KR101689424B1

KR101689424B1 - 전원, 정전 검지 장치, 및 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR101689424B1
Application number: KR1020130010265A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 시무라
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2016-12-23
Also published as: CN103227453B; EP2624422A2; EP2624422A3; EP2624422B1; US9270163B2; KR20130088796A; CN103227453A; US20130195497A1

Abstract

전원은, 입력 AC 전압을 전파 정류하도록 구성된 정류 유닛, 정류 유닛에 의해 정류된 전압을 변환시키도록 구성된 제1 컨버터 및 제2 컨버터, AC 전압의 제로 크로스를 검지하도록 구성된 제로 크로스 검지 유닛, AC 전압을 검지하도록 구성된 전압 검지 유닛, 정류 유닛에 의해 정류가 수행된 후의 전위와 그라운드 사이에 연결된 제1 용량 소자, 제1 용량 소자에 충전된 전하를 방전시키도록 구성된 제1 방전 저항기, 제1 방전 저항기로 흐르는 전류를 차단하도록 구성된 제1 스위치 유닛, 및 AC 전압이 전압 검지 유닛에 의해 검지되고, 검지된 전압이 임계값보다 작은 경우에 제2 컨버터의 동작을 정지시키도록 구성된 정지 유닛을 포함한다.

Description

전원, 정전 검지 장치, 및 화상 형성 장치{POWER SOURCE, POWER FAILURE DETECTION APPARATUS, AND IMAGE FORMING APPARATUS}

본 발명은 복사기, 프린터, 및 팩시밀리 등의 화상 형성 장치에 제공되는 전원 및 정전 검지 장치에 관한 것이다.

교류(AC) 전압이 상용 AC 전원으로부터 장치로 공급되지 않는 상태("정전 상태”라고도 지칭됨)는 상용 AC 전원으로부터의 AC 전압의 공급이 정전으로 인해 차단된 경우, 공급된 AC 전압이 장치의 사양 이하로 떨어지는 경우, 및 장치 동작 중에 전력 케이블이 사용자에 의해 분리되는 경우를 포함한다. 정전 상태가 검지되면 장치가 정상적으로 정지될 수 있는 상태로 천이된 후에 전원 회로를 정지시키는 것이 바람직하다. 일본 특허공보 제4080764호는 제1 컨버터(절연형 DC/DC 컨버터) 및 제2 컨버터(절연형 DC/DC 컨버터)가 전원의 전파 정류 회로에 병렬로 연결되도록 장치가 정상적으로 정지될 수 있는 상태로 천이시키며, 이로써 정전 상태를 검지하고 제2 컨버터를 정지시켜서 제1 컨버터로 하여금 특정 시간 주기 동안 전력을 계속 공급하게 할 수 있는 방법을 설명하고 있다.

복사기, 프린터, 및 팩시밀리 기기와 같은 화상 형성 장치에 제공되어 기록 매체에 화상을 정착시키고, 무단 벨트(endless belt), 무단 벨트의 내부 표면과 접촉되어 있는 세라믹 히터(ceramic heater), 및 무단 벨트를 통해 세라믹 히터와 함께 닙부(nip portion)를 형성하는 가압 롤러(pressure roller)를 포함하는 정착 장치(fixing device)가 공지되어 있다. 정착 장치에 공급되는 전력을 제어하는 수단으로서, 트라이액(triac)과 같은 스위칭 소자를 사용하여 상용 AC 전원으로부터 공급되는 전력의 위상 제어를 수행하는 방법이 사용된다. 공급된 AC 전압 파형의 위상 제어는 AC 전압이 0볼트가 되는 시점, 즉 위상 제어의 기준 시점으로서 제로 크로스 시점(이하, “제로 크로스”라고 지칭됨)을 정확히 검지할 것을 요구한다. 일본 특허출원 공개공보 제2003-199343호는 제로 크로스 시점을 검지하기 위한 회로를 설명하고 있다.

앞서 설명된 정전 상태 중에, 전력 케이블이 사용자에 의해 분리될 때 AC 전압을 검지함으로써 정전 상태가 검지된 경우, 전원의 노이즈를 억제하기 위해 제공되는 X 커패시터에 충전되는 전하의 영향에 의해 전원 회로의 전압 감소가 지연되며, 이로써 정전 상태를 검지하는데 시간이 걸린다. X 커패시터를 방전하는 저항기의 저항이 감소하여 지연이 개선될 수 있다. 한편, 장치가 동작하지 않는 대기 상태에서의 전력의 추가 감소가 크게 요구되며, 이로써 정전 상태를 검지하기 위한 회로의 소비 전력 또한 감소하거나 억제될 필요가 있다. 즉, 정전 상태의 조기 검지 및 장치의 대기 상태의 소비 전력의 감소가 요구된다.

최근, 장치가 동작하지 않는 상태(동작 대기 상태) 중에 소비 전력의 추가 감소에 대한 요구가 있었다. X 커패시터를 방전하기 위한 X 커패시터 방전 저항이 제공되면, X 커패시터 방전 저항은 동작하지 않는 장치와 함께 전력을 소비한다. 즉, X 커패시터 방전 저항은 동작 대기 상태에서의 소비 전력의 감소를 방해한다. 전원 회로의 소비 전력이 증가하며, 이로 인해 전력 케이블이 분리된 상태가 검지되고 X 커패시터가 방전되는 상태에서 일 방법이 사용된다. 한편, 일본 특허 공보 제4446136호는 전원의 소비 전력이 감소하는 동안 X 커패시터를 방전시키는 방법으로서 X 커패시터를 방전시키기 위해 전력 케이블이 분리된 상태가 검지되는 구성을 설명하고 있다. 일본 특허 공보 제4080764호에 설명되어 있는 방법에서, 장치가 동작하지 않는 상태(동작 대기 상태)에서는 방전 전류가 X 커패시터로 거의 흐르지 않으며, 이로써 소비 전력이 감소할 수 있다.

일본 특허 공보 제4446136호에 설명되어 있는 방법은 전원의 회로 스케일이 증가한다는 문제가 있다. 그러므로, 단순한 회로 구성과 함께 소비 전력의 감소가 요구되고 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전원은 입력 교류(AC) 전압을 전파 정류하도록 구성된 정류 수단, 정류 수단에 의해 정류된 전압을 변환하도록 구성된 제1 컨버터 및 제2 컨버터, AC 전압의 제로 크로스를 검지하도록 구성된 제로 크로스 검지 수단, AC 전압을 검지하도록 구성된 전압 검지 수단, 정류 수단에 의해 정류가 수행된 후의 전위와 그라운드 사이에 연결된 제1 용량 소자, 제1 용량 소자에 충전된 전하를 방전시키도록 구성된 제1 방전 저항기, 제1 방전 저항기로 흐르는 전류를 차단하도록 구성된 제1 스위치 수단, 및 AC 전압이 전압 검지 수단에 의해 검지되고, 검지된 전압이 임계값보다 작은 경우에 제2 컨버터의 동작을 정지시키도록 구성된 정지 수단을 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 정전 검지 장치는 입력 AC 전압에 대해 전파 정류를 수행한 후 전압을 변환시키도록 구성된 제1 컨버터, 제1 컨버터와 병렬로 연결된 제2 컨버터, AC 전압의 제로 크로스를 검지하도록 구성된 제로 크로스 검지 수단, AC 전압의 값을 검지하도록 구성된 전압 검지 수단, 전압 검지 수단에 의해 검지된 전압이 임계값보다 낮으면 제2 컨버터의 동작을 정지시키도록 구성된 정지 수단, 제로 크로스 검지 수단이 미리 정해진 시간 주기 동안 제로 크로스를 검지할 수 없으면 정전이 일어났다고 판단하도록 구성된 제1 정전 검지 수단, 및 전압 검지 수단에 의해 검지된 전압이 임계값보다 낮으면, 정전이 일어났다고 판단하도록 구성된 제2 정전 검지 수단을 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 전원은 입력 교류(AC) 전압의 제로 크로스를 검지하도록 구성된 제로 크로스 검지 수단, AC 전압이 정류된 라인과 그라운드 사이에 연결된 제1 용량 소자, 제1 용량 소자에 충전된 전하를 방전시키도록 구성된 제1 방전 저항기, 제1 방전 저항기로 흐르는 전류를 차단하도록 구성된 제1 스위치, AC 전압이 공급되는 2개의 라인 사이에 연결된 제2 용량 소자, AC 전압의 입력이 차단된 것을 검지하도록 구성된 입력 전압 검지 수단을 포함하며, 제1 스위치가 차단 상태에 있는 제1 상태, 및 제1 스위치가 통전 상태(energization state)인 제2 상태를 더 포함하며, 입력 전압 검지 수단이 AC 전압이 차단된 것을 검지하면, 제1 스위치는 통전 상태로서 제2 용량 소자의 전하를 방전시킨다.

본 발명의 추가적인 특징 및 측면은 첨부된 도면을 참조한, 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 명세서의 일부에 통합되어 이를 구성하는 첨부 도면들은 본 발명의 실시예, 특징, 및 측면을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 화상 형성 장치의 개략도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 전원 회로를 예시한다.
도 3은 제1 실시예에 따른 제로 크로스 검지 유닛을 예시한다.
도 4는 제1 실시예에 따른 정전 검지 동작의 도면들을 예시한다.
도 5는 제1 실시예에 따른 정전 검지 동작의 도면들을 예시한다.
도 6은 제1 실시예에 따른 정전 검지 동작의 도면들을 예시한다.
도 7은 제1 실시예에 따른 정전 검지 동작의 도면들을 예시한다.
도 8은 제1 실시예에 따른 전원 회로의 제어 시퀀스를 예시한 흐름도이다.
도 9는 제2 실시예에 따른 전원 회로를 예시한다.
도 10은 제3 실시예 내지 제8 실시예에 사용되는 화상 형상 장치의 개략도이다.
도 11a는 제3 실시예에 따른 전원 회로의 도면이다.
도 11b는 제3 실시예에 따른 전원 회로의 도면이다.
도 12는 제3 실시예에 따른 제로 크로스 검지 유닛의 도면이다.
도 13a 및 도 13b는 제3 실시예에 따른 X 커패시터 방전 유닛의 도면들이다.
도 14는 제3 실시예에 따른 전원 회로의 제어 시퀀스이다.
도 15는 제4 실시예에 따른 전원 회로의 도면이다.
도 16은 제4 실시예에 따른 전원 회로의 제어 시퀀스이다.
도 17은 제5 실시예에 따른 전원 회로의 도면이다.
도 18은 제6 실시예에 따른 전원 회로의 도면이다.
도 19는 제7 실시예에 따른 전원 회로의 도면이다.
도 20은 제8 실시예에 따른 전원 회로의 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예, 특징, 및 측면들이 상세히 설명될 것이다.

본 발명이 적용된 장치의 구성 설명

본 발명에 따른 구성 예시가 설명될 것이다. 도 1은 본 발명이 적용된 장치의 일례인 전자 사진(electro-photographic) 방식의 화상 형성 장치의 단면부이다. 시트 카세트(11)에 적재된 기록 매체인 기록지가 한 장씩 픽업 롤러(12)에 의해 보내지며, 급지 롤러(paper feed roller)(13)에 의해 레지스트레이션 롤러(registration roller)(14)로 반송된다. 기록지는 미리 정해진 시점에 레지스트레이션 롤러(14)에 의해 화상 형성 유닛으로 반송된다. 화상 형성 유닛인 공정 카트리지(15)에는 대전 유닛인 대전 롤러(16), 현상 유닛인 현상 롤러(17), 세정 유닛인 클리너(18), 및 토너 화상이 형성된 감광 드럼(19)이 통합되어 있으며, 화상 형성 장치로부터 탈착된다.

전자 사진 방식의 화상 형성 장치는 감광 드럼(19)의 표면이 대전 롤러(16)에 의해 균일하게 대전된 후, 노광 유닛인 스캐너 유닛(21)이 화상 신호에 기반하여 감광 드럼(19)을 노광시키기 위한 것이다. 스캐너 유닛(21)의 레이저 다이오드(22)로부터 방출된 레이저 빔은 회전식 다각형 미러(23) 및 반사 미러(24)를 통해 메인 스캐닝 방향으로 스캐닝하며, 감광 드럼(19)의 회전에 의해 서브 스캐닝 방향으로 스캐닝하여 감광 드럼(19)의 표면에 잠상(latent image)을 형성한다. 감광 드럼(19)의 잠상은 토너를 공급하는 현상 롤러(17)에 의해 토너 화상으로서 감광 드럼(19)에 가시화된다. 감광 드럼(19) 상의 토너 화상은 레지스트레이션 롤러(14)로부터 반송된 기록지로 전사 롤러(20)에 의해 전사된다.

토너 화상이 전사되는 기록지는 가열 장치(100)로 반송되어 가열 및 가압 처리가 수행되며, 이로써 기록지에 전사된 토너 화상은 기록지에 정착된다. 기록지는 중간 배지 롤러(26) 및 배지 롤러(27)에 의해 화상 형성 장치 외부로 배출되며, 이로써 일련의 화상 형성 동작이 종료된다. 비록 가열 동작(100)(정착 유닛)의 동작이 이하 설명되어 있지만, 상업용 AC 전원으로부터 공급된 AC 전압의 제로 크로스 시점에 기반하여 공급될 전력의 위상을 제거하기 위한 방법 또는 위상 제어 파형을 포함하는 복수의 사이클 사이의 제어 방법에 의해 전력이 제어된다. 전원 회로(200)가 화상 형성 장치에 사용된다. 상업용 전원인 외부 전원 유닛(40)으로부터 공급되는 AC 전압이 전력 케이블(50)을 통해 전원 회로(200)에 공급된다.

