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高压分压装置、图像形成装置及高压分压装置的控制方法

2021-03-30 14:11:25

高压分压装置、图像形成装置及高压分压装置的控制方法

  技术领域

  本申请涉及电子技术领域,尤其涉及一种高压分压装置、图像形成装置及高压分压装置的控制方法。

  背景技术

  在图像形成装置的成像过程中,通常需要用到多路高压。为了节省成本,通常先用一个变压器生成一路高压,再用分压电路将一路高压分出多路高压,从而减少变压器的使用。

  然而,现有的分压电路所输出的电压会随着环境温度的变化而发生温度漂移(即温漂)现象,不利于图像形成装置的成像,导致图像形成装置的工作性能下降。

  发明内容

  本申请提供一种高压分压装置、图像形成装置及高压分压装置的控制方法,以实现满足高电压目标需求的电压输出,且输出的高电压不会受到温漂的影响,有利于图像形成装置稳定成像,提升了图像形成装置的工作性能,使得图像形成装置具备竞争力。

  第一方面,本申请提供一种高压分压装置,包括:高压分压装置,被配置为从供电电源接收第一电压;高压分压装置,还被配置为在高压分压装置启动时,从控制器接收占空比为第一占空比的脉冲宽度调制PWM信号,并基于占空比为第一占空比的PWM信号,逐渐增大第二电压的幅值;在高压分压装置工作时,从控制器接收占空比为第二占空比的PWM信号,并基于占空比为第二占空比的PWM信号,输出幅值最大的第二电压;在高压分压装置关断时,从控制器接收占空比为第三占空比的PWM信号,并基于占空比为第三占空比的PWM信号,停止第二电压的输出;第一占空比小于第二占空比,第三占空比小于第一占空比。

  可选地,高压分压装置,还被配置为随着PWM信号的占空比逐渐增大,在占空比为第一占空比的PWM信号时启动。

  可选地,高压分压装置包括:电连接的第一电路和第二电路;第一电路,被配置为在高压分压装置启动时,从控制器接收占空比为第一占空比的PWM信号;在高压分压装置工作时,从控制器接收占空比为第二占空比的PWM信号;在高压分压装置关断时,从控制器接收占空比为第三占空比的PWM信号;第一占空比小于第二占空比,第三占空比小于第一占空比;第二电路,被配置为从供电电源接收第一电压;第二电路,还被配置为基于占空比为第一占空比的PWM信号,逐渐增大第二电压的幅值;基于占空比为第二占空比的PWM信号,输出幅值最大的第二电压;基于占空比为第三占空比的PWM信号,停止第二电压的输出。

  可选地,第一电路包括:第一电阻和第一电容;其中,第一电阻的第一端用于接收PWM信号,第一电阻的第二端和第一电容的第一端均与第二电路连接,第一电容的第二端接地。

  可选地,第二电路包括:第二电阻、第三电阻、第一PNP型三极管和第四电阻;其中,第二电阻的第一端与第一电路连接,第二电阻的第二端分别与第三电阻的第一端以及第一PNP型三极管的基极连接,第一PNP型三极管的发射极连接有第三电压,第三电压的幅值小于第一电压的幅值,第一PNP型三极管的集电极以及第三电阻的第二端均与第四电阻的第一端连接,第四电阻的第一端用于输出第二电压,第四电阻的第二端接有第一电压。

  可选地,第二电路,具体被配置为基于占空比为第一占空比的PWM信号,调节第一PNP型三极管工作于放大区,以逐渐增大第二电压的幅值;基于占空比为第二占空比的PWM信号,调节第一PNP型三极管工作于截止区,以输出幅值最大的第二电压;基于占空比为第三占空比的PWM信号,调节第一PNP型三极管工作于饱和区,以控制第二电压的幅值为零。

  可选地,第二电路包括:第五电阻、M个第六电阻、M个第二PNP型三极管和第七电阻,M为大于等于2的正整数;其中,第五电阻的第一端与第一电路连接,M个第六电阻串联连接,M个第二PNP型三极管串联连接,位于串联连接的M个第六电阻一侧的第六电阻的第一端以及位于串联连接的M个第二PNP型三极管一侧的第二PNP型三极管的基极均与第五电阻的第二端连接,第n个第六电阻的第一端与第n个第二PNP型三极管的基极连接,n取遍大于0且小于等于M的正整数,位于串联连接的M个第二PNP型三极管一侧的第二PNP型三极管的发射极连接有第三电压,第三电压的幅值小于第一电压的幅值,位于串联连接的M个第六电阻另一侧的第六电阻的第二端以及位于串联连接的M个第二PNP型三极管另一侧的第二PNP型三极管的集电极均与第七电阻的第一端连接,第七电阻的第一端用于输出第二电压,第七电阻的第二端连接有第一电压。

