CN1841226A - 电源装置和具有该电源装置的成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电源装置和具有该电源装置的成像装置。在包括多个电源电路的电源装置中，每个电源电路具有：压电变压器；整流元件，其根据负载对从压电变压器输出的电压进行整流和平滑，并输出电压；压控振荡器，用于根据所输入的控制信号来控制输出信号的频率；以及电源电压供应元件，其由从压控振荡器输出的信号来驱动，并将电源电压供应给压电变压器。一个电源电路包括连接到压电变压器的输出侧的共振频率改变单元。该共振频率改变单元通过偏移共振频率的峰值，以与另一电源电路中的压电变压器的驱动频率不同的驱动频率来驱动该电源电路的压电变压器。

Description

电源装置和具有该电源装置的成像装置

技术领域

本发明涉及一种适用于通过电子照相处理来形成图像的成像装置的电源装置，更具体地，涉及一种使用压电变压器的电源装置和使用该电源装置的成像装置。

背景技术

当通过电子照相处理形成图像的成像装置采用通过使转印部件与感光体相接触来转印图像的直接转印系统时，转印部件使用具有导电转轴的导电橡胶辊。控制转印部件的驱动，以与感光体的处理速度相匹配。

施加到转印部件的电压为DC偏置电压。此时，DC偏置电压的极性与用于一般电晕放电的转印电压是相同的。为了使用转印辊得到满意的转印，通常必须将3kV或更大的电压(所需电流为几μA)施加到转印辊上。上述成像处理所需的高电压传统上是使用线绕(wire-wound)电磁变压器产生的。电磁变压器是由铜线、绕线筒和磁芯组成的。当电磁变压器被施加以3kV或更大的电压时，由于输出电流值小到只有几μA，因此在每个部分上漏电流都必须最小化。因此，变压器的线圈(winding)必须周绝缘体来模制，相比于电源，变压器做得较大。这不利于高压电源装置的尺寸和重量的减小。

为了弥补这些缺陷，可以使用扁平的、质量轻的高输出压电变压器来产生高电压。通过使用由陶瓷制成的压电变压器，与电磁变压器相比，压电变压器能够以更高的效率来产生高电压。由于位于一次侧和二次侧上的电极可以相互隔开而与一次侧和二次侧之间是否耦合无关，因此不需要专门的模制用于绝缘。压电变压器的优点是可以使高压生成装置小型化和轻型化。

在例如日本特开平11-206113号公报中公开了使用压电变压器的高压生成装置的例子。

参考图6来说明使用压电变压器的传统高压电源电路。在图6中，附图标记101Y表示用于高压电源的压电变压器(压电陶瓷变压器)。来自压电变压器101Y的输出通过二极管102Y和103Y以及高压电容器104Y被整流和平滑到正电压，并且被提供给作为负载的转印辊(图中未示出)。输出电压通过电阻器105Y、106Y和107Y被分压，并且经由保护电阻器108Y被输入到运算放大器109Y的反向输入端(负端)。运算放大器的非反向输入端(正端)经由电阻器114Y接收作为模拟信号并且从DC控制器201输入到连接端118Y的高压电源控制信号(Vcont)。运算放大器109Y、电阻器114Y和电容器113Y构成积分电路。由电阻器和电容器的器件常数(component constant)所确定的积分时间常数而平滑的控制信号(Vcont)被输入到运算放大器109Y。运算放大器109Y的输出端被连接到压控振荡器(VCO)110Y。输出端连接到电感器112Y的晶体管111Y被驱动，以将电源供应给压电变压器的一次侧。

电子照相成像装置的高压电源单元包括多个使用图6所示的压电变压器的高压电源电路(与用于例如黄色(Y)、品红(M)、青色(C)和黑色(K)的成像单元相对应)。高压电源电路输出用于充电、显影、转印等的偏压。

在以上例子中，多个压电变压器和控制电路布置在高压电源单元中，并且输出多个偏置电压以形成图像。特别是安装在串列式系统的彩色成像装置中的高压电源单元需要与形成青色、品红、黄色和黑色图像相对应的四个偏压输出电路，用于充电、显影和转印等。与青色(C)、品红(M)、黄色(Y)和黑色(K)相对应的电路被控制在几乎相同的偏置输出电压上。在用于充电、显影和转印等的各偏压输出电路(C、M、Y和K)中，安装在高压电源单元中的压电变压器是以几乎相同的频率(接近的频率)驱动的。

这样，以接近的频率来驱动多个压电变压器，以输出相同的偏置电压。在这种情况下，邻近的压电变压器经由电源线或根据静电电容耦合等而相互干涉，这使得难以提高高偏置电压的输出精度。或者，由于例如因干涉频率引起的高偏置电压的波动，图像质量可能降低。

为了避免高偏置电压的精度对图像的影响，压电变压器以大间隔进行布置。为了抑制经由电源线而发生的干涉，在设计电源线的布线(pattern)时，增加布线长度或者提高解耦电容器的电容。然而，难以通过理论计算来进行这些措施。在通过多次试验来解决问题的情况下，需要通过多次试验来确定具体措施。这延长了产品开发周期。即使可以解决该问题，高压电源单元也很难同时实现减小尺寸和高图像质量。

发明内容

本发明是为了解决现有问题而提出的，其目的在于提供一种使用能抑制压电变压器的驱动频率之间的干涉，并能实现减小尺寸和高图像质量的压电变压器的电源装置。

本发明的另一目的在于提供一种具有该电源装置的成像装置。

为了实现上述目的，根据本发明的电源装置和成像装置的主要特征在于包括以下配置。

根据本发明的一个方面，提供一种电源装置，其包括多个电源电路，每个电源电路具有压电变压器和压控振荡器，该压控振荡器用于根据控制信号生成具有该压电变压器的驱动频率的信号，其中，当从至少一个电源电路和另一电源电路提供的电压被输出时，该一个电源电路的压控振荡器生成频率与从该另一电源电路的压控振荡器输出的信号的频率不接近的信号。

根据本发明的另一方面，提供一种成像装置，其包括：上述电源装置；以及成像单元，用于形成调色剂图像，该成像单元使用从该电源装置施加的电压。

根据本发明的又一方面，提供一种成像装置，其具有多个用于形成颜色互不相同的图像的颜色站，该成像装置包括多个高压电源电路，每个该高压电源电路具有用于输出每个该颜色站所使用的高电压的压电变压器，其中，以相互不接近的驱动频率来驱动用于将高电压输出到至少两个颜色站的至少两个压电变压器。