제1 실시예가 설명될 것이다. 도 2는 제1 실시예에 따른 전원 회로(200)를 예시한다. 외부 전원 유닛(40)은 그라운드 전위에 대한 접지점 GND 및 AC 전원(201)을 포함한다. AC 전원(201)은 LIVE 라인과 NEUTRAL 라인 사이에 AC 전압을 출력한다. 본 발명의 실시예에서, NEUTRAL 라인은 외부 전원 유닛(40)의 GND에 접지된다. 본 발명의 실시예는 LIVE 라인이 GND에 접지된 경우에도 효과적이다. 화상 형성 장치의 프레임 접지(이하, FG라고 지칭됨)가 GND에 연결되지 않는 상태에서도, 제로 크로스의 검지 정확도가 충족될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 외부 전원 유닛(40)은 3개의 라인, 즉 LIVE 라인, NEUTRAL 라인, 및 GND 라인을 통해 전원 회로(200)에 연결된다. 화상 형성 장치의 FG는 GND 라인에 연결된다.

AC 전원(201)으로부터 공급된 AC 전압은 브릿지 다이오드 회로 BD1에 의해 전파 정류되고, 1차 평활 커패시터 C2에 의해 평활된다. 1차 평활 커패시터 C2의 저전위 측은 DCL로 간주되며, 1차 평활 커패시터 C2의 고전위 측은 DCH로 간주된다. 브릿지 다이오드 회로 BD1 및 1차 평활 커패시터 C2의 후단에서, 제1 컨버터(컨버터 1) 및 제2 컨버터(컨버터 2)가 병렬로 연결된다. 컨버터 1은 절연형 DC/DC 컨버터로서 1차 측에 입력되는 직류(DC) 전압을 변환하여 2차 측의 출력 측에 DC 5V(V5)를 출력한다. 컨버터 2는 절연형 DC/DC 컨버터로서 1차 측에 입력되는 DC 전압을 변환하여 출력 측의 2차 측으로 DC 24V(V24)를 출력한다.

일반적으로, 일부 전원 회로는 노이즈를 방지하는 데 사용되며, AC 전압이 상업용 AC 전원으로부터 공급되는 라인들 사이에 제공되는 용량(이하, X 커패시터라고 지칭됨)를 포함한다. 도 2의 C1인 X 커패시터를 사용하는 전원 회로에서, 사용자가 전력을 전원 회로에 공급하는 전력 케이블을 분리한 경우, X 커패시터는 AC 전원으로부터의 전하를 충전할 수도 있다. 사용자가 전력 케이블을 분리한 경우, 사용자가 실수로 전력 케이블의 플러그를 건드리는 일이 일어날 수 있으며, 이로써 X 커패시터에 충전된 전하를 방전하기 위한 방전 저항기(이하, X 커패시터 방전 저항기)가 필요하다.

저항기 R1 및 R2는 X 커패시터 C1을 방전시키는 데 사용되는 X 커패시터 방전 저항기이다. 사용자가 전력 케이블(50)을 외부 전원 유닛(40)으로부터 분리한 경우, 외부 전원 유닛(40)은 전원 회로의 3개의 라인, 즉 LIVE 라인, NEUTRAL 라인, 및 GND 라인으로부터 차단된다. X 커패시터 C1의 충전 상태가 양이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 높음), X 커패시터 방전 저항기 R1 및 브릿지 다이오드 회로 BD1을 통해 전하가 방전된다. X 커패시터 C1의 충전 상태가 음이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 낮음), X 커패시터 방전 저항기 R2 및 브릿지 다이오드 회로 BD1을 통해 전하가 방전된다.

일본 특허 공보 제4080764호는 제로 크로스 검지 회로, 프레임 접지(FG) 와 AC 전압의 정파 전류 후 전기 전위들 (라인) 사이의 용량를 포함하는 전원 회로, 및 단말기 노이즈와 같은 노이즈를 방지하기 위한 FG와 전파 정류 후의 전기 전위 사이에 제공되는 Y 커패시터라고 지칭되는 커패시터를 설명하고 있다. Y 커패시터를 방전시키기 위한 저항기(이하 Y 커패시터 방전 저항기라고 지칭됨)는 제로 크로스 시점을 정확히 검지하기 위해 필요하다.

도 2의 커패시터 C3 및 커패시터 C4는 노이즈를 방지하기 위한 Y 커패시터이다. 후술되는 바와 같이, Y 커패시터 C3가 존재하지 않는 경우에도(즉, Y 커패시터 C4만 제공됨), 본 발명의 실시예에 설명된 Y 커패시터 방전 저항기의 효과가 이용될 수 있다. 유사하게, Y 커패시터 C4가 존재하지 않는 경우에도(즉, Y 커패시터 C3만 제공됨), 본 발명의 실시예에 설명된 Y 커패시터 방전 저항기의 효과가 이용될 수 있다. 저항기 R3 및 R4는 Y 커패시터 C3 및 C4를 방전시키는 데 사용되는 Y 커패시터 방전 저항기이다. 다이오드 D1 및 D2는 역류를 방지하는 기능을 한다. 이하, 도 3을 참조하여 Y 커패시터 방전 저항기의 효과가 설명된다. 이에 따르면, 본 발명의 실시예에서, 제1 용량 소자로서 Y 커패시터가 제공되고, Y커패시터를 방전시키기 위한 제1 방전 저항기로서 R3 및 R4가 제공되고, 제2 용량 소자로서 X 커패시터가 제공되고, X 커패시터를 방전시키기 위한 제2 방전 저항기로서 R1 및 R2가 제공된다.

고전압 트랜지스터 Q1은 Y 커패시터 방전 저항기로 흐르는 전류를 차단하는 데 사용되는 제1 스위칭 소자이다. 본 발명의 실시예에서, 고전압 양극성 트랜지스터(high-voltage bipolar transistor)가 Q1로서 사용되지만, 전계 효과 트랜지스터(FET) 등의 다른 스위칭 소자가 사용될 수 있다. 저항기 R9는 트랜지스터 Q1을 구동하기 위한 풀-업 저항기이다. 저항기 R8은 트랜지스터 Q1을 보호하는 역할을 한다. 사용자가 전력 테이블(50)을 분리하면, X 커패시터 방전 저항기 R1 및 R2는 X 커패시터에 충전된 전하를 방전하기 위한 저항 소자이다. 트랜지스터 Q1이 오프 상태이면, 저항기 R3 및 저항기 R4는 X 커패시터를 방전시키기 위한 저항으로서 기능하지 않는다.

X 커패시터 방전 저항기 R1 및 R2는 또한 Y 커패시터 C3 및 C4에 충전된 전하를 방전시키기는 기능을 갖는다. 그러나, Y 커패시터 C3 및 C4의 용량에 비해 저항이 충분히 작지 않으며, 이로써 제로 크로스 시점의 검지 정확도가 시정수 지연(time constant delay)으로 인해 낮아진다(이하, 도 3에서 설명됨). Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4의 저항은 X 커패시터 방전 저항기 R1 및 R2 사이의 제로 크로스 검지 회로(202)에 전류를 공급하는 적어도 X 커패시터 방전 저항기 R2보다 낮게 설정된다는 점을 특징으로 한다. 제1 실시예의 구성에서, X 커패시터 방전 저항기 R2는 제로 크로스 시점을 검지하기 위한 제로 크로스 검지 저항기뿐 아니라 X 커패시터 방전 저항기로서 동작한다. 저항값의 크기를 위한 조건은 다음과 같이 주어진다.

· X 커패시터 방전 저항기(제로 크로스 검지 저항기) R2의 저항값 > Y 커패시터 방전 저항기 R3의 저항값

· X 커패시터 방전 저항기(제로 크로스 검지 저항기) R2의 저항값 > Y 커패시터 방전 저항기 R4의 저항값

중앙 처리 장치(CPU)(203)는 도 1에 예시된 화상 형성 장치 및 전원 회로(200)의 제어를 실행하기 위한 제어 유닛이다. 이하, CPU(203)를 사용한 제어가 도 8의 흐름도를 참조하여 상세히 설명된다.

도 2에서, 전압 Vcc는 컨버터 1의 보조 권선으로부터 공급된다. 보조 권선 전압 Vcc는 포토커플러 PC2의 1차 측의 트랜지스터를 통해 공급된다. 포토커플러 PC2의 1차 측의 트랜지스터의 공급 능력이 충분하지 않으면, 보조 권선 전압 Vcc를 출력하는데 출력을 증폭시키기 위한 트랜지스터가 별도로 사용될 수 있다. CPU(203)로부터 출력된 대기 신호(“대기 신호”라고 지칭됨)가 하이 상태인 경우, 전압 Vcc가 공급되어 하이 상태(보조 권선 전압 Vcc가 출력되는 상태)로 된다. CPU(203)로부터 출력된 대기 신호가 로우 상태인 경우, 전압 Vcc가 공급되지 않고 로우 상태(보조 권선 전압 Vcc의 전위가 기준 전위 DCL과 동일한 상태)로 된다. 보조 권선 전압 Vcc는 후술되는 제로 크로스 검지 유닛(202), 컨버터 2, 트랜지스터 Q1(제1 스위칭 소자), 및 전압 검지 유닛(205)을 구동하기 위한 전력을 공급한다.

이하, 제로 크로스 검지 유닛(202)이 설명된다. AC 전원(201)으로부터 공급되는 NEUTRAL 라인의 전위가 LIVE 라인의 전위보다 높으면, X 커패시터 방전 저항기 R2를 통해 제로 크로스 검지 유닛(202)으로 전류가 흐른다. X 커패시터 방전 저항기 R2로부터 공급되는 전류가 제로 크로스 검지 유닛(202)의 트랜지스터 Q2의 베이스 단자로 흐르면, 트랜지스터 Q2가 온 상태가 된다. 저항기 R5 및 커패시터 C5는 트랜지스터 Q2의 동작 시점을 조정하기 위한 회로이다.

트랜지스터 Q2가 온 상태가 된 경우, 포토커플러 PC1의 1차 측의 다이오드 양단에 인가되는 전압이 낮아져서 포토커플러 PC1의 2차 측의 트랜지스터를 턴오프한다. 포토커플러 PC1의 2차 측의 트랜지스터가 오프 상태가 된 경우, 제로 크로스 신호(이하, Zerox 신호라고 지칭됨)의 전압이 풀업 저항기 R7를 통해 컨버터 1의 출력 전압 V5에 의해 증가하며, CPU(203)는 Zerox 신호가 하이 상태라는 것을 검지한다. NEUTRAL 라인의 전위가 LIVE 라인의 전위보다 낮으면, 전류가 X 커패시터 방전 저항기 R1을 통해 흐르고, X 커패시터 방전 저항기 R2를 통해 흐르지 않으며, 이로써 트랜지스터 Q2를 턴오프한다. 트랜지스터 Q2가 오프 상태가 된 경우, 보조 권선 전압 Vcc로부터 풀업 저항기 R6를 통해 포토커플러 PC1의 1차 측의 다이오드로 전류가 흐르며, 이로써 포토커플러 PC1의 2차 측의 트랜지스터를 턴온한다. 포토커플러 PC1의 2차 측의 트랜지스터가 온 상태가 된 경우, Zerox 신호의 전압은 감소하고, CPU(203)는 Zerox 신호가 로우 상태라는 것을 검지한다. 이하, 도 3을 참조하여 제로 크로스 파형이 설명된다.

이하, 전압 검지 유닛(205)이 설명된다. Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4로 흐르는 전류는 커패시터 C6에 충전된다. 저항기 R10는 커패시터 C6를 방전시킨다. 저항기 R11 및 커패시터 C7에 의해 평활된 전압 Vin은 전압 검지 유닛(205)에 입력된다. AC 전원(201)의 전압 감소는 커패시터 C6에 대한 충전 전류를 감소시켜서, 전압 검지 유닛(205)의 검지 전압 Vin을 감소시킨다. 전압 Vin이 미리 정해진 임계 전압 값 Vth(본 발명의 실시예에서, 1.16V)보다 크지 않으면, 전압 검지 유닛(205)은 Vout을 로우 상태가 되게 하여 컨버터 2의 출력을 정지시킨다. 컨버터 2의 출력이 정지되어 V24의 전압을 낮추는 경우, V24의 전압이 저항기 R12와 저항기 R13의 저항비에 의해 분압된 신호(V24sense 신호)의 전압이 낮아진다. CPU(203)는 V24 감지 신호에 의해 컨버터 2가 정지되었다고 판단한다. 이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 정전 검지 방법이 상세히 설명된다.

이하, 장치가 동작되지 않는 에너지 절약 상태에서의 도 2의 회로의 동작이 설명된다. 에너지 절감 상태에서, 대기 신호는 로우 상태이며, 이로써 보조 권선 전압 Vcc 또한 로우 상태이다. Vcc가 로우 상태에 있기 때문에, 저항기 R6, 포토커플러 PC1의 1차 측의 다이오드, 및 제로 크로스 검지 회로(202)의 트랜지스터 Q2의 컬렉터 단자를 통해 아무런 전류가 흐르지 않으며, 이로써 소비 전력이 억제될 수 있다. 또한, 컨버터 2에 대한 전력 공급이 정지되어 컨버터 2의 스위칭 동작을 정지시키며, 이로써 소비 전력이 억제될 수 있다. 보조 권선 전압 Vcc가 로우 상태에 있기 때문에, 고내압 트랜지스터 Q1은 오프 상태가 된다. 그러므로, Y 커패시터 방전 저항기 R3을 통해 LIVE 라인으로부터 흐르는 전류 및 Y 커패시터 방전 저항기 R4를 통해 NEUTRAL 라인으로부터 흐르는 전류가 차단되며, 이로써 소비 전력이 억제될 수 있다. 소비 전력이 억제되는 이러한 상태에서, 포토커플러 PC1의 2차 측의 트랜지스터가 항상 오프 상태이며, 이로써 Zerox 신호를 항상 하이 상태(즉, 제로 크로스 시점이 검지될 수 없는 상태)가 되게 한다. 전압 검지 유닛(205)에 대한 입력 전압은 항상 로우 상태에 있다(즉, AC 전원으로부터의 전압이 검지될 수 없음).

