CN102971951B

CN102971951B - 高压电源

Info

Publication number: CN102971951B
Application number: CN201180033414.9A
Authority: CN
Inventors: 美浓部太郎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2031-07-04
Also published as: EP2591545B1; KR20130023393A; US20130114970A1; EP2591545A1; KR101504847B1; US9052676B2; JP2012019659A; KR101629130B1; JP4912487B2; KR20140147152A; CN102971951A; EP2591545A4; WO2012004960A1

Abstract

一种高压电源包括：开关单元，被配置为根据频率信号被驱动；电压谐振单元，被配置为根据该开关单元的驱动来产生电压；整流单元，被配置为整流和放大由该电压谐振单元产生的电压；分离单元，被配置为将由该电压谐振单元产生的交流电流和由该整流单元产生的直流电流彼此分离；和电流检测单元，被配置为检测由该电压谐振单元产生的电流。

Description

高压电源

技术领域

本发明涉及被配置为产生高电压的高压电源。

背景技术

诸如复印机、打印机和传真装置之类的传统的图像形成装置采用电子照相方法。在图像形成期间，电子照相型的图像形成装置向被配置为通过使用作为显影剂的调色剂来显影已被形成在图像承载部件上的潜像的显影构件、向均匀地为图像承载部件充电的充电构件、以及向将已被形成在图像承载部件上的调色剂图像转印到记录材料上的转印构件施加高电压。

作为向在图像形成期间使用的多个构件输出高电压的高压电源，使用利用绕组型的电磁变压器的高压电源。例如，日本专利申请公开No.06-309044讨论一种使用电磁变压器的高压电源。

图7示出了通过使用两个电磁变压器输出双极性高电压的高压电源的示例。参考图7，输出负电压的高压电源713包括电磁变压器701。

电磁变压器701经由包括开关元件的用于电磁变压器701的初级驱动电路705、利用施加于变压器初级绕组的交流（AC）电力在次级绕组上产生AC高电压。在次级绕组上产生的AC高电压通过二极管702和电容器703整流和平滑以作为负的直流（DC）电压输出。此外，负的高压电源713包括泄漏电阻器704。

另一方面，产生正电压的高压电源712包括类似于负电压的高压电源713的电磁变压器706。高压电源712经由初级驱动电路710、利用施加于电磁变压器706的初级绕组的AC电力在次级绕组上产生AC高电压。

产生的AC高电压通过二极管707和高压电容器708整流和平滑以作为正的DC高电压输出。此外，正的高压电源712包括泄漏电阻器709。

负的高压电源713和正电压的高压电源712串联连接。已经由每个高压电源产生的DC高电压经由泄漏电阻器704或709施加于负载711。此外，负的高压电源713包括电流检测电路714。

近年来，市场期望图像形成装置的尺寸尽可能小并且重量尽可能轻，并且可以用低成本来制造。为此，减小安装在图像形成装置上的高压电源的尺寸、重量和成本变为必要。

在减小图7所示的使用电磁变压器的高压电源的尺寸、重量和成本时，可能出现下列问题。一般地，电磁变压器的高度（垂直尺度）和体积大于其它电子组件的高度和体积。因此，在进一步减小高压电源的尺寸时，重要的是减小电磁变压器的尺寸。

因为如上所述电磁变压器输出必然高的电压，所以需要提供大于预定数目的绕组数目的绕组。因此，可能不容易减小被配置为输出高电压的电磁变压器的尺寸。

一般说来，广泛使用铁氧体电磁变压器或铜电磁变压器。因此，像这样的电磁变压器比其它电子组件更重。因此，可能不容易减小高压电源的重量。此外，因为电磁变压器由铁氧体或铜制成，所以用于制造电磁变压器的成本可能变得高于用于制造其它电子组件的成本。因此，由于电磁变压器的高成本，可能不容易减小高压电源的成本。

如上所述，使用电磁变压器的高压电源的尺寸、重量和成本的进一步减小受到了限制。换句话说，在进一步减小包括多个高压电源的图像形成装置的尺寸、重量和成本时，高压电源的尺寸、重量和成本可能是问题。

发明内容

本发明针对一种用于有效地减小高压电源的尺寸、重量和成本的方法。

根据本发明的一方面，一种高压电源包括：开关单元，被配置为根据频率信号被驱动；电压谐振单元，被配置为根据该开关单元的驱动来产生电压；整流单元，被配置为整流和放大由该电压谐振单元产生的电压；分离单元，被配置为将由该电压谐振单元产生的交流电流和由该整流单元产生的直流电流彼此分离；和电流检测单元，被配置为检测由该电压谐振单元产生的电流。

