KR20160024604A - 입력 전원의 위상을 감지하는 방법 및 장치 - Google Patents

입력 전원의 위상을 감지하는 방법 및 장치 Download PDF

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KR20160024604A
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zero cross
pulse signal
input power
photocoupler
phase
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정홍기
김재완
소경환
송영준
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삼성전자주식회사
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Abstract

개시된 일 실시 예에 따른 위상 감지 장치는 입력 전원이 인가되는 AC 입력부; 포토 커플러를 이용하여 상기 입력 전원의 제로 크로스(zero cross) 시점에 제로 크로스 신호를 출력하는 제로 크로스 생성부; 및 상기 제로 크로스 신호를 펄스 신호로 변환하고, 상기 펄스 신호를 통해 상기 입력 전원의 위상을 감지하는 제로 크로스 검출부를 포함하고, 상기 포토 커플러의 1차측에 보상 캐패시터가 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

입력 전원의 위상을 감지하는 방법 및 장치{method and apparatus for detecting a phase of input power}
개시된 실시 예들은 입력 전원의 위상을 감지하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
화상형성장치는 인쇄 용지에 열을 가하여 정착시키는 정착기를 포함한다. 정착기의 온도는 인쇄 품질에 영향을 미친다. 따라서, 정착기의 온도를 정확하게 제어하는 것이 요구된다.
화상형성장치는 정착기의 온도를 제어하기 위해, 입력 전원의 위상을 감지하여 위상 제어 방법을 사용할 수 있다. 다시 말해서, 화상형성장치는 위상 제어를 통해 정착기를 가열하는데 공급되는 전력을 조절할 수 있다.
개시된 일 실시 예는 정착기를 구동하기 위한 입력 전원의 위상을 감지하는 방법 및 장치를 제공한다.
또한, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 있다. 본 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 실시 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
일 실시 예에 따른 위상 감지 장치는 입력 전원이 인가되는 AC 입력부; 포토 커플러를 이용하여 상기 입력 전원의 제로 크로스(zero cross) 시점에 제로 크로스 신호를 출력하는 제로 크로스 생성부; 및 상기 제로 크로스 신호를 펄스 신호로 변환하고, 상기 펄스 신호를 통해 상기 입력 전원의 위상을 감지하는 제로 크로스 검출부를 포함하고, 상기 포토 커플러의 1차측에 보상 캐패시터가 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 따른 화상형성장치는 포토 커플러를 이용하여 입력 전원의 제로 크로스 시점에 제로 크로스 신호를 출력하는 FDB(Fuser Driver Board); 상기 제로 크로스 신호를 펄스 신호로 변환하고, 상기 펄스 신호를 통해 상기 입력 전원의 위상을 감지하는 메인 보드(Main Board); 및 상기 포토 커플러의 1차측에 보상 캐패시터가 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 따른 위상 감지 방법은 포토 커플러를 이용하여 상기 입력 전원의 제로 크로스 시점에 제로 크로스 신호를 출력하는 단계; 상기 제로 크로스 신호를 펄스 신호로 변환하는 단계; 상기 펄스 신호를 통해 상기 입력 전원의 위상을 감지하는 단계; 및 상기 펄스 신호의 형태에 따라, 상기 포토 커플러의 1차측에 보상 캐패시터의 캐패시턴스의 크기를 조정하는 단계를 포함한다.
개시된 일 실시 예에 따른 위상 감지 회로는 입력 전원의 위상을 정확히 측정할 수 있다.
개시된 일 실시 예에 따른 위상 감지 회로는 포토 커플러의 1차측에 병렬로 보상 캐패시터를 연결하여, 제로 크로스 신호의 왜곡을 줄일 수 있다.
개시된 일 실시 예에 따른 위상 감지 회로는 펄스 신호의 형태에 따라, 포토 커플러의 1차측의 캐패시턴스를 조절할 수 있다.
개시된 일 실시 예에 따른 위상 감지 회로는 포토 커플러의 1차측의 캐패시턴스를 조절하여, 펄스 신호의 폭을 조절할 수 있다.
개시된 일 실시 예에 따른 위상 감지 회로는 펄스 신호의 형태에 따라, 포토 커플러의 2차측에 연결된 저항들의 비를 조절할 수 있다.