이하, 장치의 화상 형성 및 대기 시간에서와 같은 동작 상태에서의 도 2의 회로의 동작이 설명된다. 이러한 동작 상태에서, AC 전원(201)의 제로 크로스 시점 및 입력 전압이 검지될 수 있다. 제로 크로스 시점 및 전압이 검지될 수 있는 상태에서, 대기 신호는 하이 상태이며, 이로써 보조 권선 전압 Vcc를 하이 상태가 되게 한다. Vcc가 하이 상태에 있기 때문에, 트랜지스터 Q1, 제로 크로스 검지 유닛(202), 전압 검지 유닛(205), 및 컨버터 2를 구동하기 위한 전력이 공급된다. 이로써, 저항기 R6, 포토커플러 PC1의 1차 측의 다이오드, 및 트랜지스터 Q2의 컬렉터 단자를 통해 전류가 흐르며, 이로 인해 제로 크로스 검지 유닛(202)의 소비 전력을 증가시킨다. 또한, 컨버터 2가 활성화되어 컨버터 2의 소비 전력을 증가시킨다. 보조 권선 전압 Vcc가 하이 상태인 경우, 고전압 트랜지스터 Q1은 온 상태가 되어 전압 검지 유닛(205)으로 하여금 AC 전원(201)의 전압을 검지하게 한다. Y 커패시터 방전 저항기 R3을 통해 LIVE 라인으로부터 흐르는 전류 및 Y 커패시터 방전 저항기 R4를 통해 NEUTRAL 라인으로부터 흐르는 전류에 의해 소비 전력이 증가한다. 제로 크로스 시점 및 전압이 검지될 수 있는 상태에서, 전원 회로(200)에 의해 소비되는 전력이 증가한다.

이로써, 본 발명의 실시예에 따른 전원 회로(200)는 트랜지스터 Q1이 턴오프되어 Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4로 흐르는 전류뿐 아니라 전압을 검지하기 위해 전압 검지 유닛(205)에 의해 사용되는 전류를 차단하여 소비 전력을 감소시킨다는 점을 특징으로 한다.

이하, 도 3을 참조하여 Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4의 효과가 설명된다. 도 3은 제로 크로스 시점의 검지 정확도에 대한 본 발명의 실시예에 따른 Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4의 영향을 예시하기 위한 시뮬레이션도(simulation diagram)이다. 도 3의 파형은 X 커패시터 C1 = 0.56μF, Y 커패시터 C3 = C4 = 2200pF, X 커패시터 방전 저항기 R1 = R2 = 1000kΩ, 및 Y 커패시터 방전 저항기 R3 = R4 = 150kΩ의 조건 하에서의 시뮬레이션 결과를 예시한다.

파형(301)은 AC 전원(201)으로부터 공급된 AC 전압 파형(220Vrms, 50Hz)을 표시한다. 제로 크로스 포인트인 Zerox 1, Zerox 2, Zerox 3, 및 Zerox 4는 AC 전압 파형 위의 화살표에 의해 표시된다. 파형(302)은 Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4가 통전된 경우의 제로 크로스 파형을 표시한다. 파형(302)에서, Zerox 신호가 하강하는 시점은 AC 전원(201)의 제로 크로스 Zerox 1 및 Zerox 3과 일치한다. Zerox 2 및 Zerox 4의 시점은 CPU(203) 내부에서 검지된다. 더 구체적으로, Zerox 1 내지 Zerox 3의 주기(AC 전원(201)의 일 주기)는 CPU(203)에 의해 계산된다(본 발명의 실시예에서, 20msec). CPU(203)는, Zerox 2(4)의 시점으로서, 예를 들어, Zerox 신호가 하강하는 시점인 Zerox 1(3)부터 반주기(본 발명의 실시예에서, 10msec) 후의 시점을 추정한다. 이에 따르면, 제로 크로스가 하강하는 시점 또는 제로 크로스가 상승하는 시점이 판단될 수 있으면, 제로 크로스의 상승 및 하강이 검지되고 추정될 수 있다.

파형(303)은 Y 커패시터 방전 저항이 차단된 상태에서의 제로 크로스 파형(제3 실시예에 설명된 제3 상태에서의 파형)을 표시한다. 파형(303)이 상승 및 하강하는 시점은 파형(301)의 AC 전원(201)의 제로 크로스와 일치하지 않는다. 이러한 오차는 Y 커패시터 C3 및 C4에 충전된 전하가 방전될 때까지 걸리는 시간에 의해 일어난다(CR 지연). 파형(303)의 상태에서, X 커패시터 방전 저항기 R1 및 R2 및 Y 커패시터 C3 및 C4로 인한 CR 지연은 제로 크로스 시점 검지시의 오차의 원인이다. 파형(302)에서, Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4의 저항값이 작으며, 이로써 파형(303)에 일어나는 CR 지연이 감소하여 제로 크로스 시점 검지 시에 오차를 개선할 수 있다. 파형(303)의 상태에서 제로 크로스 시점 검지 시의 오차는 AC 전원(201)으로부터 공급된 AC 전압 및 외부 전원 유닛(40)이 접지된 상태(GND)에 따라 다르다. 이런 이유 때문에, 파형(303)의 Zerox 신호로부터 제로 크로스 시점을 정확히 검지하는 것은 어렵다. 파형(303)에서, 상승 또는 하강 시점 또는 그 개수에 기반하여 파형(301)에 표시된 AC 전원(201)으로부터 공급된 AC 전압의 사이클(주파수)을 검지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 정전을 검지하는 동작을 설명한 시뮬레이션도이다. 시뮬레이션은 AC 전원(201)의 전압이 220Vrms(유효 전압 값)이고, 컨버터 1의 출력이 5V 및 6A이고(30W의 고정 전력 부하), 컨버터 2의 출력이 24V 및 6A이고(144W의 고정 전력 부하), 컨버터 1 및 컨버터 2의 변환 효율성이 90%이고, 1차 평활 커패시터 C2의 용량이 270μF인 조건 하에서 수행된다.

파형(400)은 AC 전원(201)으로부터 공급된 입력 전압 파형(LIVE 단자와 NEUTRAL 단자 사이의 전압)을 표시한다. 본 발명의 실시예에서, 전력 케이블(50)이 도면의 시점 ACOFF(30msec: AC 전압 파형의 1과 1/2 후의 사이클)에서 분리된다고 가정한다. 파형(400)으로부터, X 커패시터 C1에 충전된 전하는 전력 케이블(50)이 분리된 시점에 방전되며, 방전 종료 후에 전압이 0V로 감소한다는 점을 알 수 있다. 파형(411)은 1차 평활 커패시터 C2에 충전된 전압을 표시한다. 파형(421)은 Zerox 신호를 표시한다. 이하, 제로 크로스 검지 유닛(202)을 사용하는 제1 정전 검지 유닛의 일례가 설명된다. 본 발명의 실시예에서, 20msec의 하나의 전파(full wave)의 순간 인터럽션(즉, 순간적인 정전) 시에 정전 상태를 검지하지 않고 V24 및 V5를 계속 출력하고 가능한 한 빨리 정전 상태를 검지할 수 있는 방법이 설명된다. AC 전원(201)이 정전되면, 제로 크로스가 검지될 수 없으며, 이로써 AC 전원(201)의 정전이 판단될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 50Hz의 AC 주파수에서의 제로 크로스 상승 및 하강은 20msec의 AC 사이클마다 검지되며, 이로써 최대 20msec의 검지 오차가 발생된다. 5msec가 주파수 변화를 위한 오차 요인으로 고려된 경우, 제로 크로스 상승이 마지막으로 검지된 후 정전 상태가 제로 크로스 상승이 검지되지 않은 상태가 45msec 이상(미리 정해진 시간 이상) 지속된 경우에 정전 상태를 검지하기만 하면 된다.

Zerox 신호(421)로부터, 정전 상태가 발생하고 잠시 후에 제로 크로스 하강이 검지된다는 점을 알 수 있다. 음전하가 X 커패시터 C1에 충전된 상태에서 전력 케이블(50)이 분리되면, X 커패시터 C1의 전하들은 베이스 전류를 트랜지스터 Q2에 계속 공급한다. 이러한 이유 때문에, Zerox 신호는 하이 상태를 유지하다가, X 커패시터 C1이 방전되어 제로 크로스 하강이 검지된 후 로우 상태로 된다. 제로 크로스 하강이 마지막으로 검지될 수 있는 시점은 X 커패시터 C1에 충전된 전하에 의존하며, 이로써 시점이 크게 분산된다. 이러한 이유 때문에, 본 발명의 실시예에 따른 제1 정전 검지 유닛은, 제로 크로스 상승이 마지막으로 검지된 후 다음 상승이 검지될 때까지 걸리는 시간과 제로 크로스 하강이 마지막으로 검지된 후 다음 하강이 검지될 때까지 걸리는 시간 중 어느 하나가 45msec 이상 걸리는 상태에서 정전 상태를 검지한다. 파형(421)에 표시된 바와 같이, 제로 크로스를 사용하여 정전 상태가 검지된 경우에, 제로 크로스가 검지된 직후 AC 전원으로부터의 전압 공급이 차단(정전)되는 시점(ACOFF 시점)은 제로 크로스를 사용하여 정전 상태를 검지하는 데 가장 오랜 시간이 걸리는 조건이다. 도 4에 예시된 예에서, 제1 정전 검지 유닛은 정전 상태가 시점 ACOFF에 일어난 후 대략 45msec에 정전 상태를 검지할 수 있다.

이하, 전압 검지 유닛(205)을 사용하는 제2 정전 검지 유닛이 설명된다. 파형(431)은 전압 검지 유닛(205)의 입력 전압 Vin을 표시한다. 입력 전압 Vin은 시점 ACOFF에 낮아져서 입력 전압 Vin이 임계 전압 값 Vth 이하가 되는 시점(60msec)에 컨버터 2의 동작을 정지시킨다. 앞서 설명한 바와 같이, 전압 검지 유닛(205)은 정전이 일어난 후 30msec에 컨버터 2를 정지시키도록 설정되어서 20msec의 전파의 순간 인터럽션 시에 정전 상태를 검지하지 못한다. 파형은 컨버터 2의 출력 전압 V24를 표시한다. 컨버터 2의 동작이 정지된 경우, 출력 전압이 급격히 감소한다. 전압 V24의 감소는, V24의 전압이 저항기 R12와 저항기 R13의 저항 비에 의해 분압된 V24sense 값을 로우 상태로 낮춘다. CPU(203)는 V24sense 신호에 기반하여 정전 상태를 검지 할 수 있다. 파형(451)은 컨버터 1의 출력 전압 V5를 표시한다. 컨버터 1의 출력 전압이 유지될 수 있게 하는 한계 전압 값 이하로 1차 평활 커패시터 C2에 충전된 전압(411)이 감소하는 경우, 컨버터 1은 더 이상 출력 전압 V5를 유지할 수 없다. 본 발명의 실시예에 따른 컨버터 1의 한계 전압은 120V로 간주된다. 컨버터 1이 출력 전압 V5를 유지할 수 없는 시점 V5OFF(173msec)가 예시된다.

도 4에 예시된 바와 같이, 제2 정전 검지 유닛은 정전 상태가 시점 ACOFF에 일어난 후 대략 30msec에 정전 상태를 검지할 수 있다. 정전 상태가 검지된 후 컨버터 1이 정지될 때까지 대략 113msec의 유예 시간이 획득될 수 있다. 화상 형성 장치 및 전원 회로는 앞서 설명된 유예 시간을 사용하여 정상적으로 정지될 수 있는 상태로 천이되기만 하면 된다. 도 4에 설명된 예시로부터, 제2 정전 검지 유닛이 제1 정전 검지 유닛보다 먼저 정전 상태를 검지할 수 있다는 점을 알 수 있다.

도 5는 제1 실시예에 따른 정전 검지 유닛을 예시한 시뮬레이션도이다. 도 4에 설명된 시뮬레이션과 유사한 점은 설명에서 생략된다. 이 시뮬레이션에서, AC 전원(201)으로부터 공급된 입력 전압이 220Vrms로부터 100Vrms로 낮아진 정전 상태가 도시된다. 파형(500)은 AC 전원(201)으로부터 공급된 입력 전압 파형(LIVE 단자와 NEUTRAL 단자 사이의 전압)을 표시한다. 본 발명의 실시예에서, 전원 전압이 0msec에서 220Vrms로부터 100Vrms로 낮아진다고 가정한다. 파형(511)은 1차 평활 커패시터 C2에 충전된 전압을 표시한다.

이하, 제로 크로스 검지 유닛(202)에 의한 제1 정전 검지 유닛이 설명된다. 파형(521)은 Zerox 신호를 표시한다. AC 전원(201)의 전압이 낮아진 경우에도, 제로 크로스가 정지되지 않으며, 이로써 제1 정전 검지 유닛은 전압이 낮아진 상태를 검지할 수 없다.

이하, 전압 검지 유닛(205)에 의한 제2 정전 검지 유닛이 설명된다. 파형(531)은 전압 검지 유닛(205)의 입력 전압 Vin을 표시한다. 입력 전압 Vin은 AC 전원(201)의 전압이 낮아지는 시점에 낮아지며, 컨버터 2의 동작은 입력 전압 Vin이 임계 전압 값 Vth 이하가 되는 시점(95msec)에 정지된다. 파형(541)은 컨버터 2의 출력 전압 V24의 전압 값을 표시한다. 파형(551)은 컨버터 1의 출력 전압 V5의 전압 값을 표시한다.

