CN1193754A - 图像形成设备 - Google Patents

Abstract

一种图像形成设备,其中基于来自商用电源电压即AC100V,参考电源产生电路产生+5V和+24V电压作为参考电压。参考电压产生电路将+5V和+24V电压提供给多种操作电路。+5V的参考电压提供给逻辑电路部分和电压供给装备。+24V的参考电压提供给:用于产生提供给控制电极20的电压的控制电极电压源;用于产生驱动作为定影单元的一部分的加热器的定影灯驱动部分;以及用于操作驱动多种驱动装备的电机的电机驱动部分。

Description

图像形成设备

本发明涉及一种图像形成设备，该设备通过使显影剂跳跃(jump)到一记录介质上而在该记录介质上形成图像并可用在数字复印机和传真机的打印单元及数字打印机、绘图机，等。

己知的按照从计算机、文字处理机、传真机等输出的电信号而在诸如纸等的记录材料上形成可视图像的方法，包括用墨的喷墨机构、熔融墨并传导它的热传导方法、升华方法、电子照相方法等。

随着近来朝着高速度、高质量和低成本方向的发展，在内结合有非撞击型打印头的具有相对较简单装置配置的喷墨机构已被经常应用。然而，在此喷墨机构中，由于所使用液体墨水的模糊而不能获得较好图像，而且，当彩色打印是通过重叠打印来完成时，便不能获得由墨水混合而来的彩色混合。由于这些原因，当需要高质量时，便应用使用墨粉的电子照相方法来打印。

使用墨粉的打印不再模糊，并能提供具有高色彩浓度的视觉上极好的图像。而且，当多种颜色混合以显影成彩色图像时，这些颜色可在定影过程中混合以提供正确的色彩混合。由于这些原因，已提出了一种使用墨粉的直接打印机构，它通过组合简单喷墨过程和墨粉图像来进行打印。

例如，日本专利申请公开号为1994年第328,769号已公开了一种在纸上形成墨粉图像的装置，其包括：一个具有用于控制墨粉流的小孔的墨粉流控制装置；一个用于提供墨粉给墨粉流控制装置的墨粉供给装置；以及一个后侧电极，它安装在相对于该墨粉流控制装置与该墨粉供给装置相反的一边，并被配制成这样一种方式，即根据图像信息电压被加到该墨粉流控制装置，以控制墨粉通过该墨粉流控制装置的小孔的通路，从而在传送到该后侧电极的纸上形成墨粉图像。

在此，在上述的公报中，即，日本专利申请公开号为1994年第328,769号中，墨粉流控制装置具有与其连接的控制电压提供电路，该电路由图像信号输出电路和压电变压器。该压电变压器将相对较低电压的图像信号升高到一高电压，以控制墨粉的流动。

例如，诸如打印机等的信息相关装置，趋向于大量缩减体积和成本，因此构成此类装置的部件设计为其体积和成本缩减了。这些装置中，要求电源电路进一步缩减其体积和成本。然而，该电源电路是由相对大量的部件构成的。并且每个部件都需防热配制，这就使得很难削减其体积。尤其是，变压器是电源电路中的关键部件，并且一般使用线圈式变压器。然而，线圈式变压器有各种缺陷而使得由于其结构很难缩减其体积，并且变压器本身很重，而且，其转换效率并不很高。

压电变压器作为一种解决如此问题的装置近来已引起关注，它使用压电效应将输入的电能转换为机械能，并使用同样的效应再一次将其转换为电能从而提高电压。由于压电变压器不是象线圈式变压器那样的使用绕线通过磁能来完成电压转换的装置，故它能设计成较小的体积和厚度。如果想要将线圈式变压器做薄，转换效率就将降低。压电变压器不存在这种问题，并且可获得高转换率。

至今，用于提供高电压给作为控制墨粉流的装置的控制电极的装置，已使用高耐压开关元件以便完成高电压的切换。前述公开申请中提出了一种使用压电变压器的方法，以消除对高耐压开关元件的必需性。

然而，此压电变压器有一个缺点是输出电流低。例如，在控制电极由单个压电变压器控制的情况下，如果全部控制电极同时接通，从电压源即压电变压器输出的电流大大增加，以致需要有超过压电变压器最大额定值的电流。更具体来讲，用于300dpi(点/英寸)的一控制电极具有用于A4尺寸纸的2,560个小孔。当控制电极中的一处接通时，流过该电极的瞬时电流至少需约10μA。当此值由2,560简单相乘时，流过它们的耗电流瞬时达到约100mA。典型的压电变压器具有10-20mA的最大额定电流，因此仅用单个变压器不能满足此要求。

