)에서 패턴을 감지하고, 속도를 산출하고, 에러 발생 여부를 판단하는 동작을 반복적으로 수행한다.

속도 산출부(261)는 상기 90mm/s의 속도를 에러 판단부(262)로 전송하고, 에러 판단부(262)는 상기 속도가 정상 범위 내에 속하는지 여부를 판단한다. 일 예로서, 패턴 속도의 정상 범위가 76.5mm/s 이상이라고 한다면 현재 정착 유닛(200)은 에러 발생 없이 정상적으로 구동하고 있는 것으로 판단된다. 따라서 에러 판단부(262)는 이러한 결과를 전원 차단부(263)로 전송하고, 전원 차단부(263)는 CNT 벨트로 공급되는 전원을 차단하지 않는다.

도 8에는 본 발명의 제1실시예에서 사용될 수 있는 패턴의 다른 실시예가 도시되어 있다.

도 8을 참조하면, CNT 벨트의 양단에 접합되는 금속 부재에 원주 길이의 1/3에 해당하는 라인 형상으로 홈이 형성된다. 패턴 감지부(250)로 반사센서를 장착하고, 정착 유닛(200)이 구동되어 CNT 벨트가 회전하면 반사센서가 라인 형상의 홈을 연속적으로 감지하다가 원주의 1/3이 지나는 시점에서는 감지하지 않게 된다. 속도 산출부(261)는 이들 정보에 기초하여 패턴의 선속도를 산출하고 에러 판단부(262)에서는 산출된 패턴 속도가 미리 설정된 정상 범위에 속하는지 여부를 판단한다.

상술한 실시예에서는 가열부재(220)가 면상발열체인 벨트부재(221), 지지부재(223), 장착닙 부재(222)를 포함하고 가압부재(210)와의 밀착에 의해 벨트부재(221)가 회전하는 것으로 하였으나, 다른 실시예에서는 가열부재(220)가 롤러 형태의 심재와 이 심재의 외주면에 형성되는 CNT 등의 발열층을 포함하는 것으로 하는 것도 가능하다. 이 실시예에서는 가압부재(210)와의 밀착에 의해 롤러 형태의 심재가 회전하게 되고, 심재의 단부에 상술한 실시예와 같은 패턴을 형성하여 패턴의 선속도를 산출하고 이를 기초로 에러 발생 여부를 판단한다. 가열부재(220)가 롤러 형태의 심재 및 그 외주면에 형성되는 발열층을 포함한다는 점 외에 다른 구성은 상술한 실시예에서와 같다.

이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 정착유닛의 구성 및 동작에 대하여 자세히 설명하도록 한다.

도 9에 본 발명의 제2실시예에 따른 정착유닛을 포함하는 화상형성장치의 제어 블록도가 도시되어 있다.

도 9을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 화상형성장치는 가압부재(210)를 구동시키는 구동부, 정착닙에서 기록매체에 압력을 가하는 가압부재(210), 정착닙에서 가압부재(210)와 접촉하여 기록매체에 열을 가하는 가열부재(220) 및 가열부재(220)의 회전에 에러가 발생했는지 판단하는 제어부(260)를 포함한다.

가압롤러 및 탄성 바이어스 유닛을 포함하는 가압부재(210)와 가압부재(210)를 회전 구동시키는 구동부(230)는 앞서 도 5에서 설명한 바와 같으므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.

가열부재(220)는 CNT 벨트와 같은 면상 발열체를 포함하는 벨트부재(221), 가압롤러와 접촉하는 부분의 벨트부재(221) 내부에 장착되어 정착닙을 형성하는 장착닙 부재(222), 강성이 약한 벨트부재(221)가 회전할 수 있도록 지지해주는 지지부재(223)를 포함한다.

제1감지부(271)는 가압부재(210)와 접촉되는 부분인 정착닙의 온도를 측정하고 제2감지부(272)는 벨트부재(221) 외부 표면의 온도를 측정한다. 제1감지부(271)는 벨트부재(221) 내부의 장착닙 부재(222)에 장착되고, 제2감지부(272)는 벨트부재(221)의 바깥쪽에 장착되는 바, 구체적인 장착 위치 및 동작에 관해서는 후술하도록 한다. 제1감지부(271) 및 제2감지부(272)는 온도를 측정할 수 있는 센서이면 되고 그 종류에 제한은 없다.

