CN102097952A - 电源单元、图像形成设备和电源控制方法 - Google Patents

Abstract

提供了电源单元，图像形成设备和电源控制方法。该电源单元包括：切换电路，其以与目标电压输出值对应的占空比驱动切换装置，并输出交流信号；耦合电容元件，被提供在相对所述切换电路的后续级中；电压转换单元，其增加通过使用切换电路输入的交流信号的电压，并向通电单元输出高电压交流电压；充电单元，其响应于电源电压被接通而对所述耦合电容元件充电；以及控制单元，其控制切换装置的驱动以使得在所述切换电路开始输出交流信号之前，所述耦合电容元件被充电到预定充电量。

Description

电源单元、图像形成设备和电源控制方法

技术领域

本发明涉及在根据电子照相(electrophotographic)方法的图像形成处理中使用的通电(electrifying)单元的电源单元(且详细地，涉及其中减低向通电单元的错误输出的电源单元)、包括该电源单元的图像形成设备和电源单元执行的电源控制方法。

背景技术

在现有技术中，在根据电子照相方法的辊子(roller)通电方法的图像形成处理中，适当地使用其中交流电压叠加在直流电压上的AC-DC叠加方法以便实现在通电单元的辊子的表面上的均匀通电电压。此外，近来，为了实现高放大效率，使用D类放大器代替模拟放大器(参见日本专利No.3632428：专利文件1)。也在用于向通电单元供应高电压交流偏压的交流高电压电源单元中采用D类放大器。由此，放大效率改善，热产生量降低，则图像形成设备的功耗降低，进一步，可以避免具有在模拟放大器的情况下放大器所需的热辐射板。

但是，在现有技术中的采用D类放大器的交流高电压电源单元中，当在交流高电压电源单元的驱动电路中接通电源电压后立即第一次使用D类放大器时，可能出现错误输出。如果出现了错误输出，则取决于错误输出的量值，在通电单元中可能发生放电，放电历史可能维持在光敏组件上，因此，在由采用交流高电压电源单元和通电单元的图像形成设备形成的图像中可能出现彩色带或白色带。

发明内容

根据本发明的实施例，电源单元包括：切换电路，其以与目标电压输出值对应的占空比驱动切换装置，并输出交流信号；耦合电容元件，被提供在相对所述切换电路的后续级中；电压转换单元，其增加通过使用切换电路输入的交流信号的电压，并向通电单元输出高电压交流电压；充电单元，其响应于电源电压被接通而对所述耦合电容元件充电；以及控制单元，其控制切换装置的驱动以使得在所述切换电路开始输出交流信号之前，所述耦合电容元件被充电到预定充电量。

当结合附图阅读时，从以下详细描述，本发明的其他目标、特征和优点将变得更显而易见。

附图说明

图1A图解地示出关于根据本发明的实施例的激光打印机中的高电压电源控制的硬件配置；

图1B图解地示出激光打印机的硬件配置；

图2示出实施例中的高电压电源单元中的电路配置的电路图；

图3示出实施例中的控制基板的功能配置的框图；

图4A示出气压和空隙距离的乘积与击穿电压之间的根据Paschen规则的关系的曲线图；

图4B示出从充电开始起施加到耦合电容器的电压的变化的曲线图；以及

图5示出在实施例中的控制基板和高电压电源单元中执行的高电压电源控制流程的流程图。

具体实施方式

通过研究现有技术中交流高电压电源单元的上述错误输出的原因，已经发现当驱动D类放大器时，涌流(inrush)电流在连接到变压器的初级侧的AC耦合电容器中流动，并且因为涌流电流在变压器中流动而发生错误输出。

关于电容器的涌流电流，例如，日本特开专利申请No.5-76103(专利文件2)公开了整流器并联连接到滤波电容器，并且经由整流器并联连接到反相器的滤波电容器通过使用控制电路的相对低电压的交流电源单元而被预先充电。由此，禁止了否则在启动后出现的滤波电容器中的过度的涌流电流。专利文件2的现有技术适用于简化高电压主电路侧的电路配置的目的。

但是，专利文件2的现有技术是如上所述通过预先对并行插入到反相器的滤波电容器充电来禁止滤波电容器中的过度涌流电流。因此，如果试图将专利文件2的现有技术应用于图像形成设备，则不能减低交流高电压电源单元的错误输出。这是因为该电路配置在专利文件2的现有技术与图像形成设备的交流高电压电源单元之间彼此不同。此外，专利文件2的现有技术采用单独的电源单元来对滤波电容器充电，且因此，如果试图将专利文件2的现有技术应用于图像形成设备，则需要额外的电源单元。