近来，已开发出用于特殊用途的一种可提供约100mA的变压器。然而运却不能用，因为由UL(保险业实验室公司(Underwriters Laboratories Inc.))颁布的用于信息处理装置(包括OA(办公自动化)设备)的安全标准规定，限流电路的最大允许电流应当为峰值70mA。因此，上面提到的特殊类型的压电变压器不能安装于一图像形成设备内。然而，使用多个普通变压器陡然增加成本，也造成了不足。

鉴于上述问题设计了本发明，因此本发明的一个目的是提供一种图像形成设备，该设备可通过电压提升提供稳定的高电压，而不依赖于电磁效应，并且可削减电源电路的体积并因此达到整个设备的体积和成本的缩减。

为了达到上述目的，将本发明如下配置：

按照本发明的第一方面，一种图像形成设备包括：

一用于支持显影剂微粒的支持装置；

一面朝支持装置安装的对置电极；

一控制电极，其装于该支持装置和该对置电极中间并具有构成显影剂微粒通道的多个门；以及

一提供所要求的电压给各个部件的电源电路，其中在该控制电极产生电场来控制显影剂微粒通过所述门的通道，以使在传送于控制电极和对置电极之间的记录介质上形成图像，其特征是该电源电路包括：

一用于至少产生分立电压源系统的参考电压源，其中每一个电压源系统产生独立的参考电压，其能耗变化率一个为高另一个为低；以及

一电压供给装置，在能耗变化率为低的电源系统所提供的参考电压基础上，该电压供给装置提供一在该支持装置和该对置电极之间产生一预定电位差的电压。

本发明的第二方面为具有上述第一方面特征的图像形成设备，其中该电压提供装置包括一个压电变压器用以将输入参考电压升高到一预定电位值。

本发明的第三个方面为具有上述第二方面特征的图像形成设备，其中该电压供给装置包括一个分压装置，该分压装置能产生需要在图像形成操作中或不在图像形成的操作中提供并具有彼此相同的极性的不同的高电压。

本发明的第四方面为具有该第三方面特征的图像形成设备，其中该分压装置的输出反馈到输入端，以使分压装置的所有输出电压作为一个整体被校正。

本发明的第五方面为具有第二方面特征的图像形成设备，其中一正弦波输入到该压电变压器，并且该正弦波的频率设置在该电压供给装置能够输出一比预定最大电压大的电压的值。

本发明的第六方面为具有第二方面特征的图像形成设备，其中该电压供给装置能够按照该压电变压器本身温度的变化改变其输出电压。

本发明的第七方面为具有上述第六方面特征的图像形成设备，其中一加热元件提供于紧靠该压电变压器之处。

按照本发明的第八方面，具有上述第七方面特征的图像形成设备还包括一用来控制该加热元件的温度的温度控制部分。

按照本发明的第九方面，具有上述第七方面特征的图像形成设备还包括一用来在异常热量产生情形下关闭提供给该加热元件的电压的保护装置。

本发明的第十方面为具有第二方面特征的图像形成设备，其中该压电变压器安排在设备内部远离热量产生源的地方，以使其不受热量影响。

本发明的第十一方面为具有第二方面特征的图像形成设备，其中该压电变压器安排在设备内部远离振动产生源的地方，以使其不受振动影响。

按照本发明上述第一方面特征的配置，用于电压供给装置的参考电源的电源系统被设置为于至少和具有高能耗变化率的电源系统分开。因此，该用于电压供给装置的电源系统将不受具有变能耗变化率的电源系统的影响，从而能提供稳定的高压。

在本发明第二方面特征中，该电压供给装置有一压电变压器，它利用压电效应一次将电能转换为机械能，并再次利用压电效应将机械能转换为电能，以便将电压提高到一预定电位值。由于该电压供给装置给需要极少电流的该对置电极提供电压，故只能提供小输出电流的压电变压器便很适用。由于压电变压器比利用电磁效应的普通变压器紧凑，故电源电路可做得紧凑。

本发明第三方面的配置中，该电压供给装置具有一位于该压电变压器之后的分压装置。因此，该电压供给装置可共享以便与产生不同高电压的电源电路结合为一体，该不同高电压需在图像形成操作或不是图像形成的操作过程中提供，只要其相互具有相同极性。

在本发明第四个方面中，一正弦波输入到该压电变压器。这是由于与三角波或类似波相比，正弦波能更有效率地变换。压电变压器的特征在于，当输入正弦波时，压电变压器的输出在某一频率形成一峰值，并在其两边降低。相应地，选择频率范围使得输出电压将超过所要求的最大电压，因而稳定地输出所需电压。

在本发明第五方面的配置中，从提供于该电压供给装置的下游的分压装置输出的所有电压作为一个整体被线性校正。因此，能够在简单电路配置中校正这些电压，以便处理出于环境变化而导致的显影剂的跳跃特性的改变。

