KR20140021214A - 전력 제어 장치 및 화상 형성 장치 - Google Patents

전력 제어 장치 및 화상 형성 장치 Download PDF

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Abstract

전력 제어 장치 및 화상 형성 장치에 관한 것으로, 직류 전력이 공급되더라도 발열체의 과열을 방지할 수 있도록 하고, 입력 전력의 형태에 상관없이 정상적인 동작을 수행할 수 있는 전력 제어 장치 및 화상 형성 장치를 제공한다. 이를 위해 전력 제어 장치는, 부하에 전력을 공급하는 전력 공급부와; 전력 공급부와 부하 사이의 교류 전력의 통전을 단속적으로 스위칭하기 위한 교류 전력 스위치와; 전력 공급부를 통해 직류 전력이 입력될 때 직류 전력이 교류 전력 스위치를 통해 부하로 공급되지 않도록 교류 전력 스위치를 통한 직류 전력의 공급을 차단하는 직류 차단 회로를 포함한다.

Description

전력 제어 장치 및 화상 형성 장치{POWER CONTROL APPARATUS AND IMAGE FORMING APPARATUS}
본 발명은 전력 제어 장치에 관한 것으로, 특히 화상 형성 장치의 정착 히터에 전력을 공급하기 위한 전력 제어 장치에 관한 것이다.
레이저 프린터와 같은 화상 형성 장치는 일정한 전위로 대전된 감광체에 광을 주사하여 정전 잠상을 형성하고, 이 정전 잠상을 현상제인 토너(toner)로 현상한 후 인쇄 매체(용지)에 전사 후 정착시켜 화상을 형성한다. 정착을 위해 마련되는 정착부는 화상이 전사된 용지를 적정 온도로 가열 후 가압함으로써 인쇄 매체 표면에 화상을 정착시키는데, 이를 위해 인쇄 작업 시 정착부를 정착에 필요한 적정 온도로 가열하여 유지되도록 정착부를 제어해야 한다. 만약 정착부의 온도가 적정 온도에 미치지 못하면 인쇄 매체에 형성되는 화상의 품질이 저하될 수 있고, 반대로 정착부의 온도가 적정 온도를 초과하게 되면 과열로 인해 문제가 발생할 수 있다.
특히, 최근에는 저탄소와 그린 에너지, 스마트 그리드로 인한 전력 전송 전압의 직류화에 따라, 상용 전력으로 교류 전력이 아닌 직류 전력이 공급되는 지역이 새롭게 나타났다. 그러나 레이저 프린터와 같은 화상 형성 장치는 인쇄를 하기 위하여 높은 열로 토너를 녹여 인쇄 매체에 정착시켜야 하는데, 열원으로 사용되는 발열체로의 전력 전달 경로 상에 마련되는 교류 전력 스위치는 교류 전력이 인가되어야만 스위칭 제어가 가능하다. 따라서, 직류 상용 전력이 공급되는 지역에서는 교류 전력 스위치의 제어가 불가능하기 때문에 발열체가 목표 온도를 넘어 과열될 수 있어 주의가 요구된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 따라서 본 발명은 직류 전력이 공급되더라도 발열체의 과열을 방지할 수 있도록 하고, 입력 전력의 형태에 상관없이 정상적인 동작을 수행할 수 있는 전력 제어 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또 다른 측면에 따르면, 화상 형성 장치의 정착부에서 목표로 하는 적정 온도의 발열이 이루어질 수 있도록 정착부로의 전력 공급을 안정적으로 제어하는데 그 목적이 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상용 교류 전력 대신 상용 직류 전력이 입력되는 경우, 정착부에 교류 전력을 전달하는 스위칭 소자의 오동작으로 인해 발생할 수 있는 정착부의 과열을 방지하여 안전한 인쇄 작업이 이루어질 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 전력 제어 장치는, 부하에 전력을 공급하는 전력 공급부와; 전력 공급부와 부하 사이의 교류 전력의 통전을 단속적으로 스위칭하기 위한 교류 전력 스위치와; 전력 공급부를 통해 직류 전력이 입력될 때 직류 전력이 교류 전력 스위치를 통해 부하로 연속적으로 공급되지 않도록 교류 전력 스위치를 통한 직류 전력의 공급을 차단하는 직류 차단 회로를 포함한다.
상술한 전력 제어 장치에서, 직류 차단 회로는, 교류 전력 스위치의 제어 신호 입력 단자에 직렬 연결되는 캐패시터이다.
상술한 전력 제어 장치에서, 교류 전력 스위치가 트라이악(TRIAC)이고, 제어 신호 입력 단자는 트라이악의 게이트 단자이다.
상술한 전력 제어 장치에서, 교류 전력 스위치는, 부하를 운전하기 위한 제어 신호에 의해 턴 온 되는 제 1 트랜지스터와; 제 1 트랜지스터가 턴 온 될 때 발광과 함께 턴 온 되는 포토 트라이악과; 턴 온 된 포토 트라이악에 의해 턴 온 되어 부하에 교류 전력이 공급되도록 하는 트라이악을 포함한다.
상술한 전력 제어 장치에서, 직류 차단 회로는, 포토 트라이악의 전류 유입 측에 직렬 연결되는 캐패시터이다.
상술한 전력 제어 장치에서, 부하가 화상 형성 장치의 정착 히터이고; 부하를 운전하기 위한 제어 신호는 정착 히터가 목표 온도로 가열되도록 하기 위한 제어 신호이다.
상술한 전력 제어 장치에서, 교류 전력 스위치를 통해 전력 공급부와 부하 사이의 교류 전력의 통전을 단속적으로 제어한다.
상술한 전력 제어 장치는, 디스플레이와; 직류 전력의 입력으로 인해 교류 전력 스위치를 통한 전력의 공급이 차단되어 부하로의 전력 공급이 차단되었음을 안내하도록 디스플레이를 제어하는 제어부를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 전력 제어 장치는, 부하에 전력을 공급하는 전력 공급부와; 전력 공급부와 부하 사이의 교류 전력의 통전을 단속적으로 스위칭하기 위한 교류 전력 스위치와; 전력 공급부에 직류 전력이 입력될 때 직류 전력이 교류 전력 스위치를 통해 부하로 연속적으로 공급되지 않도록 교류 전력 스위치를 통한 직류 전력의 공급을 차단하는 직류 차단 회로와; 부하를 운전하기 위한 제어 신호에 의해 동작하여 전력 공급부에 입력되는 직류 전력을 부하로 공급하기 위한 직류 전력으로 변환하는 직류/직류 변환부와, 교류 전력 스위치를 통해 공급되는 교류 전력과 직류/직류 변환부를 통해 공급되는 직류 전력 가운데 어느 하나가 부하에 선택적으로 공급되도록 전력 전달 경로를 전환하는 경로 전환 소자를 구비하는 직류 전력 공급 회로와; 전력 공급부에 직류 전력이 입력될 때, 교류 전력 스위치를 통한 부하의 가열 경로가 직류 차단 회로에 의해 차단되어 부하의 가열이 이루어지지 않으면, 직류/직류 변환부를 구동하여 변환된 직류 전력이 생성되도록 하고, 변환된 직류 전력이 부하에 전달되도록 하여 부하가 가열되도록 하며, 변환된 직류 전력이 부하에 전달될 때 교류 전력 스위치를 단속적으로 스위칭 하여 부하의 가열 온도가 목적하는 온도로 유지되도록 제어함으로써 부하의 안정된 가열이 이루어지도록 하는 제어부를 포함를 포함한다.
상술한 전력 제어 장치에서, 부하를 운전하기 위한 제어 신호에 의해 직류/직류 변환부가 단속적으로 동작하여 부하가 동작하는데 필요한 크기의 전력이 발열체로 공급된다.
상술한 전력 제어 장치에서, 직류 차단 회로는, 교류 전력 스위치의 제어 신호 입력 단자에 직렬 연결되는 캐패시터이다.
상술한 전력 제어 장치에서, 교류 전력 스위치가 트라이악(TRIAC)이고, 제어 신호 입력 단자는 트라이악의 게이트 단자이다.
상술한 전력 제어 장치에서, 교류 전력 스위치는, 부하를 운전하기 위한 제어 신호에 의해 턴 온 되는 제 1 트랜지스터와; 제 1 트랜지스터가 턴 온 될 때 발광과 함께 턴 온 되는 포토 트라이악과; 턴 온 된 포토 트라이악에 의해 턴 온 되어 부하에 교류 전력이 공급되도록 하는 트라이악을 포함한다.
상술한 전력 제어 장치에서, 직류 차단 회로는, 포토 트라이악의 전류 유입 측에 직렬 연결되는 캐패시터이다.
상술한 전력 제어 장치에서, 부하가 화상 형성 장치의 정착 히터이고; 부하를 운전하기 위한 제어 신호는 정착 히터가 목표 온도로 가열되도록 하기 위한 제어 신호이다.