  可选地,第二电路,具体被配置为基于占空比为第一占空比的PWM信号,调节M个第二PNP型三极管均工作于放大区,以逐渐增大第二电压的幅值;基于占空比为第二占空比的PWM信号,调节M个第二PNP型三极管均工作于截止区,以输出幅值最大的第二电压;基于占空比为第三占空比的PWM信号,调节M个第二PNP型三极管均工作于饱和区,以控制第二电压的幅值为零。

  第二方面,本申请提供一种图像形成装置,包括:图像形成装置本体、控制器、供电电源以及第一方面及第一方面任一种可能的设计中的高压分压装置;其中,控制器与高压分压装置连接,用于向高压分压装置发送脉冲宽度调制PWM信号;供电电源与高压分压装置连接,用于向高压分压装置提供第一电压;高压分压装置与图像形成装置本体连接,用于向图像形成装置本体提供第二电压。

  可选地,图像形成装置还包括:高压生成电路;其中,高压生成电路分别与供电电源和高压分压装置连接;供电电源用于向高压生成电路提供第四电压,高压分压装置用于向高压分压装置提供第一电压。

  可选地,图像形成装置本体包括:感光鼓、充电辊、显影辊、转印辊、进入纸盒、进纸辊、搬送辊、激光器、热辊、压辊、排出辊和排出纸盒;其中,高压分压装置用于向充电辊、显影辊、转印辊、热辊和压辊中的至少一个辊提供第二电压。

  可选地,高压分压装置还用于向热辊提供第二电压;供电电源用于向充电辊提供第一电压。

  上述第二方面以及上述第二方面的各可能的设计中所提供的图像形成装置,其有益效果可以参见上述第一方面和第一方面的各可能的实施方式所带来的有益效果,在此不再赘述。

  第三方面,本申请提供一种高压分压装置的控制方法,应用于第一方面及第一方面任一种可能的设计中的高压分压装置;该方法包括:高压分压装置从供电电源接收第一电压;高压分压装置在高压分压装置启动时,从控制器接收占空比为第一占空比的脉冲宽度调制PWM信号,并基于占空比为第一占空比的PWM信号,逐渐增大第二电压的幅值;在高压分压装置工作时,从控制器接收占空比为第二占空比的PWM信号,并基于占空比为第二占空比的PWM信号,输出幅值最大的第二电压;在高压分压装置关断时,从控制器接收占空比为第三占空比的PWM信号,并基于占空比为第三占空比的PWM信号,停止第二电压的输出;第一占空比小于第二占空比,第三占空比小于第一占空比。

  可选地,方法还包括:高压分压装置随着PWM信号的占空比逐渐增大,在占空比为第一占空比的PWM信号时启动。

  上述第三方面所提供的高压分压装置的控制方法,其有益效果可以参见上述第一方面和第一方面的各可能的实施方式所带来的有益效果,在此不再赘述。

  本申请提供的高压分压装置、图像形成装置及高压分压装置的控制方法,通过高压分压装置从供电电源接收第一电压,且在高压分压装置启动时,从控制器接收占空比为第一占空比的脉冲宽度调制PWM信号,并基于占空比为第一占空比的PWM信号,逐渐增大第二电压的幅值;在高压分压装置工作时,从控制器接收占空比为第二占空比的PWM信号,并基于占空比为第二占空比的PWM信号,输出幅值最大的第二电压;在高压分压装置关断时,从控制器接收占空比为第三占空比的PWM信号,并基于占空比为第三占空比的PWM信号,停止第二电压的输出;第一占空比小于第二占空比,第三占空比小于第一占空比。本申请中,高压分压装置可以基于不同占空比的PWM信号,确定出高压分压装置的工作状态,以便控制高压分压装置配合高压分压装置的工作状态,通过第一电压的供电实现对第二电压进行不同的操作,不仅使得第二电压的幅值可以逐渐提升,还使得输出的第二电压的幅值最大,也可以停止第二电压的输出,从而,高压分压装置所输出的电压不仅不会受到温漂的影响,还满足高电压的目标需求,有利于图像形成装置稳定成像,提升了图像形成装置的工作性能,使得图像形成装置具备竞争力。

  附图说明

  为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

  图1为本申请一实施例提供的高压分压装置的结构示意图;

  图2为本申请一实施例提供的高压分压装置的结构示意图;

  图3为本申请一实施例提供的高压分压装置的结构示意图;

  图4为本申请一实施例提供的第二电压随着PWM信号的占空比变化的曲线示意图;

  图5为本申请一实施例提供的在第一PNP型三极管不同的工作环境温度时直流电流放大倍数hFE随着三极管的集电极电流IC的变化的曲线示意图;

  图6为本申请一实施例提供的第二电压随着PWM信号的占空比变化的曲线示意图;

  图7为本申请一实施例提供的高压分压装置的控制方法的流程示意图;

  图8a为本申请一实施例提供的图像形成装置的结构示意图;

  图8b为本申请一实施例提供的图像形成装置的结构示意图;

  图9为本申请一实施例提供的图像形成装置本体的结构示意图;