앞서 설명된 바와 같이, 컨버터 1의 출력 전압이 유지될 수 있게 하는 120V의 한계 전압 값 이하로 1차 평활 커패시터 C2에 충전된 전압(511)이 감소하는 경우, 컨버터 1은 더 이상 출력 전압 V5를 유지할 수 없다. 도 5에 예시된 바와 같이, 1차 평활 커패시터의 전압이 120V 이하로 낮아지기 전에 제2 정전 검지 유닛에 의해 정전 상태가 검지될 수 있다. 화상 형성 장치 및 전원 회로는 컨버터 1이 정지되기 전에 정상적으로 정지될 수 있는 상태로 천이될 수 있다.

도 6은 제1 실시예에 따른 정전 검지 유닛을 예시한 시뮬레이션도이다. 도 4에 설명된 시뮬레이션과 유사한 점은 설명에서 생략된다. 파형(600)은 AC 전원(201)으로부터 공급된 입력 전압 파형(LIVE 단자와 NEUTRAL 단자 사이의 전압)을 표시한다. 본 발명의 실시예에서, 전력 케이블(50)이 시점 ACOFF(25msec)에 분리된다고 가정한다. 파형(600)으로부터, X 커패시터 C1에 충전된 전하는 전력 케이블(50)이 분리된 시점에 방전되며 시작하며, 방전 종료 후에 전압이 0V로 감소한다는 점을 알 수 있다. 파형(611)은 1차 평활 커패시터 C2에 충전된 전압을 표시한다. 파형(621)은 Zerox 신호를 표시한다. 이하, 제로 크로스 검지 유닛(202)을 사용하는 제1 정전 검지 유닛이 설명된다. 도 4에 설명되는 바와 같이, 제로 크로스 상승이 마지막으로 검지된 후 제로 크로스 상승이 검지될 수 없는 상태가 45msec을 경과한 경우에 정전 상태가 검지될 수 있다. 제1 정전 검지 유닛은 55msec의 시점, 즉 시점 ACOFF(25msec)에 정전이 일어난 후 30msec의 시점에 정전 상태를 검지할 수 있다.

이하, 전압 검지 유닛(205)에 의한 제2 정전 검지 유닛이 설명된다. 파형(631)은 전압 검지 유닛(205)의 입력 전압 Vin을 표시한다. 도 4에 설명된 파형(431)과 파형(631)을 비교함으로써, 정전 상태가 일어나고 잠시 후에 입력 전압 Vin이 낮아지기 시작한다는 점을 알 수 있다. 파형(600)에 의해 표시되는 바와 같이, AC 전원(201)의 전압이 피크 값에 도달하는 시점에 전력 케이블(50)이 분리되면, AC 전원(201)의 피크 전압은 X 커패시터 C1에 충전된다. 이러한 이유 때문에, 파형(631)에 의해 표시되는 입력 전압 Vin의 전압이 임계 전압 값 Vth 이하로 낮아진 후 정전 상태를 검지하는 데 필요한 시간은 커패시터 C1의 전압이 낮아지고 있는 시간만큼 증가한다. 도 6에서, 정전 상태를 검지하는 제1 정전 검지 유닛을 위해 요구되는 시간은 51msec이다. 도 4의 경우와 비교하여, 대략 21msec의 지연 시간이 일어난다.

이러한 지연은 X 커패시터 C1의 용량, X 커패시터 방전 저항기 R1 및 R2, 및 Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4에 의해 판단되는 CR 지연에 기인한다. 본 발명의 실시예에서, X 커패시터 방전 저항기 R1 및 R2보다 저항이 낮은 Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4는, Y 커패시터 방전 저항기가 사용되지 않는 경우와 비교하여, 지연 시간을 감소시킬 수 있도록 사용된다. 정전 상태가 전압 검지 유닛(205)을 사용하여 검지된 경우에, 도 6에 예시된 바와 같이, AC 전원(201)의 전압이 피크 값에 도달한 시점에 전력 케이블(50)이 분리되면, 정전 상태를 검지하는 데 가장 오랜 시간이 걸린다.

파형(641)은 컨버터 2의 출력 전압 V24의 전압을 표시한다. 파형(651)은 컨버터 1의 출력 전압 V5의 전압을 표시한다. 1차 평활 커패시터 C2에 충전된 전압(611)이 낮아지기 때문에 컨버터 1이 출력 전압 V5를 유지할 수 없는 시점 V5OFF(197msec)가 예시된다.

도 6에 예시된 바와 같이, 제1 정전 검지 유닛은 정전이 시점 ACOFF에 일어난 후 대략 30msec에 정전 상태를 검지할 수 있다. 정전 상태가 검지된 후 컨버터 1이 정지될 때까지 대략 142msec의 유예 시간이 획득될 수 있다. 화상 형성 장치 및 전원 회로는 앞서 설명된 유예 시간을 사용하여 정상적으로 정지될 수 있는 상태로 천이되기만 하면 된다. 도 6에 설명된 예시로부터, 제1 정전 검지 유닛이 제2 정전 검지 유닛보다 먼저 정전 상태를 검지할 수 있다는 점을 알 수 있다. 그러나, 도 6은 전력 케이블(50)이 분리되는 이유에 기인하는 정전 상태를 설명한다. AC 전원(201)의 출력이 0V로 감소하는 경우, 예를 들어 X 커패시터 C1의 전하들은 즉시 방전된다. 이러한 이유 때문에, 앞서 설명된 지연 시간이 감소하며, 제2 정전 검지 유닛조차 정전 상태를 빠르게 검지할 수 있다.

도 7은 제1 실시예에 따른 정전 검지 유닛을 예시한 시뮬레이션도이다. 도 4에 설명된 시뮬레이션과 유사한 점은 설명에서 생략된다. 시뮬레이션은 컨버터 1의 출력이 5V 및 6A이고(30W의 고정 전력 부하) 컨버터 2의 출력이 24V 및 0 A인 경우(0W의 고정 전력 부하), 즉 컨버터 1의 출력 전압 V5의 전력이 크고, 컨버터 2의 출력 전압 V24의 전력이 매우 작은 경우를 설명한다.

파형(700)은 AC 전원(201)으로부터 공급된 입력 전압 파형(LIVE 단자와 NEUTRAL 단자 사이의 전압)을 표시한다. 본 발명의 실시예에서, 전력 케이블(50)이 시점 ACOFF(25msec)에 분리된다고 가정한다. 파형(711)은 1차 평활 커패시터 C2에 충전된 전압을 표시한다.

파형(721)은 Zerox 신호를 표시한다. 이하, 제로 크로스 검지 유닛(202)을 사용하는 제1 정전 검지 유닛이 설명된다. 도 4에 설명되는 바와 같이, 제로 크로스 상승이 마지막으로 검지된 후 제로 크로스 상승이 검지될 수 없는 상태가 45msec을 경과한 경우에 정전 상태가 검지될 수 있다. 제1 정전 검지 유닛은 55msec의 시점, 즉 시점 ACOFF(25msec)에 정전이 일어난 후 30msec의 시점에 정전 상태를 검지할 수 있다.

이하, 전압 검지 유닛(205)에 의한 제2 정전 검지 유닛이 설명된다. 파형(731)은 전압 검지 유닛(205)의 입력 전압 Vin을 표시한다. 컨버터 2의 출력 전압 V24의 전력이 매우 작으면, 컨버터 2가 제2 정전 검지 유닛에 의해 정지된 경우에도 컨버터 2의 출력 전압 V24가 커패시터(미도시)에 의해 유지될 수 있다. 이러한 이유 때문에, 컨버터 2의 출력 전압 V24의 전력이 매우 작으면, V24sense가 하이 상태로 유지되며, CPU(203)는 컨버터 1의 출력이 정지되기 전에 정전 상태를 검지할 수 없는 경우도 있다. 이하 설명되는 제2 실시예에 따른 전원 회로(900)와 같이, 포토커플러 PC3이 추가되면, 전력 상태를 직접 검지하기 위해, 제2 정전 검지 유닛에 의해 정전 상태가 검지될 수 있다.

파형(741)은 컨버터 2의 출력 전압 V24를 표시한다. 파형(751)은 컨버터 1의 출력 전압 V5를 표시한다. 1차 평활 커패시터 C2에 충전된 전압(711)이 낮아지기 때문에 컨버터 1이 출력 전압 V5를 유지할 수 없는 시점 V5OFF(352msec)가 예시된다.

도 7에 예시된 바와 같이, 제1 정전 검지 유닛은 정전이 시점 ACOFF에 일어난 후 대략 30msec에 정전 상태를 검지할 수 있다. 정전 상태가 검지된 후 컨버터 1이 정지될 때까지 대략 297msec 의 유예 시간이 획득될 수 있다.

도 8은 제1 실시예에 따른 CPU(203)에 의해 제어되는 전원 회로(200)의 제어 시퀀스를 예시한 흐름도이다. 단계 S800에서, 제어가 시작되며, 처리가 단계 S801로 진행한다. 단계 S801에서, 대기 신호가 하이 상태로 되어 컨버터 2, 제로 크로스 검지 회로(202), 및 전압 검지 유닛(205)에 전력을 공급하고, Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4를 통전시킨다(이는 제로 크로스 및 전압이 검지될 수 있는 제2 상태임).

단계 S802에서, CPU(203)는 전압 검지 유닛(205)의 전압 Vin이 임계 전압 값 Vth보다 작은지 여부를 판단한다. 입력 전압 Vin이 임계 전압 값 Vth보다 낮으면(단계 S802에서, 예), 처리가 단계 S803로 진행한다. 단계 S803에서, 컨버터 2가 정지된다. 입력 전압 Vin이 임계 전압 값 Vth보다 높으면(단계 S802에서, 아니오), 처리가 단계 S804로 진행한다. 단계 S804에서, 컨버터 2가 시작된다. 컨버터 2가 이미 시작되었으면, 컨버터 2는 동작 상태로 유지된다.

단계 S805에서, CPU(203)는 V24sense 신호에 기반하여 정전 상태를 판단한다. V24sense 신호가 로우 상태로 되면(단계 S805에서, 예), CPU(203)는 정전 상태를 검지한다. 처리가 단계 S809로 진행한다. 단계 S805에서 아니오이면, 단계 S806에서 AC 전원(201)의 제로 크로스가 Zerox 신호의 하강 시점에 기반하여 검지된다.

단계 S807에서, CPU(203)가 45msec 이상 Zerox 신호의 상승 또는 하강이 검지될 수 없으면, 처리가 단계 S809로 진행하여 정전 상태를 검지한다. 본 발명의 실시예는 Zerox 신호의 상승 및 하강 모두가 검지된 경우를 설명하지만, 정전 상태가 Zerox 신호의 상승과 하강 중 어느 하나에 의해 검지된 경우에도 효과가 있다.

단계 S805 및 단계 807에서 정전 상태가 검지되면, 단계 S809에서, 대기 신호가 로우 상태로 되어, 컨버터 2, 제로 크로스 검지 회로(202), 및 전압 검지 유닛(205)에 대한 전력 공급을 차단함으로써, 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4를 차단 상태가 되게 한다(이는 제1 상태 및 에너지 절감 상태임). 제1 상태는 AC 전원(201)이 정전을 갖는 경우에도 전원이 정상적으로 정지될 수 있는 상태이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치가 하드 디스크(미도시)를 갖는다면, CPU(203)는 데이터 충돌을 회피하기 위한 처리를 수행한다. 단계 S808에서, 대기 상태가 종료되었다고 판단될 때까지 앞서 설명된 처리가 반복된다. 단계 S809의 처리가 종료된 후, 단계 S810에서 제어가 종료된다.

이하, 제로 크로스 검지 유닛(202)을 사용한 제1 정전 검지 유닛 및 전압 검지 유닛(205)을 사용한 제2 정전 검지 유닛의 효과가 설명된다. 도 4에 설명되는 바와 같이, 제로 크로스가 검지되는 직후에 전력 케이블(50)이 분리되면, 제1 정전 검지 유닛이 정전 상태를 검지하는 데 가장 오랜 시간이 걸리며, 제2 정전 검지 유닛은 제1 정전 검지 유닛보다 먼저 정전 상태를 검지할 수 있다. 도 6에 설명되는 바와 같이, AC 전원(201)의 전압이 피크 값에 도달하는 시점에 전력 케이블(50)이 분리되면, 제2 정전 검지 유닛이 정전 상태를 검지하는 데 가장 오랜 시간이 걸리며, 제1 정전 검지 유닛은 제2 정전 검지 유닛보다 먼저 정전 상태를 검지할 수 있다. 제1 정전 검지 유닛 및 제2 정전 검지 유닛을 사용함으로써, 전력 케이블(50)이 분리되는 시점이 변경된 경우에도 정전 상태를 빠르게 검지할 수 있다. 도 5에 예시된 바와 같이, AC 전원(201)의 전압이 상당히 낮아지면, 정전 상태는 제2 정전 검지 유닛에 의해 검지될 수 있다. 도 7에 설명된 바와 같이, 컨버터 1의 출력 전압 V5의 전력이 크고, 컨버터 2의 출력 전압 V24의 전력이 매우 작으면, 정전 상태가 제1 정전 검지 유닛에 의해 검지될 수 있다.

제로 크로스 검지 유닛(202)을 사용한 제1 정전 검지 유닛 및 전압 검지 유닛(205)을 사용한 제2 정전 검지 유닛의 사용은 간단한 구성을 갖는 정전 상태를 정확히 검지할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 전원 회로(200)에서, 제1 스위칭 소자 Q1은 Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4로 흐르는 전류를 차단하기 위한 유닛 및 전압 검지 유닛(205)의 전압을 검지하는 데 필요한 전류를 차단하기 위한 유닛으로서 사용되며, 단 하나의 고전압 스위칭 소자 Q1로 하여금 제로 크로스 및 정전 전압이 검지될 수 있는 상태와 소비 전력이 감소될 수 있는 상태를 스위칭하게 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 간단한 구성으로 정전 상태가 빠르게 검지될 수 있으며, 장치의 대기 상태에서의 소비 전력이 감소될 수 있다.

