KR101571336B1 - 화상형성장치용 고압 전원공급장치 - Google Patents

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Abstract

화상형성장치용 고압 전원공급장치는 화상형성장치용 고압 전원공급장치에 인가된 전원을 변압함으로써 교류 전원을 생성하는 전원 변환부 및 전원 변환부에 연결되어 변압된 교류 전원을 서로 다른 정류 방식으로 정류하여 출력하는 복수의 정류부들을 포함한다.

Description

화상형성장치용 고압 전원공급장치{High Voltage Power Supply for image forming apparatus}
본 발명은 화상형성장치용 전원공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 저압 신호를 이용하여 고압 신호를 생성하는 화상형성장치용 고압 전원공급장치에 관한 것이다.
레이저 프린터(LBP: Laser Beam Printer) 등과 같은 화상형성장치에는 매우 높은 전압에서 동작하는 다수의 디바이스들이 존재한다. 화상형성장치 내에 구비된 감광 드럼의 표면을 대전시키는 대전 롤러(Charge Roller, CR), 감광 드럼의 표면에 형성된 정전 잠상을 현상하는 현상 롤러(Development Roller, DR), 현상된 정점 잠상을 인쇄매체에 전사시키는 전사 롤러(Transfer Roller, TR)는 그 다수의 디바이스들의 일 례이다. 이러한 다수의 디바이스들 각각의 전원은 서로 다를 수 있으나 모두 일정 전압 이상의 고압의 직류 전압(예를 들어, 직류 1000[V])이다. 따라서, 화상형성장치는 가정에 공급되는 교류 전압(예를 들어, 가정용 교류전압 220[Vrms])을 이용하여 고압의 직류 전압들을 생성하는 고압 전원공급장치(High Voltage Power Supply, HVPS)가 구비되어야 한다.
사용되는 회로 소자의 수량을 줄여 회로를 단순화시킬 수 있도록 다수의 고압의 직류 전압을 출력하는 다수의 정류 회로들이 인가된 교류 전압을 변압하는 회로를 공유하는 화상형성장치용 고압 전원공급장치를 제공하는데 있다.
기술적 과제는 상기된 바와 같은 화상형성장치용 고압 전원공급장치와 관련된 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다. 이것은 당해 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자들이라면 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 화상형성장치용 고압 전원공급장치는 상기 화상형성장치용 고압 전원공급장치에 인가된 전원을 변압함으로써 교류 전원을 생성하는 전원 변환부; 상기 전원 변환부에 교대로 연결되어 상기 변압된 교류 전원을 서로 다른 정류 방식으로 정류하여 서로 다른 직류 전원을 출력하는 복수의 정류부들; 및 상기 전원 변환부에 상기 복수의 정류부들 중 하나의 정류부를 연결시키는 스위칭부를 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 고압 전원공급장치는 상기 고압 전원공급장치에 인가된 전원을 변압함으로써 교류 전원을 생성하는 전원 변환부; 상기 전원 변환부에 교대로 연결되어 상기 변압된 교류 전원을 서로 다른 정류 방식으로 정류하여 서로 다른 직류 전원을 출력하는 복수의 정류부들; 및 상기 전원 변환부에 상 기 복수의 정류부들 중 하나의 정류부를 연결시키는 스위칭부를 포함하고, 상기 스위칭부는 상기 고압 전원공급장치로부터 직류 전원을 공급받는 외부 장치들의 동작 상태에 따라 상기 전원 변환부에 상기 복수의 정류부들 중 하나의 정류부를 연결시킨다.
상기된 바에 따르면, 본 발명은 레이저 프린터나, 레이저 복합기 등과 같은 화상형성장치에 적용되는 고압 전원공급장치에서 사용되는 회로 소자의 수량을 줄임으로써, 고압 전원공급장치의 크기를 감소시키고, 회로를 단순화시킬 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 전원공급장치(HVPS, 1)의 블럭도이다. 도 1을 참고하면, 고압 전원공급장치(1)는 전원 변환부(11), 스위칭부(12), 스위칭 제어부(13), 제 1 정류부(14) 및 제 2 정류부(15)로 구성된다. 전원 변환부(11)는 PWM(pulse width modulation) 신호 처리부(111), 비교부(112) 및 변압부(113)로 구성된다. 본 실시예에 따른 고압 전원공급장치(1)는 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 위의 구성요소들 외에 다른 일반적인 구성요소들을 포함할 수 있음을 이해할 수 있다.
인쇄기능을 갖는 복합기 또는 레이저 프린터 등과 같은 화상형성장치는 감광 드럼에 레이저 광선을 쏘아서 인쇄될 한 페이지의 문자나 이미지의 잠상을 만들고 토너를 뿌려서 현상한다. 화상형성장치는 현상된 문자 또는 이미지를 인쇄용지에 정착시킴으로써, 문자 또는 이미지가 인쇄된 인쇄물을 출력한다. 화상형성장치는 이와 같은 기능을 수행하는 내부의 디바이스들을 구동시키기 위하여 고압의 전원을 필요로 한다. 따라서, 화상형성장치는 고압의 전원을 얻기 위하여 내부에 고압 전원공급장치(1)가 장착되어 있다. 고압 전원공급장치(1)는 다수의 고압들을 생성하는 회로가 하나의 기판에 형성되므로, 다수의 회로 소자들이 존재한다. 동일한 성능하에서 가격 경쟁력이 있는 고압 전원공급장치를 만들기 위해서는 기판의 크기를 최소화하여 고압 전원장치의 크기를 최소화하고, 회로 소자의 수량을 줄여 원가를 절감하여야 한다.