  图10为本申请一实施例提供的图像形成装置的部分的结构示意图。

  附图标记说明:

  400—高压分压装置;401—第一电路;402—第二电路;R1—第一电阻;C1—第一电容;R2—第二电阻;R3—第三电阻;Q1—第一PNP型三极管;R4—第四电阻;R5—第五电阻;R6—第六电阻;Q2—第二PNP型三极管;R7—第七电阻;V1—第一电压;V2—第二电压;V3—第三电压;

  1—图像形成装置;100—图像形成装置本体;200—控制器;300—供电电源;500—高压生成电路;101—感光鼓;102—充电辊;103—显影辊;104—转印辊;105—进入纸盒;106—进纸辊;107—搬送辊;108—激光器;109—热辊;110—压辊;111—排出辊;112—排出纸盒;113—充电电源;114—显影电源;115—转印电源;116—热辊电源。

  具体实施方式

  本申请中,“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B的情况,其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指的这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,单独a,单独b或单独c中的至少一项(个),可以表示:单独a,单独b,单独c,组合a和b,组合a和c,组合b和c,或组合a、b和c,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

  本申请提供一种高压分压装置、图像形成装置及高压分压装置的控制方法,可以基于不同占空比的PWM信号,确定出高压分压装置的工作状态,以便控制高压分压装置配合高压分压装置的工作状态,通过第一电压的供电实现对第二电压进行不同的操作,首先,使得第二电压的幅值可以随着PWM信号的增大而逐渐提升,防止第二电压出现过冲,起到缓冲作用;其次,还使得输出的第二电压的幅值稳定在最大值,解决了温漂对第二电压幅值的影响;最后,也可以停止第二电压的输出。从而使得,高压分压装置能够满足高电压的目标需求,有利于图像形成装置稳定成像,提升了图像形成装置的工作性能,使得图像形成装置具备竞争力。

  其中,图像形成装置按照功能的划分,可以包括复印机、打印机、传真机或者多功能一体机等。图像形成装置按照成像原理的划分,可以包括:激光形成装置、喷墨形成装置或者针式形成装置等。

  下面,结合具体的实施例,对本申请的高压分压装置的具体实现过程进行详细说明。

  本申请中,供电电源可以直接向高压分压装置400供给第一电压V1,也可以通过其他分压模块向高压分压装置400供给第一电压V1,本申请对此不做限定。其中,第一电压V1的幅值较大,便于高压分压装置400使用。

  本申请中,控制器,如系统级芯片(system on a chip,SoC)等,结合实际需求,可以确定出高压分压装置400的工作状态,该工作状态可以包括启动、工作以及关断。从而,控制器可以向高压分压装置400发送不同占空比的脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号,使得高压分压装置400可以基于不同占空比的PWM信号确定出高压分压装置400的工作状态,以便控制高压分压装置400配合高压分压装置400的工作状态,实现第二电压V2的输出。

  基于前述描述,控制器在需要启动高压分压装置400时,可以向高压分压装置400发送占空比为第一占空比的PWM信号,以便高压分压装置400确定此时高压分压装置400正在启动。从而,在高压分压装置400启动时,高压分压装置400可以基于占空比为第一占空比的PWM信号,使得第二电压V2的幅值可以逐渐增大,以便为高压分压装置400输出幅值最大的第二电压V2打下夯实的基础,且为第二电压V2的幅值达到最大留有足够的时间作为缓冲,从而防止第二电压V2过冲。

  控制器在需要高压分压装置400工作时,可以将PWM信号的第一占空比增加至第二占空比,并向高压分压装置400发送占空比为第二占空比的PWM信号,以便高压分压装置400确定此时高压分压装置400正常工作。从而,在高压分压装置400工作时,高压分压装置400可以基于占空比为第二占空比的PWM信号,输出幅值最大的第二电压V2,不仅能够满足高电压的目标需求,且能够维持高压分压装置400输出第二电压V2的稳定性。

  其中,第二电压V2的最大幅值可以基于第一电压V1的幅值以及高压分压装置400的电路连接情况确定的,本申请对第二电压V2的最大幅值的大小不做限定。

  控制器在需要关断高压分压装置400时,可以将PWM信号的第二占空比降低至第三占空比,并向高压分压装置400发送占空比为第三占空比的PWM信号,以便高压分压装置400确定此时需要关断高压分压装置400。从而,在高压分压装置400关断时,高压分压装置400可以基于占空比为第三占空比的PWM信号,停止对第二电压V2进行操作,以便高压分压装置400停止第二电压V2的输出。

  其中,第一占空比小于第二占空比,第三占空比小于第一占空比。且本申请对第一占空比、第二占空比和第三占空比的具体大小不做限定,具体可以满足某个范围,也可以为具体的数值。

