KR101505715B1 - 제로 크로스 검지 회로를 포함하는 전원 및 화상 형성 장치 - Google Patents

제로 크로스 검지 회로를 포함하는 전원 및 화상 형성 장치 Download PDF

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Abstract

전원은, 제1 콘덴서, 제1 콘덴서의 전하를 방전하고 AC 전원으로부터 입력된 AC 전압의 제로 크로싱을 검지하기 위한 저항, 제2 콘덴서, 프레임 접지, 및 저항보다 작은 저항 값을 갖고 제2 콘덴서의 전하를 방전시키도록 구성된 방전 저항, 및 방전 저항으로의 전류가 차단된 상태와 방전 저항을 통해 전류가 흐르는 상태 사이를 스위칭하는 스위치들을 포함한다.

Description

제로 크로스 검지 회로를 포함하는 전원 및 화상 형성 장치{POWER SUPPLY INCLUDING ZERO-CROSS DETECTION CIRCUIT, AND IMAGE FORMING APPARATUS}
본 발명은 전자 장치를 제어하기 위해 사용될 수 있는 제로 크로스 검지 회로가 탑재된 전원에 관한 것이다.
복사 기기 또는 프린터 등의 화상 형성 장치에 탑재되는 정착 장치의 일례로서, 무단 벨트(endless belt)(또는 무단 필름) 및 무단 벨트의 내부 표면에 접촉하는 세라믹 히터(ceramic heater), 및 무단 벨트를 가로지르는 세라믹 히터와 함께 정착 닙부(fixing nip portion)를 형성하는 가압 롤러(pressure roller)를 포함하는 장치가 있다. 전력을 정착 장치에 공급하는 제어 방법으로서, 교류(AC) 전원으로부터 세라믹 히터에 공급되는 전력의 위상 제어는 사이리스터(thyristor (트라이액)(triac)))와 같은 스위치 소자를 사용하여 수행될 수 있다. AC 전원으로부터 공급되는 전력의 위상 제어를 수행하기 위해, AC 전압이 0V가 되는 타이밍(이하 제로 크로싱(zero crossing)이라고 지칭됨)은 위상 제어의 기초로서 정확하게 검지될 필요가 있다.
최근에, 화상 형성 장치가 화상 형성 동작을 수행하지 않는 상태(이하 슬립 상태(sleep state)라고도 지칭됨)에서의 전력 소비(대기 전력(standby electricity)이라고 지칭됨)가 더 감소되어야 한다. 슬립 상태에서의 전력 소비를 더 감소시키기 위해, 제로 크로스 검지 회로에 의해 소비되는 전력을 더 감소시킬 필요가 있다. 이는 제로 크로스 검지 회로에 전력을 공급하는 것은 화상 형성 장치가 동작하지 않는 상태에서도 계속되기 때문이다. 그러므로, 제로 크로스 검지 회로가 슬립 상태에서 전력을 소비하는 것을 방지하기 위해, 제로 크로싱을 검지하기 위한 전류를 차단하는 회로가 제공될 필요가 있다.
일본 특허출원 공보 제2003-199343호는 AC 전원으로부터 AC 전압을 전파 정류함(full-wave rectifying)으로써 획득되는 전위(potential)와 프레임 접지(이하 FG라고 지칭됨) 사이에 커패시턴스 컴포넌트로서 기능하는 콘덴서(이하 Y 콘덴서로서 지칭됨) 및 제로 크로스 검지 회로를 포함하는 전원 회로를 설명한다. 전원 회로에서, Y 콘덴서를 방전시키기 위한 저항(이하 Y 콘덴서 방전 저항라고 지칭함)은 제로 크로싱을 정확하게 검지하는 데 필요하다. 종래의 제로 크로스 검지 회로가 사용되면, 제로 크로스 검지 회로 및 Y 콘덴서 방전 저항에 흐르는 전류가 차단될 필요가 있으며, 이로써 화상 형성 장치의 슬립 상태에서의 전력 소비를 감소시킨다. 이로 인해, 복수의 차단 회로가 제공될 필요가 있다. 차단 회로가 제공되면, 회로 비용 및 회로 크기가 증가한다.
한편, 전원 회로는 전력이 AC 전원으로부터 공급되는 라인들 사이에 제공되는 커패시턴스 컴포넌트(이하 X 콘덴서로서 지칭됨)로서 기능하는 콘덴서를 포함할 수 있다. X 콘덴서는 일반적으로 잡음에 대한 측정수단으로서 제공된다. 사용자가 전원 회로에 전력을 공급하는 전원 케이블을 뽑으면, X 콘덴서는 AC 전원에 의해 전기적으로 충전될 수 있다. 사용자가 전원 케이블을 뽑으면, 사용자는 콘센트 단자를 접촉시킬 수 있다. 따라서, X 콘덴서의 전하를 방전하기 위한 방전 저항(이하, X 콘덴서 방전 저항이라고 지칭됨)이 요구된다.
따라서, 전원 회로에서, 전력 소비의 상태는 스위칭될 필요가 있으며, 이로써 슬립 상태 및 AC 전압의 제로 크로싱이 검지된 상태에서 간단한 구성으로 소비를 더 감소시킨다.
일본 특허출원 공보 제2003-199343호
본 발명의 일 측면에 따르면, 전원은, AC 전원으로부터 AC 전압이 입력되는 라인들 사이에 제공된 제1 콘덴서; 제1 콘덴서의 전하를 방전하고 AC 전원으로부터 입력된 AC 전압의 제로 크로싱을 검지하기 위한 제로 크로스 검지 저항; 제로 크로스 검지 저항으로부터의 검지 신호에 기반하여 AC 전원으로부터 입력된 AC 전압의 제로 크로싱 타이밍을 검지하도록 구성된 제로 크로스 검지 유닛; AC 전원으로부터 입력된 AC 전압을 전파(full-wave) 정류함으로써 획득되는 전압이 출력되는 라인과 화상 형성 장치의 프레임 접지 사이에 제공된 제2 콘덴서; 제로 크로스 검지 저항보다 작은 저항 값을 가지며, 제2 콘덴서의 전하를 방전하도록 구성된 방전 저항; 및 방전 저항으로의 전류가 차단된 제1 상태와 방전 저항을 통해 전류가 흐르는 제2 상태 사이를 스위칭하도록 구성된 제1 스위치를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기록재 상에 화상을 형성하도록 구성되고, 기록재 상에 형성된 화상을 정착하도록 구성된 정착 유닛을 포함하는 화상 형성 장치는, AC 전원으로부터 AC 전압이 입력되는 라인들 사이에 제공된 제1 콘덴서; 제1 콘덴서의 전하를 방전하고 AC 전원으로부터 입력된 AC 전압의 제로 크로싱을 검지하는 제로 크로스 검지 저항; 제로 크로스 검지 저항으로부터의 검지 신호에 기반하여 AC 전원으로부터 입력된 AC 전압의 제로 크로싱 타이밍을 검지하도록 구성된 제로 크로스 검지 유닛; AC 전원으로부터 입력된 AC 전압을 전파 정류함으로써 획득되는 전압이 출력되는 라인과 화상 형성 장치의 프레임 접지 사이에 제공된 제2 콘덴서; 제로 크로스 검지 저항보다 작은 저항 값을 가지며, 제2 콘덴서의 전하를 방전하도록 구성된 방전 저항; 및 방전 저항으로의 전류가 차단된 제1 상태와 방전 저항을 통해 전류가 흐르는 제2 상태 사이를 스위칭하도록 구성된 제1 스위치를 포함하는 전원; 정착 유닛에 전력을 공급하기 위한 전력 공급 스위치; 및 전력 공급 스위치의 동작을 제어함으로써 정착 유닛에 공급되는 전력을 제어하도록 구성된 전력 제어 유닛을 포함하고, 전력 제어 유닛은 제로 크로스 검지 유닛의 검지 결과에 따라 전력 공급 스위치의 동작을 제어한다.
본 발명의 추가적인 특징 및 측면은 첨부된 도면을 참조하면 예시적인 실시예의 다음 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 명세서의 일부에 통합되어 이를 구성하는 첨부된 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예, 특징, 및 측면을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 개략도이다.
도 2는 예시적인 제1 실시예에 따라 제로 크로스 검지 회로를 포함하는 전원 회로를 예시한다.
도 3은 예시적인 제1 실시예에 따라 제로 크로스 검지 회로를 예시한다.
도 4는 예시적인 제1 실시예에 따라 제로 크로스 검지 회로를 포함하는 전원 회로의 제어 시퀀스를 예시한다.
도 5는 예시적인 제2 실시예에 따라 제로 크로스 검지 회로를 포함하는 전원 회로를 예시한다.