此外，如果试图预先对连接到变压器的初级侧的AC耦合电容器充电，则该现有技术中未公开怎样可以确保实现达如下程度的充分充电，即，防止在D类放大器启动前形成的图像退化。然而，在现有技术中，充电仍然可能不足，使得可能不能禁止涌流电流在可允许值之下。此外，即使在D类放大器中的0伏输出的情况下也出现功耗，且因此虽然在0伏输出的情况下停止了D类放大器的操作，但是如果确保了用于充电的过于足够的时间，则可能不利地影响到图像形成设备的打印性能。

因此，在现有技术中，需要以下能力的开发，通过该能力，可以以最少需要的等待时间减低采用D类放大器的交流高电压电源单元的错误输出，并适当地避免图像形成处理中的图像退化。

考虑到上述现有技术设计了本发明的实施例，并且该实施例的目标是提供电源单元、采用该电源单元的图像形成设备以及在该电源单元中实现的电源控制方法，通过其，可以降低采用D类放大器的交流高电压电源单元的错误输出，并可以适当地避免使用根据电子照相方法等的通电单元的图像形成处理中的图像退化，同时可以维持图像形成处理的性能。

在实施例中，为了实现上述目标，提供了电源单元，其包括：切换电路，以与目标电压输出值对应的占空比来驱动切换装置，并输出交流信号；以及充电单元，其响应于电源电压被接通而对被提供在切换电路和电压转换单元之间的耦合电容元件充电，并向通电单元输出高电压交流电压，其中该电压转换单元增加通过使用切换电路而输入的交流信号的电压。该电源单元还包括控制单元，其控制切换装置的驱动以使得在切换电路开始输出交流信号之前耦合电容元件被充电到预定充电量。注意到，充电到预定充电量意味其中施加到耦合电容元件的电压已经达到可允许电压偏离范围内的状态。耦合电容元件是切断传输的交流信号的直流分量、且然后向电压转换单元输出交流信号的元件。

此外，在实施例中，控制单元可以在从响应于电源电压接通而开始对耦合电容元件充电时起经过了与装置时间常数相对应的时间之后开始切换装置的驱动。可以从耦合电容元件的电容值以及充电单元中所包括的电阻元件的电阻值来获得与装置时间常数对应的时间。此外，与装置时间常数对应的时间可以是直到施加到耦合电容元件的电压已经达到可允许偏离范围内为止所需的充电时间，或者是从将与耦合电容元件的电容的容限对应的余量添加到该充电时间所获得的时间。

此外，在实施例中，控制单元可以获得取决于耦合电容元件的充电状态的错误输出的量值变得等于或小于根据Paschen规则的击穿电压所需的时间(与装置时间常数对应的时间)。错误输出的量值对应于从直到正好在开始切换装置的驱动之前达到的施加到耦合电容元件的电压与在零输出时施加到耦合电容元件的电压之间的电压差乘以电压转换单元的电压转换比而获得的乘积。此外，在实施例中，错误输出的量值所需的时间(与装置时间常数对应的时间)取决于耦合电容元件的充电状态对应于气压而变得等于或小于根据Paschen规则的击穿电压。可以预先计算这些最佳时间并将其存储在存储装置中。此外，可以按将错误输出控制为等于或小于根据Paschen规则的击穿电压的方式来确定高电压电源单元的各组件/部件的容限。

此外，在实施例中，充电单元中所包括的电阻元件的电阻值可以是与目标电压输出值是0的情况下的占空比对应的电阻值的组合。由从电源电压除以与充电单元中所包括的电阻元件的电阻值对应的比率而获得的电压对耦合电容元件充电。此外，在实施例中，电阻元件的电阻值和耦合电容元件的电容可以被设置为是与从电源电压接通的时间到开始切换装置的驱动的时间的时间间隔对应的值。此外，充电单元可以包括连接在供应电源电压的端子与耦合电容元件的一端之间的第一电阻元件以及连接在耦合电容元件的该端与接地点之间的第二电阻元件。

此外，在实施例中，切换电路可以包括：高侧切换装置，其控制电源电压的导通(conduction)；低侧切换装置，其控制到地电势的导通；高侧驱动电路，其驱动高侧切换装置；低侧驱动电路，其驱动低侧切换装置；以及输出控制电路，其控制高侧驱动电路和低侧驱动电路。此外，切换电路可以包括连接到高侧切换装置和低侧切换装置的输出侧的低通滤波器，并且耦合电容元件被提供在相对低通滤波器的后续级中。

