KR20090013655A - High voltage power apparatus of piezoelectric transformer type and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치 및 화상 형성 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a high-voltage power supply apparatus and an image forming apparatus of a piezoelectric transformer system.
전자 사진 프로세스에 의해 화상을 형성하는 화상 형성 장치에 있어서, 감광체에 전사 부재를 당접시켜 전사하는 직접 전사 방식을 사용하는 경우, 전사 부재에는 도전체의 회전축을 가진 롤러 모양의 도전성 고무가 사용된다. 이 때, 전사 부재의 구동은 감광체의 프로세스 속도에 따라 제어된다. 또한, 전사 부재에 인가하는 전압으로, 직류 바이어스 전압이 사용되는데, 직류 바이어스 전압의 극성은 일반적인 코로나 방전식의 전사 전압의 극성과 동일하다. In an image forming apparatus for forming an image by an electrophotographic process, in the case of using a direct transfer method in which a transfer member is brought into contact with a photosensitive member, a roller-shaped conductive rubber having a rotating shaft of a conductor is used as the transfer member. At this time, the driving of the transfer member is controlled in accordance with the process speed of the photosensitive member. As a voltage applied to the transfer member, a direct current bias voltage is used, and the polarity of the direct current bias voltage is the same as that of a general corona discharge type transfer voltage.
이와 같이, 전사 롤러를 이용하여 양호한 전사를 하기 위해서는 일반적으로 3kV 정도의 전압(소요 전류는 수μA)을 전사 롤러에 인가하여야 한다. 종래에는 화상 형성 처리에 필요한 고전압을 생성하기 위해서 코일식 전자 트랜스를 사용하였다. 하지만, 전자 트랜스는 구리선, 보빈, 자심(磁芯)으로 구성되어 있고, 3kV 정도의 전압을 인가하여 사용하는 경우에는 출력 전류 값이 수 μA 정도로 매우 작기 때문에, 각 부분에서 누설 전류를 최소화하여야 했다. 누설 전류를 최소화하기 위해, 전자 트랜스의 코일을 유기 절연물에 의해 몰드로 만드는 방법을 사용하였다. 하지만, 이와 같은 방법을 사용하는 경우, 발연 및 발화의 위험이 있고, 공급 전력에 비해 큰 전자 트랜스가 요구되므로, 고압 전원 장치의 소형화 및 경량화가 용이하지 않다는 문제점이 있었다. In this way, in order to perform good transfer using the transfer roller, a voltage of about 3 kV (required current is several μA) is generally required to be applied to the transfer roller. Conventionally, coil type electron transformers have been used to generate high voltages required for the image forming process. However, the electron transformer is composed of copper wire, bobbin, and magnetic core, and when the voltage of about 3kV is applied, the output current value is very small, such as several μA, so the leakage current should be minimized in each part. . In order to minimize the leakage current, a method of forming a coil of an electronic transformer into an organic insulator was used. However, in the case of using such a method, there is a risk of smoke and ignition, and a large electronic transformer is required compared to the power supply, and thus there is a problem that the miniaturization and weight reduction of the high-voltage power supply device are not easy.
그래서, 이러한 문제점을 보완하기 위해 박형, 경량의 고출력 압전 트랜스를 이용하여 고전압을 발생시키는 방법이 검토되었다. 즉, 세라믹을 소재로 한 압전 트랜스를 이용하면, 전자 트랜스 이상의 효율로 고전압을 생성하는 것이 가능해진다. 게다가, 1 차측 및 2 차측 사이의 결합에 관계없이 1 차측과 2 차측의 전극 사이의 거리를 떼어놓는 것이 가능해지기 때문에, 특별히 절연을 위한 몰드 가공을 할 필요가 없으며, 발연 발화의 위험성도 없어진다. 그 때문에, 고압 전원 장치를 소형ㆍ경량으로 할 수 있다는 뛰어난 특성을 얻을 수 있다.Thus, in order to compensate for this problem, a method of generating a high voltage using a thin, lightweight, high-power piezoelectric transformer has been examined. In other words, when a piezoelectric transformer made of ceramic material is used, it is possible to generate a high voltage with an efficiency higher than that of the electronic transformer. In addition, since it becomes possible to separate the distance between the electrodes of the primary side and the secondary side irrespective of the coupling between the primary side and the secondary side, there is no need to perform mold processing for insulation in particular, and there is no risk of fuming ignition. Therefore, the outstanding characteristic that a high voltage power supply device can be made small and light can be obtained.
이와 같이, 압전 트랜스를 이용한 고압 전원 장치에서 압전 트랜스는 일반적인 주파수에 의한 출력 제어가 가능하지만, 고압 전원 제어 회로 구성에 의한 주파수 제어에서는 출력 전압의 가변폭의 제한 및 비효율성의 문제점이 있었다. 즉, 압전 트랜스에는 복수의 공진점이 존재하므로, 주파수를 높게 하여 출력 전압을 낮추려고 하는 경우, 주파수를 크게 변화시키면 다음 공진점에서 오히려 출력 전압이 상승하게 된다. 따라서, 출력 전압의 가변 폭을 크게 할 수 없었다. 또한, 구동 전압의 주파수에는 구동 전압의 발생에 효율적인 범위와 나쁜 범위가 있는데, 출력 전압의 가변폭을 크게 하면, 효율이 나쁜 범위의 주파수도 사용하여야 하므로, 전 체적으로 효율이 나쁘게 되는 문제점이 있었다. As described above, in the high-voltage power supply device using the piezoelectric transformer, the piezoelectric transformer can control the output by a general frequency. However, in the frequency control by the high-voltage power supply control circuit configuration, there is a problem of limiting the variable width of the output voltage and inefficiency. That is, since a plurality of resonance points exist in the piezoelectric transformer, when the frequency is increased to lower the output voltage, a large change in frequency causes the output voltage to rise rather than at the next resonance point. Therefore, the variable width of the output voltage could not be increased. In addition, the frequency of the driving voltage has an efficient range and a bad range for generating the driving voltage. When the variable width of the output voltage is increased, the frequency of the inefficient range must also be used, so that the overall efficiency is poor. .
이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 주파수 제어와 구동 전압의 듀티 비율을 동시에 제어하는 기술이 제안되었다. 이러한 제안된 기술을 사용하여 주파수 제어와 구동 전압의 듀티 비율을 동시에 제어하여 출력 전압을 일정하게 하면, 낮은 출력 전압 및 넓은 가변폭을 얻을 수 있으므로, 안정성이 뛰어난 정전압 전원을 얻을 수 있으며, 주파수 및 듀티 비율의 효율적인 범위끼리 조합하면, 효율을 향상시킬 수 있었다. In order to solve this problem, a technique for simultaneously controlling the duty ratio of the frequency control and the driving voltage has been proposed. By using the proposed technique to control the frequency ratio and the duty ratio of the driving voltage at the same time to make the output voltage constant, a low output voltage and a wide variable width can be obtained, and thus a stable constant voltage power supply can be obtained. By combining efficient ranges of duty ratios, the efficiency was improved.
하지만, 제안된 기술에서의 구동 전압 제어부의 주파수 및 듀티 비율 동시 제어 회로는 저항과 콘덴서에 의한 충방전 회로에 의해 삼각파를 작성하고, 이 삼각파에 기초하여 주파수 및 듀티 비율을 동시에 제어하므로, 정수 값의 제조 불규칙이나 온도에 의한 정수 값의 변동으로 인해, 부하 전류가 급격히 커지게 되는 경우, 공진 주파수를 초월하여 제어가 불가능하게 되는 문제점이 있었다. 또한, 공진 주파수 부근까지 구동 주파수를 사용할 수 없었기 때문에, 효율을 향상시킬 수 없는 문제점이 있었다. However, the frequency and duty ratio simultaneous control circuit of the driving voltage controller in the proposed technique generates a triangular wave by a charge and discharge circuit by a resistor and a capacitor, and simultaneously controls the frequency and duty ratio based on the triangular wave. If the load current is rapidly increased due to the irregularity in manufacturing or fluctuation of the constant value due to temperature, there is a problem that the control is impossible beyond the resonance frequency. In addition, since the driving frequency cannot be used until the resonance frequency, there is a problem that the efficiency cannot be improved.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 부품 정수의 제조 불규칙이나 온도 변동에 의해 제어 불능이나 이상 발진 상태에 빠지지 않고, 넓은 출력 값의 범위에서 안정된 고효율로 구동 주파수 및 듀티 비율을 동시에 제어할 수 있는 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는데 있다. The technical problem to be solved by the present invention has been made in view of the above problems, and the driving frequency and duty are stable at a high efficiency in a wide range of output values without falling into an uncontrollable or abnormal oscillation state due to manufacturing irregularities or temperature fluctuations of component constants. The present invention provides a piezoelectric transformer-type high-voltage power supply device and an image forming device that can simultaneously control the ratio.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 고압 출력의 고속 상승이 가능한 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는데 있다. In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a piezoelectric transformer-type high-voltage power supply device and an image forming apparatus capable of high-speed rise of the high-voltage output.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 압전 트랜스에 소정의 구동 주파수 및 듀티 비율에 의해 제어된 구동 전압을 인가함으로써 상기 트랜스가 출력한 출력 전압을 부하에 공급하는 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치는 상기 출력 전압과 상기 출력 전압을 소정의 값으로 제어하기 위한 출력 제어 전압을 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 출력 전압의 변동을 디지털 변동 값으로 검출하는 출력 전압 검출부; 및 상기 검출된 디지털 변동 값에 따라 상기 구동 주파수 및 상기 듀티 비율을 제어하는 구동 제어부를 포함한다. In order to solve the above technical problem, a piezoelectric transformer-type high voltage power supply for supplying an output voltage output from the transformer to a load by applying a driving voltage controlled by a predetermined driving frequency and duty ratio to the piezoelectric transformer according to the present invention. An output voltage detector for comparing the output voltage with an output control voltage for controlling the output voltage to a predetermined value, and detecting a variation of the output voltage as a digital variation value based on the comparison result; And a driving controller for controlling the driving frequency and the duty ratio according to the detected digital variation value.
