KR102189523B1 - Heater control device and method for fuser module of laser printer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저 프린터용 정착모듈의 히터제어장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 히터제어장치는 히터로부터 온도센서의 전압을 입력받는 입력부 및 입력된 전압을 기초로 히터의 구동을 확인하고, 히터가 구동되면 기 설정된 특정시간 동안 히터의 전원을 온 상태로 유지시키며, 특정시간이 지나면 전압이 목표 온도 상한점에 도달할 때까지 기 설정된 주파수와 듀티 비의 PWM 신호를 통한 전원의 온/오프 제어를 수행하는 제어부를 포함한다.The present invention discloses a heater control apparatus and method for a fixing module for a laser printer. The heater control apparatus of the present invention checks the driving of the heater based on the input unit receiving the voltage of the temperature sensor from the heater and the input voltage, and when the heater is driven, the heater is turned on for a preset specific time, It includes a control unit that performs on/off control of power through a PWM signal having a preset frequency and duty ratio until the voltage reaches the target temperature upper limit after a specific time has elapsed.

Description

레이저 프린터용 정착모듈의 히터제어장치 및 방법{Heater control device and method for fuser module of laser printer}Heater control device and method for fuser module of laser printer}

본 발명은 레이저 프린터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저비용으로 레이저 프린터용 정착모듈의 히터에 대한 온도제어를 안정적으로 수행하는 레이저 프린터용 정착모듈의 히터제어장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laser printer, and more particularly, to a heater control apparatus and method for a laser printer fixing module for stably controlling the temperature of the heater of the laser printer fixing module at low cost.

레이저 프린터 정착모듈은 정전기적으로 인쇄용지에 전사된 토너를 용지에 고정(정착 또는 융착이라고 함)시키기 위해 히팅롤러(정착롤러)와 가압롤러를 이용하여 열과 압력을 가하는 모듈로서 레이저 프린터의 엔진이다.The laser printer fixing module is a module that applies heat and pressure using a heating roller (fixing roller) and a pressure roller to fix (referred to as fixing or fusion) the toner electrostatically transferred to the printing paper. .

토너를 용지에 고정하는 열과 압력을 가하는 과정을 통해서 5년 이상의 문서 보존능력을 갖는 인쇄물이 만들어지기 때문에 대부분이 계약서 및 관공서에서 발급되는 문서는 100% 레이저 프린터를 사용한다. 이러한 인쇄 품질을 위해서는 토너 융착면(정착롤러면)을 180℃이상으로 가열할 필요가 있는데, 이 과정에서 많은 에너지를 사용한다. 따라서 레이저 프린터의 인쇄 품질과 에너지 효율을 높이기 위해서는 히터를 제어하는 것이 중요하다.Most of the documents issued by contracts and government offices use 100% laser printers because prints with document retention capacity of 5 years or more are produced through the process of applying heat and pressure to fix the toner on the paper. For such print quality, it is necessary to heat the toner fusion surface (fixing roller surface) to 180°C or higher, which uses a lot of energy in this process. Therefore, it is important to control the heater in order to increase the printing quality and energy efficiency of the laser printer.

일반적으로 레이저 프린터의 히터 온도제어를 위해 접촉식 써모-커플(thermo-couple, TC) 온도센서가 많이 사용되는데, 히터의 온도 변화에 대해 반응속도가 느린 단점을 갖는다. 이를 극복하기 위해 추가적인 비접촉식 적외선 온도센서를 사용하거나, 실험적으로 얻은 데이터베이스를 바탕으로 온도제어를 한다. 하지만 이러한 방법은 원가 상승 또는 정확한 온도제어가 힘든 문제점을 가지고 있다. In general, a contact type thermo-couple (TC) temperature sensor is widely used to control the heater temperature of a laser printer, but it has a disadvantage that the reaction speed is slow to the temperature change of the heater. To overcome this, an additional non-contact infrared temperature sensor is used, or temperature control is performed based on an experimentally obtained database. However, this method has a problem in that it is difficult to increase the cost or accurately control the temperature.

한국공개특허공보 제10-2014-0092990호(2014.07.25.)Korean Patent Publication No. 10-2014-0092990 (2014.07.25.)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 저가의 접촉식 온도센서에서 측정된 전압을 기 설정된 영역으로 나누어 각 영역별에 맞는 히터의 온도제어를 수행하는 레이저 프린터용 정착모듈의 히터제어장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a heater control apparatus and method for a fixing module for a laser printer that divides the voltage measured by a low-cost contact-type temperature sensor into preset areas and performs temperature control of a heater suitable for each area. There is a purpose.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 레이저 프린터용 정착모듈의 히터제어장치는 히터(heater)로부터 온도센서의 전압을 입력받는 입력부 및 상기 입력된 전압을 기초로 상기 히터의 구동을 확인하고, 상기 히터가 구동되면 기 설정된 특정시간 동안 상기 히터의 전원을 온(on) 상태로 유지시키며, 상기 특정시간이 지나면 상기 전압이 목표 온도 상한점(VH)에 도달할 때까지 기 설정된 주파수와 듀티 비(duty ratio)의 PWM 신호를 통한 전원의 온/오프(on/off) 제어를 수행하는 제어부를 포함한다.In order to achieve the above object, the heater control device of the fixing module for a laser printer according to the present invention checks the driving of the heater based on the input unit receiving the voltage of the temperature sensor from the heater and the input voltage. When the heater is driven, the power of the heater is kept on for a preset specific time, and after the specific time, the preset frequency and duty ratio until the voltage reaches the target temperature upper limit (V H ). It includes a control unit that performs on / off (on / off) control of the power through the PWM signal of the (duty ratio).