  本申请提供的高压分压装置,通过高压分压装置从供电电源接收第一电压,且在高压分压装置启动时,从控制器接收占空比为第一占空比的脉冲宽度调制PWM信号,并基于占空比为第一占空比的PWM信号,逐渐增大第二电压的幅值;在高压分压装置工作时,从控制器接收占空比为第二占空比的PWM信号,并基于占空比为第二占空比的PWM信号,输出幅值最大的第二电压;在高压分压装置关断时,从控制器接收占空比为第三占空比的PWM信号,并基于占空比为第三占空比的PWM信号,停止第二电压的输出;第一占空比小于第二占空比,第三占空比小于第一占空比。本申请中,高压分压装置可以基于不同占空比的PWM信号,确定出高压分压装置的工作状态,以便控制高压分压装置配合高压分压装置的工作状态,通过第一电压的供电实现对第二电压进行不同的操作,不仅使得第二电压的幅值可以逐渐提升,还使得输出的第二电压的幅值最大,也可以停止第二电压的输出,从而,高压分压装置所输出的电压不仅不会受到温漂的影响,还满足高电压的目标需求,有利于图像形成装置稳定成像,提升了图像形成装置的工作性能,使得图像形成装置具备竞争力。

  基于上述描述,结合图1,对本申请的高压分压装置的具体结构进行举例说明。

  图1为本申请一实施例提供的高压分压装置的结构示意图。如图1所示,本申请的高压分压装置可以包括:电连接的第一电路401和第二电路402。

  本申请中,供电电源可以直接向第二电路402供给第一电压V1,也可以通过其他分压模块向第二电路402供给第一电压V1,本申请对此不做限定。其中,第一电压V1的幅值较大,便于第二电路402使用。且本申请对第二电路402的具体实现方式不做限定。

  本申请中,控制器结合实际需求,可以确定高压分压装置400的工作状态,该工作状态可以包括启动、工作以及关断。从而,控制器可以向第一电路401发送不同占空比的脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号,使得第一电路401可以基于不同占空比的PWM信号确定出高压分压装置400的工作状态,以便控制与第一电路电连接的第二电路402可以配合高压分压装置400的工作状态,实现第二电压V2的输出。其中,本申请对第一电路401的具体实现方式不做限定。

  基于前述描述,控制器在需要启动高压分压装置400时,可以向第一电路401发送占空比为第一占空比的PWM信号,以便第一电路401确定此时高压分压装置400正在启动。从而,在高压分压装置400启动时,第二电路402可以基于占空比为第一占空比的PWM信号,使得第二电压V2的幅值可以逐渐增大,以便为第二电路402输出幅值最大的第二电压V2打下夯实的基础,且为第二电压V2的幅值达到最大留有足够的时间作为缓冲,从而防止第二电路402输出的第二电压V2过冲。

  SoC在需要高压分压装置400工作时,可以将PWM信号的第一占空比增加至第二占空比,并向第一电路401发送占空比为第二占空比的PWM信号,以便第一电路401确定此时高压分压装置400正常工作。从而,在高压分压装置400工作时,第一电路401可以基于占空比为第二占空比的PWM信号,以便第二电路402输出幅值最大的第二电压V2,不仅能够满足高电压的目标需求,且能够维持第二电路402输出第二电压V2的稳定性。

  SoC在需要关断高压分压装置400时,可以将PWM信号的第二占空比降低至第三占空比,并向第一电路401发送占空比为第三占空比的PWM信号,以便第一电路401确定此时需要关断高压分压装置400。从而,在高压分压装置400关断时,第一电路401可以基于占空比为第三占空比的PWM信号,停止对第二电压V2进行操作,以便第二电路402停止第二电压V2的输出。

  本申请中,第一电路401可在高压分压装置400不同的工作状态时从SoC接收到不同占空比的PWM信号,与第一电路401电连接的第二电路402基于不同占空比的PWM信号,可以通过第一电压的供电来实时调整对第二电压的具体操作,使得第二电压的幅值缓慢增大且能够输出幅值最大的第二电压,确保了第二电压的稳定性能,使得第二电压不仅不会受到温漂的影响,还满足高电压的目标需求,还可以停止第二电压的输出,确保了高压分压装置400输出高压的完整性,使得采用简单的电路结构便可实现电压的稳定输出和停止输出。从而,高压分压装置400的电路结构简单且成本低,且高压分压装置400可以稳定输出高电压,使得图像形成装置能够稳定成像,提升了图像形成装置的工作性能,使得图像形成装置具备竞争力。