도 6은 예시적인 제2 실시예에 따라 제로 크로스 검지 회로를 포함하는 전원 회로의 제어 시퀀스를 예시한다.
도 7은 예시적인 제3 실시예에 따라 제로 크로스 검지 회로를 포함하는 전원 회로를 예시한다.
도 8은 예시적인 제3 실시예에 따라 제로 크로스 검지 회로를 포함하는 전원 회로의 제어 시퀀스를 예시한다.
도 9는 예시적인 제4 실시예에 따라 제로 크로스 검지 회로를 포함하는 전원 회로를 예시한다.
도 10은 예시적인 제4 실시예에 따라 제로 크로스 검지 회로를 포함하는 전원 회로의 제어 시퀀스를 예시한다.
도 11은 예시적인 제1 실시예의 제1 변형예에서 제로 크로스 검지 회로를 포함하는 전원 회로를 예시한다.
도 12는 비교예로서 사용되는 제로 크로스 검지 회로를 포함하는 전원 회로를 예시한다.
도 13은 예시적인 제1 실시예의 제2 변형예에서 제로 크로스 검지 회로를 포함하는 전원 회로를 예시한다.
도 14는 예시적인 제1 실시예의 제3 변형예에서 제로 크로스 검지 회로를 포함하는 전원 회로를 예시한다.
본 발명의 다양한 예시적인 실시예, 특징, 및 측면들은 도면을 참조하여 이하 상세히 설명될 것이다.
<적용 가능 장치의 예>
도 1은 이하 설명되는 전원이 적용될 수 있는 장치의 일례로서 전자 사진을 사용하는 화상 형성 장치의 일례(횡단면)를 예시한다. 시트 카세트(11)에 적재된 기록재(recording materials)가 픽업 롤러(12)에 의해 한번에 하나씩 시트 카세트(11) 외부로 전달되어, 공급 롤러(13)에 의해 반송 롤러(conveyance roller)(14)를 향해 반송된다. 나아가, 기록재는 반송 롤러(14)에 의해 소정의 타이밍에 화상이 전사되는 전사 위치(프로세스 카트리지(15))에 반송된다.
프로세스 카트리지(15)는 대전 유닛(charging unit)으로서 기능하는 대전 롤러(16), 현상 유닛으로서 기능하는 현상 롤러(17), 클리닝 유닛으로서 기능하는 클리너(18), 및 전자 사진 감광 부재로서 기능하는 감광 드럼(19)을 포함하며, 이들은 일체형 또는 분리형으로 부착된다. 화상은 감광 드럼(19) 및 전사 롤러(20)에 의해 형성된 전사 위치에 있는 기록재에 전사된다.
토너 화상은 일련의 공지된 전자 사진 프로세스에 의해 기록재에 전사된다. 감광 드럼(19)은 표면이 대전 롤러(16)에 의해 균일하게 대전된 후 화상 노출 유닛으로서 기능하는 스캐너 유닛(21)에 의해 생성된 화상 신호에 기반한 화상 노출의 대상이다. 이로 인해, 정전 잠상(electrostatic latent image)이 감광 드럼(19)에 형성된다.
회전하는 다면 거울(23) 및 반사 거울(24)을 통해 감광 드럼(19)의 주요 스캐닝 방향(감광 드럼(19)의 회전 방향에 실질적으로 수직인 방향)으로 스캐너 유닛(21) 내의 레이저 다이오드(22)로부터 방출된 레이저 빔을 사용하여 스캐닝이 수행된다. 정전 잠상이 감광 드럼(19)의 표면에 형성되기 위해 감광 드럼(19)의 회전에 의해 서브스캐닝 방향(감광 드럼(19)의 회전 방향)으로 스캐닝이 또한 수행된다.
현상 롤러(17)는 토너 화상으로서 감광 드럼(19) 상의 정전 잠상을 가시화한다. 전사 롤러(20)는 반송 롤러(14)로부터 반송된 기록재 상에 토너 화상을 전사한다(레지스트레이션). 토너 화상이 전사된 기록재는, 정착되지 않은 토너 화상이 기록재에 정착되도록, 정착 장치(100)에 반송될 경우 가열 및 압력 처리를 받는다.
기록재는 화상이 정착되어 일련의 인쇄 동작을 종료한 후, 중간 방전 롤러(26) 및 방전 롤러(27)에 의해 화상 형성 장치 외부로 방전된다. 모터(30)는 정착 장치(100)를 포함하는 유닛들 각각에 구동력을 부여한다.
정착 장치(100)는 이하 설명된 입력 AC 전압의 제로 크로싱의 타이밍에 기반하여 사이리스터(트라이액)와 같은 반도체 스위치를 턴온하고 턴오프함으로써 AC 전원으로부터 정착 장치(100)에 공급되는 전력을 제어한다. 이러한 제어에서, 이하 설명되는 중앙 프로세싱 유닛(CPU)(203)은 전력 제어 유닛으로서 동작한다.
전원 회로(200)는 화상 형성 장치에 사용된다. 상업용 전원와 같은 외부 전원 유닛(40)으로부터 공급되는 AC 전력은 전원 케이블(50)을 통해 전원 회로(200)에 연결된다. 전원 회로(200)는 화상 형성 장치에서 제어 유닛과 같은 제어기 및 구동 유닛으로서 기능하는 모터에 전력을 공급한다.
이하 설명된 전원 회로(200)가 적용된 제품은 앞서 설명된 화상 형성 장치에 제한되지 않는다. 장치가 제로 크로싱 검지 결과를 사용하여 동작을 제어하면, 전원 회로(200)는 또한 그 밖의 다른 전자 장치에 적용될 수 있다.
도 2는 본 예시적인 실시예에 따라 제로 크로스 검지 회로를 포함하는 전원 회로(200)를 예시한다. 외부 전원 유닛(40)은 접지 전위에 연결된 접지 지점으로서 기능하는 접지(GND) 및 AC 전원(201)를 포함한다. AC 전원(201)는 LIVE 라인 및 NEUTRAL 라인 간의 AC 전압을 출력한다. 본 예시적인 실시예에서, NEUTRAL 라인은 외부 전원 유닛(40)에 있는 접지(GND)에 연결된다. 본 예시적인 실시예의 효과는 LIVE 라인이 접지(GND)에 연결되는 경우에도 유효하다.
또한, 화상 형성 장치의 프레임 접지가 접지(GND)에 연결되지 않는 경우에도, 이하 설명되는 제로 크로싱 검지 정확도는 만족스러울 수 있다. 본 예시적인 실시예에서, 외부 전원 유닛(40) 및 전원 회로(200)는 3개의 라인, 즉 LIVE 라인, NEUTRAL 라인, 및 접지(GND)를 통해 서로 연결된다. 화상 형성 장치의 프레임 접지는 접지(GND)에 연결된다.
AC 전원(201)로부터 공급된 AC 전압은 브릿지 다이오드 BD1에 의해 전파 정류되고, 콘덴서 C2에 의해 평활화(smooth)된다. 평활화된 저 전위는 DCL이고, 평활화된 고 전위는 DCH이다. 컨버터 1은 절연형 DC/DC 컨버터이고, 1차측의 DC 전압으로부터 2차측으로 직류(DC) 전압 V1을 출력한다.
제1 콘덴서(이하 X 콘덴서라고 지칭됨) C1은 잡음 억제를 위해 사용되며, 제2 콘덴서(이하 Y 콘덴서라고 지칭됨) C3 및 C4는 잡음에 대한 측정수단으로서 사용된다. Y 콘덴서 C3가 존재하지 않는 경우에도(즉, Y 콘덴서 C4만 존재하는 경우), 본 예시적인 실시예에서 설명될 Y 콘덴서 방전 저항의 효과가 획득될 수 있다. 마찬가지로, Y 콘덴서 C4가 존재하지 않는 경우에도(즉, Y 콘덴서 C3만 존재하는 경우), 본 예시적인 실시예에서 설명될 Y 콘덴서 방전 저항의 효과가 획득될 수 있다.
X 콘덴서 방전 저항 R1 및 R2는 X 콘덴서 C1을 방전하기 위한 제1 방전 저항으로서 기능한다(X 콘덴서 방전 저항 R2는 또한 제로 크로스 검지 저항으로서 사용됨). 사용자가 외부 전원 유닛(40)으로부터 전원 케이블(50)을 뽑으면, 3개의 라인, 즉 외부 전원 유닛(40) 및 전원 회로(200) 사이의 LIVE 라인, NEUTRAL 라인, 및 접지(GND)가 차단된다. 이 경우, X 콘덴서 C1은 전기적으로 충전될 수 있다. 그러므로, 사용자는 전원 케이블(50)의 단자를 접촉하는 경우 감전될 수 있다. 이를 방지하기 위해, X 콘덴서 C1의 전하를 미리 방전시킬 필요가 있다.