고압 전원공급장치(1)는 전사 프로세스의 화상 형성에 필요한 각각의 고압을 생성 및 출력시키는 장치이다. 메인 보드의 CPU는 PWM 신호를 고압 전원공급장치(1)에 전송하고, 고압 전원공급장치(1)는 PWM 신호에 따라 스위칭 모드 전원공급장치로부터 인가된 직류 전원(5[V]와 24[V] 등)을 이용하여 고압을 생성 및 출력하여 화상형성장치 내부의 디바이스들에 고압을 공급한다. 보다 상세하게는, 사용자가 화상형성장치에 인쇄 작업을 명령할 경우, CPU는 고압 전원공급장치(1)에서 고압을 생성 및 출력하도록 PWM 신호의 펄스 폭을 조절하여 고압 전원공급장치(1)에 전송한다. 즉, 이와 같은 인쇄 작업의 시작 명령에 따라 펄스 폭이 조절된 PWM 신호에 의해 고압 전원공급장치(1)는 고압을 생성하기 위해 구동되고, 고압 전원공급장치(1)가 구동되면, 고압 전원공급장치(1)는 입력 전압 24[V] 등을 수백에서 수천 [V]의 고압으로 변압하여 출력한다.
이하에서, 고압 전원공급장치(1)를 구성하는 각 장치들에 대해 상세하게 설 명하도록 하겠다.
고압 전원공급장치(1)의 전원 변환부(11)는 인가된 전원을 변압함으로써 교류 전원을 생성한다. 즉, 입력된 PWM 신호에 따라 전원 변환부(11)에 있는 변압기의 1차측에서 인가된 직류 전원을 발진시켜 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원을 고압으로 변압하여 변압기의 2차측으로 출력한다. 고압 전원공급장치(1)의 복수의 정류부들은 변압기의 2차측에서 출력된 고압으로 변압된 교류 전원을 고압의 직류 전원으로 교대로 정류하여 출력한다. 복수의 정류부에서 교대로 출력된 고압의 직류 전원은 고압 전원공급장치(1)의 외부로 출력되어 화상형성장치 내부의 디바이스들에 고압을 공급한다.
전원 변환부(11)는 인가된 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 신호를 필터링하여 기준 전압과 비교하고, 비교된 결과에 따라 인가된 교류 전원을 고압의 교류 전원으로 변압하여 출력한다. 이하에서, 전원 변환부(11)의 각 구성요소들에 대해 살펴보기로 하겠다.
PWM 신호 처리부(111)는 PWM 신호를 화상형성장치 등의 메인 보드의 CPU로부터 입력받아서 이를 필터링한다. PWM 신호 처리부(111)에 PWM 신호가 입력된 경우, PWM 신호 처리부(111)는 PWM 신호를 저역 통과 필터(Low Pass Filter, LPF)를 통과시켜 필터링한다. 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM)는 신호의 크기에 따라서 펄스의 폭을 변화시켜 변조하는 방식이다. 펄스 폭 변조에 의해 생성되는 신호가 PWM 신호이다. PWM 신호 처리부(111)는, 앞서 설명한 바와 같이 사용자가 인쇄 작업을 명령하면, 메인 보드의 CPU의 제어에 의해 PWM 신호를 입력받는다.
PWM 신호 처리부(111)는 입력된 PWM 신호를 필터링하여 기준 전압과 비교하기 위해 저역 통과 필터(LPF)를 사용한다. PWM 신호 처리부(111)는 필터링된 PWM 신호를 비교부(112)로 출력한다.
비교부(112)는 PWM 신호 처리부(111)에서 필터링된 PWM 신호와 기준 전압을 비교한다. 비교된 결과, PWM 신호 처리부(111)에서 필터링된 PWM 신호가 기준 전압보다 큰 경우에는 변압부(113) 내부의 스위칭 소자가 온(on) 되고, 작은 경우에는 오프(off) 된다. 즉, 비교부(112)는 변압부(113) 내부의 스위칭 소자의 구동을 제어하는 구동 제어 신호를 출력한다. 이와 같은 스위칭 소자는 반도체 스위치 등을 의미하는데, 스위칭 소자가 온/오프 되면서, 입력 전압 24[V] 등을 발진시켜 변압부(113)의 변압기 1차측에 교류 전압을 인가한다.
비교부(112)는 일반적으로 비교기(comparator)로 동작하는 연산 증폭기(OP-AMP)로 구현된다. 여기서, 구동 제어 신호는 기준 전압과 PWM 신호 처리부(111)에서 출력된 직류 전압 간의 전압 차이일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 구동 제어 신호는 기준 전압과 PWM 신호 처리부(111)에서 출력된 직류 전압 중 큰 전압일 수도 있다.
비교부(112)는 복수의 정류부들 즉, 제 1 정류부(14) 및 제 2 정류부(15)의 출력을 피드백 받는다. 비교부(112)는 제 1 정류부(14) 또는 제 2 정류부(15)에서 출력된 직류 전압을 피드백 받아 기준전압과 비교한다. 본 실시예들에 따라 제 1 정류부(14) 및 제 2 정류부(15) 는 각각의 출력단이 외부의 장치들과 각각 연결되도록 구성되거나, 각각의 출력단이 하나로 연결되어 하나의 출력단으로 구성된다. 비교부(112)가 연산 증폭기(OP-AMP)로 구현된 경우, 비교부(112)는 비반전단자와 반전단자의 입력단들을 갖는다. 일 실시예에 따라 복수의 정류부들의 각각의 출력을 하나의 출력단으로 출력하는 경우, 하나의 출력단에서 출력되는 고압의 직류 전원의 극성에 따라 하나의 출력단은 비교부(112)의 비반전 단자 또는 반전단자 중 하나의 단자와 연결되어 피드백된다. 다른 실시예에 따라 각각의 출력단들 중 하나의 출력단에서 출력되는 고압의 직류 전원의 극성에 따라 하나의 정류부의 출력단은 비교부(112)의 비반전 단자 또는 반전단자 중 하나의 단자와 연결되어 피드백된다. 즉, 비교부(112)에 PWM 신호가 필터링된 신호, 제 1 정류부(14) 또는 제 2 정류부(15)에서 출력된 직류 전압 및 기준 전압이 입력되는 입력 단자는 제 1 정류부(14) 또는 제 2 정류부(15)에서 출력된 직류 전압의 극성에 따라 바뀐다.
