專利名稱：電源單元、圖像形成設(shè)備和電源控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在根據(jù)電子照相(electrophotographic)方法的圖像形成處理中使 用的通電(electrifying)單元的電源單元(且詳細地，涉及其中減低向通電單元的錯誤輸 出的電源單元)、包括該電源單元的圖像形成設(shè)備和電源單元執(zhí)行的電源控制方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，在根據(jù)電子照相方法的輥子(roller)通電方法的圖像形成處理 中，適當?shù)厥褂闷渲薪涣麟妷函B加在直流電壓上的AC-DC疊加方法以便實現(xiàn)在通電單元的 輥子的表面上的均勻通電電壓。此外，近來，為了實現(xiàn)高放大效率，使用D類放大器代替模 擬放大器(參見日本專利No. 3632428 專利文件1)。也在用于向通電單元供應(yīng)高電壓交流 偏壓的交流高電壓電源單元中采用D類放大器。由此，放大效率改善，熱產(chǎn)生量降低，則圖 像形成設(shè)備的功耗降低，進一步，可以避免具有在模擬放大器的情況下放大器所需的熱輻 射板。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中的采用D類放大器的交流高電壓電源單元中，當在交流高電 壓電源單元的驅(qū)動電路中接通電源電壓后立即第一次使用D類放大器時，可能出現(xiàn)錯誤輸 出。如果出現(xiàn)了錯誤輸出，則取決于錯誤輸出的量值，在通電單元中可能發(fā)生放電，放電歷 史可能維持在光敏組件上，因此，在由采用交流高電壓電源單元和通電單元的圖像形成設(shè) 備形成的圖像中可能出現(xiàn)彩色帶或白色帶。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實施例，電源單元包括切換電路，其以與目標電壓輸出值對應(yīng)的占 空比驅(qū)動切換裝置，并輸出交流信號；耦合電容元件，被提供在相對所述切換電路的后續(xù)級 中；電壓轉(zhuǎn)換單元，其增加通過使用切換電路輸入的交流信號的電壓，并向通電單元輸出高 電壓交流電壓；充電單元，其響應(yīng)于電源電壓被接通而對所述耦合電容元件充電；以及控 制單元，其控制切換裝置的驅(qū)動以使得在所述切換電路開始輸出交流信號之前，所述耦合 電容元件被充電到預(yù)定充電量。當結(jié)合附圖閱讀時，從以下詳細描述，本發(fā)明的其他目標、特征和優(yōu)點將變得更顯 而易見。


圖IA圖解地示出關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的實施例的激光打印機中的高電壓電源控制的 硬件配置；圖IB圖解地示出激光打印機的硬件配置；圖2示出實施例中的高電壓電源單元中的電路配置的電路圖；圖3示出實施例中的控制基板的功能配置的框圖；圖4A示出氣壓和空隙距離的乘積與擊穿電壓之間的根據(jù)I^schen規(guī)則的關(guān)系的曲線圖；圖4B示出從充電開始起施加到耦合電容器的電壓的變化的曲線圖；以及圖5示出在實施例中的控制基板和高電壓電源單元中執(zhí)行的高電壓電源控制流 程的流程圖。
具體實施例方式通過研究現(xiàn)有技術(shù)中交流高電壓電源單元的上述錯誤輸出的原因，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當驅(qū) 動D類放大器時，涌流(inrush)電流在連接到變壓器的初級側(cè)的AC耦合電容器中流動，并 且因為涌流電流在變壓器中流動而發(fā)生錯誤輸出。關(guān)于電容器的涌流電流，例如，日本特開專利申請No.5_76103(專利文件2)公開 了整流器并聯(lián)連接到濾波電容器，并且經(jīng)由整流器并聯(lián)連接到反相器的濾波電容器通過使 用控制電路的相對低電壓的交流電源單元而被預(yù)先充電。