또한 상기 입력부로부터 입력된 전압을 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하여 상기 제어부로 전송하는 ADC 및 상기 제어부의 온/오프 제어에 따라 PWM 신호를 출력하는 파워 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, it characterized in that it further comprises an ADC that converts the voltage input from the input unit into a digital signal from an analog signal and transmits it to the control unit, and a power switch that outputs a PWM signal according to on/off control of the control unit.

또한 상기 제어부는, 상기 히터의 구동 중 상기 전압이 상기 목표 온도 상한점에 도달하면 전원을 오프(off) 제어하고, 상기 전압을 피드백받으며, 상기 피드백된 전압을 이용하여 상기 전원의 온/오프(on/off) 제어하는 PWM 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the voltage reaches the target temperature upper limit during driving of the heater, the control unit controls power to be turned off, receives the voltage feedback, and turns on/off the power using the feedback voltage ( On/off) controlling PWM signal is generated.

또한 상기 제어부는, 전압의 상한점 및 하한점을 설정하고, 상기 피드백된 전압이 상기 상한점 및 하한점 사이에서 유지되도록 상기 PWM 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit may set an upper limit point and a lower limit point of a voltage, and generate the PWM signal so that the feedback voltage is maintained between the upper and lower limit points.

또한 상기 제어부는, 상기 피드백된 전압이 상기 상한점보다 낮다가 상기 상한점에 도달하면 상기 전원이 오프인 PWM 신호를 생성하고, 상기 피드백된 전압이 상기 하한점보다 높다가 상기 하한점에 도달하면 상기 전원이 온인 PWM 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit generates a PWM signal in which the power is turned off when the feedback voltage is lower than the upper limit and reaches the upper limit, and when the feedback voltage is higher than the lower limit and reaches the lower limit, It characterized in that it generates a PWM signal with the power on.

또한 상기 제어부는, 전압의 평균점(VAV)을 설정하고, 상기 설정된 평균점을 기준으로 현재 전원 상태를 유지하는 기 설정된 딜레이를 부여하며, 상기 부여된 딜레이가 완료되면 상기 현재 전원 상태와 반대되는 PWM 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit sets an average point (V AV ) of voltage, gives a preset delay for maintaining the current power state based on the set average point, and when the delay is completed, the PWM opposite to the current power state It is characterized by generating a signal.

또한 상기 제어부는, 상기 피드백된 전압이 상기 평균점보다 낮다가 상기 평균점에 도달하면 기 설정된 딜레이(on-delay)만큼 상기 전원이 온인 PWM 신호를 생성하고, 상기 딜레이가 완료되면 상기 전원이 오프인 PWM 신호를 생성하며, 상기 피드백된 전압이 상기 평균점보다 높다가 상기 평균점에 도달하면 기 설정된 딜레이(off-delay)만큼 상기 전원이 오프인 PWM 신호를 생성하고, 상기 딜레이가 완료되면 상기 전원이 온인 PWM 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the feedback voltage is lower than the average point and reaches the average point, the control unit generates a PWM signal in which the power is turned on by a preset delay (on-delay), and when the delay is completed, the power is turned off. Generates a signal, and when the feedback voltage is higher than the average point and reaches the average point, a PWM signal in which the power is off by a preset delay (off-delay) is generated, and the power is turned on when the delay is completed. It is characterized by generating a signal.

또한 상기 히터는, 나노 소재로 형성된 면상 발열체를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the heater is characterized in that it comprises a planar heating element formed of a nano material.

또한 상기 온도센서는, 상기 히터에 접촉되는 접촉식 써모-커플(thermo-couple, TC) 온도 센서인 것을 특징으로 한다.In addition, the temperature sensor is characterized in that the contact-type thermo-couple (thermo-couple, TC) temperature sensor in contact with the heater.

본 발명에 따른 레이저 프린터용 정착모듈의 히터제어방법은 히터제어장치가 히터로부터 온도센서의 전압을 입력받는 단계, 상기 히터제어장치가 상기 입력된 전압을 기초로 상기 히터의 구동을 확인하는 단계, 상기 히터제어장치가 상기 히터가 구동되면 기 설정된 특정시간 동안 상기 히터의 전원을 온 상태로 유지시키는 단계 및 상기 히터제어장치가 상기 특정시간이 지나면 상기 전압이 목표 온도 상한점에 도달할 때까지 기 설정된 주파수와 듀티 비의 PWM 신호를 통한 전원의 온/오프 제어를 수행하는 단계를 포함한다.The method for controlling a heater of a fixing module for a laser printer according to the present invention comprises: receiving, by a heater control device, a voltage of a temperature sensor from a heater, and confirming driving of the heater based on the input voltage by the heater control device, When the heater is driven, the heater control device maintains the power of the heater for a preset specific time, and the heater control device waits until the voltage reaches the target temperature upper limit after the specific time. And performing on/off control of power through a PWM signal having a set frequency and a duty ratio.

본 발명의 레이저 프린터용 정착모듈의 히터제어장치 및 방법은 저가의 접촉식 온도센서에서 측정된 전압을 지속 영역, 고정 PWM(pulse width modulation) 영역, 피드백 영역으로 나누어 각 영역에 맞게 히터의 온도제어를 수행함으로써 접촉식 온도센서의 반응시간 지연문제를 해결하여 안정적으로 온도제어를 할 수 있다. The heater control apparatus and method of the fixing module for a laser printer of the present invention divides the voltage measured by a low-cost contact-type temperature sensor into a sustain area, a fixed pulse width modulation (PWM) area, and a feedback area, and controls the temperature of the heater according to each area. By performing the temperature control, it is possible to stably control the temperature by solving the reaction time delay problem of the contact type temperature sensor.