通过以下结合附图的说明，本发明的其它特征和优点将更明显，其中，在全部附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部分。

附图说明

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于说明本发明的原理。

图1A是电路图，其示出根据第一实施例使用压电变压器的转印高压电源的电路配置；

图1B是示出根据第一实施例的压电变压器101Y和101M的驱动频率和输出电压之间的关系的曲线图；

图2是示出具有使用压电变压器的高压电源装置的成像装置的结构的图；

图3A是示出对于连接到压电变压器101Y和101M的输出端的电容性负载，频率和升压比之间的关系的曲线图；

图3B是电路图，其示出用于测量对于电容性负载频率和升压比之间的关系的测量电路的示意性配置；

图3C是示出对于电容器117a的电容，最大输出频率和升压比之间的关系的表；

图4A是电路图，其示出根据第二实施例使用压电变压器的转印高压电源的电路配置；

图4B是示出根据第二实施例的压电变压器101Y和101M的驱动频率和输出电压之间的关系的曲线图；

图5A是电路图，其示出根据第三实施例使用压电变压器的转印高压电源的电路配置；

图5B是示出根据第三实施例的压电变压器101Y和101M的驱动频率和输出电压之间的关系的曲线图；

图6是电路图，其示出传统的使用压电变压器的高压电源电路；

图7A是示出当通过图6中的电路配置来形成黄色(Y)和品红(M)图像时，高压电源的压电变压器的驱动频率和输出电压之间的关系的曲线图；

图7B是时序图，用于说明脉动电压；

图8是示出作为压电变压器的特性的输出电压(V)和驱动频率(Hz)之间的关系的曲线图；

图9是电路图，其示出根据第四实施例使用压电变压器的转印高压电源的电路配置；

图10是电路图，其示出根据第五实施例使用压电变压器的转印高压电源的电路配置；

图11是示出当静电电容发生变化时，电路的驱动频率和输出电压之间的关系的曲线图；

图12A是时序图，其示出当通过根据第五实施例的成像装置来形成图像时，高压充电操作的定时；

图12B是时序图，其示出当通过根据第五实施例的成像装置来形成图像时，高压充电操作的定时；

图13是示出根据第五实施例的驱动频率和输出电压之间的关系的曲线图；

图14是时序图，其示出根据第五实施例的驱动频率和输出控制输出电压的定时之间的关系；

图15是示出根据第六实施例的驱动频率和输出电压之间的关系的曲线图；

图16是示出驱动频率和输出电压之间的关系的曲线图；以及

图17是时序图，其示出驱动频率和输出控制输出电压的定时之间的关系。

具体实施方式

现在参考附图来详细说明本发明的优选实施例。

第一实施例

下面参考附图来说明本发明的第一实施例。图2是示出具有使用压电变压器的高压电源装置202的成像装置(下面将其称为“彩色激光打印机”)的图。彩色激光打印机401包括：纸仓402，用于存储打印薄片32；以及纸仓有/无薄片传感器403，用于检测纸仓402中打印薄片32的有/无。彩色激光打印机401还包括：搓纸辊404，用于从纸仓402搓起打印薄片32；以及纸仓薄片进给辊405，用于输送由搓纸辊404搓起的打印薄片32。彩色激光打印机401还包括制动(retard)辊406，其与纸仓薄片进给辊405成对，用于防止打印薄片32的多张进给。

用于同步输送打印薄片32的定位辊对407和用于检测输送到定位辊对407的打印薄片32的前定位传感器408布置在纸仓薄片进给辊405的下游。静电吸附/输送/转印带(下面将其称为“ETB”)409布置在定位辊对407的下游。通过由四种颜色(Y、M、C和K)的处理盒410Y、410M、410C和410K以及扫描器单元420Y、420M、420C和420K组成的成像单元，在ETB 409上成像。所形成的图像通过转印辊430Y、430M、430C和430K依次相互叠加，以形成彩色图像。将彩色图像转印在打印薄片32上并输送。

为了对转印在打印薄片32上的调色剂图像进行热定影，含有加热器432的一对压力辊434和定影辊433被布置在下游侧。此外，布置有用于输送来自定影辊的打印薄片32的定影/排纸辊对435、以及用于检测来自定影单元的输送的定影/排纸传感器436。

每个扫描器单元420包括：激光器单元421；以及用于通过来自激光器单元421的激光束对每个感光鼓305进行扫描的多棱镜422、扫描器马达423和成像透镜组424。由激光器单元421发射的激光束根据从视频控制器440发送的图像信号进行调制。

每个处理盒410包括感光鼓305、充电辊303、显影辊302和调色剂存储容器411，这些对已知的电子照相处理来说是必需的。处理盒410可从彩色激光打印机401上卸下。

视频控制器440接收从外部装置441例如个人计算机(主计算机)发出的图像数据，并且将图像数据位图化(bitmap)为位图数据，以产生用于形成图像的图像信号。

附图标记201表示DC控制器，其用作激光打印机的控制单元。DC控制器201由MPU(微型计算机)207、各种输入/输出控制电路(图中未示出)等构成。MPU 207具有RAM 207a、ROM 207b、定时器207c、数字输入/输出端口207d和D/A端口207e。

高压电源单元(高压电源装置)202包括：充电高压电源(图中未示出)和显影高压电源(图中未示出)，其与每个处理盒410(Y、M、C或K)相对应；以及转印高压电源，其与每个转印辊430相对应，并且使用能输出高电压的压电变压器。

下面参考图1A来说明使用压电变压器的转印高压电源的配置。根据第一实施例使用压电变压器的转印高压电源(下面也将其简称为“转印高压电源”)的配置对于正、负电压输出电路都是有效的。下面说明通常需要正电压的转印高压电源。

转印高压电源包括四个电路，其与用于黄色(Y)、品红(M)、青色(C)和黑色(K)的转印辊430Y、430M、430C和430K相对应。这些电路具有相同的电路配置，图1A示出用于黄色(Y)和品红(M)的两个典型电路(表示每个电路的附图标记加上后缀Y或M用于区分)。然而，本发明的要旨并不限于这两个电路，还可以应用到具有四个或更多电路的转印高压电源的配置。