此外，在实施例中，提供了图像形成装置，其包括：具有上述特征的电源单元；以及接收由电源单元供应的高电压交流电压的通电单元。此外，在实施例中，提供了在电源单元中实现的电源控制方法。该电源控制方法包括步骤：充电单元响应于电源电压接通而对耦合电容元件充电；控制单元控制切换电路以使得在切换电路开始输出交流信号之前，耦合电容元件被充电到预定充电量；切换电路以与目标电压输出值对应的占空比驱动切换装置，并输出交流信号；以及电压转换单元，其增加通过使用耦合电容元件输入的交流信号，并向通电单元输出高电压交流电压。

根据实施例中的上述配置，在开始对驱动切换装置的部分的电力供应以及切换电路开始输出之前，耦合电容元件预先被充电单元充电到预定充电量。因此，可以减低到电压转换单元的涌流电流，可以防止高电压通电输出的错误输出，并进一步可以适当地避免否则由错误输出引起的图像质量的退化。此外，考虑到这种避免图像质量退化的耦合电容元件的充电电平来确定开始对驱动切换装置的部分的电力供应的定时。因此，可以最小化打印性能的退化。

下面，将详细描述本发明的实施例。但是，本发明的实施例不限于以下描述的实施例。在以下描述的实施例中，激光打印机被用作包括电源电压的图像形成设备的示例。

图1A图解地示出该实施例中关于激光打印机中的高电压电源控制的硬件配置。图1A所示的硬件配置包括电源单元50和通电单元30，该电源单元50包括控制基板10和高电压电源单元20。高电压电源单元20将高电压通电输出供应给被提供在激光打印机的打印机引擎中的通电单元30，该激光打印机执行电子照相方法中的图像形成处理。

图1B图解地示出实施例中的激光打印机1的硬件配置。如图1B所示，激光打印机1包括曝光单元2、在由图1B中的箭头A所示的方向上旋转的光敏鼓40、通电单元30、显影单元3、在由箭头B所示的方向上移动的传送带4、以及转印辊(transfer roller)5。在此配置中，在通电单元30使光敏鼓40均匀通电之后，曝光单元2使用由给定图像数据信号调制过的激光对光敏鼓40的圆周表面曝光，以在光敏鼓40的圆周表面上形成静电潜像。然后，显影单元30用墨粉将静电潜像可视化以形成墨粉图像，然后将墨粉图像通过转印辊5的功能从光敏鼓40转印到由传送带4所运送的纸张。该图像形成处理是公知的电子照相方法，因此将省略对该处理的进一步详细描述。此外，在图1B中，为了方便，省略了包括电源单元50的激光打印机的其他部件/组件。

控制基板10接收来自主电源(未示出)的电力，并将电源电压供应给高电压电源单元20。此外，控制基板10通过使用包括以下描述的D类放大器电路驱动信号线和输出值控制信号线的各种信号线连接到高电压电源单元20，并控制高电压电源单元20的操作。图1A示出了作为控制基板10和高电压电源单元20之间的连接线的：电源电压供应线(“电源电压Vdd”)，其将电源电压供应给高电压电源单元20；输出值控制信号线(“输出值控制信号”)，其传输诸如目标电压输出值之类的输出值；以及D类放大器电路驱动信号线(“D类放大器电路驱动信号”)，用于控制在高电压电源单元20中所包括的切换电路(D类放大器电路)92(参见图2)。

控制基板10通过使用输出值控制信号线传输指定通电交流输出的电压值和频率值的信号，并控制由高电压电源单元20输出的通电交流输出的特性。注意到，在图1A中，输出值控制信号线由单实线表示。但是还不是必需限制，可以通过使用单独的信号线来分别传输通电交流输出的电压值和频率值。此外，控制基板10使用D类放大器电路驱动信号线并传输控制高电压电源单元20中的D类放大器电路的驱动的停止和开始的信号，并且控制高电压电源单元20中的D类放大器电路的操作。高电压电源电路20中的D类放大器电路即使在D类放大器电路供应的高电压输出电压是0伏时(下文中称为0输出时)也消耗常规功率。因此，一般来说，在0输出时，通过使用D类放大器电路驱动信号线而暂时停止D类放大器电路的操作，因此降低功耗。

