DE19542392A1

DE19542392A1 - Hochspannungs-Netzteil

Info

Publication number: DE19542392A1
Application number: DE19542392A
Authority: DE
Inventors: Sumitaka Arikawa; Masahiko Aiba
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-11-18
Filing date: 1995-11-14
Publication date: 1996-05-30
Also published as: JP3157997B2; US5715149A; JPH08149829A

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochspannungs-Netzteil zur Ver wendung in einem Elektrophotographiegerät wie in einem Ko pierer, Drucker, Faksimilegerät und dergleichen, und die Er findung ist insbesondere darauf gerichtet, die Größe und das Gewicht des Hochspannungs-Netzteils zu verringern. In Elek trophotographiegeräten wird ein Kontaktteil wie eine Lade bürste oder dergleichen dazu verwendet, die Oberfläche der Photoempfängertrommel mit gleichmäßigem Oberflächenpotential aufzuladen. Um die Photoempfängertrommel zu laden, wird die ses Kontaktteil mit einer Gleichspannung mit überlagerter Wechselspannungskomponente versorgt.

Eine Gleichspannung mit überlagerter Wechselspannung besteht aus einer vorgegebenen Gleichspannung und einer dieser über lagerten Wechselspannung. Um eine derartige Gleichspannung mit überlagerter Wechselspannung zu erzeugen, wird typi scherweise ein Netzteil verwendet, wie es in Fig. 1 darge stellt ist.

Gemäß der Figur sorgt eine Schaltstufe 1 für ei ne Schaltsteuerung eines Niederspannungs-Gleichsignals Da mittels eines Steuersignals Sa, um eine niedere Wechselspan nung an die Primärwicklung eines Hochspannungstransformators 2 anzulegen.

Der Hochspannungstransformator 2 erzeugt auf der Sekundär wicklungsseite eine hohe Wechselspannung. Die so erzeugte hohe Wechselspannung wird einem Tiefpaßfilter (TPF) 3 zuge führt, in dem die Spannung geglättet wird. Dann wird die Spannung als Hochspannung Teilerwiderständen R1 und R2 zuge führt. Das Ausgangspotential am Teilerpunkt 4 zwischen den Teilerwiderständen R1 und R2 wird als Gleichspannungssignal Db in eine Rückkopplungsschaltung 5 eingegeben, wodurch diese Rückkopplungsschaltung 5 ein Steuersignal Sb zum Steuern der Schaltstufe 1 in solcher Weise erzeugt, daß das Potential am Teilerpunkt 4 konstant gehalten wird.

Um eine Gleichspannung mit überlagerter Wechselspannung da durch zu erhalten, daß der so erhaltenen hohen Gleichspan nung eine Wechselspannung überlagert wird, wird ein Hoch spannungstransformator 7, dessen Primärwicklung durch eine Netz-Wechselspannungsquelle 6 versorgt wird, so angeordnet, daß der Ausgang der Sekundärwicklungsseite des Hochspan nungstransformators 7 in Reihe mit dem Ausgang des TPF 3 ge schaltet ist.

Hierbei erfordert der bekannte Aufbau einen gesonderten Hochspannungstransformator 7, wodurch das Netzteil teuer und relativ sperrig ist. Um diese Nachteile zu überwinden, ist z. B. in der Offenlegung Nr. Hei 4-304 170 (Titel: Erzeu gungsschaltung für eine hohe Wechselspannung) zu einer japa nischen Patentanmeldung ein Hochspannungs-Netzteil offen bart, bei dem zum kompakten Ausbilden des Hochspannungs transformators versucht wurde, eine Wechselspannung mit ho her Frequenz als Versorgungsspannung auf der Primärseite des Hochspannungstransformators zu verwenden, um eine Wechsel spannung zu überlagern.

Wenn als über lagerte Wechselspannung eine hochfrequente Spannung verwendet wird, bewirkt diese hochfrequente Span nung, daß der Schaft der in Elektrophotographiegeräten ver wendeten Ladebürste schwingt, wodurch während des Ladepro zesses ein zirpendes Geräusch erzeugt wird. Daher beträgt der Bereich zu verwendender Frequenzen vorzugsweise weniger als 100 Hz. Jedoch ist es schwierig, einen Hochspannungs transformator unter Verwendung einer Spannung unter 100 Hz kompakt auszubilden.