成像装置具有多个用于形成颜色互不相同的图像的颜色站(station)。成像装置包括多个高压电源电路，每个高压电源电路具有压电变压器，以输出由每个颜色站使用的高压。成像装置的特征在于在相互不接近的驱动频率上驱动至少两个压电变压器，以将高压输出到至少两个颜色站。

在图1A中，附图标记101Y表示用于高压电源的压电变压器(压电陶瓷变压器)。来自压电变压器101Y的输出通过二极管102Y和103Y以及高压电容器104Y被整形并平滑到正电压，并且将其从输出端116Y供应到作为负载的转印辊(图中未示出)。输出电压通过电阻器105Y、106Y和107Y进行分压，并且经由保护电阻器108Y被输入到运算放大器109Y的非反向输入端(正端)。运算放大器的反向输入端(负端)经由串联电阻器114Y接收作为来自DC控制器201的模拟信号并且从连接端118Y输入的高压电源控制信号(Vcont)。

运算放大器109Y的输出端被连接到压控振荡器(VCO)110Y。压控振荡器110Y的输出端被连接到场效应管111Y的栅极。场效应管111Y的漏极经由电感器112Y连接到电源(+24V：Vcc)，经由电容器115Y接地，并且连接到位于一次侧上的压电变压器101Y的一个电极。一次侧上的另一电极接地。场效应管111Y的源极也接地。

图8是示出作为压电变压器的特性的输出电压(V)和驱动频率(Hz)之间的关系的曲线图。作为压电变压器的特性，输出电压通常在图8所示的共振频率fO到达最大电压(Emax)。在驱动频率fx，压电变压器输出特定的输出电压(下面也将其称为“控制输出电压”)Edc。输出电压(V)的分布形成以共振频率(下面也将其称为“最大频率”)fO为中心的钟型。通过改变驱动频率，可以控制输出电压。例如，为了增加压电变压器的输出电压，驱动频率从较高的驱动频率朝向共振频率fO变成较低的频率。在以下说明中，在高于共振频率fO的频率上进行控制。相同的概念也适用于在较低的频率上进行控制。

当输入电压上升时，压控振荡器(VCO)110Y工作以提高输出频率，当输入电压下降时，降低输出频率。当压电变压器101Y的控制输出电压(Edc)上升时，位于运算放大器109Y的非反向输入端(正端)的输入电压(Vsns)经由电阻器105Y上升，并且位于运算放大器109Y的输出端的电压上升。由于压控振荡器110Y的输入电压上升，因此其输出频率增加，并且压电变压器101Y的驱动频率也增加。从而，在高于驱动频率fx的频率上驱动压电变压器101Y。由于压电变压器101Y的输出电压随着驱动频率fx的增加而下降，因此将输出电压控制到较低的电压。也就是说，图1A中的配置形成负反馈控制电路。

当压电变压器101Y的控制输出电压(Edc)下降时，运算放大器109Y的输入电压(Vsns)也下降，并且位于运算放大器109Y的输出端上的电压下降。由于压控振荡器110Y的输入电压下降，因此其输出频率下降，并且压电变压器101Y的驱动频率也减少。由于压电变压器101Y的输出电压随着驱动频率fx的减少而上升，因此将输出电压控制到较高的电压。

以这种方式，将输出电压控制到恒定电压，以与由从DC控制器201输入到运算放大器109Y的反向输入端(负端)的控制信号的电压(Vcont)所确定的电压相等。

在与四种颜色黄色(Y)、品红(M)、青色(C)和黑色(K)相对应的打印操作中，对应于Y、M、C和K四种颜色的高电压电路即压电变压器以几乎相同的定时进行操作。为了说明第一实施例的特征，下面说明用于黄色(Y)和品红(M)的两个电路的操作。假设电容不同的电容器117Y和117M分别连接到压电变压器101Y和压电变压器101M的输出端。图3A示出关于连接到压电变压器101Y和101M的输出端的电容性负载的频率和升压比之间的关系。图3B示出用于测量对于电容性负载频率和升压比之间的关系的测量电路的示意性配置。

如图3B所示，来自振荡器(OSC)的信号通过放大器(AMP)进行放大，并且被输入到压电变压器101(Y，M)。电容性负载117a(例如电容器)和电压测量负载电阻器117b被连接到压电变压器101(Y，M)的输出端。测量电路使用伏特计来测量压电变压器的输入电压Vin和输出电压Vo。测量电路根据关系Vo/Vin来计算升压比。

图3A是示出对于电容性负载来说频率和升压比之间的关系的曲线图。曲线250-1表示电容器117a的电容为3pF的情况。曲线250-2表示电容器117a的电容为5pF的情况。曲线250-3表示电容器117a的电容为7pF的情况。曲线250-4表示电容器117a的电容为10pF的情况。随着连接到压电变压器101(Y，M)的输出端的电容器的电容增加，最大输出频率移向低频侧，并且升压比下降。该测量使用适当的40MΩ的负载电阻器117b。在这种情况下，对于压电变压器101(Y，M)的电容器117a的电容，最大输出频率和升压比如图3C所示。

下面对根据现有技术的电路(图6)的操作和频率特性以及根据第一实施例的电路(图1A)的操作和频率特性进行比较和说明。图7A是示出当通过现有技术(图6)的电路配置来形成黄色(Y)和品红(M)图像时，高压电源的压电变压器的驱动频率和输出电压之间的关系(频率特性)的曲线图。在图7A中，260-Y表示用于Y转印偏压输出高压电源的压电变压器的频率特性。在这种情况下，用于施加最大输出电压的频率为261Y，与控制输出电压(Edc)相对应的驱动频率为262Y。