高电压电源单元20具有取决于其内部配置而产生错误输出的可能性。但是，如果发生错误输出，则过度的电压被施加到接收错误输出的通电单元30。那么，如果大于击穿电压的过度电压被施加到通电单元30，则放电历史可能保持在光敏鼓40的通电表面(圆周表面)上。图1A所示的通电单元30具有通电辊的形式，并被布置为以非接触的方式接近于光敏鼓40的通电表面42，其中该通电辊包括金属轴32、导电层34、表面层36和未示出的间隙辊(gap roller)。在通电单元30和光敏鼓40之间的辊隙(nip)部分处提供具有预定距离“d”的间隙(参见图1A)。通电单元30接收来自高电压电源单元20的高电压通电输出电压，并以接近放电的方式均匀地使光敏鼓40通电。一般来说，根据Paschen规则，在非接触型通电单元30中放电开始的击穿电压是间隙的距离“d”和气压“p”的函数。如果错误输出超过击穿电压，则图像质量可能退化。

在实施例中，为了减低错误输出，尽管稍后将描述细节，控制基板10通过使用D类放大器电路驱动信号线控制开始驱动高电压电源单元20中的D类放大器电路的定时。由此，控制基板10减低了错误输出。此时，优选地可以将开始驱动D类放大器电路的定时确定为与上述根据Paschen规则的击穿电压对应。

实施例中的控制基板10包括：CPU(中央处理单元)12，其产生诸如上述D类放大器电路驱动信号等的各种控制信号；以及ROM(只读存储器)14，其存储各种设置值、控制程序等。控制基板10控制开始驱动高电压电源单元20中的D类放大器电路的定时等。控制基板10通过从ROM 14中读取控制程序、各种设置值等来实现稍后所述的高电压电源控制，并将该控制程序、各种设置值等加载到提供CPU 12的工作区的存储器(未示出)中。

以下，参考图2到图5，将描述减低高电压电源单元20的错误输出的高电压电源控制的细节。图2示出表示实施例中的高电压电源单元20的电路配置的电路图。如图2所示，实施例中的高电压电源单元20包括输出控制电路60、高侧驱动电路62、低侧驱动电路64、高侧晶体管68和低侧晶体管70。因此，高电压电源单元20是D类放大器方法中的高电压电源电路。

高电压电源单元20还包括控制信号输入端子88，来自控制基板10的输出值控制信号线连接到该控制信号输入端子88，并且来自控制基板10的指定通电交流输出电压的电压值和频率值的控制信号从该控制信号输入端子88输入到输出控制电路60。根据输入的控制信号，输出控制电路60根据与目标输出电压对应的开启(ON)占空比来操作高侧驱动电路62和低侧驱动电路64，并控制以获得目标输出电压值。高侧驱动电路62和低侧驱动电路64分别以由输出控制电路60指定的开启占空比来驱动晶体管68和70，并分别控制晶体管68和70的导通和不导通。

作为高侧晶体管68，例如使用p沟道MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，来自驱动电路62的控制电压被施加到晶体管68的栅极端，晶体管68的一端(源极)连接到电源电压Vdd，且晶体管68的另一端(漏极)连接到输出侧，如图2所示。由高侧驱动电路62驱动高侧晶体管68，并且根据指定的开启占空比来切换电源电压侧和输出侧之间的导通和不导通。作为低侧晶体管70，例如使用n沟道MOSFET，来自驱动电路64的控制电压被施加到晶体管70的栅极端，晶体管70的一端(源极)连接到地电势，且晶体管70的另一端(漏极)连接到输出侧，如图2所示。由低侧驱动电路64驱动低侧晶体管70，并根据指定的开启占空比来切换在地电势侧和输出侧之间的导通和不导通。通过晶体管68和70的切换操作，在输出侧产生根据晶体管68和70的导通和不导通的切换的信号。

在晶体管68和70的输出侧，经过低通滤波器72和耦合电容器74连接变压器80。低通滤波器72包括电感器L和电容器Cf。从晶体管68和70的切换操作产生的信号经过低通滤波器72。结果，从晶体管68和70的切换操作产生的信号变为具有与高电压通电输出电压对应的波形的交流信号，并被输入到后续级中的变压器80的初级侧。提供在低通滤波器72和变压器80之间的耦合电容器74隔断(cut off)所传输的交流信号的直流分量，并且剩余的交流分量被输入到变压器80的初级侧。变压器80根据预定的电压转换比增加输入的交流信号的电压，并将具有增加的电压的交流信号输出到高电压输出端子90。变压器80担当电压转换单元。高电压输出端子90连接到通电单元30，结果，通电单元30执行通电。

输出控制电路60、驱动电路62和64、晶体管68和70以及低通滤波器72被统称为切换电路92，作为通过切换操作产生交流信号并将所产生的交流信号输出到变压器80的第一部分中的电路。耦合电容器74担当被提供在相对于切换电路的后续级中的耦合电容元件。注意到，实施例中的切换电路92担当采用PWM(脉冲宽度调制)方法的D类放大器方法中的高电压电源电路的第一部分。但是，替代地，可以采用脉冲数量调制方法、Δ∑(delta sigma)调制方法等。