X 콘덴서 C1의 충전 상태가 양이라면(LIVE 라인 측의 전위가 NEUTRAL 라인의 측의 전위보다 높으면), X 콘덴서 C1의 전하는 X 콘덴서 방전 저항 R1 및 브릿지 다이오드 BD1을 통해 방전된다. X 콘덴서 C1의 충전 상태가 음이라면(LIVE 라인 측의 전위가 NEUTRAL 라인의 측의 전위보다 낮으면), X 콘덴서 C1의 전하는 X 콘덴서 방전 저항 R2 및 브릿지 다이오드 BD1을 통해 방전된다. Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4는 Y 콘덴서 C3 및 C4를 방전시키기 위한 제2 방전 저항으로서 각각 기능한다.
다이오드 D1 및 D2는 역류 방지를 위해 사용된다. 이하, Y 콘덴서 방전 저항의 효과는 도 3에서 설명될 것이다. 고전압 트랜지스터(본 예시적인 실시예의 제1 스위치) Q1은 Y 콘덴서 방전 저항을 통해 흐르는 전류를 차단하는 데 사용된다. 고내압 바이폴라 트랜지스터가 본 예시적인 실시예에서 트랜지스터 Q1로서 사용되지만, 전계 효과 트랜지스터(FET) 등의 다른 스위치 소자가 사용될 수도 있다. 저항 R9는 트랜지스터 Q1을 구동하기 위한 풀업 저항이며, 저항 R8은 트랜지스터 Q1을 보호하기 위한 저항이다.
사용자가 전원 케이블(50)을 뽑으면, X 콘덴서 방전 저항 R1 및 R2는 X 콘덴서 C1의 전하를 방전시키도록 기능하는 저항 소자로서 형성된다. 저항 R1 및 R2는 앞서 설명된 바와 같이, X 콘덴서 방전 저항이다. 트랜지스터 Q1이 턴오프되면, 저항 R3 및 R4는 X 콘덴서 C1을 방전하기 위한 저항으로서 기능하지 않을 수 있다. 그러므로, 저항 R3 및 R4는 X 콘덴서 방전 저항으로서 기능하지 않는데, 이는 사용자가 감전되는 것을 방지하는 데 사용된다.
X 콘덴서 방전 저항 R1 및 R2는 또한 Y 콘덴서 C3 및 C4의 전하를 방전시키는 기능을 각각 갖는다. 그러나, X 콘덴서 방전 저항 R1 및 R2의 저항 값은 Y 콘덴서 C3 및 C4의 커패시턴스에 비해 충분히 낮지 않다. 그러므로, 이하 도 3에서 설명한 바와 같이, 제로 크로싱 검지 정확성은 시상수(CR)의 지연 효과로 인해 감소한다. Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4는, X 콘덴서 방전 저항 R1 및 R2 중 적어도 제로 크로스 검지 회로(202)에 전류를 공급하는 X 콘덴서 방전 저항 R2보다 작은 저항 값을 갖는다.
예시적인 제1 실시예의 구성에서, 저항 R2는 제로 크로스 검지 저항과 X 콘덴서 방전 저항 모두로서 기능하며, 다음의 저항 값을 갖는다.
X 콘덴서 방전 저항(제로 크로스 검지 저항) R2의 저항 값 > Y 콘덴서 방전 저항 R3의 저항 값
X 콘덴서 방전 저항(제로 크로스 검지 저항) R2의 저항 값 > Y 콘덴서 방전 저항 R4의 저항 값
CPU(203)는 도 1에 도시된 전원 회로(200) 및 화상 형성 장치의 동작들을 제어하는 데 사용된다. CPU(203)에 의해 수행되는 제어의 상세 설명은 이하 설명되는 도 4에 예시된 흐름도를 참조하여 설명될 것이다.
도 2에서, 전압 Vcc는 컨버터 1의 보조 권선(미도시)으로부터 공급된다. 보조 권선으로부터의 전압 Vcc는 포토커플러 PC1의 1차측에 있는 트랜지스터를 통해 공급된다. 포토커플러 PC1의 1차측에 있는 트랜지스터의 공급 능력이 충분하지 않으면, 보조 권선으로부터의 전압 Vcc는 출력 향상을 위한 트랜지스터를 사용하여 출력될 수 있다.
CPU(203)로부터 출력되는 Standby 신호가 하이 상태(High state)에 진입하면, 전압 Vcc는 전력 공급을 위해 출력된다. 그러므로, 보조 권선으로부터의 전압 Vcc는 하이 상태(전압이 출력되는 상태)에 진입한다. CPU(203)로부터 출력되는 Standby 신호가 로우 상태에 진입하면, 전압 Vcc(전력)는 공급되지 않는다. 그러므로, 전압 Vcc는 로우 상태(기준 전위 DCL과 동일한 전위에 있는 상태)에 진입한다. 보조 권선으로부터의 전압 Vcc를 사용하면, 이하 설명된 제로 크로스 검지 회로(202) 및 트랜지스터 Q1(제1 스위치)을 구동하기 위한 전력이 공급된다.
제로 크로스 검지 회로(202)가 설명될 것이다. AC 전원(201)로부터 공급되는 NEUTRAL 라인의 전위가 LIVE 라인의 전위보다 높으면, 전류가 X 콘덴서 방전 저항 R2를 통해 제로 크로스 검지 회로(202)를 거쳐 흐른다. X 콘덴서 방전 저항 R2로부터 공급되는 전류가 제로 크로스 검지 회로(202)에 있는 트랜지스터 Q2의 베이스 단자를 통해 흐르면, 트랜지스터 Q2가 턴온된다.
저항 R5 및 콘덴서 C5는 트랜지스터 Q2의 동작 타이밍을 조정하기 위한 회로들이다. 트랜지스터 Q2가 턴온되면, 포토커플러 PC1의 2차측에 있는 트랜지스터가 턴오프되도록 포토커플러 PC1의 1차측에 있는 다이오드에 인가되는 전압이 강하된다. 포토커플러 PC1의 2차측에 있는 트랜지스터가 턴오프되면, 제로 크로스(Zerox) 신호의 전압은 컨버터 1의 출력 V1만큼 풀업 저항 R7을 통해 상승한다. CPU(203)는 Zerox 신호의 하이 상태를 검지한다.
NEUTRAL 라인의 전위가 LIVE 라인의 전위보다 낮으면, 전류가 X 콘덴서 방전 저항 R1을 통해 흐르고, 전류는 X 콘덴서 방전 저항 R2를 통해 흐르지 않으며, 이로써 트랜지스터 Q2가 턴오프된다. 트랜지스터 Q2가 턴오프되면, 보조 권선의 전압 Vcc로부터 풀업 저항 R6을 통해 포토커플러 PC1의 1차측에 있는 다이오드로 흐른다. 그러므로, 포토커플러 PC1의 2차측에 있는 트랜지스터가 턴온된다. 포토커플러 PC1의 2차측에 있는 트랜지스터가 턴온되면, Zerox 신호의 전압이 강하된다. CPU(203)는 Zerox 신호의 로우 상태를 검지한다. Zerox 신호의 파형은 도 3을 참조하여 설명될 것이다.
화상 형성 장치가 동작하지 않을 때 전력 소비가 더 감소되는 전력 절감 상태(에너지 절감 상태라고도 지칭되는 제1 상태)에서의 회로 동작(이하 슬립 모드라고도 지칭됨)이 설명될 것이다. Standby 신호가 전력 절감 상태에서 로우 상태에 있기 때문에, 보조 권선으로부터의 전압 Vcc는 로우 상태에 진입한다. 전압 Vcc가 로우 상태에 있기 때문에, 저항 R6, 포토커플러 PC1의 1차측에 있는 다이오드, 및 제로 크로스 검지 회로(202)에 있는 트랜지스터 Q2의 컬렉터 단자를 통해 아무런 전류가 흐르지 않고, 이로써 전력 소비가 감소할 수 있다.
보조 권선으로부터의 전압 Vcc는 로우 상태에 있기 때문에, 고전압 트랜지스터 Q1은 턴오프된다. 그러므로, 저항 R3을 통해 LIVE 라인으로부터 흐르는 전류 및 저항 R4를 통해 NEUTRAL 라인으로부터 흐르는 전류는 차단되며, 이로써 전력 소비가 감소할 수 있다. 전력 소비가 감소한 동안 포토커플러 PC1의 2차측에 있는 트랜지스터는 항상 턴오프된다. 그러므로, Zerox 신호는 항상 하이 상태(제로 크로싱이 검지될 수 없는 상태)이다.