보다 상세하게 설명하면, 고압의 직류 전원의 극성이 - 인 경우, 비교부(112)의 비반전단자에는 PWM 신호 처리부(111)에서 필터링된 PWM 신호와 - 극성으로 출력된 고압의 직류 전원이 입력된다. 그리고, 반전단자에는 기준 전압이 입력된다. 그러나, 고압의 직류 전원의 극성이 + 인 경우, 비교부(112)의 반전단자에는 PWM 신호 처리부(111)에서 필터링된 PWM 신호와 + 극성으로 출력된 고압의 직류 전원이 입력되고, 비반전단자에는 기준 전압이 입력된다. 즉, 고압의 직류 전원의 극성이 + 또는 - 인지에 따라 비교부(112)에 기준 전압이 입력되는 입력 단자와 PWM 신호 처리부(111)에서 출력된 직류 전압과 고압의 직류 전원이 입력되는 입력 단자가 다르다. 따라서, 복수의 정류부들이 비교부(112)의 입력 단자들 중 어느 입력 단자와 연결되는지는 고압의 직류 전원의 극성에 따라 달라진다.
변압부(113)는 비교부(112)에서 비교된 결과에 따라 인가된 교류 전원을 변압하여 고압의 교류 전원을 출력한다. 변압부(113)에는 스위칭 소자인 스위칭 트랜지스터와 스위칭 모드 전원공급장치에서 공급된 직류 전원을 이용하여 고압의 교류 전원으로 변압하는 변압기(transformer)로 구성된다. 스위칭 트랜지스터는 비교부(112)에서 비교된 결과에 따라 온(on)/오프(off)되어 변압기에서 변압하는 것을 제어한다. 비교된 결과, PWM 신호 처리부(111)에서 필터링된 PWM 신호가 기준 전압보다 큰 경우에는 변압부(113) 내부의 스위칭 소자가 온(on) 되고, 작은 경우에는 오프(off) 된다. 이와 같은 스위칭 소자가 온/오프 되면서, 스위칭 모드 전원공급장치에서 공급된 입력 전압 24[V] 등을 교류 전원으로 발진시켜 변압부(113)의 변압기 1차측에 교류 전원을 인가한다. 1차측에 인가된 교류 전원은 일정 권선비에 따라 2차측에 고압의 교류 전원으로 변압된다. 변압부(113)는 이와 같이 변압된 고압의 교류 전원을 출력한다. 이 고압의 교류 전압은 복수의 정류부들 중 하나의 정류부로 출력된다. 어느 정류부로 고압의 교류 전압을 출력할 것인지는 스위칭부(12)의 스위칭 동작에 따라 결정된다.
스위칭부(12)는 스위칭 제어부(13)에서 전송된 제어 신호에 응답하여 전원 변환부(11) 및 복수의 정류부들 중 하나의 정류부를 연결한다. 즉, 스위칭부(12)는 제어 신호에 응답하여 전원 변환부(11)와 제 1 정류부(14)를 연결하거나, 전원 변환부(11)와 제 2 정류부(15)를 연결한다. 보다 상세하게는, 스위칭부(12)는 고압 전원공급장치(1)로부터 직류 전원을 공급받는 화상형성장치의 내부 장치들 중에서 어느 내부 장치에 상기 직류 전원을 공급할 것인지를 나타내는 제어 신호에 따라 전원 변환부(11)에 복수의 정류부들 중 하나의 정류부를 연결한다. 화상형성장치의 내부 장치들은 고압 전원공급장치(1)에 연결된 고압 전원공급장치(1)의 외부 장치들에 해당된다. 즉, 화상형성장치의 내부 장치들은 화상형성장치의 고압 전원공급장치(1)를 제외한 화상형성장치의 내부 장치들을 의미한다. 여기서, 제어 신호는 스위칭 제어부(13)에서 송신된 스위칭부(12)의 스위칭 동작을 제어하는 신호이다.
스위칭부(12)는 스위칭부(12)를 구성하는 스위칭 소자에 따라 다양한 실시예들이 존재한다. 스위칭부(12)의 스위칭 소자는 계전기(relay), 포토 커플러(photo coupler), 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT) 및 전계효과 트랜지스터(FET) 중 적어도 하나를 이용하여 구현된 스위칭 소자이다.
일 실시예에 따르면, 스위칭부(12)는 한쪽 단은 변압부(113)의 출력단에 연결되고, 다른 한쪽 단은 제어 신호에 따라 복수의 정류부들 중 어느 하나의 정류부에 연결되는 스위칭 소자이다. 즉, 이와 같은 스위칭 소자는 온/오프 동작을 반복하여 수행하는 스위칭 소자가 아니라, 제어 신호에 따라 복수의 단자들 중 하나의 단자와 연결시키는 동작을 수행하는 스위칭 소자이다. 예를 들어, 스위칭 소자가 제어 신호에 따라 변압부(113)와 제 1 정류부(14)를 연결시키는 경우 변압부(113)에서 출력된 고압의 교류 전원은 제 1 정류부(14)에서 정류된다.