如上所述，在高电压电源单元20中的D类放大器方法中，即使在0输出时也发生常规功耗。因此，通过在实施例中提供电源电压控制电路82停止在0输出的待机时间段期间对驱动电路62的电力供应。电源电压控制电路82连接到驱动信号输入端子86和电源电压输入端子84，并根据从控制基板10传输的D类放大器电路驱动信号来打开和闭合在由控制基板10供应的电源电压Vdd和驱动电路62和64的电源电压Vd之间的接触(contact)。控制基板10产生D类放大器电路驱动信号，并因此控制对驱动电路62和64的电源电压的接通和断开。

当从待机状态开始预定电压输出值的高电压通电输出电压的输出时，切换电源电压控制电路82的接触，并且电力被供应给高侧驱动电路62和低侧驱动电路64。在由此开始对驱动电路62和64的电力供应后，驱动电路62和64根据与0输出对应的开启占空比分别驱动晶体管68和70，并且晶体管68和70开始根据该开启占空比在导通和不导通之间切换。然后，目标电压输出值从0V逐渐增加到期望输出值。

根据与0输出对应的开启占空比α(％)，在0输出时图2中的耦合电容器74的左侧的电压是Vdd×α/100。即，正好在开始对驱动电路62和64的电力供应并且开始0输出后，Vdd×α/100的电压被供应给耦合电容器74。此外，在电源电压Vdd被供应给高电压电源单元20本身之前，耦合电容器74的充电电势是0V。因此，如果不采取措施，在接通电源电压后的第一次，正好在对于0输出开始对驱动电路62和64的电力供应之后，涌流电流流经耦合电容器74。涌流电流根据电源电压Vdd而经由晶体管68和低通滤波器72的电感器72流经耦合电容器74，使得耦合电容器74的充电电势变为Vdd×α/100。然后，涌流电流流入变压器80的初级侧，且由此从变压器80的次级侧产生高电压通电输出电压的错误输出。

因此，在实施例中，如图2所示提供电阻元件76和电阻元件78。然后，执行控制使得在根据D类放大器电路驱动信号将电力供应给驱动电路62和64之前，由电阻元件76和78对电源电压Vdd分压，由此，耦合电容器74被预先充电。电阻元件76和78分别具有电阻值R₁和R₂。电阻元件76和78分别将电源电压和地电势与耦合电容器74的左侧连接。电阻元件76和78担当充电单元。因此，通过提供其中在开始切换电路92的输出之前预先对耦合电容器74充电的配置，可以减低涌流电流，且进一步可以避免高电压通电输出电压的错误输出。

以下，参考图3，将描述用于实现上述控制的控制基板10的功能配置。图3示出了表示实施例中的控制基板10的功能配置的框图。如图3所示，控制基板10包括控制基板10和高电压电源单元20之间的连接线所连接到的电源电压输出端子104、驱动信号输出端子106和控制信号输出端子108。控制基板10还包括信号产生部分100，其产生要被输出到各个输出端子104、106和108的控制信号。信号产生部分100担当控制单元，该控制单元以使得耦合电容器74在切换电路92开始输出之前被完全充电的方式来控制晶体管68和70的驱动。

信号产生部分100控制激光打印机的主电源单元(未示出)的电源电压输出端子和电源电压输出端子104之间的接触(未示出)的打开和关闭，并控制对高电压电源单元20的电源电压的供应。此外，信号产生部分100在从通过电源电压输出端子104开始供应电源电压时起等待了预定充电时间后，将D类放大器电路驱动信号设置为开启信号电平。执行该操作使得在耦合电容74由于电源电压经过电源电压输出端子104和电源电压输入端子84被供应至该耦合电容74处而被完全充电后，执行对高电压电源单元20的驱动电路62和64的电力供应。开启信号电平是通过关闭电源电压控制电路82中的Vdd和Vd的接触而开始对驱动电路62和64的电力供应的信号电平。

耦合电容器74的充电时间是与电路的RC时间常数对应的时间。更具体地，耦合电容器74的充电时间由电阻元件76和78各自的电阻值R₁和R₂以及耦合电容器74的电容CC确定。可以通过以下公式(1)近似地计算对于预定电压偏离[％]的充电时间：

