KR101154892B1 - 화상 형성 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

화상 형성 장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프린팅 매체에 토너를 정착하여 화상을 형성하는 화상 형성 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 화상 형성 장치는, 상기 토너를 정착하기 위하여 발열하는 히터부와, 상기 히터부에 교류 전원을 선택적으로 공급하는 스위칭부와, 상기 교류 전원이 상기 히터부에 공급되도록 상기 스위칭부를 구동하는 제1스위칭 구동부와, 상기 제1스위칭 구동부에 의해 상기 히터부에 공급되는 상기 교류 전원의 극성이 미리 정해진 제1극성과 일치하면 상기 교류 전원이 상기 히터부로 공급되도록 하고, 상기 교류 전원의 극성이 상기 제1극성과 반대이면 상기 히터부로의 상기 교류 전원의 공급을 차단하는 제1공급 제한부를 포함한다. 이에 의하여, 동작 시 노이즈의 발생을 최소화하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

화상 형성 장치 및 그 제어방법{IMAGE FORMING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 화상 형성 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 프린팅매체에 토너를 정착시켜 화상을 형성하는 화상 형성 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
레이저프린터와 같은 화상 형성 장치는 용지(paper)와 같은 프린팅매체(printing medium)에 토너(toner)를 정착(fuse)시켜 화상을 형성한다. 도 1은 이러한 종래 기술에 의한 화상 형성 장치(10)의 구성을 도시하는 회로도이다.
화상 형성 장치(10)는 프린팅매체에 토너를 정착시키기 위하여 토너를 가열하는 램프와 같은 히터부(heating part, 11)와, 히터부(11)를 구동하기 위한 정착회로로서, 트라이액(Q1)과, 포토 커플러(PC1)와, 트랜지스터(Q2)를 포함할 수 있다. 포토 커플러(PC1)는 발광부(PC1a)와, 수광부(PC1b)를 포함할 수 있다. 화상 형성 장치(1)의 구체적인 동작은 다음과 같다.
먼저, 제어 신호의 레벨이 로우(low)인 경우, 트랜지스터(Q2)는 턴오프된다. 그 결과, 발광부(PC1a)에 전류는 흐르지 않고 수광부(PC1b)는 턴오프된다. 이 경 우, 수광부(PC1b)에 의한 트리거 신호는 발생하지 않으므로, 만일, 트라이액(Q1)이 턴오프 상태였다면 그 상태를 계속적으로 유지하게 된다. 따라서 이 경우에는, 교류 전원(AC)이 히터부(11)에 공급되지 않는다.
한편, 제어 신호의 레벨이 하이(high)인 경우에는, 트랜지스터(Q2)가 턴온된다. 이에 따라, 발광부(PC1a)에 DC전원(Vcc)에 따른 전류가 흐르고, 수광부(PC1b)는 턴온된다. 수광부(PC1b)가 턴온되면, 트라이액(Q1)이 턴온되고, 히터부(11)에 대한 교류 전원(AC)의 공급 경로가 연결된다. 이 경우, 교류 전원(AC)이 히터부(11)에 공급되어 히터부(11)가 발열하게 된다.
이 후, 트라이액(Q1)에 흐르는 전류의 극성이 반전되면, 트라이액(Q1)은 턴오프되어 히터부(11)에 대한 교류 전원(AC)의 공급 경로가 차단된다.
이와 같은 동작 원리를 이용하면, 화상 형성 장치(1)는 제어 신호의 레벨을 조정하여 교류 전원(AC)의 반파 구간 동안만 교류 전원(AC)이 히터부(11)에 공급되도록 할 수 있다. 이 경우, 소정 시간 동안 히터부(11)에 공급되는 교류 전원(AC)의 반파 구간의 회수를 조정하면, 히터부(11)의 발열 온도가 제어될 수 있다.
교류 전원(AC)의 반파 구간에 맞추어 제어 신호의 레벨을 조정하기 위하여, 교류 전원(AC)의 위상이 반전되는지 여부를 감지하여 동작하도록 설계된 포토 커플러(PC1)가 이용될 수 있다. 이러한 포토 커플러(PC1)는 입력되는 제어 신호의 레벨이 하이가 되더라도 턴오프 상태를 유지하다가, 교류 전원(AC)의 위상이 반전되는 시점에서 비로소 턴온되도록 설계될 수 있다.