本发明的进一步的特征和方面通过参考附图对示范性实施例的以下详细描述将变得清楚。

附图说明

并入本说明书且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的示范性实施例、特征和方面，并且与说明书一起用来说明本发明的原理。

图1示出了根据本发明的第一示范性实施例的高压电源的示范性电路配置。

图2示出了当根据第一示范性实施例的高压电源的电路操作时产生的电流波形和电压波形。

图3示出了根据本发明的第二示范性实施例的高压电源的示范性电路配置。

图4示出了当根据第二示范性实施例的高压电源的电路操作时产生的电流波形和电压波形。

图5示出了根据本发明的第三示范性实施例的高压电源的示范性电路配置。

图6示出了根据本发明的第四示范性实施例的高压电源的示范性电路配置。

图7示出了使用电磁变压器的传统的高压电源的概要配置。

图8A示出了可以应用于图像形成装置的根据本发明的示范性实施例的高压电源的示例。

图8B示出了可以应用于图像形成装置的根据本发明的示范性实施例的高压电源的示例。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本发明的各个示范性实施例、特征和方面。

根据本发明的第一示范性实施例的高压电源在特征上包括被配置为不使用电磁变压器来输出高电压的电路。图1示出了被配置为输出高电压的根据本示范性实施例的高压电源的示范性电路配置。

参考图1，作为电压谐振单元的示例的电压谐振电路由电感器L100和电容器C100构成。由电压谐振电路产生的电压以下将被称为“回扫电压”。电感器L100连接并且设置在开关元件Q101和电源电压Vcc（在本示范性实施例中为+24V）之间，开关元件Q101是被配置为驱动电压谐振电路的开关单元的示例。

电感器L100是具有电感分量的元件的示例，当开关元件Q101被驱动（开启和关断）时，电压间歇地施加于该元件。在本示范性实施例中，场效应晶体管Q101（在下文中，简单地称为“金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）Q101”）被用作开关元件Q101的示例。此外，电容器C100接地。

从电压谐振电路输出的回扫电压通过整流电路107整流为正电压。整流电路107用作被配置为对回扫电压整流的整流单元。在本示范性实施例中，整流电路由五个二极管和五个电容器构成。换句话说，整流电路具有五级配置。

整流电路107包括二极管D101和电容器C101。二极管D101提供正常方向的电流。连接在二极管D101的阴极端子和电源电压Vcc之间的电容器C101充电电荷。通过使用二极管D101和电容器C101，输出正的回扫电压。

为了更具体地描述电路之间的连接方法，电容器C101连接到接近于电源电压的电感器L的接合点（连接点）。二极管D101在电容器C101的另一边连接到电容器C101。

此外，具有多级配置的整流电路107包括诸如二极管D102至D105之类的多个二极管和诸如电容器C102至C105之类的多个电容器。来自于整流电路107的输出经由平滑电容器C106接地并且输出电压波形被平滑。

整流电路107经由电容器C109连接到电压谐振电路。更具体地，电容器C109连接在电压谐振电路的电感器L100和MOSFETQ101之间的接合点（连接点）处。电容器C109具有充分高于电容器C100的电容的电容。因此，电容器C109基本上可以不影响电压谐振电路。

整流电路107的输出连接到输出端子104以产生DC电压。DC电压施加于需要高电压的负载110。例如，负载110包括用于图像形成的图像形成装置的显影单元和转印单元。

如上所述，已经通过包括电感器L100和电容器C100的电压谐振电路增大的回扫电压可以通过具有多级配置的整流电路107增大和整流并从整流电路107输出。要被输出的高电压的值的增大的电平可以通过根据高电压要被输出到的负载所需的高电压的值改变整流电路107的级的数目来校准。

下面将详细描述用于驱动上述电压谐振电路和整流电路的方法。

作为本示范性实施例的特性，本示范性实施例通过使用控制器101和时钟振荡器102可变地控制用于控制器101的驱动频率信号的频率来可变地控制要被输出的高电压的值。在下面的描述中，将描述通过使用驱动频率信号执行的示范性控制操作。在本示范性实施例中，驱动频率信号的占空比（信号的导通时间和关断时间之间的比）是固定的。

控制器101将控制信号输出到时钟振荡器102。时钟振荡器102以下将被简单地称为“VCO”102。VCO102向MOSFETQ101的栅极端子输出根据输入控制信号的驱动频率信号。

在通过使用驱动频率信号控制输出电压Vout时，可以通过减小驱动频率信号的频率来提高输出电压Vout。另一方面，可以通过增大驱动频率信号的频率来减小输出电压Vout。

