Устройство электропитания, устройство формирования изображения с таким устройством электропитания
Изобретение относится к области электротехники. Устройство электропитания содержит множество цепей электропитания, причем каждая из которых содержит пьезоэлектрический преобразователь, элемент выпрямления, который выпрямляет и сглаживает напряжение, поданное на выход из пьезоэлектрического преобразователя в соответствии с нагрузкой, и подает на выход напряжение, генератор, управляемый напряжением, который управляет частотой выходного сигнала в соответствии с входным управляющим сигналом, и блок подачи напряжения электропитания, который возбуждается сигналом, поданным на выход из генератора, управляемого напряжением, и подает напряжение электропитания к пьезоэлектрическому преобразователю. Одна цепь электропитания содержит блок изменения резонансной частоты, который соединен с выходной стороной пьезоэлектрического преобразователя. Блок изменения резонансной частоты возбуждает пьезоэлектрический преобразователь цепи электропитания на частоте возбуждения, которая отличается от частоты возбуждения пьезоэлектрического преобразователя в другой цепи электропитания посредством сдвига пика резонансной частоты. Технический результат: повышение качества изображения. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 17 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству электропитания, используемому в устройстве формирования изображения, которое формирует изображение электрофотографическим процессом, и более конкретно, к устройству электропитания, использующему пьезоэлектрический преобразователь, и устройству формирования изображения с таким устройством электропитания.
Предшествующий уровень техники
Когда устройство формирования изображения, которое формирует изображение электрофотографическим процессом, представляет собой систему прямой передачи изображения посредством приведения элемента передачи изображения в контакт с фотопроводником, элемент передачи изображения содержит проводящий резиновый ролик, имеющий проводящий вращающийся вал. Возбуждением элемента передачи изображения управляют для согласования скорости процесса фотопроводника.
Напряжение, прилагаемое к элементу передачи изображения, является напряжением смещения постоянного тока. В этот момент полярность напряжения смещения постоянного тока является идентичной полярности напряжения передачи изображения для общего коронного разряда. Для достижения удовлетворительной передачи изображения с использованием ролика передачи изображения к ролику передачи изображения должно быть приложено напряжение около 3 кВ или более (требующийся ток составляет несколько мкА). Высокое напряжение, необходимое для процесса формирования изображения, обычно генерируется при использовании электромагнитного трансформатора в сборе с обмотками. Электромагнитный трансформатор образован из медного провода, катушки и сердечника. Когда электромагнитный трансформатор используют для приложения напряжения 3 кВ или более, ток утечки должен быть минимизирован на каждом участке, так как значение выходного тока составляет всего несколько мкА. Для этой цели обмотки трансформатора должны быть опрессованы изолятором и трансформатор должен быть достаточно большим по сравнению с подаваемым питанием. Это препятствует снижению размеров и сокращению веса устройства электропитания высокого напряжения.
Для компенсации этих недостатков была проверена возможность генерирования высокого напряжения при использовании плоского, легковесного пьезоэлектрического преобразователя с высоким выходом. При использовании пьезоэлектрического преобразователя, выполненного из керамики, этот пьезоэлектрический преобразователь может генерировать высокое напряжение с более высоким КПД, чем КПД электромагнитного трансформатора. Поскольку электроды на первичной и вторичной сторонах могут быть разнесены друг от друга безотносительно к связи между первичной и вторичной сторонами, не требуется специальной опрессовки для изоляции. Пьезоэлектрический преобразователь имеет преимущество при изготовлении компактного и легковесного устройства генерирования высокого напряжения.
Устройство генерирования высокого напряжения, в котором использован пьезоэлектрический преобразователь, раскрыто, например, в японской выложенной заявке на патент № 11-206113.
На фиг.6 представлена обычная цепь электропитания высокого напряжения, использующая пьезоэлектрический преобразователь 101Y, т.е. пьезоэлектрический керамический преобразователь для электропитания высокого напряжения. Выход пьезоэлектрического преобразователя 101Y выпрямляется и сглаживается до положительного напряжения диодами 102Y и 103Y и конденсатором 104Y высокого напряжения и подается к ролику передачи изображения (не показан), выполняющему функцию нагрузки. Выходное напряжение делится резисторами 105Y, 106Y и 107Y и подается на инвертирующий вход (отрицательный вывод) операционного усилителя 109Y через защитный резистор 108Y. Неинвертирующий вывод (положительный вывод) операционного усилителя принимает сигнал (Vуправл.) управления электропитанием высокого напряжения, который выполняет функцию аналогового сигнала и подается на вход к зажиму 118Y от контроллера 201 постоянного тока. Операционный усилитель 109Y, резистор 114Y и конденсатор 113Y образуют интегральную схему. Сигнал Vуправл. управления, сглаженный интегральной постоянной времени, определенной константами компонентов резистора и конденсатора, подается на вход к операционному усилителю 109Y. Выходной вывод операционного усилителя 109Y подсоединен к генератору 110Y, управляемому напряжением (ГУН). Транзистор 111Y, выходной вывод которого подсоединен к катушке 112Y индуктивности, возбуждается для подачи питания к первичной стороне пьезоэлектрического преобразователя.
Блок электропитания высокого напряжения устройства формирования электрофотографического изображения содержит множество цепей электропитания высокого напряжения, соответствующих блокам формирования изображения, например, желтого (Y), пурпурного (М), бирюзового (С) и черного (К), используя пьезоэлектрический преобразователь. Блок электропитания высокого напряжения формирует напряжения смещения для зарядки, проявления, передачи изображения и аналогичных операций.
В указанном устройстве множество пьезоэлектрических преобразователей и цепей управления образовано в блоке электропитания высокого напряжения, и множество напряжений смещения подаются на выход для формирования изображений. В частности, блок электропитания высокого напряжения, установленный в устройстве формирования цветного изображения тандемной системы, требует четырех выходных цепей смещения для зарядки, проявления, передачи изображения и аналогичных операций в соответствии с формированием бирюзового, пурпурного, желтого и черного изображений. Цепи, соответствующие бирюзовому (С), пурпурному (М), желтому (Y) и черному (К) цветам, управляются теми же самыми выходными напряжениями смещения. Пьезоэлектрические преобразователи, установленные в блоке электропитания высокого напряжения, возбуждаются на почти тех же частотах (близких частотах) в соответствующих выходных цепях смещения (С, М, Y и К) для зарядки, проявления, передачи изображения и аналогичных операций.
Таким образом, множество пьезоэлектрических преобразователей возбуждается на близких частотах, чтобы формировать на выходе такие же напряжения смещения. В этом случае смежные пьезоэлектрические преобразователи создают помехи друг другу через линию электропитания или в зависимости от электростатической емкостной связи или аналогичной связи, которая затрудняет улучшение точности высокого выходного напряжения смещения. Альтернативно, качество изображения может ухудшиться из-за, например, генерирования колебаний высокого напряжения смещения посредством частоты помех.
Чтобы избежать влияния на изображение, зависящее от точности высокого напряжения смещения, пьезоэлектрические преобразователи устанавливают с большим интервалом. Для подавления помех через линию электропитания длину конфигурации увеличивают или увеличивают емкость развязывающего конденсатора при проектировании конфигурации линии электропитания. Однако трудно принимать эти меры лишь посредством теоретического вычисления. В случае, когда проблемы решаются посредством многих экспериментов, необходимо посредством этих экспериментов определить, какие конкретные меры должны быть приняты. Это удлиняет период разработки продукта. Даже если эти проблемы являются решаемыми, в блоке электропитания высокого напряжения вряд ли можно будет достигнуть одновременного снижения размеров и получения высокого качества изображения.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является устранение известных проблем путем создания устройства электропитания, содержащего пьезоэлектрические преобразователи, которые обеспечивают подавление помех между частотами возбуждения пьезоэлектрических преобразователей, позволят уменьшить размеры и получить высокое качество изображения.
Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства формирования изображения, содержащего такое устройство электропитания.
Для решения поставленных задач устройство электропитания и устройство формирования изображения согласно настоящему изобретению содержат следующие элементы.
Согласно настоящему изобретению устройство электропитания содержит множество цепей электропитания, каждая из которых имеет пьезоэлектрический преобразователь и генератор, управляемый напряжением, который генерирует сигнал, имеющий частоту возбуждения пьезоэлектрического преобразователя в соответствии с сигналом управления, при этом, когда напряжения, подаваемые от по меньшей мере одной цепи электропитания и другой цепи электропитания, подаются на выход, генератор, управляемый напряжением, одной цепи электропитания генерирует сигнал, частота которой не является близкой к частоте выходного сигнала генератора, управляемого напряжением, другой цепи электропитания.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения устройство формирования изображения, имеющее множество цветовых станций для формирования изображений в цветах, отличных друг от друга, содержит множество цепей электропитания высокого напряжения, причем каждая цепь имеет пьезоэлектрический преобразователь, чтобы подавать на выход высокое напряжение, используемое каждой цветовой станцией, при этом по меньшей мере два пьезоэлектрических преобразователя для формирования на выходе высоких напряжений для по меньшей мере двух цветовых станций возбуждаются на частотах возбуждения, которые не являются близкими друг другу.