  基于上述描述,第一电路401可以包括多种实现方式。可选地,如图2和图3所示,第一电路401可以包括:第一电阻R1和第一电容C1。

  其中,第一电阻R1的第一端用于接收PWM信号,第一电阻R1的第二端和第一电容C1的第一端均与第二电路402连接,第一电容C1的第二端接地。

  基于上述连接关系,第一电阻R1和第一电容C1组成一个低通滤波器,可以将输入PWM信号滤波成直流电压信号,即点A的电压。

  本申请中,第二电路402可以包括多种实现方式。下面,结合图2和图3,对第二电路402的两种可行实现方式进行举例说明。

  一种可行的实现方式中,继续结合图2,第二电路402可以包括:第二电阻R2、第三电阻R3、第一PNP型三极管Q1和第四电阻R4。

  其中,第二电阻R2的第一端与第一电路401连接,第二电阻R2的第二端分别与第三电阻R3的第一端以及第一PNP型三极管Q1的基极连接,第二电阻R2起到限流的作用,且将第二电阻R2的第二端的电压看作是点B的电压。第一PNP型三极管Q1的发射极连接有第三电压V3,第三电压V3的幅值小于第一电压V1的幅值,第一PNP型三极管Q1的集电极以及第三电阻R3的第二端均与第四电阻R4的第一端连接,第四电阻R4的第一端用于输出第二电压V2,第四电阻R4的第二端接有第一电压V1。

  基于上述连接关系,随着PWM信号的占空比逐渐增大(如缓慢上升或者阶梯式上升,如从25%到30%,再从30%到35%等),使得第二电压V2缓慢上升或者阶梯式上升,并在第一电路401接收到占空比为第一占空比的PWM信号时,高压分压装置400启动,相当于软启动。此时,点A的电压大于点B的电压(即第三电压V3与第一PNP型三极管Q1的阈值电压的差值),使得第一PNP型三极管Q1工作于放大区,使得第二电压V2的幅值逐渐增大。从而防止第二电压V2出现过冲,起到缓冲作用,避免对第一电压V1产生影响。

  其中,第一占空比的最小值为在点A的电压即将大于点B的电压时所对应的值,第一占空比的最大值为在点A的电压即将远远大于点B的电压时所对应的值。

  在第一电路401接收到占空比为第二占空比的PWM信号时,高压分压装置400工作。此时,点A的电压远远大于点B的电压(此时,点B的电压大于第三电压V3与第一PNP型三极管Q1的阈值电压的差值),使得第一PNP型三极管Q1工作于截止区,且基于第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4各自阻值的合理设置,实现了对第一电压V1进行分压,以便输出幅值最大的第二电压V2,即第一PNP型三极管Q1在第二电压V2即将达到目标需求的幅值时工作于截止区,以控制第二电压V2的幅值最大,不仅满足高电压的目标需求,解决了第二电压V2会引起高压分压装置400发生温漂的问题,且在第一PNP型三极管Q1工作于截止区之后,第二电压V2的幅值取决于第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4的分压值,不会受到第一PNP型三极管Q1的影响,保证了第二电压V2的稳定性。

  其中,第二占空比的最小值为在点A的电压即将远远大于点B的电压时所对应的值。

  其中,表1示出了第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4各自的电阻温度系数。如表1所示,阻值随着温度变化的变化率在百万分之100~200之间,对输出的第二电压V2的影响非常小,可以忽略。

  表1

  在第一电路401接收到占空比为第三占空比的PWM信号时,高压分压装置400关断。此时,点A的电压小于等于点B的电压(即第三电压V3与第一PNP型三极管Q1的阈值电压的差值),使得第一PNP型三极管Q1工作于饱和区,停止了对第二电压V2进行操作,以控制第二电压V2的幅值为零,从而停止第二电压V2的输出。

  其中,第三占空比的最大值为在点A的电压即将大于点B的电压时所对应的值。

  在一个具体的实施例中,假设第二电压V2的目标需求为-600V,结合图4,采用图2所示的高压分压装置实现-600V输出的具体实现过程包括:

  如图4所示,在第一电路401接收到占空比为第一占空比的PWM信号,第一占空比在20%~45%之间时,点A的电压大于点B的电压(即第三电压V3与第一PNP型三极管Q1的阈值电压的差值),使得第一PNP型三极管Q1工作于放大区。

  在第一电路401接收到占空比为第二占空比的PWM信号,第二占空比在45%~100%之间时,点A的电压会远远大于点B的电压(此时点B的电压大于第三电压V3与第一PNP型三极管Q1的阈值电压的差值),可设置在幅值小于600V的电压(如-500V)时使得第一PNP型三极管Q1进入截止区。从而,第二电路402便可输出-600V的第二电压V2,且-600V可以保持恒定不变。

  在第一电路401接收到占空比为第三占空比的PWM信号,第三占空比在0~20%之间时,点A的电压小于等于点B的电压(即第三电压V3与第一PNP型三极管Q1的阈值电压的差值),使得第一PNP型三极管Q1工作于饱和区。

  图4中,横坐标为PWM信号的占空比,纵坐标为第二电压V2的幅值,单位为伏特V。

  下面,对现有技术和本申请的技术方案进行对比示意。

  现有技术可以利用图2所示的高压分压装置,由第一电路401接收不同占空比的PWM信号,来调整第二电阻的两端的电压,控制第一PNP型三极管Q1处于导通状态,且工作于放大区和饱和区,以便线性调节第二电压V2的大小,使得第二电路402输出第二电压V2。