由此，禁止了否則在啟動后出現(xiàn) 的濾波電容器中的過度的涌流電流。專利文件2的現(xiàn)有技術(shù)適用于簡化高電壓主電路側(cè)的 電路配置的目的。但是，專利文件2的現(xiàn)有技術(shù)是如上所述通過預(yù)先對并行插入到反相器的濾波電 容器充電來禁止濾波電容器中的過度涌流電流。因此，如果試圖將專利文件2的現(xiàn)有技術(shù) 應(yīng)用于圖像形成設(shè)備，則不能減低交流高電壓電源單元的錯誤輸出。這是因為該電路配置 在專利文件2的現(xiàn)有技術(shù)與圖像形成設(shè)備的交流高電壓電源單元之間彼此不同。此外，專 利文件2的現(xiàn)有技術(shù)采用單獨的電源單元來對濾波電容器充電，且因此，如果試圖將專利 文件2的現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用于圖像形成設(shè)備，則需要額外的電源單元。此外，如果試圖預(yù)先對連接到變壓器的初級側(cè)的AC耦合電容器充電，則該現(xiàn)有技 術(shù)中未公開怎樣可以確保實現(xiàn)達如下程度的充分充電，即，防止在D類放大器啟動前形成 的圖像退化。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，充電仍然可能不足，使得可能不能禁止涌流電流在可允 許值之下。此外，即使在D類放大器中的0伏輸出的情況下也出現(xiàn)功耗，且因此雖然在0伏 輸出的情況下停止了 D類放大器的操作，但是如果確保了用于充電的過于足夠的時間，則 可能不利地影響到圖像形成設(shè)備的打印性能。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，需要以下能力的開發(fā)，通過該能力，可以以最少需要的等待 時間減低采用D類放大器的交流高電壓電源單元的錯誤輸出，并適當?shù)乇苊鈭D像形成處理 中的圖像退化?？紤]到上述現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計了本發(fā)明的實施例，并且該實施例的目標是提供電源單 元、采用該電源單元的圖像形成設(shè)備以及在該電源單元中實現(xiàn)的電源控制方法，通過其，可 以降低采用D類放大器的交流高電壓電源單元的錯誤輸出，并可以適當?shù)乇苊馐褂酶鶕?jù)電 子照相方法等的通電單元的圖像形成處理中的圖像退化，同時可以維持圖像形成處理的性 能。在實施例中，為了實現(xiàn)上述目標，提供了電源單元，其包括切換電路，以與目標電 壓輸出值對應(yīng)的占空比來驅(qū)動切換裝置，并輸出交流信號；以及充電單元，其響應(yīng)于電源電 壓被接通而對被提供在切換電路和電壓轉(zhuǎn)換單元之間的耦合電容元件充電，并向通電單元 輸出高電壓交流電壓，其中該電壓轉(zhuǎn)換單元增加通過使用切換電路而輸入的交流信號的電 壓。該電源單元還包括控制單元，其控制切換裝置的驅(qū)動以使得在切換電路開始輸出交流信號之前耦合電容元件被充電到預(yù)定充電量。注意到，充電到預(yù)定充電量意味其中施加到 耦合電容元件的電壓已經(jīng)達到可允許電壓偏離范圍內(nèi)的狀態(tài)。耦合電容元件是切斷傳輸?shù)?交流信號的直流分量、且然后向電壓轉(zhuǎn)換單元輸出交流信號的元件。此外，在實施例中，控制單元可以在從響應(yīng)于電源電壓接通而開始對耦合電容元 件充電時起經(jīng)過了與裝置時間常數(shù)相對應(yīng)的時間之后開始切換裝置的驅(qū)動。可以從耦合電 容元件的電容值以及充電單元中所包括的電阻元件的電阻值來獲得與裝置時間常數(shù)對應(yīng) 的時間。