상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 화상장치는 잠상 담지체의 표면을 동일하게 대전시키는 대전 수단; 상기 대전 후의 상기 잠상 담지체의 표면에 잠상을 형성시키는 노광 수단; 상기 잠상을 현상하는 현상 수단; 상기 잠상 담지체에 형성되는 토너상을 전사재에 전사시키는 전사 수단; 및 상기 대전 수단, 상기 현상 수단, 상기 전사 수단들 중 적어도 어느 하나의 수단에 전압을 공급하는 전원 장치를 포함하며, 상기 전원 장치는 본 발명에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다. In order to solve the another technical problem, the imaging apparatus according to the present invention comprises: charging means for charging the surface of the latent image bearing member equally; Exposure means for forming a latent image on a surface of the latent image bearing member after the charging; Developing means for developing the latent image; Transfer means for transferring a toner image formed on the latent image bearing member to a transfer material; And a power supply device supplying a voltage to at least one of the charging means, the developing means, and the transfer means, wherein the power supply device is any one of a piezoelectric transformer-type high voltage power supply device. It features.
본 발명에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치는 출력 전압과 출력 전압을 소정의 값으로 제어하기 위한 출력 제어 전압을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 출력 전압의 변동을 디지털 변동 값으로서 검출하는 출력 전압 검출부; 및 검출된 디지털 변동 값에 따라 구동 주파수 및 듀티 비율을 제어하는 구동 제어부를 포함함으로서, 부품 정수의 제조 불규칙이나 온도 변동에 의한 제어 불능이나 이상 발진에 빠지지 않고, 넓은 출력 값의 범위에서 안정된 고효율로 구동 주파수 및 듀티 비율을 동시에 제어할 수 있으며, 고압 출력의 고속 상승을 가능하게 할 수 있는 효과가 있다. The piezoelectric transformer-type high voltage power supply device according to the present invention compares an output voltage with an output control voltage for controlling the output voltage to a predetermined value, and based on the comparison result, an output voltage for detecting a change in the output voltage as a digital variation value Detection unit; And a driving control unit for controlling the driving frequency and duty ratio according to the detected digital variation value, so that it does not fall into uncontrollable or abnormal oscillation due to manufacturing irregularity or temperature variation of a component constant, and has a stable high efficiency over a wide range of output values. The driving frequency and the duty ratio can be controlled at the same time, and there is an effect of enabling a high speed rise of the high voltage output.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예들을 상세히 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호로 표기하여 중복 설명을 생략한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has a substantially same functional structure, it represents with the same code | symbol, and overlapping description is abbreviate | omitted.
[일반적인 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치에 대해] [About high-voltage power supply device of general piezoelectric transformer method]
본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원장치를 설명하기에 전에, 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치와 일반적인 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치 사이의 구성상의 차이점을 명확히 하기 위해 일반적인 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. Before describing the piezoelectric transformer-type high voltage power supply device according to the preferred embodiments of the present invention, the configuration between the piezoelectric transformer-type high-voltage power supply device and the conventional piezoelectric transformer-type high-voltage power supply device according to the preferred embodiments of the present invention. In order to clarify the differences between the phases, a general piezoelectric transformer-type high-voltage power supply device will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
도 1은 일반적인 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating a high-voltage power supply device of a general piezoelectric transformer system.
일반적인 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치에서 고압 전원의 압전 트랜스(T901)로는 압전 세라믹 트랜스가 이용된다. 압전 트랜스(T901)의 교류 출력은 다이오드들(D902, D903) 및 고압 콘덴서(C904)에 의해 정전압으로 정류 평활되고, 정류 평활된 출력 전압은 부하인 전사 롤러(미도시)에 공급된다. 또한, 정류 평활된 출력 전압은 저항들(R905, R906, R907)에 의해 분압 되고, 보호용 저항(R908)을 통해 연산 증폭기(operational amplifier)(Q909)의 비반전 입력단자(+단자)에 입력된다. A piezoelectric ceramic transformer is used as a piezoelectric transformer T901 of a high voltage power source in a general piezoelectric transformer type high voltage power supply device. The AC output of the piezoelectric transformer T901 is rectified and smoothed to a constant voltage by the diodes D902 and D903 and the high voltage capacitor C904, and the rectified smoothed output voltage is supplied to a transfer roller (not shown) which is a load. In addition, the rectified smoothed output voltage is divided by the resistors R905, R906 and R907, and is input to the non-inverting input terminal (+ terminal) of the operational amplifier Q909 through the protective resistor R908. .
한편, 연산 증폭기의 반전 입력단자(-단자)에는 저항(R914)을 통해 DC 콘트롤러로부터 아날로그 신호인 고압 전원의 제어 신호(Vcont)가 입력된다. 연산 증폭기(Q909), 저항(R914) 및 콘덴서(C913)는 적분 회로를 구성하며, 저항(R914) 값 및 콘덴서(C913) 값에 의해 정해지는 적분 상수로 적분 처리된 제어 신호(Vcont)가 연산 증폭기(Q909)에서 출력된다. Meanwhile, the control signal Vcont of the high voltage power source, which is an analog signal, is input from the DC controller to the inverting input terminal (− terminal) of the operational amplifier through the resistor R914. The operational amplifier Q909, the resistor R914 and the capacitor C913 constitute an integral circuit, and the control signal Vcont integrated with the integral constant determined by the value of the resistor R914 and the capacitor C913 is calculated. It is output from the amplifier Q909.
연산 증폭기(Q909)의 출력단은 전압 제어 발진기(VCO)(910)에 접속되며, 그 출력단이 인덕터(L912)에 접속된 트랜지스터(Q911)를 구동함으로써, 압전 트랜스(T901)의 1 차측에 구동 주파수의 전원을 공급한다. 이와 같이, 전자 사진 방식의 화상 형성 장치의 고압 전원 유닛은 이러한 압전 트랜스를 이용한다. The output terminal of the operational amplifier Q909 is connected to the voltage controlled oscillator (VCO) 910, and the output terminal thereof drives the transistor Q911 connected to the inductor L912, thereby driving the drive frequency to the primary side of the piezoelectric transformer T901. To supply power. In this way, the high-voltage power supply unit of the electrophotographic image forming apparatus uses such a piezoelectric transformer.
도 2 및 도 3은 일반적인 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치에서 압전 트랜스의 구동 주파수를 설명하기 위한 파형도들이다. 2 and 3 are waveform diagrams for explaining the driving frequency of the piezoelectric transformer in a high-voltage power supply device of a general piezoelectric transformer.
압전 트랜스의 특성은 일반적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 공진 주파수(f0)에서 최대 출력 전압을 가지며, 공진 주파수를 기준으로 고주파수측 또는 좌 주파수측에서 출력 전압이 작아지는 형태를 가진다. 따라서, 구동 주파수를 통해, 출력 전압을 제어할 수 있다. 압전 트랜스의 출력 전압을 증가시키는 경우에는 공진 주파수보다 큰 구동 주파수(fx)를 공진 주파수(f0)로 변화시키면 된다. Generally, the piezoelectric transformer has a maximum output voltage at the resonant frequency f0 as shown in FIG. 2, and has a form in which the output voltage is reduced at the high frequency side or the left frequency side based on the resonance frequency. Therefore, the output voltage can be controlled through the driving frequency. When the output voltage of the piezoelectric transformer is increased, the drive frequency fx larger than the resonance frequency may be changed to the resonance frequency f0.
전자 사진 방식의 화상 형성 장치의 고압 전원 유닛에서는 도 2에 도시된 고압 전원 회로를 복수 개 가지고, 대전, 현상, 전사 등의 바이어스를 출력하여 화상 형성을 하고 있다.The high voltage power supply unit of the electrophotographic image forming apparatus has a plurality of high voltage power supply circuits shown in FIG. 2, and forms an image by outputting a bias such as charging, developing and transferring.