그런데, 이러한 포토 커플러(PC1)는 자체의 특성으로 인하여 교류 전원(AC) 의 위상이 반전되는 시점을 정밀하게 감지하지 못하는 문제가 있을 수 있다. 이러한 문제를, 히터부(11)에 공급되는 전류의 파형을 도시한 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2에서, 입력 전압(Vin)은 포토 커플러(PC1)에 입력되는 전압으로서, 그 위상은 교류 전원(AC)과 일치한다. 출력 전류(Iout)는 히터부(11)에 공급되는 전류이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 포토 커플러(PC1)는, 제어 신호의 레벨이 하이인 구간(A1) 중에 입력 전압(Vin)의 절대값이 미리 정해진 기준 전압(Vth)보다 작은 것으로 판단되면, 수광부(PC1b)가 턴온되도록 설계된다.
이와 같이, 수광부(PC1b)가 입력 전압(Vin)이 0이 되는 시점, 즉, 교류 전원(AC)의 위상이 정확하게 반전되는 시점이 아니라, 기준 전압(Vth)에 해당하는 만큼 앞선 시점에서 턴온된다. 이에 따라, 트라이액(Q1)도 교류 전원(AC)의 위상이 반전되기 전에 미리 턴온된다. 그 결과, 히터부(11)에 공급되는 출력 전류(Iout)의 파형은 완전한 형태의 반파가 되지 못하고, 반대 극성의 전류가 미리 흘러버리게 되는 형태가 된다(도 2의 B1 참조).
그런데, 히터부(11)에 공급되는 출력 전류(Iout)의 파형이 완전한 형태의 반파가 되지 못하면, EMI(Electromagnetic interference), 하모닉스 등과 같은 노이즈가 발생하게 된다. 도 3은 종래 기술에 의한 화상 형성 장치(10)의 동작 시 발생하는 노이즈를 측정한 그래프이다. 도 3에서, 참조번호 D1 및 E1은 각각 전류가 최대치 및 최소치일 때 실제 측정된 노이즈의 크기를 나타내며, F1 및 G1은 D1 및 E1 각 경우의 노이즈의 허용한계치를 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의하면, 저주파대(약 150k 내지 200kHz)에서 허용한계치(F1 및 G1)를 초과하는 노이즈가 발생하는 것을 볼 수 있다(C1 참조). 이렇게 허용한계치(F1 및 G1)를 초과하는 노이즈는 화상 형성 장치(10) 주변에 있는 전자 장치의 공급 전압에 급격한 변동을 야기하여 플리커 현상과 같은 악영향을 미치거나 주변 장치로 하여금 오동작을 일으킬 우려가 있어 문제가 된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 동작 시 노이즈의 발생을 최소화하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 화상 형성 장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 프린팅 매체에 토너를 정착하여 화상을 형성하는 화상 형성 장치에 있어서, 상기 토너를 정착하기 위하여 발열하는 히터부와, 상기 히터부에 교류 전원을 선택적으로 공급하는 스위칭부와, 상기 교류 전원이 상기 히터부에 공급되도록 상기 스위칭부를 구동하는 제1스위칭 구동부와, 상기 제1스위칭 구동부에 의해 상기 히터부에 공급되는 상기 교류 전원의 극성이 미리 정해진 제1극성과 일치하면 상기 교류 전원이 상기 히터부로 공급되도록 하고, 상기 교류 전원의 극성이 상기 제1극성과 반대이면 상기 히터부로의 상기 교류 전원의 공급을 차단하는 제1공급 제한부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.
상기 스위칭부는 트라이액을 포함하며, 상기 제1스위칭 구동부는 상기 트라이액의 게이트를 트리거할 수 있다. 상기 제1스위칭 구동부는, 턴온하라는 제어 신호가 입력되면 상기 교류 전원의 극성이 반전되는 것으로 판단하면 턴온되는 제1포토 커플러를 포함할 수 있다. 상기 제1스위칭 구동부는, 상기 제어 신호가 입력되면 턴온되어 상기 제1포토 커플러를 동작시키는 제1트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 상기 제1공급 제한부는, 상기 트라이액의 게이트와, 상기 제1포토 커플러의 출력단 사이에 배치되는 제1다이오드를 포함할 수 있다.
상기 화상 형성 장치는, 상기 제1스위칭 구동부에 의해 공급되는 상기 교류 전원의 극성과 반대 극성인 상기 교류 전원이 상기 히터부에 공급되도록 상기 스위칭부를 구동하는 제2스위칭 구동부와, 상기 제2스위칭 구동부에 의해 상기 히터부에 공급되는 상기 교류 전원의 극성이 상기제1극성과 반대 극성인 제2극성과 일치하면 상기 교류 전원이 상기 히터부로 공급되도록 하고, 상기 교류 전원의 극성이 상기 제2극성과 반대이면 상기 히터부로의 상기 교류 전원의 공급을 차단하는 제2공급 제한부를 더 포함할 수 있다.