此外，與裝置時間常數(shù)對應(yīng)的時間可以是直到施加到耦合電容元件的電壓已經(jīng)達 到可允許偏離范圍內(nèi)為止所需的充電時間，或者是從將與耦合電容元件的電容的容限對應(yīng) 的余量添加到該充電時間所獲得的時間。此外，在實施例中，控制單元可以獲得取決于耦合電容元件的充電狀態(tài)的錯誤輸 出的量值變得等于或小于根據(jù)Paschen規(guī)則的擊穿電壓所需的時間(與裝置時間常數(shù)對 應(yīng)的時間)。錯誤輸出的量值對應(yīng)于從直到正好在開始切換裝置的驅(qū)動之前達到的施加到 耦合電容元件的電壓與在零輸出時施加到耦合電容元件的電壓之間的電壓差乘以電壓轉(zhuǎn) 換單元的電壓轉(zhuǎn)換比而獲得的乘積。此外，在實施例中，錯誤輸出的量值所需的時間(與裝 置時間常數(shù)對應(yīng)的時間)取決于耦合電容元件的充電狀態(tài)對應(yīng)于氣壓而變得等于或小于 根據(jù)I^schen規(guī)則的擊穿電壓?？梢灶A(yù)先計算這些最佳時間并將其存儲在存儲裝置中。此 外，可以按將錯誤輸出控制為等于或小于根據(jù)Paschen規(guī)則的擊穿電壓的方式來確定高電 壓電源單元的各組件/部件的容限。此外，在實施例中，充電單元中所包括的電阻元件的電阻值可以是與目標電壓輸 出值是0的情況下的占空比對應(yīng)的電阻值的組合。由從電源電壓除以與充電單元中所包括 的電阻元件的電阻值對應(yīng)的比率而獲得的電壓對耦合電容元件充電。此外，在實施例中，電 阻元件的電阻值和耦合電容元件的電容可以被設(shè)置為是與從電源電壓接通的時間到開始 切換裝置的驅(qū)動的時間的時間間隔對應(yīng)的值。此外，充電單元可以包括連接在供應(yīng)電源電 壓的端子與耦合電容元件的一端之間的第一電阻元件以及連接在耦合電容元件的該端與 接地點之間的第二電阻元件。此外，在實施例中，切換電路可以包括高側(cè)切換裝置，其控制電源電壓的導(dǎo)通 (conduction)；低側(cè)切換裝置，其控制到地電勢的導(dǎo)通；高側(cè)驅(qū)動電路，其驅(qū)動高側(cè)切換裝 置；低側(cè)驅(qū)動電路，其驅(qū)動低側(cè)切換裝置；以及輸出控制電路，其控制高側(cè)驅(qū)動電路和低側(cè) 驅(qū)動電路。此外，切換電路可以包括連接到高側(cè)切換裝置和低側(cè)切換裝置的輸出側(cè)的低通 濾波器，并且耦合電容元件被提供在相對低通濾波器的后續(xù)級中。此外，在實施例中，提供了圖像形成裝置，其包括具有上述特征的電源單元；以 及接收由電源單元供應(yīng)的高電壓交流電壓的通電單元。此外，在實施例中，提供了在電源單 元中實現(xiàn)的電源控制方法。該電源控制方法包括步驟充電單元響應(yīng)于電源電壓接通而對 耦合電容元件充電；控制單元控制切換電路以使得在切換電路開始輸出交流信號之前，耦 合電容元件被充電到預(yù)定充電量；切換電路以與目標電壓輸出值對應(yīng)的占空比驅(qū)動切換裝 置，并輸出交流信號；以及電壓轉(zhuǎn)換單元，其增加通過使用耦合電容元件輸入的交流信號， 并向通電單元輸出高電壓交流電壓。根據(jù)實施例中的上述配置，在開始對驅(qū)動切換裝置的部分的電力供應(yīng)以及切換電 路開始輸出之前，耦合電容元件預(yù)先被充電單元充電到預(yù)定充電量。因此，可以減低到電壓轉(zhuǎn)換單元的涌流電流，可以防止高電壓通電輸出的錯誤輸出，并進一步可以適當?shù)乇苊夥?則由錯誤輸出引起的圖像質(zhì)量的退化。此外，考慮到這種避免圖像質(zhì)量退化的耦合電容元 件的充電電平來確定開始對驅(qū)動切換裝置的部分的電力供應(yīng)的定時。因此，可以最小化打 印性能的退化。下面，將詳細描述本發(fā)明的實施例。但是，本發(fā)明的實施例不限于以下描述的實施 例。