另外，260-M表示用于M转印偏压输出高压电源的压电变压器的频率特性。在这种情况下，用于施加最大输出电压的频率为261M，与控制输出电压(Edc)相对应的驱动频率为262M。通常，当输出相同的控制输出电压(Edc)(V)时，由于所使用的压电变压器的个体变化，驱动频率不完全相同。每个压电变压器是以几十Hz到几百Hz的频率差来驱动的。当具有接近的驱动频率的压电变压器布置得相互靠近时，驱动压电变压器101Y和101M的电路通过电源线的布线而相互影响。也就是说，驱动用于Y转印偏压输出高压电源的压电变压器101Y的电路和驱动用于M转印偏压输出高压电源的压电变压器101M的电路相互影响。由于压电变压器(101M和101Y)相互静电电容耦合，因此它们的驱动频率相互影响并且相互干涉。其结果是，处于干涉频率的脉动电压出现在输出电压中，如图7B所示。干涉频率表示压电变压器的驱动频率之间的差。在图7A中，干涉频率被给定为与控制输出电压(Edc)相对应的驱动频率的差的绝对值：

fbeet＝|262Y-262M|(Hz)                  …(1)

由干涉产生的脉动电压频率fbeet(Hz)改变黄色(Y)和品红(M)之间的转印效率。根据脉动电压频率fbeet和成像装置的处理速度(PSmm/S)之间的关系，该影响以视觉上可以识别的周期出现在图像中，并且可能降低图像质量。

根据处理速度PS(mm/S)和由干涉产生的脉动电压频率fbeet(Hz)，出现在图像中的干涉图像周期Tb(mm)的计算如下：

Tb＝PS/fbeet(mm)          …(2)

通常来说，干涉图像周期Tb(mm)在为0.3mm或以上时在视觉上可以识别。干涉图像周期是所打印的图像质量降低的原因。例如，当处理速度PS为100mm/S并且由干涉所产生的脉动电压频率fbeet(Hz)为约350Hz或更小时，干涉图像周期在视觉上可以识别。

在图1A所示的电路配置中，3-pF电容元件(电容器)117Y连接在地和压电变压器101Y的输出端之间，7-pF电容器117M连接在地和压电变压器101M的输出端之间。电容器的电容只是例子，当黄色电容器117Y和品红电容器117M具有不同的电容时，可以提供优选电路配置。

注意，即使当与黄色(Y)或品红(M)图像形成相对应的电路配置中没有电容元件(电容器)连接在地和压电变压器的输出端之间，也可以得到相同的效果。

图1B是示出当通过图1A中的电路配置形成黄色(Y)和品红(M)图像时，高压电源的压电变压器101Y和101M的驱动频率和输出电压之间的关系(频率特性)的曲线图。

在图1A的电路配置中，3-pF电容器连接在地和压电变压器101Y的输出端之间，7-pF电容器连接在地和压电变压器101M的输出端之间。对于连接在地与压电变压器101Y和101M的输出端之间的电容器的电容，最大输出电压、频率和升压比之间的关系如图3A和3C所示。在图1B中，265-Y表示用于Y转印偏压输出高压电源的压电变压器的频率特性。在这种情况下，用于施加最大输出电压的频率为267-Y，与控制输出电压(Edc)相对应的驱动频率为266-Y。

另外，265-M表示用于M转印偏压输出高压电源的压电变压器的频率特性。在这种情况下，用于施加最大输出电压的频率(最大输出频率)为267-M，与控制输出电压(Edc)相对应的驱动频率为266-M。

最大输出频率267-Y为157.3kHz(见图3C中的3-pF电容器)，最大输出频率267-M为151.9kHz(见图3C中的7-pF电容器)。最大输出频率之间的差为5.4kHz。

与控制输出电压(Edc)(V)相对应的频率为266-Y＝158.3KHz和266-M＝152.9kHz。驱动频率之间的差为5.4kHz，这等于最大输出频率之间的差。

在第一实施例中由干涉产生的脉动电压频率fbeet(Hz)为5.4kHz。对于处理速度PS＝100mm/S，干涉图像周期Tb由方程(2)的关系给出：

Tb＝PS/fbeet＝100/5400＝0.018(mm)          …(3)

由于0.3mm或更大的干涉图像周期在视觉上可以识别，因此0.018mm的干涉图像周期是在视觉上不可识别的间距。

即使当压电变压器电容耦合时，由于压电变压器101Y和101M具有不同的共振频率，也可以避免干涉的影响(由干涉产生的电压)。通过将电容不同的电容器连接在地与邻近的压电变压器101Y和101M的输出端之间，可以移动频率特性的分布，以防止压电变压器101Y和101M的共振频率相互接近。频率特性的分布的移动可以排除根据电源布线的压电变压器之间的相互干涉、或者因静电电容耦合而引起的压电变压器之间的相互干涉的影响(由干涉产生电压)。

通过避免相互干涉的影响，可以稳定偏置电压，并且压电变压器的布置可以相互更靠近。其结果是，高压电源单元可以实现高精度和小尺寸。

第一实施例以用于串列式系统的彩色成像装置的转印高压电源为例说明了成像装置。在输出不同偏置电压的高压电源单元中，通过将不同特性的电容器连接在地和邻近的压电变压器的输出端之间，可以排除相互干涉或压电变压器的静电电容耦合的影响。

当将图1A中的电路配置应用到高压电源装置202时，高压电源装置202可以输出偏压，该偏压可免受相互干涉或者因静电电容耦合而引起的压电变压器之间的相互干涉的影响(由涉产生的电压)。

第一实施例可以提供一种使用能抑制压电变压器的驱动频率之间的干涉并能实现尺寸减小和高质量图像的压电变压器的电源装置。

第一实施例可以提供一种具有该电源装置的成像装置。

第二实施例

第一实施例说明了以不同频率驱动压电变压器，以排除使用电压倍压(doubler)整流电路的高压电源装置中压电变压器之间的相互干涉的方法。第二实施例将说明一种高压电源装置，该高压电源装置使用当例如输出电压相对低时无需任何电压倍压整流电路的压电变压器。

图4A是电路图，其示出根据第二实施例使用压电变压器的转印高压电源的电路配置。图4B是曲线图，其示出当通过电路配置(图4A)来形成黄色(Y)和品红(M)图像时，高压电源的压电变压器101Y和101M的驱动频率和输出电压之间的关系(频率特性)。注意，省略了与第一实施例相同的组成部分的说明。

图4A中的电路配置与图1A的不同之处在于，整流装置为由二极管103和电容器104组成的半波整流电路，并且电阻器119被连接在地和压电变压器101的输出端之间。压电变压器101Y和101M的共振频率和升压比取决于连接到其输出端的负载阻抗。随着负载阻抗的降低，共振频率(最大输出频率)和升压比也降低。