상기 스위칭부는 트라이액을 포함하며, 상기 제2스위칭 구동부는 상기 트라이액의 게이트를 트리거할 수 있다. 상기 제2스위칭 구동부는, 턴온하라는 제어 신호가 입력된 후 상기 교류 전원의 극성이 반전되는 것으로 판단하면 턴온되는 제2포토 커플러를 포함할 수 있다. 상기 제2스위칭 구동부는, 상기 제어 신호가 입력되면 턴온되어 상기 제2포토 커플러를 동작시키는 제2트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 상기 제2공급 제한부는, 상기 트라이액의 게이트와, 상기 제2포토 커플러의 출력단 사이에 배치되는 제2다이오드를 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 목적은, 프린팅 매체에 토너를 정착하여 화상을 형성하기 위하여 발열하는 히터부를 구비하는 화상 형성 장치의 제어방법에 있어서, 상기 히터부에 교류 전원을 공급하라는 제어 신호가 발생되면, 상기 히터부에 상기 교류 전원의 공급을 시도하는 단계와, 상기 히터부에 공급이 시도되는 상기 교류 전원의 극성이 미리 정해진 극성과 일치하면 상기 교류 전원이 상기 히터부에 공급되도록 하고, 상기 교류 전원의 극성이 상기 극성과 반대이면 상기 히터부로의 상기 교류 전원의 공급을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치의 제어방법에 의해서도 달성된다.
상기 교류 전원의 공급을 차단하는 단계는, 상기 제어 신호에 의해 턴온되는 포토 커플러의 출력단으로부터, 상기 히터부에 상기 교류 전원을 선택적으로 공급하는 트라이액의 게이트로 전달되는 트리거 신호를 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 정착 동작 시 노이즈의 발생을 최소화하여 화상 형성 장치 주변에 있는 전자 장치에 악영향을 미치는 것을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 관하여 상세히 설명한 다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 화상 형성 장치(100)의 구성을 도시한 회로도이다. 화상 형성 장치(100)는 레이저 프린터일 수 있으며, 용지와 같은 프린팅 매체에 토너를 정착함으로써 화상을 형성한다.
화상 형성 장치(100)는, 도 4에는 도시되지 않았으나, 프린팅하고자 하는 화상 데이터에 대하여 화상 처리를 수행하는 화상 처리부와, 화상 처리된 화상 데이터에 기초하여 레이저로 노광(expose)을 수행하는 레이저 스캐닝부와, 노광에 의해 잠상이 형성되는 감광 드럼부와, 형성된 잠상에 현상(develop)되는 토너가 수용되는 카트리지부와, 현상된 토너를 프린팅 매체에 전사(transfer)시키는 전사 롤러부와, 전사된 토너에 열과 압력을 가하여 프린팅 매체에 정착시키는 정착부와, 그 밖에, 프린팅 매체를 이송시키는 이송부와, 이들 구성에 동작 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함할 수 있다.
화상 형성 장치(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 정착을 수행하는 정착부의 구성 요소로서, 정착에 필요한 열을 공급하는 램프와 같은 히터부(101)를 포함한다. 또한, 화상 형성 장치(100)는, 히터부(101)를 동작시키기 위한 정착 회로로서, 히터부(101)에 대한 교류 전원(AC)의 공급 경로를 연결 또는 차단하는 트라이액(Q10)과, 트라이액(Q10)의 연결 또는 차단 동작을 스위칭하는 제1포토 커플러(PC10)와, 제어 신호에 따라 제1포토 커플러(PC10)의 동작을 제어하는 제1트랜지스터(Q20)를 포함할 수 있다. 제1포토 커플러(PC10)는 전류가 흐르는 경우 발광하는 제1발광부(PC10a)와, 제1발광부(PC10a)로부터 발광된 광에 따라 턴온 또는 턴오프되는 제1수광부(PC10b)를 포함한다. 화상 형성 장치(100)는, 상기와 같은 구성에 의해, 히터부(11)에 교류 전원(AC)이 선택적으로 공급되도록 한다.
나아가, 화상 형성 장치(100)는 트라이액(Q10)의 게이트와, 제1포토 커플러(PC10)의 출력단(제1수광부(PC10b) 측) 사이에 배치되는 제1다이오드(102)를 더 포함한다. 제1다이오드(102)의애노드는 제1수광부(PC10b) 측으로 배치되고, 캐소드는 트라이액(Q10)의 게이트 측으로 배치된다. 제1다이오드(102)가 이러한 방향으로 배치됨에 따라, 트라이액(Q10)의 게이트에 인가되는 트리거 신호의 극성이 (+)인 경우(제1다이오드(102)의 애노드 측 전압이 캐소드 측 전압보다 높은 경우)에는 트리거 신호가 트라이액(Q10)의 게이트에 전달되는 반면, 트리거 신호의 극성이 (-)인 경우(제1다이오드(102)의 애노드 측 전압이 캐소드 측 전압보다 낮은 경우)에는 트리거 신호가 차단된다. 이러한 구성을 가지는 화상 형성 장치(100)의 구체적인 동작은 다음과 같다.