在本发明第六方面的配置中，使压电变压器的输出电压按照该压电变压器本身温度的改变而变化，压电变压器的特征在于电压升高比率随温度而变，这用来改变电压。用这种方式，能够以简单电路配置来控制高电压，而不需复杂电路(例如校正电路)。

在本发明第七方面的配置中，一加热元件提供于紧靠该压电变压器之处。因此，该压电变压器的温度可由该加热元件精确控制，这就使得能够稳定输出预定电压。

在本发明第八方面的配置中，用于控制该加热元件的温度控制部分提供于紧靠该电压控制装置之处。因此，该加热元件的温度可以高精度控制，因此能够以高精度控制该电压供给装置的输出。

本发明第九方面的配置包含一用来关闭提供给该加热元件的电压的保护装置，以便如果由于某些未料到的事故引起该压电变压器温度的陡然升高而停止控制。因此，能够提高安全性和防止诸如电路故障的事故发生。

本发明第十方面的配置中，该压电变压器安排在该图像形成设备内部至少不受热量产生源的热量影响的一位置。这样，由热量所导致的电压提高率的变化消除了，由此可防止该电压供给装置的输出电压变得不稳。

在本发明第十一方面的配置中，该压电变压器安排在该图像形成设备内部至少不受振动产生源的振动影响的一位置。这样，该电压供给装置的输出电压的不稳定性借助于遮蔽掉来自除该电压供给装置以外的区域的振动而被抑制。

图1是使用按照本发明的图像形成设备的一打印机的总体配置的剖面图；

图2是示意地示出该图像形成设备的主要部件的配置图；

图3是说明一控制电极的配置图；

图4是说明一电源电路的方框图；

图5是说明一电压供给装置的方框图；

图6是说明一压电变压器的示意图；

图7是说明来自该压电变压器的输出电压与工作频率间的曲线图；

图8是说明当一加热元件提供于邻近该压电变压器之处时的电路配置的示意图；以及

图9是说明来自该压电变压器的输出电压按照该压电变压器本身的温度升高而变化的图。

在下文中将对本发明的实施例参照附图加以描述。

图1是说明使用按照本发明的图像形成设备的一打印机的总体配置的剖面图。图2是说明该图像形成设备的示意图配置。在下面的描述中，将描述有着用于带负电荷的墨粉的配置的图像形成设备，但是，如果使用带正电荷的墨粉，所加的各电压极性也可适当设置。

该图像形成设备有一个图像形成单元102，该单元102包括打印部分3和墨粉供给部分4。图像形成单元102根据图像信号，在作为记录介质的纸张上以墨粉作为显影剂而产生一可视图像。在此图像形成设备中，使墨粉跳跃并粘到纸上，而该墨粉的跳跃是基于图像形成信号而控制的以便直接在纸上生成图像。

给纸装置101提供于图像形成单元102的输入一边上并给其提供纸。给纸装置101包括用于存放作为记录介质的纸8的纸盒7、用于从纸盒7传送纸8的拾取滚柱5、一用于引导送纸8的未示出的纸导引器和一对阻力滚柱。给纸装置101还具有检测送纸8的检测传感器。拾取滚柱5由一未示出的驱动装置驱动旋转。

提供于从其中送出纸8的图像形成单元102的输出端的是一用于加热和按压墨粉图像以便将其固定于纸8上的定影单元103，该墨粉图像在图像形成单元102中形成于纸8上。定影单元103由一加热器40、一加热滚柱41、一按压滚柱42、一温度传感器43和一温度控制电路54组成。加热滚柱41是由，例如，一2mm厚的铝管制成的。加热器40比如是一包含于加热滚柱41的卤素灯。按压滚柱42例如是由硅酮树脂制成的。安排为相互对立的加热滚柱41和按压滚柱42彼此相对按压，以便在其中支持纸8并按压它，这种按压是由设在它们的轴的两端的未示出的弹簧等提供的比如2kg的按压载荷进行的。温度传感器43测量加热滚柱41的表面温度。温度控制电路54是由一主控制器(将在后面描述)控制的。该主控制器在温度传感器的测量基础上执行加热器40的开/关操作和其它控制，这样保持了加热滚柱41的表面温度在比如150℃。定影单元103具有一未图示出的纸送出传感器用于检测纸8的送出。加热器40、加热滚柱41、按压滚柱42等的材料没有特别限制。加热滚柱41的表面温度也无特别限制。而且，定影单元103可使用一定影配置，其中纸8被加热或按压以固定该墨粉图像。

而且，虽然图中未示出，定影单元103的纸输出端有一纸送出滚柱，用来将通过定影单元103处理的纸送出到一纸输出盘上以及一用于盛装如此释放的纸8的纸输出盘上。上面提到的加热滚柱41、按压滚柱42和纸送出滚柱由未示出的驱动装置驱动。