Краткое описание чертежей
Другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидными из нижеприведенного описания со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1А изображает принципиальную электрическую схему устройства электропитания высокого напряжения для передачи изображения, содержащего пьезоэлектрический преобразователь, согласно первому варианту изобретения;
фиг.1В - диаграмму зависимости между частотами возбуждения и выходными напряжениями пьезоэлектрических преобразователей 101Y и 101М согласно изобретению;
фиг.2 - схему устройства формирования изображения, содержащего устройство электропитания высокого напряжения, использующего пьезоэлектрический преобразователь, согласно изобретению;
фиг.3А - диаграмму зависимости между частотой и пошаговым соотношением к емкостным нагрузкам, подключенным к выходным выводам пьезоэлектрических преобразователей 101Y и 101М, согласно изобретению;
фиг.3В - схему измерительной цепи для измерения зависимости между частотой и пошаговым соотношением к емкостной нагрузке согласно изобретению;
фиг.3С - таблицу зависимости между максимальной выходной частотой и пошаговым соотношением к емкости конденсатора 117а согласно изобретению;
фиг.4А - принципиальную электрическую схему устройства электропитания высокого напряжения для передачи изображения, содержащего пьезоэлектрический преобразователь, согласно второму варианту воплощения изобретения;
фиг.4В - диаграмму зависимости между частотами возбуждения и выходными напряжениями пьезоэлектрических преобразователей 101Y и 101М согласно изобретению;
фиг.5А - принципиальную электрическую схему устройства электропитания высокого напряжения для передачи изображения, содержащего пьезоэлектрический преобразователь, согласно изобретению;
фиг.5В - диаграмму зависимости между частотами возбуждения и выходными напряжениями пьезоэлектрических преобразователей 101Y и 101М согласно третьему варианту воплощения изобретения;
фиг.6 - принципиальную электрическую схему известной цепи электропитания высокого напряжения, содержащей пьезоэлектрический преобразователь;
фиг.7А - диаграмму зависимости между частотой возбуждения и выходным напряжением пьезоэлектрического преобразователя электропитания высокого напряжения, когда желтое (Y) и пурпурное (М) изображения формируют цепью по фиг.6;
фиг.7В - временную диаграмму пульсаций напряжения;
фиг.8 - диаграмму зависимости между выходным напряжением (В) и частотой возбуждения (Гц), как характеристики пьезоэлектрического преобразователя;
фиг.9 - принципиальную электрическую схему устройства электропитания для передачи изображения, содержащего пьезоэлектрический преобразователь, согласно четвертому варианту воплощения изобретения;
фиг.10 - принципиальную электрическую схему устройства электропитания для передачи изображения, содержащего пьезоэлектрический преобразователь, согласно пятому варианту воплощения изобретения;
фиг.11 - диаграмму зависимости между частотой возбуждения и выходным напряжением схемы, когда изменяется электростатическая емкость, согласно изобретению;
фиг.12А - временную диаграмму операции зарядки высокого напряжения, когда изображение формируется устройством формирования изображения, согласно пятому варианту воплощения изобретения;
фиг.12В - временную диаграмму операции зарядки высокого напряжения, когда изображение формируется устройством формирования изображения согласно пятому варианту воплощения изобретения;
фиг.13 - диаграмму зависимости между частотой возбуждения и выходным напряжением согласно пятому варианту воплощения изобретения;
фиг.14 - временную диаграмму зависимости между частотой возбуждения и моментом времени, когда управляющее выходное напряжение подается на выход, согласно пятому варианту воплощения изобретения;
фиг.15 - диаграмму зависимости между частотой возбуждения и выходным напряжением согласно шестому варианту воплощения изобретения;
фиг.16 - диаграмму зависимости между частотой возбуждения и выходным напряжением;
фиг.17 - временную диаграмму зависимости между частотой возбуждения и моментом времени, когда управляющее выходное напряжение подается на выход.
Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
Первый вариант воплощения изобретения
Устройство (фиг.2) формирования изображения, ниже называемое "цветным лазерным принтером", содержит устройство 202 электропитания высокого напряжения, содержащее пьезоэлектрический преобразователь. Цветной лазерный принтер 401 содержит отсек 402, где хранятся листы 32 для печати, и датчик 403 наличия/отсутствия листов в пачке, который обнаруживает наличие/отсутствие листов 32 для печати в отсеке 402. Цветной лазерный принтер 401 также содержит захватывающий ролик 404, который захватывает лист 32 для печати из отсека 402, и ролик 405 подачи листа из отсека, который транспортирует лист 32 для печати, захваченный захватывающим роликом 404. Цветной лазерный принтер 401 дополнительно содержит замедляющий ролик 406, который спарен с роликом 405 подачи листа и который предотвращает подачу множества листов 32 для печати.
Пара 407 роликов точного совмещения, которая синхронно транспортирует лист 32 для печати, и датчик 408 предварительного точного совмещения, который детектирует транспортировку листа 32 для печати к паре 407 роликов для точного совмещения, установлены ниже по потоку относительно ролика 405 подачи листа из пачки. Лента 409 электростатического зажима/транспортировки/передачи изображения (ниже называемая "ЕТВ") установлена ниже по потоку относительно пары 407 роликов точного совмещения. Изображения формируются на ЕТВ 409 блоками формирования изображения, образованными из процессных картриджей 410Y, 410М, 410С и 410К и блоков 420Y, 420М, 420С и 420К сканера для четырех цветов (Y, М, С и К). Сформированные изображения последовательно налагаются друг на друга роликами 430Y, 430М, 430С и 430К передачи изображения для формирования цветного изображения. Цветное изображение передается и транспортируется на лист 32 для печати.
Пара, состоящая из прижимного ролика 434 и фиксирующего ролика 433, которая включает нагреватель 432 для термической фиксации тонерного изображения, переданного на лист 32 для печати, установлена на стороне ниже по потоку. Кроме того, установлены пара 435 роликов фиксации/выгрузки, которая транспортирует лист 32 для печати из фиксирующего ролика, и датчик 436 фиксации/выгрузки, который детектирует транспортировку из блока фиксации.
Каждый блок 420 сканера содержит лазерный блок 421 и многоугольное зеркало 422, привод 423 сканера и группу 424 линз, создающих изображение, для сканирования каждого фоточувствительного барабана 305 лазерным лучом от лазерного блока 421. Лазерный луч, генерируемый лазерным блоком 421, модулируется на основании сигнала изображения, посланного от видеоконтроллера 440.
Каждый процессный картридж 410 содержит фоточувствительный барабан 305, ролик 303 зарядки, ролик 302 проявления изображения и сосуд 411 для хранения тонера, которые необходимы для известного электрофотографического процесса. Процессный картридж 410 установлен с возможностью его удаления из цветного лазерного принтера 401.
Видеоконтроллер 440 принимает видеоданные, посланные от внешнего устройства 441, такого как персональный компьютер (основная машина) и побитно отображает видеоданные в данные растрового изображения, чтобы генерировать сигнал изображения для формирования изображения.
Контроллер 201 постоянного тока выполняет функцию блока управления лазерным принтером и конфигурируется микропроцессором MPU (микрокомпьютером) 207, различными цепями управления входом/выходом и аналогичными средствами. MPU 207 имеет ОЗУ 207а, ПЗУ 207b, таймер 207с, порт 207d цифрового входа/выхода и цифрой/аналоговый порт 207е.
Блок 202 электропитания высокого напряжения (устройство электропитания высокого напряжения) содержит блок электропитания высокого напряжения для зарядки (не показан) и блок электропитания высокого напряжения для проявления (не показан), для каждого процессного картриджа 410 (Y, М, С или К) и подают электропитание высокого напряжения для каждого ролика 430 передачи изображения от пьезоэлектрического преобразователя, способного формировать на выходе высокое напряжение.
Устройство (фиг.1А) электропитания высокого напряжения для передачи изображения, содержащее пьезоэлектрический преобразователь (называемое ниже "устройство электропитания высокого напряжения передачи изображения") согласно первому варианту воплощению изобретения, используется для выходных цепей как положительного, так и отрицательного напряжения. Устройство электропитания высокого напряжения для передачи изображения, которое обычно требует положительного напряжения, будет пояснено ниже.
Устройство электропитания высокого напряжения для передачи изображения содержит четыре цепи в соответствии с роликами 430Y, 430М, 430С и 430К передачи изображения для желтого (Y), пурпурного (М), бирюзового (С) и черного (К). Эти цепи имеют одинаковое схемное выполнение, на фиг.1А представлены две типичные цепи для желтого (Y) и пурпурного (М) (ссылочная позиция, представляющая каждую цепь, имеет суффикс Y или М для распознавания).
Сущностью настоящего изобретения, однако, не ограничена этими двумя цепями и она может быть применена к устройству электропитания высокого напряжения для передачи изображения, имеющему четыре или более цепей.