개시된 일 실시 예에 따른 위상 감지 회로는 포토 커플러의 2차측에 연결된 저항들의 비를 조절하여, 펄스 신호의 폭을 조절할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 화상형성장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 화상형성장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 화상형성장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 제로 크로스 신호 및 펄스 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 화상형성장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 화상형성장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 제1 적응 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 제1 적응 회로를 나타내는 회로도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 제2 적응 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 10 또 다른 일 실시 예에 따른 화상형성장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 위상 감지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 실시 예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 개시된 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시 예들을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 권리범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 화상형성장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 화상형성장치(image forming apparatus, 100)는 위상 감지 장치(phase detector, 110), 위상 제어 장치(phase controller, 120), 정착기 가열부(fuser heater, 130) 및 정착기(fuser, 140)를 포함한다.
화상형성장치(100)는 입력 전원(input power)의 위상을 감지하여, 정착기(140)의 온도를 제어할 수 있다. 다시 말해서, 화상형성장치(100)는 위상 제어 방법(phase control method)을 이용하여 정착기(140)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
화상형성장치(100)는 프린터, 팩시밀리, 복합기 등의 장치일 수 있다. 또한, 화상형성장치(100)는 레이저를 이용하여 이미지를 출력할 수 있다.
입력 전원은 화상형성장치(100)에 공급되는 110V 또는 220V의 교류 신호일 수 있다. 110V 또는 220V는 화상형성장치(100)에 일반적으로 공급되는 전압의 크기를 나타내는 것이나, 다른 크기의 전압을 갖는 입력 전원도 화상형성장치(100)에 공급될 수 있다.
위상 감지 장치(110)는 입력 전원의 위상을 감지한다. 구체적으로, 위상 감지 장치(110)는 입력 전원의 제로 크로스 지점(zero cross point)을 감지한다. 제로 크로스 지점은 입력 전원의 크기(magnitude)가 제로가 되는 시간을 나타낸다. 위상 감지 장치(110)는 제로 크로스 지점이 감지되면, 펄스 신호(pulse signal)를 생성하여 위상 제어 장치(120)로 출력한다.
위상 제어 장치(120)는 펄스 신호를 통해, 입력 전원의 위상을 감지한다. 펄스 신호가 감지되는 지점이 제로 크로스 지점이므로, 위상 제어 장치(120)는 제로 크로스 지점을 중심으로 입력 전원의 위상을 계산할 수 있다.
위상 제어 장치(120)는 위상 제어를 통해, 정착기 가열부(130)에 공급되는 전력을 제어하여, 정착기(140)를 가열할 수 있다. 위상 제어 장치(120)는 입력 전원의 위상에 기초하여 위상 제어를 수행할 수 있다. 즉, 위상 제어 장치(120)는 정착기 가열부(130)에 포함된 램프에 공급되는 전력을 결정하고, 결정된 전력을 공급하기 위해 입력 전원의 시작 위상과 종료 위상을 계산한다. 위상 제어 장치(120)는 입력 전원이 정착기 가열부(130)에 포함된 스위치의 온/오프 시점을 제어하여 램프의 온도를 제어한다.
정착기 가열부(130)는 정착기(140)를 가열한다. 정착기 가열부(130)는 위상 제어 장치(120)로부터 수신된 제어 신호에 기초하여 정착기(140)에 공급하는 전류를 제어하여, 정착기(140)를 가열한다.
정착기 가열부(130)는 램프 및 스위치를 포함한다. 램프는 공급되는 전력에 따라 열을 발생시킨다. 정착기 가열부(130)는 제어 신호에 따라 스위치를 온/오프 하여 램프에 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
정착기(140)는 인쇄 용지에 열을 가하여 정착을 수행한다. 정착기(140)의 온도는 정착기 가열부(130)에 의해 제어된다.
도 2는 일 실시 예에 따른 화상형성장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 화상형성장치(200)는 AC 입력부(210), 제로 크로스 생성부(220), 제로 크로스 검출부(230), 정착기 가열부(130) 및 정착기(140)를 포함한다. 화상형성장치(200)는 위상 제어 방법을 사용하여 정착기 가열부(130)를 제어할 수 있다.
AC 입력부(210)는 입력 전원을 수신한다. 예를 들어, 입력 전원은 교류 전류일 수 있다.