그렇지만, 도 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치는 아날로그 신호 처리에 의해 압전 트랜스의 구동 주파수 제어하므로, 희망하는 출력 제어 전압 값에 도달할 때까지 시간 지연의 문제가 발생한다. However, as shown in FIG. 2, since the high-voltage power supply apparatus of the general piezoelectric transformer system controls the driving frequency of the piezoelectric transformer by analog signal processing, a problem of time delay occurs until the desired output control voltage value is reached. .
또한, 압전 트랜스에는 복수의 공진점이 존재할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 압전 트랜스는 4 개의 공진점이 존재할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 공진 주파수(f1)를 인가하면 약 3.5kV라는 출력 전압을 얻을 수 있는 제 1 공진점이 존재하고, 제 1 공진 주파수(f1)의 다른 고주파수측에는 출력 전압이 극대가 되는 제 2 공진점(공진 주파수: f2) 및 제 3 공진점(공진 주파수: f3)이 존재한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 공진점은 출력 전압이 극대가 되는 점이기 때문에, 구동 전압의 주파수를 공진점에서의 공진 주파수를 기준으로 고주파수측 또는 저주파수측의 어느 것으로 변화시키더라도 출력 전압은 저하한다.In addition, a plurality of resonance points may exist in the piezoelectric transformer. For example, as shown in FIG. 3, the piezoelectric transformer may have four resonance points. As shown in FIG. 3, when the first resonant frequency f1 is applied, a first resonant point for obtaining an output voltage of about 3.5 kV exists, and the output voltage is maximum at the other high frequency side of the first resonant frequency f1. There is a second resonance point (resonant frequency f2) and a third resonance point (resonant frequency f3). As shown in Fig. 3, since the resonance point is the point at which the output voltage becomes maximum, the output voltage decreases even if the frequency of the driving voltage is changed to either the high frequency side or the low frequency side based on the resonance frequency at the resonance point.
그렇지만, 공진 주파수에서 주파수를 변화시켜도 출력 전압의 최대값을 수 kv정도로 설정하면 변화시킨 주파수에서 출력 전압은 수 10OV 이하가 되지는 않는다. 왜냐하면, 주파수를 크게 변화시키면, 주파수는 0으로 수렴하는 것이 아니라 다음 공진 주파수가 가까워지기 때문에, 출력 전압은 다음 공진 주파수에 가까워질 때까지 커진다. However, even if the frequency is changed at the resonance frequency, if the maximum value of the output voltage is set to about kv, the output voltage at the changed frequency does not become several OV or less. Because if the frequency is changed greatly, the frequency does not converge to zero but the next resonant frequency is closer, so the output voltage is increased until it is closer to the next resonant frequency.
구동 전압의 주파수에는 공진 주파수 근처 등의 효율적인 범위가 존재한다. 하지만, 출력 전압의 가변폭을 크게 하기 위해 효율이 나쁜 범위의 주파수도 사용하여야 하기 때문에, 전체적으로 효율성은 떨어진다. The frequency of the drive voltage has an efficient range such as near the resonance frequency. However, in order to increase the variable width of the output voltage, the frequency of the range having low efficiency must also be used, so the efficiency is lowered as a whole.
[본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치에 대해] [About high-voltage power supply device of the piezoelectric transformer system according to the first embodiment of the present invention]
일반적인 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치의 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치(10)에서는 디지털 신호 처리에 의해 구동 주파수 및 듀티 비율을 동시에 제어함으로서 부품 정수의 제조 불규칙이나 온도 변동에 의한 제어 불능이나 이상 발진 상태에 빠지지 않고 넓은 출력 전압 값의 범위에서 안정적이고 높은 효율로 구동 주파수 및 듀티 비율을 동시에 제어하고, 고압 출력의 고속 상승을 실현한다. In order to solve the problem of a general piezoelectric transformer high voltage power supply device, the piezoelectric transformer high voltage
이하, 도 4 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치는 압전 트랜스에 소정의 구동 주파수 및 듀티 비율에 의해 제어된 구동 전압을 인가함으로서, 압전 트랜스가 출력한 출력 전압을 부하에 공급한다. 도 4는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 4 to 9, a high-voltage power supply device of a piezoelectric transformer according to a first embodiment of the present invention will be described in detail. The high-voltage power supply device of the piezoelectric transformer according to the first preferred embodiment of the present invention applies the driving voltage controlled by the predetermined driving frequency and duty ratio to the piezoelectric transformer, thereby supplying the output voltage output from the piezoelectric transformer to the load. . 4 is a block diagram illustrating a high-voltage power supply device of a piezoelectric transformer according to a first embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치 는 도 4에 도시된 바와 같이, 구동부(20), 압전 트랜스 구동 제어부(30), 정류 평활부(40) 및 출력 전압 검출부(50)를 포함한다. As shown in FIG. 4, the piezoelectric transformer-type high voltage power supply apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a driving
구동부(20)는 압전 트랜스(T201), 인덕턴스(L201), 저항(R201), 콘덴서(C201) 및 MOSFET 또는 트랜지스터의 스위칭 소자(S201)를 포함한다. The
전원(VDD)이 인덕턴스(L201)에 접속되면, 후술하는 압전 트랜스 구동 제어부(30)에 의해 주파수 제어된 구동 전압이 스위칭 소자(S201)에 입력되고, 입력된 구동 전압은 스위칭 소자(S201)의 온/오프(ON/OFF)를 제어함으로서 접속된 전원 전압에 대해, 승압 및 의사 정현파로의 변환이 이루어진다. 그 후 변환된 전원 전압은 압전 트랜스(T201)로 인가된다. When the power supply VDD is connected to the inductance L201, a driving voltage frequency controlled by the piezoelectric transformer driving
구동부(20)의 압전 트랜스(T201)는 압전 진동체에 1차 전극과 2차 전극이 마련되어 있으며, 1 차측은 가로 방향으로 분극하여 압전 진동체를 사이에 두고 대향하고, 2 차측을 세로 방향으로 분극하고, 이들을 수지 케이스(도시하지 않음)에 수용한다. 압전 진동체는 지르콘산 티타늄산 납세라믹(PZT: Plumbum-Zirconate-Titanate) 등의 압전 세라믹으로 이루어지고, 판모양을 나타낸다. 압전 진동체의 세로 방향에 있어서, 일단에서 그 길이의, 예를 들어 절반 정도까지 1차 전극이 마련되고, 타단에 2차 전극이 마련되어 있다. 1 차측에 길이 치수로 정해지는 고유 공진 주파수의 구동 전압을 입력하면, 역압전 효과에 의해 강한 기계 공진을 일으키고, 압전 효과에 의해 그 진동에 맞는 높은 출력 전압이 출력된다.The piezoelectric transformer T201 of the driving
도 6은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치에서 인덕터 전원 전압과 승압 시 동작 파형과의 관계를 나타낸 도면이다. FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between an inductor power supply voltage and an operating waveform when boosted in a piezoelectric transformer-type high voltage power supply device according to a first embodiment of the present invention.
이하, 도 4 및 도 6을 참조하여 전원 전압 승압 시 동작에 대해 살펴본다. 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(S201)에 구동 전압이 인가되면, 스위칭 소자(S201)은 온(ON)되고, 인덕턴스(L201)에 전류가 흐른다. 이 때, 구동 전압이 인가되는 시간을 [ON Time], 구동 전압이 인가되지 않은 시간을 [OFF Time]으로 나타내면, 전류(I)는 구동 전압*[ON Time]으로 표현된다. 또한, 스위칭 소자(S201)에 흐르는 전류(I)는 [ON Time]에 따라 정해지고, 전류(I)가 흐르면, 인덕턴스(L201)에는 에너지가 축적된다. Hereinafter, an operation of power supply voltage boosting will be described with reference to FIGS. 4 and 6. As shown in FIG. 6B, when a driving voltage is applied to the switching element S201, the switching element S201 is turned on and a current flows through the inductance L201. At this time, if the time when the driving voltage is applied is represented by [ON Time] and the time when the driving voltage is not applied is represented by [OFF Time], the current I is represented by the driving voltage * [ON Time]. In addition, the current I flowing through the switching element S201 is determined according to [ON Time], and when the current I flows, energy is accumulated in the inductance L201.
스위칭 소자(S201)가 오프(Off)되면, 압전 트랜스(T201)의 1차측에 접속된 콘덴서(C201)와 인덕턴스 사이에 공진이 발생한다. 이러한 공진이 발생 시, 압전 트랜스(T201)에 인가되는 전압은 도 6(a)에 도시된 압전 트랜스 구동 전압이며, 인덕턴스(L201)에 축적된 에너지의 양에 따라 전압 값은 커진다. 따라서, [ON Time]을 크게 하면, 압전 트랜스(T201)에 인가된 구동 전압을 압전 트랜스(T201)가 승압하여 출력되는 출력 전압 값이 커진다. When the switching element S201 is off, resonance occurs between the capacitor C201 and the inductance connected to the primary side of the piezoelectric transformer T201. When such resonance occurs, the voltage applied to the piezoelectric transformer T201 is the piezoelectric transformer driving voltage shown in FIG. 6A, and the voltage value increases according to the amount of energy accumulated in the inductance L201. Therefore, when [ON Time] is made large, the output voltage value which the piezoelectric transformer T201 raises and outputs the drive voltage applied to the piezoelectric transformer T201 becomes large.