在图像形成单元102中的墨粉供给部分4包括下列部分：一墨粉贮存容器11，用于贮存作为显影剂的墨粉；一圆柱形套管的墨粉支撑体10，用于磁性地支撑墨粉12；以及一刮片13，它提供于墨粉贮存容器11内部用来使墨粉12带电并调节装于墨粉支撑体10的圆周表面所带的墨粉层的厚度。刮刀13装于墨粉支撑体10的相对于其旋转方向的上行端，从墨粉支撑体的圆周表面空出比如大约60μm的距离。墨粉12是具有平均微粒直径为比如6μm的磁性物，并由刮刀13用-4μC/g到-5μC/g的静电荷使该墨粉带电。在此，在刮刀13和墨粉支撑体10之间的距离并不特别限制。并且墨粉12的平均微粒大小、静电荷的量等也无特别限制。

墨粉支撑体10由未图示出的驱动装置在图中箭头A所示的方向上驱动，其表面速度设置在如80mm/秒。墨粉支撑体10在与刮刀13相对的位置和与控制电极20(将在后面描述)相对的位置接地，并在其中装有未图示出的磁铁。这种安排允许在其圆周表面带上墨粉12。支撑在墨粉支撑体10上的墨粉12做成在相应于上面提到的磁铁位置的圆周表面区域竖立起“尖峰(spikes)”。对墨粉支撑体的旋转速度不做特别限制。在此，墨粉由磁力支撑，但墨粉支撑体10可被配置为由电力或电力与磁力的组合来支撑。

在图像形成单元102中的打印部分3包括：一对置电极30，它是由比如1mm厚的铝片制成并朝向墨粉支撑体10的圆周表面；一电压供给装置500(将在后面叙述)，用于产生提供给对置电极30的高电压；提供于对置电极30和墨粉支撑体10之间的控制电极20；一电荷擦除刷33；用于给纸8充电的充电刷6；以及一绝缘传动带32；支持滚柱31a和31b，用于支撑绝缘传动带32。对置电极30安排在离开墨粉支撑体10的圆周表面例如1.1mm之处。绝缘传动带32由聚(亚乙烯氟)(PVDF)作为基材料制成，并且为75μm厚有着10¹⁰Ω·cm的体电阻率值。绝缘传动带32由一图中未示出的驱动装置在图中箭头所示方向上旋转，其表面速度为30mm/秒。电荷擦除刷33对着绝缘传动带33在相对于绝缘传动带32的旋转方向和在控制电极20的一下行位置对绝缘传动带33按压。对置电极30的材料不做特别限制。对置电极30和墨粉支撑体10之间的距离也不做特别限制。而且，对置电极30的旋转速度也无特别限制。

控制电极20装于与对置电极30表面的切面平行之处，并二维地展开朝向对置电极30，并且它具有一种允许墨粉从墨粉支撑体10通过其中并到达对置电极30。在墨粉支撑体10和对置电极30之间形成的电场随着从控制电极电压源加到控制电极20上的电位而改变，以便控制墨粉12从墨粉支撑体10上向对置电极30的跳跃。安排控制电极20以使其到墨粉支撑体10的圆周表面的距离设置在例如100μm，并由未示出的支持部件来固定。

如图3所示，控制电极20包括一个绝缘板21、一个高电压驱动器(未示出)、互相独立的环状导体，即，环状电极22以及一在相应于环状电极22的位置具有开口的片状屏蔽电极23。绝缘板21由例如其厚度为25μm的聚酰亚胺树脂(polyimide resin)制成，绝缘板21还有构成门24的孔形成于其中，构成门24的孔将在后面提到。环状电极22由铜箔制成并以一预定的布局安排在孔的周围。每个孔的开口的直径形成为比如160μm，形成一个通路以使墨粉12从墨粉支撑体10跳跃到对置电极30，下文中称此通道为门24。屏蔽电极23由诸如铜箔制成，并在相应于门24的位置有开口以及提供于开口周围的电极22。在此，在控制电极20和墨粉支撑体10之间的距离并无特别限制。提供于每个环状电极22上的是一个具有开口直径为220μm的开口。门24的大小、绝缘板21、环状电极22和屏蔽电极23的材料和厚度都不应特别限制。

在环状电极中的门24或孔在比如2,560个地点形成。每个环状电极22通过馈线25和一高压驱动器(未示出)电连接到一控制电极电压源570。屏蔽电极23通过馈线25电连接到控制电极电源570。在此，环状电极22的数目无特别限制。