Es existieren zwei Arten von Einrichtungen zum Erhalten ei ner Wechselspannung, wie sie der Primärseite eines Hochspan nungstransformators zuzuführen ist. Eine erste besteht in einem Sinuswellengenerator wie einem Hartley-Oszillator, ei nem Colpitts-Oszillator und dergleichen. Die andere besteht in einem Verfahren, bei dem dieselbe Netzspannungsversorgung wie im Hauptgerät selbst verwendet wird. Die erstere erfor dert jedoch eine teure Schaltung zum Erhalten eines stabilen Ausgangssignals, während die letztere mehrere Arten von Hoch spannungstransformatoren entsprechend den örtlichen Span nungen erfordert und sie leidet unter der Schwierigkeit, daß eine Spannungsänderung der Versorgungsspannung direkt eine Änderung des Ausgangssignals der hohen Wechselspannung be wirkt, was nachteilige Einflüsse auf die Qualität ausgegebe ner Bilder ausübt.

Die Offenlegung Nr. Hei 4-124 710 (Titel: Netzteil) zu einer japanischen Patentanmeldung offenbart ein Verfahren zum Er zeugen einer Wechselspannung unter Verwendung eines Paars Gleichrichtereinrichtungen für die Durchlaß- und die Sperr richtung sowie Oszillatoren. Jedoch erfordert diese Konfigu ration Operationsverstärker und Oszillatoren, was zu erhöh ten Kosten führt.

Fig. 2 ist eine Gesamtansicht, die ein Druckersystem als Elektrophotographiegerät zeigt. In der Figur dreht sich eine Photoempfängertrommel 8 in Gegenuhrzeigerrichtung, wie durch einen Pfeil gekennzeichnet. Dabei wird die Trommel 8 durch eine Ladebürste 9 geladen und dann durch ein Bild belichtet, um ein elektrostatisches, latentes Bild auszubilden. Dann wird das latente Bild mittels einer Entwicklungseinrichtung 11, an die von einem TPF 10 eine Spannung angelegt wird, zu einem Tonerbild entwickelt. Danach wird das Tonerbild auf ein zwischen der Trommel 8 und einer Übertragungsbürste 12 zugeführtes Blatt Papier übertragen, um dadurch das Drucker gebnis auszugeben.

Fig. 3 zeigt ein zeitbezogenes Steuerdiagramm zum Zuführen von Spannungen zur Ladeeinrichtung, zur Entwicklungs-Vor spannungseinrichtung und zur Übertragungsladeeinrichtung während des Prozesses. Hierbei wird das Ladeeinrichtungs- Ausgangssignal zu einem Zeitpunkt t11 eingeschaltet. Die Entwicklungseinrichtungs-Vorspannung wird zu einem Zeitpunkt t12 eingeschaltet, wenn der geladene Abschnitt auf der Pho toempfängertrommel 8 die Entwicklungseinrichtung 11 er reicht. Wenn dieser Zeitpunkt verzögert ist, erscheint ein "Schleier" auf dem sich ergebenden Bild.

Die Übertragungsspannung wird zu einem Zeitpunkt t13 einge schaltet, zu dem ein Aufzeichnungsmaterial wie Papier die Übertragungsbürste 12 erreicht. Wenn dieser Zeitpunkt zu früh liegt, wird die Photoempfängertrommel 8 in übermäßiger Weise positiv aufgeladen, wodurch dieser "Speichereffekt" oder Spuren übermäßiger Ladungen im Ausdruck erscheinen. Da her steuert der bekannte Aufbau die Ladespannung, die Ent wicklungsvorspannung und die Übertragungsspannung gesondert, was die Vorrichtung sperrig oder schwer macht.

Wie vorstehend beschrieben, erfordert ein herkömmliches Hochspannungs-Netzteil, wie es in Elektrophotographiegeräten verwendet wird, mehrere Hochspannungstransformatoren oder gesonderte Ausgangssignal-Steuerschaltungen, die verschiede nen Ausgangsschaltungen zugeordnet sind, was zu einer ver gleichsweise großen und komplizierten Vorrichtung führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Größe und die Herstellkosten eines Hochspannungs-Netzteils zur Verwendung in einem Elektrophotographiegerät zu verringern.

Diese Aufgabe ist durch die Netzteile gemäß den beigefügten unabhängigen Ansprüchen 1 bis 4 gelöst.

Gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung ist es mög lich, daß eine durch das Tiefpaßfilter erhaltene geglättete Spannung durch Teilerwiderstände geteilt wird und ein Wech selstrom, der durch das Tiefpaßfilter laufen kann, an den Teilerpunkt angelegt wird, um eine Gleichspannung mit über lagerter Wechselspannung unter Verwendung von nur billigen Teilen wie Dioden, Widerständen, Kondensatoren und derglei chen zu erhalten.

Da die zweite und dritte Variante der Erfindung so aufgebaut sind, daß ein impulsbreitenmoduliertes Signal demoduliert wird, um als Versorgungsspannung zum Zuführen einer zu über lagernden Spannung verwendet zu werden, kann das Impulssig nal leicht von einem Mikrocomputer und dergleichen erhalten werden, was es ermöglicht, die Größe der Vorrichtung zu ver ringern.