일반적으로 듀티 비율이 커지면, 압전 트랜스 자체의 출력 효율도 좋아지는 것으로 알려져 있다. 따라서, 구동 주파수와 듀티 비율을 동시에 제어함으로서, 압전 트랜스(T201)의 출력 전압 값이 커지는 상승 효과에 의해, 출력 전압의 제어는 더욱 쉬워진다. 또한, 도 6에서는 [OFF Time]을 일정한 경우를 나타내었지만, [OFF Time]을 가변으로도 할 수 있다. In general, when the duty ratio is increased, it is known that the output efficiency of the piezoelectric transformer itself is also improved. Therefore, by controlling the driving frequency and the duty ratio simultaneously, the control of the output voltage becomes easier due to the synergistic effect that the output voltage value of the piezoelectric transformer T201 becomes large. In addition, although FIG. 6 shows the case where [OFF Time] is constant, [OFF Time] can also be made variable.
다시 도 4를 참조하면, 압전 트랜스 구동 제어부(30)는 구동부(20)의 압전 트랜스(T201)를 제어하는 구동 전압의 주파수 및 듀티 비율을 출력 전압 검출 부(50)로부터 입력된 디지털 변동 값에 따라 제어한다. 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치(10)는 압전 트랜스 구동 제어부(30)에 의해 압전 트랜스의 구동 주파수를 디지털 신호 처리에 의해 제어하는 것을 특징으로 한다. 이러한 압전 트랜스 구동 제어부(30)에 대해서는, 나중에 상세히 설명한다. Referring back to FIG. 4, the piezoelectric
정류 평활부(40)는 콘덴서(C401) 및 다이오드들(D401, D403)을 포함한다. 압전 트랜스(T201)의 교류 출력은 다이오드들(D401, D403) 및 콘덴서(C401)에 의해 정전압(직류 전압)으로 정류 평활되고, 부하인 전사 롤러(미도시)에 공급된다. The rectifying smoother 40 includes a capacitor C401 and diodes D401 and D403. The AC output of the piezoelectric transformer T201 is rectified and smoothed at a constant voltage (direct current voltage) by the diodes D401 and D403 and the condenser C401, and is supplied to a transfer roller (not shown) which is a load.
출력 전압 검출부(50)는 압전 트랜스(T201)의 출력 전압과 이 출력 전압을 일정한 값으로 제어하기 위한 출력 제어 전압과의 비교 결과에 기초하여, 출력 전압의 변동을 디저털 변동 값으로 검출한다. 이와 같은 기능을 수행하기 위해, 출력 전압 검출부(50)는 콘덴서들(C501, C503), 저항들(R501, R503) 및 비교 측정기(COMP)(501)를 포함한다. 정류 평활부(40)에 의해 직류 전압으로 정류 평활된 출력 전압은 출력 전압 검출부(50) 내의 분압 저항(R501, R503)에 의해 분압되고, 오차 검출 전압(Feed back 전압)으로서 비교 측정기(501)의 반전 입력 단자(-단자)에 입력된다. 이 때, 각 분압 저항(R501, R503)에 병렬로 연결된 콘덴서(C501, C503)는 출력 전압의 AC 성분과 DC 성분을 조정한다. 또한, 비교 측정기(501)의 비반전 입력단자(+단자)에는 출력 전압을 제어하는 DC 전압인 출력 제어 전압이 기준 전압(Reference_Volt)으로서 입력된다. The output
비교 측정기(501)는 비반전 입력 단자에 입력된 출력 제어 전 압(Reference_Volt)과 출력 전압(Feed back 전압)의 크기를 비교하고, 그 비교 결과를 디지털 변동 값으로 출력한다. 비교 측정기(501)의 출력은 출력 전압(Feed back) > 출력 제어 전압(Reference_Volt)의 경우에는 Low 출력이 되고, 출력 전압(Feed back) < 출력 제어 전압(Reference_Volt)의 경우에는 High 출력이 된다. 이와 같은 비교 측정기(501)에 의해 출력 전압의 아날로그적 변동을 디지털 변동 값으로 변환할 수 있다. 비교 측정기(501)에서 출력되는 디지털 변동 값은 압전 트랜스 구동 제어부(30) 내에서의 주파수 제어부의 제어 신호(UP/DOWN)로서 압전 트랜스 구동 제어부(30)에 입력된다. The
또한, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치(10)는 리셋 신호를 공급하는 리셋부(101), 클록 신호를 공급하는 클록부(103) 및 압전 트랜스(T201)에 구동 제어 신호를 공급하는 콘트롤러(105)를 더 포함한다. In addition, the high-voltage
콘트롤러(105)로부터 공급되는 구동 제어 신호(ON/OFF 신호)는 저항(Rl01, Rl03, Rl05) 및 스위칭 소자(S101)에 의해 반전되고, 오픈 콜렉터 출력으로 변환되어 압전 트랜스 구동 제어부(30)에 입력된다.The drive control signal (ON / OFF signal) supplied from the
도 5는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치의 압전 트랜스 구동 제어부를 설명하기 위한 블록도이다. 5 is a block diagram illustrating a piezoelectric transformer driving control unit of a piezoelectric transformer type high voltage power supply apparatus according to a first embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치의 압전 트랜스 구동 제어부(30)는 구동 주파수 제어부, 오프 시간 설정부, 선택부 및 구동 전압 발생부를 포함한다. 이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치의 압전 트랜스 구동 제어부에서 수행되는 동작을 살펴본다. The piezoelectric
[구동 주파수 제어부에 대해] [About driving frequency control part]
구동 주파수 제어부는 출력 전압 검출부(50)가 출력한 디저털 변동 값(UP/DOWN 신호)에 따라 압전 트랜스(T201)의 구동 주파수를 가변 제어한다. 구동 주파수 제어부는 업다운 카운터(301), 레지스터(303) 및 제 1 비교 측정기(305)를 포함한다. The driving frequency control unit variably controls the driving frequency of the piezoelectric transformer T201 according to the digital variation value (UP / DOWN signal) output by the
업 다운 카운터(301)에는 필요한 주파수 제어 정밀도에 따른 고속 클록 신호가 클록부로부터 공급되고, 클록 신호가 High가 될 때마다 출력 전압 검출부로부터 출력 전압 검출 신호(UP/DOWN)가 가 High일 때는 카운터 값을 X 증가시키고, Low일 때는 카운터값을 X 감소시킨다. 또한, 주파수 제어용 카운터 비트수를 구동 전압 발생용 카운터 비트수(N)+하위 M비트의 (N+M) 비트 구성으로 하여, 하위 M 비트값을 설정함으로써 오차 피드백 게인을 보정하고, 안정적인 제어가 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 출력 전압(Feed back)과 출력 제어 전압(Reference_Volt)의 크기가 유사하여 업다운 카운터(301)의 변화량이 아주 작아진 경우라도, 주파수 제어용 카운터 비트수를 (N+M) 비트로 구성하면, 하위 M비트가 변동되더라도 상위 N비트는 변동되지 않으므로, 안정된 카운트를 할 수 있다. The up-
여기서, 카운터 업다운 값(X)은 오차 피드백 게인을 보정하기 위해 자유롭게 설정 가능한 레지스터 값으로서, 외부 콘트롤러(미도시)에 의해 설정할 수도 있고, 고정 값을 사용할 수 도 있다. 카운터 업다운 값(X)의 설정 값은 레지스터(303)에 기억되어 있고, 업다운 카운터(301)에 의해 수시로 참조된다. Here, the counter up-down value (X) is a register value that can be freely set to correct the error feedback gain, and may be set by an external controller (not shown) or a fixed value may be used. The set value of the counter updown value X is stored in the
도 7은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치에서 압전 트랜스의 구동 주파수를 설명하기 위한 파형도이다. 7 is a waveform diagram illustrating a driving frequency of a piezoelectric transformer in the piezoelectric transformer-type high voltage power supply apparatus according to the first embodiment of the present invention.