상술한 전력 제어 장치에서, 교류 전력 스위치를 통해 전력 공급부와 부하 사이의 교류 전력의 통전을 단속적으로 제어한다.
상술한 전력 제어 장치는, 디스플레이와; 직류 전력의 입력으로 인해 교류 전력 스위치를 통한 전력의 공급이 차단되어 부하로의 전력 공급이 차단되었음을 안내하도록 디스플레이를 제어하는 제어부를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 화상 형성 장치는, 정착 히터를 구비하고 인쇄 매체에 화상을 정착시키기 위한 정착부와; 정착 히터에 전력을 공급하는 전력 공급부와; 전력 공급부와 정착 히터 사이의 교류 전력의 통전을 단속적으로 스위칭하기 위한 교류 전력 스위치와; 전력 공급부를 통해 직류 전력이 입력될 때 직류 전력이 교류 전력 스위치를 통해 정착 히터로 연속적으로 공급되어 정착 히터가 목표 온도를 초과하여 가열되지 않도록 교류 전력 스위치를 통한 직류 전력의 공급을 차단하는 직류 차단 회로를 포함한다.
본 발명에 따른 또 다른 측면의 화상 형성 장치는, 정착 히터를 구비하고 인쇄 매체에 화상을 정착시키기 위한 정착부와; 정착 히터에 전력을 공급하는 전력 공급부와; 전력 공급부와 정착 히터 사이의 교류 전력의 통전을 단속적으로 스위칭하기 위한 교류 전력 스위치와; 전력 공급부에 직류 전력이 입력될 때 직류 전력이 교류 전력 스위치를 통해 정착 히터로 공급되어 정착 히터가 목표 온도를 초과하여 가열되지 않도록 교류 전력 스위치를 통한 직류 전력의 공급을 차단하는 직류 차단 회로와; 정착 히터를 운전하기 위한 제어 신호에 의해 동작하여 전력 공급부에 입력되는 직류 전력을 정착 히터로 공급하기 위한 직류 전력으로 변환하는 직류/직류 변환부와, 교류 전력 스위치를 통해 공급되는 교류 전력과 직류/직류 변환부를 통해 공급되는 직류 전력 가운데 어느 하나가 정착 히터에 선택적으로 공급되도록 전력 전달 경로를 전환하는 경로 전환 소자를 구비하는 직류 전력 공급 회로와; 전력 공급부에 직류 전력이 입력될 때, 교류 전력 스위치를 통한 정착 히터의 가열 경로가 직류 차단 회로에 의해 차단되어 정착 히터의 가열이 이루어지지 않으면, 직류/직류 변환부를 구동하여 변환된 직류 전력이 생성되도록 하고, 변환된 직류 전력이 정착 히터에 전달되도록 하여 정착 히터가 가열되도록 하며, 변환된 직류 전력이 정착 히터에 전달될 때 교류 전력 스위치를 단속적으로 스위칭 하여 정착 히터의 가열 온도가 목적하는 온도로 유지되도록 제어함으로써 정착 히터의 안정된 가열이 이루어져서 목적하는 화상이 형성되도록 하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 따라서 본 발명은 직류 전력이 공급되더라도 발열체의 과열을 방지할 수 있도록 하고, 입력 전력의 형태에 상관없이 정상적인 동작을 수행할 수 있는 전력 제어 장치 및 화상 형성 장치를 제공한다.
또 다른 측면에 따르면, 화상 형성 장치의 정착부에서 목표로 하는 적정 온도의 발열이 이루어질 수 있도록 정착부로의 전력 공급을 안정적으로 제어할 수 있다.
또한, 상용 교류 전력 대신 상용 직류 전력이 입력되는 경우, 정착부에 교류 전력을 전달하는 스위칭 소자의 오동작으로 인해 발생할 수 있는 정착부의 과열을 방지하여 안전한 인쇄 작업이 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 화상 형성 장치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 나타낸 화상 형성 장치의 정착부의 구조를 나타낸 도면.
도 3은 도 1에 나타낸 화상 형성 장치의 제어 계통을 나타낸 도면.
도 4는 도 3에 나타낸 전력 공급부와 정착 온도 조절부의 제 1 실시 예를 나타낸 도면.
도 5는 도 4에 나타낸 화상 형성 장치의 제어 방법을 나타낸 도면.
도 6은 도 3에 나타낸 전력 공급부와 정착 온도 조절부의 제 2 실시 예를 나타낸 도면.
도 7은 도 6에 나타낸 화상 형성 장치의 제어 방법을 나타낸 도면.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 화상 형성 장치(100)를 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 화상 형성 장치(100)는 외형을 한정하는 케이스(110)와, 케이스(110) 내에 구비되는 다수의 장치, 즉 급지부(130), 화상 전사부(150), 정착부(170), 배지부(120), 제어부(140)로 구성된다.
케이스(110)에는 인쇄 매체(90)가 급지되는 급지부(130)와, 인쇄 매체(90)가 배출되는 배지부(120)가 마련되며, 급지부(130)와 배지부(120) 사이에는 급지부(130)로부터 급지된 인쇄 매체(90)가 배지부(120)를 통해 배출될 수 있도록 인쇄 매체 이송 경로(115)가 형성된다. 급지부(130)는 케이스(110)의 하부에 탈착가능하게 결합되는 급지카세트(112)를 포함한다. 배지부(120)는 인쇄 매체(90)가 디폴트(Default)로 배출되는 메인 배지부(113)와, 인쇄 매체(90)가 선택적으로 배출되는 보조 배지부(114)로 나누어지는데, 메인 배지부(113)는 케이스(110)의 상부에 마련된 경사부로 구현되고, 보조 배지부(114)는 케이스(110)의 후면에 상하 여닫이 방식으로 결합되는 리어 커버(Rear cover)로 구현된다. 점선으로 표시된 보조 배지부(114)는 리어 커버가 열린 상태이다. 인쇄 매체(90)의 배출 방향은 보조 배지부(114)의 리어 커버의 오픈 여부에 따라 일정 각도 회동되는 가변 인쇄 매체 이송 가이드(117)에 의해 구현된다. 따라서 사용자가 보조 배지부(114)이 리어 커버를 오픈하면 가변 인쇄 매체 이송 가이드(117)가 점선으로 표시된 것과 같은 상태로 되어 인쇄 매체(90)가 보조 배지부(114)로 배출되며, 반대로 사용자가 보조 배지부(114)의 리어 커버를 닫으면 인쇄 매체(90)는 메인 배지부(113)로 배출된다.
급지부(130)는 급지부에 인접한 케이스(110)의 내부에 설치되어 급지 카세트(112)에 적재된 인쇄 매체(90)를 화상 전사부(150) 측으로 급지하기 위한 것이다.
화상 전사부(150)는 케이스(110)의 중앙부에 설치되어 외부로부터 입력되는 화상 신호에 대응하는 화상을 인쇄 매체(90)의 상면에 전사하기 위한 것이다.
정착부(170)는 보조 배지부(114)에 인접한 케이스(110)의 내부에 설치되어 인쇄 매체(90)에 전사된 화상을 반영구적으로 정착시키기 위한 것이다. 정착부(170)는 가열부(171)와 가압부(177)를 포함하는데, 이에 대한 자세한 내용은 후술하는 도 2를 통해 설명하고자 한다.
배지부(120)는 정착부(170)에 인접한 케이스(110)의 내부에 설치되며 정착부(170)에서 화상이 정착된 인쇄 매체(90)를 외부로 배출하기 위한 것으로서, 다수의 배지 롤러를 포함한다.
제어부(140)는 화상 형성 장치(100)의 동작 전반을 제어하며, 인쇄 매체(90)의 이송 상태와 각 커버의 개폐 상태를 검출하는 다수의 센서와 통신 가능하도록 전기적으로 연결된다. 예를 들면, 제어부(140)는 리어 커버 검출 센서(160) 및 온도 센서(198)와 통신 가능하도록 전기적으로 연결된다.
대기 상태의 화상 형성 장치(100)에 인쇄 명령과 함께 화상 신호가 입력되면, 화상 형성 장치(100)의 각 장치들은 제어부(140)의 제어에 의해 동작하여 화상 신호에 상응하는 화상이 인쇄 매체(90)의 표면에 형성되도록 한다.
즉, 급지부(130)는 적재되어 있는 인쇄 매체(90)를 화상 전사부(150) 측으로 이송하게 되고, 화상 전사부(150)는 입력되는 화상 신호에 상응하는 화상을 인쇄 매체(90)의 표면에 형성한 다음 이 형성된 화상을 급지부(130)에 의해 이송되는 인쇄 매체(90)의 상면에 전사하게 된다. 화상이 전사된 인쇄 매체(90)는 정착부(170) 측으로 자동 이송되고, 정착부(170)는 이송되어 온 인쇄 매체(90)를 가열 롤러(172)와 가압 롤러(178) 사이로 통과시키면서 열과 압력을 동시에 가하여 인쇄 매체(90)에 전사된 화상을 정착시키게 된다. 화상이 정착된 인쇄 매체(90)는 배지부(120) 측으로 자동 이송되고, 배지부(120)는 이 이송되는 인쇄 매체(90)를 배지부 측으로 이송하게 된다. 이로써 인쇄 매체(90)의 화상 인쇄 작업은 완료된다.