제2 실시예가 설명될 것이다. 이하, 제2 실시예에 따른 전압 검지 유닛(905)을 포함하는 전원 회로(900)가 도 9를 참조하여 설명된다. 제1 실시예에서 구성과 유사한 구성은 설명으로부터 생략된다.

제1 실시예와 달리, 제2 실시에는 포토커플러 PC3를 요구한다. 도 7에 설명된 바와 같이, 컨버터 1의 출력 전압 V5의 전력이 크고, 컨버터 2의 출력 전압 V24의 전력이 작으면, 정전 상태가 전압 검지 유닛(905)에 의해 검지될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 전압 검지 유닛(905)의 동작이 설명될 것이다. 입력 전압 Vin이 미리 정해진 임계 전압 값 Vth(본 발명의 실시예에서, 1.16V) 이하이면, 전압 검지 유닛(905)은 Vout을 로우 상태가 되게 하여 전류가 포토커플러 PC3의 1차 측의 다이오드로 흐르는 것을 방지한다. 풀업 저항기 R901 및 R902가 제공된다. 전류가 포토커플러 PC3의 1차 측에 다이오드로 흐르지 않으면, 포토커플러 PC3의 2차 측의 트랜지스터가 턴오프되어 VACsense 신호가 하이 상태가 되게 하며, 이로써 CPU(203)가 정전 상태를 검지하게 할 수 있다.

이하, 제3 실시예 내지 제8 실시예가 적용된 장치의 일례가 설명된다. 이하, 적용될 장치의 일례가 설명된다. 도 10은 전자 사진 기록 기법을 사용하는 화상 형성 장치의 단면부이다. 시트 카세트(11)에 적재된 기록 매체인 기록지가 한 장씩 픽업 롤러(12)에 의해 보내지며, 급지 롤러(13)에 의해 레지스트레이션 롤러(14)로 반송된다. 기록지는 미리 정해진 시점에 레지스트레이션 롤러(14)에 의해 공정 카트리지(15)로 반송된다. 공정 카트리지(15)에는 대전 유닛(16), 현상 유닛인 현상 롤러(17), 세정 유닛인 클리너(18), 및 전자 사진 방식의 감광 부재인 감광 드럼(19)이 통합되어 있다. 전자 사진 방식의 공지의 공정들의 일련의 처리에 의해 미정착된 토너 화상이 기록지에 형성된다.

감광 드럼(19)의 표면이 대전 유닛(16)에 의해 균일하게 대전된 후 화상 노출 유닛인 스캐너 유닛(21)에 의한 화상 신호에 기반하여 화상 노광이 수행된다. 스캐너 유닛(21)의 레이저 다이오드(22)로부터 방출된 레이저 빔은 회전식 다각형 미러(23) 및 반사 미러(24)를 통해 메인 스캐닝 방향으로 스캐닝하며, 감광 드럼(19)의 회전에 의해 서브 스캐닝 방향으로 스캐닝하여 감광 드럼(19)의 표면에 2차원 잠상을 형성한다. 감광 드럼(19)의 잠상은 토너를 공급하는 현상 롤러(17)에 의해 토너 화상으로서 가시화된다. 토너 화상은 전사 롤러(20)에 의해, 레지스트레이션 롤러(14)로부터 반송된 기록지로 전사된다. 토너 화상이 전사된 기록지는 화상 가열 장치(100)로 반송되어 가열 및 가압 처리가 수행되며, 이로써 기록지에 미정착된 토너 화상이 기록지에 정착된다. 기록지는 중간 배지 롤러(26) 및 배지 롤러(27)에 의해 화상 형성 장치 외부로 배출되며, 일련의 인쇄 동작이 종료된다. 모터(30)는 가열 장치(화상 가열 장치)(100)를 포함하는 각각의 유닛에 구동력을 제공한다.

가열 장치(장착 유닛)(100)는 무단 벨트, 무단 벨트의 내부 표면과 접촉되어 있는 세라믹 히터, 및 무단 벨트를 통해 세라믹 히터와 함께 정착 닙부를 형성하는 가압 롤러를 포함한다. 가열 장치(정착 유닛)(100)를 위한 전력 제어 유닛은 스위치 소자를 사용하는 상업용 전원인 AC 전원으로부터 입력된 전력(AC 전압)의 위상을 제어한다. AC 전원이 위상 제어의 기준인 0V(이하, 제로 크로스라고 지칭됨)가 되는 시점에 기반하여 AC 전원으로부터 공급되는 AC 파형의 위상이 제어되며, 전력 제어 유닛은 위상 제어를 실행한다. 전원 회로(200)가 화상 형성 장치에 사용된다. 상업용 전원인 외부 전원 유닛(40)으로부터 공급되는 AC 전원이 전력 케이블(50)을 통해 전원 회로(200)에 연결된다.

본 발명은 X 커패시터를 방전시키기 위한 회로를 간단한 구성으로 구현하기 위해 전원 유닛에서의 Y 커패시터 방전 저항기가 제로 크로스 검지를 위한 제로 크로스 검지 저항기로서 겸용되도록 회로가 구성된다는 점을 특징으로 한다. 이하, 본 발명의 특징부는 실시예에 기반하여 상세히 설명된다.

제3 실시예가 설명될 것이다. 도 11a는 제3 실시예에 따른 정전 검지 유닛을 포함하는 전원 유닛(200)을 예시한다. 도 11b는 이하 설명되는 본 발명의 실시예에 따른 변형예이다. 외부 전원 유닛(40)은 그라운드 전위에 대한 접지점(이하 GND라고 지칭됨) 및 AC 전원(201)을 포함한다. AC 전원(201)은 LIVE 라인과 NEUTRAL 라인 사이에 AC 전압을 출력한다. 본 발명의 실시예는 NEUTRAL 라인이 외부 전원 유닛(40)의 GND에 접지되는 일례를 설명한다. 본 발명의 실시예는 LIVE 라인이 GND에 접지된 경우에도 효과적이다. 화상 형성 장치의 프레임 접지(이하, FG라고 지칭됨)가 GND에 연결되지 않는 상태에서도, 제로 크로스의 검지 정확도가 충족될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 외부 전원 유닛(40)은 3개의 라인, 즉 LIVE 라인, NEUTRAL 라인, 및 GND 라인을 통해 전원 회로(200)에 연결된다. 화상 형성 장치의 FG는 GND 라인에 연결된다. AC 전원(201)으로부터 공급된 AC 전압은 브릿지 다이오드 회로 BD1에 의해 전파 정류되고, 1차 평활 커패시터 C2에 의해 평활된다. 1차 평활 커패시터 C2의 저전위 측은 DCL로 간주되며, 1차 평활 커패시터 C2의 고전위 측은 DCH로 간주된다.

전파 정류가 브릿지 다이오드 회로 BD1 및 1차 평활 커패시터 C2에 의해 수행되는 후단에서, 제1 컨버터 1이 연결된다. 컨버터 1은 절연형 DC/DC 컨버터로서 1차 측의 DC 전압으로부터 2차 측으로 DC 전압 V1을 출력한다.

이하, 제로 크로스 검지 유닛(202)이 설명된다. AC 전원(201)으로부터 공급되는 NEUTRAL 라인의 전위가 LIVE 라인의 전위보다 높으면, 제2 용량 소자인 X 커패시터 C1를 방전시키기 위한 제2 방전 저항기로 동작하는 X 커패시터 방전 저항기 R2를 통해 제로 크로스 검지 유닛(202)으로 전류가 흐른다. X 커패시터 방전 저항기 R2로부터 공급되는 전류가 제로 크로스 검지 유닛(202)의 트랜지스터 Q2의 베이스 단자로 흐르면, 트랜지스터 Q2가 온 상태가 된다. 저항기 R5 및 커패시터 C5는 트랜지스터 Q2의 동작 시점을 조정하는 데 사용된다. 트랜지스터 Q2가 온 상태가 된 경우, 포토커플러 PC1의 1차 측의 다이오드 양단에 인가되는 전압이 낮아져서 포토커플러 PC1의 2차 측의 트랜지스터를 턴오프한다. 포토커플러 PC1의 2차 측의 트랜지스터가 오프 상태가 된 경우, 제로 크로스 신호의 전압이 풀업 저항기 R7을 통해 컨버터 1의 출력 전압 V1에 의해 증가하며, CPU(203)는 Zerox 신호가 하이 상태라는 것을 검지한다. NEUTRAL 라인의 전위가 LIVE 라인의 전위보다 낮으면, 전류가 X 커패시터 방전 저항기 R2를 통해 흐르지 않으며, 이로써 트랜지스터 Q2를 턴오프한다. 트랜지스터 Q2가 오프 상태가 된 경우, 이하 설명되는 보조 권선 전압 Vcc로부터 풀업 저항기 R6을 통해 포토커플러 PC1의 1차 측의 다이오드로 전류가 흐르며, 이로써 포토커플러 PC1의 2차 측의 트랜지스터를 턴온한다. 포토커플러 PC1의 2차 측의 트랜지스터가 온 상태가 되는 경우, Zerox 신호의 전압은 감소하고, CPU(203)는 Zerox 신호가 로우 상태라는 것을 검지한다. 이하, 도 12을 참조하여 제로 크로스 파형이 설명된다.

일본 특허 출원 공개공보 제2003-199343호에 설명된 바와 같이, Y 커패시터(이하, Y 커패시터 방전 저항기라고 지칭됨)를 방전시키는 제1 방전 저항기는 AC 전원의 전파 정류 후의 전기 전위와 FG 사이의 제1 용량 소자(이하, Y 커패시터라고 지칭됨) 및 제로 크로스 검지 유닛을 포함하는 전원 회로의 제로 크로스를 정확히 검지하는데 필요하다. 도 2의 커패시터 C3 및 커패시터 C4는 노이즈를 방지하기 위한 Y 커패시터이다. 후술되는 바와 같이, Y 커패시터 C3가 존재하지 않는 경우에도(즉, Y 커패시터 C4만 제공됨), 본 발명의 실시예에 설명된 Y 커패시터 방전 저항기의 효과가 이용될 수 있다. 유사하게, Y 커패시터 C4가 존재하지 않는 경우에도(즉, Y 커패시터 C3만 제공됨), 본 발명의 실시예에 설명된 Y 커패시터 방전 저항기의 효과가 이용될 수 있다. 저항기 R3 및 R4는 Y 커패시터 C3 및 C4를 방전시키는 데 사용되는 Y 커패시터 방전 저항기이다. 다이오드 D1 및 D2는 역류를 방지하는 기능을 한다. 이하, 도 12를 참조하여 Y 커패시터 방전 저항기의 효과가 설명된다. 고전압 트랜지스터 Q1은 Y 커패시터 방전 저항기로 흐르는 전류를 차단하는 데 사용되는 제1 스위칭 소자이다. 본 발명의 실시예에서, 고내압 양극성 트랜지스터가 Q1로서 사용되지만, 전계 효과 트랜지스터(FET) 등의 다른 스위칭 소자가 사용될 수 있다. 저항기 R9는 트랜지스터 Q1을 구동하기 위한 풀-업 저항기이다. 저항기 R8은 트랜지스터 Q1을 보호하는 역할을 한다.

X 커패시터 방전 저항기 R2는 또한 Y 커패시터 C3 및 C4에 충전된 전하를 방전시키기는 기능을 갖는다. 그러나, 이 저항기의 저항은 Y 커패시터 C3 및 C4의 용량에 비해 충분히 작지 않으며, 이로써 제로 크로스 시점의 검지 정확도가 도 12에서 설명되는 CR 지연으로 인해 낮아진다. Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4의 저항은 X 커패시터 방전 저항기들 사이의 제로 크로스 검지 회로(202)에 전류를 공급하는 적어도 X 커패시터 방전 저항기 R2보다 낮게 설정된다. 본 발명의 실시예의 구성에서, 저항기 R2는 제로 크로스 검지 저항기 및 X 커패시터 방전 저항기로서 겸용된다.

CPU(203)는 도 19에 예시된 전원 회로(200) 및 화상 형성 장치를 제어하는 데 사용된다. 이하, CPU(203)를 사용한 제어가 도 14의 흐름도를 참조하여 상세히 설명된다.

이하, 전력 케이블(50)이 분리되면 X 커패시터 C1을 방전시키는 방법이 설명된다. X 커패시터 C1의 충전 상태가 양이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 높음), 전력 케이블이 분리된 상태가 후술되는 전력 케이블 분리 검지 유닛(AC 전압의 입력이 차단된다는 것을 검지하기 위한 입력 전압 검지 유닛)에 의해 검지되어 트랜지스터 Q1을 턴온하는데, 이로써 Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 BD1(이하, 제1 방전 경로라고 지칭)을 통해 X 커패시터 C1의 전하를 방전시킨다. 전력 케이블 분리 검지 유닛은 충전 저항기 R11, 충전 커패시터 C11, 및 충전 커패시터 C11의 방전 유닛으로 형성된다. 전원 회로(200)에서, 충전 커패시터 C11의 방전 유닛은 저항기 12 및 13과 트랜지스터 Q11을 포함한다. X 커패시터 C1의 충전 상태가 음이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 낮음), 트랜지스터 Q1은 저항기 R12를 통해 온 상태가 되어 충전 커패시터 C11을 방전시킨다. 저항기 R13은 트랜지스터 Q11의 보호 저항기이다. 충전 커패시터 C11은 AC 전원(201)으로부터 공급되는 AC 전압의 반주기마다 충전 저항기 R11에 의해 충전되는 하프-사이클(제1 사이클)과 충전 커패시터 C11의 방전 유닛(저항기 R12, 저항기 R13, 및 트랜지스터 Q11)에 의해 방전되는 하프-사이클(제2 사이클)을 반복한다. AC 전압이 AC 전원(201)으로부터 공급되는 경우, 충전과 방전이 반복되며, 이로써 충전 커패시터 C11의 전압이 낮게 유지된다. 전력 케이블(50)이 분리되고, X 커패시터 C1의 충전 상태가 양이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 높음), 충전 저항기 R11을 통해 X 커패시터 C1로부터 충전 커패시터 C11로 충전 전류가 흐른다. 충전 저항기 C11의 전압이 증가하여 미리 정해진 임계값을 초과하면, 트랜지스터 Q1(제1 스위칭 소자)은 턴온된다. 이로 인해, 본 발명의 실시예에 따른 전원 회로(200)는 전력 케이블이 분리되면 트랜지스터 Q1이 전력 케이블 분리 검지 유닛을 사용하여 턴온되며, 이로써 Y 커패시터 방전 저항기 R3을 X 커패시터의 방전 경로로서 사용한다는 점을 특징으로 한다. 전력 케이블(50)이 분리되는 경우에만 방전이 수행되기 때문에, 제1 방전 경로에서의 소비 전력은 AC 전압이 AC 전원(201)으로부터 공급되는 상태에서 억제될 수 있다.