在电压偏离是1％的情况下(即99％充电)，-ln(电压偏离/100)＝4.6。

因此，实施例中的信号产生部分100在从开始对高电压电源单元20的电源电压Vdd的供应起经过了用于达到预定电压偏离[％]的充电时间τ之后，将D类放大器电路驱动信号设置为开启信号电平。由此，可以在将电力供应给驱动电路62和64之前将耦合电容器74充电到预定电压偏离[％]内。注意到，在实施例中，假设其中耦合电容器74已被充电到给定电平、即施加到耦合电容器74的电压已经达到可允许电压偏离内的状态是完全充电状态。

此外，如上所述，正好在开始0输出之后，Vdd×α/100的电压被施加到耦合电容器74。因此，优选地确定各个电阻值R₁和R₂，使得耦合电容器74的充电电势变为Vdd×α/100。即，优选地确定各个电阻值R1和R2，使得等式R₂/(R₁+R₂)＝α/100成立，同时考虑取决于期望性能而可允许的RC时间常数。注意到，从图2所示的输出控制电路60的电路常数确定开启占空比α。

此外，耦合电容器74实际上对于每个具体产品在电容C_C上具有变化。因此，在另一实施例中，信号产生部分100可以在等待经过了从将与电容C_C的容限对应的余量添加到上述充电时间τ而获得的时间之后，将D类放大器电路驱动信号设置为开启信号电平。通过由此提供余量，可以确保耦合电容器74在切换电路开始输出之前完全充电，同时允许耦合电容器74的电容C_C的变化。

此外，在根据电子照相方法的打印机引擎中的通电单元30中，如果发生具有这种出现放电的电压电平的错误输出，则放电历史可能保持在光敏鼓40上。由此，可能对激光打印机的图像质量产生严重影响。例如，在发生正放电的情况下，可能在产生的图像上出现彩色带。相反，在发生负放电的情况下，可能在产生的图像上出现白色带。因此，不能允许在这种发生放电的电平下的错误输出。但是，从相反的角度来看，除非错误输出的电压超过预定阈值，否则不发生放电。因此，可以说，可以允许在这种不发生放电的电平下的错误输出。因此，在另一实施例中，由于允许在这种不发生放电的电平下的错误输出，而可以使用具有大容限的便宜的部件/组件。

此外，在另一实施例中，允许与不引起放电的错误输出的电压电平对应的电压偏离，且因此，被当作完全充电的充电电平降低到可允许范围内。由此，可以降低从电源电压供应开始到驱动开始发生的时间滞后，并因此可以缩短打印时间。以下，将描述其中允许与不引起放电的电压电平对应的电压偏离的另一实施例。

一般来说，不引起放电的电压电平是根据Paschen规则的，并且可以由通电单元30和光敏鼓40之间的辊隙部分的距离“d”和其中布置激光打印机的环境下的气压“p”的函数来表示。根据Paschen规则的击穿电压V_BreakDown由以下公式(2)表示。注意到，在公式(2)中，B和C表示常数。图4A示出了表示根据Paschen规则的气压“p”和间隙距离“d”的乘积与击穿电压之间的关系的曲线。如图4A所示，可以获得关于气压“p”和间隙距离“d”的乘积的击穿电压V_BreakDown。

$V_{\mathrm{BreakDown}}\left(\mathrm{pd}\right)=\frac{B\left(\mathrm{pd}\right)}{\ln \left(\mathrm{pd}\right)+C}---\left(2\right)$

此外，在从开始放电起t秒后耦合电容器74的电压Vc(t)可以由以下公式(3)表示。图4B示出了表示从开始放电起电压Vc(t)的变化的曲线。如图4B所示，电压Vc(t)根据时间常数变化为收敛于Vdd×R₂/(R₁+R₂)。

$\mathrm{Vc}\left(t\right)=\mathrm{Vdd}\×\frac{R_2}{R_1+R_2}\×(1-\exp \left(\frac{-t}{C_C\left(\frac{R_1+R_2}{R_1{R}_2}\right)}\right))---\left(3\right)$

假设变压器80的电压转换比是1∶m。则在t秒后关闭电源电压控制电路82中的接触的情况下发生的错误输出的量值如下。即，近似在t秒后，错误输出的量值变为从将Vc(t)和在0输出时施加到耦合电容器74的Vdd×α/100之间的电压差乘以电压转换比而获得的量值。因此，近似在t秒后发生的错误输出的量值由(Vdd×α/100-Vc(t))×m表示。因此，在另一实施例中，计算使得不等式(Vdd×α/100-Vc(t))×m＜V_BreakDown成立的时间τ，并在经过了所计算的时间τ后，将D类放大器电路驱动信号设置为开启信号电平。满足条件的时间τ对应于与错误输出变为V_BreakDown时的电压偏离对应的充电时间τ。由此，在将电力供应给驱动电路62和64之前，可以确保针对在与击穿电压对应的电压偏离内的充电电压对耦合电容器74充电。因此，可以降低打印时间，而且可以避免图像质量退化。注意到，考虑到各部件/组件的容限，上述时间τ可以包括余量。