또한 추가적인 부품을 사용하지 않기 때문에 비용절감 효과를 얻을 수 있다.In addition, since no additional parts are used, cost savings can be obtained.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 프린터용 정착모듈의 히터 제어장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영역별 온도제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 영역에서의 온도제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피드백 영역에서의 온도제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 프린터용 정착모듈의 히터제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a schematic diagram for explaining a heater control apparatus of a fixing module for a laser printer according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for describing temperature control for each region according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining temperature control in a feedback region according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for describing temperature control in a feedback region according to another embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of controlling a heater of a fixing module for a laser printer according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that the same elements have the same numerals as possible even if they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known configuration or function is apparent to those skilled in the art or may obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 프린터용 정착모듈의 히터 제어장치를 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic diagram for explaining a heater control apparatus of a fixing module for a laser printer according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 레이저 프린터용 정착모듈의 히터제어장치(100)는 저가의 접촉식 온도센서에서 측정된 전압을 기 설정된 영역으로 나누어 각 영역별에 맞는 히터의 온도제어를 수행한다. 이를 통해 히터제어장치(100)는 접촉식 온도센서의 반응시간 지연문제를 해결하여 안정적으로 온도제어를 할 수 있다. 여기서 저가의 접촉식 온도센서에서 측정된 전압은 온도와 동일한 의미를 가지며, 온도가 전압으로 표현된 것을 의미한다. 히터제어장치(100)는 SMPS(switched mode power supply)(200) 및 히터(300)와 연결된다.Referring to FIG. 1, the heater control apparatus 100 of the fixing module for a laser printer divides the voltage measured by a low-cost contact-type temperature sensor into preset regions and controls the temperature of the heater appropriate for each region. Through this, the heater control device 100 can stably control the temperature by solving the problem of delaying the reaction time of the contact type temperature sensor. Here, the voltage measured by the low-cost contact-type temperature sensor has the same meaning as temperature, and it means that the temperature is expressed as a voltage. The heater control device 100 is connected to a switched mode power supply (SMPS) 200 and a heater 300.

SMPS(200)는 히터제어장치(100)로 전원을 공급한다. SMPS(200)는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 스위치 제어 방식을 사용한다. SMPS(200)는 정류기(210), PFC(power factor corrector) 컨버터(220) 및 DC-DC 컨버터(230)를 포함한다.The SMPS 200 supplies power to the heater control device 100. The SMPS 200 uses a switch control method that converts AC power into DC power. The SMPS 200 includes a rectifier 210, a power factor corrector (PFC) converter 220 and a DC-DC converter 230.

정류기(210)는 교류전원에서 직류전원을 얻기 위한 정류작용을 수행한다. 즉 정류기(210)는 교류전원이 한 방향으로만 전류를 통과시킨다.The rectifier 210 performs a rectification function to obtain DC power from AC power. That is, the rectifier 210 allows AC power to pass current in only one direction.

PFC 컨버터(220)는 컨버터 입력단에 PFC가 추가된 컨버더이다. PFC 컨버터(220)는 교류 입단의 역률(power factor)을 보상하여 역률을 개선한다. The PFC converter 220 is a converter in which PFC is added to the converter input terminal. The PFC converter 220 improves the power factor by compensating for the power factor of the AC terminal.

DC-DC 컨버터(230)는 PFC 컨버터(220)로부터 수신된 직류전원의 전압을 히터제어장치(100)에서 사용할 수 있는 직류전원의 전압으로 변환한다. 이를 통해 DC-DC 컨버터(230)는 히터제어장치(100)가 안정적으로 직류전원을 공급받을 수 있도록 한다. The DC-DC converter 230 converts the voltage of the DC power received from the PFC converter 220 into a voltage of the DC power that can be used in the heater control device 100. Through this, the DC-DC converter 230 enables the heater control device 100 to stably receive DC power.

히터(300)는 정착모듈(400)과 연결되고, 레이저 프린터의 현상모듈(미도시)에서 인쇄용지에 전사된 토너를 경화시킨다. 여기서 히터(30)는 롤러 형태로 형성되어 정착모듈(400)과 연결될 수 있다. 히터(300)는 다양한 형태로 열을 발생시킬 수 있다. 바람직하게는 히터(300)는 나노 소재로 형성된 면상 발열체를 포함하여 열을 발생시킬 수 있다. 히터(300)는 일부에 온도센서(미도시)를 구비하여 온도를 측정할 수 있다. 이때 온도센서는 히터(300)에 접촉되는 접촉식 써모-커플(thermo-couple, TC) 온도 센서일 수 있다. 여기서 접촉식 써모-커플 온도 센서는 저가라는 장점이 있는 반면 반응속도가 느린 단점이 가지고 있다. The heater 300 is connected to the fixing module 400 and cures the toner transferred to the printing paper in the developing module (not shown) of the laser printer. Here, the heater 30 may be formed in a roller shape to be connected to the fixing module 400. The heater 300 may generate heat in various forms. Preferably, the heater 300 may generate heat by including a planar heating element formed of a nano material. The heater 300 may be provided with a temperature sensor (not shown) in part to measure the temperature. In this case, the temperature sensor may be a contact type thermo-couple (TC) temperature sensor that contacts the heater 300. Here, the contact-type thermo-couple temperature sensor has the advantage of being inexpensive, but has the disadvantage of slow response.