제로 크로스 생성부(220)는 포토 커플러(photo coupler)를 이용하여 입력 전원의 제로 크로스 시점에 제로 크로스 신호(zero cross signal)를 출력한다. 포토 커플러는 1차측과 2차측으로 구분된다. 1차측은 발광 소자를 포함하고, 2차측은 1차측에서 발생한 빛을 흡수하여 동작하는 수광 소자를 포함한다.
포토 커플러의 1차측에 보상 캐패시터(compensation capacitor)가 병렬로 연결된다. 다시 말해서, 발광 소자와 보상 캐패시터가 병렬로 연결된다. 보상 캐패시터는 입력 전원에 포함된 노이즈에 의한 제로 크로스 신호의 왜곡을 줄이는 역할을 수행한다. 보상 캐패시터가 포토 커플러에 연결되면, 포토 커플러의 수광 소자에서 측정되는 제로 크로스 신호의 상승 속도가 보상 캐패시터가 연결되지 않았을 때에 비하여 완만해진다.
제로 크로스 생성부(220)는 포토 커플러의 1차측에 적어도 하나의 캐패시터를 포함하는 제1 적응 회로(adaptive circuit)를 포함할 수 있다. 제1 적응 회로는 보상 캐패시터와 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 또한, 제1 적응 회로는 보상 캐패시터 대신하여 포토 커플러에 연결될 수 있다. 제1 적응 회로는 적어도 하나의 캐패시터 및 캐패시터들의 동작을 제어하는 스위치를 포함할 수 있다. 제1 적응 회로 내의 스위치는 제로 크로스 검출부(230)에 의해 제어될 수 있다. 다시 말해서, 제로 크로스 검출부(230)는 스위치의 온/오프를 제어할 수 있으며, 스위치의 온/오프에 따라, 적응 회로의 전체 캐패시턴스(total capacitance)가 결정된다.
제로 크로스 검출부(230)는 제로 크로스 신호를 펄스 신호로 변환하고, 펄스 신호를 통해 입력 전원의 위상을 감지한다. 펄스 신호의 폭이 임계값 이하로 줄어들게 되면, 제로 크로스 검출부(230)는 펄스 신호를 감지하지 못하여, 위상 제어를 정상적으로 수행할 수 없다. 제로 크로스 신호가 삼각 펄스 형태인 경우, 제로 크로스 검출부(230)는 삼각 펄스를 정해진 지점에서 클립(clip)하여 펄스 신호를 생성할 수 있다. 만약, 제로 크로스 검출부(230)가 제로 크로스 신호를 너무 높은 지점에서 클립하는 경우, 펄스 폭이 줄어들 수 있으며, 너무 낮은 지점에서 클립하는 경우, 펄스 폭이 넓어질 수 있다. 따라서, 제로 크로스 검출부(230)는 포토 커플러의 2차측에 연결되는 저항들의 비를 조절하여 제로 크로스 신호를 클립하는 지점을 조절할 수 있다.
제로 크로스 생성부(220)는 커플러의 2차측에 직렬로 연결된 저항들의 크기의 비를 조절하는 제2 적응 회로를 더 포함할 수 있다. 제로 크로스 검출부는 펄스 신호의 형태에 따라, 제2 적응 회로를 제어한다. 즉, 제로 크로스 검출부(230)는 펄스 신호의 폭을 모니터링하고, 펄스 신호의 폭을 조절하기 위해 제2 적응 회로를 제어한다.
제로 크로스 검출부(230)는 펄스 신호의 형태에 따라, 제1 적응 회로를 제어하여 제1 적응 회로의 전체 캐패시턴스를 조절한다. 예를 들어, 펄스 신호의 폭이 임계값 이하이면, 제로 크로스 검출부(230)는 제1 적응 회로의 전체 캐패시턴스의 크기가 증가하도록 적응 회로를 제어한다. 또는, 펄스 신호의 폭이 임계값 이상이면, 제로 크로스 검출부(230)는 제1 적응 회로의 전체 캐패시턴스의 크기가 감소하도록 적응 회로를 제어한다.