更具体地，如果减小驱动频率信号的频率，则MOSFETQ101的导通时间变长。当导通时间变长时，电感器L100存储更多的能量并且从电压谐振电路输出的回扫电压的最大值变大。结果，从输出端子104输出的电压变高。

另一方面，如果增大驱动频率信号的频率，则MOSFETQ101的导通时间变短。当导通时间变短时，电感器L100存储的能量的量变小并且来自于电压谐振电路的回扫电压的最大值可以变低。结果，来自于输出端子104的电压变低。

可以通过按照上述方式可变地控制驱动频率信号的频率来控制输出电压Vout。为了实现可变的频率控制，本示范性实施例执行用于根据输出电压Vout的反馈和来自于控制器101的控制信号之间的比较结果来可变地控制频率的操作。

现在，下面将详细描述用于检测馈送给负载110的电流的示范性配置和操作。

参考图1，电压谐振电路经由电容器C109连接到多级整流电路107。提供电容器C109以将到电压谐振电路的直流电流的流动与到整流电路107的直流电流的流动彼此分离，而不妨碍构成电压谐振电路的电感器L100和电容器C100之间的交流电流的流动。

在图1所示的示例中，交流电流的流动利用具有电流类型（“AC”）的虚线箭头表示，而直流电流的流动利用以电流类型“DC”表示的另一个虚线箭头来表示。

作为本示范性实施例的特性，本示范性实施例采用并执行用于分离交流电流的流动和直流电流的流动的配置和操作，其通过使用电容器C109来实现。利用此配置，通过后面的电流检测单元106馈送的电流i2变为等效于施加于负载110的电流i1的分离的直流电流的流动。因此，本示范性实施例可以通过使用电流检测单元106正确地检测馈送给负载110的电流。

现在，下面将详细描述电流检测单元106的示范性配置和操作。

电流检测单元106包括运算放大器Q102、电阻器R102、R103和R101以及电容器C107。换句话说，电流检测单元106具有用于设置偏移电势的电路配置。电流检测单元106连接到整流电路107和电压谐振电路的输入侧。更具体地，在图1所示的示例中，电流检测单元106经由电阻器R100连接到连接电压谐振电路的电感器L100与电容器C100的线。

电阻器R102和R103连接到运算放大器Q102。提供电阻器R102和R103以设置与同相输入端子的偏移电势。当输入预定电压时，运算放大器Q102执行用于将输入电压的电势控制到与反相输入端子的电势相同的电势的控制操作。在本示范性实施例中，该预定电压由以下表达式定义：

Vref*R103/(R102+R103)

电阻器R100和电容器C107用于防止运算放大器Q102的反相输入端子上的交流电流的叠加。电容器C108具有用于减小运算放大器Q102的AC增益的功能。

施加于负载110的电流i1等效于通过电流检测单元106馈送的电流i2。因此，电流值检测信号A输出与要被施加于负载110的电流i1对应的电压值VA。

电压值VA可以由以下表达式（1-1）表示：

VA=R101*i1+{Vref*R103/(R102+R103)}(1-1)

此外，施加于负载110的电流i1可以由以下表达式（1-2）表示：

i1=[VA-{Vref*R103/(R102+R103)}]/R101(1-2)

因此，通过监视电流值检测信号A，可以检测馈送给负载110的电流。

现在，下面将参考图2详细描述当根据本示范性实施例的电路操作时产生的示范性电流和电压波形。图2所示的波形是用于将由电流检测单元106检测的电流控制到恒定值（即，用于执行恒定电流控制）的波形的示例。

参考图2，电流值检测信号A指示通过将要被施加于负载110的电流i1转换为电压值VA产生的波形。此外，在图2所示的示例中，Q101栅极电压指示从时钟振荡器102向MOSFETQ101的栅极施加的电压的波形。Q101漏极电流指示在MOSFETQ101的漏极和源极之间流动的电流的波形。

当MOSFETQ101导通时，从电源电压Vcc向电感器L100馈送Q101漏极电流。能量以与Q101漏极电流的流动时间对应的量存储在电感器L100中。

Q101漏极电压指示当MOSFETQ101截止时由电压谐振电路产生的回扫电压的波形。回扫电压的最大值Vd1与几倍高于电源电压Vcc的电压值等效。

在图2所示的示例中，在漏极电压为零的定时处执行开关。此操作一般被称为“零伏开关（ZVS）”。通过执行零伏开关，可以显著减小当MOSFETQ101导通时可能出现的开关损耗或辐射噪声。在图2所示的示例中，输出电压Vout指示在输出端子104上产生的电压的波形。