Dadurch, daß die vierte Variante der Erfindung so aufgebaut ist, daß eine Sperrstrom-Prüfdiode und ein Spannungsein stellelement auf der Ausgangsseite zum Erzeugen der Vorspan nung angeschlossen sind, ist die Einrichtung zum Erzeugen der Vorspannung durch die durch das Spannungseinstellelement erzeugte Spannung selbst dann vorgespannt, wenn sich das Ausgangssignal zum Erzeugen der Vorspannung im ausgeschalte ten Zustand befindet. Im Ergebnis ist es möglich, zu verhin dern, daß ein "Schleier" auftritt, und eine gemeinsame Ausgangssteuerung zu realisieren, um die Vorrichtung dadurch kompakt und leicht zu machen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein bekanntes Hochspan nungs-Netzteil zeigt;

Fig. 2 ist eine schematische Veranschaulichung, die ein be kanntes Elektrophotographiegerät zeigt;

Fig. 3 ist ein zeitbezogenes Steuerdiagramm von Ausgangssig nalverläufen beim bekannten Hochspannungs-Netzteil;

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das ein erstes Ausführungsbei spiel eines Hochspannungs-Netzteils gemäß der ersten Varian te der Erfindung zeigt;

Fig. 5 ist ein Schaltbild, das einen speziellen Aufbau für das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das ein zweites Ausführungs beispiel eines erfindungsgemäßen Hochspannungs-Netzteils zeigt;

Fig. 7A ist ein Kurvenbild, das einen impulsbreitenmodulier ten Signalverlauf zum Veranschaulichen der Funktion des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt;

Fig. 7B ist ein Kurvenbild, das den Signalverlauf einer de modulierten Spannung zeigt, um die Funktion des zweiten Aus führungsbeispiels zu veranschaulichen;

Fig. 8A ist eine veranschaulichende Ansicht, die ein spe zielles Schaltbild eines beim zweiten Ausführungsbeispiel verwendeten Tiefpaßfilters zeigt;

Fig. 8B ist eine veranschaulichende Ansicht, die ein spe zielles Schaltbild einer beim zweiten Ausführungsbeispiel verwendeten Spannung-Strom-Umsetzschaltung zeigt;

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das ein drittes Ausführungs beispiel eines erfindungsgemäßen Hochspannungs-Netzteils zeigt; und

Fig. 10 ist ein zeitbezogenes Steuerdiagramm von Ausgangs signalverläufen beim in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbei spiel eines Hochspannungs-Netzteils.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das ein erstes Ausführungsbei spiel eines erfindungsgemäßen Hochspannungs-Netzteils zeigt. In der Figur sind denselben Komponenten, wie sie beim in Fig. 1 dargestellten bekannten Aufbau vorliegen, dieselben Bezugszahlen zugeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel be wirkt eine Schaltstufe 1 eine Schaltsteuerung eines niedri gen Gleichspannungssignals Da, das von einer nicht darge stellten Spannungsquelle für eine niedrige Gleichspannung zugeführt wird, entsprechend einem Steuersignal Sa, um da durch ein niedriges Wechselspannungssignal für die Primär wicklung eines Hochspannungstransformators 2 zu erzeugen.

Der Hochspannungstransformator 2 gibt auf der Sekundärwick lungsseite ein hohes Wechselspannungssignal aus. Das so er haltene hohe Wechselspannungssignal wird an ein Tiefpaßfil ter (TPF) 3 gegeben, in dem das Signal geglättet wird. Dann wird die Spannung durch Teilerwiderstände R1 und R2 geteilt, damit die geglättete Spannung stabilisiert wird. Das Aus gangspotential am Teilerpunkt 4 zwischen den Teilerwider ständen R1 und R2 wird als Gleichspannungssignal Db in eine Rückkopplungsschaltung 5 eingegeben, damit diese ein Steuer signal Sb zum Steuern der Schaltstufe 1 in solcher Weise, daß das Potential am Teilerpunkt 4 konstant bleibt, erzeugt.

Hierbei fließt dann, wenn dem Teilerpunkt 4 durch eine Wechselstromquelle 13 ein Wechselstrom i zugeführt wird, dieser Wechselstrom i durch den Widerstand R2, wenn die überlagerte Wechselspannung Vo an der Ausgangsseite des TPF 3 positiv ist, während der Wechselstrom i durch den Wider stand R1 fließt, wenn Vo negativ ist. Hierbei gilt folgen des, wenn das Gleichspannungssignal Db die Spannung V_ref hat und der durch den Widerstand R2 fließende Strom mit i₂ bezeichnet wird:

V_ref = R2 × i₂ d. h. i₂ = V_ref/R2.