第一实施例说明了使用取决于电容性负载的大小的驱动频率之差的配置和操作。第二实施例将说明使用阻抗负载之间的差的配置和操作。

图4A的电路配置采用10-MΩ电阻器119Y和40-MΩ电阻器119M。当黄色(Y)电阻器119Y和品红(M)电阻器119M具有不同的电阻值时，可以提供优选电路配置。注意，即使当在地和与黄色(Y)或品红(M)图像形成相对应的电路配置中的压电变压器的输出端之间没有连接任何阻抗负载时，也可以得到相同效果。

图4B是曲线图，其示出根据第二实施例压电变压器101Y和101M的驱动频率和输出电压之间的关系(频率特性)。在图4B中，268-M表示当连接40-MΩ电阻器119M时的频率特性，268-Y表示当连接10-MΩ电阻器119Y时的频率特性。与40-MΩ负载电阻的频率特性268-M相比，10-MΩ负载电阻的频率特性268-Y将用于施加最大输出电压的最大输出频率降低了约3kHz，并且将最大输出降低了约15％。虽然最大输出电压降低了约15％，但是最大输出电压值比第二实施例中所使用的控制输出电压(Edc)高得多，并且对于电路的控制操作来说是令人满意的。

与控制输出电压(Edc)(V)相对应的压电变压器的驱动频率以270-Y和270-M表示。驱动频率之间的差由方程(1)的关系给出：

fbeet＝|(270-M)-(270-Y)|(kHz)        …(4)

由方程(4)给出的结果得到与3kHz的最大输出频率差几乎相同的值。对于处理速度PS＝100(mm/S)，干涉图像周期Tb由方程(2)的关系给出：

Tb＝PS/fbeet＝100/3000＝0.033(mm)          …(5)

由于0.3mm或更大的干涉图像周期在视觉上是可被识别的，因此0.033mm的干涉图像周期Tb是在视觉上不可识别的周期(间距)。

即使当采用半波整流电路时，电阻值不同的电阻元件分别连接在地和邻近的压电变压器的输出端之间。该结构可以移动频率特性的分布，以防止压电变压器的共振频率相互靠近。频率特性分布的移动可以排除取决于电源布线的压电变压器之间的相互干涉或者因静电电容耦合而引起的压电变压器之间的相互干涉的影响(由干涉产生电压)。

通过避免相互干涉的影响，可以稳定偏置电压，并且压电变压器的布置可以相互更靠近。其结果是，高压电源单元可以实现高精度和小尺寸。

第二实施例可以提供一种使用能抑制压电变压器的驱动频率之间的干涉并能实现尺寸减小和高质量图像的压电变压器的电源装置。

第二实施例可以提供一种具有该电源装置的成像装置。

第三实施例

图5A是电路图，其示出根据本发明第三实施例使用压电变压器的转印高压电源的电路配置。注意，省略了与第一和第二实施例所述的电路配置中相同的组成部分的说明。第三实施例与第一和第二实施例的不同之处主要在于，在使用电压倍压整流电路的高压电源装置中，改变了连接在地和压电变压器101的输出端之间的二极管(整流元件)的数量。

在图5A所示的电路配置中，在整流电路中使用的高压二极管102Y、102M和120M通常具有3～4pF的静电电容。第三实施例积极利用了二极管的静电电容，并且执行与当电容性元件例如电容器被添加到压电变压器101Y和101M的输出端时相同的操作。

图5B是曲线图，其示出当通过图5A所示的电路配置形成黄色(Y)和品红(M)图像时，高压电源的压电变压器101Y和101M的驱动频率和输出电压之间的关系(频率特性)。在图5B中，271-Y表示连接到一般电压倍压整流电路的压电变压器101Y的频率特性。用于施加最大输出电压的频率(最大输出频率)为272-Y，与控制输出电压(Edc)(V)相对应的驱动频率为273-Y。另外，271-M表示当在地和压电变压器101M的输出端之间添加高压二极管120M时，压电变压器101M的频率特性。用于施加最大输出电压的频率(最大输出频率)为272-M，与控制输出电压(Edc)(V)相对应的驱动频率为273-M。

在第三实施例中，控制输出电压(Edc)(V)的压电变压器101M和101Y的驱动频率为273-M＝158kHz和273-Y＝161kHz。增加了二极管120M的压电变压器的驱动频率与当在第一实施例中添加3-pF电容器时得到的驱动频率基本一致(参见图3C中电容器117a的电容为“3pF”的列)。这是因为二极管120M的等效(equivalent)静电电容为约3pF。此时，与控制输出电压(Edc)(V)相对应的驱动频率之间的差由方程(1)的关系给出：

fbeet＝|(273-Y)-(273-M)|(kHz)

     ＝|161-158|＝3kHz                 …(6)

对于处理速度PS＝100(mm/S)，干涉图像周期Tb由方程(2)的关系给出：

Tb＝PS/fbeet＝100/3000＝0.033(mm)      …(7)

由于0.3mm或更大的干涉图像周期在视觉上是可识别的，因此，0.033mm的干涉图像周期Tb是在视觉上不可识别的周期(间距)。

在第三实施例的电路配置中，改变了连接在地和邻近的压电变压器的输出端之间的二极管的数量。因此，可以移动频率特性的分布，以防止压电变压器的共振频率相互靠近。频率特性分布的移动可以排除取决于电源布线的压电变压器之间的相互干涉或者因静电电容耦合而引起的压电变压器之间的相互干涉的影响(由干涉产生的电压)。

通过避免相互干涉的影响，可以稳定偏置电压，并且压电变压器的布置可以相互更靠近。高压电源单元可以实现高精度和小尺寸。

第三实施例可以提供一种使用能抑制压电变压器的驱动频率之间的干涉并能实现尺寸减小和高质量图像的压电变压器的电源装置。

第三实施例可以提供一种具有该电源装置的成像装置。

第四实施例

根据第四实施例的高压电源装置202包括：压电变压器，其用于输出电压；以及整流元件，其用于根据负载对从压电变压器输出的电压进行整流和平滑，并且输出所得到的电压。该高压电源装置202包括：压控振荡器，其用于根据输入控制信号来控制输出信号的频率；以及电源电压供应元件，其由从压控振荡器输出的信号驱动，并且将电源电压供应给压电变压器。