여기서, 압전 트랜스(T201)에 인가되는 구동 전압의 주파수에 따라 출력 전압은 변화한다. 압전 트랜스(T201)의 출력 전압은 도 7에 도시된 바와 같이, 3 종류의 극값(공진점)이 존재하고, 저주파수측의 제 1 공진 주파수(f1) 전후에 가장 큰 출력 전압을 주고, 고주파수측의 제 2 공진 주파수(f2), 제3 공진 주파수(f3)가 됨에 따라, 출력 전압의 값은 작어진다. 따라서, 가장 효율적으로 압전 트랜스(T201)의 출력 전압을 얻기 위해서는, 제 1 공진 주파수(f1) 전후의 구동 주파수를 이용하는 것이 바람직하다. Here, the output voltage changes according to the frequency of the driving voltage applied to the piezoelectric transformer T201. As shown in Fig. 7, the output voltage of the piezoelectric transformer T201 has three kinds of extreme values (resonance points), giving the largest output voltage before and after the first resonant frequency f1 on the low frequency side, and on the high frequency side. As the second resonant frequency f2 and the third resonant frequency f3 become, the value of the output voltage decreases. Therefore, in order to obtain the output voltage of the piezoelectric transformer T201 most efficiently, it is preferable to use the drive frequencies before and after the first resonance frequency f1.
따라서, 주파수 제어용으로 이용되는 업다운 카운터(301)의 카운터 값은 도 7에 나타내는 주파수 가변 범위에 수렴할 필요가 있다. 주파수 가변 범위는 제1 공진 주파수(f1)의 제조 불규칙을 고려한 주파수 값인 fmin값을 최소 주파수로 하고, 제1 공진 주파수(f1)와 제2 공진 주파수(f2) 사이에 출력 전압 변동이 상승 커브가 되기 전의 주파수 값인 fmax값을 최대 주파수로 하여 구할 수 있다. 여기서, fmin 및 fmax는 레지스터(303)에 기억되어 있는 레지스터 값으로서, 외부 콘트롤러에 의해 설정될 수도 있고, 고정 값일 수도 있다.Therefore, the counter value of the up-
카운터 값의 상위 N비트는 제 1 비교 측정기(305), 오프 시간 설정부(307) 및 선택부(309)로 출력된다. 업다운 카운터(301)의 카운터 값은 클록부(103)로부터 클록이 입력될 때마다, 제 1 비교 측정기(305)에 의해 fmin 레지스터 값 및 fmax 레지스터 값과 비교된다. 비교 결과, 업다운 카운터(301)의 카운터 값이 주파수 가변 범위 경계가 되면, 제 1 비교 측정기(305)에서 제어 신호가 업다운 카운터(301)로 출력되고, 업다운 카운터(301)는 카운트 업다운 동작을 정지시킨다. The upper N bits of the counter value are output to the
또한, 업다운 카운터(301)로부터 카운터 값이 입력되고, 오프 시간 설정부(307)로부터 오프 시간을 자유롭게 설정할 수 있는 레지스터 값이 입력되면, 선택부(309)는 입력되는 값들 중 어느 한 쪽을 선택함으로서 듀티 비율을 제어할 수 있다. In addition, when a counter value is input from the up-
업다운 카운터(301)는 리셋 신호가 리셋부(101)로부터 공급되면, 카운터 값을 fmin으로 설정한다. The up-
따라서, DC 전압인 출력 제어 전압(Reference_Volt)과 출력 전압(Feed back)의 비교 결과, 출력 전압이 상승하면, 업다운 카운터(301)의 카운터 값은 내려가고, 구동 전압 주파수는 높아지고, 듀티 비율은 작아지며, 압전 트랜스(T201)로부터 출력되는 출력 전압은 작아진다. 한편, 출력 전압이 감소하면, 주파수 제어용 업다운 카운터(301)의 카운터 값은 오르고, 구동 전압 주파수는 낮아지고, 듀티 비율은 커지며, 압전 트랜스(T201)로부터 출력되는 출력 전압은 커진다. 그 결과, 원하는 구동 전압 주파수(ftarget)(도 7 참조.)와 같아지도록 제어된다. 즉, 출력 제어 전압(Reference_Volt(DC 전압))에 대응하여 구동 주파수와 듀티 비율을 동시에 제어함으로서, 출력 전압 값을 일정하게 유지한다.Therefore, as a result of comparing the output control voltage Reference_Volt, which is a DC voltage, with the output voltage Feed back, when the output voltage increases, the counter value of the up-
또한, 출력 오프(OFF) 시에는 출력 제어 전압(Reference_Volt) > 출력 전압이 되기 때문에, 구동 주파수는 서서히 낮아져 fmin까지 변화했다가 정지한다. 이 때, 듀티 비율은 최대가 된다. 반대로, 출력 온(ON) 시에는 출력 제어 전압(Reference_Volt) < 출력 전압이 되기 때문에, 구동 주파수는 서서히 높아져서 목표 주파수(ftarget)가 된다. 이 때, 듀티 비율은 최소가 된다. In addition, when the output is OFF, the output control voltage Reference_Volt> output voltage becomes low, so that the driving frequency gradually decreases, changes to fmin, and stops. At this time, the duty ratio is maximum. On the contrary, when the output is ON, the output control voltage Reference_Volt < the output voltage is increased, so that the driving frequency gradually increases to become the target frequency ftarget. At this time, the duty ratio is minimum.
가변 범위 기억부의 일 실시예인 레지스터(303)는 압전 트랜스(T201)의 구동 주파수의 최대값(fmax) 및 최소값(fmin)을 기억한다. 나아가, 레지스터(303)는 업다운 카운터(301)의 카운터 업다운 값(X)을 기억한다. 또한, 레지스터(303)는 업다운 카운터(301)에 카운터 업다운 값(X)을 출력하거나 제 1 비교 측정기(305)에 fmax 또는 fmin을 출력한다. The
주파수 범위 제어부의 일 실시예인 제 1 비교 측정기(305)는 레지스터(303)에 기억된 주파수 가변 범위와 업다운 카운터(301)의 출력 값에 기초하여, 구동 주파수를 주파수 가변 범위 내에서 가변하도록 제어한다. 보다 구체적으로, 제 1 비교 측정기(305)에는 업다운 카운터(301)의 상위 N비트의 카운터값과 fmax 및 fmin이 입력된다. 제 1 비교 측정기(305)는 카운터 값과 fmax 및 fmin의 대소 관계를 비교하여, 입력된 카운터 값이 압전 트랜스(T201)의 주파수 가변 범위 경계에 존재하는지 아닌지를 판정한다. 카운터 값의 상위 N비트가 주파수 가변 범위의 최소값(fmin) 초과가 된 경우, 또는 카운터값의 상위 N비트가 주파수 가변 범위의 최대값(fmax) 미만이 된 경우에는, 제 1 비교 측정기(305)는 High 출력이 되고, 업다운 카운터(301)의 카운트 업다운 동작을 정지시키는 제어 신호인 UP/DOWN STOP 신호를 발신한다.The
[오프 시간 설정부에 대해] [About off time setting part]
본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치에서, 오프 시간 설정부(307)는 압전 트랜스(T201)에 인가되는 구동 전압의 인가를 정지시키는 오프 시간을 설정한다. 구체적으로, 오프 시간 설정부(307)는 구동 전압이 Low 출력이 되는 오프 시간을 설정하는 기준값이 되는 기준 오프 시간 설정 레지스터 값을 기억하고, 이와 동시에 업다운 카운터(301)의 출력 값에 기초하여 오프 시간 설정 레지스터 값을 설정하는 오프 시간 처리부(미도시)를 포함한다. 이 때, 기준 오프 시간 설정 레지스터 값은 외부 콘트롤러에 의해 설정될 수도 있다. In the high-voltage power supply apparatus of the piezoelectric transformer system according to the first preferred embodiment of the present invention, the off
또한, 오프 시간 설정부(307)는 오프 시간을 변동 값 또는 고정 값이 될 수 있도록 구성하며, 기준 오프 시간 설정 레지스터 값, N비트 업다운 카운터(301)의 출력 값(A) 및 레지스터(303)로부터 입력된 fmin 값을 사용한 [수학식 1]으로 연산처리하여 오프 시간 설정 레지스터 값을 출력할 수 있다. In addition, the off
(이 때, 0≤α<1) (0≤α <1)
[수학식 1]에서 α=O이면, 오프 시간 설정 레지스터 값 = 기준 오프 시간 설정 레지스터 값이 되므로, 오프 시간 설정부(307)는 오프 시간을 일정하게 할 수 있으며, O<α<1이면, (fmin-A)×α의 변동폭을 가지는 변동 값으로서 오프 시간 설정 레지스터 값을 설정할 수 있다.When [alpha] = O in [Equation 1], since the off time setting register value = the reference off time setting register value, the off
[선택부에 대해] [About selection part]