Устройство формирования изображения имеет множество цветовых станций для формирования изображений в цветах, отличающихся друг от друга. Устройство формирования изображения содержит множество цепей электропитания высокого напряжения, каждая из которых имеет пьезоэлектрический преобразователь, чтобы выдавать на выходе высокое напряжение, используемое каждой цветовой станцией. Устройство формирования изображения отличается тем, что по меньшей мере два пьезоэлектрических преобразователя для подачи на выход высоких напряжений к по меньшей мере двум цветовым станциям возбуждаются на частотах, которые не являются близкими друг к другу.
На фиг.1А позицией 101Y обозначен пьезоэлектрический преобразователь (пьезоэлектрический керамический преобразователь) для устройства электропитания высокого напряжения. Выход пьезоэлектрического преобразователя 101Y выпрямляется и сглаживается до положительного напряжения диодами 102 Y и 103Y и высоковольтным конденсатором 104Y и подается с вывода 116Y на ролик передачи изображения (не показан), выполняющий функцию нагрузки. Выходное напряжение делится резисторами 105Y, 106Y и 107Y и подается на неинвертирующий вход (положительный вывод) операционного усилителя 109Y через защитный резистор 108Y. Инвертирующий вход (отрицательный вывод) операционного усилителя принимает через последовательный резистор 114Y сигнал (Vуправл.) управления электропитанием высокого напряжения, который выполняет функцию аналогового сигнала от контроллера 201 постоянного тока и подается на вход от зажима 118Y.
Выход операционного усилителя 109Y подсоединен к генератору 110Y, управляемому напряжением (ГУН). Выход генератора 110Y, управляемого напряжением, подсоединен к затвору полевого транзистора 111Y. Сток полевого транзистора 111Y подсоединен к электропитанию (+24 В: Vcc) через катушку 112Y индуктивности, заземленную через конденсатор 115Y и подсоединенную к одному электроду пьезоэлектрического преобразователя 101Y на первичной стороне. Другой электрод на первичной стороне заземлен. Сток полевого транзистора 111Y тоже заземлен.
На фиг.8 представлена диаграмма зависимости между выходным напряжением (В) и частотой возбуждения (Гц), как характеристики пьезоэлектрического преобразователя. Выходное напряжение обычно достигает максимального напряжения (Emax) на резонансной частоте f0 (фиг.8); на частоте возбуждения fx пьезоэлектрический преобразователь выдает на выходе специфическое выходное напряжение (ниже называемое "управляющее выходное напряжение") Епост.тока. Диаграмма распределения выходного напряжения (В) имеет форму колокола, центральная ось которого является резонансной частотой ("максимальная частота") f0. Изменением частоты возбуждения можно управлять выходным напряжением. Например, для увеличения выходного напряжения пьезоэлектрического преобразователя частоту возбуждения изменяют от более высокой частоты возбуждения до более низкой частоты в направлении резонансной частоты f0. Управление проводят на частоте более высокой, чем резонансная частота f0. Та же самая концепция применима для управления на более низкой частоте.
Генератор 110Y, управляемый напряжением (ГУН), предназначен для увеличения выходной частоты, когда растет входное напряжение, и снижает ее, когда входное напряжение падает. Когда растет управляющее выходное напряжение (Епост.тока) пьезоэлектрического преобразователя 101Y, растет входное напряжение (Vsns) на неинвертирующем входе (положительный ввод) операционного усилителя 109Y. Так как растет входное напряжение генератора 110Y, управляемого напряжением, его выходная частота увеличивается и также увеличивается частота возбуждения пьезоэлектрического преобразователя 101Y. Поэтому пьезоэлектрический преобразователь 101Y возбуждается на частоте, более высокой, чем частота возбуждения fx. Поскольку выходное напряжение пьезоэлектрического преобразователя 101Y падает, когда растет частота возбуждения fx, выходным напряжением управляют до более низкого значения. То есть на фиг.1А представлена цепь управления с отрицательной обратной связью.
Когда падает управляющее выходное напряжение (Епост.тока) пьезоэлектрического преобразователя 101Y, также падает входное напряжение (Vsns) операционного усилителя 109, и падает напряжение на выходе операционного усилителя 109Y. Так как падает входное напряжение генератора 110Y, управляемого напряжением, снижается его выходная частота, и также снижается частота возбуждения пьезоэлектрического преобразователя 101Y. Поскольку выходное напряжение пьезоэлектрического преобразователя 101Y растет при снижении частоты возбуждения fx, выходным напряжением управляют до более высокого значения.
Таким образом выходным напряжением управляют до достижения постоянного напряжения, так чтобы оно было равно напряжению, определенному напряжением сигнала управления (Vуправл.), который подается на вход от контроллера 201 постоянного тока к выводу инвертирующего тока (отрицательный вывод) операционного усилителя 109Y.
Для печати, соответствующей четырем: желтому (Y), пурпурному (М), бирюзовому (С) и черному (К) цветам, цепи высокого напряжения, то есть пьезоэлектрические преобразователи срабатывают почти в те же самые моменты времени в соответствии с четырьмя Y, М, С и К цветами. Чтобы объяснить, в чем сущность первого варианта воплощения, ниже пояснена работа двух цепей при печати желтого (Y) и пурпурного (М) цветов. Предположим, что конденсаторы 117Y и 117М различной емкости подсоединены к выводам пьезоэлектрического преобразователя 101Y и пьезоэлектрического преобразователя 101М, соответственно. На фиг.3А показана диаграмма зависимости между частотой и возрастающим соотношением для емкостных нагрузок, подсоединенных к выходным выводам пьезоэлектрических преобразователей 101Y и 101М. На фиг.3В показана схема цепи измерения для измерения зависимости между частотой и пошаговым соотношением к емкостной нагрузке.
Как показано на фиг.3В, сигнал из генератора (ГУН) усиливается усилителем (АМР) и подается на вход пьезоэлектрического преобразователя 101 (Y, М). Емкостная нагрузка 117а (например, конденсатор) и резистор 117b нагрузки для измерения напряжения подсоединены к выходному выводу пьезоэлектрического преобразователя 101 (Y, М). Измерительная цепь содержит вольтметр для измерения входного напряжения Vвход. и выходного напряжения Vвых. пьезоэлектрического преобразователя. Измерительная цепь вычисляет пошаговое соотношение из соотношения Vвых./Vвход.
На фиг.3А представлена диаграмма зависимости между частотой и пошаговым соотношением к емкостной нагрузке. Кривая 250-1 представляет случай, в котором емкость конденсатора 117а равна 3 пФ. Кривая 250-2 представляет случай, в котором емкость конденсатора 117а равна 5 пФ. Кривая 250-3 представляет случай, в котором емкость конденсатора 117а равна 7 пФ. Кривая 250-4 представляет случай, в котором емкость конденсатора 117а равна 10 пФ. Когда растет емкость конденсатора, подсоединенного к выходному выводу пьезоэлектрического преобразователя 101 (Y, М), максимальная выходная частота смещается к стороне низкой частоты, а пошаговое соотношение уменьшается. Эта схема измерения содержит соответствующий нагрузочный резистор 117b с сопротивлением 40 мОм. В этом случае максимальная выходная частота и пошаговое соотношение к емкости конденсатора 117а пьезоэлектрического преобразователя 101 (Y, М) представлены на фиг.3С.
Ниже представлено сравнение и пояснена работа и частотная характеристика схемы (фиг.6), известной из уровня техники и устройства (фиг.1А), согласно первому варианту воплощению изобретения. На фиг.7А представлена диаграмма зависимости (частотная характеристика) между частотой возбуждения и выходным напряжением пьезоэлектрического преобразователя электропитания высокого напряжения, когда формируются изображения желтого (Y) и пурпурного (М) известным схемным средством. На фиг.7А 260-Y представлена частотная характеристика пьезоэлектрического преобразователя, использованного для электропитания высокого напряжения для выхода смещения передачи Y. В этом случае частота для максимального выходного напряжения обозначена как 261Y, а частота возбуждения, соответствующая управляющему выходному напряжению (Епост.тока), обозначена позицией 262Y.