  当点A的电压小于等于点B的电压(即第三电压V3与第一PNP型三极管Q1的阈值电压的差值)时,第一PNP型三极管Q1工作于饱和导通状态,此时,第二电压V2等于第三电压V3。由于第三电压V3的幅值较小,因此,相比于高电压的目标需求,第二电压V2的幅值几乎为零或者可以看作为零。

  当点A的电压大于点B的电压(即为第三电压V3与第一PNP型三极管Q1的阈值电压的差值)时,第一PNP型三极管Q1工作于放大导通状态,此时,第二电阻R2上的电流IR2等于(点A的电压减去点B的电压)/R2。由于第一PNP型三极管Q1的基极电流IB很小,且可以忽略。因此,IR3≈IR2,那么第二电压V2等于第三电阻R3与第二电阻R2上的电流的乘积IR2,即V2=R3*IR2,且第二电压V2线性可调。

  当第一PNP型三极管Q1的工作环境温度发生变化时,现有技术中,第一PNP型三极管Q1的直流电流放大倍数hFE会随着温度的变化而发生变化,即发生如图5所示的温漂现象,从而导致第二电压V2的幅值也会出现温漂现象。其中,hFE=IC/IB,hFE用来表示三极管的输出电流与输入电流的倍数关系,IC为三极管的集电极电流,IB为三极管的基极电流。

  图5示出了在第一PNP型三极管Q1不同的工作环境温度时直流电流放大倍数hFE随着IC的变化而变化的示意图。图5中,横坐标为IC,单位为毫安mA,纵坐标为直流电流放大倍数hFE。

  如图5所示,当第一PNP型三极管Q1的集电极和发射极之间的电压为-10V时,曲线1代表在第一PNP型三极管Q1的工作环境温度为+125℃时直流电流放大倍数hFE随着IC的变化而变化,曲线2代表在第一PNP型三极管Q1的工作环境温度为+25℃时直流电流放大倍数hFE随着IC的变化而变化,曲线3代表在第一PNP型三极管Q1的工作环境温度为-55℃时直流电流放大倍数hFE随着IC的变化而变化。

  假设在第一电压V1足够大的情况下,图6示出了第二电压V2随着PWM信号的占空比变化而变化的曲线示意图。图6中,横坐标为PWM信号的占空比,纵坐标为第二电压V2的幅值,单位为伏特V。

  如图6所示,当PWM信号的占空比位于0~20%之间时,第一PNP型三极管Q1工作于饱和导通区。当PWM信号的占空比位于20%~100%之间时,第一PNP型三极管Q1工作于放大区。且图6中,曲线1代表在第一PNP型三极管Q1的工作环境温度为+25℃时第二电压V2的幅值,曲线2代表在第一PNP型三极管Q1的工作环境温度为+50℃时,第二电压V2的幅值。

  可见,曲线1和曲线2中第二电源的幅值会随着第一PNP型三极管Q1的工作温度的变化而发生变化,即出现温漂现象,从而造成第二电压V2的输出不稳定,影响图像形成装置的画像质量。

  相比于现有技术而言,本申请基于图2所示的高压分压装置的具体结构,控制器结合高压分压装置从启动、工作到关断的整个过程,可以向第一电阻R1传输不同占空比的PWM信号,使得PWM信号经过第一电阻R1和第一电容C1的低通滤波作用,使得第二电阻R2的两端电压发生改变,从而可以控制第一PNP型三极管Q1依次工作于放大区、截止区和饱和区,且基于第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4各自阻值的合理设置,使得第二电路402能够稳定输出满足目标需求的第二电压V2,避免了第一PNP型三极管Q1的工作环境温度发生变化而导致第二电压V2会发生温度漂移的问题。

  另一种可行的实现方式中,当第二电压V2的幅值较大的情况下,考虑到一个三极管的耐压性能,因此,可增加多个串联连接的三级管,以增大三极管总的耐压性能。可选地,如图3所示,第二电路402可以包括:第五电阻R5、M个第六电阻R6、M个第二PNP型三极管Q2和第七电阻R7,M为大于等于2的正整数。

  其中,第五电阻R5的第一端与第一电路401连接,M个第六电阻R6串联连接,M个第二PNP型三极管Q2串联连接,位于串联连接的M个第六电阻R6一侧的第六电阻R6的第一端以及位于串联连接的M个第二PNP型三极管Q2一侧的第二PNP型三极管Q2的基极均与第五电阻R5的第二端连接,第五电阻R5起到限流的作用,且将第五电阻R5的第二端的电压看作是点B的电压。第n个第六电阻R6的第一端与第n个第二PNP型三极管Q2的基极连接,n取遍大于0且小于等于M的正整数,位于串联连接的M个第二PNP型三极管Q2一侧的第二PNP型三极管Q2的发射极连接有第三电压V3,第三电压V3的幅值小于第一电压V1的幅值,位于串联连接的M个第六电阻R6另一侧的第六电阻R6的第二端以及位于串联连接的M个第二PNP型三极管Q2另一侧的第二PNP型三极管Q2的集电极均与第七电阻R7的第一端连接,第七电阻R7的第一端用于输出第二电压V2,第七电阻R7的第二端连接有第一电压V1。