Zerox 신호가 검지될 수 있는 상태(화상 형성 장치의 동작 상태라고도 지칭되는 제2 상태), 예를 들어 대기 상태 또는 화상 형성 장치가 인쇄를 수행하는 상태에서의 회로 동작이 설명될 것이다. Standby 신호가 제로 크로싱이 검지될 수 있는 동안 하이 상태에 있기 때문에, 보조 권선으로부터의 전압 Vcc는 하이 상태에 진입한다. 보조 권선으로부터의 전압 Vcc가 하이 상태에 있기 때문에, 앞서 설명된 트랜지스터 Q1 및 제로 크로스 검지 회로(202)를 구동하기 위한 전력이 공급된다.
저항 R6, 포토커플러 PC1의 1차측에 있는 다이오드, 및 트랜지스터 Q2의 컬렉터 단자를 통해 전류가 흐르며, 이로써 제로 크로스 검지 회로(202)에 의해 소비되는 전력이 증가한다. 보조 권선으로부터의 전압 Vcc는 하이 상태에 있으면, 고전압 트랜지스터 Q1이 턴온된다. 그러므로, 저항 R3을 통해 LIVE 라인으로부터 흐르는 전류 및 저항 R4를 통해 NEUTRAL 라인으로부터 흐르는 전류 덕분에, 전력 소비가 증가한다. 제로 크로싱이 검지될 수 있는 상태(제2 상태)에서 Zerox 신호가 검지될 수 있는 동안, 전원 회로(200)에 의해 소비되는 전력이 증가한다.
도 3은 제로 크로싱 검지 정확성에 끼치는 본 예시적인 실시예의 Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4의 효과를 예시하기 위한 동작 파형도이다. 도 3에서, 점검이 수행되는데, X 콘덴서 C1=0.56 μF, Y 콘덴서 C3 = C4 = 2200 pF, X 콘덴서 방전 저항 R1 = R2 = 1000 kΩ, 및 Y 콘덴서 방전 저항 R3 = R4 = 150 kΩ이다. 파형(301)은 AC 전원(201)의 전압 파형(220Vrms, 50 Hz)을 표현한다. 파형(301) 상의 제로 크로스 지점 Zerox1, Zerox2, Zerox3, 및 Zerox4는 화살표로 표시된다.
파형(302)은 Y 콘덴서 방전 저항이 가동되는 상태(제2 상태)에서의 Zerox 신호의 파형을 표현한다. 파형(302)에서, Zerox 신호의 하락 타이밍은 AC 전원(201)의 제로 크로스 지점 Zerox1 및 Zerox 3과 매칭한다. 제로 크로스 지점 Zerox4의 타이밍은 CPU(203) 내에서 검지될 수 있다. 더 구체적으로, CPU(203)는 (AC 전원(201)로부터의 AC 전압의 한 주기에 대응하는) Zerox1 내지 Zerox3 사이의 주기를 우선 계산한다. 본 예시적인 실시예에서, 이 주기는 20msec이다.
CPU(3)는 제로 크로스 지점 Zerox3로부터 반주기(본 예시적인 실시예에서의 10msec)가 경과된 후의 타이밍을 제로 크로스 지점 Zerox4의 타이밍으로서 예측한다. Zerox 신호의 하락 타이밍 및 상승 타이밍 중 하나가 알려지면, 상승 및 하락 모두의 제로 크로싱이 검지 및 예측될 수 있다.
파형(303)은 Y 콘덴서 방전 저항에 전력이 공급되는 상태에서의 Zerox 신호의 파형을 표현한다. 파형(303)에서, Zerox 신호의 상승 타이밍 및 하락 타이밍은 파형(301)을 갖는 AC 전원의 제로 크로싱과 매칭하지 않는다. 이러한 오차는 Y 콘덴서 C3 및 C4의 전하가 방전될 때까지 요구되는 시간 주기로 인해 발생한다. 파형(303)의 상태에서, 제로 크로싱 검지 오차는 X 콘덴서 방전 저항 R1 및 R2 및 Y 콘덴서 C3 및 C4에 의해 일어나는 CR(시상수) 지연으로 인해 발생한다.
파형(302)에서, Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4의 저항 값은 작다. 그러므로, 앞서 설명된 CR 지연이 감소하며, 이로써 제로 크로싱 검지 정확성이 개선될 수 있다. 파형(303)의 상태에서 제로 크로싱 검지 오차는 외부 전원 유닛(40)에서의 접지(GND)에 대한 연결 상태 및 AC 전원(201)의 전압에 따라 상이하다. 그러므로, 파형(303)을 갖는 Zerox 신호로부터의 제로 크로싱 타이밍을 정확히 검지하는 것은 어렵다.
파형(303)에서, 파형(301)에 의해 표현되는 AC 전원(201)의 주기(또는 주파수)는 상승 타이밍 및 하락 타이밍 및 횟수에 기반하여 검지될 수 있다. 도 4는 본 예시적인 실시예에서 CPU(203)에 의해 제로 크로스 검지 회로(202)를 포함하는 전원 회로(200)의 제어 시퀀스를 예시하는 흐름도이다.
오프(OFF) 상태로부터 온(ON) 상태로의 전력 공급을 시프트하라는 요청이 단계 S400에서 AC 전원의 전력 공급 스위치 또는 연결에 의해 발행되면, 프로세싱은 단계 S401로 진행한다. 단계 S401에서, CPU(203)는, Standby 신호를 로우 상태로 이동시켜서 제로 크로스 검지 회로(202)로의 전력 공급을 차단하고, Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 차단 상태(제1 상태)로 이동시킨다. 본 예시적인 실시예를 따른 전원 회로(200)는 제1 상태에 진입하여 슬립 상태에서의 전력 소비를 감소시킨다.
단계 S402에서, CPU(203)는 오프 상태로의 시프트에 대한 요청이 발행되었는지 여부를 판단한다. 오프 상태로의 시프트에 대한 요청이 발행되었으면(단계 S402에서 예), 프로세싱은 단계 S407로 진행한다. 단계 S407에서, CPU(203)는 제어를 종료한다. 오프 상태로의 시프트에 대한 요청이 발행되지 않았으면(단계 S402에서 아니오), 프로세싱은 단계 S403으로 진행한다. 단계 S403에서, CPU(203)는 대기 상태로의 시프트에 대한 요청이 발행되었는지 여부를 판단한다. 대기 상태로의 시프트에 대한 요청이 발행되었으면(단계 S403에서 예), 프로세싱은 단계 S404로 진행한다.
단계 S404에서, CPU(203)는 Standby 신호를 하이 상태로 이동시켜서 제로 크로스 검지 회로(202)에 전력을 공급하고, Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 통전 상태(제2 상태)로 이동시킨다. 본 예시적인 실시예를 따른 전원 회로(200)는 제2 상태에 진입하여 대기 상태에서의 제로 크로싱을 검지한다.
단계 S405에서, CPU(203)는 Zerox 신호의 하락 타이밍에 기반하여 AC 전원(201)의 제로 크로싱을 검지한다. 본 예시적인 실시예에서, Zerox 신호의 하락 타이밍은 AC 전원의 제로 크로싱 타이밍과 매칭하도록 조정된다. Zerox 신호의 상승 타이밍이 AC 전원의 제로 크로싱 타이밍과 매칭하도록 조정되면, AC 전원(201)의 제로 크로싱은 Zerox 신호의 상승 타이밍에 기반하여 검지될 수 있다. 단계 S406에서 CPU(203)가 슬립 상태로의 시프트가 발생했는지를 판단하여 AC 전원(201)의 제로 크로싱을 검지할 때까지, 앞서 설명된 프로세싱이 반복적으로 수행된다.
CPU(203)는 도 12에 예시된 비교예에서의 제로 크로스 회로를 포함하는 전원 회로(1200)와 본 예시적인 실시예에 따른 전원 회로(200)를 비교한다. 본 예시적인 실시예에 따른 전원 회로(200)에서 공통 유닛들의 설명은 반복하지 않는다. 전원 회로(1200)는 X 콘덴서 방전 저항 R1200를 포함한다. 사용자가 전원 케이블(50)을 뽑으면, X 콘덴서 C1의 전하는 X 콘덴서 방전 저항 R1200에 의해 방전된다.
전원 회로(1200)는 Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 포함한다. 비교예에서의 전원 회로(1200)에서, 제로 크로스 검지 회로(1202)는 Y 콘덴서 방전 저항 R4를 통해 흐르는 전류를 사용하여 제로 크로싱을 검지한다. 충분한 제로 크로싱 검지 정확성을 획득하기 위해, Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4는 X 콘덴서 방전 저항 R1200보다 낮도록 설정된 저항 값을 갖는다.