Итак, 206-М представляет частотную характеристику пьезоэлектрического преобразователя, использованного для устройства электропитания высокого напряжения для выхода смещения передачи М. В этом случае частота для подачи максимального выходного напряжения составляет 261М, а частота возбуждения, соответствующая управляющему выходному напряжению (Епост.тока), составляет 262М. В общем случае, когда подается на выход то же самое управляющее выходное напряжение (Епост.тока) (В), частота возбуждения не является полностью той же самой из-за индивидуальных характеристик пьезоэлектрического преобразователя. Каждый пьезоэлектрический преобразователь возбуждается различными частотами от нескольких десятков Гц до нескольких сот Гц. Когда пьезоэлектрические преобразователи, имеющие близкие частоты возбуждения, установлены близко друг к другу, цепи, которые возбуждают пьезоэлектрические преобразователи 101Y и 101М, воздействуют друг на друга через линии электропитания. То есть цепь, которая возбуждает пьезоэлектрический преобразователь 101Y, использованный для электропитания высокого напряжения для выхода смещения передачи Y, и цепь, которая возбуждает пьезоэлектрический преобразователь 101М, использованный для электропитания высокого напряжения для выхода смещения передачи М, влияют друг на друга. Так как пьезоэлектрические преобразователи (101М и 101Y) имеют электростатическую емкостную связь друг с другом, их частоты возбуждения влияют друг на друга и налагаются друг на друга. В результате, в выходном напряжении, как показано на фиг.7В, появляется напряжение пульсаций на частоте помех. Частота помех представляет собой различие между частотами возбуждения пьезоэлектрических преобразователей. На фиг.7А частота помех приведена как абсолютная величина различия в частотах возбуждения, соответствующей управляющему выходному напряжению (Епост.тока):
| fпульсаций = |262Y - 262М| (Гц) | ... (1) |
Частота fпульсаций напряжения (Гц), генерированная помехами, изменяет КПД передачи между желтым (Y) и пурпурным (М). Это влияние проявляется как визуально распознаваемый контур в изображении в соответствии с зависимостью между частотой fпульсаций напряжения и скоростью обработки (СО мм/с) устройства формирования изображения, и это влияние может ухудшить качество изображения.
Контур Tb (мм) в изображении, который может появиться в соответствии со скоростью обработки СО (мм/с) и частотой fпульсаций напряжения (Гц), генерированный помехой, задается выражением
| Tb = СО/fпульсаций (мм) | ... (2) |
В общем, можно сказать, что контур Tb (мм) в изображении, вызванный помехами, можно визуально распознать, когда он становится равным 0,3 мм или более. Контур в изображении, вызванный помехами, является причиной снижения качества напечатанного изображения. Например, контур в изображении, вызванный помехами, может быть визуально распознан, когда скорость обработки СО составляет 100 мм/с и частота fпульсаций напряжения (Гц), генерированных помехами, составляет около 350 Гц или менее.
В устройстве, показанном на фиг.1А, 3-пФ емкостной элемент (конденсатор) 117Y подсоединен между землей и выходным выводом пьезоэлектрического преобразователя 101Y, а 7-пФ емкостной элемент (конденсатор) 117М подсоединен между землей и выходным выводом пьезоэлектрического преобразователя 101М. Величины емкостей конденсаторов приведены лишь в качестве примеров, и предпочтительная схема устройства может быть предусмотрена, где конденсатор 117Y желтого и конденсатор 117М пурпурного имеют различные емкости.
Следует заметить, что те же самые результаты могут быть получены даже в случае, когда не подсоединен емкостной элемент (конденсатор) между землей и выходным выводом пьезоэлектрического преобразователя в устройстве, соответствующем формированию изображения или желтого (Y), или пурпурного (М).
На фиг.1В представлена диаграмма зависимости (частотная характеристика) между частотами возбуждения и выходными напряжениями пьезоэлектрических преобразователей 101Y и 101М устройства электропитания высокого напряжения, когда изображения желтого (Y) и пурпурного (М) формируются устройством (фиг.1А).
В устройстве (фиг.1А) 3-пФ конденсатор подсоединен между землей и выходным выводом пьезоэлектрического преобразователя 101Y, а 7-пФ конденсатор подсоединен между землей и выходным выводом пьезоэлектрического преобразователя 101М. Зависимость между максимальным выходным напряжением, частотой и пошаговое соотношение к емкостям конденсаторов, подсоединенных между землей и выходными выводами пьезоэлектрических преобразователей 101Y и 101М, показаны на фиг.3А и 3С. На фиг.1В 265-Y представляет частотную характеристику пьезоэлектрического преобразователя, использованного для устройства электропитания высокого напряжения выхода смещения передачи Y. В этом случае частотой для подачи максимального выходного напряжения является 267-Y, а частотой возбуждения, соответствующей управляющему выходному напряжению (Епост.тока), будет 266-Y.
Итак, 265-М представляет частотную характеристику пьезоэлектрического преобразователя, использованного для устройства электропитания высокого напряжения для выхода смещения передачи М. В этом случае частота для подачи максимального выходного напряжения составляет 260М, а частота возбуждения, соответствующая управляющему выходному напряжению (Епост.тока), составляет 266-М.
Максимальная выходная частота 267-Y составляет 157,3 кГц (смотрите 3-пФ конденсатор по фиг.3С), а максимальная выходная частота 267-М составляет 151,9 кГц (смотрите 7-пФ конденсатор по фиг.3С). Различие между максимальными выходными частотами составляет 5,4 кГц.
Частоты возбуждения, соответствующие управляющему выходному напряжению (Епост.тока) (В), составляют 266-Y = 158,3 кГц и 266-М = 152,9 кГц. Различие между частотами возбуждения составляет 5,4 кГц, которая равна различию между максимальными выходными частотами.
Частота fпульсаций напряжения (Гц), которая может быть генерирована помехами, в первом варианте воплощения изобретения составляет 5,4 кГц. Для скорости обработки СО = 100 мм/с контур Tb в изображении, вызванный помехами, задается из соотношения уравнения (2):
| Tb = СО/fпульсаций = 100/5400 = 0,018 (мм) | ... (3) |
Поскольку контур Tb в изображении, вызванный помехами, равный 0,3 мм или более, может быть визуально распознан, контур Tb в изображении, вызванный помехами, равный 0,018 мм, является пределом, который не может быть визуально распознан.
Даже в случае, когда пьезоэлектрические преобразователи имеют емкостную связь, влияние помех (напряжения, генерированного помехами) можно избежать, поскольку пьезоэлектрические преобразователи 101Y и 101М имеют различные резонансные частоты. Посредством подсоединения конденсаторов различной емкости между землей и выходными выводами смежных пьезоэлектрических преобразователей 101Y и 101М распределение частотной характеристики может быть сдвинуто, чтобы предотвратить сближение друг с другом резонансных частот пьезоэлектрических преобразователей 101Y и 101М. Сдвиг распределения частотной характеристики может предотвратить влияние (генерирование напряжения помех) взаимных помех между пьезоэлектрическими преобразователями, зависящее от конфигурации электропитания или взаимных помех между пьезоэлектрическими преобразователями из-за электростатической емкостной связи.
Напряжение смещения можно стабилизировать исключением влияния взаимных помех, и пьезоэлектрические преобразователи могут быть установлены ближе друг к другу. В результате, устройство электропитания высокого напряжения может иметь высокую точность и небольшой размер.
В первом варианте воплощения изобретения описано устройство формирования изображения, где раскрыто устройство электропитания высокого напряжения для передачи изображения, использованного для устройства формирования цветного изображения тандемной системой. В устройстве электропитания высокого напряжения, которое выдает на выходе различные напряжения смещения, могут быть предотвращены взаимные помехи или влияние электростатической емкостной связи пьезоэлектрических преобразователей посредством соединения конденсаторов с различными характеристиками между землей и выходными выводами смежных пьезоэлектрических преобразователей.
Когда устройство 202 электропитания высокого напряжения имеет указанное схемное решение, это устройство 202 электропитания высокого напряжения может выдавать на выходе смещение, свободное от взаимных помех или влияния (напряжение, генерированное помехами) взаимных помех между преобразователями из-за электростатической емкостной связи.
Согласно первому варианту воплощения изобретения устройство электропитания содержит пьезоэлектрические преобразователи, которые могут подавить помехи между частотами возбуждения пьезоэлектрических преобразователей, в результате достигается уменьшение размеров и высокое качество изображения.
Согласно первому варианту воплощения предложено устройство формирования изображения, содержащее устройство электропитания.
Второй вариант воплощения изобретения
В первом варианте воплощения изобретения раскрыт способ возбуждения пьезоэлектрических преобразователей на различных частотах, чтобы предотвратить взаимные помехи между пьезоэлектрическими преобразователями в устройстве электропитания высокого напряжения, использующего цепь выпрямления с удвоителем напряжения. Во втором варианте воплощения изобретения раскрыто устройство электропитания высокого напряжения, содержащего пьезоэлектрический преобразователь, который не требует какой-либо цепи выпрямления с удвоителем напряжения, когда, например, выходное напряжение является сравнительно низким.
На фиг.4А представлена принципиальная электрическая схема устройства электропитания высокого напряжения для передачи изображения, содержащего пьезоэлектрический преобразователь согласно второму вариантуе воплощения изобретения. На фиг.4В представлена диаграмма зависимости (частотная характеристика) между частотами возбуждения и выходными напряжениями пьезоэлектрических преобразователей 101Y и 101М устройства электропитания высокого напряжения, когда схема формирует желтое (Y) и пурпурное (М) изображения (фиг.4А). Следует заметить, что опущено описание составных элементов, общих с элементами первого варианта воплощения изобретения.