在本示范性实施例中，将详细描述当负载电流增大时产生的电路操作波形。

在图2中，指示负载的电阻在定时W1处增大。当输出电压Vout恒定时，负载电流减小并且电流值检测信号A从vi1变化到vi2（vi1>vi2）。

负载电流可以通过提高输出电压Vout来增大。因此，本示范性实施例通过在图2所示的点X1处扩大MOSFETQ101的驱动（导通和截止）频率并且增大存储在电感器L100中的能量来增大回扫电压的最大值。

如果回扫电压的最大值在图2中的点Y1处从vd1变化到vd2（vd2>vd1），则输出电压Vout根据回扫电压的最大值的变化从vo1变化到vo2。此外，根据输出电压Vout的变化，电流值检测信号A从vi2变化到vi1。通过扩大MOSFETQ101的驱动（导通和截止）频率，可以增大负载电流。

如上所述，在本示范性实施例中，多级整流电路由多个电容器（电容性元件）和多个二极管构成。此外，没有向高压电源提供电磁变压器，并且高压电源包括被配置为输出高电压的电路。利用上述配置，本示范性实施例能够以低成本实现尺寸小和重量轻的高压电源。

此外，通过使用经由电容性元件连接到电压谐振电路的多级整流电路，到电压谐振电路的交流电流的流动和到整流电路107的直流电流的流动能够彼此分离。因此，要被施加于负载的电流能够由电流检测单元正确地检测。

根据本示范性实施例，控制器101监视电流值检测信号A。利用上述配置，本示范性实施例能够通过可变地控制频率信号的频率以向负载施加恒定电流来容易地执行恒定电流控制。

在本示范性实施例中，高压电源具有用于输出正电压的电路配置。但是，本示范性实施例不局限于此。更具体地，如果多级整流电路107的二极管按照相反极性的次序（即，与图1所示的二极管的极性相反的极性）连接，则根据本示范性实施例的高压电源能够具有用于输出负电压的电路配置。

如果采用用于输出负电压的电路配置，则构成多级整流电路107的二极管的极性从包括在上面参考图1描述的电路中的二极管的极性相反地改变。

与如上所述的操作类似，多级整流电路107执行用于通过将由电容器保持的电压与回扫电压的相加重复与整流级的数目等效的次数来放大电压的操作。

现在，下面将详细描述本发明的第二示范性实施例。本示范性实施例具有类似于第一示范性实施例的配置的配置，除了被配置为检测要被施加于负载的电压的电压检测单元另外包括在本示范性实施例中之外。

在本示范性实施例中，将不详细描述类似于第一示范性实施例的配置的配置，并且将仅仅详细描述另外提供的电压检测单元。

图3示出了根据本示范性实施例的电源电路的示例。参考图3，电压谐振电路和多级整流电路207具有类似于第一示范性实施例的对应电路的配置。图3所示的电路配置基本上类似于图1所示的电路配置。更具体地，图3所示的电路对应于图1所示的电路，如下所述。

图3所示的控制器201和时钟振荡器202分别对应于图1所示的控制器101和时钟振荡器102。图3所示的电感器L200、电容器C200和开关元件Q201分别对应于图1所示的电感器L100、电容器C100和MOSFETQ101。

此外，图3所示的多级整流电路207包括电容器C201至C205和二极管D201至D205，其分别对应于图1所示的多级整流电路107的电容器C101至C105和二极管D101至D105。

此外，图3所示的电流检测单元206包括电阻器R201至203、电容器C208和运算放大器Q202，其分别对应于图1所示的电流检测单元106的电阻器R101至R103、电容器C108和运算放大器Q102。此外，图3所示的平滑电容器C206和电容器C207分别对应于图1所示的平滑电容器C106和电容器C107。

如上所述，本示范性实施例除了包括第一示范性实施例的电路配置之外，还在特征上包括电压检测单元208。电压检测单元208被配置为不直接接地而是经由电流检测单元206间接接地。

利用上述电路配置，在本示范性实施例中，馈送给负载的电流（类似于图1所示的电流i1）变得等效于通过电流检测单元206馈送的电流i4（类似于图1所示的电流i2）。因此，通过检测电流值检测信号C，可以检测馈送给负载的电流。

现在，下面将详细描述电压检测单元208的示范性配置和操作。

电压检测单元208包括电阻器R204和R205。电压检测单元208连接到控制器201、电流检测单元206和输出端子。

输出电压Vout被电阻器R204和R205分压。因此，电压值检测信号D输出与输出电压Vout对应的电压值VD。电压值VD可以由以下表达式（2-1）表示：

VD=[Vout-{Vref*R203/(R202+R203)}]