본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치 에서, 선택부(309)는 구동 전압 발생부의 출력 값에 따라, 구동 주파수 제어부로부터 출력된 출력 값과 오프 시간 설정부(307)로부터 출력된 출력 값을 선택하고, 선택한 출력값을 구동 전압 발생부로 출력한다. In the high-voltage power supply of the piezoelectric transformer according to the first embodiment of the present invention, the
선택부(309)에는 업다운 카운터(301)로부터 카운터 값(상위 N비트)이 입력되고, 오프 시간 설정 레지스터(307)로부터 오프 시간 설정 레지스터 값이 입력된다. 또한, 선택부(309)는 1 비트 카운터(315)의 출력이 High 출력인 경우, 즉, 구동 전압이 High인 경우에는, 업다운 카운터(301)의 카운터 값(상위 N비트)을 선택하고, 1 비트 카운터(315)의 출력이 Low 출력일 경우, 즉, 구동 전압이 Low인 경우에는, 오프 시간 설정 레지스터 값을 선택한다. 또한, 선택부(309)는 선택한 출력 값을 제 2 비교 측정기(313)로 출력한다. The
[구동 전압 발생부에 대해] [About driving voltage generator]
구동 전압 발생부는 구동 주파수 제어부에 의해 제어된 구동 주파수, 오프 시간 설정부에 의해 설정된 오프 시간 및 선택부의 출력 값에 기초하여 압전 트랜스(T201)의 구동 전압을 발생시킨다. 도 5에 도시된 바와 같이, 구동 전압 발생부는 N비트 디지털 리셋 카운터(311), 제 2 비교 측정기(313), 1 비트 카운터(315) 및 AND 게이트(317, 319)를 포함한다. The driving voltage generation unit generates the driving voltage of the piezoelectric transformer T201 based on the driving frequency controlled by the driving frequency control unit, the off time set by the off time setting unit, and the output value of the selection unit. As shown in FIG. 5, the driving voltage generator includes an N-bit
N 비트 디지털 리셋 카운터(311)(이하, N비트 카운터(311)라고 한다.)는 업다운 카운터(301)와 동기하기 위해, 업다운 카운터(301)와 같은 고속 클록이 클록부(103)로부터 입력되고, 클록이 High가 될 때마다 카운터 값을 +1씩 Up해 나간다. N비트 카운터(311)의 카운터 값은 제 2 비교 측정기(313)로 출력된다. N-bit digital reset counter 311 (hereinafter referred to as N-bit counter 311) is a high-speed clock, such as up-
또한, N비트 카운터(311)의 리셋 입력단에 Low 신호가 입력되면, 리셋이 걸리고, 카운터 값은 제로(0)가 된다. N 비트 카운터(311)에 입력되는 리셋 신호는 전원 입력시 모든 로직 회로를 초기화하는, 리셋부(101)로부터 공급되는 시스템 리셋 신호와, 제 2 비교 측정기(313)의 출력 신호(COMPARE_OUT)의 반전 신호를 AND 게이트(319)에서 논리곱하여 생성된다. When the Low signal is input to the reset input terminal of the N-
제 2 비교 측정기(313)에는 선택부(309)의 출력 값, 즉, 주파수 제어용 카운터 값인 업다운 카운터(301)의 카운터 값 또는 오프 시간 설정부(307)에 의해 설정된 오프 시간 설정 레지스터 값 중 어느 하나의 값과 구동 전압 발생용 카운터 값인 N 비트 카운터의 카운터 값이 입력된다. The
이러한 값이 입력되면, 제 2 비교 측정기(313)는 제 1 비트 카운터(315)의 출력이 High(구동 전압 출력이 High)인 경우에, 선택부(309)에 의해 선택된 업다운 카운터(301)의 카운터 값과 N 비트 카운터(311)의 카운터 값을 비교하고, 비교 결과 이들 값이 일치하면 High 출력을 한다. 또한, 제 2 비교 측정기(313)는 제 1 비트 카운터(315)의 출력이 Low(구동 전압 출력이 Low)인 경우에, 선택부(309)에 의해 선택된 오프 시간 설정 레지스터 값과 N 비트 카운터 값을 비교하고, 비교 결과 이들 값이 일치하면 High 출력을 한다. When such a value is input, the
따라서, 업다운 카운터(301)의 카운터 값에 의해 구동 주파수 제어를 할 수 있다. 또한, 업다운 카운터(301)의 카운터 값에 의해 구동 전압 출력이 High인 온시간의 제어, 오프 시간 설정 레지스터 값에 의해 오프 시간의 제어 및 N 비트 카운터(311)의 리셋 타이밍에 대응한 선택부(309)가 선택한 값의 변환 타이밍 제어에 의해 듀티 비율 제어를 할 수 있다. Therefore, the drive frequency control can be performed by the counter value of the up-
또한, 제 2 비교 측정기(313)는 N 비트 카운터(311)의 카운터 값이 선택부(309)의 출력 값 이상이 된 경우, High 출력을 한다. 제 2 비교 측정기(313)는 리셋 신호가 리셋부(101)로부터 공급되면 리셋된다. In addition, when the counter value of the N-
1 비트 카운터(315)는 제 2 비교 측정기(313)로부터의 출력 신호가 트리거가 되어 있고, 제 2 비교 측정기(313)의 출력이 High 신호가 될 때마다 출력 전압을 반전한다. 1 비트 카운터(315)의 출력 신호는 AND 게이트(317)에 입력된다. 또한 1비트 카운터(315)는 리셋 신호가 리셋부(101)로부터 입력되면, 리셋된다.The 1-
또한, 1 비트 카운터(315)의 출력 신호는 선택부(309)에도 입력된다. 상술한 바와 같이, 1 비트 카운터(315)의 출력이 High인 경우, 선택부(309)는 업다운 카운터(301)의 카운터 값을 선택하고, 1 비트 카운터(315)의 출력이 Low인 경우, 선택부(309)는 오프 시간 설정 레지스터 값을 선택한다. 즉, 구동 전압의 High와 Low가 반전하는 타이밍에서 선택부(309)가 선택하는 값은, 온 시간을 제어하는 업다운 카운터부(301)의 카운터 값과 오프 시간을 제어하는 오프 시간 설정 레지스터 값 사이에서 변환된다. 따라서, 1 비트 카운터(315)와 선택부(309)의 동작에 의해 구동 전압을 압전 트랜스(T201)에 인가하거나, 그 인가를 정지하는 타이밍을 제어할 수 있으므로, 구동 전압의 듀티 비율을 제어할 수 있다. The output signal of the 1-
AND 게이트(317)에는 콘트롤러(105)로부터 출력된 ON/OFF 제어 신호의 반전 신호인 ENABLE 신호의 반전 신호와, 1 비트 카운터(315)로부터 출력된 출력 신호가 입력된다. AND 게이트(317)에 의해 고압 전원 출력의 ON/OFF 제어가 이루어진다. 즉, ENABLE 신호를 Low 신호로 하면, 구동 전압 출력이 그대로 AND 게이트(317)로부터 출력되어 고압 전원 출력이 출력하고, ENABLE 신호를 High 신호로 하면, AND 게이트(317)로부터의 출력은 강제적으로 Low 신호가 되어 고압 출력은 정지한다. 고압 출력이 정지하는 경우, 구동 주파수 제어부는 출력 전압이 최대가 되도록 구동 주파수의 하한 값의 fmin 및 듀티 비율을 최대로 제어한다. The AND
AND 게이트(319)는 리셋부(101)로부터의 리셋 신호와, 제 2 비교 측정기(313)의 출력 신호(COMPARE OUT)의 반전 신호가 입력되고, N 비트 카운터(311)의 리셋 신호가 생성된다. AND 게이트(319)의 출력은 N비트 카운터(311)의 리셋 단자에 입력된다. The AND
또한, 압전 트랜스 구동 제어부(30)는 콘트롤러(105)의 출력 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력 제어 전압(Reference_Volt)으로 변환시키는 D/A 컨버터(321)를 포함한다. 이 때. D/A 컨버터(321)는 특정한 것에 한정되지 않고, 일반적으로 사용되는 D/A 컨버터를 사용할 수 있다. D/A 컨버터(321)의 변환 처리에 의해 생성된 출력 제어 전압(Reference_Volt)은 출력 전압 검출부(50)를 구성하는 비교 측정기(501)에 입력된다.In addition, the piezoelectric transformer driving
또한, D/A 컨버터(321) 대신에, 펄스폭 변조(Pu1se Width Modulation: PWM) 시그널 생성기를 사용할 수도 있다.In addition, instead of the D /
본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치의 구성을 살펴보았다. 상술한 고압 전원 장치의 각 구성 요소는 범용적인 부재나 회로를 이용하여 구성될 수도 있고, 각 구성 요소의 기능에 특화한 하드웨어에 의 해 구성될 수도 있다. 따라서, 본 실시 형태를 실시할 때마다 기술 수준에 따라 적당히 이용하는 구성을 변경할 수 있다.The configuration of the high-voltage power supply device of the piezoelectric transformer according to the first embodiment of the present invention has been described. Each component of the above-described high voltage power supply apparatus may be configured using a general-purpose member or a circuit, or may be configured by hardware specialized in the function of each component. Therefore, whenever implementing this embodiment, the structure used suitably according to a technical level can be changed.