먼저, 제어 신호의 레벨이 로우(low)인 경우에는, 제1트랜지스터(Q20)는 턴오프된다. 이에 따라, 제1발광부(PC10a)에는 전류가 흐르지 않고, 그 결과 광이 발생하지 않으므로 제1수광부(PC10b)는 턴오프된다. 이 경우에는, 제1수광부(PC10b)에 전류가 흐르지 않기 때문에 트리거 신호가 발생하지 않는다. 만일, 트라이액(Q10)이 턴오프 상태였다면, 트라이액(Q10)의 게이트는 트리거되지 않으므로 턴오프 상태를 계속 유지한다. 트라이액(Q1)이 턴오프된 상태에서는 교류 전원(AC)이 히터부(101)에 공급되지 않는다.
한편, 제어 신호의 레벨이 하이(high)인 경우에는, 제1트랜지스터(Q2)가 턴온된다. 이에 따라, 제1발광부(PC10a)에 DC전원(Vcc)에 따른 전류가 흐르고, 제1수 광부(PC10b)는 턴온된다.
제1수광부(PC10b)에 흐르는 전류의 위상은 교류 전원(AC)의 위상과 실질적으로 일치하므로, 제1수광부(PC10b)에 의해 발생하는 트리거 신호의 극성도 교류 전원(AC)의 극성과 일치한다. 만일, 교류 전원(AC)의 극성이 (+)인 경우, 즉, 트리거 신호의 극성이 (+)인 경우에는, 트리거 신호는 제1다이오드(102)를 통과하여 트라이액(Q10)의 게이트에 전달된다. 이에 따라, 트라이액(Q10)이 트리거되어 트라이액(Q10)이 턴온되며, 히터부(101)에 대한 교류 전원(AC)의 공급 경로가 연결된다. 이 경우, 교류 전원(AC)이 히터부(101)에 공급되어 히터부(101)가 발열하게 된다. 이 후, 교류 전원(AC)의 극성이 (-)로 바뀌면, 트라이액(Q1)은 턴오프되어 히터부(11)에 대한 교류 전원(AC)의 공급 경로가 차단된다. 이 경우, 교류 전원(AC)이 히터부(11)에 공급되지 않는다.
반면, 교류 전원(AC)의 극성이 (-)인 상태에서 제어 신호의 레벨이 하이(high)가 되었다면, 트리거 신호의 극성도 (-)가 된다. 이 경우에는, 트리거 신호가 제1다이오드(102)에 의해 차단되어 트라이액(Q10)의 게이트에 전달되지 못한다. 만일, 트라이액(Q1)이 턴오프 상태였다면, 트라이액(Q1)의 게이트는 트리거되지 않으므로 턴오프 상태를 계속 유지한다. 트라이액(Q1)이 턴오프된 상태에서는 히터부(101)에 대한 교류 전원(AC)의 공급 경로가 차단되므로, 교류 전원(AC)이 히터부(101)에 공급되지 않는다.
제1포토 커플러(PC10)는 교류 전원(AC)의 위상이 반전되는지 여부를 감지하여 동작하도록 설계될 수 있다. 즉, 제1포토 커플러(PC10)는 입력되는 제어 신호의 레벨이 하이가 되더라도 턴오프 상태를 유지하다가, 교류 전원(AC)의 위상이 반전되는 시점에서 비로소 턴온될 수 있다.
예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 교류 전원(AC)의 위상과 일치하는 입력 전압(Vin)의 극성이 (-)인 상태에서 제어 신호가 하이가 되는 경우(A10 참조), 제1포토 커플러(PC10)는 입력 전압(Vin)의 절대값이 미리 정해진 기준 전압(Vth)보다 작으면 입력 전압(Vin)의 극성이 (-)에서 (+)로 반전된 것으로 판단할 수 있고, 그 결과 수광부(PC1b)는 턴온된다.
그러나 이 때, 수광부(PC10b)에 의한 트리거 신호의 극성은 여전히 (-)이므로, 트리거 신호는 제1다이오드(102)에 의해 차단되어 트라이액(Q10)의 게이트에 전달되지 못한다. 그 결과, 트라이액(Q10)이 턴오프된 상태를 유지하므로, 교류 전원(AC)은 히터부(101)에 공급되지 않는다(B10 참조).