环状电极22的表面、屏蔽电极23的表面、和馈线25的表面覆盖有一层30μm厚的绝缘层，该绝缘层保证了在环状电极25之间的绝缘、在馈线25之间的绝缘、并不相互连接的环状电极22和馈线25之间的绝缘并提供保护环状电极22的表面、屏蔽电极23的表面和馈线25的表面不被其它元件或导电材料短路。在此，该绝缘层的材料、厚度等无特别限制。

提供给控制电极20的环状电极的是根据来自控制电极电压源570的电压或脉冲。具体讲，当装载于墨粉支撑体10的墨粉12被驱使通向对置电极30时控制电极电压源570提供一比如150V的电压给环状电极22，而当墨粉禁止通过时控制电极电压源570提供一比如-200V的电压给环状电极22。屏蔽电极23提供有-200V电压，而该-200V电压是当墨粉12被禁止跳跃时提供的。这种设置防止了墨粉12跳跃到控制电极20上。

现在，将描述此图像形成设备的图像形成操作。首先，响应于来自一未图示出的主计算机的信号，打印机的主控制器启动该图像形成操作。具体讲，从主计算机送出的图像数据在图像处理器中处理，并临时存储在诸如RAM(随机存取存储器)等的图像存储器中。当存储在该图像存储器中的图像数据传送到图像形成控制单元时，它开始将输入的图像数据转换为将要传送给控制电极20的控制电极控制信号。当该图像形成控制单元要求一预定量的控制电极控制信号时，一个未图示出的驱动器启动以旋转拾取滚柱5，该拾取滚柱5将来自纸盒7的一张纸传送向图像形成单元102。在该时刻，由纸馈送传感器判断该纸是否正确馈送。由拾取滚柱5传送出的纸8在充电刷6和支持滚柱31a之间传送。从电压供给装置500提供给支持构件31a和31b的是一与对置电极30的电位相等的电压。提供给充电刷6的是将在下面描述的作为充电电位的一预定电压。纸8上提供有由在充电刷6与支持构件31a和31b之间的电位差所造成的电荷。这样，当纸8静电吸附到绝绝传动带32上时，纸8被传送到图像形成单元102的打印部分3的一位置，在该处绝缘传动带32朝向墨粉支撑体10。

然后，控制电极电压源570根据图像数据给控制电极20提供电压。该电压的提供是与由充电刷6将纸8提供给打印部分同步完成的。根据图像数据信号，控制电极电压源570以适当方式提供150V或-200V的电压给控制电极20的指定地点，以便控制控制电极20附近的电场。如图所示，在控制电极20的各个门24，墨粉12从墨粉支撑体10向对置电极30的跳跃根据图像数据而正确地阻止或允许。这样，与图像信号相符的墨粉图像形成在纸8上，该纸8通过支持构件31a和31b的旋转以30毫米/秒的速度向纸输出端移动。纸8和形成于其上的墨粉图像通过支持滚柱31b上的曲线从绝缘传动带32分离并被传送到定影单元103，在那里墨粉图像被固定于纸8上。纸8和固定于其上的墨粉图像通过出纸滚柱送出到纸输出盘上。与此同时，正确送出该纸的事实由纸送出传感器检测。基于此检测，打印机的主控制器判断打印操作正常完成。

通过上述的图像形成操作，一幅好图像产生于纸8上。由于该图像形成设备直接在纸8上形成图像，再无必要使用用在普通图像形成设备中的诸如感光器、绝缘鼓等的显影剂介质。结果，可略去从显影剂介质向纸8传送图像的传送步骤，这就消除了图像的变差并提高了设备的可靠性。由于设备配置可简化为只需较少部件，能够削减设备体积成本。

虽然按照本发明的图像形成设备用于打印机的打印部分，但无需说明，它能用在传真机和数字复印机的打印部分。

接下来，将描述按照本发明的一个实施例的电源电路。

首先，将参照图4描述此图像形成设备的电源电路中参考电压供电路径。来自商用电源的电压即AC100V输入到参考电压产生电路550，该电路550产生+5V和+24V电压作为参考电压，并将这些电压提供给各个操作单元。+5V的参考电压系统提供给主要由上面提到的主控制器等组成的逻辑电路560以及提供给上面提到的电压供给装置500。+24V的参考电压系统提供给：用来产生提供给控制电极20的电压的控制电极电压源；用于产生驱动作为定影单元103的一部分的加热器40的电压的定影灯驱动部分580；以及用于操作驱动各种驱动装备的电机的电机驱动部分5％。