[압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치의 동작에 대해][About operation of high-voltage power supply device of piezoelectric transformer method]
도 8은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치의 동작 시 타이밍도이고, 도 9는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치의 동작 정지 시 타이밍도이다. 또한, 도 8 및 9는 오프 시간 설정 레지스터 값이 일정(α=0)한 경우를 전제로 한다. 8 is a timing diagram of an operation of the high-voltage power supply device of the piezoelectric transformer according to the first embodiment of the present invention, Figure 9 is an operation stop of the high-voltage power supply device of the piezoelectric transformer method according to a first embodiment of the present invention. Time timing diagram. 8 and 9 assume that the off time setting register value is constant (α = 0).
이하, 도 8 및 9을 기초로 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치의 동작에 대해 살펴본다. Hereinafter, the operation of the high-voltage power supply device of the piezoelectric transformer according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
도 8을 참조하면, 도 8은 고압 출력 Ready 상태(OFF 상태)→ON→목표 고압 출력이 될 때까지의 제어 동작 타이밍 차트를 설명한다. Ready 상태에서는 도 8에 도시된 바와 같이, 출력 제어 전압(Reference_Volt) > 출력 전압(Feed back)이 되기 때문에, 구동 주파수(FREQ_OUT)는 fmin이 된다. 또한, 선택부의 출력 값(Y)은 COMPARE_OUT의 High가 될 때마다, 업다운 카운터의 카운터 값과 오프 시간 설정 레지스터 값(Off Time) 사이에 선택하는 출력 값을 변환한다. ENABLE이 Low가 되어 ON 상태가 되면, 출력 전압(Feed back 전압)은 서서히 상승하여 업다운 카운터에는 UP/DOWN 신호로서 UP이 입력된다. 또한, 출력 전압(Feed back 전압)이 출력 제어 전압(Reference_Volt)보다 커지면, UP/DOWN 신호로서 DOWN이 출력되기 때문에, 업다운 카운터는 카운터 값을 감소시킨다. 도 8에서「CntDown」는 카운터 값을 감소시켜 나가는「카운트다운」을 나타낸다. 또한, N 비트 카운터란에서 「CD1」은 「 Cut Down 1」을 나타내고, 카운터 값은 「Cnt Down1」> 「Cnt Down2」가 된다. Referring to FIG. 8, FIG. 8 illustrates a control operation timing chart from the high voltage output ready state (OFF state) to ON to the target high pressure output. In the ready state, as shown in FIG. 8, since the output control voltage Reference_Volt> output voltage Feed back is set, the driving frequency FREQ_OUT becomes fmin. Each time the output value Y of the selector becomes High of COMPARE_OUT, the output value Y selects between the counter value of the up-down counter and the off time setting register value (Off Time). When ENABLE goes low and becomes ON, the output voltage (Feed back voltage) gradually rises and UP is input as an UP / DOWN signal to the up-down counter. In addition, when the output voltage (Feed back voltage) becomes larger than the output control voltage Reference_Volt, since the DOWN is output as the UP / DOWN signal, the up-down counter decreases the counter value. In FIG. 8, "CntDown" represents "countdown" which decreases the counter value. In the N bit counter column, "CD1" represents "Cut Down 1", and the counter value is "Cnt Down1"> "Cnt Down2".
도 8은 오프 시간 설정 레지스터 값이 일정한 경우를 전제로 하므로, 업 다운 카운터의 카운터 값이 감소하면, 구동 주파수(FREQ_OUT)가 High인 온 시간이 짧아지므로, 듀티 비율은 작아지고, 구동 주파수는 고주파수측으로 이동해 나간다. 도 8에서, 「Hi f」는 구동 주파수가 고주파수측으로 이동해 나가는 것을 나타낸다. 또한, 이와 같이 온 시간이 짧아짐에 따라, 듀티 비율은 작아지고, 구동 주파수가 증가하면, 출력 전압(FREQ_DRIVE_OUT)도 작아진다. 8 assumes that the off-time setting register value is constant, and if the counter value of the up-down counter decreases, the on-time when the drive frequency FREQ_OUT is High becomes short, so that the duty ratio becomes small and the drive frequency is high frequency. Move to the side. In Fig. 8, "Hi f" indicates that the driving frequency moves to the high frequency side. In addition, as the on-time is shortened in this manner, the duty ratio becomes small, and as the driving frequency increases, the output voltage FREQ_DRIVE_OUT also becomes small.
이와 같이, 구동 주파수(FREQ_OUT)는 고주파수측으로 이동해 나가고, 목표 구동 주파수인 ftarget이 되도록 제어된다. 도 8에서, 업다운 카운터 란에서의 「Cnt target 1」은 ftarget까지 카운트하는 것을 의미하고, N비트 카운터의 란에서의 「CT1」는 「Cnt target 1」을 의미한다. In this way, the driving frequency FREQ_OUT moves to the high frequency side and is controlled to be the target driving frequency ftarget. In FIG. 8, "
도 9를 참조하면, 도 9는 목표 고압 출력→OFF→고압 출력 Ready 상태가 될 때까지의 제어 동작 타이밍 차트를 설명한다. 목표로 하고 있는 고전압을 출력하는 상태에서는, 도 9에 도시된 바와 같이, N 비트 카운터 및 업다운 카운터는 카운터값이 ftarget(Cnt Target N)이 될 때까지 카운트를 반복하고, 출력 전압(Feed back 전압)은 출력 제어 전압(Reference_Volt)과 유사하게 된다. 여기서, ENABLE이 Hi가 되어 OFF 상태가 되면, 출력 전압(Feed back 전압)의 값은 점진적으로 감소해 나가고, 출력 제어 전압(Reference_Volt) 값은 커진다. 그 결과, UP/DOWN 신호로서 UP이 출력되기 때문에, 업다운 카운터는 카운터 값을 증가시켜 나간다. 도 9에서,「CntUP」는 카운터 값을 증가시켜 나가는「카운트 업」을 의미한다. Referring to Fig. 9, Fig. 9 illustrates a control operation timing chart until a target high pressure output → OFF → high pressure output Ready state is reached. In the state of outputting the target high voltage, as shown in FIG. 9, the N-bit counter and the up-down counter repeat the count until the counter value becomes ftarget (Cnt Target N), and output voltage (Feed back voltage). ) Is similar to the output control voltage Reference_Volt. Here, when ENABLE becomes Hi and becomes OFF, the value of the output voltage (Feed back voltage) gradually decreases, and the value of the output control voltage Reference_Volt increases. As a result, since UP is output as the UP / DOWN signal, the up-down counter increments the counter value. In Fig. 9, "CntUP" means "count up" to increase the counter value.
도 9는 오프 시간 설정 레지스터 값이 일정한 경우을 전제로 하므로, 업다운 카운터 값이 증가하면, 구동 주파수(FREQ_OUT)가 High인 온 시간이 길어지므로, 듀티 비율은 커지고, 구동 주파수는 저주파수측으로 이동해 나간다. 도 9에서, 「Low f」는 구동 주파수가 저주파수측으로 이동해 나가는 것을 나타낸다. 9 assumes that the off-time setting register value is constant, and as the up-down counter value increases, the on-time in which the driving frequency FREQ_OUT is High becomes long, so that the duty ratio increases, and the driving frequency moves to the low frequency side. In Fig. 9, "Low f" indicates that the driving frequency moves to the low frequency side.
도 9에 도시된 바와 같이, 업다운 카운터의 카운터 값이 증가해 나가면, 이에 따라 N비트 카운터의 카운트 상한값도 증가해 나간다. 그 결과, 구동 주파수(FREQ_OUT)는 ftarget에서 저주파수측으로 변화해 나가고, 주파수 가변 범위의 최소 값인 fmin이 되도록 제어된다. 이 때, 듀티 비율은 최대가 되도록 제어된다. As shown in Fig. 9, when the counter value of the up-down counter increases, the count upper limit value of the N-bit counter also increases accordingly. As a result, the driving frequency FREQ_OUT changes from ftarget to the low frequency side and is controlled to be fmin, which is the minimum value of the frequency variable range. At this time, the duty ratio is controlled to be maximum.
[압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치를 이용한 화상 형성 장치에 대해] [About image forming apparatus using high-voltage power supply apparatus of piezoelectric transformer system]
본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치를 이용한 화상 형성 장치에 대해 설명한다. An image forming apparatus using a high-voltage power supply apparatus of a piezoelectric transformer according to a first preferred embodiment of the present invention will be described.
본 실시형태에 따른 화상 형성 장치는 잠상 담지체의 표면을 동일하게 대전시키는 대전 수단, 대전 후의 잠상 담지체의 표면에 잠상을 형성시키는 노광 수단, 잠상을 현상하는 현상 수단 및 잠상 담지체에 형성되는 토너상을 전사재를 전사시키는 전사 수단을 포함한다.The image forming apparatus according to the present embodiment is formed in the charging means for equally charging the surface of the latent image bearing member, the exposure means for forming the latent image on the surface of the latent image carrier after charging, the developing means for developing the latent image, and the latent image bearing member. And a transfer means for transferring the transfer material to the toner image.