비교예에서 전원 회로(1200)에서, Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 통해 흐르는 전류를 차단하여 본 예시적인 실시예에 따른 전원 회로(200)와 유사하게 전력 소비를 감소시킬 필요가 있다. Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 통해 흐르는 전류는 2개의 스위치, 즉 릴레이(relay) RL1 및 RL2를 사용하여 차단된다. 비교예에서 전원 회로(1200)에서, CPU(1203)의 RL1on 신호 및 RL2on 신호는 하이 상태로 이동되어 릴레이 구동 유닛(미도시)을 동작시키고, 이로써 릴레이 RL1 및 RL2 사이의 1차측에 있는 컨택이 온 상태(통전 상태)로 된다.
한편, 본 예시적인 실시예에 따른 전원 회로(200)에서, 제로 크로싱은 저항 값이 높은 X 콘덴서 방전 저항 R2를 사용하여 검지되며, 제1 스위치로서 기능하는 트랜지스터 Q1는 Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4의 차단 상태와 통전 상태 사이를 스위칭한다. 이에 따라, 전력 소비가 감소하는 효과는 2개의 스위치가 비교예에서의 전원 회로(1200)에 사용되는 경우와 유사한 하나의 트랜지스터 Q1(제1 스위치)만으로 획득된다.
본 예시적인 실시예에 따른 제로 크로스 검지 회로(202)를 포함하는 전원 회로(200)가 사용되면, 제로 크로싱 검지될 수 있는 상태와 전력 소비가 더 감소하는 상태는 간단한 회로에 의해 스위칭될 수 있다. 더 구체적으로, 제로 크로싱은 저비용 회로 구성에서 정확히 검지되며, 이로써 슬립 상태에서의 전력 소비가 더 감소할 수 있다.
도 5에 예시된 예시적인 제2 실시예에 따른 전원 회로는 주파수를 검지하여 전력 소비를 감소시킨다(즉, 제3 상태를 갖는다)는 특징을 갖는데, 이는 예시적인 제1 실시예에 설명된 제1 상태 및 제2 상태와 상이하다. 이하, 전원 회로(500)가 설명될 것이다.
도 5에 예시된 본 예시적인 실시예를 따른 전원 회로(500)는 Standby 신호 및 Standby2 신호를 갖는다. Standby 신호가 하이 상태에 진입하면, 보조 권선으로부터의 전압 Vcc가 하이 상태에 진입하며, 이로써 전력은 제로 크로스 검지 회로(502)에 공급된다. 또한, Standby2 신호가 하이 상태에 진입하면, 보조 권선으로부터의 전압 Vcc2가 하이 상태에 진입하며, 이로써 베이스 전류가 트랜지스터 Q1(예시적인 제1 실시예에서와 유사한 제1 스위치)에 공급되어 Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 통전 상태로 이동시킨다.
Standby 신호 및 Standby2 신호가 로우 상태(예시적인 제1 실시예에서와 유사한 제1 상태)에 있으면, Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4는 차단 상태에 있으며, 이로써 Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4에 의해 소비되는 전력을 감소시킬 수 있다. 이러한 상태에서, 제로 크로스 검지 회로(502)에서의 풀업 저항 R6, 트랜지스터 Q2, 및 포토커플러 PC1의 1차측에 있는 다이오드에서 소비되는 전력이 감소할 수 있다.
Standby 신호 및 Standby2 신호가 하이 상태(예시적인 제1 실시예에서와 유사한 제2 상태)에 있으면, Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4는 통전 상태 및 전력이 제로 크로스 검지 회로(502)에 공급되는 상태에 있다. 그러므로, 도 3에 예시된 바와 같은 파형(302)에 의해 표시된 바와 같이, AC 전원(201)의 제로 크로싱이 검지될 수 있다.
Standby 신호만 하이 상태에 있고, Standby2 신호가 로우 상태(본 예시적인 실시예를 특징짓는 제3 상태)에 있으면, Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4는 차단 상태에 있으며, 이로써 Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4에 의해 소비되는 전력을 감소시킬 수 있다. 또한, 이 상태에서, AC 전원(201)의 주파수 및 주기는 앞서 설명된 도 3에 예시된 파형(303)에 의해 표시되는 바와 같이 검지될 수 있다.
예시적인 제2 실시예에 따른 전원 회로(500)는 AC 전원(201)의 주파수 또는 주기가 검지될 수 있고 전력 소비가 감소할 수 있는 제3 상태를 갖는 것을 특징으로 한다.
도 6은 본 예시적인 실시예에서 제로 크로스 검지 회로(502)를 포함하는 전원 회로(500)의 CPU(503)에 의한 제어 시퀀스를 예시하는 흐름도이다.
제어가 단계 S600에서 시작하기 전에 오프 상태에서, CPU(503)는 Standby 신호를 로우 상태로 이동시킴으로써 제로 크로스 검지 회로(502)로의 전력 공급을 중단시키며, Standby2 신호를 로우 상태로 이동시킴으로써 Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 차단 상태(제1 상태)로 이동시킨다. 본 예시적인 실시예를 따른 전원 회로(500)는 제1 상태에 진입하여 오프 상태에서의 전력 소비를 감소시킨다. 이러한 상태로의 시프트에 대한 요청이 단계 S600에서 AC 전원(201)의 전력 공급 스위치 또는 연결에 의해 발행되었으면, 프로세싱은 단계 S601로 진행한다.
단계 S601에서, CPU(503)는 Standby 신호를 하이 상태로 이동시켜서 제로 크로스 검지 회로(502)에 전력을 공급하고, Standby2 신호를 로우 상태로 이동시켜서 Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 차단 상태(제3 상태)로 이동시킨다. 본 예시적인 실시예를 따른 전원 회로(500)는 제2 상태에 진입하여 슬립 상태에서의 AC 전원(201)의 주파수를 검지한다.
단계 S602에서, CPU(503)는 Zerox 신호에 기반하여 AC 전원(201)의 주파수(주기)를 검지한다. 도 3에 예시된 바와 같이, 주파수(주기)는 제로 크로싱을 검지하도록 요구된다. 단계 S602에서, CPU(503)는 전력 소비가 감소할 수 있는 제3 상태에서 주파수를 미리 검지할 수 있다. Zerox 신호가 검지될 수 없다면, CPU(503)는 AC 전원(201)가 파손된 상태를 검지할 수 있다.
단계 S603에서, CPU(503)는 오프 상태로의 시프트에 대한 요청이 발행되었는지 여부를 판단한다. 오프 상태로의 시프트에 대한 요청이 발행되었으면(단계 S603에서 예), 프로세싱은 단계 S609로 진행한다. 단계 S609에서, CPU(503)는 Standby 신호를 로우 상태로 이동시켜서 제로 크로스 검지 회로(502)로의 전력 공급을 차단하고, Standby2 신호를 로우 상태로 이동시켜서 Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 차단 상태로 이동시킨다. 제1 상태로의 시프트가 발생한 후에, 프로세싱은 단계 S610으로 진행한다. 단계 S610에서, CPU(503)는 제어를 종료한다. 오프 상태로의 시프트에 대한 요청이 발행되지 않았으면(단계 S603에서 아니오), 프로세싱은 단계 S604로 진행한다.
단계 S604에서, CPU(503)는 대기 상태로의 시프트에 대한 요청이 발행되었는지 여부를 판단한다. 대기 상태로의 시프트에 대한 요청이 발행되었으면(단계 S604에서 예), 프로세싱은 단계 S605로 진행한다. 단계 S605에서, CPU(503)는 Standby 신호를 하이 상태로 이동시켜서 제로 크로스 검지 회로(502)에 전력을 공급하고, Standby2 신호를 하이 상태로 이동시켜서 Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 통전 상태(제2 상태)로 이동시킨다. 본 예시적인 실시예를 따른 전원 회로(500)는 제2 상태에 진입하여 대기 상태에서의 제로 크로싱을 검지한다.
단계 S607에서, CPU(503)는 Zerox 신호의 하락 타이밍에 기반하여 AC 전원(201)의 제로 크로싱을 검지한다. CPU(503)가 슬립 상태로의 시프트가 단계 S608에서 발생했는지를 판단하여 AC 전원(201)의 제로 크로싱을 검지할 때까지, 앞서 설명된 프로세싱이 반복적으로 수행된다.
본 예시적인 실시예에 따른 제로 크로스 검지 회로(502)를 포함하는 전원 회로(500)는 전력 소비를 감소시키는 동안 주파수가 검지되는 상태, 제로 크로싱이 검지되는 상태, 및 전력 소비가 간단한 회로를 이용하여 감소하는 상태 사이에서 스위칭될 수 있다. 그러므로, 저비용 회로 구성에서 제로 크로싱이 정확히 검지될 수 있으며, 이로써 슬립 상태에서의 전력 소비가 더 감소될 수 있다.
도 7에 예시된 예시적인 제3 실시예에 따른 전원 회로(700)는, 예시적인 제1 실시예에 따른 전원 회로에서 Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 통해 흐르는 전류를 사용하여 AC 저력 공급 장치(201)의 전압을 더 검지하도록 구성된 전력 검지 유닛(705)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이하, 예시적인 제3 실시예에 따른 전원 회로(700)가 설명될 것이다.