X 커패시터 C1의 충전 상태가 음이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 낮음), X 커패시터 C1의 전하가 X 커패시터 방전 저항기 R2 및 브릿지 다이오드 회로 BD1(이하, 제2 방전 경로라고 지칭)을 통해 방전된다. 제2 방전 경로와 같이, 항상 턴온되어 있는 방전 저항이 사용되면, X 커패시터 방전 전류에 의해 전력이 항상 소비된다. 전원 회로(200)의 제1 방전 경로 및 제2 방전 경로에서의 전체 소비 전력의 경우, 제1 방전 경로에서의 소비 전력은 실질적으로 0으로 감소할 수 있으며, 이로써 X 커패시터의 방전 전류로 인한 소비 전력은 항상 턴온되어 있는 방전 저항기가 제1 방전 경로와 제2 방전 경로 모두에 사용되는 경우에 비해 실질적으로 반감될 수 있다.

전원 회로(200)의 전압 Vcc는 컨버터 1의 보조 권선(미도시)으로부터 공급되는 전압이다. 보조 권선 전압 Vcc는 포토커플러 PC2의 1차 측의 트랜지스터를 통해 공급된다. CPU(203)로부터 출력된 대기 신호가 하이 상태인 경우, 전력이 전압 Vcc에 공급되며, 이로써 Vcc가 하이 상태(보조 권선 전압 Vcc가 출력되는 상태)로 된다. CPU(203)로부터 출력된 대기 신호가 로우 상태인 경우, 전압 Vcc가 공급되지 않고 로우 상태(보조 권선 전압 Vcc의 전위가 기준 전위 DCL과 동일한 상태)로 된다. 보조 권선 전압 Vcc는 제로 크로스 검지 유닛(202) 및 트랜지스터 Q1(제1 스위칭 소자)을 구동하기 위한 전력을 공급한다.

이하, 전원 오프 상태 또는 슬립 상태와 같이 소비 전력이 억제되는 에너지 절감 상태(소비 전력이 낮은 상태로서 제1 상태라고 지칭됨)에서의 회로의 동작이 설명된다. 대기 신호가 에너지 절감 상태에서 로우 상태이기 때문에, 보조 권선 전압 Vcc는 로우 상태가 된다. Vcc가 로우 상태가 되기 때문에, 제로 크로스 검지 회로(202)의 저항기 R6, 포토커플러 PC1의 1차 측의 다이오드, 및 트랜지스터 Q2의 컬렉터 단자를 통해 아무런 전류가 흐르지 않으며, 이로써 소비 전력을 억제할 수 있다. 보조 권선 전압 Vcc가 로우 상태이며, 이로써 고전압 트랜지스터 Q1은 오프 상태이다. 그러므로, 저항기 R3을 통해 LIVE 라인으로부터 흐르는 전류 및 저항기 R4를 통해 NEUTRAL 라인으로부터 흐르는 전류가 차단되어 소비 전력을 억제할 수 있다. 소비 전력이 억제되는 상태에서, 포토커플러 PC1의 2차 측의 트랜지스터는 항상 오프 상태이며, 이로써 Zerox 신호는 항상 하이 상태(즉, 제로 크로스 시점이 검지될 수 없는 상태)가 된다.

이하, 화상 형성 장치의 대기 상태 및 인쇄 상태와 같이 AC 전원(201)의 제로 크로스가 검지될 수 있는 상태(제2 상태)의 회로의 동작이 설명된다. 제로 크로스가 검지될 수 있는 상태에서, 대기 신호는 하이 상태이며, 이로써 보조 권선 전압 Vcc가 하이 상태로 된다. 보조 권선 전압 Vcc가 하이 상태이기 때문에, 트랜지스터 Q1 및 제로 크로스 검지 회로(202)를 구동하기 위한 전력이 공급된다. 저항기 R6, 포토커플러의 1차 측의 다이오드, 및 트랜지스터 Q2의 컬렉터 단자로 전류가 흘러서 제로 크로스 검지 회로(202)의 소비 전력을 증가시킨다. 보조 권선 전압 Vcc가 하이 상태이면, 고전압 트랜지스터 Q1이 온 상태이며, 이로써 저항기 R3을 통해 LIVE 라인으로부터 흐르는 전류 및 저항기 R4를 통해 NEURAL 라인으로부터 흐르는 전류에 의해 소비 전력을 증가시킨다. 제로 크로스가 검지될 수 있는 상태(제2 상태)에서, 전원 회로(200)에서 소비되는 전력이 증가한다.

도 12는 제로 크로스 시점의 검지 정확도에 대한 제1 실시예에 따른 Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4의 영향을 예시하기 위한 시뮬레이션도이다. 시뮬레이션은 X 커패시터 C1 = 0.56μF, Y 커패시터 C3 = C4 = 2200pF, X 커패시터 방전 저항기 R2 = 1730kΩ, 및 Y 커패시터 방전 저항기 R3 = R4 = 150kΩ의 조건 하에서의 수행된다.

파형(301)은 AC 전원(201)으로부터 공급된 전압 파형(230Vrms, 50Hz)을 표시한다. 제로 크로스 포인트인 Zerox 1, Zerox 2, Zerox 3, 및 Zerox 4는 파형 위의 화살표에 의해 표시된다.

파형(302)은 Y 커패시터 방전 저항기들이 통전된 경우(제2 상태)의 제로 크로스 파형을 표시한다. 파형(302)으로부터, Zerox 신호가 하강하는 시점은 AC 전원(201)의 제로 크로스 Zerox 1 및 Zerox 3과 일치한다는 점을 알 수 있다. Zerox 4의 시점은 CPU(203) 내부에서 검지될 수 있다. 더 구체적으로, Zerox 1 내지 Zerox 3의 주기(AC 전원(201)의 일 사이클)는 CPU(203)에 의해 계산된다(본 발명의 실시예에서, 20msec). CPU(203)는, Zerox 4의 시점으로서, 예를 들어, Zerox 신호가 하강하는 시점인 Zerox 3으로부터 반 사이클(본 발명의 실시예에서, 10msec) 후의 시점을 추정한다. 이에 따르면, 제로 크로스가 하강하는 시점 또는 제로 크로스가 상승하는 시점이 판단될 수 있으면, 제로 크로스의 상승 및 하강이 검지되고 추정될 수 있다.

파형(303)은 Y 커패시터 방전 저항기가 차단되는 상태에서의 제로 크로스 파형을 표시하여 Y 커패시터 방전 저항기의 효과를 설명한다. 파형(303)이 상승 및 하강하는 시점이 파형(301)의 AC 전원(201)의 제로 크로스와 일치하지 않는다는 점을 알 수 있다. 이러한 오차는 Y 커패시터 C3 및 C4에 충전된 전하가 방전될 때까지 걸리는 시간에 의해 일어난다. 파형(303)의 상태에서, X 커패시터 방전 저항기 R2 및 Y 커패시터 C3 및 C4로 인한 CR 지연은 제로 크로스 시점 검지시의 오차의 원인이다.

파형(302)에서, Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4의 저항값이 작으며, 이로써 CR 지연이 감소하여 제로 크로스 시점 검지 시에 오차를 개선할 수 있다. 파형(303)의 상태에서 제로 크로스 시점 검지 시의 오차는 AC 전원(201)으로부터 공급된 AC 전압 및 외부 전원 유닛(40)이 접지된 상태(GND)에 따라 다르다. 이런 이유 때문에, 파형(303)의 Zerox 신호로부터의 제로 크로스 시점을 정확히 검지하는 것은 어렵다.

파형(303)에서, 상승 또는 하강 시점 또는 그 개수에 기반하여 파형(301)에 표시된 AC 전원(201)으로부터 공급된 AC 전압의 사이클(주파수)을 검지할 수 있다.

도 13a 및 도 13b는 전원 회로(200)의 X 커패시터 방전 동작을 예시한 시뮬레이션도이다. 시뮬레이션은 AC 전원(201)의 전압이 230Vrms(유효 전압 값)이고, 주파수 = 50Hz, X 커패시터 C1 = 0.56μF, X 커패시터 방전 저항기 R2 = 1730kΩ, 및 Y 커패시터 방전 저항기 R3 = R4 = 150kΩ의 조건 하에서의 수행된다.

도 13a는 X 커패시터 C1의 제1 방전 경로인 전력 케이블 분리 검지 유닛에 의한 방전 유닛을 설명한다. 파형(411)은 X 커패시터 C1 양단에 인가되는 AC 전원(201)의 전압을 표시한다. 본 발명의 실시예에서, 전력 케이블(50)이 시점 ACOFF1(0.10sec의 시점)에 분리된다고 가정한다. 파형(412)은 제1 방전 경로로 흐르는 전류를 표시한다. 파형(413)은 제2 방전 경로로 흐르는 전류를 표시한다. 파형(414)은 전력 케이블 분리 검지 유닛의 충전 커패시터 C11에 충전된 전압을 표시한다. 전력 케이블(50)이 시점 ACOFF1에서 분리되면, 충전 저항기 R11을 통해 X 커패시터 C1로부터 충전 커패시터 C11로 전류가 흐르며, 이로써 충전 커패시터 C11의 전압은 파형(414)이 표시하는 바와 같이 증가한다. 충전 커패시터 C11의 전압이 증가하여 다이오드 D11의 순방향 전압보다 높아져서 전류가 다이오드 D11을 통해 트랜지스터 Q1의 베이스로 흐르게 한다. 다이오드 D11에 의한 임계 전압이 변경될 수 있는 경우, 제너 다이오드(Zener diode)가 사용될 수 있다. 트랜지스터 Q1이 온 상태가 되면, 파형(412)에 의해 표시되는 전류가 제1 방전 경로인 Y 커패시터 방전 저항기 R3으로 흘러서 X 커패시터 C1의 전하를 방전시킨다. 시뮬레이션에서, 전력 케이블(50)이 분리되고 1초 후에 X 커패시터 C1의 전압이 대략 325V에서 대략 0V로 낮아진다는 점을 알 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 전력 케이블(50)이 분리되고 1초 후에 X 커패시터 C1의 전압은 적어도 36% 이하로 낮아지도록 설정된다.

도 13b는 X 커패시터 C1의 제2 방전 경로인 X 커패시터 방전 저항기 R2에 의한 방전 동작을 예시한다.

파형(421)은 X 커패시터 C1 양단에 인가되는 AC 전원(201)의 전압을 표시한다. 본 발명의 실시예에서, 전력 케이블(50)이 시점 ACOFF2(0.11sec의 시점)에 분리된다고 가정한다. 파형(422)은 제1 방전 경로로 흐르는 전류를 표시한다. 파형(423)은 제2 방전 경로로 흐르는 전류를 표시한다. 파형(424)은 전력 케이블 분리 검지 유닛의 충전 커패시터 C11에 충전된 전압을 표시한다.

전력 케이블(50)이 시점 ACOFF2에서 분리되면, X 커패시터 C1로부터 충전 커패시터 C11로 전류가 흐르지 않으며, 이로써 충전 커패시터 C11의 전압은 파형(424)이 표시하는 바와 같이 증가하지 않는다. 그러므로, 파형(422)이 증가함에 따라, 전력 케이블 분리 검지 유닛을 사용하는 방전 유닛이 동작하지 않기 때문에 제1 방전 경로로 아무런 전류가 흐르지 않는다.

파형(423)으로부터, 전력 케이블(50)이 분리된 시점 ACOFF2에서 전류가 제2 방전 경로로 흐르기 시작한다는 점을 알 수 있다. 파형(421)에 의해 표시되는 X 커패시터 C1 양단의 전압의 파형은 X 커패시터 C1의 용량 및 X 커패시터 방전 저항기 R2의 저항에 의해 판단된다. 시뮬레이션에서, 1초 동안 X 커패시터 C1 양단의 전압이 325V에서 108V(대략 33%)로 낮아진다는 점을 알 수 있다. 시뮬레이션에서, 전력 케이블(50)이 분리되고 1초 후에 X 커패시터 C1 양단의 전압은 대략 36% 이하로 낮아지도록 설정된다.

본 발명의 실시예는 X 커패시터 C1의 충전 상태가 양이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 높음), 전력 케이블 분리 검지 유닛을 사용하여 X 커패시터 C1이 방전되고(제1 방전 경로), X 커패시터 C1의 충전 상태가 음이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 낮음), X 커패시터 방전 저항기 R2(제2 방전 경로)를 사용하여 X 커패시터 C1이 방전되는 방법을 설명하고 있다. 본 발명의 실시예는, 또한 X 커패시터 C1의 충전 상태가 음이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 낮음), 전력 케이블 분리 검지 유닛을 사용하여 X 커패시터 C1이 방전되고(제1 방전 경로), X 커패시터 C1의 충전 상태가 양이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 높음), X 커패시터 방전 저항기 R2(제2 방전 경로)를 사용하여 X 커패시터 C1이 방전되는 경우에도 효과가 있다.