在以下描述的實施例中，激光打印機被用作包括電源電壓的圖像形成設(shè)備的示例。圖IA圖解地示出該實施例中關(guān)于激光打印機中的高電壓電源控制的硬件配置。 圖IA所示的硬件配置包括電源單元50和通電單元30，該電源單元50包括控制基板10和 高電壓電源單元20。高電壓電源單元20將高電壓通電輸出供應(yīng)給被提供在激光打印機的 打印機引擎中的通電單元30，該激光打印機執(zhí)行電子照相方法中的圖像形成處理。圖IB圖解地示出實施例中的激光打印機1的硬件配置。如圖IB所示，激光打印機 1包括曝光單元2、在由圖IB中的箭頭A所示的方向上旋轉(zhuǎn)的光敏鼓40、通電單元30、顯影 單元3、在由箭頭B所示的方向上移動的傳送帶4、以及轉(zhuǎn)印輥(transfer roller) 5。在此 配置中，在通電單元30使光敏鼓40均勻通電之后，曝光單元2使用由給定圖像數(shù)據(jù)信號調(diào) 制過的激光對光敏鼓40的圓周表面曝光，以在光敏鼓40的圓周表面上形成靜電潛像。然 后，顯影單元30用墨粉將靜電潛像可視化以形成墨粉圖像，然后將墨粉圖像通過轉(zhuǎn)印輥5 的功能從光敏鼓40轉(zhuǎn)印到由傳送帶4所運送的紙張。該圖像形成處理是公知的電子照相 方法，因此將省略對該處理的進一步詳細描述。此外，在圖IB中，為了方便，省略了包括電 源單元50的激光打印機的其他部件/組件?？刂苹?0接收來自主電源(未示出)的電力，并將電源電壓供應(yīng)給高電壓電源 單元20。此外，控制基板10通過使用包括以下描述的D類放大器電路驅(qū)動信號線和輸出值 控制信號線的各種信號線連接到高電壓電源單元20，并控制高電壓電源單元20的操作。圖 IA示出了作為控制基板10和高電壓電源單元20之間的連接線的電源電壓供應(yīng)線(“電 源電壓Vdd”)，其將電源電壓供應(yīng)給高電壓電源單元20 ；輸出值控制信號線(“輸出值控制 信號”)，其傳輸諸如目標電壓輸出值之類的輸出值；以及D類放大器電路驅(qū)動信號線(“D 類放大器電路驅(qū)動信號”)，用于控制在高電壓電源單元20中所包括的切換電路(D類放大 器電路)92(參見圖2)?？刂苹?0通過使用輸出值控制信號線傳輸指定通電交流輸出的電壓值和頻率 值的信號，并控制由高電壓電源單元20輸出的通電交流輸出的特性。注意到，在圖IA中， 輸出值控制信號線由單實線表示。但是還不是必需限制，可以通過使用單獨的信號線來分 別傳輸通電交流輸出的電壓值和頻率值。此外，控制基板10使用D類放大器電路驅(qū)動信號 線并傳輸控制高電壓電源單元20中的D類放大器電路的驅(qū)動的停止和開始的信號，并且控 制高電壓電源單元20中的D類放大器電路的操作。高電壓電源電路20中的D類放大器電 路即使在D類放大器電路供應(yīng)的高電壓輸出電壓是0伏時(下文中稱為0輸出時)也消耗 常規(guī)功率。因此，一般來說，在0輸出時，通過使用D類放大器電路驅(qū)動信號線而暫時停止 D類放大器電路的操作，因此降低功耗。 高電壓電源單元20具有取決于其內(nèi)部配置而產(chǎn)生錯誤輸出的可能性。但是，如果 發(fā)生錯誤輸出，則過度的電壓被施加到接收錯誤輸出的通電單元30。那么，如果大于擊穿電 壓的過度電壓被施加到通電單元30，則放電歷史可能保持在光敏鼓40的通電表面(圓周表面)上。圖IA所示的通電單元30具有通電輥的形式，并被布置為以非接觸的方式接近于 光敏鼓40的通電表面42，其中該通電輥包括金屬軸32、導(dǎo)電層34、表面層36和未示出的間 隙輥(gap roller)。在通電單元30和光敏鼓40之間的輥隙(nip)部分處提供具有預(yù)定距 離“d”的間隙(參見圖1A)。通電單元30接收來自高電壓電源單元20的高電壓通電輸出 電壓，并以接近放電的方式均勻地使光敏鼓40通電。一般來說，根據(jù)Paschen規(guī)則，在非接 觸型通電單元30中放電開始的擊穿電壓是間隙的距離“d”和氣壓“ρ”的函數(shù)。