  基于上述连接关系,随着PWM信号的占空比逐渐增大(如缓慢上升或者阶梯式上升,如从25%到30%,再从30%到35%等),使得第二电压V2缓慢上升或者阶梯式上升,并在第一电路401接收到占空比为第一占空比的PWM信号时,高压分压装置400启动。此时,点A的电压大于点B的电压(即第三电压V3与第二PNP型三极管Q2的阈值电压的差值),使得M个第二PNP型三极管Q2均工作于放大区,实现了对第一电压V1进行放大,使得第二电压V2的幅值逐渐增大,从而防止第二电压V2出现过冲,起到缓冲作用,避免对第一电压V1产生影响。

  在第一电路401接收到占空比为第二占空比的PWM信号时,高压分压装置400工作。此时,点A的电压远远大于点B的电压(此时,点B的电压大于第三电压V3与第二PNP型三极管Q2的阈值电压的差值),使得M个第二PNP型三极管Q2均工作于截止区,且基于第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7各自阻值的合理设置,实现了对第一电压V1进行分压,以便输出幅值最大的第二电压V2,即M个第二PNP型三极管Q2均在第二电压V2即将达到目标需求的幅值时工作于截止区,以控制第二电压V2的幅值最大,不仅满足高电压的目标需求,解决了第二电压V2会发生温漂的问题,且在M个第二PNP型三极管Q2均工作于截止区之后,第二电压V2的幅值取决于第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7的分压值,不会受到M个第二PNP型三极管Q2的影响,保证了第二电压V2的稳定性。

  在第一电路401接收到占空比为第三占空比的PWM信号时,高压分压装置400关断。此时,点A的电压小于等于点B的电压(即第三电压V3与第二PNP型三极管Q2的阈值电压的差值),使得M个第二PNP型三极管Q2均工作于饱和区,实现了对第一电压V1进行关断,以控制第二电压V2的幅值为零,从而停止第二电压V2的输出。

  其中,M个第二PNP型三极管Q2与上述可行的实现方式中的第一PNP型三极管Q1的工作原理相同。

  示例性地,本申请提供一种高压分压装置的控制方法。图7为本申请一实施例提供的高压分压装置的控制方法的流程示意图。本申请的高压分压装置的控制方法可以应用于图1-图6所示的高压分压装置。

  如图7所示,该方法可以包括:

  S101、高压分压装置从供电电源接收第一电压。

  S102、高压分压装置在高压分压装置启动时,从控制器接收占空比为第一占空比的脉冲宽度调制PWM信号,并基于占空比为第一占空比的PWM信号,逐渐增大第二电压的幅值;在高压分压装置工作时,从控制器接收占空比为第二占空比的PWM信号,并基于占空比为第二占空比的PWM信号,输出幅值最大的第二电压;在高压分压装置关断时,从控制器接收占空比为第三占空比的PWM信号,并基于占空比为第三占空比的PWM信号,停止第二电压的输出;第一占空比小于第二占空比,第三占空比小于第一占空比。

  上述步骤101和102的实现过程具体参见图1-图6实施例的描述内容,此处不做赘述。

  本申请提供的高压分压装置的控制方法,通过高压分压装置从供电电源接收第一电压,且在高压分压装置启动时,从控制器接收占空比为第一占空比的脉冲宽度调制PWM信号,并基于占空比为第一占空比的PWM信号,逐渐增大第二电压的幅值;在高压分压装置工作时,从控制器接收占空比为第二占空比的PWM信号,并基于占空比为第二占空比的PWM信号,输出幅值最大的第二电压;在高压分压装置关断时,从控制器接收占空比为第三占空比的PWM信号,并基于占空比为第三占空比的PWM信号,停止第二电压的输出;第一占空比小于第二占空比,第三占空比小于第一占空比。本申请中,高压分压装置可以基于不同占空比的PWM信号,确定出高压分压装置的工作状态,以便控制高压分压装置配合高压分压装置的工作状态,通过第一电压的供电实现对第二电压进行不同的操作,不仅使得第二电压的幅值可以逐渐提升,还使得输出的第二电压的幅值最大,也可以停止第二电压的输出,从而,高压分压装置所输出的电压不仅不会受到温漂的影响,还满足高电压的目标需求,有利于图像形成装置稳定成像,提升了图像形成装置的工作性能,使得图像形成装置具备竞争力。

  示例性地,本申请还提供一种图像形成装置。图8a为本申请一实施例提供的图像形成装置的结构示意图。如图8a所示,本申请提的图像形成装置1可以包括:控制器200、供电电源300以及如图1-图6所示高压分压装置400。