Wie vorstehend angegeben, arbeitet die Rückkopplungsschal tung 5 auf solche Weise, daß die Spannung V_ref am Teiler punkt 4 konstant bleiben soll. Dies bedeutet, daß die Rückkopplungsschaltung 5 so arbeitet, daß sie dafür sorgt, daß der durch den Widerstand R2 fließende Strom i₂ konstant bleibt. Daher erfährt dann, wenn dem Teilerpunkt 4 zwischen den Widerständen R1 und R2 der Wechselstrom i von der Strom quelle 13 zugeführt wird, nur der durch den Widerstand R1 fließende Strom i₁ den Einfluß. Im Ergebnis ist es möglich, eine Gleichspannung Vo mit überlagerter Wechselspannung zu erhalten, wie dies nachfolgend dargelegt wird.

Zunächst gilt, daß dann, wenn die Gleichspannung Vo mit überlagerter Wechselspannung positiv ist, der Wechselstrom i durch den Widerstand R2 fließt und er der folgenden Bezie hung genügt:

i₂ = i₁ + i d. h. i₁ = i₂ - i (1).

Andererseits steuert die Rückkopplungsschaltung 5 die Schaltstufe 1 so, daß das Potential am Teilerpunkt 4 auf der konstanten Spannung V_ref gehalten wird. Das heißt, daß die Rückkopplungsschaltung 5 so arbeitet, daß der durch den Widerstand R2 fließende Strom konstant gehalten wird (V_ref/R2). Hierzu ist es erforderlich, daß die Ansprechgeschwin digkeit der Rückkopplungsschaltung 5 ausreichend schnell im Vergleich zur Frequenz des Wechselstroms i ist.

Demgemäß gilt:

i₂ = V_ref/R2 (2),

weswegen die folgende Gleichung erhalten werden kann, wenn die Gleichung (2) in die Gleichung (1) eingesetzt wird:

i₁ = (V_ref/R2) - i (3).

Demgemäß kann die Gleichspannung Vo mit überlagerter Wech selspannung wie folgt ausgedrückt werden:

Vo = R1 × i₁ + R2 × i₂ = R1 × i₁ + V_ref.

Dabei ergibt sich folgendes, wenn die Gleichung (3) einge setzt wird:

Vo = R1 × {(V_ref/R2) - i} + V_ref
= (1 + R1/R2) × V_ref - R1 × i (4).

Aus der Gleichung (4) ist es ersichtlich, daß die Gleich spannung Vo mit überlagerter Wechselspannung die Wechsel spannungskomponente R1 × i enthält.

Wenn die Gleichspannung Vo mit überlagerter Wechselspannung negativ ist, fließt der Wechselstrom i durch den Widerstand R1, und er genügt der folgenden Gleichung:

i₁ = i₂ + i (5).

Andererseits steuert die Rückkopplungsschaltung 5 die Schaltstufe 1 so, daß das Potential des Teilerpunkts 4 auf der konstanten Spannung V_ref gehalten wird. Daher arbeitet die Rückkopplungsschaltung 5 so, daß der Strom i₂ konstant gehalten wird. Demgemäß gilt:

V_ref = R2 × i₂ d. h. i₂ = V_ref/R2 (6).

Wenn die Gleichung (5) in die Gleichung (6) eingesetzt wird, kann die folgende Gleichung erhalten werden:

i₁ = V_ref/R2 + i (7).

Demgemäß kann die Gleichspannung Vo mit überlagerter Wech selspannung wie folgt wiedergegeben werden:

Vo = R1 × i₁ + R2 × i₂ = R1 × (V_ref/R2 + i) + V_ref = (1 + R1/R2) × V_ref + R1 × i (8).

Aus der Gleichung (8) ist es ersichtlich, daß die Gleich spannung Vo mit überlagerter Wechselspannung die Wechsel spannungskomponente R1 × i enthält.

Demgemäß ist es gemäß der Erfindung möglich, eine Gleich spannung mit überlagerter Wechselspannung unter Verwendung einer einfachen Schaltung zu erhalten, ohne daß ein großer Hochspannungstransformator erforderlich ist. Demgemäß ist es möglich, die Größe und die Kosten der Vorrichtung zu ver ringern. Es wird darauf hingewiesen, daß bei einem prakti schen Aufbau der Schaltung das Teilungsverhältnis zwischen den Widerständen R1 und R2 sowie die Amplitude des zugeführ ten Stroms i so festgelegt werden sollten, daß der Maximal wert der sich ergebenden Gleichspannung mit überlagerter Wechselspannung nicht die Belastbarkeit des Netzteils über steigt.

Fig. 5 ist ein Schaltbild, das ein spezielles Beispiel eines erfindungsgemäßen Hochspannungs-Netzteils zeigt. In der Figur ist als Schaltstufe 1 eine RCC(Ringung Choke Converter = Rufdrosselumsetzer)-Schaltung verwendet.