제1 적응 회로는 2개 이상의 캐패시터들이 병렬로 연결되고, 캐패시터들 각각에 직렬로 연결된 스위치들을 포함할 수 있다. 제로 크로스 검출부(230)는 스위치들의 온/오프를 제어하여 제1 적응 회로의 전체 캐패시턴스의 크기를 조절할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 화상형성장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 화상형성장치(300)는 FDB(fuser diver board, 310), 메인 보드(main board, 320) 및 정착기(140)를 포함한다.
FDB(310)는 포토 커플러를 이용하여 입력 전원의 제로 크로스 시점에 제로 크로스 신호를 메인 보드(320)로 출력한다. 제로 크로스 신호는 삼각 펄스일 수 있으며, 입력 전원의 크기가 0가 되는 시점에 생성된다.
FDB(310)는 포토 커플러 및 보상 캐패시터를 포함한다. 포토 커플러는 발광 소자 및 수광 소자를 포함하며, 발광 소자가 연결된 부분을 포토 커플러의 1차측이라고 하고, 수광 소자가 연결된 부분을 2차측이라고 한다. 보상 캐패시터는 발광소자와 병렬로 연결된다. 보상 캐패시터는 입력 전원에 포함된 노이즈에 의해 제로 크로스 신호가 왜곡되는 것을 방지할 수 있다.
FDB(310)는 적응 회로를 더 포함할 수 있다. 적응 회로는 보상 캐패시터와 병렬로 연결될 수 있다. 적응 회로는 적어도 하나의 캐패시터를 포함한다. 적응 회로는 캐패시터와 직렬로 연결된 스위치를 포함할 수 있다. 적응 회로의 스위치는 메인 보드(320)의 제어에 의해 동작한다.
FDB(310)는 정착기(140)를 가열한다. FDB(310)는 스위치 및 램프를 포함할 수 있으며, 스위치는 메인 보드(320)에 의해 제어된다. 스위치는 램프에 전력을 공급하거나 차단할 수 있다. 메인 보드(320)는 입력 전원의 위상을 계산하여, 스위치의 온/오프 타이밍을 결정할 수 있다. 메인 보드(320)가 스위치의 온/오프를 제어하는 것을 위상 제어라고 한다.
메인 보드(320)는 제로 크로스 신호를 펄스 신호로 변환하고, 펄스 신호를 통해 입력 전원의 위상을 감지한다. 메인 보드(320)는 펄스 신호가 감지되는 순간을 입력 전원의 크기가 제로가 되는 지점으로 판단할 수 있다. 따라서, 메인 보드(320)는 펄스 신호가 감지되는 순간을 제로 크로스 시점으로 판단하고, 제로 크로스 시점을 기준으로 입력 전원의 위상을 판단할 수 있다.
메인 보드(320)는 FDB(310)에 포함된 정착기 가열부(130)를 제어할 수 있다. 메인 보드(320)는 CPU를 포함하고, CUP는 정착기(140)의 온도를 올리거나 낮추기 위해, 정착기 가열부(130)에 포함된 램프에 전력을 공급하거나 차단한다. 정착기 가열부(130)는 램프에 연결된 스위치를 포함하며, CPU는 스위치를 온/오프 하는 시점, 시간 등을 조절하여 램프의 온도를 제어할 수 있다.
도 4는 제로 크로스 신호 및 펄스 신호를 설명하기 위한 도면이다. 입력 전원은 화상형성장치에 입력되는 신호이다.
제로 크로스 신호는 입력 전원이 가로축과 만나는 지점에서 생성되는 신호이다. 예를 들어, 도 4에서처럼, 제로 크로스 신호는 삼각 펄스 형태일 수 있다.
펄스 신호는 제로 크로스 신호를 클립하여 생성되는 신호이다. 예를 들어, 펄스 신호는 사각 펄스 형태의 신호일 수 있다. 따라서, 펄스 신호는 CPU에 의해 디지털 신호로 인식될 수 있다. 즉, CPU는 펄스 신호가 감지되는 순간을 제로 크로스 시점으로 판단할 수 있다.
펄스 신호의 폭은 d로 표시된다. d는 제로 크로스 신호의 어느 높이에서 클립할 것이냐에 따라 달라질 수 있다. 화상형성장치는 펄스 신호의 크기 및 폭을 모니터링하고, 모니터링 결과에 기초하여 메인 보드(320)에 포함된 저항들의 비를 조절할 수 있다. 즉, 펄스 신호의 크기가 작거나, 펄스 신호의 폭이 좁아서 인식이 되지 않는 경우, CPU는 메인 보드(320)에 포함된 저항들의 비를 조절한다.