在此，由于来自+24V系统的后者参考电压用作操作与图像形成操作相关的驱动装备的参考电压，在图像形成中的能耗变化率比来自+5V系统的前者参考电压的能耗变化率大。例如，由来自+24V系统的参考电压操作的定影单元103的加热器40，被重复频繁地打开和关上以便保持上面提到的加热滚柱41的表面温度在150℃。因此，参考电压值在当卤素灯被打开和被关掉时的时间内变化，因此当控制卤灯时此参考电压变得不稳定。由于当卤灯被首次启动时在其特性稳定之前需要很长时间，为了实现提高的打印速度，从图像形成设备的主电源被启动时起卤素灯断续打开和关闭直到主电源关闭。这就恶化了+24V系统参考电压的连续稳定性。另外，+24V加到电动机驱动单元，因此当电机被打开和关掉时+24V系统参考电压也变得不稳。

用这样一个不稳定的参考电压加到电压供给装置500，则构成电压供给装置500的变压器(后文中描述)的转换效率降低，带来了不能得到预定高电压的问题。鉴于此原因，能使电压供给装置500产生高电压的参考电压电源必须与+24V系统分离，该+24V系统的能耗变化较大，因此可提供稳定电压。在此实施例中，仅用了两个参考电压系统，并且用于电压供给装置500的参考电压是由相对具有较高稳定度的+5V系统提供的。

接下来，将参照图5描述电压供给装置500的配置。在图5中，电压供给装置500包括：第一放大电路501，用于放大+5V参考电压并将其提供给一变压器；第二放大电路502，用于将产生自振荡器(由符号所示)的正弦波放大到由第一放大电路501放大的电压值；变压器400，用于将通过第二放大电路放大到预定值的电压提高到一高电压；调节电路503，用于根据其用途调节如此提高的高电压；分压电路504，用于分压所调节电压并将所分压电压提供给多个后续元件；校正电路505，用于校正要在分压单元504分压的高电压；以及过流保护电路506，用于防止由于在未料故障情况下过电流的流入而导致的电路崩溃。

首先，将描述变压器400，装该变压器400是用于产生高电压。如在此之前所描述的，普通变压器是利用电磁效应来提高电压的线圈式变压器。这样一种变压器有多种缺陷，比如由于它的结构而使得很难减小其体积，并且变压器本身沉重，而且，转换效率并不很高。为了补偿这些缺陷，在此之前提供了附加电路，但就削减价格而言，附加电路并不是最佳的。这就是本发明使用能够简化电路配置并且无以上提到的问题的压电变压器的原因。图6示出压电变压器400的基本结构。图6所示的是Rosen型压电变压器，它包括比如通过烧结粉末状陶瓷材料形成以便具有增强的机械强度的基座401、第一电极402和第二电极有403。第一电极402和第二电极403是由比如热压的银箔等做成的。第一电极402是一对安排于基座401的相反两面并将基座夹于其中的电极。在此，第一电极402和第二电极403的材料无特别限制。

一正弦波产生于输入端的振荡器(由符号示出)并被加到第一电极402之间。在本应用中，该变压器在其纵向方向产生强机械振动以便由压电效应产生电荷，并因此在第二电极403和第一电极402中的一个之间输出一高电压。

提供于压电变压器400的输入端的振荡器输出一用于运转此压电变压器400的正弦波，并且其工作频率应为最小50KHZ最大150KHZ。这种规定的原因是压电变压器400的升压转换率随工作频率而变化。例如，如图7所示，输出电压和工作频率具有这样一种对应关系，即，输出电压峰值在100KHZ周围并且在100KHZ的两边，即当工作频率减小或增加时输出电压降低。因此，提供从此电源电路输出的所有电压所要求的工作频率范围为50KHZ(最小)到150KHZ(最大)，具体讲，从此电源电路输出的所有电压为：提供于对置电极的电压；提供于电荷擦除刷的电压；以及提供于充电刷的电压。

例如，关于本实施例的电压，将2.3KV电压提供于对置电极30，2.5KV电压提供于电荷擦除刷，以及1.2KV电压提供于充电刷。在这种情况下，用于所有要输出的最高电压的工作频率设置在80KHZ，在这种情况下最高电压为提供给电荷擦除刷的电压。其它电压可由最高电压分压而实现。由于压电变压器400通过机械振动提高电压，该变压器必须安置在设备内部尽可能远离振动产生源的地方以使该压电变压器的机械振动不受不利损害。用这种方式，就能够获得高电压。

第一放大电路将+5V的参考电压放大到+30V。这是因为当压电变压器400的输出端的负载量和升压率设置为常数时，输入电压越高，输出电压越高。例如，当升压率设为100时，+5V的输入电压被提高到500V。若输入设为+30V，输出电压可升高到3,000V。

第二放大电路502将产生自振荡器的正弦波放大到由第一放大电路501放大后的电压值。使用正弦波的原因是压电变压器由压电效应产生正弦振荡因而输出正弦波。因此，当输入电压以一正弦形式给出时，比具有方波或三角波的输入电压更容易传播振动。在此方式中，参考电压由调节装置比如第一放大电路501和第二放大电路502来调节，这就使其能够提供更稳定的高电压。