Устройство по фиг.4А отличается от устройства по фиг.1А тем, что средство выпрямления представляет собой однополупериодную схему выпрямления, составленную из диода 103 и конденсатора 104, а резистор 119 подсоединен между землей и выходным выводом пьезоэлектрического преобразователя 101. Резонансные частоты и возрастающие соотношения пьезоэлектрических преобразователей 101Y и 101М зависят от импедансов нагрузки, подсоединенных к их выходам. Когда снижается импеданс нагрузки, также снижаются резонансная частота (максимальная выходная частота) и пошаговое соотношение.
В первом варианте воплощения изобретения описано устройство и работа, используя различие между частотами возбуждения, зависящими от величины емкостной нагрузки. Во втором варианте воплощения изобретения поясняется устройство и работа, используя различие между активными нагрузками.
Устройство по фиг.4А содержит 10-мОм резистор 119Y и 40-мОм резистор 119М. Может быть реализован предпочтительный вариант, когда резистор 119Y желтого (Y) и резистор 119М пурпурного (М) имеют различные значения сопротивления. Следует заметить, что те же самые результаты могут быть получены даже в случае, когда не подсоединена активная нагрузка между землей и выходным выводом пьезоэлектрического преобразователя в устройстве формирования изображения или желтого (Y), или пурпурного (М).
На фиг.4В представлена диаграмма зависимости (частотная характеристика) между частотами возбуждения и выходными напряжениями пьезоэлектрических преобразователей 101Y и 101М. На фиг.4В 268-М показана частотная характеристика, когда подсоединен 40-мОм резистор 119М, а 268-Y представляет частотную характеристику, когда подсоединен 10-мОм резистор 119Y. По сравнению с частотной характеристикой 268-М для активной 40-мОм нагрузки, частотная характеристика 268-Y для активной 10-мОм нагрузки снижает на приблизительно 3 кГц максимальную выходную частоту для подачи максимального выходного напряжения и снижает на приблизительно 15% максимальный выход. Хотя максимальное выходное напряжение падает на 15%, значение максимального выходного напряжения гораздо выше, чем управляющее выходное напряжение (Епост.тока), и является удовлетворительным для управления цепью.
Частоты возбуждения пьезоэлектрических преобразователей, соответствующие управляющему выходному напряжению (Епост.тока) (В), составляют 270-Y и 270-М. Различие между частотами возбуждения задается уравнением (1):
| fпульсаций = |(270-М) - (270-Y)| (кГц) | ... (4) |
Результат, заданный уравнением (4), принимает почти ту же самую величину, что и различие в 3 кГц максимальной выходной частоты. Для скорости обработки СО = 100 (мм/с), контур Tb изображения, вызванный помехами, задается из уравнения (2):
| Tb = СО/fпульсаций = 100/3000 = 0,033 (мм) | ... (5) |
Так как контур изображения, вызванный помехами, равный 0,3 мм или более, может быть визуально распознан, контур Tb изображения, вызванный помехами, равный 0,033 мм является контуром (пределом), который не может быть визуально распознан.
Даже в случае, когда используется схема однополупериодного выпрямления, резисторные элементы с различной величиной сопротивления соответственно подсоединяются между землей и выходными выводами смежных пьезоэлектрических преобразователей. Эта структура может сдвинуть распределение частотной характеристики, так чтобы предотвратить сближение друг с другом резонансных частот пьезоэлектрических преобразователей. Сдвиг распределения частотной характеристики может предотвратить влияние взаимных помех между пьезоэлектрическими преобразователями, которые зависят от конфигурации электропитания или взаимных помех между пьезоэлектрическими преобразователями из-за электростатической емкостной связи.
Напряжение смещения можно стабилизировать исключением влияния взаимных помех, и пьезоэлектрические преобразователи могут быть установлены ближе друг к другу. В результате, устройство электропитания высокого напряжения может иметь высокую точность и небольшой размер.
Согласно второму варианту воплощения изобретения предложено устройство электропитания, содержащее пьезоэлектрические преобразователи, которые могут подавить помехи между частотами возбуждения пьезоэлектрических преобразователей и реализовать снижение размеров и высокое качество изображения.
Согласно второму варианту воплощения изобретения предложено устройство формирования изображения, содержащее устройство электропитания.
Третий вариант воплощения изобретения
На фиг.5А представлена принципиальная электрическая схема устройства электропитания высокого напряжения для передачи изображения, содержащего пьезоэлектрический преобразователь согласно третьему варианту воплощения изобретения. Следует заметить, что опущено описание элементов, описанных в первом и втором вариантах воплощения. Третий вариант воплощения изобретения отличается от первого и второго вариантов главным образом тем, что число использованных диодов (элементов выпрямления), которые подсоединены между землей и выходным выводом пьезоэлектрического преобразователя 101, изменено в устройстве электропитания высокого напряжения, содержащего цепь выпрямления с удвоителем напряжения.
В устройстве, показанном на фиг.5А, диоды 102Y, 102М и 120М высокого напряжения, использованные в схеме выпрямления, в общем, имеют электростатическую емкость от 3 пФ до 4 пФ. В третьем варианте воплощения изобретения успешно используются электростатические емкости диодов и выполняется та же операция, когда емкостные элементы, такие как конденсаторы, добавляются к выходным выводам пьезоэлектрических преобразователей 101Y и 101М.
На фиг.5В представлена диаграмма зависимости (частотная характеристика) между частотами возбуждения и выходными напряжениями пьезоэлектрических преобразователей 101Y и 101М электропитания высокого напряжения, когда изображения желтого (Y) и пурпурного (М) формируются устройством (фиг.5А). На фиг.5В 271-Y представляет частотную характеристику пьезоэлектрического преобразователя 101Y, соединенного с общей цепью выпрямления с удвоителем напряжения. Частота (максимальная выходная частота) для подачи максимального выходного напряжения представлена, как 272-Y, а частота возбуждения, соответствующая управляющему выходному напряжению (Епост.тока) (В), представлена, как 273-Y. Итак, 271-М представляет частотную характеристику пьезоэлектрического преобразователя 101-М, когда добавлен диод 120М высокого напряжения между землей и выходным выводом пьезоэлектрического преобразователя 101М. Частота (максимальная выходная частота) для подачи максимального выходного напряжения представлена, как 272-М, а частота возбуждения, соответствующая управляющему выходному напряжению (Епост.тока) (В), представлена, как 273-М.
В третьем варианте воплощения изобретения частоты возбуждения пьезоэлектрических преобразователей 101М и 101Y при управляющем выходном напряжении (Епост.тока) (В) будут 273-М = 158 кГц и 273-Y = 161 кГц. Частота возбуждения пьезоэлектрического преобразователя, к которому добавлен диод 120М, по существу, совпадает с частотой возбуждения, полученной, когда 3-пФ конденсатор добавлен в первом варианте воплощения изобретения (смотрите столбец емкости "3 пФ" для конденсатора 117а на фиг.3С). Это объясняется тем, что эквивалентная электростатическая емкость диода 120М составляет около 3 пФ. При этом различие между частотами возбуждения, соответствующая управляющему выходному напряжению (Епост.тока) (В), задается из уравнения (1):
| fпульсаций = |(273-Y) - (273-М)| (кГц) = |161-158| = 3 кГц | ... (6) |
Для скорости обработки СО = 100 (мм/с) контур Tb изображения, вызванного помехами, задается из уравнения (2):
| Tb = СО/fпульсаций = 100/3000 = 0,033 (мм) | ... (7) |
Поскольку контур изображения, вызванный помехами, составляющий 0,3 мм или более, может быть визуально распознан, контур Tb изображения, вызванного помехами, равный 0,033 мм, является контуром (пределом), который не может быть визуально распознан.
В устройстве согласно третьему варианту воплощения изобретения изменено число диодов, подключенных между землей и выходными выводами смежных пьезоэлектрических преобразователей. Распределение частотной характеристики может быть поэтому сдвинуто, чтобы предотвратить сближение друг с другом резонансных частот пьезоэлектрических преобразователей. Сдвиг распределения частотной характеристики может предотвратить влияние (генерирование напряжения помехами) взаимных помех между пьезоэлектрическими преобразователями, зависящее от конфигурации электропитания или взаимных помех между пьезоэлектрическими преобразователями из-за электростатической емкостной связи.
Напряжение смещения можно стабилизировать исключением влияния взаимных помех, и пьезоэлектрические преобразователи могут быть установлены ближе друг к другу. В результате, устройство электропитания высокого напряжения может иметь высокую точность и небольшой размер.
Согласно третьему варианту воплощения изобретения предложено устройство электропитания, содержащее пьезоэлектрические преобразователи, которые могут подавить помехи между частотами возбуждения пьезоэлектрических преобразователей и обеспечить снижение размеров и высокое качество изображения.
Третий вариант воплощения изобретения обеспечивает устройство формирования изображения, содержащее устройство электропитания.