다른 실시예에 따르면, 스위칭부(12)는 제어 신호에 따라 온/오프 되는 복수의 스위칭 소자들이다. 스위칭 제어부(13)는 복수의 스위칭 소자들 각각을 제어한다. 이에 따라 스위칭부(12)는 변압부(113)와 복수의 정류부들 중 하나의 정류부를 연결시킨다. 즉, 복수의 정류부들 각각의 입력에는 각각의 스위칭 소자들이 연결되 어 있고, 스위칭 제어부(13)는 각각의 스위칭 소자들의 온/오프 타이밍을 다르게 하여 하나의 스위칭 소자만이 온(on) 되도록 제어한다. 예를 들어, 제어 신호에 따라 제 1 정류부(14)에 연결된 스위칭 소자가 온(on) 된 경우 변압부(113)는 제 1 정류부(14)에 연결되어 변압부(113)에서 출력된 고압의 교류 전원은 제 1 정류부(14)에서 정류된다.
또 다른 실시예에 따르면, 앞서 설명한 실시예들의 각 스위칭 소자들을 조합하여 하나의 스위칭부(12)를 구현할 수 있다. 즉, 복수의 정류부들 중 일부의 정류부들과 연결된 스위칭 소자는 한쪽 단은 변압부(113)의 출력단에 연결되고, 다른 한쪽 단은 일부의 정류부들의 입력단에 연결되는 스위칭 소자이고, 복수의 정류부들 중 나머지 정류부들과 연결된 스위칭 소자는 제어 신호에 따라 온/오프 되는 스위칭 소자이다.
도 2는 본 발명의 실시예들(21, 22)에 따른 스위칭부(211, 221)를 도시한 도면이다. 도 2를 참고하면, 스위칭부(211, 221)의 서로 다른 실시예들(21, 22)이 도시되어 있다. 스위칭부(211, 221)는 제어 신호(214, 224, 225)에 따라 온/오프 되는 복수의 스위칭 소자들(212, 213, 222, 223)을 사용하여 구현된다. 도 2에서 전원 변환부(11)의 PWM 신호 처리부(111), 비교부(112) 및 변압부(113)와 제 1 정류부(14) 및 제 2 정류부(15)는 도 1과 동일한 장치를 나타낸다.
일 실시예(21)에 따른 스위칭부(211)는 스위칭 소자들(212, 213)로 구성된다. 스위칭 소자(212)의 한쪽 단은 변압부의 출력단(210)과 연결되고, 다른 한쪽 단은 제 1 정류부(14)와 연결된다. 다른 스위칭 소자(213)의 한쪽 단은 마찬가지로 변압부의 출력단(210)과 연결되고, 다른 한쪽 단은 제 2 정류부(15)와 연결된다. 제어 신호(214)는 각각의 스위칭 소자들(212, 213)에 송신된다. 각각의 스위칭 소자들(212, 213)이 높은 논리 레벨(high logic level)의 제어 신호(214)에 의해 온(on)되고 낮은 논리 레벨(low logic level)의 제어 신호(214)에 의해 오프(off)되는 스위칭 소자들인 경우, 제어 신호(214)가 높은 논리 레벨이면 스위칭 소자(212)는 온(on) 되어, 변압부의 출력단(210)은 제 1 정류부와 연결된다. 그리고, 이와 동시에 스위칭 소자(213)에는 인버터(215)가 연결되어 있으므로 스위칭 소자(213)에는 낮은 논리 레벨의 제어 신호(214)가 전송된다. 따라서, 스위칭 소자(213)는 오프(off) 되어, 변압부의 출력단(210)은 제 2 정류부와 연결되지 않는다. 그 결과, 변압부에서 출력된 고압의 교류 전압은 제 1 정류부에서 정류된다.
다른 실시예(22)에 따른 스위칭부(221)는 스위칭 소자들(222, 223)로 구성된다. 스위칭 소자(222)의 한쪽 단은 변압부의 출력단(220)과 연결되고, 다른 한쪽 단은 제 1 정류부(14)와 연결된다. 다른 스위칭 소자(223)의 한쪽 단은 마찬가지로 변압부의 출력단(220)과 연결되고, 다른 한쪽 단은 제 2 정류부(15)와 연결된다. 제 1 제어 신호(224)는 스위칭 소자(222)에 송신되고, 제 2 제어 신호(225)는 스위칭 소자(223)에 송신된다. 각각의 스위칭 소자들(222, 223)이 높은 논리 레벨(high logic level)의 제어 신호(224, 225)에 의해 온(on)되고 낮은 논리 레벨(low logic level)의 제어 신호(224, 225)에 의해 오프(off)되는 스위칭 소자들인 경우, 제 1 제어 신호(224)가 높은 논리 레벨이면 스위칭 소자(222)는 온(on) 되어, 변압부의 출력단(220)은 제 1 정류부와 연결된다. 그러나, 이와 동시에 제 2 제어 신호(225) 는 낮은 논리 레벨을 유지하여 스위칭 소자(213)를 오프(off) 시킨다. 그 이유는 제 1 정류부 또는 제 2 정류부 중 하나의 정류부에서만 정류하기 위함이다. 그 결과, 변압부에서 출력된 고압의 교류 전압은 제 1 정류부에서 정류된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭부(31)와 스위칭 제어부(32)를 도시한 도면이다. 도 3을 참고하면, 스위칭부(31)는 계전기(relay, 31)이고, 스위칭 제어부(32)는 제어 신호(321)를 pnp형 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)(322)에 통과시켜 계전기(31)를 동작시킨다. 계전기(31)는 변압부(113)의 출력단(310)과 제 1 정류부(14)의 입력단(311) 및 제 2 정류부(15)의 입력단(312)과 연결된다. 도 3에서 전원 변환부(11)의 PWM 신호 처리부(111), 비교부(112) 및 변압부(113)와 제 1 정류부(14) 및 제 2 정류부(15)는 도 1과 동일한 장치를 나타낸다.