결과적으로, 제1다이오드(102)는, 하이인 제어 신호가 인가된 경우, 히터부(101)에 공급되는 교류 전원(AC)의 극성이 (+)이면 교류 전원(AC)이 히터부(101)로 공급되도록 하고, 교류 전원(AC)의 극성이 (-)이면 히터부(101)로의 교류 전원(AC)의 공급을 차단한다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 의하면, 제1포토 커플러(PC1)의 자체 특성으로 인하여 교류 전원(AC)의 위상이 반전되는 시점을 정밀하게 감지하지 못하더라도, 통전을 의도한 극성과 반대되는 극성의 교류 전원(AC)은 히터부(11)에 공급되지 않도록 함으로써, EMI와 같은 노이즈를 최소화하여 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
화상 형성 장치(100)는 제어 신호의 레벨을 조정하여 교류 전원(AC)의 반파 구간 동안만 교류 전원(AC)이 히터부(101)에 공급되도록 할 수 있다. 이 경우, 소정 시간 동안 히터부(101)에 공급되는 교류 전원(AC)의 반파 구간의 회수를 조정하면, 히터부(101)의 발열 온도가 제어될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 관하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 화상 형성 장치(100a)의 구성을 도시한 회로도이다. 화상 형성 장치(100a)에 있어서 상기 화상 형성 장치(100)와 동일 내지는 유사한 구성 및 기능에 관하여는 설명을 생략한다.
화상 형성 장치(100a)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 도 4에 도시된 화상 형성 장치(100a)의 구성에 더하여, 트라이액(Q10)의 연결 또는 차단 동작을 스위칭하는 제2포토 커플러(PC12a 및 PC12b)와, 제2제어 신호에 따라 제2포토 커플러(PC12a 및 PC12b)의 동작을 제어하는 제2트랜지스터(Q22)를 더 포함할 수 있다. 제2포토 커플러(PC12a 및 PC12b)는 전류가 흐르는 경우 발광하는 제2발광부(PC12a)와, 제2발광부(PC12a)로부터 발광된 광에 따라 턴온 또는 턴오프되는 제2수광부(PC12b)를 포함한다. 도시의 편의상, 도 6에서 제1포토 커플러(PC10a 및 PC10b 참조)와, 제2포토 커플러(PC12a 및 PC12b)를 나타내는 박스 표시는 생략되었다.
또한, 화상 형성 장치(100a)는, 트라이액(Q10)의 게이트와, 제2포토 커플러의 출력단(제2수광부(PC12b) 측) 사이에 배치되는 제2다이오드(122)를 더 포함한다. 제2다이오드(122)의 애노드는 트라이액(Q10)의 게이트 측으로 배치되고, 캐소드는 제2수광부(PC12b) 측으로 배치된다. 제2다이오드(122)가 이러한 방향으로 배 치됨에 따라, 트라이액(Q10)의 게이트에 인가되는 트리거 신호의 극성이 (-)인 경우(제2다이오드(122)의 애노드 측 전압이 캐소드 측 전압보다 높은 경우)에는 트리거 신호가 트라이액(Q10)의 게이트에 전달되는 반면, 트리거 신호의 극성이 (+)인 경우(제2다이오드(122)의 애노드 측 전압이 캐소드 측 전압보다 낮은 경우)에는 트리거 신호가 차단된다.
본 실시예에 의한 화상 형성 장치(100a)의 구체적인 동작은 다음과 같다. 제1제어 신호와 관련해서는 화상 형성 장치(100)에 있어서 제어 신호의 경우와 동일 내지는 유사하므로, 이에 대한 설명을 생략한다.
먼저, 제2제어 신호의 레벨이 로우(low)인 경우에는, 제2트랜지스터(Q22), 제2발광부(PC12a), 제2수광부(PC12b) 및 트라이액(Q1)이 모두 턴온되지 않으며, 교류 전원(AC)이 히터부(101)에 공급되지 않는다.
한편, 제2제어 신호의 레벨이 하이(high)인 경우에는, 제2트랜지스터(Q22)가 턴온된다. 이에 따라, 제2발광부(PC12a)에 DC전원(Vcc)에 따른 전류가 흐르고, 제2수광부(PC12b)는 턴온된다.
만일, 교류 전원(AC)의 극성이 (-)인 경우, 즉, 제2수광부(PC12b)에 의해 발생된 트리거 신호의 극성이 (-)인 경우에는, 트리거 신호는 제2다이오드(122)를 통과하여 트라이액(Q10)의 게이트에 전달된다. 이에 따라, 트라이액(Q10)이 트리거되어 트라이액(Q10)이 턴온되며, 교류 전원(AC)이 히터부(101)에 공급된다. 이 후, 교류 전원(AC)의 극성이 (+)로 바뀌면, 트라이액(Q1)이 턴오프되어 교류 전원(AC)은 히터부(11)에 공급되지 않는다.