*{R204/(R204+R205)}

+{Vref*R203/(R202+R203)}(2-1)

施加于负载的输出电压Vout可以由以下表达式（2-2）表示：

Vout=[VD-{Vref*R203/(R202+R203)}]

/{R204/(R204+R205)}

+{Vref*R203/(R202+R203)}(2-2)

如上所述，通过上述表达式，本示范性实施例通过使用控制器201检测电压值检测信号D。因此，本示范性实施例能够检测施加于负载的电压。

现在，下面将参考图4详细描述当根据本示范性实施例的电路操作时产生的示范性电流和电压波形。图4所示的波形是用于将由电压检测单元208检测的电压控制在恒定值（即，用于执行恒定电压控制）的波形的示例。

电流值检测信号C、Q201栅极电压、Q201漏极电流和Q201漏极电压是类似于第一示范性实施例的对应电路操作波形的电路操作波形。在图4所示的示例中，电压值检测信号D是通过将输出电压Vout转换为电压值VD产生的波形。在图4所示的示例中，输出电压Vout指示在输出端子204上产生的电压的波形。

在本示范性实施例中，将详细描述当输出电压增大时产生的电路操作波形。

在图4中，指示负载的电阻在定时W2处减小。当负载电流恒定时（电流值检测信号C恒定在vi3），输出电压Vout减小并且电压值检测信号D从v3变化到v4（v3>v4）。

因此，本示范性实施例通过在图4所示的点X2处扩大MOSFETQ201的驱动（导通和截止）频率并且增大存储在电感器L200中的能量来增大回扫电压的最大值。

如果在图4中的点Y2处回扫电压的最大值已经从vd3变化到vd4（vd4>vd3），则根据回扫电压的最大值的变化，电流值检测信号C从vi3变化到vi4，并且输出电压Vout从vo4变化到vo3（vo3>vo4）。此外，根据输出电压Vout的变化，电压值检测信号D从v4变化到v3。通过扩大MOSFETQ201的驱动（导通和截止）频率，可以增大输出电压。

如上所述，在本示范性实施例中，多级整流电路由多个电容器（电容性元件）和多个二极管构成。此外，高压电源包括被配置为输出高电压的电路。利用上述配置，本示范性实施例能够以低成本实现尺寸小和重量轻的高压电源。

此外，如上所述，本示范性实施例通过使用控制器201检测电流值检测信号C。此外，本示范性实施例可变地控制该控制频率以向负载施加恒定电流。利用上述配置，本示范性实施例在检测施加于负载的电压的同时能够执行恒定电流控制。

此外，如上所述，本示范性实施例通过使用控制器201检测电压值检测信号D。此外，本示范性实施例可变地控制该控制频率以向负载施加恒定电压。利用上述配置，本示范性实施例在检测馈送给负载的电流的同时能够执行恒定电压控制。

根据具有上述配置的本示范性实施例，能够实现成本低的、尺寸小的和重量轻的高压电源。此外，除了第一示范性实施例的配置之外，本示范性实施例能够通过使用电压检测单元208在执行从高压电源向负载输出时执行恒定电流控制和恒定电压控制。

现在，下面将详细描述本发明的第三示范性实施例。本示范性实施例具有类似于上述第二示范性实施例的配置的配置，除了在本示范性实施例中，通过叠加地输出电压能够输出负电压和正电压二者并且能够输出负电压或正电压之外。

图5示出了根据本示范性实施例的高压电源的示范性电路配置。参考图5，电压谐振电路和多级整流电路按类似于如上所述的第一示范性实施例的方式执行用于控制输出电压的操作。

在图5所示的示例中，根据本示范性实施例的电源电路具有与上面参考图1所述的第一示范性实施例中的电路的基本配置类似的基本配置。

图5所示的控制器301和时钟振荡器302分别对应于图1所示的控制器101和时钟振荡器102。图5所示的电感器L300、电容器C300和开关元件Q301分别对应于图1所示的电感器L100、电容器C100和MOSFETQ101。

此外，图5所示的多级整流电路307包括电容器C301至C305和二极管D301至D305，其分别对应于图1所示的多级整流电路107的电容器C101至C105和二极管D101至D105。

此外，图5所示的电流检测单元306包括电阻器R301至303、电容器C308和运算放大器Q302，其分别对应于图1所示的电流检测单元106的电阻器R101至R103、电容器C108和运算放大器Q102。在图5所示的示例中，施加于负载的电流i5对应于图1所示的电流i1。