제어부(260)는 제1감지부(271) 및 제2감지부(272)로부터 출력값을 전송받아 에러 발생 여부를 판단하는 에러 판단부(262) 및 에러 판단부(262)에서 에러가 발생한 것으로 판단한 경우 벨트부재(221)로 공급되는 전원을 차단하는 전원 차단부(263)를 포함한다.

에러 판단부(262)는 제1감지부(271)에서 측정한 온도와 제2감지부(272)에서 측정한 온도를 비교하여, 이들의 차이가 미리 설정된 기준값 이상이 되면, 벨트부재(221)에 슬립이 발생하는 등의 에러가 발생한 것으로 판단한다.

본 발명의 제2실시예는 벨트부재(221)에 슬립이 발생하여 정상적으로 회전하지 못하는 경우, 정착닙 부분의 온도 상승률보다 벨트부재(221) 표면의 온도 상승률이 일정 기준값 이상으로 크다는 점에 기초한 것이다. 이하, 도 10 및 도 11를 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.

도 10에는 본 발명의 제2실시예에 따른 정착유닛을 가압부재(210) 및 가열부재(220)의 외주면 측에서 바라본 측면도가 도시되어 있고, 도 11에는 본 발명의 제2실시예에 따른 정착유닛을 원주 방향에서 바라본 단면도가 도시되어 있다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 제1감지부(271)는 벨트부재(221) 내부의 장착닙 부재(222)에 장착이 되어 정착닙 부분의 온도를 측정하고, 제2감지부(272)는 벨트부재(221)의 바깥쪽에 설치되어 벨트부재(221)의 표면 온도를 측정한다. 이 때, 제2감지부(272)를, 벨트부재(221)를 사이에 두고 지지부재(223)나 장착닙 부재(222)와 대향하지 않는 위치에 장착하면, 벨트부재(221)에서 발생한 열을 지지부재(223)나 장착닙 부재(222)에 의해 빼앗기지 않고 벨트부재(221)의 표면 온도를 측정할 수 있다.

이 때, 제1감지부(271) 및 제2감지부(272)로 써미스터를 사용할 수 있는 바, 본 발명에서는 면상 발열체를 사용하여 벨트부재(221) 내부에 열원을 두지 않으므로 써미스터가 내부 열원에 의해 손상되지 않고 온도를 측정할 수 있다.

벨트부재(221)에 슬립이 발생하여 정상적으로 회전하지 않게 되는 경우, 장착닙 부재(222)와 지지부재(223)의 외부면을 순환 주행하던 벨트부재(221)가 정체되고, 벨트부재(221)의 A부분이 계속하여 정착닙에 위치하게 된다. 벨트부재(221)로의 전원 공급이 중단되지 않으면 면상발열체를 포함하는 벨트부재(221)는 계속 발열하지만, A부분은 장착닙 부재(222) 및 가압부재(210)와 접촉된 상태를 유지하므로 이들에게 열을 빼앗기게 된다. 그러나 장착닙 부재(222) 또는 가압부재(210)와 접촉되거나 인접하지 않은 벨트부재(221)의 외부 표면은 상대적으로 열을 덜 빼앗기고 계속 발열하게 되므로 A부분보다 온도가 더 많이 상승하게 된다.

따라서, 제1감지부(271)에서 측정한 온도가 제2감지부(272)에서 측정한 온도보다 더 낮아지게 되는 바, 에러 판단부(262)는 제1감지부(271)에서 측정한 온도가 제2감지부(272)에서 측정한 온도보다 미리 설정된 기준값 이상으로 낮으면 슬립 등의 에러가 발생한 것으로 판단한다. 이 때, 제1감지부(271) 및 제2감지부(272)로 써미스터를 사용하는 경우에는 에러 판단부(262)에서 ADC 포트(미도시)를 이용하여 제1감지부(271) 및 제2감지부(272)의 출력값을 디지털 신호로 변환하고 온도를 추정한 이후에 이 추정된 온도를 이용하여 에러 발생 여부를 판단한다. 그리고 전원 차단부(263)에 에러 발생에 관한 신호를 전송하여 벨트부재(221)로 공급되는 전원을 차단하도록 한다.