如果錯誤 輸出超過擊穿電壓，則圖像質(zhì)量可能退化。在實施例中，為了減低錯誤輸出，盡管稍后將描述細節(jié)，控制基板10通過使用D類 放大器電路驅(qū)動信號線控制開始驅(qū)動高電壓電源單元20中的D類放大器電路的定時。由 此，控制基板10減低了錯誤輸出。此時，優(yōu)選地可以將開始驅(qū)動D類放大器電路的定時確 定為與上述根據(jù)Paschen規(guī)則的擊穿電壓對應(yīng)。實施例中的控制基板10包括CPU(中央處理單元)12，其產(chǎn)生諸如上述D類放大 器電路驅(qū)動信號等的各種控制信號；以及ROM(只讀存儲器)14，其存儲各種設(shè)置值、控制程 序等?？刂苹?0控制開始驅(qū)動高電壓電源單元20中的D類放大器電路的定時等。控制 基板10通過從ROM 14中讀取控制程序、各種設(shè)置值等來實現(xiàn)稍后所述的高電壓電源控制， 并將該控制程序、各種設(shè)置值等加載到提供CPU 12的工作區(qū)的存儲器(未示出)中。以下，參考圖2到圖5，將描述減低高電壓電源單元20的錯誤輸出的高電壓電源控 制的細節(jié)。圖2示出表示實施例中的高電壓電源單元20的電路配置的電路圖。如圖2所 示，實施例中的高電壓電源單元20包括輸出控制電路60、高側(cè)驅(qū)動電路62、低側(cè)驅(qū)動電路 64、高側(cè)晶體管68和低側(cè)晶體管70。因此，高電壓電源單元20是D類放大器方法中的高電 壓電源電路。高電壓電源單元20還包括控制信號輸入端子88，來自控制基板10的輸出值控制 信號線連接到該控制信號輸入端子88，并且來自控制基板10的指定通電交流輸出電壓的 電壓值和頻率值的控制信號從該控制信號輸入端子88輸入到輸出控制電路60。根據(jù)輸入 的控制信號，輸出控制電路60根據(jù)與目標輸出電壓對應(yīng)的開啟(ON)占空比來操作高側(cè)驅(qū) 動電路62和低側(cè)驅(qū)動電路64，并控制以獲得目標輸出電壓值。高側(cè)驅(qū)動電路62和低側(cè)驅(qū) 動電路64分別以由輸出控制電路60指定的開啟占空比來驅(qū)動晶體管68和70，并分別控制 晶體管68和70的導(dǎo)通和不導(dǎo)通。作為高側(cè)晶體管68，例如使用ρ溝道MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)， 來自驅(qū)動電路62的控制電壓被施加到晶體管68的柵極端，晶體管68的一端(源極)連接 到電源電壓Vdd，且晶體管68的另一端(漏極)連接到輸出側(cè)，如圖2所示。由高側(cè)驅(qū)動電 路62驅(qū)動高側(cè)晶體管68，并且根據(jù)指定的開啟占空比來切換電源電壓側(cè)和輸出側(cè)之間的 導(dǎo)通和不導(dǎo)通。作為低側(cè)晶體管70，例如使用η溝道M0SFET，來自驅(qū)動電路64的控制電壓 被施加到晶體管70的柵極端，晶體管70的一端(源極)連接到地電勢，且晶體管70的另 一端(漏極)連接到輸出側(cè)，如圖2所示。由低側(cè)驅(qū)動電路64驅(qū)動低側(cè)晶體管70，并根據(jù) 指定的開啟占空比來切換在地電勢側(cè)和輸出側(cè)之間的導(dǎo)通和不導(dǎo)通。通過晶體管68和70 的切換操作，在輸出側(cè)產(chǎn)生根據(jù)晶體管68和70的導(dǎo)通和不導(dǎo)通的切換的信號。在晶體管68和70的輸出側(cè)，經(jīng)過低通濾波器72和耦合電容器74連接變壓器80。 低通濾波器72包括電感器L和電容器Cf。從晶體管68和70的切換操作產(chǎn)生的信號經(jīng)過低通濾波器72。結(jié)果，從晶體管68和70的切換操作產(chǎn)生的信號變?yōu)榫哂信c高電壓通電輸 出電壓對應(yīng)的波形的交流信號，并被輸入到后續(xù)級中的變壓器80的初級側(cè)。