도 2는 도 1에 나타낸 화상 형성 장치의 정착부(170)의 구조를 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 화상 형성 장치(100)의 정착부(170)는 인쇄 매체(90)에 열을 가하는 가열부(171)와, 가열부(171)에 접촉되되 인쇄 매체(90)에 소정 가압력을 가하는 가압부(177)와, 가열부(171)의 온도를 검출하는 온도 센서(198)로 구성된다.
가열부(171)는 회전 가능하도록 설치되는 가열 롤러(172)와, 가열 롤러(172)의 일 측에 설치되며 외부로부터 전달되는 소정 회전력을 전달받아 가열 롤러(172)를 회전시키는 가열 롤러 구동 기어(175)와, 가열 롤러(172)의 내부에 개재되며 복사 등의 방법으로 가열 롤러(172)를 미리 설정된 목표 온도로 가열하기 위한 발열체인 정착 히터(예를 들면 히트 램프)(174)를 포함한다. 이때, 가열 롤러(172)는 정착 히터(174)가 그 내부에 개재되도록 중공으로 이루어지며, 정착 히터(174)에 의해서 가열 가능한 금속 재질 등으로 형성된다. 그리고 정착 히터(174)는 가열 롤러(172)를 단시간에 가열할 수 있는 램프, 예를 들면 할로겐 램프(Halogen Lamp) 등이 사용된다. 정착 히터(174)는 가열 롤러(172)의 외부에 설치되어 복사 등의 방법으로 가열 롤러(172)를 가열할 수도 있다.
가압부(177)는 가열 롤러(172)와 대향하여 회전하도록 설치되며 인쇄 매체(90)를 가열 롤러(172) 측으로 가압하는 가압 롤러(178)를 포함한다. 가압 롤러(178)는 인쇄 매체(90)를 원활하게 가압하도록 고무 재질과 같은 탄성 물질로 형성되고, 그 내부에 가압 롤러(178)를 회전 가능하게 하는 회전축(179)을 구비한다. 회전축(179)은 가압 롤러 지지 가이드(183)에 형성되는 안착 홈(185)에 안착된다.
도 3은 도 1에 나타낸 화상 형성 장치의 제어 계통을 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 화상 형성 장치(100)의 동작 전반을 제어하는 제어부(140)에는 급지부(130)와 배지부(120), 화상 전사부(150), 정착부(170), 디스플레이(306), 스피커(308)가 통신 가능하도록 전기적으로 연결된다. 전력 공급부(302)는 5V 및 24V의 시스템 직류 전력을 생성하여 제어부(140) 및 정착부(170), 그 밖에 다른 여러 부분에 공급한다. 전력 공급부(302)는 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply, SMPS)로 구현할 수 있다. 정착부(170)는 가열 롤러(172)와 정착 히터(174), 정착 온도 조절부(304), 온도 센서(198)를 포함하며, 이 가운데 가열 롤러(172)와 정착 히터(174), 온도 센서(198)는 앞서 도 1 및 도 2의 설명에서 언급한 것과 같고, 정착 온도 조절부(304)는 제어부(140)의 제어 신호에 응답하여 정착 히터(174)의 온도를 제어한다. 특히 제어부(140)와 정착 온도 조절부(304)는 전력 공급부(302)를 통해 공급되는 전력의 종류(직류 또는 교류)에 따라 정착 히터(174)로의 전력 공급 제어를 달리하여 정착 히터(174)가 과열되지 않고 목표 온도를 유지할 수 있도록 한다. 디스플레이(306)는 화상 형성 장치(100)의 상태 정보(운전 정보 포함)를 표시하며, 특히 전력 공급부(302)를 통해 공급되는 전력의 형태(직류 또는 교류)에 관련된 정보를 사용자에게 알리기 위한 안내 메시지와, 정착 히터(174)의 상태 정보(예를 들면 온도 정보)를 사용자에게 알리기 위한 안내 메시지 등을 표시한다. 스피커(308)는 화상 형성 장치(100)의 동작 시 발생하는 안내음이나 경고음 등을 출력하기 위한 것이다.
<제 1 실시 예>
도 4와 도 5는 본 발명의 제 1 실시 예를 나타낸 도면이다. 본 발명의 제 1 실시 예에서는, 화상 형성 장치(100)에 교류 상용 전력이 공급될 때에는 교류 상용 전력을 이용한 화상의 정착이 이루어지도록 정착부(170)를 제어하지만, 화상 형성 장치(100)에 직류 상용 전력이 공급될 때에는 직류 차단 회로를 이용하여 직류의 공급을 차단함으로써 정착 히터(174)의 과열을 방지하고 이와 관련된 경고를 발생시킨다.
도 4는 도 3에 나타낸 전력 공급부(302)와 정착 온도 조절부(304)의 제 1 실시 예(302a)(304a)를 나타낸 도면이다. 도 4에 나타낸 전력 공급부(302a) 및 정착 온도 조절부(304a)는 발열체인 정착 히터(174)에 공급되는 전력을 제어하는 전력 제어 장치이다.
전력 공급부(302a)는, 플러그(402)와 EMI 필터(Electromagnetic Interference Filter)(404), 정류부(406), 변압기(408)를 포함한다. 플러그(402)는 화상 형성 장치(100)의 전력 케이블의 일단에 마련되어 전기 콘센트에 삽입(Plug-In)할 수 있게 되어 있다. EMI 필터(404)는 상용 전력(직류 또는 교류)이 공급되는 전력선에 포함되어 있는 여러 가지 잡음을 제거하기 위한 것으로서, 코일과 콘덴서로 이루어지는 라인 필터이다. 정류부(406)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하거나, 교류 전력을 목적하는 다른 위상의 교류 전력으로 변환한다. 변압기(408)는 정류부(406)에서 정류된 전력의 전압을 낮추어 목적하는 레벨의 전압이 생성되도록 한다. 도 4의 실시 예에서는 5V와 24V의 두 가지 시스템 직류 전력을 생성하는 경우를 나타내었다. 5V의 직류 전력은 제어부(140)와 같은 마이크로프로세서와 회로 소자 등에 공급되고, 24V의 직류 전력은 다음에 설명하는 정착 온도 조절부(304a) 등에 공급된다. 물론 화상 형성 장치(100)의 다른 구성 요소에도 전력 공급부(302a)에서 출력되는 5V와 24V의 시스템 직류 전력이 선택적으로 공급될 수 있다. 교류 상용 전력이 공급될 때에는 전력 공급부(302a)에서 교류-직류 변환(AC-DC Conversion)을 통해 시스템 직류 전력을 생성하고, 직류 상용 전력이 공급될 때에는 전력 공급부(302a)에서 직류-직류 변환(DC-DC Conversion)을 통해 시스템 직류 전력을 생성한다.
정착 히터(174)는 앞서 설명한 전력 공급부(302b)로부터 전력을 에너지원으로 사용하여 발열하며 그 열을 가열 롤러(172)에 전달하여 가열 롤러(172)가 가열되도록 한다. 가열 히터(174)에 의해 가열된 가열 롤러(172)는 가압 롤러(178)와 함께 동작하여 인쇄 매체(90)에 전사된 화상을 반영구적으로 정착시킨다. 다만 정착 히터(174)에 연속적으로 전력이 공급되면 정착 히터(174)의 온도가 목표 온도를 초과하여 과열될 수 있으므로, 정착 히터(174)로의 전력 공급을 단속적으로 제어한다. 즉, 도 4에 나타낸 정착 온도 조절부(304a)에서 정착 히터(174)의 일단에 전기적으로 연결되는 제 1 릴레이(422)를 턴 온 시켜서 정착 히터(174)의 일단과 전력 공급부(302a)를 전기적으로 연결해 놓은 상태에서, 정착 히터(174)의 타단에 전기적으로 연결되는 교류 전력 스위치인 트라이악(432)을 반복적으로 턴 온 및 턴 오프 시키는 단속적인 전력 공급 제어를 통해 정착 히터(174)가 목적하는 온도로 가열되어 그 온도를 유지하도록 한다. 즉, 정착 온도 조절부(304a)는 정착 히터(174)로의 전력 공급에 관여하되, 전력 공급의 단속적 제어를 통해 정착 히터(174)의 온도 제어에도 관여한다.