도 12에 본 발명의 제2실시예에 따른 정착 유닛(200)이 정상적으로 구동되는 경우에 측정한 온도의 그래프가 도시되어 있다. 이 때 사용된 제1감지부(271) 및 제2감지부(272) 써미스터이고, 벨트부재(221)는 CNT 벨트를 사용하였다.

CNT 벨트의 양단에 접합된 금속부재를 통하여 전원이 공급되면 CNT 벨트가 저항작용에 의해 발열을 하게 된다. 따라서 제1감지부(271) 및 제2감지부(272)의 온도가 상승하게 되는데, 앞서 설명한 바와 같이 제1감지부(271)가 장착된 장착닙 부재(222)의 아래에 위치하는 벨트부재(221) 부분은 장착닙 부재(222)나 가압부재(210)에 의해 열을 빼앗기게 된다. 따라서 벨트부재(221)가 정상적으로 회전하는 경우에도 제1감지부(271)의 온도가 제2감지부(272)의 온도에 비해 다소 낮게 나타날 수 있다.

그러나 벨트부재(221)가 정상 속도로 회전하면 벨트부재(221)의 특정 부분, 예를 들어 도 10의 'A'부분, 이 정착닙 부분에 계속 정체되어 있는 것이 아니라 벨트부재(221)의 다른 새로운 부분들이 정착닙에 짧은 시간 위치하였다가 통과하는 것을 반복하게 된다. 이는 정착닙 부분에 새로운 열원이 계속적으로 공급되는 것으로 볼 수 있고, 제1감지부(271)에서 측정한 온도와 제2감지부(272)에서 측정한 온도 차이가 크게 벌어지지 않게 된다. 도 12을 참조하면, 두 온도의 차이가 최대 10℃ 정도로 나타나는 것을 알 수 있는 바, 이러한 정보에 기초하여 에러 상황을 판단할 수 있다.

도 13에는 본 발명의 제2실시예에 따른 정착 유닛(200)에 슬립이 발생하여 벨트부재(221)의 회전이 멈춘 경우에 나타나는 온도 그래프가 도시되어 있다.

도 13를 참조하면, CNT 벨트에 전원이 공급된 시점부터 제1감지부(271)에서 측정한 온도와 제2감지부(272)에서 측정한 온도가 상승하게 되는 바, 전원이 차단된 시점까지의 온도 상승률을 보면, 제2감지부(272)에서 측정한 온도가 11.3℃/s, 제2감지부(272)에서 측정한 온도가 4.7℃/s의 상승률을 나타냄을 확인할 수 있다.

따라서 에러 판단부(262)는 벨트부재(221)가 정상적으로 회전하고 있지 않은 것으로 볼 수 있는 온도 차이를 기준값으로 미리 설정해두고, 정착유닛의 구동 중에 제1감지부(271) 및 제2감지부(272)로부터 출력값을 전송받아 두 감지부에서 측정한 온도의 차이가 미리 설정한 기준값 이상으로 크면 에러가 발생한 것으로 판단한다.

미리 설정되는 기준값은 설계자 또는 사용자가 실험 등을 통해 미리 설정할 수 있는 바, 일 예로 도 12 및 도 13의 결과를 참고하여 기준값을 50℃로 설정하면 제1감지부(271)에서 측정한 온도가 제2감지부(272)에서 측정한 온도의 차이보다 50℃ 이상 작은 경우에 에러가 발생한 것으로 판단하고, 에러 발생에 관한 신호를 전원 차단부(263)로 전송한다.

에러 발생에 관한 신호가 입력되면 전원 차단부(263)는 즉시 전원 공급부에 제어신호를 보내 CNT 벨트로 공급되는 전원을 차단한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치의 제어방법을 상세하게 설명하도록 한다.

도 14에 본 발명의 제1실시예에 따른 화상형성장치의 정착유닛에서 에러 발생 여부를 판단하고 이에 따라 제어를 수행하는 방법에 관한 순서도가 도시되어 있다.