输出调节电路503对从压电变压器输出的正弦高电压进行整流，产生一直流(d.c)高电压。这是因为要提供于此图像形成设备的部件的所有电压都为直流电压。如果需要用一交流(a.c.)电压，则略去变压部分而只执行整流。由输出调节电路503执行的这种整流操作和直流变换，或仅仅是整流操作，使得能够产生稳定高电压。

分压电路504适合于通过分压如使用电阻等来产生预定电压，以使从压电变压器400输出的高电压提供给不同的部件。在这种情况下，对该图像形成设备所要求的高电压中具有相同极性的电压，可通过该分压电路504对来自一共同电路的电压进行分压而从该共同电路中产生。如图所示，电压供给装置500连接于对置电极，以便在墨粉支撑体10和对置电极30之间产生预定电位差。另外，这对提供来用于擦除出现在绝缘传动带32上的不必要电荷的电荷擦除刷提供一特定电压，并且对安装用于使纸8带电的充电刷6提供一特定电压。在这种情况下，通常传统地需要三个高电压电源电路，但是，本发明的电路配置可代替传统配置，使得单个高电压电源电路给这些部件提供所有高电压。在本实施例的方式中，2.3KV的电压提供于对置电极30，2.5KV的电压提供于电荷擦除刷33，以及1.2kV的电压提供于充电刷。

校正电路505具有反馈电路配置，以便由分压所得的所有电压值可作为整体校正。例如，可发生墨粉12的跳跃特性随环境改变而变化，因此跳跃的墨粉12的量下降，因而降低了打印质量。在其它情况下，可发生纸8的充电特性随环境改变而变化，因此对于正常温度和湿度环境的所充电压由于缺少静电荷而不能使纸8吸咐到绝缘传动带32上，因而使传送变差，造成了诸如纸阻塞和类似故障的发生。为了解决如此问题，校正电路根据环境变化校正电压值，由此抑制了这些问题的发生。另外，由于校正可作为整体执行，该控制可容易并很快地执行。

过流保护电路506停止提供于压电变压器400的输入端的振荡器的振荡，以便中止高电压的输出，由此防止在未料故障情况下由于过电流的流入而导致的电路崩溃。

电压供给装置500的最大电流供给能力必须限制为70mA或更小。这是因为由UL(保险业实验室公司)颁布的用于信息处理装置(包括OA设备)的安全标准规定，限流电路的最大允许电流应当为峰值70mA。

而且，基于压电变压器400的这样一物理特性即其升压率随其本身温度的改变而变化，使用压电变压器400可得到另一个优点。利用此特性通过控制压电变压器400的温度，能够调节输出电压而不必需任何调节电压的电路。为达到此目的，封装压电变压器400并将一加热元件700提供于紧靠该变压器之处，如图8所示。加热元件700可由主控制器即CPU(中央处理器)控制，以使温度控制电路执行加热元件700的开/关控制，使其能够将压电变压器400保持在预定温度。

压电变压器400的输出电压和温度变化之间的关系是这样的，如图9所示，当在常温即25℃温度下输出电压为约3.0kV时，当温度升高到60度时输出电压降为约1.0kV。在这种情况下，温度升高限为60度或更小。这是因为如下原因：如，当输出电压在认做高温环境的35℃环境温度之下变化时，即使温度升高设为最大即60度，压电变压器的温度可控制在100℃以下，具体讲为95℃。超过100℃或更多的温度将不允许压电变压器400的输出升高到一所需电压并可影响其附近部件。由于此原因，提供了关闭对加热器元件700的电压提供并停止控制的保护电路，由此能够提高安全性以及防止诸如当由于某些未料故障而使压电变压器400的温度陡然升高所造成的电路崩溃的发生。

而且，为了只使加热元件700的热量专门地影响变压器的温度，最好将压电变压器安排在尽可能远离其它热量产生源的一位置。例如，变压器不应安放在定影单元103等的附近。这就使得有可能以高精度执行温度控制。

这样，对本发明配置的介绍使得电源电路很紧凑。而且，为了削减设备体积，在电压供给装置中使用仅需相对较低电流和较高电压的压电变压器使压电变压器的优点达到最大限度，而不显露压电变压器的缺点，因而使其能够提供一稳定的高压并削减电源电路的大小，并因此实现了整个设备体积和成本的削减。

按照上述第一方面配置，通过构造用于电压供给装置的参考电源，该电压供给装置至少与具有高能耗变化率的电源系统分开，则能够提供稳定高压并能够使电源电路紧凑，这就实现了整个设备体积和成本的削减。