도 14는 제1 실시예에 따른 CPU(203)에 의해 제어되는 전원 회로(200)의 제어 시퀀스를 예시한 흐름도이다. 단계 S500에서, 제어가 시작되며, 처리가 단계 S501로 진행한다. 단계 S501에서, 대기 신호가 하이 상태가 되어 제로 크로스 검지 회로(202)에 전력을 공급하며, 이로써 Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4를 통전시킨다(제2 상태라고도 지칭됨).

제2 상태에서 전력 케이블(50)이 분리되면, 트랜지스터 Q1이 온 상태이기 때문에, X 커패시터 C1은 Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4에 의해 방전된다.

단계 S502에서, AC 전원(201)의 제로 크로스가 Zerox 신호의 하강 시점에 기반하여 검지된다. 본 발명의 실시예에서, Zerox 하강 시점이 제로 크로스 시점과 일치하도록 조정되는 경우가 설명된다. Zerox 상승 시점이 제로 크로스 시점과 일치하도록 조정되는 경우에, AC 전원(201)의 제로 크로스는 Zerox 신호의 상승 시점에 기반하여 검지되기만 하면 된다.

단계 S503에서, 대기 상태가 종료되었다고 판단될 때까지 앞서 설명된 처리가 반복된다. 대기 상태가 종료되었다고 판단되면(단계 S503에서, 예), 처리는 단계 S504로 진행한다.

단계 S504에서, 대기 신호가 로우 상태로 되어 제로 크로스 검지 회로(202)에 대한 전력 공급을 차단하고, 이로써 Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4를 차단 상태(제1 상태)가 되게 한다.

제1 상태에서 전력 케이블(50)이 분리되면, X 커패시터 C1은 X 커패시터 방전 저항기 R2 및 전력 케이블 분리 검지 유닛에 의해 방전된다. 앞서 설명된 처리가 종료된 후, 단계 S505에서, 제어가 종료된다.

본 발명의 실시예에 따른 전원 회로(200)는 다음의 4가지 특징을 갖는다.

1) 전원 회로(200)는 트랜지스터 Q1이 차단 상태에 있는 제1 상태 및 트랜지스터 Q1이 통전 상태에 있는 제2 상태를 포함한다.

2) 트랜지스터 Q1은 Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4로 흐르는 전류를 차단하는 수단으로서 사용된다.

3) 전력 케이블 분리 검지 유닛은 트랜지스터 Q1을 턴온하고, X 커패시터를 방전시키는 수단으로서 Y 커패시터 방전 저항기 R3을 사용하여 X 커패시터를 방전시킨다.

4) 저항기 R2는 X 커패시터 방전 저항기 및 제로 크로스 검지 유닛(202)의 제로 크로스 검지 저항기로 겸용된다.

이러한 4가지 특성은 제로 크로스 검지 유닛(202)에서의 전력 절감 상태와 하나의 고전압 트랜지스터 Q1을 사용하는 제로 크로스 검지가능 상태 사이를 스위칭하고, 전력 케이블 분리 검지 유닛의 X 커패시터 방전 유닛으로서 고전압 트랜지스터 Q1을 사용하는 것을 가능하게 한다. 이로 인해, 전원 회로(200)는 제로 크로스 검지 유닛을 포함하여 전원 회로의 소비 전력을 감소시키고, 전력 케이블이 분리되면 간단한 구성으로 X 커패시터를 방전시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 변형예가 도 11b를 참조하여 설명된다. 도 11a에 설명된 바와 유사한 구성의 설명이 생략된다.

도 11b의 구성은 저항기 R2, R11, 및 R12의 연결 목적지가 LIVE와 NEUTRAL 사이에 상호 교환된다는 점에서 도 11a와 상이하다. 이하, 전력 케이블(50)이 분리되면 X 커패시터 C1을 방전시키는 방법이 도 11b를 참조하여 설명된다. X 커패시터 C1의 충전 상태가 음이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 낮음), 전력 케이블(50)이 분리된 상태가 전력 케이블 분리 검지 유닛(AC 전압의 입력이 차단된다는 것을 검지하기 위한 입력 전압 검지 유닛)을 사용하여 검지되어 트랜지스터 Q1을 턴온하는데, 이로써 Y 커패시터 방전 저항기 R4 및 BD1(제1 방전 경로)을 통해 X 커패시터 C1의 전하를 방전시킨다. X 커패시터 C1의 충전 상태가 양이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 높음), X 커패시터 C1의 전하가 X 커패시터 방전 저항기 R2 및 브릿지 다이오드 BD1(제2 방전 경로)을 통해 방전된다.

도 11b에 예시된 바와 같이, X 커패시터 C1의 충전 상태가 양이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 높음), 제2 방전 경로를 사용하여 X 커패시터 C1의 전하가 방전되고, X 커패시터 C1의 충전 상태가 음이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 낮음), 제1 방전 경로를 사용하여 X 커패시터 C1의 전하가 방전되는 경우에도 도 11a에 설명된 것과 유사한 효과가 획득될 수 있다.

제4 실시예가 설명될 것이다. 이하, 제4 실시예에 따른 전압 검지 유닛(605)을 포함하는 전원 회로(600)가 도 15를 참조하여 설명된다. 제3 실시예와 유사한 구성의 설명은 생략된다. 전파 정류가 브릿지 다이오드 회로 BD1 및 커패시터 C2에 의해 수행되는 후단에서, 제1 컨버터인 컨버터 1 및 제2 컨버터인 컨버터 2가 병렬로 연결된다. 컨버터 2는 절연형 DC/DC 컨버터로서 1차 측의 DC 전압으로부터 2차 측으로 DC 전압 V2를 출력한다.

Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4로 흐르는 전류가 커패시터 C61에 충전된다. 방전 저항기 R63이 제공된다. 저항기 R64 및 커패시터 C62에 의해 평활된 전압 Vin은 전압 검지 유닛(605)에 입력된다. AC 전원(201)의 전압 감소는 커패시터 C61에 대한 충전 전류를 감소시켜서, 전압 검지 유닛(605)의 검지 전압 Vin을 감소시킨다. 전압 Vin이 미리 정해진 임계 전압 값 Vth 이하가 되면, 전압 검지 유닛(605)은 Vout을 로우 상태가 되게 하여 컨버터 2의 출력을 정지시킨다. 컨버터 2의 출력이 정지되어 출력 전압 V2의 전압을 낮추는 경우, 출력 전압 V24의 전압이 저항기 R65와 저항기 R66의 저항비에 의해 분압된 신호 V2sense의 전압이 낮아진다. CPU(603)는 컨버터 2가 V2sense 신호에 의해 정지되었다고 판단한다. 이로 인해, 본 발명의 실시예에 따른 전원 회로(600)는 정전으로 인해 AC 전원(201)의 출력이 낮아지면 컨버터 2를 정지시키고 AC 전원(201)의 전압이 낮아지는 상태를 검지하기 위한 유닛을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 전원 회로(600)는 트랜지스터 Q1(제1 스위칭 소자)이 턴오프되어 Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4로 흐르는 전류를 차단하며, 전압 검지 유닛(605)에 의해 소비되는 전력을 감소시킨다는 점을 특징으로 한다.

도 16은 본 발명의 제1 실시예에 따른 CPU(603)에 의해 제어되는 전원 회로(600)의 제어 시퀀스를 예시한 흐름도이다. 단계 S700에서, 제어가 시작되며, 처리가 단계 S701로 진행한다. 단계 S701에서, 대기 신호가 하이 상태로 되어, 컨버터 2, 제로 크로스 검지 회로(202), 및 전압 검지 유닛(605)에 전력을 공급하며, 이로써 Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4를 통전시킨다(제2 상태).

단계 S702에서, CPU(603)는 전압 검지 유닛(605)의 입력 전압 Vin이 임계 전압 값 Vth보다 작은지 여부를 판단한다. 입력 전압 Vin이 임계 전압 값 Vth보다 낮으면(단계 S702에서, 예), 처리가 단계 S703으로 진행한다. 단계 S703에서, 컨버터 2가 정지된다. 입력 전압 Vin이 임계 전압 값 Vth보다 높으면(단계 S702에서, 아니오), 처리가 단계 S704로 진행한다. 단계 S704에서, 컨버터 2가 시작된다. 컨버터 2가 이미 시작되었으면, 컨버터 2는 계속 동작한다.

단계 S705에서, CPU(603)는 V2sense 신호에 기반하여 정전 상태를 판단한다. V2sense 신호가 로우 상태로 되면(단계 S705에서, 예), CPU(603)는 전원 회로(201)의 전압이 낮아진 것을 검지하고, 처리가 단계 S708로 진행한다. 단계 S708에서, 대기 신호가 로우 상태로 되어 컨버터 2를 정지시키고(컨버터 2가 이미 정지되었으면, 컨버터 2가 계속 정지됨) 제로 크로스 검지 회로(202) 및 전압 검지 유닛(605)으로 흐르는 전류를 차단하며, 이로써 Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4를 통전시키지 않는다(제1 상태). 컨버터 2가 단계 703에서 정지되고, 단계 S705에서 V2sense가 로우 상태라는 것이 검지되기 전에 전원 회로(201)의 전압이 증가하여 임계 전압 값 Vth보다 큰 전압이 단계 S702에서 검지되면, 컨버터 2가 단계 S704에서 시작되어 제어를 계속한다.

단계 S706에서, AC 전원(201)의 제로 크로스가 Zerox 신호의 하강 시점에 기반하여 검지된다. 단계 S707에서, 대기 상태가 종료될 때까지 앞서 설명된 처리가 반복된다. 단계 S708에서, 앞서 설명된 처리가 종료된다. 단계 S709에서, 제어가 종료된다.

본 발명의 실시예에 따른 전원 회로(600)는 다음의 5가지 특징을 갖는다.

1) 전원 회로(600)는 트랜지스터 Q1이 차단 상태에 있는 제1 상태 및 트랜지스터 Q1이 통전 상태에 있는 제2 상태를 포함한다.

5) 전원 회로(600)는 Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4로 흐르는 전류를 사용하여 전압을 검지하는 전압 검지 유닛(605)을 포함한다.

앞서 설명된 특징들은 제로 크로스 검지 유닛과 전압 검지 유닛을 포함하는 전원 회로의 소비 전력을 감소시키고, 전력 케이블이 분리되면 간단한 구성으로 X 커패시터를 방전시킬 수 있게 한다.

제5 실시예가 설명될 것이다. 이하, 제5 실시예에 따른 전원 회로(800)가 도 17을 참조하여 설명된다. 본 발명의 실시예는 제로 크로스 검지 유닛(802)이 전력 케이블 분리 검지 유닛의 충전 커패시터 C11의 방전 유닛으로서 사용된다는 점을 특징으로 한다. 제3 실시예와 유사한 구성의 설명은 생략된다.

이하, 전원 회로(800)의 X 커패시터 C1을 방전시키는 방법이 설명된다. 전력 케이블(50)이 분리되고, X 커패시터 C1의 충전 상태가 양이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 높음), 전력 케이블 분리 검지 유닛을 사용하여 X 커패시터가 방전된다(제1 방전 경로). 전력 케이블 분리 검지 유닛은 충전 저항기 R11, 충전 커패시터 C11, 및 충전 커패시터 C11의 방전 유닛으로 형성된다(본 발명의 실시예에서, 제로 크로스 검지 유닛(802)은 충전 커패시터 C11의 방전 유닛으로 겸용됨). 충전 커패시터 C11은 AC 전원(201)의 사이클마다 충전 저항기 R11에 의해 충전되는 하프-사이클(제1 사이클)과 제로 크로스 검지 유닛(802)에 의해 방전되는 하프-사이클(제2 사이클)을 반복한다. AC 전압이 AC 전원(201)으로부터 공급되는 경우, 충전 및 방전이 반복되며, 이로써 충전 커패시터 C11의 전압이 낮게 유지된다.

이하, 충전 커패시터 C11의 방전 유닛으로서 제로 크로스 검지 유닛(802)을 사용하는 방법이 설명된다. 앞서 설명된 바와 같이, NEUTRAL 라인의 AC 전원(201)으로부터 공급된 전위가 LIVE 라인보다 높으면, 트랜지스터 Q2는 온 상태가 된다. 이 때, 충전 커패시터 C11이 다이오드 D82를 통해 방전된다. 다이오드 D81과 다이오드 D82는 역류 방지 다이오드이다. 제로 크로스 검지 유닛(802)은 AC 전원(201)의 제로 크로스를 검지하며, 또한 충전 커패시터 C11의 방전 유닛의 기능을 한다. 전력 케이블(50)이 분리되고, X 커패시터 C1의 충전 상태가 양이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 높음), 충전 저항기 R11을 통해 X 커패시터 C1로부터 충전 커패시터 C11로 충전 전류가 흐른다. 충전 커패시터 C11 양단의 전압이 증가하여 미리 정해진 임계값 이상이 되면, 트랜지스터 Q1(제1 스위칭 소자)은 턴온된다.

X 커패시터 C1의 충전 상태가 음이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 높음), X 커패시터 C1의 전하가 X 커패시터 방전 저항기 R2 및 브릿지 다이오드 BD1(제2 방전 경로)을 통해 방전된다.

본 발명의 실시예에 따른 전원 회로(800)는 다음의 5가지 특징을 갖는다.

1) 전원 회로(800)는 트랜지스터 Q1이 차단 상태에 있는 제1 상태 및 트랜지스터 Q1이 통전 상태에 있는 제2 상태를 포함한다.

5) 제로 크로스 검지 유닛(802)은 전력 케이블 분리 검지 유닛의 충전 커패시터 C11의 방전 유닛으로서 사용된다.

앞서 설명된 특징들은 제로 크로스 검지 유닛을 포함하는 전원 회로의 소비 전력을 감소시키고, 전력 케이블이 분리되면 간단한 구성으로 X 커패시터를 방전시킬 수 있게 한다.