보다 상세하게 설명하면, BJT(322)의 베이스에 낮은 논리 레벨의 제어 신호(321)가 인가된 경우, BJT(322)의 이미터에 인가된 전압 Vs에 의해 BJT(322)의 콜렉터에 연결된 계전기(31)가 인에이블(enable) 된다. 계전기(31)가 인에이블 되는 경우, 계전기(31) 내부의 스위칭 동작에 따라 변압부(113)의 출력단(310)과 제 1 정류부(14)의 입력단(311)이 연결된다. 그러나, BJT(322)의 베이스에 높은 논리 레벨의 제어 신호(321)가 인가된 경우, BJT(322)의 이미터에 인가된 전압 Vs는 BJT(322)의 콜렉터에 연결된 계전기(31)에 인가되지 않으므로, 계전기(31)는 인에이블(enable) 되지 않는다. 따라서, 계전기(31) 내부의 스위칭 동작에 따라 변압부(113)의 출력단(310)과 제 2 정류부(15)의 입력단(312)이 연결된다. 따라서, 제어 신호(321)의 논리 레벨에 따라 계전기(31)의 스위칭 동작을 제어하여 변압 부(113)의 출력단(310)이 어느 정류부에 연결될 것인지를 제어할 수 있다.
다시 도 1을 참고하면, 스위칭 제어부(13)는 스위칭 동작을 제어하는 제어 신호를 스위칭부(12)에 송신한다. 일반적으로, 제어 신호는 PWM 신호를 사용한다. 앞서 설명한 바와 같이, 제어 신호는 고압 전원공급장치(1)로부터 직류 전원을 공급받는 화상형성장치의 내부 장치들 중에서 어느 내부 장치에 직류 전원을 공급할 것인지를 나타낸다. 화상형성장치의 내부 장치들은 고압 전원공급장치(1)에 연결된 고압 전원공급장치(1)의 외부 장치들에 해당된다. 즉, 화상형성장치의 내부 장치들은 화상형성장치의 고압 전원공급장치(1)를 제외한 화상형성장치의 내부 장치들을 의미한다. 프린터와 같은 화상형성장치를 예로 들면, 제어 신호는 프린트의 대전 롤러, 현상 롤러, 전사 롤러 등 중에서 어느 장치에 직류 전원을 공급할 것인지를 나타낸다. 즉, 제어 신호는 대전 롤러를 동작시킬 것인지, 현상 롤러를 동작시킬 것인지 등에 관련된 정보를 포함하는 신호이다.
스위칭부(12)의 스위칭 소자가 하나인 경우 하나의 제어 신호만 전송하지만, 스위칭 소자가 복수 개인 경우 각각의 스위칭 소자에 적어도 하나의 제어 신호를 송신한다. PWM 신호의 특성에 대해서는 앞에서 설명하였으나, 스위칭부(12)의 스위칭 소자를 제어하기 위한 PWM 신호이므로 앞서 설명한 PWM 신호와는 다른 펄스 폭을 가진 신호이다. 스위칭 제어부(13)는 화상형성장치 등의 메인 보드의 CPU의 제어에 의해 생성된 PWM 신호를 이용하여 스위칭부(12)를 제어한다. 즉, PWM 신호의 펄스 폭은 환경 특성에 따라서 CPU에 의해 제어된다.
복수의 정류부들, 즉 제 1 정류부(14) 및 제 2 정류부(15)는 스위칭부(12)의 스위칭에 따라 변압부(113)와 교대로 연결되고, 변압부(113)에서 출력된 고압의 교류 전원을 서로 다른 방식으로 정류하여 서로 다른 고압의 직류 전원을 출력한다. 각각의 정류부들은 스위칭부(12)의 연결 상태에 따라 변압부(113)와 연결되는 타이밍이 각각 다르다. 즉, 스위칭 제어부(13)는 복수의 정류부들 중에서 하나의 정류부만이 변압부(113)와 연결되도록 스위칭부(12)에 제어 신호를 송신한다. 따라서, 고압 전원공급장치(1)는 스위칭부(12)에 의해 변압부(113)와 연결된 하나의 정류부에서 정류된 고압의 직류 전압을 출력한다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 2개의 정류부를 예로 들었으나, 이에 한정되지 않고 고압 전원공급장치(1)는 2 이상의 정류부를 포함할 수 있다.
스위칭부(12)의 스위칭에 따라 변압부(113)는 제 1 정류부(14) 및 제 2 정류부(15) 중 하나의 정류부에 연결되므로, 정류부들의 갯수 만큼 전원 변환부(11)가 필요하지 않다. 즉, 복수의 정류부들이 있으나 하나의 전원 변환부(11)만 필요하므로, 회로 구성에 필요한 부품 수를 감소시킬 수 있어 고압 전원공급장치(1)의 크기를 감소시키고 회로를 단순화시킬 수 있다.
복수의 정류부들 각각은 사용자의 사용 환경에 맞도록 배압비와 극성을 조절하여 변압부(113)에서 출력된 고압의 교류 전원을 고압의 직류 전원으로 각각 정류한다. 복수의 정류부들 각각은 다이오드와 커패시터 등으로 구성된 정류 회로이다. 따라서, 다이오드 및 커패시터의 구성에 따라 고압의 직류 전원의 극성과 배압비를 다르게 하는 정류 회로를 구성할 수 있다. 정류 회로의 종류는 다양하고, 또한 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로 자세한 설명은 생략하도 록 하겠다.