提供在低通濾 波器72和變壓器80之間的耦合電容器74隔斷(cut off)所傳輸?shù)慕涣餍盘柕闹绷鞣至浚?并且剩余的交流分量被輸入到變壓器80的初級側(cè)。變壓器80根據(jù)預(yù)定的電壓轉(zhuǎn)換比增加 輸入的交流信號的電壓，并將具有增加的電壓的交流信號輸出到高電壓輸出端子90。變壓 器80擔當電壓轉(zhuǎn)換單元。高電壓輸出端子90連接到通電單元30，結(jié)果，通電單元30執(zhí)行 通電。輸出控制電路60、驅(qū)動電路62和64、晶體管68和70以及低通濾波器72被統(tǒng) 稱為切換電路92，作為通過切換操作產(chǎn)生交流信號并將所產(chǎn)生的交流信號輸出到變壓器 80的第一部分中的電路。耦合電容器74擔當被提供在相對于切換電路的后續(xù)級中的耦 合電容元件。注意到，實施例中的切換電路92擔當采用PWM(脈沖寬度調(diào)制)方法的D類 放大器方法中的高電壓電源電路的第一部分。但是，替代地，可以采用脈沖數(shù)量調(diào)制方法、 Δ Σ (delta sigma)調(diào)制方法等。如上所述，在高電壓電源單元20中的D類放大器方法中，即使在0輸出時也發(fā)生 常規(guī)功耗。因此，通過在實施例中提供電源電壓控制電路82停止在0輸出的待機時間段期 間對驅(qū)動電路62的電力供應(yīng)。電源電壓控制電路82連接到驅(qū)動信號輸入端子86和電源電 壓輸入端子84，并根據(jù)從控制基板10傳輸?shù)腄類放大器電路驅(qū)動信號來打開和閉合在由控 制基板10供應(yīng)的電源電壓Vdd和驅(qū)動電路62和64的電源電壓Vd之間的接觸(contact)。 控制基板10產(chǎn)生D類放大器電路驅(qū)動信號，并因此控制對驅(qū)動電路62和64的電源電壓的 接通和斷開。當從待機狀態(tài)開始預(yù)定電壓輸出值的高電壓通電輸出電壓的輸出時，切換電源電 壓控制電路82的接觸，并且電力被供應(yīng)給高側(cè)驅(qū)動電路62和低側(cè)驅(qū)動電路64。在由此開 始對驅(qū)動電路62和64的電力供應(yīng)后，驅(qū)動電路62和64根據(jù)與0輸出對應(yīng)的開啟占空比 分別驅(qū)動晶體管68和70，并且晶體管68和70開始根據(jù)該開啟占空比在導(dǎo)通和不導(dǎo)通之間 切換。然后，目標電壓輸出值從OV逐漸增加到期望輸出值。根據(jù)與0輸出對應(yīng)的開啟占空比α (%)，在0輸出時圖2中的耦合電容器74的 左側(cè)的電壓是VddX α/100。即，正好在開始對驅(qū)動電路62和64的電力供應(yīng)并且開始0輸 出后，VddX α/100的電壓被供應(yīng)給耦合電容器74。此外，在電源電壓Vdd被供應(yīng)給高電壓 電源單元20本身之前，耦合電容器74的充電電勢是0V。因此，如果不采取措施，在接通電 源電壓后的第一次，正好在對于0輸出開始對驅(qū)動電路62和64的電力供應(yīng)之后，涌流電流 流經(jīng)耦合電容器74。涌流電流根據(jù)電源電壓Vdd而經(jīng)由晶體管68和低通濾波器72的電感 器72流經(jīng)耦合電容器74，使得耦合電容器74的充電電勢變?yōu)閂ddX α/100。然后，涌流電 流流入變壓器80的初級側(cè)，且由此從變壓器80的次級側(cè)產(chǎn)生高電壓通電輸出電壓的錯誤 輸出。因此，在實施例中，如圖2所示提供電阻元件76和電阻元件78。然后，執(zhí)行控制使 得在根據(jù)D類放大器電路驅(qū)動信號將電力供應(yīng)給驅(qū)動電路62和64之前，由電阻元件76和 78對電源電壓Vdd分壓，由此，耦合電容器74被預(yù)先充電。電阻元件76和78分別具有電 阻值R1和&。