먼저, 벨트부재(221)에 전원이 공급되어 정착 과정이 시작됐는지 여부를 판단하고(410), 정착 과정이 시작된 경우(410의 예), 패턴 감지부(250)에서 벨트부재(221) 표면에 형성된 패턴을 감지한다(420). 가압부재(210)가 벨트부재(221)와 밀착된 상태로 회전 구동되므로, 가압부재(210)의 회전력이 벨트부재(221)에 전달되어 벨트부재(221)가 가압부재(210)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하게 된다. 따라서 벨트부재(221)의 표면에 형성된 패턴 역시 회전하게 되는 바, 패턴 감지부(250)는 이러한 패턴의 움직임을 감지하고, 패턴 감지부(250)로 반사센서나 포토센서 등 패턴의 존부만 감지할 수 있는 센서를 사용하는 경우 감지결과를 신호로 출력하여 속도 산출부(261)로 전송한다.

그리고 패턴 감지부(250)의 출력값, 즉 패턴의 감지 결과에 기초하여 패턴의 선속도를 산출한다(430). 패턴 감지부(250)로 포토 센서나 반사센서 등을 사용하는 경우에는 패턴의 선속도를 산출하는 일 예로서, 패턴을 구성하는 형상들이 감지된 시간 간격 및 상기 형상들이 이격된 거리를 이용하거나, 특정 패턴이 감지됐다가 사라지고 다시 감지될 때까지 걸리는 시간을 이용할 수 있다. 다만, 이는 본 발명의 실시예에 불과하고 이외에도 다양한 방법으로 패턴의 선속도를 산출할 수 있다. 산출된 패턴의 선속도는 에러 판단부(262)로 전송된다.

에러 판단부(262)는 산출된 패턴의 선속도가 미리 설정된 기준값 이상인지 여부를 판단한다(440). 미리 설정된 기준값은 벨트부재(221)에 슬립이 발생하지 않고 정상적으로 회전하는 경우에 나타나는 패턴 선속도의 최소값으로 할 수 있으며, 이는 실험 또는 통계자료 등을 통해 설계자가 미리 설정할 수 있다.

판단 결과, 산출된 패턴의 선속도가 미리 설정된 기준값 미만이면(440의 아니오), 벨트부재(221)에 슬립이 발생하는 등 에러가 발생하여 벨트부재(221)가 정상적으로 회전하고 있지 않은 것으로 판단한다(450).

그리고 에러 발생에 관한 신호를 생성하여 전원 공급부로 보내고, 벨트부재(221)의 양단으로 공급되는 전원을 차단한다(460).

반면에, 산출된 패턴의 선속도가 미리 설정된 기준값 이상이면(440의 예), 벨트부재(221)가 정상적으로 회전하고 있는 것으로 판단하고, 새로 산출된 패턴의 선속도와 미리 설정된 기준값을 비교한다.

패턴 감지부(250)로서, 도플러 센서 등의 속도 센서를 사용하는 경우에는 패턴의 감지와 동시에 패턴의 선속도를 산출할 수 있으나, 반사센서나 포토센서 등을 사용하는 경우에는 일정 주기 단위로 패턴의 선속도를 산출하게 되는 바, 도 15에 이에 관한 순서도가 도시되어 있다.

도 15를 참조하면, 벨트부재(221)에 전원이 공급되고 정착 과정이 시작되면(510의 예), 패턴 감지부(250)가 벨트부재(221)의 표면에 형성된 패턴을 감지하고(520) 그 출력값을 속도 산출부(261)에 전송한다.

그리고 미리 설정된 소정의 주기에 해당하는 시간(T)이 경과하면(530의 예), 속도 산출부(261)에서 패턴 감지부(250)의 출력값에 기초하여 패턴의 선속도를 산출한다(540). 일 예로, 벨트부재(221)의 표면에 형성된 패턴이 일정 간격으로 이격된 사각형의 홀로 구성되어 있는 경우 미리 설정된 소정의 주기가 3초이면, 3초 동안 패턴 감지부(250)가 감지한 홀의 개수 및 홀들이 이격된 거리를 이용하여 패턴의 선속도를 산출할 수 있다.