히터제어장치(100)는 히터(300)의 온도를 제어한다. 이때 히터제어장치(100)는 SMPS(200)로부터 직류전원을 공급받고, 히터(300)로부터 측정된 온도센서의 전압을 기초로 히터(300)의 온도제어를 수행한다. 히터제어장치(100)는 입력부(10) 및 제어부(30)를 포함하고, ADC(analog-digital converter)(20), 파워 스위치(40) 및 LDO(low dropout) 레귤레이터(50)를 더 포함한다.The heater control device 100 controls the temperature of the heater 300. At this time, the heater control device 100 receives DC power from the SMPS 200 and performs temperature control of the heater 300 based on the voltage of the temperature sensor measured from the heater 300. The heater control device 100 includes an input unit 10 and a control unit 30, and further includes an analog-digital converter (ADC) 20, a power switch 40, and a low dropout (LDO) regulator 50. .

입력부(10)는 히터(300)로부터 온도센서의 전압을 입력받는다. 입력부(10)는 오피앰프(OP-AMP)로 설계될 수 있다. The input unit 10 receives the voltage of the temperature sensor from the heater 300. The input unit 10 may be designed as an OP-AMP.

ADC(20)는 입력부(10)에 입력된 전압을 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환한다. ADC(20)는 변환된 디지털 신호를 제어부(30)로 전송한다.The ADC 20 converts the voltage input to the input unit 10 from an analog signal to a digital signal. The ADC 20 transmits the converted digital signal to the control unit 30.

제어부(30)는 입력된 전압을 기초로 히터(300)의 온도를 제어한다. 제어부(30)는 입력된 전압을 기초로 히터(300)의 구동을 확인한다. 제어부(30)는 히터(300)가 구동되면 기 설정된 특정시간(TON) 동안 히터(300)의 전원을 온(on) 상태로 유지시키는 제1 제어를 수행한다. 여기서 특정시간은 히터(300)가 목표 온도 상한점(VH)에 인접한 온도까지 가열되는 시간을 의미한다. 제어부(30)는 특정시간이 지나면 전압이 목표 온도 상한점에 도달할 때까지 주파수와 듀티 비가 기 설정된 값으로 고정된 PWM 신호를 통한 전원의 온/오프(on/off) 제어하는 제2 제어를 수행한다. 이때 제어부(30)는 히터(300)의 구동 중 전압이 목표 온도 상한점에 도달하면 전원을 오프(off) 제어하고, 온도센서의 전압을 피드백받으며, 피드백된 전압을 이용하여 전원의 온/오프(on/off) 제어하는 PWM 신호를 생성하는 제3 제어를 수행한다. 제1 제어 내지 제3 제어에 대한 자세한 설명은 도 2 내지 도 4를 통해 설명한다.The controller 30 controls the temperature of the heater 300 based on the input voltage. The controller 30 checks the driving of the heater 300 based on the input voltage. When the heater 300 is driven, the controller 30 performs a first control for maintaining the power of the heater 300 in an on state for a preset specific time T ON . Here, the specific time refers to a time during which the heater 300 is heated to a temperature adjacent to the target temperature upper limit (V H ). The controller 30 performs a second control for controlling power on/off through a PWM signal in which the frequency and duty ratio are fixed to preset values until the voltage reaches the target temperature upper limit after a specific time has elapsed. Perform. At this time, the controller 30 controls the power to be turned off when the voltage reaches the target temperature upper limit while the heater 300 is being driven, receives the voltage from the temperature sensor, and turns the power on/off using the feedback voltage. Performs a third control that generates a PWM signal to control (on/off). Detailed descriptions of the first to third controls will be described with reference to FIGS. 2 to 4.

파워 스위치(40)는 제어부(30)의 온/오프 제어에 따라 PWM 신호를 출력한다. 파워 스위치(40)는 히터(300)의 구동 전압의 온/오프를 제어하는 PWM 신호를 출력하고, 이를 통해 히터(300)의 온도가 제어되도록 한다.The power switch 40 outputs a PWM signal according to the on/off control of the controller 30. The power switch 40 outputs a PWM signal for controlling the on/off of the driving voltage of the heater 300, thereby controlling the temperature of the heater 300.

LDO 레귤레이터(50)는 SMPS(200)로부터 제공된 직류전원을 이용하여 히터제어장치(100)의 내부 바이어스 전압을 생성한다. LDO 레귤레이터(50)는 제공되는 직류전원의 전압이 흔들리더라도 피드백을 통해 안정적인 전압의 출력할 수 있다.The LDO regulator 50 generates an internal bias voltage of the heater control device 100 by using the DC power supplied from the SMPS 200. The LDO regulator 50 may output a stable voltage through feedback even if the voltage of the DC power supplied fluctuates.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영역별 온도제어를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 영역에서의 온도제어를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피드백 영역에서의 온도제어를 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining temperature control for each region according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a view for explaining temperature control in a feedback region according to an embodiment of the present invention, and FIG. A diagram for describing temperature control in a feedback region according to another embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 제어부(30)는 온도센서의 느린 반응속도에 따라 히터(300)의 발열에 대해 반응시간 지연으로 발생되는 문제점을 기 설정된 영역에 맞게 온도제어를 수행하여 개선한다. 제어부(30)는 지속(continuous-on) 영역(step 1), 고정 PWM(fixed PWM) 영역(step 2), 피드백(feedback control) 영역(step 3)을 설정하고, 설정된 영역에 맞도록 온도제어를 수행한다. 여기서 지속 영역은 히터(300)의 승온시간(heat-up rate) 규격을 만족시키기 위해 초기화(reset) 후, 특정시간 동안 파워 스위치를 계속 온시키는 영역이다. 고정 PWM 영역은 온도센서가 반응시간 지연을 지나 안정될 때까지 목표 온도 상한점을 대략적으로 제어하기 위한 영역이다. 피드백 영역은 히터(300)로부터 온도센서의 전압을 피드백받고, 피드백된 전압을 이용하여 온도제어를 수행하는 영역이다.1 to 4, the control unit 30 improves the problem caused by the delay in the reaction time for the heat generation of the heater 300 according to the slow reaction rate of the temperature sensor by performing temperature control in accordance with a preset area. . The controller 30 sets a continuous-on area (step 1), a fixed PWM (fixed PWM) area (step 2), and a feedback control area (step 3), and controls the temperature to fit the set area. Perform. Here, the sustained region is a region in which the power switch is continuously turned on for a specific time after reset to satisfy the heat-up rate standard of the heater 300. The fixed PWM area is an area for approximately controlling the target temperature upper limit until the temperature sensor stabilizes after passing the reaction time delay. The feedback area is an area where the voltage of the temperature sensor is fed back from the heater 300 and temperature control is performed using the fed back voltage.