  其中,控制器200与高压分压装置400连接,用于向高压分压装置400发送PWM信号;供电电源300与高压分压装置400连接,用于向高压分压装置400提供第一电压V1;高压分压装置400与图像形成装置本体100连接,用于向图像形成装置本体100提供第二电压V2。

  可选地,该方法还包括:高压分压装置400随着PWM信号的占空比逐渐增大,在占空比为第一占空比的PWM信号时启动。

  其中,高压分压装置400可以设置在一个单板上,也可以设置与供电电源300共同设置在一个板子上,本申请对此不做限定。

  其中,本申请对第一电压V1的提供来源不做限定。可选地,在图8a所示实施例的基础上,如图8b所示,图像形成装置1还可以包括:高压生成电路500。其中,高压生成电路500分别与供电电源300和高压分压装置400连接。供电电源300用于向高压生成电路500提供第四电压,高压生成电路500用于向高压分压装置400提供第一电压V1。

  其中,本申请对图像形成装置本体100的具体结构不做限定。可选地,如图9所示,图像形成装置本体100可以包括:感光鼓101、充电辊102、显影辊103、转印辊104、进入纸盒105、进纸辊106、搬送辊107、激光器108、热辊109、压辊110、排出辊111和排出纸盒112。

  其中,高压分压装置400用于向充电辊102、显影辊103、转印辊104、热辊109和压辊110中的至少一个辊提供第二电压V2。另外,供电电源300也可以向充电辊102、显影辊103、转印辊104、热辊109和压辊110中的至少一个辊提供电能。例如,供电电源300通过图像形成装置本体100中的转印电源115向转印辊104供电。

  其中,供电电源300还可以向充电辊102提供电能,如供电电源300通过图像形成装置本体100中的充电电源113向充电辊102供电,也可以向显影辊103提供电能,如供电电源300通过图像形成装置本体100中的显影电源114向显影辊103供电。

  具体地,高压分压装置400用于通过图像形成装置本体100中的热辊电源116向热辊109提供第二电压V2,供电电源300向充电辊102提供电能,如供电电源300通过图像形成装置本体100中的充电电源113向充电辊102供电。

  其中,进入纸盒105用于存放纸张,进纸辊106用于将存放纸张搬送至搬送路径。搬送辊107用于将纸张搬送到感光鼓101和转印辊104的夹持区,感光鼓101和转印辊104把成像后的纸张搬送到热辊109和压辊110的夹持区,热辊109和压辊110将定影后的纸张搬送到排出辊111,排出辊111将纸张排出到排出纸盒112。

  其中,充电辊102用于给感光鼓101表面充电,激光器108发出激光束在感光鼓101表面形成静电潜像,显影辊103用于在感光鼓101表面上显影形成一个碳粉图像。纸张经过感光鼓101和转印辊104的夹持区时,感光鼓101在转印辊104等的作用下将其表面形成的碳粉图像转印到纸张上。热辊109和压辊110用于对纸张上的碳粉图像进行定影。定影后的纸张经过排出辊111的搬送作用,经排出纸盒112排出并堆叠起来。

  下面,结合图10,对本申请的图像形成装置1在形成图像过程中电源走向进行详细说明。

  如图10所示,充电电源113施加直流电压至充电辊102。感光鼓101的旋转方向如箭头A所示,感光鼓101的表面被充电辊102充电达到预定直流电压,激光器108根据图像信号生成激光束,感光鼓101表面负电荷随着激光器108的激光束照射减少形成激光照射区域(又叫曝光区域),即感光鼓101表面根据图像信号形成静电潜像。图像形成期间,显影电源114施加至显影辊103,显影电压为交流电压与直流电压叠加形式,显影辊103与感光鼓101的夹持区形成电场,在电场力的作用下,显影辊103附着的负极性碳粉跳跃至感光鼓101的曝光区域。纸张P沿箭头B方向搬送,转印电源115包括正压单元和负压单元,图像形成期间,转印电源115的正压单元给转印辊104提供正压,纸张P搬送到转印辊104与感光鼓101的夹持区时,由于电场力作用,负极性碳粉从感光鼓101转印到纸张P上,转印过程,感光鼓101表面的碳粉并不能完全转印到纸张P上,因此在转印之前和之后转印电源115(如电压几千伏特)的负压单元会向转印辊104施加负压,使得残留碳粉返回至感光鼓101的表面。纸张P上碳粉经热辊109和压辊110的加热作用形成最终的打印图像,热辊电源116用于向热辊提供负压,该负压用于抑制纸张P进入热辊109和压辊110夹持区时产生的碳粉飞散和拖尾问题。

  本申请提供的图像形成装置包括如上述的高压分压装置,可执行上述实施例,其具体实现原理和技术效果,可参见上述图7所示方法实施例,本申请此处不再赘述。

  最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

《高压分压装置、图像形成装置及高压分压装置的控制方法.doc》
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