此外，可以由控制基板10的CPU 12(图1A)计算上述时间τ。在此情况下，可以通过在指定阶段期间预先获得时间τ并将所获得的时间τ存储在诸如ROM 14之类的存储器中来降低CPU 12的计算负载。此外，根据Paschen规则，击穿电压V_BreakDown取决于气压“p”(参见图4A)。因此，如图3所示，可以在控制基板10中提供气压传感器102，可以根据气压传感器102的所测量的气压值来计算击穿电压V_BreakDown(p)，并且可以计算使得不等式(Vdd×α/100-Vc(τ))×m＜V_BreakDown(p)成立的时间τ。在另一实施例中，由此计算与气压对应的最佳充电时间，并且可以在不发生放电的、与激光打印机所布置的地点和气压对应的最佳时间时开始D类放大器电路的驱动。因此，从图像质量和打印时间的角度来看，可以实现适合于环境的操作。

图5是示出在控制基板10和高电压电源单元20中执行的高电压电源控制流程的流程图。图5所示的控制开始于步骤S100，其中在激光打印机中及由此在电源单元50中开始电力供应(见图1A)。然后，在步骤S101，控制基板10中的信号产生部分100获得充电时间τ的值，并在信号产生部分100具有的计时器(未示出)处设置所获得的充电时间τ。然后，在步骤S102，信号产生部分100开始对高电压电源单元20的电源电压的供应。可以作为CPU 12计算的结果或者可以作为CPU 12从ROM 14读取的结果而获得充电时间τ。

响应于在步骤S102中电源电压Vdd由此被供应给高电压电源单元20，在步骤S103中，通过在高电压电源单元20中使用电阻元件76和78而开始耦合电容器74的充电。在步骤S104，控制基板10的信号产生部分100等待经过已经在步骤S101中设置的时间(步骤S104中的否)。当确定经过了设置时间时(步骤S104中的是)，在步骤S105，信号产生部分100将D类放大器电路驱动信号设置为开启信号电平。在高电压电源单元20中，响应于D类放大器电路驱动信号由此被设置为开启信号电平，电源电压控制电路82中的接触被关闭，并且电力经过电源电压控制电路82被提供给驱动电路62和64。

然后，在步骤S106，信号产生部分100将输出值控制信号(见图1A)设置为开启信号电平。响应于此，高电压电源单元20的输出控制电路60(见图2)开始以与0输出对应的开启占空比来驱动驱动电路62和64。然后，在步骤S107，高电压电源单元20进入常规控制模式，在该常规控制模式中，目标电压输出值从0输出的电平逐渐增加到期望的高电压输出电平。

在上述实施例中，在根据D放大器方法的(高电压电源单元20的)高电压电源电路中，耦合电容器74在开始对驱动晶体管78和80的驱动电路62和64的电力供应之前被预先由从电阻元件76和78分压电源电压Vdd获得的电压充电。因此，通过其中在切换电路92开始输出之前耦合电容器74被大约完全充电的配置，可以减低到变压器80的初级侧的涌流电流，可以减低高电压通电输出电压的错误输出，并进一步可以适当地避免由错误输出引起的图像质量的退化。

此外，考虑到这样不引起图像质量退化的耦合电容器74的充电电平来确定开始对驱动电路62和64的电力供应的时刻。因此，可以最小化打印机引擎的打印性能的退化。尤其是，通过允许在通电单元30中不发生放电的小于击穿电压的错误输出，可以减少打印时间而不退化图像质量。

注意到，在上述实施例中，在经过了由计时器测量的预定时间τ后，D类放大器电路驱动信号被设置为开启信号电平。但是，可以提供如下配置，其中，在考虑到成本而允许的情况下，以足够的准确度测量耦合电容器74的两端之间的电压降，并响应于作为触发的耦合电容器74的两端之间的测量的电压降变为与上述可允许电压偏离对应的预定电压电平，D类放大器电路驱动信号被设置为开启信号电平。

如上所述，根据各实施例，可以提供电源单元、包括该电源单元的图像形成设备和在电源单元中实现的电源控制方法，通过其，在维持图像形成处理的性能的同时，可以减低根据D类放大器方法的高电压电源的错误输出，并可以适当地减低在采用根据电子照相方法等的通电单元的图像形成处理中的图像质量的退化。