此外，作为检测目标电流的电流i6对应于图1所示的电流i2。此外，图5所示的平滑电容器C306和电容器C307分别对应于图1所示的平滑电容器C106和电容器C107。

在本示范性实施例中，多级整流电路307输出正电压。除了多级整流电路307之外并且与多级整流电路307分离地，提供用于输出负电压的另一个电路。

被配置为输出负电压的电路由多级整流电路357构成，多级整流电路357包括开关元件Q351、电感器L350、电容器C350（电感器L350和电容器C350构成电压谐振电路）、电容器C351至C355以及二极管D351至D355。在多级整流电路357中，二极管在与多级整流电路307中的二极管相反的方向连接。换句话说，多级整流电路357被配置为输出负电压。

对于正电压输出单元，本示范性实施例包括由第一开关元件Q301、第一电压谐振电路和多级整流电路307构成的正电压产生电路，其增大正电压。此外，对于负电压输出单元，本示范性实施例包括由第二开关元件Q351、第二电压谐振电路和多级整流电路357构成的负电压产生电路，其增大负电压。

多级整流电路307经由电容器C309连接到电压谐振电路。多级整流电路357经由电容器C359连接到电压谐振电路。

控制器301和时钟振荡器302连接到正电压产生电路和负电压产生电路并且按类似于第一示范性实施例的方式通过使用驱动频率信号执行控制。

多级整流电路307和多级整流电路357在其输出侧彼此连接。更具体地，多级整流电路307和多级整流电路357经由泄漏电阻器R307和R308彼此连接，如图5所示。向正电压产生电路提供泄漏电阻器R308同时向负电压产生电路提供泄漏电阻器R307。

下面将详细描述电流检测单元306的示范性配置和操作。在本示范性实施例中，电流检测单元306在多级整流电路307的输入侧和多级整流电路357的输入侧连接到控制器301。此外，电压检测单元308不直接接地并且经由电流检测单元306间接接地。

类似于第一示范性实施例，多级整流电路307和多级整流电路357能够通过使用电容器C309和C359将通过电压谐振电路的AC流与通过多级整流电路307和多级整流电路357的DC流分离，而不妨碍构成电压谐振电路的电感器L300和电容器C300之间的AC流。

更具体地，馈送给电流检测单元306的电流i6是分离的直流电流，其等效于施加于负载的电流i5。因此，通过监视电流值检测信号E，可以检测馈送给负载的电流。类似于第一示范性实施例，本示范性实施例能够将由电流检测单元306检测的电流控制在恒定值。

下面将详细描述电压检测单元308的示范性操作。电压检测单元308由电阻器R304和R305构成。电压检测单元308连接到控制器301、电流检测单元306和输出端子304。

输出电压Vout被电阻器R304和R305分压。因此，电压值检测信号F输出与输出电压Vout对应的电压值VF。

类似于第二示范性实施例，本示范性实施例能够将由电压检测单元308检测的电压控制在恒定值。电压值VF可以由以下表达式（3-1）表示：

VF=[Vout-{Vref*R303/(R302+R303)}]

*{R304/(R304+R305)}

+{Vref*R303/(R302+R303)}(3-1)

因此，施加于负载的输出电压Vout可以由以下表达式（3-2）表示：

Vout=[VF-{Vref*R303/(R302+R303)}]

/{R304/(R304+R305)}

+{Vref*R303/(R302+R303)}(3-2)

因此，通过监视电压值检测信号F，本示范性实施例可以检测施加于负载的电压。

当输出负电压时，电压检测单元308检测通过将输出电压分压获得的值。因此，调整电阻器R304和R305的值以防止电压值VF获得负电势。

利用上述配置，本示范性实施例能够实现成本低的、尺寸小的和重量轻的高压电源，其能够输出正负电压二者并且被配置为检测馈送给负载的电流和施加于负载的电压。

下面将详细描述本发明的第四示范性实施例。本示范性实施例除了具有第一至第三示范性实施例的配置之外，还具有包括被配置为控制输出电压的电压源可变控制单元409的特征配置。在本示范性实施例中，将不会详细描述类似于第一至第三示范性实施例的组件、单元、电路和配置。

图6示出了根据本示范性实施例的高压电源的示范性电路配置。参考图6，电压谐振电路、多级整流电路407、电流检测单元406和电压检测单元408执行类似于如上所述的第一示范性实施例的每个对应单元的操作的操作。

在图6所示的示例中，根据本示范性实施例的电源电路具有与上面参考图1所述的第一示范性实施例中的电路的基本配置类似的基本配置。

图6所示的控制器401和时钟振荡器402分别对应于图1所示的控制器101和时钟振荡器102。图6所示的电感器L400、电容器C400和开关元件Q401分别对应于图1所示的电感器L100、电容器C100和MOSFETQ101。