이 때, 대전 수단, 현상 수단 및 전사 수단은 각 처리를 할 때 화상 형성 장치에 설정되어 있는 전원 장치로부터 소정의 바이어스(전압)를 인가받을 필요가 있다. 따라서, 본 실시형태에 따른 화상 형성 장치는 대전 수단, 현상 수단 및 전사 수단의 적어도 어느 하나에 대해 전압을 공급하는 전원 장치로서 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치를 적용한다. At this time, the charging means, the developing means, and the transfer means need to receive a predetermined bias (voltage) from the power supply device set in the image forming apparatus at the time of each processing. Therefore, the image forming apparatus according to the present embodiment is a power supply apparatus for supplying voltage to at least one of the charging means, the developing means and the transfer means, and the high-voltage power supply apparatus of the piezoelectric transformer system according to the first preferred embodiment of the present invention. Apply.
본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치(10)는 이상 발진이나 제어 불가능에 빠지지 않고 안정된 주파수 제어가 가능하므로, 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치(10)를 이용한 화상 형성 장치의 대전 수단, 현상 수단 및 전사 수단은 안정적인 처리를 할 수 있게 된다. 또한 고압 출력의 고속 상승 시간이 가능해지기 때문에, 각 처리 공정에 요구되는 시간을 단축할 수 있다. Since the piezoelectric transformer-type high voltage
상기 살펴본 바와 같이, 본 실시형태에 관한 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치에서는 압전 트랜스의 구동 전압 발생부를 리셋 카운터인 N비트 카운터에 의해 구성하고, 주파수 제어부를 업다운 카운터에 의한 디지털 처리 회로로 구성함과 동시에, 주파수 가변 제어 업다운 카운터의 가변 제어 범위를 최저 주파수 가변 범위 설정 레지스터(fmin) 및 최고 주파수 가변 범위 설정 레지스터(fmax)에 의해 설정가능하게 한다. 이로써, 광범위한 출력 전압의 가변 범위에 있어서, 부품 정수의 제고 불규칙이나 온도 변동에 의한 이상 발진이나 제어 불가능에 빠지지 않고 안정된 주파수 제어 및 듀티 비율의 제어를 할 수 있다. As described above, in the high-voltage power supply apparatus of the piezoelectric transformer according to the present embodiment, the drive voltage generation unit of the piezoelectric transformer is constituted by an N-bit counter, which is a reset counter, and the frequency control unit is constituted by a digital processing circuit by an up-down counter. At the same time, the variable control range of the frequency variable control up-down counter is settable by the lowest frequency variable range setting register fmin and the highest frequency variable range setting register fmax. Thereby, in the variable range of a wide range of output voltages, stable frequency control and duty ratio control can be performed without falling into abnormal oscillation or uncontrollability caused by irregularity of the part constant or temperature fluctuations.
또한, 본 발명의 각 실시 형태 및 변형예에 관한 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치에서는, 외부 ON/OFF 제어 신호에 의해 출력을 OFF로 한 경우, 압전 트랜스 구동 제어부는 고압 출력값이 최대가 되는 가변 최저 주파수(fmin)가 되도록 동작하기 때문에, 출력 ON시에 고압 출력의 고속 상승 시간을 가능하게 한다.In addition, in the high-voltage power supply device of the piezoelectric transformer system according to each of the embodiments and modifications of the present invention, when the output is turned off by an external ON / OFF control signal, the piezoelectric transformer driving control section is a variable minimum in which the high-voltage output value is maximum. Since it operates so that it may become the frequency fmin, it enables the high rise time of a high voltage output at the time of output ON.
또한, 압전 트랜스 구동 제어부를 로직 회로에 의해 구성함으로써, 기존 특정 용도의 로직 IC(ASIC)에 포함할 수 있게 되고, 주파수 제어부의 비용 절감을 할 수 있다. In addition, by configuring the piezoelectric transformer driving control unit by a logic circuit, it is possible to include in a conventional logic IC (ASIC) for a specific use, it is possible to reduce the cost of the frequency control unit.
이상, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명했는데, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는 것은 두 말할 필요도 없다. 당업자라면, 특허청구의 범위에 기재된 범위 내에서, 각종 변경례 또는 수정예로 생각해 낼 수 있는 것은 명백하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described with reference to an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this example. It is apparent to those skilled in the art that the present invention can be conceived as various modifications or modifications within the scope described in the claims, and they are naturally understood to belong to the technical scope of the present invention.
예를 들어, 상술한 실시형태에 있어서는, 출력 전압의 변동을 검지하여 전압값을 일정하게 하는 정전압 제어를 하는 경우에 대해 설명했지만, 정전압 제어 대신에, 출력 전류의 변동을 검지하여 전류값을 일정하게 하는 정전류 제어를 할 수도 있다. 이러한 정전류 제어를 하더라도 정전압 제어와 똑같은 동작이 된다.For example, in the above-mentioned embodiment, the case where the constant voltage control which detects the fluctuation | variation of an output voltage and makes a voltage value constant was described was described, but instead of constant voltage control, a change of an output current is detected and a current value is fixed. It is also possible to do constant current control. Even with this constant current control, the operation is the same as that of the constant voltage control.
도 1은 일반적인 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating a high-voltage power supply device of a general piezoelectric transformer system.
도 2는 일반적인 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치에서 압전 트랜스의 구동 주파수를 설명하기 위한 제 1 파형도이다. FIG. 2 is a first waveform diagram for describing a driving frequency of a piezoelectric transformer in a general piezoelectric transformer type high voltage power supply device.
도 3은 일반적인 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치에서 압전 트랜스의 구동 주파수를 설명하기 위한 제 2 파형도이다. 3 is a second waveform diagram for describing a driving frequency of a piezoelectric transformer in a general piezoelectric transformer-type high voltage power supply device.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 4 is a block diagram illustrating a high-voltage power supply device of a piezoelectric transformer according to a first embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치의 압전 트랜스 구동부를 설명하기 위한 블록도이다. 5 is a block diagram illustrating a piezoelectric transformer driving unit of a piezoelectric transformer-type high voltage power supply apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치에서 인덕터 전원 전압과 승압 시 동작 파형과의 관계를 나타낸 도면이다. FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between an inductor power supply voltage and an operating waveform when boosted in a piezoelectric transformer-type high voltage power supply device according to a first embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치의 동작 시 타이밍도이다. 7 is a timing diagram of an operation of the high-voltage power supply device of the piezoelectric transformer according to the first embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 압전 트랜스 방식의 고압 전원 장치의 동작 정지 시 타이밍도이다. 8 is a timing diagram when operation of the high-voltage power supply device of the piezoelectric transformer according to the first embodiment of the present invention is stopped.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101238035B1 (en) * | 2010-12-13 | 2013-03-04 | 박광옥 | Variable high voltage module for corona discharge |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4902693B2 (en) * | 2009-05-28 | 2012-03-21 | 株式会社沖データ | Piezoelectric transformer driving apparatus and image forming apparatus |
JP5394195B2 (en) * | 2009-10-28 | 2014-01-22 | 株式会社沖データ | Power supply device and image forming apparatus |
JP5948851B2 (en) * | 2011-03-18 | 2016-07-06 | 株式会社リコー | Heating element energization control device, fixing device, image forming apparatus, and heating element energization control method |
CN110797948B (en) * | 2019-11-18 | 2021-10-08 | 深圳市群芯科创电子有限公司 | Fast charging control circuit |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09275678A (en) * | 1996-04-03 | 1997-10-21 | Ricoh Co Ltd | Piezoelectric transformer dc power source |
JPH11206113A (en) | 1997-12-29 | 1999-07-30 | Canon Inc | High-voltage power unit |
US6407480B1 (en) * | 1998-10-21 | 2002-06-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Circuit for driving piezoelectric transformer |
JP2002064977A (en) * | 2000-08-21 | 2002-02-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of driving pezoelectric transformer and power supply |
US6819011B2 (en) * | 2002-11-14 | 2004-11-16 | Fyre Storm, Inc. | Switching power converter controller with watchdog timer |
US7062212B2 (en) * | 2003-04-17 | 2006-06-13 | Ricoh Company, Ltd. | Cleaning apparatus, image forming apparatus, and process cartridge |
JP4981323B2 (en) * | 2005-04-01 | 2012-07-18 | キヤノン株式会社 | Power supply for image forming device |
US7196475B2 (en) * | 2005-07-21 | 2007-03-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus utilizing a piezoelectric-transformer high-voltage power supply and method for controlling the same |
JP2007037312A (en) * | 2005-07-27 | 2007-02-08 | Tamura Seisakusho Co Ltd | Power supply device using piezoelectric transformer |
-
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Cited By (1)
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KR101238035B1 (en) * | 2010-12-13 | 2013-03-04 | 박광옥 | Variable high voltage module for corona discharge |
Also Published As
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