该高压电源装置202还包括连接在地和压电变压器(例如101Y)的输出端之间的共振频率改变装置(共振频率改变电路)917Y。该共振频率改变装置(共振频率改变电路)917Y可以在不同于另一压电变压器(例如101M)的驱动频率上驱动压电变压器101Y。

图9是电路图，其示出根据第四实施例使用压电变压器的转印高压电源的电路配置。该电路配置与根据第一实施例的图1A中的电路配置的不同之处在于，共振频率改变装置(共振频率改变电路)917Y和共振频率改变装置(共振频率改变电路)917M分别连接在地和压电变压器101Y和101M的输出端之间。

共振频率改变电路917Y和917M可以可变地控制压电变压器101Y和101M的驱动频率。一个共振频率改变电路917Y可以可变地设置与连接在地和压电变压器101M的输出端之间的另一共振频率改变装置(共振频率改变电路)917M不同的负载特性。可以被可变地设置的负载特性包括例如电容性负载、阻抗负载、所连接的二极管的等效负载、及其组合。

共振频率改变电路917Y和917M可以实现与第一实施例中所述的连接电容性负载、第二实施例中所述的连接阻抗负载、以及第三实施例中所述的连接二极管相同的效果。共振频率改变电路917Y和917M的驱动频率的可变量(Fvari)可被控制为包含包括压控振荡器的压电变压器的共振频率的变动(variation)(Fdiff)。驱动频率的可变量(Fvari)和共振频率的变动(Fdiff)之间的关系可以被设置为满足下式：

Fvari(Hz)＞Fdiff(Hz)                  …(8)

例如，压电变压器的共振频率的变化范围为2.2(kHz)，包括压控振荡器的变动的共振频率的变化范围的频率被设置为Fdiff(Hz)＝约2.4(kHz)。在这种情况下，当共振频率改变电路917(Y，M)中的驱动频率的可变量(Fvari)被设置为3kHz或更大时，可以移动频率特性的分布，从而即使在变动的影响下，也可以防止共振频率相互靠近。移动频率特性的分布可以排除取决于电源布线的压电变压器之间的相互干涉或者因静电电容耦合而引起的压电变压器之间的相互干涉的影响(由干涉产生的电压)。通过避免相互干涉的影响，可以稳定偏置电压，并且压电变压器的布置可以相互更靠近。因此，高压电源单元可以实现高精度和小尺寸。

第一至第三实施例通过连接满足不等式(8)的关系并且具有负载特性的电容性元件、电阻元件和二极管(整流元件)，实现了优选电路配置(图1A、4A和5A)。

上述实施例说明了用于串列式系统的彩色成像装置的转印高压电源。本发明的要旨也可以应用于排除用于输出不同偏压的高压电源单元中的相互干涉或者因静电电容耦合而引起的压电变压器之间的相互干涉的影响(由干涉产生的电压)。

作为本发明的应用对象，成像装置并不限于彩色成像装置，可以是形成单色图像的单色成像装置。通过将图1A、4A和5A的任一个中的电路配置应用到构成成像装置401的高压电源装置202，高压电源装置202可以输出偏压，该偏压可免受相互干涉或者因静电电容耦合而引起的压电变压器之间的相互干涉的影响。

第四实施例可以提供一种使用能抑制压电变压器的驱动频率之间的干涉并能实现尺寸减小和高质量图像的压电变压器的电源装置。

第四实施例可以提供一种具有该电源装置的成像装置。

第五实施例

下面参考图10来说明本发明的第五实施例。图10是电路图，其示出使用压电变压器的转印高压电源的电路配置。第五实施例对于正、负电压输出电路均是有效的。第五实施例将说明通常需要正电压的转印高压电源。转印高压电源包括四个电路，其与用于黄色(Y)、品红(M)、青色(C)和黑色(K)的转印辊430Y、430M、430C和430K相对应。与参考图1A的第一实施例中所述的附图标记相同的附图标记表示相同的组成部分。在上述实施例中已经说明了电路的操作原理，因此这里省略其详细说明。

在说明第五实施例之前，参考图16和17来说明改变压电变压器的驱动频率和提高图像质量中的问题。图16是曲线图，其示出与Y、M、C和K相对应的压电变压器的驱动频率的分布(1634、1633、1632和1631)。在图16中，按照Y、M、C和K的顺序进行打印。驱动频率从高频率到低频率进行控制(图16中的控制方向)。在驱动频率fx1、fx2、fx3和fx4输出控制输出电压(Edc)。在与Y、M、C和K相对应的压电变压器的驱动频率的分布中，用于各颜色的压电变压器的输出电压在频率f1、f2、f3和f4达到最大。

图17为时序图，其示出驱动频率(fx1、fx2、fx3和fx4)和输出控制输出电压(Edc)的定时之间的关系。目标控制输出电压(Edc)是在与Y、M、C和K的压电变压器的驱动频率(fx1～fx4)相对应的偏压的前沿定时输出的。压电变压器从断开(OFF)变成接通(ON)(1731～1734)。

如果压电变压器101M开始以驱动频率fx2(1734)被驱动而压电变压器101Y以驱动频率fx1(1744)被驱动，则驱动频率fx2与驱动频率fx1在点1735发生干涉。如果压电变压器101C开始以驱动频率fx3(1742)被驱动而压电变压器101M以驱动频率fx2(1743)被驱动，则驱动频率fx3与驱动频率fx2在点1736发生干涉。如果压电变压器101K开始以驱动频率fx4(1741)被驱动而压电变压器101C以驱动频率fx3(1742)被驱动，则驱动频率fx4与驱动频率fx3在点1737发生干涉。如果用于一种颜色的驱动频率与用于另一颜色的驱动频率发生干涉，则偏压发生临时变化，并且作为斑纹图案(striped pattern)出现在输出图像中，因而降低了图像质量。特别地，在偏压上升时驱动频率之间的干涉对于连续打印中的第一页或者间歇式打印中的每一页会产生严重问题。