Четвертый вариант воплощения изобретения
Устройство 202 электропитания высокого напряжения согласно четвертому варианту воплощения изобретения, содержащему пьезоэлектрический преобразователь, который выдает на выходе напряжение, и элемент выпрямления, который выпрямляет и сглаживает выход напряжения из пьезоэлектрического преобразователя в соответствии с нагрузкой и выдает на выходе полученное в результате напряжение. Устройство 202 электропитания высокого напряжения содержит генератор, управляемый напряжением, который управляет частотой выходного сигнала в соответствии со входным управляющим сигналом, и элемент подачи напряжения электропитания, который возбуждается выходным сигналом генератора, управляемого напряжением, и подает напряжение электропитания к пьезоэлектрическому преобразователю.
Устройство 202 электропитания высокого напряжения дополнительно содержит средство 917Y изменения резонансной частоты (цепь изменения резонансной частоты), которое подсоединено между землей и выходом пьезоэлектрического преобразователя (например, 101Y). Средство изменения резонансной частоты 917Y (цепь изменения резонансной частоты) может возбудить пьезоэлектрический преобразователь 101Y на частоте возбуждения, отличной от частоты возбуждения другого пьезоэлектрического преобразователя (например, 101М).
На фиг.9 представлена принципиальная электрическая схема устройства электропитания высокого напряжения для передачи изображения, содержащего пьезоэлектрический преобразователь согласно четвертому варианту воплощения изобретения. Это устройство отличается от устройства на фиг.1А, согласно первому варианту воплощения изобретения, тем, что средство изменения резонансной частоты 917Y (цепь изменения резонансной частоты) и средство изменения резонансной частоты 917М (цепь изменения резонансной частоты) подсоединены соответственно между землей и выходными выводами пьезоэлектрических преобразователей 101Y и 101М.
Цепи 917Y и 917М изменения резонансной частоты могут регулировать частоты возбуждения пьезоэлектрических преобразователей 101Y и 101М. Одна цепь 917Y изменения резонансной частоты может устанавливать характеристику нагрузки, отличную от характеристики нагрузки другого средства 917М изменения резонансной частоты (цепь изменения резонансной частоты), которое подсоединено между землей и выходным выводом пьезоэлектрического преобразователя 101М. Характеристика нагрузки, которую можно установить, включает, например, емкостную нагрузку, активные нагрузки, нагрузку, эквивалентную соединению диода, и их сочетания.
Цепи 917Y и 917М изменения резонансной частоты могут обеспечивать тот же эффект, что и соединения емкостной нагрузки первого варианта воплощения изобретения, соединения активной нагрузки второго варианта воплощения изобретения и соединения диода третьего варианта воплощения изобретения. Переменными значениями (Fперем.) частот возбуждения цепей 917Y и 917М изменения резонансной частоты можно управлять, включая отклонения (Fотклон.) резонансных частот пьезоэлектрических преобразователей, содержащих управляемые напряжением генераторы. Зависимость между переменным значением (Fперем.) частоты возбуждения и отклонением (Fотклон.) резонансной частоты может быть установлена согласно выражению
| Fперем. (Гц) > Fотклон. (Гц) | ... (8) |
Например, переменный диапазон резонансной частоты пьезоэлектрического преобразователя составляет 2,2 кГц, а частота переменного диапазона резонансной частоты, включающая отклонения управляемого напряжением генератора, устанавливается на Fотклон. (Гц) = приблизительно 2,4 (кГц). В этом случае, когда переменная величина (Fперем.) частоты возбуждения в цепи 917(Y, М) изменения резонансной частоты устанавливается на значение 3 кГц или более, распределение частотной характеристики может быть сдвинуто, чтобы предотвратить сближение друг с другом резонансных частот, даже при влиянии отклонений. Сдвиг распределения частотной характеристики может предотвратить влияние (генерирование напряжения помехами) взаимных помех между пьезоэлектрическими преобразователями, зависящих от конфигурации электропитания или взаимных помех между пьезоэлектрическими преобразователями из-за электростатической емкостной связи. Напряжение смещения можно стабилизировать исключением влияния взаимных помех, и пьезоэлектрические преобразователи могут быть установлены ближе друг к другу. В результате, устройство электропитания высокого напряжения может иметь высокую точность и небольшой размер.
Первый - третий варианты воплощения изобретения реализуют предпочтительные схемные средства (Фиг.1А, 4А и 5А) подсоединением емкостного элемента, резисторного элемента и диода (элемента выпрямления), которые удовлетворяют соотношению неравенства (8) и имеют характеристику нагрузки.
Вышеупомянутые варианты воплощения изобретения касаются устройства электропитания высокого напряжения для передачи изображения, использованное для устройства формирования цветного изображения тандемной системы. Настоящее изобретение также может быть использовано для предотвращения взаимных помех или влияния (напряжение, генерированное помехой) взаимных помех между пьезоэлектрическими преобразователями из-за электростатической емкостной связи в блоке электропитания высокого напряжения, который выдает на выходе различные напряжения смещения.
Устройство формирования изображения не ограничивается только устройством формирования цветного изображения, и оно может быть устройством формирования монохромного изображения. Путем использования схем по любой из фиг.1А, 4А и 5А в устройстве 202 электропитания высокого напряжения, которое конфигурирует устройство 401 формирования изображения, обеспечивает формирование устройством 202 электропитания высокого напряжения на выходе сигнала смещения, свободного от взаимных помех или влияния взаимных помех между пьезоэлектрическими преобразователями из-за электростатической емкостной связи.
Согласно четвертому варианту воплощения изобретения предложено устройство электропитания, содержащее пьезоэлектрические преобразователи, которые могут подавлять помехи между частотами возбуждения пьезоэлектрических преобразователей и обеспечить уменьшение размеров и высокое качество изображения.
Четвертый вариант воплощения изобретения обеспечивает устройство формирования изображения, содержащее устройство электропитания.
Пятый вариант воплощения изобретения
Пятый вариант воплощения изобретения описан ниже со ссылкой на фиг.10, где раскрыта принципиальная электрическая схема устройства электропитания высокого напряжения для передачи изображения, содержащего пьезоэлектрический преобразователь. Пятый вариант воплощения изобретения можно использовать для выходных цепей как положительного, так и отрицательного напряжения. В этом варианте раскрыто устройство электропитания высокого напряжения для передачи изображения, которое обычно требует положительного напряжения. Устройство электропитания высокого напряжения для передачи изображения содержит четыре цепи в соответствии с роликами 430Y, 430М, 430С и 430К передачи изображения для желтого (Y), пурпурного (М), бирюзового (С) и черного (К). Принцип работы цепи был описан выше.
Перед пояснением пятого варианта воплощения изобретения ниже пояснены со ссылкой на фиг.16 и 17 задачи изменения частоты возбуждения пьезоэлектрического преобразователя и повышения качества изображения. На фиг.16 представлена диаграмма распределения (1634, 1633, 1632 и 1631) частот возбуждения пьезоэлектрических преобразователей, соответствующих Y, М, C и К. Печать выполняется в порядке Y, М, C и К. Частотой возбуждения управляют от высокой частоты до низкой частоты, в направлении управления, показанного стрелкой. Управляющее выходное напряжение (Епост.тока) подается на выход на частотах возбуждения fx1, fx2, fx3 и fx4. В распределениях частот возбуждения пьезоэлектрических преобразователей, соответствующих Y, М, C и К, выходные напряжения пьезоэлектрических преобразователей для соответствующих цветов увеличиваются до максимума на частотах f1, f2, f3 и f4.
На фиг.17 представлена временная диаграмма, показывающая зависимость между частотами возбуждения (fx1, fx2, fx3 и fx4) и моментами времени, когда управляющее выходное напряжение (Епост.тока) подается на выход. На выход подается целевое управляющее выходное напряжение (Епост.тока) в моменты времени переднего фронта смещений, соответствующих частотам возбуждения (fx1-fx4) пьезоэлектрических преобразователей, соответствующих Y, М, C и К. Пьезоэлектрические преобразователи переходят из состояния "включено" в состояние "выключено" (1731-1734).
Если пьезоэлектрический преобразователь 101М начинает возбуждаться на частоте возбуждения fx2 (1743), в то время как пьезоэлектрический преобразователь 101Y начинает возбуждаться на частоте возбуждения fx1 (1744), частота fx2 возбуждения накладывается на частоту fx1 возбуждения в точке 1735. Если пьезоэлектрический преобразователь 101С начинает возбуждаться на частоте возбуждения fx3 (1742), в то время как пьезоэлектрический преобразователь 101М возбуждается на частоте возбуждения fx2 (1743), частота fx3 возбуждения накладывается на частоту fx2 возбуждения в точке 1736. Если пьезоэлектрический преобразователь 101К начинает возбуждаться на частоте возбуждения fx4 (1741), в то время как пьезоэлектрический преобразователь 101С возбуждаться на частоте возбуждения fx3 (1742), частота fx4 возбуждения накладывается на частоту fx3 возбуждения в точке 1737. Если частота возбуждения для одного цвета накладывается на частоту возбуждения для другого цвета, напряжение смещения временно изменяется и появляется в виде полосатой конфигурации в выходном изображении, ухудшая качество изображения. В частности, наложение между частотами возбуждения при росте напряжения смещения может быть серьезной проблемой на первой странице при непрерывной печати или на каждой странице при прерывистой печати.