도 5는 일 실시 예에 따른 화상형성장치를 설명하기 위한 회로도이다. 도 5의 화상형성장치(500)는 제로 크로스를 감지하기 위한 회로만을 도시한다.
FDB(310)는 복수의 저항들(R1 내지 R3), 포토 커플러(520) 및 보상 캐패시터(C1, 510)를 포함한다. 포토 커플러(520)는 2개의 다이오드들(D1, D2) 및 트랜지스터(Q1)을 포함한다. 2개의 다이오드들(D1, D2)은 발광 소자를 나타내며, 트랜지스터(Q1)은 수광 소자를 나타낸다. 보상 캐패시터(510)와 2개의 다이오드들(D1, D2)은 병렬로 연결된다. 트랜지스터(Q1)는 다이오드들(D1, D2)로부터 발생한 빛을 흡수하여 동작한다. 보상 캐패시터(C1, 510)는 트랜지스터(Q1)의 동작에 영향을 주고, 트랜지스터(Q1)의 동작에 따라, 메인 보드(320)에 인가되는 제로 크로스 신호가 발생된다.
메인 보드(320)는 CPU, 트랜지스터들(Q2, Q3), 저항들(R11 내지 R15), 및 캐패시터들(C11, C12)를 포함한다. 트랜지스터(Q3)의 컬렉터(collector)는 CPU와 연결되고, 컬렉터를 통해 펄스 신호가 출력된다. 펄스 신호의 형태는 저항들(R11 및 R12)의 비에 따라 달라진다. 따라서, CPU는 펄스 신호의 형태에 따라, 저항들(R11 및 R12)의 비를 변경하여, 펄스 신호의 형태를 변경할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 화상형성장치를 설명하기 위한 회로도이다. 도 6을 참조하면, 화상형성장치(600)는 제1 적응 회로(610) 및 제2 적응 회로(620)를 더 포함한다.
제1 적응 회로(610)는 포토 커플러(520)의 1차측에 병렬로 연결될 수 있으며, 적어도 하나의 캐패시터 및 스위치를 포함할 수 있다. CPU는 제1 적응 회로(610)에 포함된 스위치의 온/오프를 제어하여 제1 적응 회로(610)의 전체 캐패시턴스의 크기를 변경할 수 있다. CPU는 펄스 신호의 폭이 감소하거나, 펄스 신호가 일정 시간 동안 감지되지 않는 경우, 제1 적응 회로(610)의 전체 캐패시턴스의 크기를 증가시킬 수 있다.
제2 적응 회로(620)는 포토 커플러(520)의 2차측에 연결될 수 있다. 제2 적응 회로(620)는 적어도 하나의 저항 및 스위치를 포함할 수 있다. CPU는 제2 적응 회로(620)에 포함된 스위치의 온/오프를 제어하여 제2 적응 회로(620)의 전체 저항의 크기를 변경할 수 있다.
CPU는 감지된 펄스 신호의 폭과 기준값을 비교하여, 펄스 신호의 폭이 기준값보다 작은 경우, 펄스 신호의 폭이 커지도록 제1 적응 회로(610) 또는 제2 적응 회로(620)를 제어한다.
도 7은 일 실시 예에 따른 제1 적응 회로를 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 참조하면, 제1 적응 회로(610)는 2개의 캐패시터(C11, C12) 및 2개의 스위치들을 포함한다. 2개의 캐패시터들(C11, C12)은 병렬로 연결되고, 캐패시터(C11)은 스위치(S1)와 직렬로 연결되고, 캐패시터(C12)는 스위치(S2)와 직렬로 연결된다.
스위치들(S1, S2)은 CPU에 의해 제어된다. CPU는 제1 적응 회로(610)의 전체 캐패시턴스를 변경하기 위해, 스위치들(S1, S2)의 온/오프를 제어한다.
제1 적응 회로(610)는 포토 커플러(520)의 발광 소자(521)와 병렬로 연결된다. 포토 커플러(520)는 발광 소자(521)와 수광 소자(521)을 포함한다. 제1 적응 회로(610)의 1번 단자와 포토 커플러(520)의 1번 단자가 연결되고, 제1 적응 회로의 2번 단자와 포토 커플러(520)의 2번 단자가 연결된다.