이와 같은 정착 온도 조절부(304a)에서 제 1 릴레이(422) 및 그 주변 회로의 구성 및 동작은 다음과 같다. 릴레이 온 신호(Relay On)에 의해 턴 온 되는 트랜지스터(424)는 제 1 릴레이(422)의 코일을 전기적으로 도통시키기 위한 것이다. 인쇄 명령이 발생하면, 제어부(140)는 인쇄 작업을 수행하기 위해 릴레이 온 신호(Relay On)를 발생시켜서 트랜지스터(424)를 턴 온 시킨다. 턴 온 된 트랜지스터(424)를 통해 전류가 흐르면서 코일이 통전되어 제 1 릴레이(422)가 턴 온 된다. 제 1 릴레이(422)가 턴 온 되면 정착 히터(174)의 일단이 전력 공급부(302a)와 전기적으로 연결된다.
이 상태에서 트라이악(432)의 턴 온 및 턴 오프에 의해 정착 히터(174)로의 전력 공급이 단속적으로 이루어져 정착 히터(174)의 가열 및 온도 제어가 이루어질 수 있다. 트라이액(432) 및 그 주변 회로의 구성 및 동작은 다음과 같다. 트라이악(432)의 주변 회로는, 제어부(140)에서 생성되는 정착기 온/오프 신호(Fuser On/Off)에 따라 턴-온/턴-오프(Turn-On/Turn-Off)되는 트랜지스터(434)와, 트랜지스터(434)의 턴-온 시 발광하는 발광 소자(436), 발광 소자(436)의 발광에 의해 도통되는 포토 트라이악(438)을 포함한다. 포토 트라이악(438)이 도통되면 제어 신호 입력 단자인 게이트(G)를 통해 트리거 전류가 공급되어 트라이악(432)이 턴 온 되고, 턴 온 된 트라이악(432)을 통해 정착 히터(174)와 전력 공급부(302a)가 전기적으로 도통된다. 트라이악(432)의 주변 회로에서, 발광 소자(436)와 포토 트라이악(438)은 단일 모듈로 구성될 수 있다. 만약, 전력 공급부(302a)에 교류 상용 전력이 입력되는 동안 제 1 릴레이(422)와 트라이악(432)이 모두 턴 온 되면, 전력 공급부(302a)와 정착 히터(174) 사이에 전류가 흘러서 정착 히터(174)가 가열될 수 있다. 정착 히터(174)의 온도는 온도 센서(198)에 의해 검출되어 제어부(140)에 제공되며, 제어부(140)는 검출된 정착 히터(174)의 온도를 미리 정해진 설정 온도와 비교하여 정착 히터(174)의 온도가 설정 온도 보다 높으면, 트랜지스터(434)에 정착기 오프 신호(Fuser Off)를 인가하여 포토 트라이악(438)이 턴 오프 되도록 하고 이로 인해 트라이악(432) 마저 턴 오프(비활성화) 되도록 함으로써 정착 히터(174)로의 전력 공급이 차단되도록 하여 정착 히터(174)의 온도가 일정 온도 범위 내의 온도로 유지되도록 제어한다.
도 4의 정착 온도 조절부(304a)에서, 트라이악(432)은 그 이름(Troid AC Switch, Triac)에서 알 수 있듯이 교류 회로의 무접점 스위칭 소자로서, 게이트(G)에 일정 크기의 전류를 통과시키면 애노드(A)와 캐소드(K) 사이가 도통(Turn On)하여 스위치 온 상태가 된다. 트라이악(432)이 스위치 오프 상태가 되도록 하기 위해서는 애노드(A)와 캐소드(K) 사이의 전류량을 바이어스 전류량 이하로 낮추면 된다. 이는 곧 트라이악(432)에 교류 전력이 공급되는 동안에만 트라이악(432)을 스위치로 활용할 수 있고, 트라이악(432)에 직류 전력의 공급이 계속되는 동안에는 트라이악(432)이 계속 턴 온 상태로 유지되어 스위치로서의 역할을 수행하지 못함을 의미한다. 즉, 정착기 온 신호(Fuser On)에 의해 트라이악(432)이 활성화된 상태에서 사인파 형태의 교류 전력이 공급되는 동안에는, 교류 전력의 제로 포인트(zero point)에서 트라이악(432)의 T2를 통해 공급되는 전류가 0이 되므로 트라이악(432)이 교류 전력의 위상(주기)에 따라 온/오프를 반복하게 된다. 이와 같은 트라이악(432)의 온/오프는 교류 전력의 공급에 의해 이루어지는 것으로서, 정착기 온/오프 신호(Fuser On/Off)에 의한 스위칭 동작과는 다른 것이다. 즉, 정착기 온/오프 신호(Fuser On/Off)는 트라이악(432)이 스위치로서 동작하거나 동작하지 않도록 활성화/비활성화시키는 역할을 하며, 정착기 온 신호(Fuser On)에 의해 트라이악(432)이 활성화된 상태에서 교류 전력의 입력에 의해 이루어지는 트라이악(432)이 온/오프 동작에 의해 트라이악(432)을 통해 정착 히터(174)에 공급되는 평균 전류량이 제어된다.
만약 정착기 온 신호(Fuser On)에 의해 트라이악(432)이 활성화된 상태에서 직류 전력이 입력된다면, 트라이악(432)은 온/오프 제어가 이루어지 못하고 계속 온 상태로 유지되기 때문에 턴 온 된 트라이악(432)을 통해 정착 히터(432)에 공급되는 평균 전류량이 과도하게 커져서 정착 히터(174)의 온도가 목적하는 온도 이상으로 상승할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시 예에 따른 화상 형성 장치(100)에서는 정착 온도 조절부(304a)의 트라이악(432)의 주변 회로에 직류 차단 회로인 직류 차단 캐패시터(450)를 마련하고, 직류의 상용 전력이 입력될 때 포토 트라이악(438)으로 공급되는 전류를 차단함으로써 게이트(G) 전류를 낮추어 트라이악(432)이 턴 오프 될 수 있도록 한다. 트라이악(432)이 턴 오프 되면 정착 히터(174)로의 전력 공급이 차단되어 정착 히터(174)의 과열을 방지할 수 있다.
직류 상용 전력의 입력 시 직류 차단 캐패시터(450)의 작용에 의해 정착 히터(174)로의 전력 공급이 차단되면 온도 센서(198)에 의해 검출되는 정착 히터(174)의 온도는 정상적으로 인쇄 작업을 수행할 때의 정착 히터(174)의 온도보다 크게 낮을 것이므로, 이와 같은 정착 히터(174)의 이상 저온이 확인되면 제어부(140)는 스피커(308)를 통해 경고음을 발생시키면서 디스플레이(306)를 통해 정착 히터(174)의 이상 저온 검출 사실을 안내하고 그 원인 중 하나로 직류 상용 전력의 입력 가능성을 제시할 수 있다. 화상 형성 장치(100)의 사용자는 스피커(308)를 통해 경고음과 디스플레이(306)에 표시되는 안내 메시지를 통해 화상 형성 장치에 적합하지 않은 형태의 전력이 입력되고 있음을 인지하고 이에 대한 조치(전력 공급의 차단 등)를 취할 수 있다.
도 5는 도 4에 나타낸 화상 형성 장치(100)의 제어 방법을 나타낸 도면이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 화상 형성 장치(100)의 플러그(402) 삽입을 통해 화상 형성 장치(100)에 전력 공급이 시작된다(502). 이 때, 공급되는 전력이 교류 상용 전력이거나 직류 상용 전력인 것에 상관없이, 전력 공급부(302a)에서는 정류부(406)와 변압기(408)를 통해 5V와 24V의 시스템 직류 전력을 생성한다(504). 교류 상용 전력이 공급될 때에는 교류-직류 변환(AC-DC Conversion)을 통해 시스템 직류 전력을 생성하고, 직류 상용 전력이 공급될 때에는 직류-직류 변환(DC-DC Conversion)을 통해 시스템 직류 전력을 생성한다. 5V와 24V의 시스템 직류 전력은 화상 형성 장치(100)의 여러 부분에 제공되어 화상 형성 장치(100)의 시스템을 초기화하고 인쇄 대기 상태로 준비하는데 사용된다(506). 예를 들면, 5V의 시스템 직류 전력이 제어부(140)에 공급되어 제어부(140)가 화상 형성 장치(100)의 동작 전반을 제어할 수 있는 상태로 준비되고, 24V의 시스템 직류 전력이 정착 온도 조절부(304a)에 공급되어 정착 온도 조절부(304a)가 정착 히터(174)를 가열할 수 있는 상태로 준비된다.