Die Schaltstufe 1 empfängt von einem Eingangsanschluß 21 ein niedriges Gleichspannungssignal Da und steuert das Signal Da durch das Ausführen einer Schaltsteuerung oder EIN/AUS-Steu erung unter Verwendung eines Schalttransistors Tr1. Wenn das Steuersignal Sa auf niedrigem Pegel ist, ist ein mit dem Ba sisanschluß des Transistors Tr1 verbundener Transistor Tr2 gesperrt, so daß die Schaltstufe 1 den Schaltvorgang be wirkt. Wenn sich dagegen das Steuersignal Sa auf hohem Pegel befindet, ist der Transistor Tr2 durchgeschaltet, so daß die Basisspannung des Schalttransistors Tr1 abgesenkt ist, was den Schaltvorgang beendet, wodurch das Ausgangssignal abge schaltet wird. Hierbei ist ein zwischen dem Eingangsan schluß 21 und dem Basisanschluß des Transistors Tr1 angeord neter Widerstand R3 ein Startwiderstand zum Auslösen einer Schwingung.

Der Hochspannungstransformator 2 verfügt über eine Wick lungsleitung 2w zum Zuführen von Energie zur Schaltung. Das Ausgangssignal dieser Wicklungsleitung 2w wird mittels einer Reihenschaltung aus einem Widerstand R4 und einer Parallel schaltung aus einer Diode D1 und einem Kondensator C1 gleichgerichtet. Die so gleichgerichtete elektrische Span nung wird in den Basisanschluß des Schalttransistors Tr1, der als die Schaltung steuernde Spannungsquelle dient, ein gegeben.

Das Tiefpaßfilter 3 besteht aus einer Glättungsschaltung aus einer Diode D2 und einem Kondensator C2 sowie dem Teilerwi derstand R1. Bei diesem Beispiel ist der Teilerwiderstand R1 als Teil des Tiefpaßfilters 3 verwendet. Der Teilerpunkt 4 ist die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen R1 und R2.

Die Rückkopplungsschaltung 5 besteht aus einer Zenerdiode ZD1 und einem Transistor Tr3. Wenn die Zenerspannung der Ze nerdiode ZD1 als Vz bezeichnet wird, werden die Widerstände R1 und R2 so ausgewählt, daß die folgende Beziehung erfüllt ist:

Vz = R2 × {Vo/(R1 + R2)}.

Wenn |V_ref| |Vz| gilt, wobei V_ref das Potential am Teiler punkt oder die am Widerstand R2 liegende Spannung ist, oder wenn der Absolutwert der Gleichspannung Vo mit überlagerter Wechselspannung nicht über dem spezifizierten Pegel liegt, fließt kein Sperrstrom durch die Zenerdiode ZD1. Demgemäß wird der Widerstand Tr2 gesperrt, so daß der Schalttransi stor 1 weiterhin den Schaltvorgang ausführt.

Wenn |V_ref| < |Vz| gilt, oder wenn der Absolutwert der Gleichspannung Vo mit überlagerter Wechselspannung den spe zifizierten Pegel überschreitet, fließt ein Sperrstrom durch die Zenerdiode ZD1. Demgemäß schaltet der Transistor Tr3 durch, so daß die Basisspannung des Schalttransistors 1 ab sinkt, wodurch der Schaltvorgang beendet wird. Auf diese Weise wird die Rückkopplungssteuerung so ausgeführt, daß die Spannung V_ref am Teilerpunkt 4 konstant gehalten wird.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das ein zweites Ausführungs beispiel eines erfindungsgemäßen Hochspannungs-Netzteils zeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, einen Wechselstrom zu erhalten, der dem Teilerpunkt 4 zwischen den Widerständen R1 und R2 zugeführt wird. Bei diesem Ausfüh rungsbeispiel gibt eine Schaltstufe 1 ein Ausgangssignal an die Primärseite des Hochspannungstransformators 2, und sie wird über ein Steuersignal Sb durch eine Rückkopplungsschal tung 5 so gesteuert, daß die Spannung V_ref am Teilerpunkt 4 zwischen den Widerständen R1 und R2 konstant wird. Dieses Ausführungsbeispiel enthält ein Tiefpaßfilter 31 und eine Spannung-Strom-Umsetzschaltung 32, zusätzlich zu einem Tief paßfilter 3 zum Glätten des Ausgangssignals von der Sekun därseite eines Hochspannungstransformators 2.

Ein Eingangssignal Sc für das Tiefpaßfilter 31 wird dadurch erzeugt, daß ein Signal mit einer ersten Frequenz f1, die durch beide Tiefpaßfilter 3 und 31 laufen kann, einer Im pulsbreitenmodulation (PWM) mit einer zweiten Frequenz f2 unterzogen wird, die nicht durch das Tiefpaßfilter 31 laufen kann. Dieses Signal kann typischerweise vom Ausgangsanschluß eines Mikrocomputers oder dergleichen erhalten werden.