제6 실시예가 설명될 것이다. 이하, 제6 실시예에 따른 전원 회로(900)가 도 18을 참조하여 설명된다. 제1 실시예와 유사한 구성의 설명은 생략된다.

다음은 X 커패시터 C1의 충전 상태가 양인 경우(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 높음) 및 X 커패시터 C1의 충전 상태가 음인 경우(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 낮음) 모두에 전력 케이블 분리 검지 유닛을 사용하여 X 커패시터 C1이 방전되는 경우를 설명한다.

이하, 전력 케이블(50)이 분리되면 X 커패시터 C1을 방전시키는 방법이 설명된다. X 커패시터 C1의 충전 상태가 양이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 높음), 전력 케이블이 분리된 상태를 검지하는 데 제1 전력 케이블 분리 검지 유닛이 사용된다. 제1 전력 케이블 분리 검지 유닛은 충전 저항기 R11, 충전 커패시터 C11, 및 충전 커패시터 C11의 방전 유닛으로 형성된다. 전원 회로(900)는 충전 커패시터 C11의 방전 유닛으로서 트랜지스터 Q11 및 저항기 R12 및 R13을 사용한다.

X 커패시터 C1의 충전 상태가 음이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 낮음), 전력 케이블이 분리된 상태를 검지하는 데 제2 전력 케이블 분리 검지 유닛이 사용된다. 제2 전력 케이블 분리 검지 유닛은 충전 저항기 R91, 충전 커패시터 C91, 및 충전 커패시터 C91의 방전 유닛으로 형성된다. 전원 회로(900)는 충전 커패시터 C91의 방전 유닛으로서 트랜지스터 Q91 및 저항기 R92 및 R93을 사용한다. 다이오드 D91 또한 제공된다.

전력 케이블(50)이 분리되고, X 커패시터 C1의 충전 상태가 양이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 높음), 충전 저항기 R11을 통해 X 커패시터 C1로부터 충전 커패시터 C11로 충전 전류가 흐른다. 충전 커패시터 C11의 전압이 증가하여 미리 정해진 임계값 이상이 되면, 트랜지스터 Q1(제1 스위칭 소자)은 턴온된다.

전력 케이블(50)이 분리되고, X 커패시터 C1의 충전 상태가 음이면(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 낮음), 충전 저항기 C91을 통해 X 커패시터 C1로부터 충전 커패시터 R91로 충전 전류가 흐른다. 충전 커패시터 C91의 전압이 증가하여 미리 정해진 임계값 이상이 되면, 트랜지스터 Q1(제1 스위칭 소자)은 턴온된다. 본 발명의 실시예에 따른 전원 회로(900)에서, 제로 크로스 검지 저항기 R90의 저항이 제1 실시예에 설명된 (제로 크로스 검지 저항기인) X 커패시터 방전 저항기 R2보다 크며, 이로써 X 커패시터 C1의 전하가 미리 정해진 시간 주기 내에 방전될 수 없는 경우가 설명된다. 전원 회로(900)에서, 제로 크로스 검지 저항기 R90의 저항이 매우 높아서 X 커패시터 방전 저항기로서 기능을 충족시키지 못하며, 이는 제2 전력 케이블 분리 검지 유닛을 요구한다. 그러나, 전원 회로(900)의 제로 크로스 검지 저항기 R90의 저항은 크며, 이로써 전원 회로(200)와 비교하여 소비 전력이 더 감소될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전원 회로(900)는 다음의 3가지 특징을 갖는다.

1) 전원 회로(900)는 트랜지스터 Q1이 차단 상태에 있는 제1 상태 및 트랜지스터 Q1이 통전 상태에 있는 제2 상태를 포함한다.

3) 전력 케이블 분리 검지 유닛은 트랜지스터 Q1을 턴온하고, X 커패시터를 방전시키는 수단으로서 Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4를 사용하여 X 커패시터를 방전시킨다.

제7 실시예가 설명될 것이다. 이하, 제7 실시예에 따른 전원 회로(1000)가 도 19를 참조하여 설명된다. 제3 실시예와 유사한 구성의 설명은 생략된다. 이하, 전류 퓨즈 FU102가 X 커패시터 C1의 후단에 제공되는 구성이 설명된다.

전류 퓨즈 FU101 및 FU102가 제공된다. 전류 퓨즈 FU101은 화상 가열 장치(100)와 전원 회로(1000)를 포함하는 전체 장치에 공급되는 전류가 과도한 경우 전원 회로(201)로부터 공급되는 전력을 차단하는 데 사용된다.

전류 퓨즈 FU102는 컨버터 1의 회로(브릿지 다이오드 BD1의 후단에 연결된 회로)에 과도한 전류가 흐르면 전력 공급을 차단하는 데 사용된다. 전류 퓨즈 FU102는 컨버터 1에 공급되는 전류만이 흐르게 한다. 이러한 이유 때문에, 전류 퓨즈 FU102는 전체 장치에 공급되는 전류가 흐르게 하는 전류 퓨즈 FU101에 사용되는 것보다 용단 전류(fusing current)가 낮은 전류 퓨즈를 사용할 수 있다. 그러므로, 이러한 경우는 전류 퓨즈 FU101만이 사용되는 경우보다 빨리 퓨즈가 끊어지게 할 수 있다. 공통 모드 초크 코일 L100은 노이즈를 감소시키는 데 사용된다. X 커패시터 C101 또한 제공된다. X 커패시터 C1, 공통 모드 초크 코일 L100, 및 X 커패시터 C101을 사용하는 노이즈 필터 구성에서 X 커패시터 C1의 전단에 용단 전류가 낮은 전류 퓨즈 FU102가 배치될 수 없다는 것은 명백하다. (전류 퓨즈 FU102는 X 커패시터 C1의 전단에 배치되어 화상 가열 장치(100)에 공급된 전류가 FU102로 흐르게 하며, 이로써 용단 전류가 낮은 FU102가 사용될 수 없다.

전원 회로(1000)에서, 전류 퓨즈 FU102가 끊어지면, X 커패시터 C1의 충전 상태가 음인 경우(LIVE 측의 전위가 NEUTRAL 측보다 낮음)의 방전 경로가 차단되며, 이로써 X 커패시터 C1은 X 커패시터 방전 저항기 R2 및 브릿지 다이오드 BD1을 통해 방전될 수 없다. 전류 퓨즈 FU102가 끊어지면, X 커패시터 C101을 통한 감전 경로가 전류 퓨즈 FU102에 의해 차단되며, 이로써 사용자가 전력 케이블을 분리하면 감전이 방지될 수 있다. 그러므로, 전류 퓨즈 FU102가 끊어지면, X 커패시터 C101은 빠르게 방전될 필요가 없다.

유사하게, 전류 퓨즈 FU101이 끊어지면, X 커패시터 C1 및 X 커패시터 C101을 통한 감전 경로가 전류 퓨즈 FU101에 의해 차단되며, 이로써 사용자가 전력 케이블을 분리하면 감전이 방지될 수 있다. 그러므로, 전류 퓨즈 FU101이 끊어지면, X 커패시터 C1 및 X 커패시터 C101은 빠르게 방전될 필요가 없다.

본 발명의 실시예에 따른 전원 회로(1000)는 전류 퓨즈 FU101이 끊어진 상태에서 저항기 R101과 다이오드 D102가 제3 방전 경로로서 제공된다는 점을 특징으로 한다. 전류 퓨즈 FU101이 끊어지는 경우에도, X 커패시터 C1은 X 커패시터 방전 저항기 R2, 저항기 R101, 및 다이오드 D102를 통해 방전될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전원 회로(1000)는 다음의 6가지 특징을 갖는다.

1) 전원 회로(1000)는 트랜지스터 Q1이 차단 상태에 있는 제1 상태 및 트랜지스터 Q1이 통전 상태에 있는 제2 상태를 포함한다.

5) 전류 퓨즈 FU102는 X 커패시터 C1의 후단에 제공된다.

6) 저항기 R101과 다이오드 D102는 전류 퓨즈 FU102의 전단에 제3 방전 경로로서 제공된다.

제8 실시예가 설명될 것이다. 이하, 제8 실시예에 따른 전원 회로(1100)가 도 20을 참조하여 설명된다. 제3 실시예와 유사한 구성의 설명은 생략된다. 저항기 R3만이 Y 커패시터 방전 저항기로서 제공되는 구성이 설명된다.

도 20에 예시된 전원 회로(1100)는 Y 커패시터 방전 저항기로 동작하는 저항기 R3만을 포함한다. 외부 전원 유닛(40)이 접지된 상태의 경우, 도 20의 일례에 예시된 바와 같이, NEUTRAL 라인이 GND에 접지되고, 커패시터 C4만이 Y 커패시터로서 제공된다. 외부 전원 유닛(40)이 접지되고 Y 커패시터가 연결된 상태가 한정되지만, AC 전원(201)의 제로 크로스는 전원 회로(200)에 설명된 2개의 Y 커패시터 방전 저항기 R3 및 R4 중 어느 하나에 의해 검지될 수 있다. 전원 회로(200)보다 회로 구성이 작은 전원 회로(1100)는 제로 크로스가 검지될 수 있는 상태와 저력 소비가 감소될 수 있는 상태 사이를 스위칭할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전원 회로(1100)는 다음의 4가지 특징을 갖는다.

1) 전원 회로(1100)는 트랜지스터 Q1이 차단 상태에 있는 제1 상태 및 트랜지스터 Q1이 통전 상태에 있는 제2 상태를 포함한다.

2) 트랜지스터 Q1은 Y 커패시터 방전 저항기 R3으로 흐르는 전류를 차단하는 수단으로서 사용된다.

3) 전력 케이블 분리 검지 유닛은 트랜지스터 Q1을 턴온하고 X 커패시터를 방전시키는 수단으로서 Y 커패시터 방전 저항기 R3을 사용하여 X 커패시터를 방전시킨다.

본 발명은 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 개시된 실시예들로 한정되지 않는다는 점이 이해될 수 있어야 한다. 다음의 청구항의 범위는 모든 변형예, 균등 구조, 및 기능들을 포함하기 위해 최광의 해석에 부합될 수 있어야 한다.

Claims

전원으로서,
입력 교류(AC) 전압을 전파(full-wave) 정류하도록 구성된 정류 수단;
상기 정류 수단에 의해 정류된 전압을 변환하도록 구성된 제1 컨버터 및 제2 컨버터;
상기 AC 전압의 제로 크로스를 검지하도록 구성된 제로 크로스 검지 수단 - 상기 제1 컨버터로부터의 출력 전압이 전원 공급 전압으로서 상기 제로 크로스 검지 수단에 공급됨 -;
상기 정류 수단에 의해 정류가 수행된 후의 전위와 그라운드 사이에 연결된 제1 용량 소자;
상기 제1 용량 소자에 충전된 전하를 방전하도록 구성된 제1 방전 저항기;
상기 제1 방전 저항기로 흐르는 전류를 사용하여 상기 AC 전압을 검지하고, 상기 검지된 전압이 임계값보다 작은 경우 상기 제2 컨버터의 동작을 정지하도록 구성된 전압 검지 수단;
상기 제1 방전 저항기와 상기 전압 검지 수단 사이에 연결되어 있으며, 상기 제1 컨버터로부터 상기 출력 전압이 공급될 때 온 상태로 되고, 상기 출력 전압이 차단될 때 오프 상태로 되는 제1 스위치 수단; 및
공급 상태와 차단 상태 사이에서 전환하도록 구성된 제2 스위치 수단 - 상기 공급 상태는 상기 제1 컨버터로부터의 상기 출력 전압을 상기 제로 크로스 검지 수단과 상기 제1 스위치 수단으로 공급하는 상태이고, 상기 차단 상태는 상기 제1 컨버터로부터의 상기 출력 전압을 상기 제로 크로스 검지 수단과 상기 제1 스위치 수단으로 공급하지 않는 상태임 -;
상기 전원은 제1 상태와 제2 상태를 포함하고,
상기 제1 상태에서, 상기 제2 스위치 수단은 상기 차단 상태로 존재하여, 상기 제1 스위치 수단을 턴오프함으로써 상기 제1 방전 저항기로 흐르는 전류를 차단하고 상기 제로 크로스 검지 수단의 동작이 정지하고,
상기 제2 상태에서, 상기 제2 스위치 수단은 상기 공급 상태로 존재하여, 상기 제1 스위치 수단을 턴온함으로써 상기 제1 방전 저항기를 통전 상태로 하고, 상기 제로 크로스 검지 수단이 동작하는, 전원.
제1항에 있어서,
상기 AC 전압이 공급되는 2개의 라인 사이에 연결된 제2 용량 소자; 및
상기 제2 용량 소자에 충전된 전하를 방전하도록 구성된 제2 방전 저항기를 더 포함하며,
상기 제로 크로스 검지 수단은 상기 제2 방전 저항기로 흐르는 전류를 사용하여 상기 AC 전압의 제로 크로스를 검지하고,
상기 제1 방전 저항기의 저항은 상기 제2 방전 저항기의 저항보다 작은, 전원.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제로 크로스 검지 수단이 미리 정해진 시간 주기 이상 동안에 상기 AC 전압의 제로 크로스를 검지할 수 없으면, 정전이 일어났다고 판단하도록 구성된 제1 정전 검지 수단을 더 포함하는, 전원.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전압 검지 수단이 상기 임계값보다 낮은 전압을 검지하면 정전이 일어났다고 판단하도록 구성된 제2 정전 검지 수단을 더 포함하는, 전원.
화상 형성 장치로서,
제1항에 따른 전원; 및
기록 매체를 반송하면서 상기 기록 매체를 가열하도록 구성된 가열 장치를 포함하며,
상기 가열 장치에 공급되는 전력은 제로 크로스 검지 수단에 의한 AC 전압의 제로 크로스의 검지 결과에 따라 제어되는, 화상 형성 장치.
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