[发明专利]高压电源装置和包括其的图像形成设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用压电变压器输出高电压的电源装置、 以及一种包括所述电源装置的图像形成设备。

背景技术

近年来，作为图像形成设备的电子照相系统的彩色激光打 印机或复印机包括：多个感光鼓，充当图像承载构件；多个充电辊， 用于对各个感光鼓进行充电；以及曝光装置，用于对各个充电的感光 鼓进行曝光，并且使得潜像形成在所述多个感光鼓中的每一个上。此 外，彩色激光打印机和复印机包括：显影装置，用于使用充当显影剂 的调色剂对所形成的潜像进行显影；以及转印辊，用于对将感光鼓上 显影的图像转印到记录纸张上。

用于对图像承载构件进行充电的电压(也称为充电偏压) 被施加到上述充电辊，用于对调色剂进行显影的电压(也称为显影偏 压)被施加到显影装置，而用于将图像转印在记录纸张上的电压(也 称为转印偏压)被施加到转印辊。

作为用于这些图像形成操作的各个电压，使用高电压。例 如，为了实现良好转印，所使用的转印偏压是最大约3kV。图像形成 设备包括用于高电压输出的多个电源装置。

为了生成用于图像形成操作的高电压，作为用于这种高电 压输出的电源装置，传统上使用绕线式电磁变压器。电磁变压器包括 铜线、线轴以及磁芯，并且如果其用于图像形成设备，则当输出高电 压时来自电磁变压器的泄漏电流将被最小化。

为此，使用通过模子等对电磁变压器的线圈进行绝缘的配 置。此外，由于线圈数量根据待提供的电功率(电压)而增加，因此 当输出较高电压时电磁变压器的尺寸变得较大。因此，不能容易地实 现电源装置的尺寸和重量方面的进一步减少。

因此，为了进一步实现电源装置的尺寸和重量方面的减少， 例如，在日本专利申请特开No.11-206113中，讨论了使用薄的、重量 轻的、高电压输出压电元件(压电变压器)来生成高电压的电源装置。 更具体地说，通过使用以陶瓷作为原材料制成的薄的且重量轻的压电 元件构建压电变压器，可以按比电磁变压器更高的效率来生成高电压。

由于可以通过使用压电变压器来保持电源装置的初级侧和 次级侧上的电极之间的距离，因此可以不用像电磁变压器那样执行用 于绝缘目的的特殊铸模工作。因此，如果使用该压电变压器，则可以 实现电源装置的尺寸和重量的减少。使用压电变压器输出高电压的电 源装置可以应用于使用高电压的各种设备，而不受限于上述这种图像 形成设备。

将参照图17描述用于使用压电变压器的高电压输出的高 压电源装置的电路(下文中也称为压电变压器型高压电源装置)的示 例。作为示例，图17所示的电路示例是用于输出负偏压的充电偏压输 出电路。

在图17中，电路包括高压电源的压电变压器101Y。压电 变压器101Y的输出通过二极管102Y、103Y和高压电容器104Y被整 流并平滑为负电压，并且从输出端子116Y被提供给充电辊(即负载， 未示出)。

输出电压通过电阻器105Y、106Y和107Y分压，并且经 由保护电阻器108Y输入到运算放大器109Y的非反相输入端子(+端 子)。用于高压电源的控制信号(Vcont信号)是模拟信号，其经由 连接端子118Y和电阻器114Y从控制器(即控制单元，未示出)输入 到运算放大器109Y的反相输入端子(-端子)。

通过由运算放大器109Y、电阻器114Y和电容器113Y组 成积分电路，根据由电阻器和电容器的值所确定的积分时间常数而平 滑的控制信号(Vcont信号)被输入到运算放大器109Y。运算放大器 109Y的输出端子连接到压控振荡器(VCO)110Y，并且输出端子连 接到场效应晶体管(FET)111Y，场效应晶体管111Y连接到由电感 器112Y和电容器115Y形成的电感器-电容器(LC)并联谐振电路。

压控振荡器(VCO)110Y输出用于使FET 111Y开关的驱 动信号。FET 111Y根据驱动信号而被开关。压控振荡器(VCO)110Y 用于执行操作，从而当输入电压上升时提升输出频率，以及当输入电 压下降时减少输出频率。

因此，取决于其输入电平的频率从压控振荡器(VCO)110Y 被输出。压控振荡器(VCO)110Y的输出信号驱动电感器-电容器(LC) 谐振电路，并且由此，最终，取决于控制信号(Vcont信号)的电源 被提供给压电变压器101Y的初级侧。