산출된 패턴의 선속도가 미리 설정된 기준값 미만이면(550의 아니오) 가열부재(220)의 회전에 에러가 발생한 것으로 판단하고(560), 에러 발생에 관한 신호를 생성하여 벨트부재(221)로의 전원공급을 차단한다(570).

산출된 패턴의 선속도가 미리 설정된 기준값 이상이면(550의 예) 가열부재(220)가 정상적으로 회전 중인 것으로 판단하고, 다시 미리 설정된 주기에 해당하는 시간이 경과했는지 여부에 따라 그 이후의 과정을 수행한다.

도 16에 본 발명의 제2실시예에 따른 화상형성장치의 정착유닛에서 에러 발생 여부를 판단하고 이에 따라 제어를 수행하는 방법에 관한 순서도가 도시되어 있다.

먼저, 전원 공급부로부터 전원이 공급되어 정착 과정이 시작되었는지 여부를 판단하고(610), 정착 과정이 시작되었으면(610의 예) 제1감지부(271) 및 제2감지부(272)를 이용하여 벨트부재(221) 내부의 장착닙 부재(222)의 온도 및 벨트부재(221) 외부의 표면 온도를 측정한다(620).

그리고 에러 판단부(262)에서 제1감지부(271) 및 제2감지부(272)로 측정한 온도를 비교하여, 제1감지부(271)에서 측정한 온도가 제2감지부(272)에서 측정한 온도보다 미리 설정된 기준값 이상으로 낮으면(630의 아니오) 벨트부재(221)가 정상적으로 회전하지 않고 정체되어 있는 것, 즉 정착 유닛(200)에 에러가 발생한 것으로 판단한다(640).

에러 판단부(262)에서 정착 유닛(200)에 에러가 발생했다는 신호를 생성하여 전원 차단부(263)로 전송하면, 전원 차단부(263)는 벨트부재(221) 양단에 공급하는 전원을 즉시 차단한다(650).

제1감지부(271) 및 제2감지부(272)의 온도 측정은 실시간으로 이루어질 수 있는 바, 제1감지부(271)에서 측정한 온도가 제2감지부(272)에서 측정한 온도보다 미리 설정된 기준값 이상으로 낮지 않아(630의 예) 벨트부재(221)가 정상적으로 회전하고 있는 것으로 판단한 경우, 정착과정이 진행 중이면 제1감지부(271) 및 제2감지부(272)의 온도를 비교하는 과정을 반복적으로 수행한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 화상형성장치에 의하여 정착 과정을 수행하게 되면, 소비 전력이 낮고 승온 성능이 뛰어난 CNT 벨트와 같은 면상 발열체를 가열부재(220)에 적용하는 경우에도 슬립 등의 에러 발생을 정확하게 감지함으로써 과열로 인한 화재 위험이나 인쇄 품질의 저하 등을 방지할 수 있다.

230 : 구동부
210 : 가압부재
220 : 가열부재
250 : 패턴 감지부
260 : 제어부

Claims (22)