반면, 교류 전원(AC)의 극성이 (+)인 상태에서 제2제어 신호의 레벨이 하이(high)가 되었다면, 트리거 신호의 극성도 (+)가 된다. 이 경우에는, 트리거 신호가 제2다이오드(122)에 의해 차단되어 트라이액(Q10)의 게이트에 전달되지 못한다. 만일, 트라이액(Q1)이 턴오프 상태였다면, 트라이액(Q1)의 게이트는 트리거되지 않으므로 턴오프 상태를 계속 유지한다. 트라이액(Q1)이 턴오프된 상태에서는 히터부(101)에 대한 교류 전원(AC)의 공급 경로가 차단되므로, 교류 전원(AC)이 히터부(101)에 공급되지 않는다.
제2포토 커플러(PC12a 및 PC12b)도, 제1포토 커플러(PC10)와 유사하게, 입력 전압(Vin)의 극성이 (+)인 상태에서 제2제어 신호가 하이가 되는 경우, 입력 전압(Vin)의 절대값이 미리 정해진 기준 전압(Vth)보다 작으면 입력 전압(Vin)의 극성이 (+)에서 (-)로 반전된 것으로 판단하여, 수광부(PC12b)가 턴온되도록 설계될 수 있다.
그러나 수광부(PC12b)가 턴온되는 때, 수광부(PC12b)에 의한 트리거 신호의 극성은 여전히 (+)이므로, 트리거 신호는 제2다이오드(122)에 의해 차단되어 트라이액(Q10)의 게이트에 전달되지 못한다. 그 결과, 트라이액(Q10)이 턴오프된 상태를 유지하므로, 교류 전원(AC)은 히터부(101)에 공급되지 않는다.
결과적으로, 제2다이오드(122)는, 하이인 제어 신호가 인가된 경우, 히터부(101)에 공급되는 교류 전원(AC)의 극성이 (-)이면 교류 전원(AC)이 히터부(101)로 공급되도록 하고, 교류 전원(AC)의 극성이 (+)이면 히터부(101)로의 교류 전원(AC)의 공급을 차단한다.
제2제어 신호는, 히터부(101)에 공급하고자 하는 교류 전원(AC)의 극성의 면에서 제1트랜지스터(Q20)에 입력되는 제1제어 신호와 상반되는 특성을 가질 수 있다. 예컨대, 제1제어 신호가 극성이 (+)인 교류 전원(AC)이 히터부(101)에 공급되도록 설계된다면, 제2제어 신호는 극성이 (-)인 교류 전원(AC)이 히터부(101)에 공급되도록 설계될 수 있다. 이와 같이, 제1제어 신호 및 제2제어 신호를 조정함으로써, 교류 전원(AC)의 (+) 반파 구간 및 (-) 반파 구간 중 원하는 구간이 히터부(101)에 공급되도록 할 수 있다. 화상 형성 장치(100a)는 제1제어 신호 및 제2제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부(도시 안됨)를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 관하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 화상 형성 장치(100b)의 구성을 도시한 회로도이다. 화상 형성 장치(100b)에 있어서 상기 화상 형성 장치(100) 및 화상 형성 장치(100a)와 동일 내지는 유사한 구성 및 기능에 관하여는 설명을 생략한다.
화상 형성 장치(100b)는, 화상 형성 장치(100a)의 구성에 더하여, 제1저항(R1) 및 제1캐패시터(C1)와, 제2저항 및 제2캐패시터(C2)와, 인덕터(L)와, 제3저항(R3)과, 제4저항(R4)과, 제5저항(R5)을 포함할 수 있다.
제1저항(R1) 및 제1캐패시터(C1)는 트라이액(Q10)의 스위칭 시 발생하는 노이즈를 제거하며, 제2저항 및 제2캐패시터(C2)는 제1수광부(PC10b) 및 제2수광부(PC12b)의 스위칭 시 발생하는 노이즈를 제거하여 회로를 안정화시킨다. 또한, 인덕터(L)는 교류 전원(AC)의 스위칭 시 발생하는 노이즈를 제거한다.
한편, 제3저항(R3)은 제1수광부(PC10b) 및 제2수광부(PC12b)에 흐르는 전류 의 레벨을 결정한다. 따라서 제3저항(R3)의 저항값은 트라이액(Q10)의 게이트가 트리거될 수 있도록 설정된다. 제4저항(R4) 및 제5저항(R5)은 각각 제1트랜지스터(Q20) 및 제2트랜지스터(Q22)의 베이스에 공급되는 제1제어 신호 및 제2제어 신호의 레벨을 결정한다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 화상 형성 장치(100b)의 동작 시 발생하는 노이즈를 측정한 그래프이다. 도 8에서, 참조번호 D10 및 E10은 각각 전류가 최대치 및 최소치일 때 실제 측정된 노이즈의 크기를 나타내며, F1 및 G1은 도 3에서 도시된 바와 마찬가지로 각 경우의 노이즈의 허용한계치를 나타낸다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의하면, 저주파대(약 150k 내지 200kHz)에서 도 3의 경우(C1 참조)와 비교하여 노이즈가 현저하게 감소된 것을 볼 수 있다(C10 참조).