예시적인 제1 실시예에서와 유사한 컴포넌트의 설명은 반복하지 않는다. 도 7에서, 전원 회로(700)는 브릿지 다이오드 BD1 및 콘덴서 C2를 포함하는데, 이들은 입력 AC 전압을 전파 정류한다. 제1 컨버터(컨버터 1) 및 제2 컨버터(컨버터 2)는 연속 스테이지에 연결된다. 컨버터 2는 절연형 DC/DC 컨버터로서, 1차측에 입력되는 DC 전압을 2차측으로 출력될 DC 전압 V2로 변환한다.
콘덴서 C6는 Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 통해 흐르는 전류로 충전된다. 전원 회로(700)는 방전 저항 R10을 포함한다. 저항 R11 및 콘덴서 C7에 의해 평활화된 전압 Vin은 전압 검지 유닛(705)에 입력된다. AC 전원(201)의 전압이 강하되면, 콘덴서 C6에 대한 충전 전류가 감소하고, 전압 검지 유닛(705)에 입력된 전압 Vin이 강하된다. 전압 Vin이 소정의 임계 전압 Vth 이하로 될 때, 전압 검지 유닛(705)은 전압 Vout을 로우 상태로 이동시켜서, 컨버터 2의 출력을 중단시킨다.
컨버터 2의 출력이 중단되고 DC 전압 V2가 강하되는 경우, 저항 R12 및 R13를 통해 출력 전압 V2를 분압함으로써 획득되는 신호(V2sense 신호)의 전압이 강하된다. CPU(703)는 컨버터 2가 V2sense 신호에 기반하여 중단되어 있는지 여부를 판단한다.
본 예시적인 실시예에 따른 전원 회로(700)는 트랜지스터 Q1(제1 스위치)을 오프 상태로 이동시킴으로써 전압 검지 유닛(705)에 의해 소비되는 전력을 감소시키는 동안 Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 통해 흐르는 전류를 차단하는 것을 특징으로 한다.
도 8은 예시적인 제3 실시예에서 CPU(703)에 의해 전원 회로(700)의 제어 시퀀스를 예시하는 흐름도이다. 단계 S800에서 전력 온 상태로의 시프트에 대한 요청이 전력 공급 스위치에 의하거나 AC 전원(201)의 연결에 의해 발행되었으면, 프로세싱은 단계 S801로 진행한다. 단계 S801에서, CPU(703)는 Standby 신호를 로우 상태로 이동시켜서 제로 크로스 검지 회로(702)로의 전력 공급을 중단하고, Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 차단 상태(제1 상태)로 이동시킨다.
단계 S802에서, CPU(703)는 전력 오프 상태로의 시프트에 대한 요청이 발행되었는지 여부를 판단한다. 전력 오프 상태로의 시프트에 대한 요청이 발행되었으면(단계 S802에서 예), 프로세싱은 단계 S809로 진행한다. 단계 S809에서, CPU(703)는 제어를 종료한다. 전력 오프 상태로의 시프트에 대한 요청이 발행되지 않았으면(단계 S402에서 아니오), 프로세싱은 단계 S803으로 진행한다.
단계 S803에서, CPU(703)는 대기 상태로의 시프트에 대한 요청이 발행되었는지 여부를 판단한다. 대기 상태로의 시프트에 대한 요청이 발행되었으면(단계 S803에서 예), 프로세싱은 단계 S804로 진행한다. 단계 S804에서, CPU(703)는 Standby 신호를 하이 상태로 이동시켜서 제로 크로스 검지 회로(702)에 전력을 공급하고, Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 통전 상태(제2 상태)로 이동시킨다.
본 예시적인 실시예를 따른 전원 회로(700)는 제2 상태에 진입하여 대기 상태에서의 AC 전원(201)의 제로 크로싱 및 전압을 검지한다. 제2 상태에서, 충전 전류는 전압 검지 유닛(705) 내의 콘덴서 C6을 통해 흐르며, 이로써 전압 검지 유닛(705)은 AC 전원(201)의 전압을 검지할 수 있다.
단계 S805에서, CPU(703)는 전압 검지 유닛(705)에 입력된 전압 Vin이 임계 전압 Vth보다 낮은지 여부를 판단한다. 전압 검지 유닛(705)에 입력된 전압 Vin이 임계 전압 Vth보다 낮으면(단계 S805에서 예), 프로세싱은 단계 S808로 진행한다. 단계 S808에서, CPU(703)는 컨버터 2를 중단시킨다. 컨버터 2가 중단되면, 출력 전압 V2가 강하된다. CPU(703)는 컨버터 2가 V2sense 신호에 기반하여 중단된 상태를 검지할 수 있다.
단계 S808에서, CPU(703)는 AC 전원(201)의 비정상 상태(전원 장애 및 전압 강하)를 검지하고, Standby 신호를 로우 상태로 이동시켜서 제로 크로스 검지 회로(702)에의 전력 공급을 중단시키고, Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 차단 상태(제1 상태)로 이동시키며, 그 후 프로세싱은 단계 S809로 진행한다.
단계 S809에서, CPU(703)는 제어를 종료한다. 단계 S806에서, CPU(703)는 Zerox 신호의 하락 타이밍에 기반하여 AC 전원(201)의 제로 크로싱을 검지한다. 단계 S807에서 CPU(703)가 슬립 상태로의 시프트가 발생했는지를 판단하여 AC 전원(201)의 제로 크로싱 및 전압을 검지할 때까지, 앞서 설명된 프로세싱이 반복적으로 수행된다.
이로 인해, 본 예시적인 실시예에 따른 제로 크로스 검지 회로(702) 및 전압 검지 유닛(705)을 포함하는 전원 회로(700)는 AC 전원(201)의 제로 크로싱 및 전압이 검지된 상태와 전력 소비가 간단한 회로를 사용하여 감소될 수 있는 상태 사이를 스위칭할 수 있다. 그러므로, 저비용 회로 구성에서 제로 크로싱이 정확히 검지될 수 있으며, 이로써 슬립 상태에서의 전력 소비가 더 감소될 수 있다.
도 9에 예시된 예시적인 제4 실시예에 따른 전원 회로(900)는 예시적인 제3 실시예와 유사한 전압 검지 유닛(905)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이하, 본 예시적인 실시예에 따른 전원 회로(900)가 설명될 것이다.
예시적인 제3 실시예에서와 유사한 컴포넌트의 설명은 반복하지 않는다. 도 9에서, 전원 회로(900)는 브릿지 다이오드 BD1 및 콘덴서 C2를 포함하는데, 이들은 입력 AC 전압을 전파 정류한다. 컨버터 1는 연속 스테이지에 연결된다. 전원 회로(900)는 브릿지 다이오드 BD2 및 콘덴서 C8을 포함하는데, 이들은 입력 AC 전압을 전파 정류한다. 컨버터 2는 연속 스테이지에 연결된다.
본 예시적인 실시예에서 AC 전압을 전파 정류함으로써 획득되는 전압이 컨버터 2에 공급되는 동안, 전파 정류 대신에 AC 전압을 배전압 정류함(voltage-doubler rectifying)으로써 획득되는 전압이 컨버터 2에 공급될 수 있다. 컨버터 2로의 전력 공급에 관해, 제2 스위치로서 기능하는 트라이액 TR1은 전력 공급 상태와 차단 상태 사이를 스위칭한다. 제어 회로(미도시)는 트라이액(TR1)의 동작을 제어한다. 컨버터 2는 절연형 DC/DC 컨버터로서, 1차측으로부터 입력되는 DC 전압을 변환하여 2차측으로 DC 전압 V2를 출력한다.
이하, 본 예시적인 실시예에 따른 전압 검지 유닛(905)이 설명될 것이다. 콘덴서 C6은 Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 통해 흐르는 전류로 충전된다. 전원 회로(900)는 방전 저항 R10을 포함한다. 저항 R11 및 콘덴서 C7에 의해 평활화된 전압 Vin은 전압 검지 유닛(905)에 입력된다. 전압 Vin이 소정의 임계 전압 Vth2 이상으로 될 때, 전압 검지 유닛(905)은 전압 Vout을 하이 상태로 이동시키고, 트라이액(TR1)을 중단 상태로 이동켜서, 컨버터 2의 출력을 중단한다.
예시적인 제4 실시예에서, 컨버터 1 및 콘덴서 C2는 보편적으로 100V 시스템(100V 내지 127V)과 200V 시스템(220V 내지 240V)과 같이 상이한 전압 범위의 AC 전압이 입력되는 경우에도 AC 전원(201)가 동작할 수 있도록 구성된다. 콘덴서 C8 및 컨버터 2는 100V 시스템에서의 AC 전원에만 대응한다. 콘덴서 C8 및 컨버터 2는, 고장(break-down)을 방지하기 위한 조치를 취하지 않으면, 200V 시스템 내의 AC 전원에 잘못 연결된 경우, 고장 난다.