此外，图6所示的多级整流电路407包括电容器C401至C405和二极管D401至D405，其分别对应于图1所示的多级整流电路107的电容器C101至C105和二极管D101至D105。

此外，图6所示的电流检测单元406包括电阻器R401至403、电容器C408和运算放大器Q402，其分别对应于图1所示的电流检测单元106的电阻器R101至R103、电容器C108和运算放大器Q102。在图6所示的示例中，施加于负载的电流i7对应于图1所示的电流i1。

此外，作为检测目标电流的电流i8对应于图1所示的电流i2。此外，图6所示的平滑电容器C406和电容器C407分别对应于图1所示的平滑电容器C106和电容器C107。

现在，下面将详细描述电压源可变控制单元409的示范性操作，其是本示范性实施例的特征。

控制器401连接到开关元件Q404。在本示范性实施例中，场效应晶体管Q404（在下文中简单地被称为“MOSFETQ404”）被用作开关元件Q404的示例。MOSFETQ404和电阻器R409将来自于控制器401的脉冲宽度调制（PWM）信号转换为参考电压Vref的时钟信号。

转换后的时钟信号通过低通滤波器电路转换为模拟DC信号，低通滤波器电路包括电阻器R410和电容器C410以使得晶体管Q403的基极电势变化。因此，其电平降低了与晶体管Q403的基极和发射极之间的电压等效的电平的电压被提供给电感器L400。电压源可变控制单元409能够以上述方式可变地控制要提供给电感器L400的电压。

下面将详细描述通过可变地控制要提供给电感器L400的电压执行的根据本示范性实施例的示范性输出电压控制。驱动频率信号由时钟振荡器402输入到MOSFETQ401的栅极端子。

在本示范性实施例中，驱动频率信号是防止开关元件Q401的硬切换的预定频率的信号并且由控制器401经由时钟振荡器402输入到开关元件Q401。

代替将固定值设置为驱动频率信号的频率，能够可变地设置驱动频率信号的频率的值。在控制输出电压时，通过增大要提供给电感器L400的电压能够提高输出电压。另一方面，通过减小要提供给电感器L400的电压能够减小输出电压。

为了更具体地描述输出电压的控制，如果提高要提供给电感器L400的电压，则由电压谐振电路产生的回扫电压的最大值增大。换句话说，在这种情况下，从输出端子404输出的电压升高。另一方面，如果减小要提供给电感器L400的电压，则由电压谐振电路产生的回扫电压波形的最大值减小。为了解释这个情况，在这种情况下，从输出端子404输出的电压变低。

本示范性实施例能够通过以上述方式可变地控制要提供给电感器L400的电压来控制输出电压。

类似于上述示范性实施例，本示范性实施例能够将由电流检测单元406检测的电流控制在恒定值并且将由电压检测单元408检测的电压控制在恒定值。

利用上述配置，本示范性实施例能够实现成本低的、尺寸小的和重量轻的高压电源，其能够输出正电压和负电压二者并且被配置为检测馈送给负载的电流和施加于负载的电压。此外，通过可变地控制要提供给电感器的电压，本示范性实施例能够适当地控制输出电压。结果，本示范性实施例能够容易地输出大范围的电压。

在上述第一至第四示范性实施例中，整流电路由五个二极管和五个电容器构成。因此，例如，如果回扫电压为200（V），则本示范性实施例能够将电压增大到大约600V。

二极管和电容器的数目不局限于如上所述的数目。换句话说，二极管或电容器能够被增加根据必需的输出电压所确定的数目。

根据本发明的示范性实施例的高压电源能够应用于诸如打印机、复印机或传真装置之类的图像形成装置。下面将详细描述根据本发明的示范性实施例的高压电源应用于作为图像形成装置的示例的电子照相型打印机的情况。

根据如上所述的示范性实施例的高压电源能够被用作用于向电子照相型打印机的图像形成单元施加高电压的高压电源。

图8A示出了作为电子照相型打印机的示例的激光束打印机的示范性主要组件。参考图8A，激光束打印机200包括感光鼓211、充电单元217和显影单元212。感光鼓211是潜像形成到其上的图像承载部件。充电单元217被配置为将感光鼓211的表面均匀地充电。显影单元212被配置为通过使用调色剂显影形成在感光鼓211上的潜像。