화상 형성 장치(100)의 시스템 초기화가 이루어지고 인쇄 대기 상태로 준비된 이후 미리 설정된 일정 시간 동안 동작 명령(예를 들면 인쇄 명령)이 발생하지 않으면(508의 ‘아니오’), 화상 형성 장치(100)는 대기/슬립 모드로 진입한다(510). 대기/슬립 모드로 진입하기 전이나 또는 대기/슬립 모드로 진입한 이후에도, 인쇄 명령이 발생하면(508의 ‘예’), 시스템의 웜 업을 실시한다(512). 인쇄 작업을 수행하기 위한 대표적인 웜 업으로는 화상 전사를 위해 정착 히터(174)를 가열하는 것을 예로 들 수 있다. 이 때 정착 히터(174)는 화상 전사를 위해 필요한 목표 온도까지 가열되어야 한다. 만약 전력 공급부(302a)에 입력되는 전력이 교류 상용 전력일 때에는 도 4에 나타낸 정착 온도 조절부(304a)의 트라이악(432) 및 그 주변 회로가 정상적으로 스위칭 동작을 수행하기 때문에, 교류 상용 전력에 의해 정착 히터(174)가 정상적으로 목표 온도까지 가열될 수 있다(514의 ‘아니오). 이 경우에는 인쇄 명령에 상응하는 인쇄 작업을 정상적으로 수행할 수 있다(516).
이와 달리, 전력 공급부(302a)에 입력되는 전력이 직류 상용 전력일 때에는 도 4에 나타낸 정착 온도 조절부(304a)의 직류 차단 캐패시터(450)의 차단 작용에 의해 트라이악(432)이 트리거되지 않아 정상적인 스위칭 동작을 수행하지 못하기 때문에, 정착 히터(174)가 정상적으로 목표 온도까지 가열되지 않는 이상 저온 현상이 발생한다(514의 ‘예’). 이는 곧 직류 차단 캐패시터(450)의 차단 작용에 의해 정착 히터(174)가 목표 온도를 초과하여 과열되는 것을 방지할 수 있음을 의미한다. 정착 히터(174)의 온도가 목표 온도까지 가열되지 않는 이상 저온 현상이 발생하면 정상적인 인쇄 작업을 수행할 수 없게 되므로, 제어부(140)는 사용자에게 이를 알리기 위해 정착 히터(174)의 이상 저온 현상 발생을 알리기 위한 경고음을 스피커(308)로 출력하고, 정착 히터(174)의 이상 저온 현상 발생을 알리기 위한 경고 메시지를 디스플레이(306)를 통해 표시한다(518). 이 때 표시되는 경고 메시지는 여러 형태가 될 수 있으나, 본 발명의 제 2 실시 예에서 고려하는 경고 메시지는 ‘현재 화상 형성 장치(100)에 공급되는 상용 전력이 직류 상용 전력이어서 정상적인 인쇄 작업을 수행할 수 없음’을 알리기 위한 메시지 또는 “정상적인 인쇄 작업이 수행되도록 하기 위해서는 교류 전력이 입력되어야 함”을 알리기 위한 메시지를 포함할 수 있다. 또한 제어부(140)는 인쇄 작업을 취소함으로써, 불필요한 인쇄 작업의 반복적 시도가 계속되지 않도록 한다(520).
<제 2 실시 예>
도 6과 도 7은 본 발명의 제 2 실시 예를 나타낸 도면이다. 본 발명의 제 2 실시 예에서는, 화상 형성 장치(100)에 교류 상용 전력이 공급될 때에는 교류 상용 전력을 이용한 정상적인 인쇄 작업이 수행되도록 제어하고, 화상 형성 장치(100)에 직류 상용 전력이 공급될 때에는 직류 차단 회로를 이용하여 직류의 공급을 차단하여 정착 히터(174)의 과열을 방지하면서 직류 상용 전력을 이용한 인쇄 작업이 수행되도록 제어하고, 직류 상용 전력을 이용한 인쇄 작업이 수행되고 있음을 알리는 경고를 발생시킨다.
도 6은 도 3에 나타낸 전력 공급부(302)와 정착 온도 조절부(304)의 제 2 실시 예(302b)(304b)를 나타낸 도면이다. 도 6에 나타낸 전력 공급부(302b) 및 정착 온도 조절부(304b)는 발열체인 정착 히터(174)에 공급되는 전력을 제어하는 전력 제어 장치이다.
먼저 전력 공급부(302b)는, 플러그(602)와 EMI 필터(Electromagnetic Interference Filter)(604), 정류부(606), 변압기(608)를 포함한다. 플러그(602)는 화상 형성 장치(100)의 전력 케이블의 일단에 마련되어 전기 콘센트에 삽입(Plug-In)할 수 있게 되어 있다. EMI 필터(604)는 상용 전력(직류 또는 교류)이 공급되는 전력선에 포함되어 있는 여러 가지 잡음을 제거하기 위한 것으로서, 코일과 콘덴서로 이루어지는 라인 필터이다. 정류부(606)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하거나, 교류 전력을 목적하는 다른 위상의 교류 전력으로 변환한다. 변압기(608)는 정류부(606)에서 정류된 전력의 전압을 낮추어 목적하는 레벨의 전압이 생성되도록 한다. 도 6의 실시 예에서는 5V와 24V의 두 가지 시스템 직류 전력을 생성하는 경우를 나타내었다. 5V의 직류 전력은 제어부(140)와 같은 마이크로프로세서와 회로 소자 등에 공급되고, 24V의 직류 전력은 다음에 설명하는 정착 온도 조절부(304b) 등에 공급된다. 물론 화상 형성 장치(100)의 다른 구성 요소에도 전력 공급부(302b)에서 출력되는 5V와 24V의 시스템 직류 전력이 선택적으로 공급될 수 있다. 교류 상용 전력이 공급될 때에는 전력 공급부(302b)에서 교류-직류 변환(AC-DC Conversion)을 통해 시스템 직류 전력을 생성하고, 직류 상용 전력이 공급될 때에는 전력 공급부(302b)에서 직류-직류 변환(DC-DC Conversion)을 통해 시스템 직류 전력을 생성한다.
정착 히터(174)는 앞서 설명한 전력 공급부(302b)로부터 전력을 에너지원으로 사용하여 발열하며 그 열을 가열 롤러(172)에 전달하여 가열 롤러(172)가 가열되도록 한다. 가열 히터(174)에 의해 가열된 가열 롤러(172)는 가압 롤러(178)와 함께 동작하여 인쇄 매체(90)에 전사된 화상을 반영구적으로 정착시킨다. 다만 정착 히터(174)에 연속적으로 전력이 공급되면 정착 히터(174)의 온도가 목표 온도를 초과하여 과열될 수 있으므로, 정착 히터(174)로의 전력 공급을 단속적으로 제어한다. 즉, 도 6에 나타낸 정착 온도 조절부(304b)에서 정착 히터(174)의 일단에 전기적으로 연결되는 제 1 릴레이(622)의 a 접점과 b 접점의 선택적 턴 온과 정착 히터(174)의 타단에 전기적으로 연결되는 제 2 릴레이(672)의 a 접점과 b 접점의 선택적 턴 온에 따라, 정착 히터(174)에 교류 전력 스위치인 트라이악(632)을 통해 교류 전력이 공급되도록 하거나, 정착 히터(174)에 직류/직류 변환부(662)를 통해 직류 전력이 공급되도록 할 수 있다. 즉, 정착 온도 조절부(304b)는 정착 히터(174)로의 전력 공급에 관여하되, 전력 공급의 단속적 제어를 통해 정착 히터(174)의 온도 제어에도 관여한다.
이와 같은 정착 온도 조절부(304b)에서 제 1 릴레이(622) 및 그 주변 회로의 구성 및 동작은 다음과 같다. 릴레이 온 신호(Relay On)에 의해 턴 온 되는 트랜지스터(624)는 제 1 릴레이(622)의 코일을 전기적으로 도통시키기 위한 것이다. 인쇄 명령이 발생하면, 제어부(140)는 인쇄 작업을 수행하기 위해 릴레이 온 신호(Relay On)를 발생시켜서 트랜지스터(624)를 턴 온 시킨다. 턴 온 된 트랜지스터(624)를 통해 전류가 흐르면서 코일이 통전되어 제 1 릴레이(622)가 a 접점의 턴 온 상태에서 b 접점의 턴 온 상태로 전환된다. 여기서 a 접점은 정착 히터(174)에 교류 전력이 공급되도록 하기 위한 것이고, b 접점은 정착 히터(174)에 직류 전력이 공급되도록 하기 위한 것이다. 제 1 릴레이(622)가 a 접점의 턴 온 상태와 b 접점의 턴 온 상태 가운데 적어도 하나의 상태로 전환되면 정착 히터(174)의 일단이 전력 공급부(302b)와 전기적으로 연결된다.