레이저 프린터와 같은 화상형성장치는 대전 감광체에 화상 신호에 따른 레이저광을 조사하여 전자잠상을 형성하고, 이 전자잠상에 토너를 부착시켜 현상하고, 이 토너가 부착된 전자잠상을 전사지에 전사 정착함으로써, 화상을 형성하는 전자사진기술을 이용한다. 일반적인 프린터 내부에는 대전 감광체(Organic Photoconduction Cartridge drum, OPC drum), 대전 롤러, 현상 롤러, 공급 롤러(Supply Roller, SR), 전사 롤러 등과 같은 디바이스들이 있다. 프린터에서 인쇄 작업이 시작되면 먼저 대전 롤러로 대전 감광체 표면을 - 극성으로 대전시킨다. 이와 같이 - 극성을 띤 대전 감광체 표면에 레이저광을 조사하여 전자잠상을 형성하는데, 레이저광이 조사된 부분만 주변과 반대로 + 극성을 띠게 된다. 이후에 대전 감광체 표면에 현상 롤러로 - 극성을 띤 토너를 묻혀주면, - 극성을 띤 토너는 + 극성을 띤 전자잠상에 부착된다. 이와 같이 대전 감광체 표면에 만들어진 토너가 부착된 전자잠상은 전사지가 지나갈 때 전사지로 전사된다. 전사 롤러는 전사지가 지나갈 경우 - 극성을 띤 토너를 전사시키기 위해 + 극성으로 띠게 되나, 전사지가 지나간 이후에는 잔여 토너를 제거하는 클리닝(cleaning)을 위해 - 극성을 띤다.
이와 같이 프린터 내부의 대전 감광체, 대전 롤러, 현상 롤러, 공급 롤러, 전사 롤러와 같은 디바이스들은 인쇄 작업시 + 극성 또는 - 극성을 띤다. 이와 같은 극성을 띠기 위해서는 고압 전원공급장치(1)로부터 + 극성의 고압 또는 - 극성의 고압을 공급받아야 한다. 즉, 대전 롤러, 현상 롤러, 공급 롤러는 - 극성의 고압을 공급받고, 전사 롤러는 + 극성 또는 - 극성의 고압을 공급받는다. 따라서, 복 수의 정류부들은 고압을 공급하고자 하는 디바이스가 어떤 극성을 필요로 하는지에 따라 각각 + 극성의 고압의 직류 전원 또는 - 극성의 고압의 직류 전원으로 정류하도록 설계된다.
고압 전원공급장치(1)는 복수의 정류부들에서 정류되는 배압비와 극성에 따라 다양한 실시예가 존재한다. 우선, 정류된 고압의 직류 전원의 극성에 따른 실시예를 살펴보도록 하겠다.
일 실시예에 따라, 복수의 정류부들은 변압부(113)에서 출력된 고압의 교류 전원을 다른 극성의 고압의 직류 전원으로 정류하는 적어도 하나의 정류부를 포함한다. 예를 들면, 제 1 정류부(14)는 고압의 교류 전압을 + 극성을 갖는 고압의 직류 전원으로 정류하나, 제 2 정류부(15)는 고압의 교류 전압을 - 극성을 갖는 고압의 직류 전원으로 정류한다. 즉, 각각의 정류부들은 사용 환경에 맞게 고압의 교류 전원이 정류되는 극성을 조절하여 회로가 구현된다.
다른 실시예에 따라, 복수의 정류부들은 변압부(113)에서 출력된 고압의 교류 전원을 같은 극성의 직류 전원으로 정류한다. 예를 들면, 제 1 정류부(14) 및 제 2 정류부(15)는 고압의 교류 전압을 + 극성을 갖는 고압의 직류 전원이나 - 극성을 갖는 고압의 직류 전원으로 정류한다. 즉, 각각의 정류부들은 사용 환경에 맞게 고압의 교류 전원이 정류되는 극성을 조절하여 회로가 구현된다.
다음으로, 정류된 고압의 직류 전원의 배압비에 따른 실시예를 살펴보도록 하겠다.
일 실시예에 따라, 복수의 정류부들은 변압부(113)에서 출력된 고압의 교류 전원을 다른 배압비로 정류하는 적어도 하나의 정류부를 포함한다. 예를 들면, 제 1 정류부(14)는 고압의 교류 전압을 1배압으로 정류하나, 제 2 정류부(15)는 고압의 교류 전압을 2배압으로 정류한다. 즉, 각각의 정류부들은 사용 환경에 맞게 고압의 교류 전원이 정류되는 배압비를 조절하여 회로가 구현된다.
다른 실시예에 따라, 복수의 정류부들은 변압부(113)에서 출력된 고압의 교류 전원을 같은 배압비로 정류한다. 예를 들면, 제 1 정류부(14) 및 제 2 정류부(15)는 고압의 교류 전압을 1배압으로 정류한다. 즉, 각각의 정류부들은 사용 환경에 맞게 고압의 교류 전원이 정류되는 배압비를 조절하여 회로가 구현된다.
또 다른 실시예에 따라, 복수의 정류부들 각각은 고압의 교류 전원을 배압비와 극성이 모두 일치하는 정류부가 없도록 구현될 수 있다. 예를 들면, 제 1 정류부(14)는 고압의 교류 전원을 + 극성 방향 및 1배압으로 정류하고, 제 2 정류부(15)는 - 극성 방향 및 2배압으로 정류한다. 즉, 각각의 정류부들은 사용 환경에 맞게 고압의 교류 전원이 정류되는 배압비 및 극성을 조절하여 회로가 구현된다.