1. 전자사진방식을 이용하여 기록매체에 화상을 형성하는 화상형성장치의 정착 유닛에 있어서,
   상기 기록매체를 가열하고, 표면에 소정의 패턴이 형성된 가열부재(220);
   상기 가열부재에 전원을 공급하는 전원 공급부;
   상기 가열부재에 접촉하여 회전력을 전달하고 상기 기록매체에 압력을 가하는 가압부재;
   상기 가압부재를 회전 구동시키는 구동부;
   상기 가열부재에 형성된 패턴을 감지하고, 감지 결과를 신호로 출력하는 패턴 감지부;
   상기 패턴 감지부의 출력에 기초하여 상기 가열부재의 회전에 에러가 발생했는지 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 화상형성장치의 정착 유닛.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 가열부재는,
   면상 발열체를 포함하는 벨트부재;
   상기 벨트부재를 회전 가능하게 지지하는 지지부재;및
   상기 벨트부재가 가압부재로부터 압력을 받는 부분에 위치하여 정착닙을 형성하는 정착닙 부재를 포함하는 화상형성장치의 정착 유닛.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 벨트부재는 탄소나노튜브(CNT) 벨트를 포함하는 화상형성장치의 정착 유닛.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 면상 발열체에 전원을 공급하기 위해 상기 면상 발열체의 양단에 접합되는 금속 부재를 더 포함하고, 상기 패턴은 상기 금속 부재 표면에 형성되는 화상형성장치의 정착 유닛.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 패턴 감지부는 반사 센서, 포토 센서 및 속도 센서로 이루어진 그룹에서 선택된 하나인 것으로 하는 화상형성장치의 정착 유닛.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 패턴 감지부의 출력에 기초하여 상기 패턴의 선속도를 산출하는 속도 산출부;및
   상기 속도 산출부에서 산출한 패턴의 선속도가 미리 설정된 기준값 미만이면 상기 가열부재의 회전에 에러가 발생한 것으로 판단하는 에러 판단부를 포함하는 화상형성장치의 정착 유닛.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 에러 판단부에서 에러가 발생한 것으로 판단하면 상기 전원 공급부로부터 상기 가열부재로 공급되는 전원을 차단하는 전원 차단부를 더 포함하는 화상형성장치의 정착 유닛.
8. 전자사진방식을 이용하여 기록매체에 화상을 형성하는 화상형성장치의 정착 유닛에 있어서,
   상기 기록매체를 가열하는 하기 위한 면상 발열체를 포함하는 가열부재;
   상기 가열부재에 전원을 공급하는 전원 공급부;
   상기 가열부재에 접촉하여 회전력을 전달하고 상기 기록매체에 압력을 가하는 가압부재;
   상기 가압부재를 회전 구동시키는 구동부;
   상기 가열 부재 내부의 온도를 측정하기 위해 상기 가열 부재의 내부에 장착되는 제1감지부;
   상기 가열 부재의 표면 온도를 측정하기 위해 상기 가열부재의 외부에 장착되는 제2감지부; 및
   상기 제1감지부 및 상기 제2감지부의 출력에 기초하여 상기 가열부재의 회전에 에러가 발생했는지 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 화상형성장치의 정착 유닛.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제1감지부에서 측정한 온도와 상기 제2감지부에서 측정한 온도의 차이가 미리 설정된 기준값 이상이면 상기 가열부재의 회전에 에러가 발생한 것으로 판단하는 에러 판단부를 포함하는 화상형성장치의 정착 유닛.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 에러 판단부에서 에러가 발생한 것으로 판단하면 상기 전원 공급부로부터 상기 가열부재로 공급되는 전원을 차단하는 전원 차단부를 더 포함하는 화상형성장치의 정착 유닛.
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 가열부재는,
    면상 발열체를 포함하는 벨트부재;
    상기 벨트부재를 회전 가능하게 지지하는 지지부재;및
    상기 벨트부재가 가압부재로부터 압력을 받는 부분에 위치하여 정착닙을 형성하는 정착닙 부재를 포함하는 화상형성장치의 정착 유닛.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1감지부는,
    상기 정착닙 부분의 온도를 측정하기 위해 상기 정착닙 부재에 장착되는 화상형성장치의 정착 유닛.
13. 감광체, 상기 감광체에 정전잠상을 형성하는 노광 유닛, 상기 형성된 정전잠상에 대해 토너 화상을 현상하는 현상 유닛, 상기 현상 유닛에서 형성된 토너 화상을 기록매체에 전사하는 전사 유닛 및 상기 기록매체에 전사된 토너 화상을 정착시키는 정착 유닛을 포함하는 화상형성장치에 있어서,