本发明不限于具体公开的实施例，并且不脱离本发明的范围可以做出变化和修改。

本申请基于2009年12月9日提交的日本优先权申请No.2009-279408，其全部内容通过引用合并于此。

Claims (13)

1.一种电源单元，包括：

切换电路，以与目标电压输出值对应的占空比驱动切换设备，并输出交流信号；

耦合电容元件，被提供在相对所述切换电路的后续级中；

电压转换单元，增加通过使用切换电路输入的交流信号的电压，并向通电单元输出高电压交流电压；

充电单元，响应于电源电压被接通而对所述耦合电容元件充电；以及

控制单元，控制切换装置的驱动以使得在所述切换电路开始输出交流信号之前，所述耦合电容元件被充电到预定充电量。

2.如权利要求1所述的电源单元，其中

所述控制单元在从响应于所述电源电压被接通而开始所述耦合电容元件的充电时起经过了与时间常数对应的时间之后，将控制所述切换电路的驱动的驱动信号设置为开启信号电平，其中根据所述耦合电容元件的电容以及在所述充电单元中包括的电阻元件的电阻值获得所述时间常数。

3.如权利要求2所述的电源单元，其中

与所述时间常数对应的时间是施加到耦合电容元件的电压达到可允许电压偏离范围内所需的充电时间，或者是与耦合电容元件的电容的容限对应的余量加到所述充电时间而获得的时间。

4.如权利要求2所述的电源单元，其中

所述控制单元获得与所述时间常数对应的时间，在该时间中，取决于耦合电容元件的充电状态的错误输出的量值变得等于或小于根据Paschen规则的击穿电压。

5.如权利要求2所述的电源单元，进一步包括气压传感器，其中

所述控制单元获得与所述时间常数对应的时间，在该时间中，取决于耦合电容元件的充电状态的错误输出的量值变得等于或小于根据Paschen规则的与气压传感器对应的击穿电压。

6.如权利要求1所述的电源单元，其中

由从根据所述充电单元中包括的电阻元件的电阻值被分压的电源电压获得的电压对所述耦合电容元件充电。

7.如权利要求1所述的电源单元，其中

在目标电压输出值是0的情况下，所述充电单元中包括的电阻元件的电阻值是与占空比对应的电阻值的组合，且所述电阻元件的电阻值和所述耦合电容元件的电容具有与从电源电压被接通到开始驱动切换装置的时间对应的值。

8.如权利要求2所述的电源单元，其中

所述与时间常数对应的时间被预先计算并存储在存储装置中。

9.如权利要求1所述的电源单元，其中

所述充电单元包括连接在所述电源电压的端子和所述耦合电容元件的一端之间的第一电阻元件，以及连接在所述耦合电容元件的该端和接地点之间的第二电阻元件。

10.一种图像形成设备，包括：

如权利要求1到9中任一项所述的电源单元；以及

通电单元，接收由所述电源电压输出的高电压交流电压，并使光敏组件通电，所述光敏组件然后由信号光曝光，并且静电潜像形成在所述光敏组件上。

11.一种由电源单元执行的电源控制方法，所述电源单元包括：切换电路；耦合电容元件，被提供在相对于所述切换电路的后续级中；电压转换单元，交流信号由所述切换电路输入到该电压转换单元；充电单元，连接到所述耦合电容元件；以及控制单元，所述电源控制方法包括步骤：

所述充电单元响应于电源电压被接通而对所述耦合电容元件充电；

所述控制单元控制所述切换电路以使得在所述切换电路开始输出所述交流信号之前，所述耦合电容元件被充电到预定充电量；

所述切换电路以与目标电压输出值对应的占空比驱动切换装置，并输出交流信号；以及

所述电压转换单元增加通过使用所述耦合电容元件输入的交流信号，并向通电单元输出高电压交流电压。

12.如权利要求11所述的电源控制方法，其中

在所述控制单元控制所述切换电路的步骤中，所述控制电路在从响应于所述电源电压被接通而开始对所述耦合电容元件充电时起经过了与时间常数对应的时间之后，将控制所述切换电路的驱动的驱动信号设置为开启信号电平，其中从所述耦合电容元件的电容以及所述充电单元中包括的电阻元件的电阻值获得所述时间常数。

13.如权利要求11或12所述的电源控制方法，其中

在所述控制单元控制所述切换电路的步骤中，所述控制单元获得与所述时间常数对应的时间，在该时间中，取决于耦合电容元件的充电状态的错误输出的量值变得等于或小于根据Paschen规则的击穿电压。

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