이 상태에서 트라이악(632)을 통한 교류 전력의 공급과 직류/직류 변환부(662)을 통한 직류 전력의 공급 가운데 어느 하나에 의해 정착 히터(174)로의 전력 공급이 단속적으로 이루어져 정착 히터(174)의 가열 및 온도 제어가 이루어질 수 있다. 여기서 직류/직류 변환부(662)는, 전력 공급부(302b)에 입력되는 직류 상용 전력을 정착 히터(174)에 공급하기 위한 직류 전력으로 변환하기 위한 것이다. 트라이액(632) 및 그 주변 회로의 구성 및 동작은 다음과 같다. 트라이악(632)의 주변 회로는, 제어부(140)에서 생성되는 정착기 온/오프 신호(Fuser On/Off)에 따라 턴-온/턴-오프(Turn-On/Turn-Off)되는 트랜지스터(634)와, 트랜지스터(634)의 턴-온 시 발광하는 발광 소자(636), 발광 소자(636)의 발광에 의해 도통되는 포토 트라이악(638)을 포함한다. 포토 트라이악(638)이 도통되면 제어 신호 입력 단자인 게이트(G)를 통해 트리거 전류가 공급되어 트라이악(632)이 턴 온 되고, 턴 온 된 트라이악(632)을 통해 정착 히터(174)와 전력 공급부(302b)가 전기적으로 도통된다. 트라이악(632)의 주변 회로에서, 발광 소자(636)과 포토 트라이악(638)은 단일 모듈로 구성될 수 있다. 만약 제 1 릴레이(622)와 트라이악(632)이 모두 턴 온 된다면 전력 공급부(302b)와 정착 히터(174) 사이에 전류가 흘러서 정착 히터(174)가 가열될 수 있다. 정착 히터(174)의 온도는 온도 센서(198)에 의해 검출되어 제어부(140)에 제공되며, 제어부(140)는 검출된 정착 히터(174)의 온도를 미리 정해진 설정 온도와 비교하여 정착 히터(174)의 온도가 설정 온도 보다 높으면, 트랜지스터(634)에 정착기 오프 신호(Fuser Off)를 인가하여 포토 트라이악(638)이 턴 오프 되도록 하고 이로 인해 트라이악(632) 마저 턴 오프(비활성화) 되도록 함으로써 정착 히터(174)로의 전력 공급이 차단되도록 하여 정착 히터(174)의 온도가 일정 온도 범위 내의 온도로 유지되도록 제어한다.
도 6의 정착 온도 조절부(304b)에서, 트라이악(632)은 그 이름(Troid AC Switch, Triac)에서 알 수 있듯이 교류 회로의 무접점 스위칭 소자로서, 게이트(G)에 일정 크기의 전류를 통과시키면 애노드(A)와 캐소드(K) 사이가 도통(Turn On)하여 스위치 온 상태가 된다. 트라이악(632)이 스위치 오프 상태가 되도록 하기 위해서는 애노드(A)와 캐소드(K) 사이의 전류량을 바이어스 전류량 이하로 낮추면 된다. 이는 곧 트라이악(632)에 교류 전력이 공급되는 동안에만 트라이악(632)을 스위치로 활용할 수 있고, 트라이악(632)에 직류 전력의 공급이 계속되는 동안에는 트라이악(632)이 계속 턴 온 상태로 유지되어 스위치로서의 역할을 수행하지 못함을 의미한다. 즉, 정착기 온 신호(Fuser On)에 의해 트라이악(632)이 활성화된 상태에서 사인파 형태의 교류 전력이 공급되는 동안에는, 교류 전력의 제로 포인트(zero point)에서 트라이악(632)의 T2를 통해 공급되는 전류가 0이 되므로 트라이악(632)이 교류 전력의 위상(주기)에 따라 온/오프를 반복하게 된다. 이와 같은 트라이악(632)의 온/오프는 교류 전력의 공급에 의해 이루어지는 것으로서, 정착기 온/오프 신호(Fuser On/Off)에 의한 스위칭 동작과는 다른 것이다. 즉, 정착기 온/오프 신호(Fuser On/Off)는 트라이악(632)이 스위치로서 동작하거나 동작하지 않도록 활성화/비활성화시키는 역할을 하며, 정착기 온 신호(Fuser On)에 의해 트라이악(632)이 활성화된 상태에서 교류 전력의 입력에 의해 이루어지는 트라이악(632)이 온/오프 동작에 의해 트라이악(632)을 통해 정착 히터(174)에 공급되는 평균 전류량이 제어된다.
직류/직류 변환부(662)를 통해 공급되는 직류 전력과 트라이악(632)을 통해 공급되는 교류 전력은, 제 2 릴레이(672)를 통해 정착 히터(174)의 타단으로 제공된다. 여기서 제 2 릴레이(672)는 트라이악(632)을 통해 공급되는 교류 전력과 직류/직류 변환부(662)를 통해 공급되는 직류 전력 가운데 어느 하나가 발열체인 정착 히터(174)에 선택적으로 공급되도록 전력 전달 경로를 전환하는 경로 전환 소자이다. 이와 같은 정착 온도 조절부(304b)의 제 2 릴레이(672) 및 그 주변 회로의 구성 및 동작은 다음과 같다. 직류/직류 변환 신호(DC/DC Conversion On)에 의해 턴 온 되는 트랜지스터(674)는 제 2 릴레이(672)의 코일을 전기적으로 도통시키기 위한 것이다. 전력 공급부(302b)에 입력되는 전력이 직류 상용 전력일 때, 제어부(140)는 직류/직류 변환 신호(DC/DC Conversion On)를 발생시켜서 트랜지스터(674)를 턴 온 시키고, 턴 온 된 트랜지스터(674)를 통해 전류가 흐르면서 코일이 통전되어 제 2 릴레이(672)가 a 접점의 턴 온 상태에서 b 접점의 턴 온 상태로 전환된다. 제 2 릴레이(672)의 b 접점이 턴 온 되면 직류/직류 변환부(662)의 직류 전력이 제 2 릴레이(672)의 b 접점을 통해 정착 히터(174)에 공급되고, 정착 히터(174)는 이 직류 전력에 의해 목표 온도까지 가열되어 화상의 전사에 기여한다.
직류/직류 변환부(662)는 직류 변환 인에이블 신호(DC/DC Enable)에 의해 활성화되어 직류/직류 변환을 수행한다. 직류 변환 인에이블 신호(DC/DC Enable)는 다음과 같이 생성된다. 제 1 릴레이(622)의 a 접점이 턴 온 되어 있고 제 2 릴레이(672)의 a 접점이 턴 온 되어 있는 디폴트 상태에서 전력 공급부(302b)에 교류 상용 전력이 입력되면, 트라이악(632)과 제 1 릴레이(622)의 a 접점을 통해 정착 히터(174)에 교류 상용 전력이 공급되어 정착 히터(174)의 가열이 이루어진다. 이와 달리, 제 1 릴레이(622)의 a 접점이 턴 온 되어 있고 제 2 릴레이(672)의 a 접점이 턴 온 되어 있는 디폴트 상태에서 전력 공급부(302b)에 직류 상용 전력이 입력되면, 직류 차단 회로인 직류 차단 캐패시터(650)의 작용에 의해 트라이악(632)이 턴 오프 되기 때문에 정착 히터(174)에 전력이 공급되지 않아 정착 히터(174)의 가열이 이루어지지 않게 된다. 제어부(140)는 온도 센서(198)를 통해 정착 히터(174)의 이상 저온이 검출되면 교류 전력이 아닌 직류 전력이 공급되는 것으로 판단하고, 직류/직류 변환부(662)를 활성화시키기 위해 직류 변환 온 신호(DC Enable On)를 발생시킨다. 직류 변환 온 신호(DC Enable On)에 따라 트랜지스터(684)가 턴 온 되면, 발광 소자(686)가 턴 온 되어 발광하고, 발광 소자(686)의 발광에 의해 포토 트라이악(688)이 도통하면서 직류 변환 인에이블 신호(DC/DC Enable)가 생성(활성화)된다. 여기서, 발광 소자(686)와 포토 트라이악(688)은 단일 모듈로 구성될 수 있다.
이와 같은 도 6에서, 직류/직류 변환부(662), 제 2 릴레이(672) 및 주변 회로, 포토 트라이악(688) 및 주변 회로는, 발열체인 정착 히터(174)로의 직류 전력의 연속적인 공급이 직류 차단 캐패시터(650)에 의해 차단되었을 때 정착 히터(174)에 직류 전력을 단속적으로 공급하여 정착 히터(174)가 직류 전력에 의해서도 정상적으로 동작할 수 있도록 하기 위한 직류 전력 공급 회로이다. 이 직류 전력 공급 회로를 통해 정착 히터(174)에 단속적으로 공급되는 직류 전력은 전력 공급부(302b)의 변압기(608)에서 출력되는 5V 및 24V의 직류 전압과는 구별된다.