    상기 정착 유닛은,
    상기 기록매체를 가열하고, 표면에 소정의 패턴이 형성된 가열부재;
    상기 가열부재에 전원을 공급하는 전원 공급부;
    상기 가열부재에 접촉하여 회전력을 전달하고 상기 기록매체에 압력을 가하는 가압부재;
    상기 가압부재를 회전 구동시키는 구동부;
    상기 가열부재에 형성된 패턴을 감지하고, 감지 결과를 신호로 출력하는 패턴 감지부;
    상기 패턴 감지부의 출력에 기초하여 상기 가열부재의 회전에 에러가 발생했는지 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 화상형성장치.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 가열부재는,
    면상 발열체로 이루어지는 벨트부재; 및
    상기 벨트부재를 회전 가능하게 지지하는 지지부재, 상기 벨트부재가 가압부재와 접촉하여 압력을 받는 부분에 위치하여 정착닙을 형성하는 정착닙 부재를 포함하는 화상형성장치.
15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 패턴 감지부의 출력신호에 기초하여 상기 패턴의 선속도를 산출하는 속도 산출부;및
    상기 속도 산출부에서 산출한 패턴의 선속도가 미리 설정된 기준값 미만이면 상기 가열부재의 회전에 에러가 발생한 것으로 판단하는 에러 판단부를 포함하는 화상형성장치의 정착 유닛.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 에러 발생 판단부에서 에러가 발생한 것으로 판단하면 상기 전원 공급부로부터 상기 가열부재로 공급되는 전원을 차단하는 전원 차단부를 더 포함하는 화상형성장치.
17. 감광체, 상기 감광체에 정전잠상을 형성하는 노광 유닛, 상기 형성된 정전잠상에 대해 토너 화상을 현상하는 현상 유닛, 상기 현상 유닛에서 형성된 토너 화상을 기록매체에 전사하는 전사 유닛 및 상기 기록매체에 전사된 토너 화상을 정착시키는 정착 유닛을 포함하는 화상형성장치에 있어서,
    상기 정착 유닛은,
    회전하면서 상기 기록매체를 가열하는 가열부재;
    상기 가열부재에 전원을 공급하는 전원 공급부;
    상기 가열부재에 접촉하여 회전력을 전달하고 상기 기록매체에 압력을 가하는 가압부재;
    상기 가압부재를 회전 구동시키는 구동부;
    상기 가열 부재 내부의 온도를 측정하기 위해 상기 정착닙 부재에 장착되는 제1감지부;
    상기 가열 부재의 표면 온도를 측정하기 위해 상기 가열부재의 외부에 장착되는 제2감지부; 및
    상기 제1감지부 및 상기 제2감지부의 출력에 기초하여 상기 가열부재의 회전에 에러가 발생했는지 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 화상형성장치.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1감지부에서 측정한 온도와 상기 제2감지부에서 측정한 온도의 차이가 미리 설정된 기준값 이상이면 상기 가열부재의 회전에 에러가 발생한 것으로 판단하는 에러 판단부를 포함하는 화상형성장치.
19. 전자사진방식을 이용하여 기록매체에 화상을 형성하는 화상형성장치의 정착 유닛 제어방법에 있어서,
    상기 기록매체를 가열하는 가열부재의 표면에 형성된 패턴을 감지하는 단계;
    상기 패턴의 감지 결과에 기초하여 상기 패턴의 선속도를 산출하는 단계;
    상기 산출된 패턴의 선속도와 미리 설정된 기준값을 비교하는 단계;및
    상기 비교 결과, 상기 산출된 패턴의 선속도가 상기 미리 설정된 기준값 미만이면 상기 가열부재의 회전에 에러가 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함하는 화상형성장치의 정착 유닛 제어방법.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 가열부재는, 면상 발열체를 포함하는 벨트부재, 상기 벨트부재를 회전 가능하게 지지하는 지지부재 및 상기 벨트부재가 가압부재로부터 압력을 받는 부분에 위치하여 정착닙을 형성하는 정착닙 부재를 포함하는 화상형성장치의 정착 유닛 제어방법.
21. 제 19 항에 있어서.
    상기 면상 발열체의 양단에는 전원을 공급하기 위한 금속 부재가 접합되고, 상기 패턴은 상기 금속 부재 표면에 형성되는 화상형성장치의 정착 유닛 제어방법.
22. 제 19 항에 있어서,
    상기 가열부재의 회전에 에러가 발생한 것으로 판단한 경우, 상기 가열부재에 공급되는 전원을 차단하는 단계를 더 포함하는 화상형성장치의 정착 유닛 제어방법.

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