도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 화상 형성 장치의 제어 방법을 도시한 흐름도이다. 본 발명의 일실시예에 의한 화상 형성 장치는 도 4, 6 및 7에 도시된 화상형성장치(100, 100a 또는 100b)일 수 있다.
먼저, 단계 S101에서, 히터부(101)에 교류 전원(AC)을 공급하라는 제어 신호가 발생되면, 히터부(101)에 교류 전원(AC)의 공급이 시도된다. 단계 S101에서, 히터부(101)에 교류 전원(AC)을 공급하라는 제어 신호는 도 4, 6 및 7과 관련하여 설명된 바 있는 제어 신호, 제1제어신호 또는 제2제어 신호일 수 있다. 또한, 히터부(101)에 교류 전원(AC)의 공급을 시도하는 과정은, 제1트랜지스터(Q20) 및 제1포토 커플러(PC10) 또는 제1트랜지스터(Q22) 및 제2포토 커플러(PC12a 및 PC12b)가 제어 신호, 제1제어신호 또는 제2제어 신호에 따라 트라이액(Q10)의 게이트에 트리거 신호를 전달하려는 과정일 수 있다.
다음으로, 단계 S102에서, 히터부(101)에 공급이 시도되는 교류 전원(AC)의 극성이 미리 정해진 극성과 일치하면 교류 전원(AC)이 히터부(101)에 공급되고, 교류 전원(AC)의 극성이 미리 정해진 극성과 반대이면 히터부(101)로의 교류 전원(AC)의 공급이 차단된다. 단계 S102에서, 교류 전원(AC)의 극성이 미리 정해진 극성과 일치하는지 아니면 반대인지 여부는, 교류 전원(AC)의 극성과, 제1다이오드(102) 또는 제1다이오드(122)의 배치된 방향에 의해 결정될 수 있다. 또한, 히터부(101)에 교류 전원(AC)이 공급되는 과정은, 제1수광부(PC10b) 또는 제2수광부(PC12b)에 의한 트리거 신호가 제1다이오드(102) 또는 제1다이오드(122)를 통과하여 트라이액(Q10)의 게이트에 전달되어 트라이액(Q10)이 턴온되는 과정일 수 있다.
반면, 단계 S102에서, 히터부(101)로의 교류 전원(AC)의 공급이 차단되는 과정은, 제1수광부(PC10b) 또는 제2수광부(PC12b)에 의한 트리거 신호가 제1다이오드(102) 또는 제1다이오드(122)에 의해 차단되어 트라이액(Q10)의 게이트에 전달되지 못함으로써 트라이액(Q10)이 턴온되지 않는 과정일 수 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 화상 형성 장치의 구성을 도시하는 회로도이며,
도 2는 종래 기술에 의한 화상 형성 장치의 히터부에 공급되는 전류의 파형을 도시하며,
도 3은 종래 기술에 의한 화상 형성 장치의 동작 시 발생하는 노이즈를 측정한 그래프이며,
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 화상 형성 장치의 구성을 도시한 회로도이며,
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 화상 형성 장치의 히터부에 공급되는 전류의 파형을 도시하며,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 화상 형성 장치의 구성을 도시한 회로도이며,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 화상 형성 장치의 구성을 도시한 회로도이며,
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 화상 형성 장치의 동작 시 발생하는 노이즈를 측정한 그래프이며,
도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 화상 형성 장치의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100: 화상 형성 장치 101: 히터부
102: 제1다이오드 PC10: 제1포토 커플러
Q10: 트라이액 Q20: 제1트랜지스터

Claims (14)

  1. 프린팅 매체에 토너를 정착하여 화상을 형성하는 화상 형성 장치에 있어서,
    상기 토너를 정착하기 위하여 발열하는 히터부와;
    상기 히터부에 교류 전원을 선택적으로 공급하는 스위칭부와;
    상기 교류 전원이 상기 히터부에 공급되도록 상기 스위칭부를 구동하는 제1스위칭 구동부와;
    상기 제1스위칭 구동부에 의해 상기 히터부에 공급되는 상기 교류 전원의 극성이 미리 정해진 제1극성과 일치하면 상기 교류 전원이 상기 히터부로 공급되도록 하고, 상기 교류 전원의 극성이 상기 제1극성과 반대이면 상기 히터부로의 상기 교류 전원의 공급을 차단하는 제1공급 제한부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부는 트라이액을 포함하며,
    상기 제1스위칭 구동부는 상기 트라이액의 게이트를 트리거하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1스위칭 구동부는,
    턴온하라는 제어 신호가 입력되면 상기 교류 전원의 극성이 반전되는 것으로 판단하면 턴온되는 제1포토 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1스위칭 구동부는,