Особенностью электрической схемы пятого варианта воплощения изобретения является то, что конденсаторы 117Y, 117М, 117С и 117К различной электростатической емкости соединены соответственно с выходными выводами пьезоэлектрических преобразователей 101Y, 101М, 101С и 101К. На фиг.11 представлена диаграмма зависимости между частотой возбуждения и выходным напряжением цепи, когда изменяется электростатическая емкость. На фиг.11 кривая 1101 представляет зависимость между частотой возбуждения и выходным напряжением, когда электростатическая емкость конденсатора 117(Y, М, С, К) установлена на 10 пФ. Кривая 1102 представляет зависимость между частотой возбуждения и выходным напряжением, когда электростатическая емкость установлена на 7 пФ. Кривая 1103 представляет зависимость между частотой возбуждения и выходным напряжением, когда электростатическая емкость установлена на 5 пФ. Кривая 1104 представляет зависимость между частотой возбуждения и выходным напряжением, когда электростатическая емкость установлена на 3 пФ. Электростатическая емкость, установленная для конденсатора 117(Y, М, С, К), увеличивается, пик (максимальная частота возбуждения) частоты возбуждения смещается в сторону низкой частоты.
На фиг.12А и 12В представлены временные диаграммы, показывающие операции зарядки высокого напряжения, когда формируется изображение устройством формирования изображения. На фиг.12А показан момент времени, когда пьезоэлектрический преобразователь 101(Y, М, С, К) переключается из состояния "выключено" в состояние "включено" при непрерывной печати. В этот момент времени выключенные пьезоэлектрические преобразователи включаются в порядке Y, М, С и К. Пьезоэлектрический преобразователь удерживается во включенном состоянии, когда есть печатный лист (присутствие листа) и когда транспортируется печатный лист (между листами). На фиг.12В показан момент времени, когда пьезоэлектрический преобразователь 101(Y, М, С, К) переключается из выключенного состояния во включенное состояние при прерывистой печати. Аналогично непрерывной печати, выключенные пьезоэлектрические преобразователи 101Y, 101М, 101С и 101К включаются в порядке Y, М, С и К. При проявлении и передаче изображения пьезоэлектрические преобразователи 101Y, 101М, 101С и 101К срабатывают в том же порядке.
С учетом порядка возбуждения Y, М, С и К электростатические емкости конденсаторов 117Y, 117М, 117С и 117К в электрической схеме на фиг.10 изменяются для сдвига пиков (максимальных частот возбуждения) частот возбуждения цепей.
В качестве примера установок электростатической емкости показана установка на 10 пФ конденсатора 117Y, на 7 пФ конденсатора 117М, на 5 пФ конденсатора 117С и на 3 пФ конденсатора 117К. На фиг.13 показана зависимость между частотой возбуждения и выходным напряжением, когда электростатические емкости установлены для конденсаторов 117Y, 117М, 117С и 117К, соответственно.
На фиг.13 кривая 1311 представляет зависимость между частотой возбуждения и выходным напряжением, когда электростатическая емкость конденсатора 117Y установлена на 10 пФ. Кривая 1312 представляет зависимость между частотой возбуждения и выходным напряжением, когда электростатическая емкость конденсатора 117М установлена на 7 пФ. Кривая 1313 представляет зависимость между частотой возбуждения и выходным напряжением, когда электростатическая емкость конденсатора 117С установлена на 5 пФ. Кривая 1314 представляет зависимость между частотой возбуждения и выходным напряжением, когда электростатическая емкость конденсатора 117К установлена на 3 пФ. На частотах f1, f2, f3 и f4 возбуждения выходные напряжения пьезоэлектрических преобразователей 101Y, 101М, 101С и 101К для соответствующих цветов имеют максимальное значение. Частоты возбуждения Y, М, С и К, соответствующие целевому управляющему выходному напряжению (Епост.тока), обозначены fх1, fх2, fх3 и fх4, и эти частоты возбуждения удовлетворяют выражению
| fх1 < fх2 < fх3 < fх4 | ... (9) |
На фиг.14 представлена временная диаграмма зависимости между частотами возбуждения (fx1, fx2, fx3 и fx4) и моментами времени, когда управляющее выходное напряжение (Епост.тока) подается на выход. На выход подается целевое управляющее выходное напряжение (Епост.тока) в моменты времени переднего фронта смещений, соответствующих частотам возбуждения (fx1-fx4) пьезоэлектрических преобразователей, соответствующих Y, М, C и К. Пьезоэлектрические преобразователи затем переходят из состояния "включено" в состояние "выключено" (1401-1404).
Даже если пьезоэлектрический преобразователь 101М начнет возбуждаться на частоте fx2 возбуждения (1406), в то время как пьезоэлектрический преобразователь 101Y возбуждается на частоте fx1 возбуждения (1405), не образуется точки, где частоты возбуждения пересекают друг друга и частоты возбуждения не накладываются друг на друга.
Итак, частота возбуждения пьезоэлектрического преобразователя 101 (М, С, К) не налагается на частоты возбуждения остальных пьезоэлектрических преобразователей.
Поэтому помехи между частотами возбуждения можно будет предотвратить посредством изменения и установки электростатических емкостей конденсаторов 117Y, 117М, 117С и 117К, так что электрическая схема (фиг.10) удовлетворяет соотношению между частотами возбуждения в неравенстве (9).
Установка может предотвратить ухудшение качества изображения при непрерывной печати (в частности, на первой странице) или на каждой странице при прерывистой печати.
Согласно пятому варианту воплощения изобретения предложено устройство электропитания, содержащее пьезоэлектрические преобразователи, которые могут подавить помехи между частотами возбуждения пьезоэлектрических преобразователей и реализовать снижение размеров и высокое качество изображения.
Согласно пятому варианту воплощения изобретения предложено устройство формирования изображения, имеющее устройство электропитания.
Шестой вариант воплощения изобретения
В шестом варианте воплощения изобретения также используется электрическая схема, представленная на фиг.10. Шестой вариант воплощения изобретения отличается от пятого варианта воплощения тем, что напряжения для возбуждения пьезоэлектрических преобразователей 101Y, 101М, 101С и 101К изменяются между цветами путем изменения констант резонансных цепей, и частота возбуждения для целевого управляющего выходного напряжения (Епост.тока) изменяется посредством изменения характеристик резонанса. Устройство формирования изображения согласно шестому варианту воплощения изобретения также формирует изображения в порядке Y, М, С и К. Высокие напряжения заряда растут в том же самом порядке, а высокие напряжения проявления изображения и высокие напряжения передачи изображения также растут в том же самом порядке.
Если величины С115Y, С115М, С115С и С115К обозначают электростатические емкости конденсаторов 115Y, 115М, 115С и 115К (фиг.10), эти электростатические емкости удовлетворяют неравенству (10). Так как конденсаторы 117Y, 117М, 117С и 117К имеют то же самое установочное значение, максимальные частоты возбуждения Y, М, С и К равны в зависимости между частотой возбуждения и выходным напряжением. Другими словами, максимальные частоты возбуждения совпадают одна с другой, в отличие от максимальных частот возбуждения (f1, f2, f3 и f4) на фиг.13.
| С115Y > С115М > С115С > С115К | ... (10) |
Когда значения электростатической емкости конденсаторов 115Y, 115М, 115С и 115К установлены для удовлетворения неравенства (10), изменяются характеристики резонанса и возрастающие соотношения цепей для соответствующих цветов, и также изменяются напряжения для возбуждения пьезоэлектрических преобразователей. На фиг.15 представлена диаграмма зависимости между пьезоэлектрическим преобразователем 101(Y, М, С, К) и выходным напряжением, когда значение электростатической емкости конденсатора 115(Y, М, С, К) установлено для удовлетворения неравенству (10). На фиг.15 кривая 1521 представляет зависимость между частотой возбуждения и выходным напряжением на основании установки электростатической емкости конденсатора 115Y. Кривая 1522 представляет зависимость между частотой возбуждения и выходным напряжением на основании установки электростатической емкости конденсатора 115М. Кривая 1523 представляет зависимость между частотой возбуждения и выходным напряжением на основании установки электростатической емкости конденсатора 115С. Кривая 1524 представляет зависимость между частотой возбуждения и выходным напряжением на основании установки электростатической емкости конденсатора 115К.
На фиг.15 пошаговое соотношение Y, представленное кривой 1521, является самым низким, а пошаговое соотношение К, представленное кривой 1524, является самым высоким. Для каждого цвета максимальное выходное напряжение подается на выход на резонансной частоте f0 (резонансная частота). Распределение выходного напряжения (В) имеет форму колокола, где в качестве центральной оси является частота f0. Частоты возбуждения могут быть установлены на различные частоты посредством изменения частот возбуждения для соответствующих цветов, соответствующих целевому управляющему выходному напряжению (Епост.тока), на fх1, fх2, fх3 и fх4 в порядке Y, М, С и К.