만약 정착기 온 신호(Fuser On)에 의해 트라이악(632)이 활성화된 상태에서 직류 전력이 입력된다면, 트라이악(632)은 온/오프 제어가 이루어지지 못하고 계속 온 상태로 유지되기 때문에 턴 온 된 트라이악(632)을 통해 정착 히터(632)에 공급되는 평균 전류량이 과도하게 커져서 정착 히터(174)의 온도가 목적하는 온도 이상으로 상승할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시 예에 따른 화상 형성 장치(100)에서는 정착 온도 조절부(304b)의 트라이악(632)의 주변 회로에 직류 차단 회로인 직류 차단 캐패시터(650)를 마련하고, 직류의 상용 전력이 입력될 때 포토 트라이악(638)으로 공급되는 전류를 차단함으로써 게이트(G) 전류를 낮추어 트라이악(632)이 턴 오프 될 수 있도록 한다. 트라이악(632)이 턴 오프 되면 정착 히터(174)로의 전력 공급이 차단되어 정착 히터(174)의 과열을 방지할 수 있다.
직류 상용 전력의 입력 시 직류 차단 캐패시터(650)의 작용에 의해 정착 히터(174)로의 전력 공급이 차단되면 온도 센서(198)에 의해 검출되는 정착 히터(174)의 온도는 정상적으로 인쇄 작업을 수행할 때의 정착 히터(174)의 온도보다 크게 낮을 것이므로, 이와 같은 정착 히터(174)의 이상 저온이 확인되면 제어부(140)는 스피커(308)를 통해 경고음을 발생시키면서 디스플레이(306)를 통해 정착 히터(174)의 이상 저온 검출 사실을 안내하고 그 원인 중 하나로 직류 상용 전력의 입력 가능성을 제시할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 화상 형성 장치(100)의 제 2 실시 예에서는, 화상 형성 장치(100)에 직류 상용 전력이 입력되더라도, 직류 상용 전력을 이용하여 정착부(170)의 정착 히터(174)를 목표 온도가 유지되도록 가열하면서 정상적인 인쇄 작업이 수행될 수 있도록 한다.
도 6에 나타낸 정착 온도 조절부(304b)의 구성에 따르면, 전력 공급부(302b)에 교류 상용 전력이 입력되는 경우와 직류 상용 전력이 입력되는 경우 각각의 정착 온도 조절부(304b)의 동작을 다음과 같이 정리할 수 있다. 먼저 전력 공급부(302b)에 교류 상용 전력이 입력되는 경우에는, 제 1 릴레이(622)의 a 접점과 제 2 릴레이(622)의 a 접점이 디폴트로 턴 온 되어 있기 때문에 트라이악(632)과 제 1 릴레이(622)를 통해 정착 히터(174)에 교류 상용 전력이 공급되어 정착 히터(174)의 가열이 이루어진다. 이 때 트라이악(632)의 스위치로서의 동작은 정상적으로 수행되므로 정착 히터(174)의 온도 제어 역시 정상적으로 이루어질 수 있다. 다음으로 전력 공급부(302b)에 직류 상용 전력이 입력되는 경우에는, 직류 차단 캐패시터(650)의 작용에 의해 트라이악(632)이 턴 오프 되기 때문에 정착 히터(174)에서 이상 저온이 발생하고, 이를 통해 직류 상용 전력이 입력되는 것으로 판단한 제어부(140)가 직류/직류 변환부(662)를 활성화시키고 제 1 릴레이(622)의 b 접점을 턴 온 시키며 제 2 릴레이(672)의 b 접점을 턴 온 시켜서, 전력 공급부(302mb)와 직류/직류 변환부(662), 제 2 릴레이(672), 정착 히터(174), 제 1 릴레이(622) 사이에 직류가 흐르도록 한다. 또한 제어부(140)는 정착 히터(174)의 가열 온도가 목표 온도로 유지되도록 하기 위한 적정량의 직류 전력이 정착 히터(174)에 공급되도록 직류 변환 온 신호(DC Enable On)를 단속적으로 발생시켜서 직류/직류 변환부(662)의 동작 시간을 단속적으로 제어한다.
도 7은 도 6에 나타낸 화상 형성 장치(100)의 제어 방법을 나타낸 도면이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 화상 형성 장치(100)의 플러그(602) 삽입을 통해 화상 형성 장치(100)에 전력 공급이 시작된다(702). 이 때, 공급되는 전력이 교류 상용 전력이거나 직류 상용 전력인 것에 상관없이, 전력 공급부(302b)에서는 정류부(606)와 변압기(608)를 통해 5V와 24V의 시스템 직류 전력을 생성한다(704). 교류 상용 전력이 공급될 때에는 교류-직류 변환(AC-DC Conversion)을 통해 시스템 직류 전력을 생성하고, 직류 상용 전력이 공급될 때에는 직류-직류 변환(DC-DC Conversion)을 통해 시스템 직류 전력을 생성한다. 5V와 24V의 시스템 직류 전력은 화상 형성 장치(100)의 여러 부분에 제공되어 화상 형성 장치(100)의 시스템을 초기화하고 인쇄 대기 상태로 준비하는데 사용된다(706). 예를 들면, 5V의 시스템 직류 전력이 제어부(140)에 공급되어 제어부(140)가 화상 형성 장치(100)의 동작 전반을 제어할 수 있는 상태로 준비되고, 24V의 시스템 직류 전력이 정착 온도 조절부(304b)에 공급되어 정착 온도 조절부(304b)가 정착 히터(174)를 가열할 수 있는 상태로 준비된다.
화상 형성 장치(100)의 시스템 초기화가 이루어지고 인쇄 대기 상태로 준비된 이후 미리 설정된 일정 시간 동안 동작 명령(예를 들면 인쇄 명령)이 발생하지 않으면(708의 ‘아니오’), 화상 형성 장치(100)는 대기/슬립 모드로 진입한다(710). 대기/슬립 모드로 진입하기 전이나 또는 대기/슬립 모드로 진입한 이후에도, 인쇄 명령이 발생하면(708의 ‘예’), 시스템의 웜 업을 실시한다(712). 인쇄 작업을 수행하기 위한 대표적인 웜 업으로는 화상 전사를 위해 정착 히터(174)를 가열하는 것을 예로 들 수 있다. 이 때 정착 히터(174)는 화상 전사를 위해 필요한 목표 온도까지 가열되어야 한다. 만약 전력 공급부(302b)에 입력되는 전력이 교류 상용 전력일 때에는 도 6에 나타낸 정착 온도 조절부(304b)의 트라이악(632) 및 그 주변 회로가 정상적으로 스위칭 동작을 수행하기 때문에, 교류 상용 전력에 의해 정착 히터(174)가 정상적으로 목표 온도까지 가열될 수 있다(714의 ‘아니오). 이 경우에는 인쇄 명령에 상응하는 인쇄 작업을 정상적으로 수행할 수 있다(716).
이와 달리, 전력 공급부(302b)에 입력되는 전력이 직류 상용 전력일 때에는 도 6에 나타낸 정착 온도 조절부(304b)의 직류 차단 캐패시터(650)의 차단 작용에 의해 트라이악(632)이 트리거되지 않아 정상적인 스위칭 동작을 수행하지 못하기 때문에, 정착 히터(174)가 정상적으로 목표 온도까지 가열되지 않는 이상 저온 현상이 발생한다(714의 ‘예’). 이는 곧 직류 차단 캐패시터(650)의 차단 작용에 의해 정착 히터(174)가 목표 온도를 초과하여 과열되는 것을 방지할 수 있음을 의미한다. 정착 히터(174)의 온도가 목표 온도까지 가열되지 않는 이상 저온 현상이 발생하면, 제어부(140)는 사용자에게 이를 알리기 위해 정착 히터(174)의 이상 저온 현상 발생을 알리기 위한 경고음을 스피커(308)로 출력하고, 정착 히터(174)의 이상 저온 현상 발생을 알리기 위한 경고 메시지를 디스플레이(306)를 통해 표시한다(718). 이 때 표시되는 경고 메시지는 여러 형태가 될 수 있으나, 본 발명의 제 2 실시 예에서 고려하는 경고 메시지는 ‘현재 화상 형성 장치(100)에 공급되는 상용 전력이 직류 상용 전력이어서 직류 상용 전력을 이용하여 인쇄 작업을 수행함’을 안내하기 위한 메시지를 포함할 수 있다. 정착 히터(174)에서 이상 저온이 발생하고, 이를 통해 직류 상용 전력이 입력되는 것으로 판단한 제어부(140)는 직류/직류 변환부(662)를 활성화시키고 제 1 릴레이(622)의 b 접점을 턴 온 시키며 제 2 릴레이(672)의 b 접점을 턴 온 시켜서, 전력 공급부(302mb)와 직류/직류 변환부(662), 제 2 릴레이(672), 정착 히터(174), 제 1 릴레이(622) 사이에 직류가 흐르도록 하고, 또 정착 히터(174)의 가열 온도가 목표 온도로 유지되도록 하기 위한 적정량의 직류 전력이 정착 히터(174)에 공급되도록 직류 변환 온 신호(DC Enable On)를 단속적으로 발생시켜서 직류/직류 변환부(662)의 동작 시간을 단속적으로 제어함으로써, 직류 상용 전력을 이용한 인쇄 작업을 수행한다(720).