본 예시적인 실시예에 따른 전원 회로(900)에서, AC 전원(201)의 전압이 높아지면, 콘덴서 C6으로 흐르는 충전 전류가 증가하고, 전압 검지 유닛(905)에 입력된 전압 Vin이 상승한다. 전압 검지 유닛(905)에 입력되는 전압 Vin이 Vth2 이상이 되면, 트라이액 TR1은 차단 상태로 되어, 사양 범위보다 높은 전압이 콘덴서 C8 및 컨버터 2에 인가되는 것을 방지할 수 있다.
트라이액 TR1이 차단 상태로 되면, 컨버터 2로의 전력 공급이 중단된다. 출력 전압 V2가 강하되면, 저항 R12 및 R13을 통해 출력 전압 V2를 분압함으로써 획득되는 V2sense 신호의 전압이 강하된다. CPU(903)는 컨버터 2의 출력이 V2sense 신호에 응답하여 중단된 상태를 판단한다.
앞서 설명된 바와 같이, 예시적인 제4 실시예에 따른 전원 회로(900)는 전력 검지 유닛(905)을 특징으로 한다. 제1 스위치로서 기능하는 트랜지스터 Q1이 턴오프되며, 이로써 전압 검지 유닛(905)에 의해 소비되는 전력이 감소될 수 있는 동안 Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 통해 흐르는 전류가 차단될 수 있다. 더 구체적으로, 전압 검지 유닛(905)은 Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 통해 흐르는 전류를 사용하여 전압을 검지한다.
도 10은 전원 회로(900)의 제어 시퀀스를 예시하는 흐름도이다. 단계 S1000에서 전력 온 상태로의 시프트에 대한 요청이 전력 공급 스위치에 의하거나 AC 전원(201)의 연결에 의해 발행되었으면, 프로세싱은 단계 S1001로 진행한다. 단계 S1001에서, CPU(903)는 Standby 신호를 로우 상태로 이동시켜서 제로 크로스 검지 회로(902)로의 전력 공급을 중단하고, Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 차단 상태(제1 상태)로 이동시킨다. 본 예시적인 실시예를 따른 전원 회로(900)는 제1 상태에 진입하여 슬립 상태 및 전력 오프 상태에서의 전력 소비를 감소시킨다.
단계 S1002에서, CPU(903)는 전력 오프 상태로의 시프트에 대한 요청이 발행되었는지 여부를 판단한다. 전력 오프 상태로의 시프트에 대한 요청이 발행되었으면(단계 S1002에서 예), 프로세싱은 단계 S1011로 진행한다. 단계 S1011에서, CPU(903)는 제어를 종료한다.
단계 S1003에서, CPU(903)는 대기 상태로의 시프트에 대한 요청이 발행되었는지 여부를 판단한다. 대기 상태로의 시프트에 대한 요청이 발행되었으면(단계 S1003에서 예), 프로세싱은 단계 S1004로 진행한다. 단계 S1004에서, CPU(903)는 Standby 신호를 하이 상태로 이동시켜서 제로 크로스 검지 회로(902)에 전력을 공급하고, Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 통전 상태(제2 상태)로 이동시킨다. 본 예시적인 실시예를 따른 전원 회로(900)는 제2 상태에 진입하여 대기 상태에서의 AC 전원(201)의 제로 크로싱 및 전압을 검지한다.
제2 상태에서, 충전 전류는 전압 검지 유닛(905) 내의 콘덴서 C6을 통해 흐르며, 이로써 전압 검지 유닛(905)은 AC 전원(201)의 전압을 검지할 수 있다. 단계 S1005에서, CPU(903)는 전압 검지 유닛(905)에 입력된 전압 Vin이 임계 전압 Vth2보다 높은지 여부를 판단한다. 전압 검지 유닛(905)에 입력된 전압 Vin이 임계 전압 Vth2보다 높으면(단계 S1005에서 예), 프로세싱은 단계 S1010으로 진행한다. 단계 S1010에서, CPU(903)는 트라이액 TR1을 차단 상태로 이동시킨다.
컨버터 2의 출력 전압 V2가 강하되면, 컨버터 2가 중단된 상태는 V2sense 신호에 기반하여 검지될 수 있다. 단계 S1010에서, CPU(903)는 Standby 신호를 로우 상태로 이동시켜서 제로 크로스 검지 회로(902)로의 전력 공급을 중단하고, Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 차단 상태(제1 상태)로 이동시키며, 그 후 프로세싱은 단계 S1011로 진행한다. 단계 S1011에서, CPU(903)는 제어를 종료한다.
제1 상태에서, 트라이액 TR1은 콘덴서 C7 및 컨버터 2에 인가될 전압을 차단할 수 있다. 따라서, 사양보다 높은 전압이 AC 전원(201)로부터 인가되면, 트라이액 TR1은 보호 회로로서의 역할을 한다. 단계 S1006에서, CPU(903)는 트라이액 TR1을 통전 상태로 이동시켜서 컨버터 2를 시작시킨다.
단계 S1007에서, CPU(903)는 전압 검지 유닛(905)이 AC 전압 공급 장치(201)의 전압을 검지하게 하고, 전압 검지 유닛(905)에 입력된 전압 Vin이 임계 전압 Vth2보다 높은지 여부를 판단한다. 앞서 설명한 바와 같이, 전압 검지 유닛(905)에 입력된 전압 Vin이 임계 전압 Vth2보다 높아지면(단계 S1007에서 예), 프로세싱은 단계 S1010으로 진행한다.
단계 S1008에서, CPU(903)는 Zerox 신호의 하락 타이밍에 기반하여 AC 전원(201)의 제로 크로싱을 검지한다. 단계 S1009에서 CPU(903)가 슬립 상태로의 시프트가 발생했는지를 판단하여 AC 전원(201)의 제로 크로싱 및 전압을 검지할 때까지, 앞서 설명된 프로세싱이 반복적으로 수행된다.
본 예시적인 실시예에 따른 제로 크로스 검지 회로(902) 및 전압 검지 유닛(905)을 포함하는 전원 회로(900)는 AC 전원(201)의 제로 크로싱 및 전압이 검지된 상태와 전력 소비가 간단한 회로를 사용하여 감소될 수 있는 상태 사이를 스위칭할 수 있다. 그러므로, 저비용 회로 구성에서 제로 크로싱이 정확히 검지될 수 있으며, 이로써 슬립 상태에서의 전력 소비가 더 감소될 수 있다.
<예시적인 제1 실시예에 따른 전원 회로의 변형예>
이하, 예시적인 제1 실시예에 따른 전원 회로(200)의 변형예가 설명될 것이다. 제1 변형예로서, 도 11에 예시된 전원 회로(1100)가 설명될 것이다. 예시적인 제1 실시예에서와 유사한 컴포넌트의 설명은 반복하지 않는다. 도 11은 전원 회로(1100)가 Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 Y 콘덴서 C4만을 포함하고, NEUTRAL 라인이 외부 전압 공급 유닛(40)에서의 접지(GND)에 연결되는 구성을 예시한다. 외부 전원 유닛(40)에서의 접지(GND)의 연결 및 Y 콘덴서 C4의 연결은 본 예시를 따른 단지 제한적인 구성만을 허용한다. 그러나, 전원 회로(1100)가 전원 회로(200)에서 설명된 2개의 Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4 중 어느 하나를 포함하는 경우에도, AC 전원(201)의 제로 크로싱이 검지될 수 있다. 전원 회로(1100)는, 전원 회로(200)보다 작은 회로로서, 제로 크로싱이 검지될 수 있는 상태와 전력 소비가 감소될 수 있는 상태 사이를 스위칭할 수 있다.
이하, 제2 변형예로서, 도 13에 예시된 전원 회로(1300)가 설명될 것이다. 예시적인 제1 실시예에서와 유사한 컴포넌트의 설명은 반복하지 않는다. 도 13에 예시된 전원 회로(1300)는 X 콘덴서를 포함하지 않거나, 커패시턴스 값이 작은 X 콘덴서를 포함하는데, 이로써 X 콘덴서는 전원 케이블(50)이 뽑히는 경우에 방전될 필요가 없다. 앞서 설명된 바와 같이, Y 콘덴서 C3 및 C4를 방전하기 위한 방전 저항들은 높은 정확도로 제로 크로싱을 검지할 것이 요구된다.