도 4는 본 발명의 실시예들(41, 42)에 따른 복수의 정류부들(411, 412, 421, 422)을 도시한 도면이다. 도 4를 참고하면, 변압부(113)에서 출력된 고압의 교류 전압을 배압비는 같으나 극성만 다르게 정류하는 경우(41)와 배압비 및 극성을 모두 다르게 정류하는 경우(42)가 도시되어 있다. 도 4에서 전원 변환부(11)의 PWM 신호 처리부(111), 비교부(112) 및 변압부(113)와 스위칭부(12) 및 스위칭 제어부(13)는 도 1과 동일한 장치를 나타낸다.
일 실시예(41)에 따르면, 스위칭부(12)는 제 1 정류부(411) 및 제 2 정류 부(412)에 연결된다. 스위칭부(12)의 스위칭 동작에 의해 변압부(113)와 제 1 정류부(411)가 연결되면, 제 1 정류부(411)는 변압부(113)에서 출력된 고압의 교류 전원을 + 극성을 갖는 고압의 직류 전원으로 정류한다. 그러나, 스위칭부(12)의 스위칭 동작에 의해 변압부(113)와 제 2 정류부(412)가 연결되면, 제 2 정류부(412)는 변압부(113)에서 출력된 고압의 교류 전원을 - 극성을 갖는 고압의 직류 전원으로 정류한다. 즉, 각 정류부들의 다이오드 방향에 따라 정류된 고압의 직류 전원의 극성이 달라진다.
다른 실시예(42)에 따르면, 스위칭부(12)는 제 1 정류부(421) 및 제 2 정류부(422)에 연결된다. 스위칭부(12)의 스위칭 동작에 의해 변압부(113)와 제 1 정류부(421)가 연결되면, 제 1 정류부(421)는 변압부(113)에서 출력된 고압의 교류 전원을 2배압의 고압의 직류 전원으로 정류한다. 그러나, 스위칭부(12)의 스위칭 동작에 의해 변압부(113)와 제 2 정류부(422)가 연결되면, 제 2 정류부(422)는 변압부(113)에서 출력된 고압의 교류 전원을 1배압의 고압의 직류 전원으로 정류한다. 즉, 각 정류부들의 커패시터 및 다이오드에 따라 정류된 고압의 직류 전원의 배압비가 달라진다.
다시 도 1을 참고하면, 고압 전원공급장치(1)는 복수의 정류부들 중 어느 하나의 정류부에서 출력된 고압의 직류 전원을 출력한다. 즉, 고압 전원공급장치(1)에서 출력된 고압의 직류 전원은 화상형성장치 등의 내부의 디바이스들을 구동시키기 위하여 사용된다. 고압 전원공급장치(1)는 복수의 정류부들의 각각의 출력단들이 연결된 방식에 따라 실시예들이 존재한다.
일 실시예에 따라, 복수의 정류부들은 하나의 출력단으로 연결되고, 고압 전원공급장치(1)는 하나의 출력단을 통하여 복수의 정류부들 중 어느 하나의 정류부에서 출력된 고압의 직류 전원을 출력한다. 즉, 복수의 정류부들의 각각의 출력단들은 하나의 출력단에 모두 연결된다. 따라서, 화상형성장치 등의 내부의 디바이스에는 이와 같은 고압 전원공급장치(1)의 하나의 출력단이 연결되어 고압의 직류 전원이 공급된다. 스위칭부(12)는 변압부(113)와 어느 하나의 정류부를 연결시키기 때문에, 하나의 출력단으로 연결된 화상형성장치 등의 내부의 디바이스에는 스위칭부(12)의 스위칭 동작에 따라 서로 다른 배압비 및 극성을 갖는 고압의 직류 전원이 공급될 수 있다.
다른 실시예에 따라, 복수의 정류부들은 각각의 출력단들을 갖고, 고압 전원공급장치(1)는 어느 하나의 정류부의 출력단을 통하여 어느 하나의 정류부에서 출력된 고압의 직류 전원을 출력한다. 즉, 고압 전원공급장치(1)는 복수 개의 출력단들이 화상형성장치 등의 내부의 디바이스들에 각각 연결되고, 화상형성장치 등의 내부의 디바이스들 각각에는 서로 다른 배압비 및 극성을 갖는 고압의 직류 전원이 공급될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들(51, 52)에 따른 고압 전원공급장치의 출력단들(514, 524, 525, 526)을 도시한 도면이다. 도 5를 참고하면, 고압 전원공급장치가 하나의 출력단(514)을 갖는 경우(51)와 복수의 출력단들(524, 525, 526)을 갖는 경우(52)가 도시되어 있다. 도 5에서 전원 변환부(11)의 PWM 신호 처리부(111), 비교부(112) 및 변압부(113)와 스위칭부(12) 및 스위칭 제어부(13)는 도 1과 동일한 장치를 나타낸다.
일 실시예(51)에 따르면, 제 1 정류부(511), 제 2 정류부(512) 및 제 3 정류부(513)의 각각의 출력단들은 하나의 출력단(514)에 모두 연결된다. 고압 전원공급장치는 이 하나의 출력단(514)을 통하여 제 1 정류부(511), 제 2 정류부(512) 및 제 3 정류부(513) 중 어느 하나의 정류부에서 출력된 고압의 직류 전원을 출력한다. 즉, 고압 전원공급장치는 이 하나의 출력단(514)에 연결된 화상형성장치 등의 내부의 디바이스에 고압의 직류 전원을 공급한다.