按照第二方面配置，由于电压供给装置使用一压电变压器，能够使电源电路紧凑。由于该电压供给装置将其输出电压提供于需要高电压但只能以较低电流工作的部分，故能够有效利用压电变压器的优点。因此，能够提供一稳定的高电压并能够使电源电路紧凑，这就实现了整个设备体积和成本的缩减。

按照第三方面配置，该电压供给装置可共享以便产生需要在图像形成操作过程中或不同于图像形成操作的过程中需要提供的不同的高电压，其中只要这些高电压相互具有相同的极性。因此，可将用于产生高电压的电源电路结合为一体，这就实现了设备体积和成本的削减。

按照第四方面的配置，将一正弦波输入到该压电变压器以便提高转换效率。而且，考虑到该压电变压器，正弦波的频率范围用这样一种方式选择，即使得输出电压超过所需的最大电压，这就使得该电压供给装置稳定输出所需的高电压给该电压供给装置。

按照第五方面配置，由于从提供于压电变压器的下行方向的分压装置输出的所有电压作为一个整体被线性校正，故能以一简单电路配置校正电压以便处理由于环境变化而导致的显影剂跳变特性的改变，这就使得能够产生高打印质量的图像。

按照第六方面配置，使来自压电变压器的电压根据该压电变压器本身的温度变化而改变。结果，能够以简单电路配置来控制高电压，而不需复杂电路。

按照七方面的配置，由于将一加热元件提供于紧靠该压电变压器之处，可更精确地执行该变压器的温度控制，这就使其能够稳定输出预定电压。

按照第八方面的配置，用于控制该加热元件的温度控制部分提供于紧靠该压电变压器之处。因此，可以高精度控制该加热元件的温度，因此能以高精度控制来自该电压供给装置的输出。

按照第九方面的配置，由于提供了用于关闭提供给加热元件的电压并停止控制的保护电路，故能提高安全性和防止诸如当由某此未料故障造成该压电变压器的温度陡然升高时所导致的电路崩溃之类的故障发生。

按照第十方面的配置，该压电变压器安排在该图像形成设备内部至少不受热量产生源的热量影响的一位置。这样，由热量所导致的压电变压器的输出电压不稳定性可被防止因此该变压器可恒定输出一稳定的高电压。

按照第十一方面的配置，该压电变压器安排在该图像形成设备内部至少不受振动产生源的振动影响的一位置。以这种方式，通过防止该压电变压器由振动带来的不利损害，来自该压电变压器的输出电压的不稳定性可被抑制以使该变压器可输出一恒定稳定的预定高电压。

Claims (11)

1.一种图像形成设备，包括：

用于支持显影剂微粒的支持装置；

朝向该支持装置安装的对置电极；

安装于该支持装置和该对置电极之间并具有多个构成显影剂微粒通道的门的控制电极；以及

提供所要求的电压给各种部件的电源电路，其中在该控制电极产生电场来控制显影剂微粒通过所述门的通道，以便在一记录介质上形成图像，该记录介质传送于该控制电极和该对置电极之间，其特征在于该电源电路包括：

一用于至少产生分立电压源系统的参考电压源，其中每个分立电压源系统都产生独立的参考电压，该独立参考电压的能耗变化率一个为高，另一个为低；以及

一电压供给装置，用于所述在能耗变化率为低的电源系统所提供的参考电压基础上，提供一在该支持装置和该对置电极之间产生一预定电位差的电压。

2.按照权利要求1所述的图像形成设备，其中该电压供给装置包括一压电变压器用以将输入参考电压升高到一预定电位值。

3.按照权利要求2所述的图像形成设备，其中该电压供给装置包括一分压装置，该分压装置能产生需要在图像形成操作中或非图像形成的操作中提供并具有相互相同的极性的不同的高电压。

4.按照权利要求3所述的图像形成设备，其中来自该分压装置的输出反馈到输入端，以使来自该分压装置的所有输出电压作为一个整体被校正。

5.按照权利要求2所述的图像形成设备，其中将一正弦波输入到该压电变压器，并且该正弦波的频率设置在该电压供给装置能够输出一比预定最大电压更大的电压的值。

6.按照权利要求2所述的图像形成设备，其中该电压供给装置能够按照该压电变压器本身温度的变化改变其输出电压。

7.按照权利要求6所述的图像形成设备，其中将一加热元件提供于紧靠该压电变压器之处。

8.按照权利要求7所述的图像形成设备，还包括一用来控制该加热元件的温度的温度控制部分。

9.按照权利要求8所述的图像形成设备，还包括一用来在异常热量产生情形下关闭提供给该加热元件的电压的保护装置。

10.按照权利要求2所述的图像形成设备，其中该压电变压器设置在设备内部远离热量产生源的一位置，以使其不受热量影响。

11.按照权利要求2所述的图像形成设备，其中该压电变压器设置在设备内部远离振动产生源的一位置，以使其不受振动影响。

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