Das Signal Sc ist ein Impulszug mit z. B. einer ersten Fre quenz f1 von 50 Hz (Periode 20 ms), moduliert durch eine zweite Frequenz f2 von 50 kHz (Periode 0,02 ms), wie in Fig. 7A dargestellt. Genauer gesagt, werden durch das Signal Sc periodische Impulse mit einem speziellen Tastverhältnis alle 0,02 ms ausgegeben, während das Tastverhältnis alle 2,5 ms (400 Hz) zyklische mit acht Mustern geändert wird, genauer gesagt, in der Reihenfolge 50%, 80%, 100%, 80%, 50%, 20%, 0% und 20%.

Der Zyklus der Änderungen beträgt 50 Hz (= 400 Hz/8). Daraus ist ersichtlich, daß das Signal Sc drei Frequenzkomponenten enthält, d. h. 50 Hz, 400 Hz und 50 kHz. Wenn die Bauelemente des Tiefpaßfilters 31 so zusammengebaut sind, daß sie Wellen von 50 Hz durchlassen und Wellen von 400 Hz und 50 kHz sper ren, wird das Signal Sc durch das Tiefpaßfilter zu einem Wechselspannungssignal Sd mit der Frequenz f1 (50 Hz bei diesem Beispiel) demoduliert, wie in Fig. 7B dargestellt.

Ein typisches Beispiel für das Tiefpaßfilter 31 besteht aus einer RC-Schaltung, wie in Fig. 8A dargestellt.

Ein Beispiel der Spannung-Strom-Umsetzschaltung 32 zum Um setzen des Wechselspannungssignals Sd in einen Wechselstrom von 50 Hz und zum Zuführen des Stroms zum Teilerpunkt 4 kann aus einer Transistorschaltung bestehen, wie sie in Fig. 8B dargestellt ist.

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das ein drittes Ausführungs beispiel eines erfindungsgemäßen Hochspannungs-Netzteils zeigt. Dieses Ausführungsbeispiel ist ein Aufbau, bei dem sowohl das Hochspannungs-Ausgangssignal für eine Übertra gungsladeeinrichtung als auch das Hochspannungs-Ausgangssig nal für eine Entwicklungsvorspannung gemeinsam gesteuert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel verfügt ein durch ei ne Schaltstufe 1 erregter Hochspannungstransformator über zwei ausgangsseitige Wicklungsleitungen, d. h. über eine Se kundärwicklung 2a für das Ausgangssignal für die Übertra gungsladeeinrichtung sowie eine dritte Wicklung 2b für die Entwicklungsvorspannung. Das Ausgangssignal der Sekundär wicklung 2a wird durch das Tiefpaßfilter 41 geglättet, und die so geglättete Spannung wird durch einen Widerstand R5 stabilisiert, um ein Hochspannungs-Ausgangssignal Vo1 für den Übertragungslader zu liefern.

Das Ausgangssignal der dritten Wicklung 2b wird durch ein Tiefpaßfilter 3 geglättet, und die so geglättete Spannung wird durch Teilerwiderstände R1 und R2 stabilisiert und ge teilt. Die Schaltstufe 1 wird durch ein von einer Rückkopp lungsschaltung 5 ausgegebenes Steuersignal Sb so gesteuert, daß das Spannungssignal Da am Teilerpunkt 4 konstant bleibt.

Demgemäß können, da die Sekundärwicklung 2a und die dritte Wicklung 2b beide magnetisch mit der Primärwicklung gekop pelt sind, das Hochspannungs-Ausgangssignal Vo1 für den Übertragungslader aus der Sekundärwicklung 2a sowie das Hochspannungs-Ausgangssignal Vo2 für die Entwicklungsvor spannung von der dritten Wicklung 2b gemeinsam gesteuert werden. Um diesen Aufbau zu ermöglichen, enthält dieses Aus führungsbeispiel ferner eine Selbstvorbelastungsschaltung 42 aus einer Sperrstrom-Prüfdiode D3 und einem Spannungsein stellelement ZD2 (Zenerdiode bei diesem Ausführungsbeispiel) seitens des Hochspannungs-Ausgangssignals Vo2 zum Entwickeln einer Vorspannung.