도 7에서는 제1 적응 회로(610)가 2개의 캐패시터들(C11, C12)을 포함하는 경우를 도시하고 있으나, 제1 적응 회로(610)는 2개 이상의 캐패시터들을 포함할 수 있으며, 캐패시터들은 직렬 또는 병렬 등 다양한 형태로 연결될 수 있으며, 각각의 캐패시터들은 스위치와 연결되어 다른 캐패시터들과 연결되거나 연결이 차단될 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 제1 적응 회로를 나타내는 회로도이다. 도 8의 회로도는 도 7의 제1 적응 회로(610)를 구현한 일 예이다. 따라서, 도 7의 제1 적응 회로(610)에 대해 기재된 내용은 도 8의 제1 적응 회로(610)에도 동일하게 적용된다.
도 8을 참조하면, 제1 적응 회로(610)는 2개의 캐패시터들(C11, C12)을 포함하고, CPU에 의해 캐패시터들(C11, C12)의 연결 상태가 결정된다. 캐패시터들(C11, C12)는 병렬로 연결되고, 캐패시터들(C11, C12)와 연결된 트랜지스터들은 CPU의 제어에 따라 스위치로서 동작한다.
CPU는 포토 커플러(810)를 통해 제1 적응 회로(610)를 제어한다. 제1 적응 회로(610)와 CPU는 전기적으로 절연되어 있으므로, CPU는 포토 커플러(810)을 통해 제어 신호를 제1 적응 회로(610)로 출력한다.
도 9는 일 실시 예에 따른 제2 적응 회로를 설명하기 위한 도면이다. 도 9를 참조하면, 도 9a는 제2 적응 회로(620)의 개념도이고, 도 9b는 제2 적응 회로(620)의 회로도이다.
도 9a에서, 제2 적응 회로(620)는 2개의 저항들(R21, R22) 및 2개의 스위치들을 포함한다. 2개의 저항들(R21, R22)은 병렬로 연결되고, 저항(R1)은 스위치(S1)와 직렬로 연결되고, R2(2)는 스위치(S2)와 직렬로 연결된다.
스위치들(S1, S2)은 CPU에 의해 제어된다. CPU는 제2 적응 회로(620)의 전체 저항의 크기를 변경하기 위해, 스위치들(S1, S2)의 온/오프를 제어한다.
도 9a에서는 제2 적응 회로(620)가 2개의 저항들(R21, R22)을 포함하는 경우를 도시하고 있으나, 제2 적응 회로(620)는 2개 이상의 저항들을 포함할 수 있으며, 저항들은 직렬 또는 병렬 등 다양한 형태로 연결될 수 있다.
도 9b에서, 제2 적응 회로(620)는 2개의 저항들(R21, R22)을 포함하고, CPU에 의해 저항들(R21, R22)의 연결 상태가 결정된다. 저항들(R21, R22)은 병렬로 연결되고, 저항들(R21, R22)과 연결된 트랜지스터들은 CPU의 제어에 따라 스위치로서 동작한다.
도 9a의 1번, 2번 단자와 도 9b의 1번 2번 단자는 도 5의 저항(R21)의 양단에 연결된다.
도 10 또 다른 일 실시 예에 따른 화상형성장치를 설명하기 위한 회로도이다. 도 10 참조하면, 화상형성장치(1000)는 정류 회로(1010) 및 단방향 포토 커플러(1020)를 포함한다.
정류 회로(1010)는 다이오드를 사용하여 교류를 직류로 변환하는 회로이다. 정류 회로(1010)는 적어도 하나의 다이오드를 포함하며, 교류의 양극과 음극의 모든 파형을 직류로 변환하는 전파 정류 회로(full-wave rectifying circuit)일 수 있다. 정류 회로(1010)는 입력 전원을 정류하여 단방향 포토 커플러(1020)로 출력한다.
단방향 포토 커플러(1020)는 정류 회로(1010)로부터 직류를 수신하여 동작한다. 단방향 포토 커플러(1020)는 하나의 다이오드를 포함할 수 있으며, 수신된 직류의 크기에 따라 동작한다.