Характеристики резонанса и возрастающие соотношения могут быть изменены аналогичным образом посредством изменения значений катушек индуктивности 112Y, 112М, 112С и 112К для соответствующих цветов. Частоты возбуждения fх1, fх2, fх3 и fх4 для соответствующих цветов, соответствующие целевому управляющему выходному напряжению (Епост.тока), могут быть установлены на различные частоты.
Значения электростатической емкости конденсаторов 115Y, 115М, 115С и 115К устанавливают так, чтобы зависимость между частотами возбуждения пьезоэлектрических преобразователей 101Y, 101М, 101С и 101К удовлетворяла выражению неравенства (9) в соответствии с порядком цветов, например, Y → М → С → К), в котором начинается формирование изображения.
В этом случае также, как показано на фиг.14, даже если пьезоэлектрический преобразователь 101М начинает возбуждаться на частоте fx2 (1406) возбуждения, в то время как пьезоэлектрический преобразователь 101Y возбуждается на частоте fx1 (1405) возбуждения, не образуется точки, где частоты возбуждения пересекают друг друга, то есть частоты возбуждения не налагаются одна на другую. Кроме того, частота возбуждения пьезоэлектрического преобразователя 101(М, С, К) не налагается на частоты возбуждения остальных пьезоэлектрических преобразователей.
Помеху между частотами возбуждения можно предотвратить посредством изменения и установки электростатических емкостей конденсаторов 117Y, 117М, 117С и 117К в соответствии с неравенством (10), так что электрическая схема на фиг.10 удовлетворяет соотношению между частотами возбуждения в неравенстве (9).
Установка может предотвратить ухудшение качества изображения при непрерывной печати (в частности, на первой странице) или на каждой странице при прерывистой печати.
Согласно шестому варианту воплощения изобретения предложено устройство электропитания, содержащее пьезоэлектрические преобразователи, которое может подавить помехи между частотами возбуждения пьезоэлектрических преобразователей и обеспечить уменьшение размеров и высокое качество изображения.
В шестом варианте воплощения изобретения предложено устройство формирования изображения, имеющее устройство электропитания.
Седьмой вариант воплощения изобретения
В седьмом варианте воплощения изобретения использована электрическая схема, представленная на фиг.10. В пятом и шестом вариантах воплощения изобретения частоту возбуждения устанавливают посредством изменения константы цепи. В седьмом варианте воплощения изобретения пьезоэлектрические преобразователи, резонансные частоты которых выбраны заранее, используются для соответствующих цветов в качестве пьезоэлектрических преобразователей 101Y, 101М, 101С и 101К.
Резонансные частоты (f1, f2, f3 и f4) пьезоэлектрических преобразователей 101Y, 101М, 101С и 101К выбирают так, чтобы они удовлетворяли соотношению неравенства (9) в соответствии с порядком цветов, например, Y → М → С → К, в котором начинается формирование изображения. Выбором резонансных частот, которые удовлетворяют соотношению неравенства (9), обеспечивают зависимость между частотой возбуждения и выходным напряжением после возбуждения пьезоэлектрических преобразователей 101Y, 101М, 101С и 101К, которая идентична зависимости, показанной на фиг.13 и 14 в пятом варианте воплощения изобретения.
Поскольку частоты fx1, fx2, fx3 и fx4 возбуждения пьезоэлектрических преобразователей 101Y, 101М, 101С и 101К для соответствующих цветов не пересекают одна другую в начале формирования изображения, частоты возбуждения пьезоэлектрических преобразователей 101Y, 101М, 101С и 101К не налагаются одна на другую во время формирования изображения.
В вышеупомянутых вариантах воплощения изобретения раскрыто устройство формирования изображения посредством приведения в качестве примера электропитания высокого напряжения для зарядки, использованного в устройстве формирования цветного изображения тандемной системы, которое формирует изображения в порядке Y, М, С и К. Сущность настоящего изобретения этим не ограничена. Например, принцип настоящего изобретения может быть так же применен к устройству формирования изображения тандемной системы, которое формирует изображения в другом порядке цветов при другом смещении высокого напряжения для проявления, передачи изображения или аналогичных операций.
Согласно седьмому варианту воплощения изобретения пьезоэлектрические преобразователи резонансных частот, установленные по-разному заранее, используются в цепях высокого напряжения для соответствующих цветов. Цепи высокого напряжения, которые полностью используют рабочие характеристики пьезоэлектрических преобразователей, могут быть образованы без учета различия в выходных рабочих характеристиках между цветами, которое образуется после изменения константы цепи.
В результате, можно предотвратить помехи между частотами возбуждения пьезоэлектрических преобразователей посредством выбора резонансных частот пьезоэлектрических преобразователей 101Y, 101М, 101С и 101К, чтобы электрическая схема на фиг.10 удовлетворяла соотношению между частотами возбуждения в неравенстве (9). Установка может предотвратить ухудшение качества изображения при непрерывной печати (в частности, на первой странице) или на каждой странице при прерывистой печати.
Согласно седьмому варианту воплощения изобретения предложено устройство электропитания высокого напряжения, в котором пьезоэлектрические преобразователи резонансных частот, установленные по-разному заранее, используют в устройстве электропитании высокого напряжения для соответствующих цветов, и рабочие характеристики пьезоэлектрических преобразователей могут быть полностью использованы без учета различия в выходных рабочих характеристиках между цветами, которые образуются после изменения в константе цепи.
Изобретение не ограничивается предложенными вариантами воплощения и объем его защиты определяется формулой изобретения.
1. Устройство электропитания, содержащее множество цепей электропитания, каждая из которых содержит пьезоэлектрический преобразователь и генератор, управляемый напряжением, предназначенный для генерирования сигнала, имеющего частоту возбуждения пьезоэлектрического преобразователя в соответствии с сигналом управления, отличающееся тем, что, когда напряжения, подаваемые от по меньшей мере одной цепи электропитания и другой цепи электропитания, подаются на выход, генератор, управляемый напряжением, одной цепи электропитания формирует сигнал с частотой, которая не является близкой частоте сигнала на выходе из генератора, управляемого напряжением, другой цепи электропитания.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что характеристика нагрузки элемента, подключенного к выходной стороне пьезоэлектрического преобразователя в одной цепи электропитания, отличается от характеристики нагрузки элемента, соединенного с выходной стороной пьезоэлектрического преобразователя в другой цепи электропитания.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что различие в частоте возбуждения между элементами одной цепи электропитания и элементами другой цепи электропитания, основанное на различие в характеристиках нагрузок, больше, чем отклонение резонансной частоты между пьезоэлектрическим преобразователем одной цепи электропитания и пьезоэлектрическим преобразователем другой цепи электропитания.
4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что одна цепь электропитания и другая цепь электропитания содержат по меньшей мере либо емкостные элементы, емкости которых отличны одна от другой, либо резисторы, значения сопротивления которых отличны одно от другого.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходная сторона пьезоэлектрического преобразователя в указанной одной цепи электропитания не соединена с элементом, соответствующим элементу, соединенному с выходной стороной пьезоэлектрического преобразователя в указанной другой цепи электропитания.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что элемент, соединенный с выходной стороной пьезоэлектрического преобразователя в указанной другой цепи электропитания, содержит по меньшей мере один из элемента сопротивления и элемента выпрямления.
7. Устройство формирования изображения, содержащее устройство электропитания по п.1, и блок формирования изображения, предназначенный для формирования тонерного изображения и обеспечивающий использование напряжения, поданного от устройства электропитания.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что каждая цепь электропитания предназначена для управления частотой возбуждения пьезоэлектрического преобразователя, так, чтобы подать на выход напряжение, при этом генератор, управляемый напряжением, управляется для предотвращения сближения частоты возбуждения одной цепи электропитания с частотой возбуждения другой цепи электропитания в переходном состоянии до тех пор, пока не будет получено напряжение в указанной одной цепи электропитания.
9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что блок формирования изображения содержит множество блоков формирования изображения, которые соответственно формируют тонерные изображения во множестве цветов, при этом множество цепей электропитания предназначено для подачи напряжения электропитания к множеству блоков формирования изображения соответственно.
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что, когда осуществляется последовательная подача напряжения электропитания к множеству блоков формирования изображения, обеспечивается управление генератором, управляемым напряжением одной цепи электропитания для предотвращения создания помех частотой возбуждения одной цепи электропитания частоте возбуждения другой цепи электропитания в переходном состоянии напряжения питания на выходе из указанной одной цепи электропитания.
11. Устройство формирования изображения, имеющее множество цветовых станций для формирования изображений в различных цветах, содержащее множество цепей электропитания высокого напряжения, каждая из которых имеет пьезоэлектрический преобразователь для подачи на выход высокого напряжения, используемого каждой цветовой станцией, отличающееся тем, что по меньшей мере два пьезоэлектрических преобразователя для формирования на выходе высокого напряжения для по меньшей мере двух цветовых станций возбуждаются на частотах возбуждения, которые не являются близкими друг другу.