Ein Widerstand R6 ist vorhanden, damit die Rückkopplungs schaltung 5 richtig arbeitet. Wenn der Widerstand R6 nicht vorhanden ist, wird das Ausgangssignal Vo2 dann, wenn der Absolutwert desselben für die Entwicklungsvorspannung, d. h. |Vo2| einen spezifizierten Wert überschreitet, durch das Spannungseinstellelement ZD2 immer auf einem festen Wert ge halten. Daher kann die Rückkopplungsschaltung 5 nicht in Funktion versetzt werden. Bei dieser Anordnung sorgt die Po tentialdifferenz zwischen dem Oberflächenpotential der Pho toempfängertrommel 8 und Masse dafür, daß ein Sperrstrom IR durch die Zenerdiode ZD2 fließt, so daß die Entwicklungsein richtung 11 auf die Zenerspannung der Zenerdiode ZD2 vorge spannt wird. Im Ergebnis tritt dann, wenn das Ausgangssignal für die Entwicklungsvorspannung zum Zeitpunkt t1 zeitgleich mit der Aktivierung des Ausgangssignals für die Übertra gungsladeeinrichtung eingeschaltet wird, wie in Fig. 10 dar gestellt, keine "Schleierbildung" auf, was es ermöglicht, einen ausgezeichneten Ausdruck zu erhalten.

Beim in Fig. 9 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist zwar eine Zenerdiode als Spannungseinstellelement verwendet, jedoch kann hierfür jedes andere geeignete Bauelement ver wendet werden. Es ist auch möglich, ein Eingangssignal für die Rückkopplungsschaltung 5 seitens des Ausgangssignals für die Übertragungseinrichtung zu erhalten.

Gemäß der Erfindung wird eine geglättete Spannung, die mit tels eines Tiefpaßfilters aus einer hohen Wechselspannung erzeugt wird, durch Teilerwiderstände geteilt und dem Tei lerpunkt wird ein Wechselstrom zugeführt, der durch das Tiefpaßfilter laufen kann. Daher ist es möglich, eine Aus gangsgleichspannung mit überlagerter Wechselspannung zu er halten, ohne daß irgendein großer, mit niedriger Frequenz arbeitender Hochspannungstransformator bereitzustellen ist. Im Ergebnis ist es möglich, nicht nur die Größe und das Ge wicht wie auch Teilekosten der Vorrichtung zu verringern, sondern es können auch die Herstellung, der Versand, der Ge brauch und die Wartung vereinfacht werden.

Die Erfindung ist so aufgebaut, daß ein Wechselspannungssig nal durch Demodulieren eines impulsbreitemodulierten Signals erhalten wird und das so erhaltene Wechselspannungssignal in einen Strom umgesetzt wird, um als zugeführter Wechsel strom verwendet zu werden. Demgemäß ist es möglich, eine Wechselspannungsquelle unter Verwendung einer mikroelektro nischen Schaltung wie eines Mikrocomputers usw. zu erhalten. Infolgedessen ist es möglich, nicht nur die Größe zu verrin gern, sondern auch ein Elektrophotographiegerät zu schaffen, das unabhängig von Bedingungen einer Netzspannungsversorgung stabil arbeitet.

Die Erfindung ist so aufgebaut, daß das Ausgangssignal für die Entwicklungsvorspannung und das Ausgangssignal für die Übertragungsladeeinrichtung durch eine gemeinsame Ausgangs signal-Steuerschaltung gesteuert werden. Dieser Aufbau ver ringert das Netzteil weiter nach Größe und Gewicht, wobei ein beträchtlich großer Effekt erzielt wird.

Claims

1. Hochspannungs-Netzteil gekennzeichnet durch:

a) eine Schaltstufe (1) zum Ausführen einer Schaltsteuerung eines niedrigen Gleichspannungssignals zum Erzeugen eines niedrigen Wechselspannungssignals;
b) einen Hochspannungstransformator (2) zum Erhöhen der Spannung des niedrigen, von der Schaltstufe ausgegebenen Wechselspannungssignals, um ein hohes Wechselspannungssignal zu erzeugen;
c) eine Kombination aus einer Gleichrichterschaltung und ei nem Tiefpaßfilter zum Gleichrichten und Glätten des hohen Wechselspannungssignals, um ein hohes Gleichspannungssignal zu erzeugen;
d) Widerstände (R1, R2), die das hohe Gleichspannungssignal teilen, das durch die Gleichrichterschaltung und das Tief paßfilter geglättet wurde, und das sie von dort erhalten;
e) eine Rückkopplungsschaltung (5) zum Steuern der Schalt stufe in solcher Weise, daß das Potential am Teilerpunkt (4) zwischen den Widerständen konstant bleibt; und
- eine Wechselspannungsquelle (13) zum Zuführen eines Wech selstroms zum Teilerpunkt, der eine Frequenzkomponente auf weist, die durch das Tiefpaßfilter laufen kann, wodurch an der Ausgangsseite des Tiefpaßfilters eine Gleichspannung mit überlagerter Wechselspannung erhalten wird, die aus dem ho hen Gleichspannungssignal besteht, dem eine Wechselspannung überlagert ist.