화상형성장치(1000)는 추가로 제1 또는 제2 적응회로(610, 620)를 포함할 수 있다. 제1 적응 회로(610)는 단방향 포토 커플러(1020)의 1차측에 병렬로 연결될 수 있으며, 적어도 하나의 캐패시터 및 스위치를 포함할 수 있다. CPU는 제1 적응 회로(610)에 포함된 스위치의 온/오프를 제어하여 제1 적응 회로(610)의 전체 캐패시턴스의 크기를 변경할 수 있다.
제2 적응 회로(620)는 단방향 포토 커플러(1020)의 2차측에 연결될 수 있다. 제2 적응 회로(620)는 적어도 하나의 저항 및 스위치를 포함할 수 있다. CPU는 제2 적응 회로(620)에 포함된 스위치의 온/오프를 제어하여 제2 적응 회로(620)의 전체 저항의 크기를 변경할 수 있다.
도 11은 일 실시 예에 따른 위상 감지 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 11의 위상 감지 방법은 도 1 내지 도 3의 화상형성장치에 의해 수행된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도, 화상형성장치에 관하여 기재된 사항은 도 11의 위상 감지 방법에도 동일하게 적용된다.
단계 1110에서, 화상형성장치는 포토 커플러를 이용하여 입력 전원의 제로 크로스 시점에 제로 크로스 신호를 출력한다.
단계 1120에서, 화상형성장치는 제로 크로스 신호를 펄스 신호로 변환한다. 화상형성장치는 제로 크로스 신호를 클립(clip)하여 펄스 신호를 생성한다.
단계 1130에서, 화상형성장치는 펄스 신호를 통해 입력 전원의 위상을 감지한다. 화상형성장치는 펄스 신호를 감지하여, 입력 전원의 제로 크로스 시점을 판단한다.
단계 1140에서, 화상형성장치는 펄스 신호의 형태에 따라, 포토 커플러의 1차측에 보상 캐패시터의 캐패시턴스의 크기를 조정한다. 화상형성장치는 캐패시턴스의 크기를 조정한 이후, 펄스 신호를 참조하여, 다시 캐패시턴스의 크기를 조정할 수 있다. 펄스 신호의 폭이 기준값보다 적거나 크면, 화상형성장치가 펄스 신호를 감지하지 못할 수 있다. 화상형성장치가 펄스 신호를 감지하지 못하면, 화상형성장치는 입력 전원의 제로 크로스 시점을 알지 못하여, 위상 제어를 수행할 수 없다. 다시 말해서, 화상형성장치는 제로 크로스 시점을 기준으로 특정한 위상에서 정착기를 제어해야 하지만, 오차 발생으로 인하여 제어할 위상이 달라져서, 정착기의 온도를 정밀하게 제어할 수 없다.
화상형성장치는 펄스 신호의 크기, 폭 등을 모니터링하며, 제1 적응 회로(610) 또는 제2 적응 회로(620)를 제어함으로써, 펄스 신호의 크기 또는 폭 등에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 입력 전원에 노이즈가 포함되더라도, 화상형성장치는 제로 크로스 시점을 감지할 수 있다.
본 실시 예들에 따른 장치는 프로세서, 프로그램 데이터를 저장하고 실행하는 메모리, 디스크 드라이브와 같은 영구 저장부(permanent storage), 외부 장치와 통신하는 통신 포트, 터치 패널, 키(key), 버튼 등과 같은 사용자 인터페이스 장치 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 모듈 또는 알고리즘으로 구현되는 방법들은 상기 프로세서상에서 실행 가능한 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드들 또는 프로그램 명령들로서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체 상에 저장될 수 있다. 여기서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로 마그네틱 저장 매체(예컨대, ROM(read-only memory), RAM(random-access memory), 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예컨대, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc)) 등이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 매체는 컴퓨터에 의해 판독가능하며, 메모리에 저장되고, 프로세서에서 실행될 수 있다.
본 실시 예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시 예는 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩 업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 본 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 실시 예는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. “매커니즘”, “요소”, “수단”, “구성”과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.
본 실시 예에서 설명하는 특정 실행들은 예시들로서, 어떠한 방법으로도 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다.