다른 실시예(52)에 따르면, 제 1 정류부(521), 제 2 정류부(522) 및 제 3 정류부(523)는 각각의 출력단들(524, 525, 526)을 갖고, 고압 전원공급장치는 어느 하나의 정류부의 출력단을 통하여 고압의 직류 전원을 출력한다. 즉, 고압 전원공급장치는 복수 개의 출력단들(524, 525, 526)과 연결된 화상형성장치 등의 내부의 디바이스들에 각각 고압의 직류 전원이 공급될 수 있다. 예를 들어, 스위칭부(12)가 제 1 정류부(521)와 변압부(113)를 연결시킨 경우, 제 1 정류부(521)에서 정류된 고압의 직류 전원은 제 1 정류부(521)의 출력단(524)에 연결된 화상형성장치 등의 내부의 디바이스로 공급된다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 전원공급장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 스위칭부를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭부와 스위칭 제어부를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 복수의 정류부들을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 고압 전원공급장치의 출력단들을 도시한 도면이다.

Claims (12)

  1. 화상형성장치용 고압 전원공급장치에 있어서,
    상기 화상형성장치용 고압 전원공급장치에 인가된 전원을 변압함으로써 교류 전원을 생성하는 전원 변환부;
    상기 전원 변환부에 교대로 연결되어 상기 변압된 교류 전원을 서로 다른 정류 방식으로 정류하여 서로 다른 직류 전원을 출력하는 복수의 정류부들; 및
    상기 전원 변환부에 상기 복수의 정류부들 중 하나의 정류부를 연결시키는 스위칭부를 포함하는 화상형성장치용 고압 전원공급장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭부는 상기 화상형성장치용 고압 전원공급장치로부터 직류 전원을 공급받는 상기 화상형성장치의 내부 장치들 중에서 어느 내부 장치에 상기 직류 전원을 공급할 것인지를 나타내는 제어 신호에 따라 상기 전원 변환부에 상기 복수의 정류부들 중 하나의 정류부를 연결하는 화상형성장치용 고압 전원공급장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭부에 상기 제어 신호를 송신하는 스위칭 제어부를 더 포함하고,
    상기 화상형성장치용 고압 전원공급장치는 상기 제어 신호에 따라 상기 전원 변환부에 연결된 상기 하나의 정류부에서 출력된 상기 직류 전원을 상기 화상형성 장치용 고압 전원공급장치에 연결된 상기 화상형성장치의 상기 내부 장치들 중 어느 내부 장치에 공급하는 화상형성장치용 고압 전원공급장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 정류부들 중 적어도 하나는 상기 변압된 교류 전원을 서로 다른 극성의 직류 전원으로 정류하고,
    상기 화상형성장치의 상기 내부 장치들 중 적어도 하나는 서로 다른 극성의 직류 전원을 공급받아 구동되는 화상형성장치용 고압 전원공급장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 정류부들은 각각 상기 변압된 교류 전원을 같은 배압비 또는 다른 배압비를 갖는 다른 극성의 직류 전원으로 정류하는 화상형성장치용 고압 전원공급장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 정류부들은 각각 상기 변압된 교류 전원을 같은 배압비 또는 다른 배압비를 갖는 같은 극성의 직류 전원으로 정류하는 화상형성장치용 고압 전원공급장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    입력된 펄스 신호가 필터링된 신호와 기준 전압을 비교하는 비교부를 더 포함하고,
    상기 비교부는 상기 하나의 정류부에서 출력된 직류 전압을 피드백 받아 상기 기준전압과 비교하고,
    상기 비교부에 상기 필터링된 신호, 상기 출력된 직류 전압 및 상기 기준 전압이 입력되는 입력 단자는 상기 출력된 직류 전압의 극성에 따라 바뀌는 화상형성장치용 고압 전원공급장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 신호는 펄스 폭 변조(PWM) 신호인 화상형성장치용 고압 전원공급장치.
  9. 고압 전원공급장치에 있어서,
    상기 고압 전원공급장치에 인가된 전원을 변압함으로써 교류 전원을 생성하는 전원 변환부;
    상기 전원 변환부에 교대로 연결되어 상기 변압된 교류 전원을 서로 다른 정류 방식으로 정류하여 서로 다른 직류 전원을 출력하는 복수의 정류부들; 및
    상기 전원 변환부에 상기 복수의 정류부들 중 하나의 정류부를 연결시키는 스위칭부를 포함하고,
    상기 스위칭부는 상기 고압 전원공급장치로부터 직류 전원을 공급받는 외부 장치들의 동작 상태에 따라 상기 전원 변환부에 상기 복수의 정류부들 중 하나의 정류부를 연결시키는 고압 전원공급장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스위칭부는 상기 고압 전원공급장치로부터 직류 전원을 공급받는 상기 외부 장치들 중에서 어느 외부 장치에 상기 직류 전원을 공급할 것인지를 나타내는 제어 신호에 따라 상기 전원 변환부에 상기 복수의 정류부들 중 하나의 정류부를 연결하는 고압 전원공급장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 스위칭부에 상기 제어 신호를 송신하는 스위칭 제어부를 더 포함하고,
    상기 고압 전원공급장치는 상기 제어 신호에 따라 상기 전원 변환부에 연결된 상기 하나의 정류부에서 출력된 상기 직류 전원을 상기 고압 전원공급장치에 연결된 상기 외부 장치들 중에서 어느 외부 장치에 공급하는 고압 전원공급장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 정류부들 중 적어도 하나는 상기 변압된 교류 전원을 서로 다른 극성의 직류 전원으로 정류하고,
    상기 고압 전원공급장치에 연결된 상기 외부 장치들 중 적어도 하나는 서로 다른 극성의 직류 전원을 공급받아 동작되는 고압 전원공급장치.
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