2. Hochspannungs-Netzteil gekennzeichnet durch:

a) eine Schaltstufe (1) zum Ausführen einer Schaltsteuerung eines niedrigen Gleichspannungssignals zum Erzeugen eines niedrigen Wechselspannungssignals;
b) einen Hochspannungstransformator (2) zum Erhöhen der Spannung des niedrigen, von der Schaltstufe ausgegebenen Wechselspannungssignals, um ein hohes Wechselspannungssignal zu erzeugen;
c′) eine Kombination aus einer Gleichrichterschaltung und einem ersten Tiefpaßfilter zum Gleichrichten und Glätten des hohen Wechselspannungssignals, um ein hohes Gleichspannungssignal zu erzeugen;
d) Widerstände (R1, R2), die das hohe Gleichspannungssignal teilen, das durch die Gleichrichterschaltung und das Tief paßfilter geglättet wurde, und das sie von dort erhalten;
e) eine Rückkopplungsschaltung (5) zum Steuern der Schalt stufe in solcher Weise, daß das Potential am Teilerpunkt (4) zwischen den Widerständen konstant bleibt;
f) ein zweites Tiefpaßfilter, das ein impulsbreitenmodulier tes Signal erhält, das dadurch erzeugt wird, daß ein Signal mit einer Frequenz, die durch das erste Tiefpaßfilter laufen kann, durch ein Signal impulsbreitenmoduliert wird, das eine Frequenz aufweist, die nicht durch das zweite Tiefpaßfilter laufen kann, und das das eingegebene impulsbreitenmodulierte Signal demoduliert, um ein Wechselspannungssignal zu erzeu gen, das die Frequenz aufweist, die durch das erste Tießpaß filter laufen kann; und
- eine Schaltung zum Zuführen des Ausgangssignals des zwei ten Tiefpaßfilters zum Teilerpunkt (4) zwischen den Wider ständen, wodurch an der Ausgangsseite des ersten Tiefpaßfil ters eine Gleichspannung mit überlagerter Wechselspannung erhalten wird, die aus dem hohen Gleichspannungssignal be steht, dem eine Wechselspannung überlagert ist.

3. Hochspannungs-Netzteil gekennzeichnet durch:

a) eine Schaltstufe (1) zum Ausführen einer Schaltsteuerung eines niedrigen Gleichspannungssignals zum Erzeugen eines niedrigen Wechselspannungssignals;
b) einen Hochspannungstransformator (2) zum Erhöhen der Spannung des niedrigen, von der Schaltstufe ausgegebenen Wechselspannungssignals, um ein hohes Wechselspannungssignal zu erzeugen;
c′) eine Kombination aus einer Gleichrichterschaltung und einem ersten Tiefpaßfilter zum Gleichrichten und Glätten des hohen Wechselspannungssignals, um ein hohes Gleichspannungssignal zu erzeugen;
d) Widerstände (R1, R2), die das hohe Gleichspannungssignal teilen, das durch die Gleichrichterschaltung und das Tief paßfilter geglättet wurde, und das sie von dort erhalten;
e) eine Rückkopplungsschaltung (5) zum Steuern der Schalt stufe in solcher Weise, daß das Potential am Teilerpunkt (4) zwischen den Widerständen konstant bleibt;
f) ein zweites Tiefpaßfilter, das ein impulsbreitenmodulier tes Signal erhält, das dadurch erzeugt wird, daß ein Signal mit einer Frequenz, die durch das erste Tiefpaßfilter laufen kann, durch ein Signal impulsbreitenmoduliert wird, das eine Frequenz aufweist, die nicht durch das zweite Tiefpaßfilter laufen kann, und das das eingegebene impulsbreitenmodulierte Signal demoduliert, um ein Wechselspannungssignal zu erzeu gen, das die Frequenz aufweist, die durch das erste Tießpaß filter laufen kann; und
- eine Spannung-Strom-Umsetzschaltung zum Umsetzen der vom zweiten Tiefpaßfilter ausgegebenen Spannung in einen Strom, der dem Teilerpunkt (4) zwischen den Widerständen zugeführt wird, wodurch an der Ausgangsseite des ersten Tiefpaßfilters eine Gleichspannung mit überlagerter Wechselspannung erhal ten wird, die aus dem hohen Gleichspannungssignal besteht, dem eine Wechselspannung überlagert ist.

4. Hochspannungs-Netzteil zur Verwendung in einem Elektro photographiegerät, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemein same Steuerschaltung für Ausgangssignale vorhanden ist, die aus einer Sperrstrom-Prüfdiode und einem Spannungseinstell element, angeordnet auf der Ausgangsseite für eine Entwick lungsvorspannung besteht, vorhanden ist, um sowohl die Aus gabe der Entwicklungsvorspannung als auch die Ausgabe einer Spannung für eine Übertragungsladeeinrichtung zu steuern.