제어부(30)는 지속 영역에서 히터(300)의 구동 초기에 기 설정된 특정시간 동안 계속해서 파워 스위치(40)를 온 시켜 제1 제어를 수행한다. 이때 제어부(30)는 히터(300)가 예열 등의 이유로 온도센서의 전압이 목표 온도 상한점을 넘을 경우, 바로 피드백 영역에서 구동되도록 제어한다. The controller 30 performs the first control by continuously turning on the power switch 40 for a predetermined specific time at the beginning of driving the heater 300 in the sustained region. At this time, when the voltage of the temperature sensor exceeds the target temperature upper limit for reasons such as preheating, the controller 30 controls the heater 300 to be driven in the feedback region immediately.

특정시간이 지나면 고정 PWM 영역으로 변경되며, 제어부(30)는 고정 PWM 영역에서 온도센서의 전압이 목표 온도 상한점에 도달할 때까지 기 설정된 주파수와 듀티 비(duty ratio)의 PWM 신호를 생성한다. 제어부(30)는 생성된 PWM 신호를 이용하여 파워 스위치(40)을 온/오프 시켜 제2 제어를 수행한다. 주파수와 듀티 비는 예상되는 SMPS(200)의 출력전압, 히터(300)의 면상발열체에 대한 저항값 등을 이용한 계산값을 바탕으로 기 설정된다. 제어부(30)는 온도센서의 전압이 목표 온도 상한점에 도달하면 반응시간 지연이 종료되었다고 판단한다. After a certain period of time, it is changed to a fixed PWM area, and the controller 30 generates a PWM signal of a preset frequency and a duty ratio until the voltage of the temperature sensor reaches the target temperature upper limit in the fixed PWM area. . The control unit 30 performs the second control by turning on/off the power switch 40 using the generated PWM signal. The frequency and duty ratio are preset based on a calculated value using an expected output voltage of the SMPS 200 and a resistance value for the planar heating element of the heater 300. When the voltage of the temperature sensor reaches the target temperature upper limit, the controller 30 determines that the reaction time delay has ended.

지속 영역 또는 고정 PWM 영역에서 히터 구동 중 온도센서의 전압이 목표 온도 상한점에 도달하면 제어부(30)는 피드백 영역이라고 판단하고, 즉시 파워 스위치(40)를 오프시킨 후, 온도센서의 전압 즉 히터(300)의 온도값을 피드백 받고, 피드백된 온도에 따라 파워 스위치(40)를 온/오프 제어하는 제3 제어를 수행한다. When the voltage of the temperature sensor reaches the target temperature upper limit while driving the heater in the sustained region or the fixed PWM region, the controller 30 determines that it is a feedback region and immediately turns off the power switch 40, and then the voltage of the temperature sensor, that is, the heater. A third control of turning on/off the power switch 40 is performed according to the feedback of the temperature value of 300 and according to the feedback temperature.

즉 제어부(30)는 히터(300)의 구동 중 전압이 목표 온도 상한점에 도달하면 전원을 오프 제어하고, 히터(300)로부터 온도센서의 전압을 피드백 받으며, 피드백된 전압을 이용하여 전원의 온/오프 제어하는 PWM 신호를 생성한다. 이때 제어부(30)는 두 가지 방법으로 피드백 영역에서 온도제어를 수행할 수 있다.That is, when the voltage reaches the target temperature upper limit while the heater 300 is being driven, the controller 30 controls the power to be turned off, receives the voltage of the temperature sensor from the heater 300, and turns on the power using the feedback voltage. Generates a PWM signal that controls /off. In this case, the controller 30 may perform temperature control in the feedback area in two ways.

두 가지 방법 중 하나는 전압의 상한점 및 하한점을 설정하여 제어하는 방법이다. 제어부(30)는 전압의 상한점 및 하한점을 설정하고, 피드백된 전압이 상한점(VH) 및 하한점(VL) 사이에서 유지되도록 PWM 신호를 생성한다. One of the two methods is to control by setting the upper and lower limits of the voltage. The control unit 30 sets an upper limit point and a lower limit point of the voltage, and generates a PWM signal so that the feedback voltage is maintained between the upper limit point (V H ) and the lower limit point (V L ).

상세하게는 제어부(30)는 피드백된 전압이 상한점보다 낮다가 상한점에 도달하면 전원이 오프인 PWM 신호를 생성한다. 또한 제어부(30)는 피드백된 전압이 하한점보다 높다가 하한점에 도달하면 전원이 온인 PWM 신호를 생성한다. 이를 통해 제어부(30)는 전압이 상한점 및 하한점 사이에서 유지시켜 안정적인 히터(300)의 온도를 제어할 수 있다.Specifically, when the feedback voltage is lower than the upper limit and reaches the upper limit, the control unit 30 generates a PWM signal whose power is turned off. In addition, the controller 30 generates a PWM signal in which power is turned on when the feedback voltage is higher than the lower limit and reaches the lower limit. Through this, the controller 30 can control the temperature of the heater 300 to be stable by maintaining the voltage between the upper and lower limits.