171 : 가열 롤러
177 : 가압 롤러
릴레이 : 322, 622, 672
트라이악 : 332, 632

Claims (19)

  1. 부하에 전력을 공급하는 전력 공급부와;
    상기 전력 공급부와 상기 부하 사이의 교류 전력의 통전을 단속적으로 스위칭하기 위한 교류 전력 스위치와;
    상기 전력 공급부를 통해 직류 전력이 입력될 때 상기 직류 전력이 상기 교류 전력 스위치를 통해 상기 부하로 공급되지 않도록 상기 교류 전력 스위치를 통한 상기 직류 전력의 공급을 차단하는 직류 차단 회로를 포함하는 전력 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 직류 차단 회로는, 상기 교류 전력 스위치의 제어 신호 입력 단자에 직렬 연결되는 캐패시터인 전력 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 교류 전력 스위치가 트라이악(TRIAC)이고, 상기 제어 신호 입력 단자는 상기 트라이악의 게이트 단자인 전력 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 교류 전력 스위치는,
    상기 부하를 운전하기 위한 제어 신호에 의해 턴 온 되는 제 1 트랜지스터와;
    상기 제 1 트랜지스터가 턴 온 될 때 발광과 함께 턴 온 되는 포토 트라이악과;
    턴 온 된 상기 포토 트라이악에 의해 턴 온 되어 상기 부하에 교류 전력이 공급되도록 하는 트라이악을 포함하는 전력 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 직류 차단 회로는, 상기 포토 트라이악의 전류 유입 측에 직렬 연결되는 캐패시터인 전력 제어 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 부하가 화상 형성 장치의 정착 히터이고;
    상기 부하를 운전하기 위한 제어 신호는 상기 정착 히터가 목표 온도로 가열되도록 하기 위한 제어 신호인 전력 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    교류 전력 스위치를 통해 상기 전력 공급부와 상기 부하 사이의 교류 전력의 통전을 단속적으로 제어하는 전력 제어 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    디스플레이와;
    상기 직류 전력의 입력으로 인해 상기 교류 전력 스위치를 통한 전력의 공급이 차단되어 상기 부하로의 전력 공급이 차단되었음을 안내하도록 상기 디스플레이를 제어하는 제어부를 더 포함하는 전력 제어 장치.
  9. 부하에 전력을 공급하는 전력 공급부와;
    상기 전력 공급부와 상기 부하 사이의 교류 전력의 통전을 단속적으로 스위칭하기 위한 교류 전력 스위치와;
    상기 전력 공급부에 직류 전력이 입력될 때 상기 직류 전력이 상기 교류 전력 스위치를 통해 상기 부하로 공급되지 않도록 상기 교류 전력 스위치를 통한 상기 직류 전력의 공급을 차단하는 직류 차단 회로와;
    상기 부하를 운전하기 위한 제어 신호에 의해 동작하여 상기 전력 공급부에 입력되는 직류 전력을 상기 부하로 공급하기 위한 직류 전력으로 변환하는 직류/직류 변환부와, 상기 교류 전력 스위치를 통해 공급되는 교류 전력과 상기 직류/직류 변환부를 통해 공급되는 직류 전력 가운데 어느 하나가 상기 부하에 선택적으로 공급되도록 전력 전달 경로를 전환하는 경로 전환 소자를 구비하는 직류 전력 공급 회로와;
    상기 전력 공급부에 직류 전력이 입력될 때, 상기 교류 전력 스위치를 통한 부하의 가열 경로가 상기 직류 차단 회로에 의해 차단되어 상기 부하의 가열이 이루어지지 않으면, 상기 직류/직류 변환부를 구동하여 변환된 직류 전력이 생성되도록 하고, 상기 변환된 직류 전력이 상기 부하에 전달되도록 하여 상기 부하가 가열되도록 하며, 상기 변환된 직류 전력이 상기 부하에 전달될 때 상기 교류 전력 스위치를 단속적으로 스위칭 하여 상기 부하의 가열 온도가 목적하는 온도로 유지되도록 제어함으로써 상기 부하의 안정된 가열이 이루어지도록 하는 제어부를 포함하는 전력 제어 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 부하를 운전하기 위한 제어 신호에 의해 상기 직류/직류 변환부가 단속적으로 동작하여 상기 부하가 동작하는데 필요한 크기의 전력이 상기 부하로 공급되는 전력 제어 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 직류 차단 회로는, 상기 교류 전력 스위치의 제어 신호 입력 단자에 직렬 연결되는 캐패시터인 전력 제어 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 교류 전력 스위치가 트라이악(TRIAC)이고, 상기 제어 신호 입력 단자는 상기 트라이악의 게이트 단자인 전력 제어 장치.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 교류 전력 스위치는,
    상기 부하를 운전하기 위한 제어 신호에 의해 턴 온 되는 제 1 트랜지스터와;
    상기 제 1 트랜지스터가 턴 온 될 때 발광과 함께 턴 온 되는 포토 트라이악과;
    턴 온 된 상기 포토 트라이악에 의해 턴 온 되어 상기 부하에 교류 전력이 공급되도록 하는 트라이악을 포함하는 전력 제어 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 직류 차단 회로는, 상기 포토 트라이악의 전류 유입 측에 직렬 연결되는 캐패시터인 전력 제어 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 부하가 화상 형성 장치의 정착 히터이고;
    상기 부하를 운전하기 위한 제어 신호는 상기 정착 히터가 목표 온도로 가열되도록 하기 위한 제어 신호인 전력 제어 장치.
  16. 제 9 항에 있어서,
    교류 전력 스위치를 통해 상기 전력 공급부와 상기 부하 사이의 교류 전력의 통전을 단속적으로 제어하는 전력 제어 장치.
  17. 제 9 항에 있어서,
    디스플레이와;
    상기 직류 전력의 입력으로 인해 상기 교류 전력 스위치를 통한 전력의 공급이 차단되어 상기 부하로의 전력 공급이 차단되었음을 안내하도록 상기 디스플레이를 제어하는 제어부를 더 포함하는 전력 제어 장치.
  18. 정착 히터를 구비하고 인쇄 매체에 화상을 정착시키기 위한 정착부와;
    상기 정착 히터에 전력을 공급하는 전력 공급부와;
    상기 전력 공급부와 상기 정착 히터 사이의 교류 전력의 통전을 단속적으로 스위칭하기 위한 교류 전력 스위치와;
    상기 전력 공급부를 통해 직류 전력이 입력될 때 상기 직류 전력이 상기 교류 전력 스위치를 통해 상기 정착 히터로 공급되어 상기 정착 히터가 목표 온도를 초과하여 가열되지 않도록 상기 교류 전력 스위치를 통한 상기 직류 전력의 공급을 차단하는 직류 차단 회로를 포함하는 화상 형성 장치.
  19. 정착 히터를 구비하고 인쇄 매체에 화상을 정착시키기 위한 정착부와;
    상기 정착 히터에 전력을 공급하는 전력 공급부와;
    상기 전력 공급부와 상기 정착 히터 사이의 교류 전력의 통전을 단속적으로 스위칭하기 위한 교류 전력 스위치와;
    상기 전력 공급부에 직류 전력이 입력될 때 상기 직류 전력이 상기 교류 전력 스위치를 통해 상기 정착 히터로 공급되어 상기 정착 히터가 목표 온도를 초과하여 가열되지 않도록 상기 교류 전력 스위치를 통한 상기 직류 전력의 공급을 차단하는 직류 차단 회로와;
    상기 정착 히터를 운전하기 위한 제어 신호에 의해 동작하여 상기 전력 공급부에 입력되는 직류 전력을 상기 정착 히터로 공급하기 위한 직류 전력으로 변환하는 직류/직류 변환부와, 상기 교류 전력 스위치를 통해 공급되는 교류 전력과 상기 직류/직류 변환부를 통해 공급되는 직류 전력 가운데 어느 하나가 상기 정착 히터에 선택적으로 공급되도록 전력 전달 경로를 전환하는 경로 전환 소자를 구비하는 직류 전력 공급 회로와;
    상기 전력 공급부에 직류 전력이 입력될 때, 상기 교류 전력 스위치를 통한 정착 히터의 가열 경로가 상기 직류 차단 회로에 의해 차단되어 상기 정착 히터의 가열이 이루어지지 않으면, 상기 직류/직류 변환부를 구동하여 변환된 직류 전력이 생성되도록 하고, 상기 변환된 직류 전력이 상기 정착 히터에 전달되도록 하여 상기 정착 히터가 가열되도록 하며, 상기 변환된 직류 전력이 상기 정착 히터에 전달될 때 상기 교류 전력 스위치를 단속적으로 스위칭 하여 상기 정착 히터의 가열 온도가 목적하는 온도로 유지되도록 제어함으로써 상기 정착 히터의 안정된 가열이 이루어져서 목적하는 화상이 형성되도록 하는 제어부를 포함하는 화상 형성 장치.
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