제로 크로싱 검지 저항 R2는 또한 Y 콘덴서 C3 및 C4의 전하를 방전시키기는 기능을 각각 갖는다. 그러나, 저항을 방전시키기 위한 각각의 저항 값들은 Y 콘덴서 C3 및 C4의 커패시턴스에 비해 충분히 낮지 않다. 그러므로, 제로 크로싱 검지 정확성은 CR(시상수) 지연으로 인해 감소한다. 이러한 변형예에서, Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4는 제로 크로스 검지 저항 R2보다 낮은 저항 값을 갖는다.
제로 크로스 검지 저항 R2의 저항 값 > Y 콘덴서 방전 저항 R3의 저항 값
제로 크로스 검지 저항 R2의 저항 값 > Y 콘덴서 방전 저항 R4의 저항 값
전원 회로(1300)와 같은, X 콘덴서가 방전될 필요가 없는 구성에서도, 제로 크로스 검지 회로(202) 내의 제로 크로스 검지 저항 R2에 의해 소비되는 전력은, 또한 제로 크로스 검지 저항 R2와는 별도로, Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4를 제공함으로써 감소될 수 있다. 나아가, 제로 크로싱이 검지될 수 있는 상태와 전력 소비가 감소될 수 있는 상태 사이를 스위칭할 수 있는 제1 스위치 Q1이 제공된다.
이하, 제3 변형예로서, 도 14에 예시된 전원 회로(1400)가 설명될 것이다. 예시적인 제1 실시예에서와 유사한 컴포넌트의 설명은 반복하지 않는다.
도 14에 예시된 전원 회로(1400)는 전원 케이블(50)이 뽑힌 상태를 검지하여 X 콘덴서 C1을 방전시키는 X 콘덴서 방전 회로(1401)를 포함한다. X 콘덴서 방전 회로(1401)는 AC 전원(201)의 전압을 검지하고, AC 전압이 검지될 수 없는 경우 X 콘덴서 C1을 방전시킨다. AC 전압이 검지된 동안에는, X 콘덴서 방전 회로(1401)의 저항 값이 높으며, 이로서 전력 소비가 감소될 수 있다. AC 전압이 검지될 수 없으면, 예를 들어, 전원 케이블(50)이 뽑혀 있으면, X 콘덴서 C1은 낮은 저항에서 방전될 수 있다.
전원 회로(1400)와 같은 X 콘덴서 방전 회로(1401)가 제공되는 구성에서도, 제로 크로스 검지 회로(202)를 위한 제로 크로스 검지 저항 R2에 의해 소비되는 전력은, 제로 크로스 검지 저항 R2와는 별도로, Y 콘덴서 방전 저항 R3 및 R4에 의해 감소될 수 있다. 나아가, 제로 크로싱이 검지될 수 있는 상태와 전력 소비가 감소될 수 있는 상태 사이를 스위칭할 수 있는 제1 스위치 Q1이 제공된다.
또한, 제1 변형예, 제2 변형예, 및 제3 변형예에서 앞서 설명된 전원 회로에 의해, 저비용 회로 구성에서 제로 크로싱이 정확히 검지될 수 있으며, 이로써 슬립 상태에서의 전력 소비가 더 감소될 수 있다.
본 발명이 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 개시된 예시적인 실시예들로 제한되는 않는다는 점이 이해되어야 한다. 다음의 청구항의 범위는 모든 변형예, 균등 구조, 및 기능들을 포함하기 위해 최광의 해석에 부합되어야 한다.

Claims (10)

  1. AC 전원으로부터 AC 전압이 입력되는 라인들 사이에 제공된 제1 콘덴서;
    상기 제1 콘덴서의 전하를 방전하고 상기 AC 전원으로부터 입력된 AC 전압의 제로 크로싱을 검지하기 위한 제로 크로스 검지 저항;
    상기 제로 크로스 검지 저항으로부터의 검지 신호에 기반하여 상기 AC 전원으로부터 입력된 AC 전압의 제로 크로싱 타이밍을 검지하도록 구성된 제로 크로스 검지 유닛;
    상기 AC 전원으로부터 입력된 AC 전압을 전파 정류함으로써 획득되는 전압이 출력되는 라인과 화상 형성 장치의 프레임 접지 사이에 제공된 제2 콘덴서;
    상기 제로 크로스 검지 저항보다 작은 저항 값을 가지며, 상기 제2 콘덴서의 전하를 방전하도록 구성된 방전 저항; 및
    상기 방전 저항으로의 전류가 차단된 제1 상태와 상기 방전 저항을 통해 전류가 흐르는 제2 상태 사이를 스위칭하도록 구성된 제1 스위치를 포함하는, 전원.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위치에 의해 상기 방전 저항으로의 전류가 차단되고 상기 제로 크로스 검지 유닛으로 공급될 전력이 공급되는 제3 상태를 더 갖는, 전원.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방전 저항을 통해 흐르는 전류를 사용하여 상기 AC 전원으로부터 입력된 AC 전압이 강하되었음을 검지하도록 구성된 전압 검지 유닛을 더 포함하는, 전원.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 AC 전원으로부터 입력된 AC 전압을 전파 정류함으로써 획득되는 전압을 변환하도록 구성된 제1 컨버터를 더 포함하고,
    상기 전압 검지 유닛이 상기 전압이 강하되었음을 검지하면 상기 제1 컨버터가 중단되는, 전원.
  5. 제3항에 있어서,
    제2 스위치; 및
    상기 제2 스위치의 연속 스테이지에서 상기 AC 전원으로부터 입력된 AC 전압을 전파 정류하거나 배전압 정류함으로써 획득되는 전압을 변환하도록 구성된 제2 컨버터를 더 포함하고,
    상기 전압 검지 유닛이 상기 전압이 임계값보다 높아진 것을 검지하면 상기 제2 스위치에 의해 상기 제2 컨버터가 중단되는, 전원.
  6. 기록재 상에 화상을 형성하도록 구성되고, 상기 기록재 상에 형성된 화상을 정착하도록 구성된 정착 유닛을 포함하는 화상 형성 장치이며,
    AC 전원으로부터 AC 전압이 입력되는 라인들 사이에 제공된 제1 콘덴서, 상기 제1 콘덴서의 전하를 방전하고 상기 AC 전원으로부터 입력된 AC 전압의 제로 크로싱을 검지하기 위한 제로 크로스 검지 저항, 상기 제로 크로스 검지 저항으로부터의 검지 신호에 기반하여 상기 AC 전원으로부터 입력된 AC 전압의 제로 크로싱 타이밍을 검지하도록 구성된 제로 크로스 검지 유닛, 상기 AC 전원으로부터 입력된 AC 전압을 전파 정류함으로써 획득되는 전압이 출력되는 라인과 상기 화상 형성 장치의 프레임 접지 사이에 제공된 제2 콘덴서, 상기 제로 크로스 검지 저항보다 작은 저항 값을 가지며, 상기 제2 콘덴서의 전하를 방전하도록 구성된 방전 저항, 및 상기 방전 저항으로의 전류가 차단된 제1 상태와 상기 방전 저항을 통해 전류가 흐르는 제2 상태 사이를 스위칭하도록 구성된 제1 스위치를 포함하는 전원;
    상기 정착 유닛에 전력을 공급하기 위한 전력 공급 스위치; 및
    상기 전력 공급 스위치의 동작을 제어함으로써 상기 정착 유닛에 공급되는 전력을 제어하도록 구성된 전력 제어 유닛을 포함하고,
    상기 전력 제어 유닛은 상기 제로 크로스 검지 유닛의 검지 결과에 따라 상기 전력 공급 스위치의 동작을 제어하는, 화상 형성 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 스위치를 사용하여 상기 방전 저항으로의 전류가 차단되고 상기 제로 크로스 검지 유닛으로 공급될 전력이 공급되는 제3 상태를 더 갖는, 화상 형성 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 방전 저항을 통해 흐르는 전류를 사용하여 상기 AC 전원으로부터 입력된 AC 전압이 강하되었음을 검지하도록 구성된 전압 검지 유닛을 더 포함하는, 화상 형성 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 AC 전원으로부터 입력된 AC 전압을 전파 정류함으로써 획득되는 전압을 변환하도록 구성된 제1 컨버터를 더 포함하고,
    상기 전압 검지 유닛이 상기 전압이 강하되었음을 검지하면 상기 제1 컨버터가 중단되는, 화상 형성 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    제2 스위치; 및
    상기 제2 스위치의 연속 스테이지에서 상기 AC 전원으로부터 입력된 AC 전압을 전파 정류하거나 배전압 정류함으로써 획득되는 전압을 변환하도록 구성된 제2 컨버터를 더 포함하고,
    상기 전압 검지 유닛이 상기 전압이 임계값보다 높아진 것을 검지하면 상기 제2 스위치에 의해 상기 제2 컨버터가 중단되는, 화상 형성 장치.
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