第五实施例的电路配置的特征在于，静电电容不同的电容器117Y、117M、117C和117K分别连接到压电变压器101Y、101M、101C和101K的输出端。图11是示出当静电电容变化时，电路的驱动频率和输出电压之间的关系的曲线图。在图11中，附图标记1101表示当电容器117(Y，M，C，K)的静电电容被设置为10pF时，驱动频率和输出电压之间的关系的分布。附图标记1102表示当静电电容被设置为7pF时，驱动频率和输出电压之间的关系的分布。附图标记1103表示当静电电容被设置为5pF时，驱动频率和输出电压之间的关系的分布。附图标记1104表示当静电电容被设置为3pF时，驱动频率和输出电压之间的关系的分布。随着为电容器117(Y，M，C，K)设置的静电电容的增加，驱动频率的峰值(最大驱动频率)向低频侧移动。

图12A和12B为时序图，其示出当成像装置形成图像时，高压充电操作的定时。图12A示出在连续打印中压电变压器101(Y，M，C，K)从断开切换到接通时的定时。此时，处于断开状态的压电变压器101Y、101M、101C和101K按照Y、M、C和K的顺序被接通。在接通状态下，当存在打印薄片(有薄片)以及当打印薄片被输送(薄片间)时，压电变压器保持接通。图12B示出在间歇式(intermittent)打印中压电变压器101(Y，M，C，K)从断开切换到接通时的时序。与连续打印类似，处于断开状态的压电变压器101Y、101M、101C和101K按照Y、M、C和K的顺序被接通。另外，在显影和转印中，压电变压器101Y、101M、101C和101K以相同的顺序进行操作。

考虑到驱动顺序Y、M、C和K，改变图10的电路配置中的电容器117Y、117M、117C和117K的静电电容，以移动电路的驱动频率的峰值(最大驱动频率)。

作为静电电容设置的例子，电容器117Y被设置为10pF；电容器117M被设置为7pF；电容器117C被设置为5pF；电容器117K被设置为3pF。图13示出当对电容器117Y、117M、117C和117K设置了这些静电电容时，驱动频率和输出电压之间的关系。

在图13中，附图标记1311表示电容器117Y的静电电容被设置成10pF时，驱动频率和输出电压之间的关系的分布。附图标记1312表示当电容器117M的静电电容被设置成7pF时，驱动频率和输出电压之间的关系的分布。附图标记1313表示当电容器117C的静电电容被设置成5pF时，驱动频率和输出电压之间的关系的分布。附图标记1314表示当电容器117K的静电电容被设置成3pF时，驱动频率和输出电压之间的关系的分布。在驱动频率f1、f2、f3和f4，用于各颜色的压电变压器101Y、101M、101C和101K的输出电压达到最大。与目标控制输出电压(Edc)相对应的Y、M、C和K驱动频率为fx1、fx2、fx3和fx4，这些驱动频率满足：

fx1＜fx2＜fx3＜fx4                       …(9)

图14为时序图，其示出驱动频率(fx1，fx2，fx3，fx4)和输出控制输出电压(Edc)的定时之间的关系。在对应于Y、M、C和K的压电变压器的驱动频率(fx1～fx4)的偏压的前沿定时输出目标控制输出电压(Edc)。然后，压电变压器从断开变成接通(1401～1404)。

即使在压电变压器101Y以驱动频率fx1(1405)被驱动的同时压电变压器101M开始以驱动频率fx2(1406)被驱动，也不会产生驱动频率相互交叉的点，并且驱动频率不相互干涉。

另外，压电变压器101(M，C，K)的驱动频率不与其余的压电变压器的驱动频率干涉。

因此，驱动频率之间的干涉可以通过改变和设置电容器117Y、117M、117C和117K的静电电容，以使图10所示的电路配置满足不等式(9)中的驱动频率之间的关系来消除。

该设置可以防止在连续打印中(特别是对第一页)或者在间歇式打印中的每一页上图像质量的降低。

第五实施例可以提供一种使用能抑制压电变压器的驱动频率之间的干涉并能实现尺寸减小和高质量图像的压电变压器的电源装置。

第五实施例可以提供一种具有该电源装置的成像装置。

第六实施例

下面说明本发明的第六实施例。第六实施例也采用图10中的电路配置。第六实施例与第五实施例的主要不同之处在于，通过改变共振电路的常数来在颜色之间改变压电变压器101Y、101M、101C和101K的驱动电压，并且通过改变共振特性来改变目标控制输出电压(Edc)的驱动频率。根据第六实施例的成像装置也是按照Y、M、C和K的顺序来形成图像。高充电电压以相同的顺序上升，并且高显影电压和高转印电压也是以相同的顺序上升。

以C_115Y、C_115M、C_115C、和C_115K表示图10所示的电容器115Y、115M、115C和115K的静电电容，这些静电电容满足不等式(10)。由于电容器117Y、117M、117C和117K具有相同的设置值，因此在驱动频率与输出电压之间的关系中，Y、M、C和K的最大驱动频率是相等的。换句话说，与图13中的最大驱动频率(f1、f2、f3和f4)不同，这些最大驱动频率相互是一致的。

C_115Y＞C_115M＞C_115C＞C_115K                …(10)

当电容器115Y、115M、115C和115K的静电电容值被设置成满足不等式(10)时，各颜色的电路的共振特性和升压比改变，并且驱动压电变压器的电压也改变。图15是曲线图，其示出当电容器115(Y，M，C，K)的静电电容值被设置成满足不等式(10)时，压电变压器101(Y，M，C，K)和输出电压之间的关系。在图15中，附图标记1521表示基于电容器115Y的静电电容设置的驱动频率和输出电压之间的关系的分布。附图标记1522表示基于电容器115M的静电电容设置的驱动频率和输出电压之间的关系的分布。附图标记1523表示基于电容器115C的静电电容设置的驱动频率和输出电压之间的关系的分布。附图标记1524表示基于电容器115K的静电电容设置的驱动频率和输出电压之间的关系的分布。

在图15中，由附图标记1521表示的Y升压比是最低的，由附图标记1524表示的K升压比是最高的。对于每种颜色，最大输出电压在共振频率f₀(共振频率)处被输出。输出电压(V)的分布形成以f₀为中心的钟型。通过将与目标控制输出电压(Edc)相对应的各颜色的驱动频率按照Y、M、C和K的顺序变成fx1、fx2、fx3和fx4，驱动频率可以被设置成不同的频率。