電阻元件76和78分別將電源電壓和地電勢與耦合電容器74的左側(cè)連接。 電阻元件76和78擔當充電單元。因此，通過提供其中在開始切換電路92的輸出之前預(yù)先對耦合電容器74充電的配置，可以減低涌流電流，且進一步可以避免高電壓通電輸出電壓 的錯誤輸出。以下，參考圖3，將描述用于實現(xiàn)上述控制的控制基板10的功能配置。圖3示出了 表示實施例中的控制基板10的功能配置的框圖。如圖3所示，控制基板10包括控制基板 10和高電壓電源單元20之間的連接線所連接到的電源電壓輸出端子104、驅(qū)動信號輸出端 子106和控制信號輸出端子108?？刂苹?0還包括信號產(chǎn)生部分100，其產(chǎn)生要被輸出 到各個輸出端子104、106和108的控制信號。信號產(chǎn)生部分100擔當控制單元，該控制單 元以使得耦合電容器74在切換電路92開始輸出之前被完全充電的方式來控制晶體管68 和70的驅(qū)動。信號產(chǎn)生部分100控制激光打印機的主電源單元(未示出)的電源電壓輸出端子 和電源電壓輸出端子104之間的接觸(未示出)的打開和關(guān)閉，并控制對高電壓電源單元 20的電源電壓的供應(yīng)。此外，信號產(chǎn)生部分100在從通過電源電壓輸出端子104開始供應(yīng) 電源電壓時起等待了預(yù)定充電時間后，將D類放大器電路驅(qū)動信號設(shè)置為開啟信號電平。 執(zhí)行該操作使得在耦合電容74由于電源電壓經(jīng)過電源電壓輸出端子104和電源電壓輸入 端子84被供應(yīng)至該耦合電容74處而被完全充電后，執(zhí)行對高電壓電源單元20的驅(qū)動電路 62和64的電力供應(yīng)。開啟信號電平是通過關(guān)閉電源電壓控制電路82中的Vdd和Vd的接 觸而開始對驅(qū)動電路62和64的電力供應(yīng)的信號電平。耦合電容器74的充電時間是與電路的RC時間常數(shù)對應(yīng)的時間。更具體地，耦合 電容器74的充電時間由電阻元件76和78各自的電阻值隊和&以及耦合電容器74的電 容CC確定?？梢酝ㄟ^以下公式(1)近似地計算對于預(yù)定電壓偏離]的充電時間
權(quán)利要求
1.一種電源單元，包括切換電路，以與目標電壓輸出值對應(yīng)的占空比驅(qū)動切換設(shè)備，并輸出交流信號；耦合電容元件，被提供在相對所述切換電路的后續(xù)級中；電壓轉(zhuǎn)換單元，增加通過使用切換電路輸入的交流信號的電壓，并向通電單元輸出高 電壓交流電壓；充電單元，響應(yīng)于電源電壓被接通而對所述耦合電容元件充電；以及控制單元，控制切換裝置的驅(qū)動以使得在所述切換電路開始輸出交流信號之前，所述 耦合電容元件被充電到預(yù)定充電量。
2.如權(quán)利要求1所述的電源單元，其中所述控制單元在從響應(yīng)于所述電源電壓被接通而開始所述耦合電容元件的充電時起 經(jīng)過了與時間常數(shù)對應(yīng)的時間之后，將控制所述切換電路的驅(qū)動的驅(qū)動信號設(shè)置為開啟信 號電平，其中根據(jù)所述耦合電容元件的電容以及在所述充電單元中包括的電阻元件的電阻 值獲得所述時間常數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的電源單元，其中與所述時間常數(shù)對應(yīng)的時間是施加到耦合電容元件的電壓達到可允許電壓偏離范圍 內(nèi)所需的充電時間，或者是與耦合電容元件的電容的容限對應(yīng)的余量加到所述充電時間而 獲得的時間。
4.如權(quán)利要求2所述的電源單元，其中所述控制單元獲得與所述時間常數(shù)對應(yīng)的時間，在該時間中，取決于耦合電容元件的 充電狀態(tài)的錯誤輸出的量值變得等于或小于根據(jù)Paschen規(guī)則的擊穿電壓。