본 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 한정되는 것은 아니다. 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
100: 화상형성장치
110: 위상 감지 장치
120: 위상 제어 장치
130: 정착기 가열부
140: 정착기

Claims (13)

  1. 화상형성장치의 정착기를 구동하기 위한 입력 전원의 위상(phase)을 감지(detect)하는 장치에 있어서,
    상기 입력 전원이 인가되는 AC 입력부;
    포토 커플러를 이용하여 상기 입력 전원의 제로 크로스(zero cross) 시점에 제로 크로스 신호를 출력하는 제로 크로스 생성부; 및
    상기 제로 크로스 신호를 펄스 신호로 변환하고, 상기 펄스 신호를 통해 상기 입력 전원의 위상을 감지하는 제로 크로스 검출부를 포함하고,
    상기 포토 커플러의 1차측에 보상 캐패시터가 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 위상 감지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포토 커플러는 1차측에 발광 소자를 포함하고, 2차 측에 수광 소자를 포함하며, 상기 보상 캐패시터는 상기 발광 소자의 양단에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 위상 감지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제로 크로스 생성부는 상기 포토 커플러의 1차측에 적어도 하나의 캐패시터를 포함하는 적응 회로(adaptive circuit)를 더 포함하고,
    상기 제로 크로스 검출부는 상기 펄스 신호의 형태에 따라, 상기 적응 회로를 제어하여 상기 적응 회로의 전체 캐패시턴스를 조절하는 것을 특징으로 하는 위상 감지 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제로 크로스 검출부는 상기 펄스 신호의 폭이 임계값 이하이면, 상기 적응 회로의 전체 캐패시턴스의 크기가 증가하도록 상기 적응 회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 위상 감지 회로.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제로 크로스 검출부는 상기 펄스 신호의 폭이 임계값 이상이면, 상기 캐패시턴스의 크기가 감소하도록 상기 적응 회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 위상 감지 회로.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 적응 회로는 2개 이상의 캐패시터들이 병렬로 연결되고, 상기 캐패시터들 각각에 직렬로 연결된 스위치들을 포함하고,
    상기 제로 크로스 검출부는 상기 스위치들의 온/오프를 제어하는 것을 특징으로 하는 위상 감지회로.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 포토 커플러는 1차측에 발광 소자를 포함하고, 2차 측에 수광 소자를 포함하며,
    상기 포토 커플러의 2차측에 직렬로 연결된 저항들의 크기의 비를 조절하는 적응 회로를 더 포함하고,
    상기 제로 크로스 검출부는 상기 펄스 신호의 형태에 따라, 상기 적응 회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 위상 감지 장치.
  8. 위상 제어를 사용하여 정착기를 구동하는 화상형성장치에 있어서,
    포토 커플러를 이용하여 입력 전원의 제로 크로스 시점에 제로 크로스 신호를 출력하는 FDB(Fuser Driver Board);
    상기 제로 크로스 신호를 펄스 신호로 변환하고, 상기 펄스 신호를 통해 상기 입력 전원의 위상을 감지하는 메인 보드(Main Board); 및
    상기 포토 커플러의 1차측에 보상 캐패시터가 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 화상형성 장치.
  9. 화상형성장치의 정착기를 구동하기 위한 입력 전원의 위상을 감지하는 방법에 있어서,
    포토 커플러를 이용하여 상기 입력 전원의 제로 크로스 시점에 제로 크로스 신호를 출력하는 단계;
    상기 제로 크로스 신호를 펄스 신호로 변환하는 단계;
    상기 펄스 신호를 통해 상기 입력 전원의 위상을 감지하는 단계; 및
    상기 펄스 신호의 형태에 따라, 상기 포토 커플러의 1차측에 보상 캐패시터의 캐패시턴스의 크기를 조정하는 단계를 포함하는 위상 감지 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 조정하는 단계는,
    상기 펄스 신호의 폭이 임계값 이하이면, 상기 캐패시턴스의 크기를 증가 시키는 것을 특징으로 하는 위상 감지 회로.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 조정하는 단계는,
    상기 펄스 신호의 폭이 임계값 이상이면, 상기 캐패시턴스의 크기를 감소 시키는 것을 특징으로 하는 위상 감지 회로.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 조정하는 단계는,
    상기 펄스 신호의 형태에 따라, 상기 포토 커플러의 2차측에 직렬로 연결된 저항들의 크기의 비를 조정하는 것을 특징으로 하는 위상 감지 회로.
  13. 상기 제9항 내지 제12항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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