두 가지 방법 중 나머지 하나는 전압의 평균점(VAV)을 설정하여 제어하는 방법이다. 제어부(30)는 전압의 평균점을 설정하고, 설정된 평균점을 기준으로 현재 전원 상태를 유지하는 딜레이를 부여한다. 제어부(30)는 부여된 딜레이가 완료되면 현재 전원 상태와 반대되는 PWM 신호를 생성한다. 여기서 딜레이는 히터의 열용량을 고려하여 설정되고, 온도가 상승 또는 하강 할 때 다를 수 있다. The other of the two methods is a method of controlling by setting the average point (V AV ) of the voltage. The controller 30 sets an average point of voltage, and applies a delay for maintaining the current power state based on the set average point. When the applied delay is completed, the controller 30 generates a PWM signal that is opposite to the current power state. Here, the delay is set in consideration of the heat capacity of the heater, and may be different when the temperature rises or falls.

상세하게는 제어부(30)는 피드백된 전압이 평균점보다 낮다가 평균점에 도달하면 기 설정된 딜레이(on-delay)만큼 전원이 온인 PWM 신호를 생성한다. 제어부(30)는 딜레이가 완료되면 전원이 오프인 PWM 신호를 생성한다. 또한 제어부(30)는 피드백된 전압이 평균점보다 높다가 평균점에 도달하면 기 설정된 딜레이(off-delay)만큼 전원이 오프인 PWM 신호를 생성한다. 제어부(30)는 딜레이가 완료되면 전원이 온인 PWM 신호를 생성한다. 이를 통해 제어부(30)는 온도센서의 반응시간 지연을 고려함으로써, 안정적으로 온도제어를 수행할 수 있다.In detail, when the feedback voltage reaches the average point after being lower than the average point, the control unit 30 generates a PWM signal in which power is turned on by a preset delay (on-delay). When the delay is completed, the control unit 30 generates a PWM signal in which power is turned off. In addition, when the feedback voltage reaches the average point after being higher than the average point, the control unit 30 generates a PWM signal in which power is turned off by a preset delay (off-delay). When the delay is completed, the control unit 30 generates a PWM signal that is powered on. Through this, the controller 30 can perform temperature control stably by taking into account the delay in the reaction time of the temperature sensor.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 프린터용 정착모듈의 히터제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method of controlling a heater of a fixing module for a laser printer according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 5를 참조하면, 히터제어방법은 저가의 접촉식 온도센서에서 측정된 전압을 지속 영역, 고정 PWM 영역, 피드백 영역으로 나누어 각 영역에 맞게 히터의 온도제어를 수행함으로써 접촉식 온도센서의 반응시간 지연문제를 해결하여 안정적으로 온도제어를 할 수 있다. 또한 히터제어방법은 추가적인 부품을 사용하지 않기 때문에 비용절감 효과를 얻을 수 있다.1 and 5, the heater control method is a contact-type temperature sensor by dividing the voltage measured by a low-cost contact-type temperature sensor into a sustained area, a fixed PWM area, and a feedback area, and performing temperature control of the heater according to each area. By solving the problem of delay in reaction time, temperature control can be stably performed. In addition, since the heater control method does not use additional parts, cost reduction can be obtained.

S110단계에서, 히터제어장치(100)는 파워 스위치(40)를 온한다. 히터제어장치(100)는 히터(300)가 구동되면 파워 스위치(40)를 온을 시켜 히터가 가열되도록 한다.In step S110, the heater control device 100 turns on the power switch 40. When the heater 300 is driven, the heater control device 100 turns on the power switch 40 so that the heater is heated.

S120단계에서, 히터제어장치(100)는 온도센서의 전압을 확인한다. 히터제어장치(100)는 히터(300)의 일부에 구비된 온도센서로부터 온도와 관련된 전압을 입력받는다. 이때 온도센서는 히터(300)에 접촉되는 접촉식 써모-커플 온도 센서일 수 있다. In step S120, the heater control device 100 checks the voltage of the temperature sensor. The heater control device 100 receives a voltage related to temperature from a temperature sensor provided in a part of the heater 300. In this case, the temperature sensor may be a contact type thermo-couple temperature sensor that contacts the heater 300.

S130단계에서, 히터제어장치(100)는 입력된 전압(VTC)이 목표 온도 상한점(VH)보다 큰지 판단한다. 히터제어장치(100)는 입력된 전압이 목표 온도 상한점보다 큰 경우 S140단계를 수행하고, 입력된 전압이 목표 온도 상한점보다 작은 경우 S150단계를 수행한다.In step S130, the heater control device 100 determines whether the input voltage (V TC ) is greater than the target temperature upper limit (V H ). The heater control apparatus 100 performs step S140 when the input voltage is greater than the target temperature upper limit point, and performs step S150 when the input voltage is less than the target temperature upper limit point.