5.如權(quán)利要求2所述的電源單元，進一步包括氣壓傳感器，其中所述控制單元獲得與所述時間常數(shù)對應(yīng)的時間，在該時間中，取決于耦合電容元件的 充電狀態(tài)的錯誤輸出的量值變得等于或小于根據(jù)Paschen規(guī)則的與氣壓傳感器對應(yīng)的擊 穿電壓。
6.如權(quán)利要求1所述的電源單元，其中由從根據(jù)所述充電單元中包括的電阻元件的電阻值被分壓的電源電壓獲得的電壓對 所述耦合電容元件充電。
7.如權(quán)利要求1所述的電源單元，其中在目標電壓輸出值是0的情況下，所述充電單元中包括的電阻元件的電阻值是與占空 比對應(yīng)的電阻值的組合，且所述電阻元件的電阻值和所述耦合電容元件的電容具有與從電 源電壓被接通到開始驅(qū)動切換裝置的時間對應(yīng)的值。
8.如權(quán)利要求2所述的電源單元，其中所述與時間常數(shù)對應(yīng)的時間被預(yù)先計算并存儲在存儲裝置中。
9.如權(quán)利要求1所述的電源單元，其中所述充電單元包括連接在所述電源電壓的端子和所述耦合電容元件的一端之間的第 一電阻元件，以及連接在所述耦合電容元件的該端和接地點之間的第二電阻元件。
10.一種圖像形成設(shè)備，包括如權(quán)利要求1到9中任一項所述的電源單元；以及通電單元，接收由所述電源電壓輸出的高電壓交流電壓，并使光敏組件通電，所述光敏組件然后由信號光曝光，并且靜電潛像形成在所述光敏組件上。
11.一種由電源單元執(zhí)行的電源控制方法，所述電源單元包括切換電路；耦合電容元 件，被提供在相對于所述切換電路的后續(xù)級中；電壓轉(zhuǎn)換單元，交流信號由所述切換電路輸 入到該電壓轉(zhuǎn)換單元；充電單元，連接到所述耦合電容元件；以及控制單元，所述電源控制 方法包括步驟所述充電單元響應(yīng)于電源電壓被接通而對所述耦合電容元件充電； 所述控制單元控制所述切換電路以使得在所述切換電路開始輸出所述交流信號之前， 所述耦合電容元件被充電到預(yù)定充電量；所述切換電路以與目標電壓輸出值對應(yīng)的占空比驅(qū)動切換裝置，并輸出交流信號；以及所述電壓轉(zhuǎn)換單元增加通過使用所述耦合電容元件輸入的交流信號，并向通電單元輸 出高電壓交流電壓。
12.如權(quán)利要求11所述的電源控制方法，其中在所述控制單元控制所述切換電路的步驟中，所述控制電路在從響應(yīng)于所述電源電壓 被接通而開始對所述耦合電容元件充電時起經(jīng)過了與時間常數(shù)對應(yīng)的時間之后，將控制所 述切換電路的驅(qū)動的驅(qū)動信號設(shè)置為開啟信號電平，其中從所述耦合電容元件的電容以及 所述充電單元中包括的電阻元件的電阻值獲得所述時間常數(shù)。
13.如權(quán)利要求11或12所述的電源控制方法，其中在所述控制單元控制所述切換電路的步驟中，所述控制單元獲得與所述時間常數(shù)對應(yīng) 的時間，在該時間中，取決于耦合電容元件的充電狀態(tài)的錯誤輸出的量值變得等于或小于 根據(jù)Paschen規(guī)則的擊穿電壓。
全文摘要
提供了電源單元，圖像形成設(shè)備和電源控制方法。該電源單元包括切換電路，其以與目標電壓輸出值對應(yīng)的占空比驅(qū)動切換裝置，并輸出交流信號；耦合電容元件，被提供在相對所述切換電路的后續(xù)級中；電壓轉(zhuǎn)換單元，其增加通過使用切換電路輸入的交流信號的電壓，并向通電單元輸出高電壓交流電壓；充電單元，其響應(yīng)于電源電壓被接通而對所述耦合電容元件充電；以及控制單元，其控制切換裝置的驅(qū)動以使得在所述切換電路開始輸出交流信號之前，所述耦合電容元件被充電到預(yù)定充電量。
文檔編號H02M5/293GK102097952SQ20101057438
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者山本直宏 申請人:株式會社理光