转印单元218将已被显影在感光鼓211上的调色剂图像转印到作为从盒子216馈送的记录材料的片材（没有示出）上。此外，转印到片材上的调色剂图像由定影装置214定影。然后，图像定影在其上的片材被排出到托盘215上。感光鼓211、充电单元217、显影单元212和转印单元218构成图像形成单元。

图8B示出了用于输出高电压的示范性配置，高电压从向激光束打印机200提供的多个高压电源（即，根据如上所述的第一至第四示范性实施例的电源电路）的每一个输出到充电单元217、显影单元212和转印单元218的每一个。

参考图8B，高压电源1501向充电单元217输出高电压。高压电源2502向显影单元212输出高电压。高压电源3503向转印单元218输出高电压。

根据从控制器（控制单元）500输出的控制信号将从每个高压电源1至3输出的高电压的值控制到必需的电压值。例如，如果高电压已被输出到充电单元217，则提供给充电单元217的电流由上述电流检测单元检测。调整该输出以将检测的电流值控制到预定的值。

此外，如果高电压已被输出到转印单元218，则提供给转印单元218的电流由上述电流检测单元检测。调整该输出以将检测的电流值控制到预定的值。

此外，如果高电压已被输出到显影单元212，则提供给显影单元212的电压由上述电压检测单元检测。调整该输出以将检测的电压值控制到预定的值。如上所述，能够应用本发明的高压电源来施加高电压以执行图像形成。

如上所述，如果根据本发明的第一至第四示范性实施例的高压电源应用于电子照相型打印机的高压电源，则能够更容易地减小图像形成装置的尺寸、成本和重量。

虽然已经参考示范性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不局限于公开的示范性实施例。以下权利要求书的范围与最宽的解释一致以便涵盖所有修改、等效结构和功能。

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年7月9日提交的日本专利申请2010-156922的优先权，其通过引用而被全部合并于此。

Claims

1.一种高压电源，包括：

开关单元，被配置为根据频率信号被驱动；

与该开关单元连接的电感器，通过该开关单元的驱动将电压施加至该电感器；

与该电感器连接的整流单元，被配置为包括对通过电压谐振单元在该电感器中产生的电压进行整流的多个整流元件、以及保持经所述多个整流元件整流后的电压的多个电容器，所述电压谐振单元包括所述电感器和谐振电容器；

连接在该电感器和该整流单元之间的分离电容器，被配置为将通过所述电压谐振单元产生并且流过该电感器的交流电流和流过包含于该整流单元中的所述多个整流元件的直流电流彼此分离，并检测流过包含于该整流单元中的所述多个整流元件的该直流电流；和

电流检测单元，被配置为检测已被该分离电容器分离的直流电流。

2.根据权利要求1所述的高压电源，还包括：电压检测单元，被配置为检测从该整流单元输出的电压，

其中该电压检测单元连接到该电流检测单元。

3.根据权利要求1或2所述的高压电源，其中该开关单元包括第一开关单元和第二开关单元，

第一电感器连接至该第一开关单元，通过该第一开关单元的驱动将电压施加至该第一电感器，以及

第二电感器连接至该第二开关单元，通过该第二开关单元的驱动将电压施加至该第二电感器，

其中该整流单元包括第一整流单元和第二整流单元，

其中该高压电源还包括：

正电压输出单元，被配置为输出正电压，该正电压输出单元包括该第一开关单元、第一电压谐振单元和该第一整流单元，所述第一电压谐振单元包括所述第一电感器和第一电容器；以及

负电压输出单元，被配置为输出负电压，该负电压输出单元包括该第二开关单元、第二电压谐振单元和该第二整流单元，所述第二电压谐振单元包括所述第二电感器和第二电容器，以及

其中该电流检测单元连接到该正电压输出单元和该负电压输出单元。

4.根据权利要求1或2所述的高压电源，还包括：电压改变单元，被配置为控制和改变输入到该电感器的电压。

5.一种图像形成装置，包括：

图像形成单元，被配置为形成图像；和

高压电源，被配置为向该图像形成单元施加高电压，

其中该高压电源包括：

开关单元，被配置为根据频率信号被驱动；

6.根据权利要求5所述的图像形成装置，其中该图像形成单元包括被配置为将图像承载部件充电的充电单元或被配置为转印在该图像承载部件上形成的调色剂图像的转印单元，以及

其中该电流检测单元被配置为检测馈送给该充电单元或转印单元的电流。

7.根据权利要求5或6所述的图像形成装置，还包括：电压检测单元，被配置为检测从该整流单元输出的电压，

其中该图像形成单元包括：显影单元，被配置为显影在图像承载部件上形成的潜像，以及

其中根据由该电压检测单元检测的电压控制要输出到该显影单元的电压。