S140단계에서, 히터제어장치(100)는 제3 제어를 수행한다. 히터제어장치(100)는 피드백 영역이라고 판단하고, 피드백 영역에 맞는 제3 제어를 수행한다. 즉 히터제어장치(100)는 우선적으로 전원을 오프 제어하고, 전원을 피드백받으며, 피드백된 전압을 이용하여 전원의 온/오프 제어하는 PWM 신호를 생성한다. 이때 히터제어장치(100)는 전압의 상한점 및 하한점을 설정하고, 설정된 상한점 및 하한점 사이에서 피드백된 전압이 유지되도록 PWM 신호가 생성되도록 제어하거나, 전압의 평균점을 설정하고, 설정된 평균점을 기준으로 전압이 유지되도록 PWM 신호가 생성되도록 제어할 수 있다.In step S140, the heater control device 100 performs a third control. The heater control device 100 determines that it is a feedback area and performs a third control suitable for the feedback area. That is, the heater control apparatus 100 first controls power off, receives power feedback, and generates a PWM signal for controlling power on/off using the feedback voltage. At this time, the heater control device 100 sets the upper and lower limits of the voltage, controls the PWM signal to be generated so that the feedback voltage is maintained between the set upper and lower limits, or sets the average point of the voltage, and the set average point It can be controlled to generate a PWM signal so that the voltage is maintained based on.

S150단계에서, 히터제어장치(100)는 히터(300)가 구동된 시간(T)이 특정시간(TON)보다 작은지 판단한다. 히터제어장치(100)는 히터(300)가 구동된 시간이 특정시간보다 작은 경우 S160단계를 수행하고, 히터(300)가 구동된 시간이 특정시간보다 큰 경우 S180단계를 수행한다.In step S150, the heater control device 100 determines whether the time T at which the heater 300 is driven is less than a specific time T ON . The heater control apparatus 100 performs step S160 when the time when the heater 300 is driven is less than a specific time, and performs step S180 when the time when the heater 300 is driven is greater than a specific time.

S160단계에서, 히터제어장치(100)는 제1 제어를 수행한다. 히터제어장치(100)는 히터(300)의 전원을 온 상태로 유지한다.In step S160, the heater control device 100 performs the first control. The heater control device 100 maintains the power of the heater 300 in an ON state.

S170단계에서, 히터제어장치(100)는 히터(300)가 구동된 시간을 증가시킨다. 히터제어장치(100)는 시간을 증가시킨 후, S120 단계를 수행한다. 이를 통해 히터제어장치(100)는 히터(300)가 특정시간동안 전원이 온 상태를 유지되도록 제어한다.In step S170, the heater control device 100 increases the time the heater 300 is driven. The heater control device 100 increases the time and then performs step S120. Through this, the heater control device 100 controls the heater 300 to maintain the power-on state for a specific time.

S180단계에서, 히터제어장치(100)는 제2 제어를 수행한다. 히터제어장치(100)는 기 설정된 주파수와 듀티 비의 PWM 신호를 통한 전원의 온/오프(on/off) 제어를 수행한다. 히터제어장치(100)는 온/오프 제어를 수행한 후, S120 단계를 수행한다. 이를 통해 히터제어장치(100)는 입력된 전압이 목표 온도 상한점에 도달할 때까지 고정된 PWM 신호를 통한 전원의 온/오프 제어를 수행할 수 있다.In step S180, the heater control device 100 performs the second control. The heater control device 100 performs on/off control of power through a PWM signal having a preset frequency and duty ratio. The heater control device 100 performs on/off control and then performs step S120. Through this, the heater control device 100 may perform on/off control of power through a fixed PWM signal until the input voltage reaches the target temperature upper limit.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and without departing from the gist of the present invention claimed in the claims, in the technical field to which the present invention pertains. Anyone of ordinary skill in the art can implement various modifications, as well as such modifications will be within the scope of the claims.

10: 오피 앰프
20: ADC
30: MCU
40: 파워 스위치
50: LDO 레귤레이터
100: 히터제어장치
200: SMPS
210: 정류기
220: PFC 컨버터
230: DC-DC 컨버터
300: 히터
400: 정착모듈10: op amp
20: ADC
30: MCU
40: power switch
50: LDO regulator
100: heater control device
200: SMPS
210: rectifier
220: PFC converter
230: DC-DC converter
300: heater
400: fixing module

Claims (10)