    상기 제어 신호가 입력되면 턴온되어 상기 제1포토 커플러를 동작시키는 제1트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제1공급 제한부는, 상기 트라이액의 게이트와, 상기 제1포토 커플러의 출력단 사이에 배치되는 제1다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1스위칭 구동부에 의해 공급되는 상기 교류 전원의 극성과 반대 극성인 교류 전원이 상기 히터부에 공급되도록 상기 스위칭부를 구동하는 제2스위칭 구동부와;
    상기 제2스위칭 구동부에 의해 상기 히터부에 공급되는 상기 교류 전원의 극성이 상기 제1극성과 반대 극성인 제2극성과 일치하면 상기 교류 전원이 상기 히터 부로 공급되도록 하고, 상기 교류 전원의 극성이 상기 제2극성과 반대이면 상기 히터부로의 상기 교류 전원의 공급을 차단하는 제2공급 제한부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스위칭부는 트라이액을 포함하며,
    상기 제2스위칭 구동부는 상기 트라이액의 게이트를 트리거하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2스위칭 구동부는,
    턴온하라는 제어 신호가 입력된 후 상기 교류 전원의 극성이 반전되는 것으로 판단하면 턴온되는 제2포토 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2스위칭 구동부는,
    상기 제어 신호가 입력되면 턴온되어 상기 제2포토 커플러를 동작시키는 제2트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제2공급 제한부는, 상기 트라이액의 게이트와, 상기 제2포토 커플러의 출력단 사이에 배치되는 제2다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  11. 프린팅 매체에 토너를 정착하여 화상을 형성하기 위하여 발열하는 히터부를 구비하는 화상 형성 장치의 제어방법에 있어서,
    상기 히터부에 교류 전원을 공급하라는 제어 신호가 발생되면, 상기 히터부에 상기 교류 전원의 공급을 시도하는 단계와
    상기 히터부에 공급이 시도되는 상기 교류 전원의 극성이 미리 정해진 극성과 일치하면 상기 교류 전원이 상기 히터부에 공급되도록 하고, 상기 교류 전원의 극성이 상기 극성과 반대이면 상기 히터부로의 상기 교류 전원의 공급을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치의 제어방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 교류 전원의 공급을 차단하는 단계는,
    상기 제어 신호에 의해 턴온되는 포토 커플러의 출력단으로부터, 상기 히터부에 상기 교류 전원을 선택적으로 공급하는 트라이액의 게이트로 전달되는 트리거 신호를 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치의 제어방법.
  13. 화상 형성 장치에 있어서,
    화상 형성을 위한 정착 과정에서 프린팅 매체에 토너를 정착하기 위하여 발열하는 히터부와;
    전원 소스와 연결되는 제1입력단과, 상기 히터부와 연결되는 제2입력단과, 제1스위칭 구동부에 의해 구동되는 게이트를 구비하는 트라이액과;
    교류 전원이 상기 히터부에 공급되도록 상기 트라이액을 구동하는 제1포토 커플러와;
    상기 제1포토 커플러와 병렬로 배치되어, 상기 제1포토 커플러에 의해 공급되는 상기 교류 전원의 극성과 반대되는 전원이 상기 히터부에 공급되도록 상기 트라이액을 구동하는 제2포토 커플러와;
    상기 트라이액의 게이트와, 상기 제1포토 커플러 간에 배치되는 제1다이오드와;
    상기 트라이액의 게이트와, 상기 제2포토 커플러 간에 상기 제1다이오드의 극성과 반대로 배치되는 제2다이오드를 구비하여, 상기 정착 과정에서 발생하는 노이즈를 최소화하는 정착 회로와;
    상기 교류 전원의 스위칭 시 발생하는 노이즈를 제거하는 인덕터와;
    상기 트라이액의 스위칭 시 발생하는 노이즈를 제거하는 제1저항 및 제1캐패시터와;
    상기 제1 및 제2포토 커플러의 스위칭 시 발생하는 노이즈를 제거하여 회로를 안정화시키는 제2저항 및 제2캐패시터와;
    상기 제1 및 제2포토 커플러에 흐르는 전류의 레벨을 결정하는 제3저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  14. 제13항에 있어서,
    제1제어 신호 및 제2제어 신호에 따라 상기 제1포토 커플러 및 상기 제2포토 커플러의 동작을 각각 제어하는 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터와;
    상기 제1트랜지스터 및 상기 제2트랜지스터에 공급되는 상기 제1제어 신호 및 상기 제2제어 신호의 레벨을 각각 결정하는 제4저항 및 제5저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
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