类似地，通过改变各颜色的电感器112Y、112M、112C和112K的值，可以改变共振特性和升压比。与目标控制输出电压(Edc)相对应的各颜色的驱动频率fx1、fx2、fx3和fx4可以被设置成不同的频率。

根据开始进行成像的颜色的顺序(例如Y→M→C→K)，设置电容器115Y、115M、115C和115K的静电电容值，以使压电变压器101Y、101M、101C和101K的驱动频率之间的关系满足不等式(9)的关系。

另外，在这种情况下，如图14所示，即使在压电变压器101Y以驱动频率fx1(1405)被驱动的同时压电变压器101M开始以驱动频率fx2(1406)被驱动，也不会产生驱动频率相互交叉的点，即，驱动频率不相互干涉。另外，压电变压器101(M，C，K)的驱动频率与其余的压电变压器的驱动频率不发生干涉。

因此，驱动频率之间的干涉可以这样来消除：根据不等式(10)改变和设置电容器115Y、115M、115C和115K的静电电容，使得图10所示的电路配置满足不等式(9)中的驱动频率之间的关系。

该设置可以防止在连续打印中(特别是对第一页)或者在间歇式打印的每一页上图像质量的降低。

第六实施例可以提供一种使用能抑制压电变压器的驱动频率之间的干涉并能实现尺寸减小和高质量图像的压电变压器的电源装置。

第六实施例可以提供一种具有该电源装置的成像装置。

第七实施例

下面说明本发明的第七实施例。第七实施例也采用图10中的电路配置。在第五和第六实施例中，驱动频率是通过改变电路常数来设置的。在第七实施例中，共振频率被提前选择的压电变压器用作各颜色的压电变压器101Y、101M、101C和101K。

根据开始进行成像的颜色的顺序(例如Y→M→C→K)来选择压电变压器101Y、101M、101C和101K的共振频率(f1、f2、f3和f4)，以满足不等式(9)的关系。通过选择满足不等式(9)的关系的共振频率，在驱动压电变压器101Y、101M、101C和101K时驱动频率和输出电压之间的关系与第五实施例中的图13和14所示的关系是相同的。

由于在开始成像时各颜色的压电变压器101Y、101M、101C和101K的驱动频率fx1、fx2、fx3和fx4不相互交叉，因此压电变压器101Y、101M、101C和101K的驱动频率在成像期间不发生相互干涉。

上述实施例以按照Y、M、C和K的顺序形成图像的串列式系统的彩色成像装置中所使用的充电高压电源为例说明了成像装置。然而，本发明的要旨并不限于此。例如，本发明的要旨还可以应用于以另一颜色顺序、另一用于显影、转印等的高压偏压来形成图像的串列式系统的成像装置。

根据第七实施例，在各颜色的高压电路中采用事先设置成不同共振频率的压电变压器。可以形成完全发挥压电变压器的性能的高压电路，而无需考虑由于电路常数的不同而产生的颜色间的输出性能的差异。

其结果是，压电变压器的驱动频率之间的干涉可以这样来消除：选择压电变压器101Y、101M、101C和101K的共振频率，使得图10所示的电路配置满足不等式(9)中的驱动频率之间的关系。

该设置可以防止在连续打印中(特别是对第一页)或者在间歇式打印的每一页上图像质量的降低。

第七实施例可以构建高压电源电路，在该高压电源电路中，在各颜色的高压电源中采用共振频率被预先设置成不同的压电变压器，并且压电变压器的性能可以完全发挥出来，而无需考虑由于电路常数的改变而产生的颜色之间的输出性能的差异。

在不脱离本发明的精神和范围的情况下，显然可以做出本发明的很多明显不同的实施例，因此应当理解，除了在权利要求中所定义之外，本发明不局限于具体实施例。

Claims (11)

1.一种电源装置，其包括多个电源电路，每个所述电源电路具有压电变压器和压控振荡器，所述压控振荡器用于根据控制信号生成具有该压电变压器的驱动频率的信号，其中，

当从至少一个电源电路和另一电源电路提供的电压被输出时，所述一个电源电路的压控振荡器生成频率与从所述另一电源电路的压控振荡器输出的信号的频率不接近的信号。

2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述一个电源电路中的压电变压器的输出侧连接到一元件，该元件的负载特性与连接到所述另一电源电路中的压电变压器的输出侧的元件的负载特性不同。

3.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于，由所述一个电源电路的该元件与所述另一电源电路的该元件之间的负载特性的差异所引起的驱动频率的差大于压电变压器的共振频率的变动。

4.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于，所述一个电源电路和所述另一电源电路至少包括电容互不相同的电容性元件和电阻值互不相同的电阻器中的一个。

5.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述一个电源电路中的压电变压器的输出侧不连接与连接到所述另一电源电路中的压电变压器的输出侧的元件相对应的元件。

6.根据权利要求5所述的电源装置，其特征在于，连接到所述另一电源电路中的压电变压器的输出侧的元件至少包括电阻元件和整流元件中的一个。

7.一种成像装置，其包括：

根据权利要求1所述的电源装置；以及

成像单元，用于形成调色剂图像，所述成像单元使用从所述电源装置施加的电压。

8.根据权利要求7所述的成像装置，其特征在于，

每个电源电路可变地控制压电变压器的驱动频率，以提供要输出的电压，以及

控制一个电源电路的压控振荡器，以防止处于到在所述一个电源电路中获得该电压为止的过渡状态的驱动频率接近另一电源电路的驱动频率。

9.根据权利要求7所述的成像装置，其特征在于，

所述成像单元包括以多种颜色分别形成调色剂图像的多个成像单元；以及

该多个电源电路分别将电源电压施加给该多个成像单元。

10.根据权利要求9所述的成像装置，其特征在于，当施加给该多个成像单元的电源电压依次上升时，控制一个电源电路的压控振荡器，以防止处于到所述一个电源电路中的输出上升为止的过渡状态的驱动频率接近另一电源电路的驱动频率。

11.一种成像装置，其具有多个用于形成颜色互不相同的图像的颜色站，该成像装置包括多个高压电源电路，每个该高压电源电路具有用于输出每个该颜色站所使用的高电压的压电变压器，

其中，以相互不接近的驱动频率来驱动用于将高电压输出到至少两个颜色站的至少两个压电变压器。

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