히터(heater)로부터 온도센서의 전압을 입력받는 입력부; 및
상기 입력된 전압을 기초로 상기 히터의 구동을 확인하고, 상기 히터가 구동되면 기 설정된 특정시간 동안 상기 히터의 전원을 온(on) 상태로 유지시키며, 상기 특정시간이 지나면 상기 전압이 목표 온도 상한점(VH)에 도달할 때까지 기 설정된 주파수와 듀티 비의 PWM 신호를 통한 전원의 온/오프(on/off) 제어를 수행하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는
상기 히터의 구동 중 상기 전압이 상기 목표 온도 상한점에 도달하면 전원을 오프(off) 제어하고, 상기 전압을 피드백받으며, 상기 피드백된 전압을 이용하여 상기 전원의 온/오프(on/off) 제어하는 PWM 신호를 생성하되,
전압의 평균점(VAV)을 설정하고, 상기 설정된 평균점을 기준으로 현재 전원 상태를 유지하는 기 설정된 딜레이를 부여하며, 상기 부여된 딜레이가 완료되면 상기 현재 전원 상태와 반대되는 PWM 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는레이저 프린터용 정착모듈의 히터제어장치.An input unit receiving a voltage of a temperature sensor from a heater; And
Based on the input voltage, the driving of the heater is checked, and when the heater is driven, the power of the heater is maintained for a predetermined period of time, and after the specific time, the voltage reaches the target temperature upper limit. Includes; a control unit that performs on / off (on / off) control of the power through the PWM signal of a preset frequency and duty ratio until reaching the point (V H ),
The control unit
When the voltage reaches the target temperature upper limit during driving of the heater, the power is turned off, the voltage is fed back, and the power is turned on/off using the feedback voltage. Generates a PWM signal
A voltage average point (VAV) is set, a preset delay for maintaining the current power state is given based on the set average point, and when the given delay is completed, a PWM signal opposite to the current power state is generated. Heater control device of fixing module for laser printer. 제 1항에 있어서,
상기 입력부로부터 입력된 전압을 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하여 상기 제어부로 전송하는 ADC; 및
상기 제어부의 온/오프 제어에 따라 PWM 신호를 출력하는 파워 스위치;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 프린터용 정착모듈의 히터제어장치.The method of claim 1,
An ADC converting the voltage input from the input unit from an analog signal to a digital signal and transmitting the converted voltage to the control unit; And
A power switch outputting a PWM signal according to the on/off control of the controller;
Heater control apparatus of a fixing module for a laser printer, characterized in that it further comprises. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
전압의 상한점 및 하한점을 설정하고, 상기 피드백된 전압이 상기 상한점 및 하한점 사이에서 유지되도록 상기 PWM 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 레이저 프린터용 정착모듈의 히터제어장치.The method of claim 1,
The control unit,
A heater control device for a fixing module for a laser printer, characterized in that for setting an upper limit point and a lower limit point of a voltage, and generating the PWM signal so that the feedback voltage is maintained between the upper and lower limit points. 제 4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 피드백된 전압이 상기 상한점보다 낮다가 상기 상한점에 도달하면 상기 전원이 오프인 PWM 신호를 생성하고, 상기 피드백된 전압이 상기 하한점보다 높다가 상기 하한점에 도달하면 상기 전원이 온인 PWM 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 레이저 프린터용 정착모듈의 히터제어장치.The method of claim 4,
The control unit,
When the feedback voltage is lower than the upper limit and reaches the upper limit, the power is turned off and the PWM signal is generated, and when the feedback voltage is higher than the lower limit and reaches the lower limit, the power is turned on. A heater control device of a fixing module for a laser printer, characterized in that generating a signal. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 피드백된 전압이 상기 평균점보다 낮다가 상기 평균점에 도달하면 기 설정된 딜레이(on-delay)만큼 상기 전원이 온인 PWM 신호를 생성하고, 상기 딜레이가 완료되면 상기 전원이 오프인 PWM 신호를 생성하며, 상기 피드백된 전압이 상기 평균점보다 높다가 상기 평균점에 도달하면 기 설정된 딜레이(off-delay)만큼 상기 전원이 오프인 PWM 신호를 생성하고, 상기 딜레이가 완료되면 상기 전원이 온인 PWM 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 레이저 프린터용 정착모듈의 히터제어장치.The method of claim 1,
The control unit,
When the feedback voltage is lower than the average point and reaches the average point, a PWM signal in which the power is turned on is generated by a preset delay (on-delay), and when the delay is completed, a PWM signal in which the power is turned off is generated, When the feedback voltage is higher than the average point and reaches the average point, generating a PWM signal in which the power is turned off by a preset delay (off-delay), and generating a PWM signal in which the power is turned on when the delay is completed. A heater control device for a fixing module for a laser printer, characterized in that. 제 1항에 있어서,
상기 히터는,
나노 소재로 형성된 면상 발열체를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 프린터용 정착모듈의 히터제어장치.The method of claim 1,
The heater,
A heater control device for a fixing module for a laser printer, comprising a planar heating element formed of a nano material. 제 1항에 있어서,
상기 온도센서는,
상기 히터에 접촉되는 접촉식 써모-커플(thermo-couple, TC) 온도 센서인 것을 특징으로 하는 레이저 프린터용 정착모듈의 히터제어장치.The method of claim 1,
The temperature sensor,
A heater control device for a fixing module for a laser printer, characterized in that it is a contact-type thermo-couple (TC) temperature sensor that contacts the heater. 히터제어장치가 히터로부터 온도센서의 전압을 입력받는 단계;
상기 히터제어장치가 상기 입력된 전압을 기초로 상기 히터의 구동을 확인하는 단계;
상기 히터제어장치가 상기 히터가 구동되면 기 설정된 특정시간 동안 상기 히터의 전원을 온 상태로 유지시키는 단계;
상기 히터제어장치가 상기 특정시간이 지나면 상기 전압이 목표 온도 상한점에 도달할 때까지 기 설정된 주파수와 듀티 비의 PWM 신호를 통한 전원의 온/오프 제어를 수행하는 단계; 및
상기 히터제어장치가 상기 히터의 구동 중 상기 전압이 상기 목표 온도 상한점에 도달하면 전원을 오프(off) 제어하고, 상기 전압을 피드백받으며, 상기 피드백된 전압을 이용하여 상기 전원의 온/오프(on/off) 제어하는 PWM 신호를 생성하되,
전압의 평균점(VAV)을 설정하고, 상기 설정된 평균점을 기준으로 현재 전원 상태를 유지하는 기 설정된 딜레이를 부여하며, 상기 부여된 딜레이가 완료되면 상기 현재 전원 상태와 반대되는 PWM 신호를 생성하는 단계;
를 포함하는 레이저 프린터용 정착모듈의 히터제어방법.Receiving, by the heater control device, a voltage of the temperature sensor from the heater;
Checking, by the heater control device, driving of the heater based on the input voltage;
When the heater is driven by the heater control device, maintaining the power of the heater in an on state for a predetermined time;
Performing, by the heater control device, on/off control of power through a PWM signal having a preset frequency and duty ratio until the voltage reaches a target temperature upper limit after the specific time has elapsed; And
When the voltage reaches the target temperature upper limit while the heater is being driven, the heater control device turns off the power, receives the voltage, and turns on/off the power using the feedback voltage ( on/off) control PWM signal,
Setting an average point (VAV) of voltage, providing a preset delay for maintaining a current power state based on the set average point, and generating a PWM signal opposite to the current power state when the given delay is completed;
Heater control method of a fixing module for a laser printer comprising a.
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