JP3193464B2 - 3値出力電源装置および画像形成装置 - Google Patents

3値出力電源装置および画像形成装置

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JP3193464B2
JP3193464B2 JP20100892A JP20100892A JP3193464B2 JP 3193464 B2 JP3193464 B2 JP 3193464B2 JP 20100892 A JP20100892 A JP 20100892A JP 20100892 A JP20100892 A JP 20100892A JP 3193464 B2 JP3193464 B2 JP 3193464B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真式の複写機,
プリンタ等の画像形成装置における現像バイアス等で用
いる3値出力電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種画像形成装置の現像バイア
スとして正弦波や矩形波のAC高圧が用いられてきた。
近年、現像性能の向上に効果があるということで、4:
6や3:7の偏デューティの矩形波が用いられることも
ある。
【0003】正弦波や1:1のデューティの矩形波は、
正弦波や方形波を昇圧トランスで昇圧して得ることが一
般的である。重畳用の直流高圧は、DC−DCコンバー
タ等で発生し、前記昇圧トランスの2次巻線の他端に供
給されている。
【0004】偏デューティの矩形波については、高周波
のDC−DCコンバータの1次側と2次側を低周波で変
調する方式が提案され、実施されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、現像性能の
向上、特にトナーの飛散りを防いで高解像度化するに
は、3値交流バイアスすなわち、正,負及び中間レベル
の3値をもつAC高圧が必要である。更に、画質向上に
は出力波形の正負の立上がり,立下がりを早くすること
が効果的である。
【0006】しかし、3値バイアスの正,負個々の基本
周波数は、通常の現像バイアスが数百Hzから2KHz
と比較的低周波であるのに対し、8KHzと高周波であ
るので、従来の現像バイアスに比して、立上がり,立下
がりスピードの大幅な改善が必要である。
【0007】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、高速の立上がり,立下がり速度の3値出力電
源装置および高解像度の画像形成装置を提供することを
目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、3値出力電源装置,画像形成装置を次の
(1)〜(13)のとおりに構成する。
【0009】(1)正出力の高周波駆動コンバータと、
負出力の高周波駆動コンバータと、前記高周波より十分
低い周波数の所要のタイミングで、出力端に前記正出
力,負出力を供給させ、または供給させないようにする
高速動作のスイッチ手段とを備えた3値出力電源装置。
【0010】(2)正出力の高周波駆動コンバータと、
負出力の高周波駆動コンバータと、前記高周波より十分
低い所要のタイミングで出力端に、前記正出力,負出力
を供給させ、または供給させないようにする高速動作の
スイッチ手段とを備えた3値出力電源装置であって、前
記出力端に現れる正出力の振幅,負出力の振幅を個別に
検出する振幅検出手段と、この振幅検出手段で検出した
正出力の振幅を第1の基準値と比較する第1の比較手段
と、前記振幅検出手段で検出した負出力の振幅を第2の
基準値と比較する第2の比較手段と、前記第1の比較手
段の出力により制御され前記正出力の高周波駆動コンバ
ータを駆動する第1の高周波駆動手段と、前記第2の比
較手段の出力により制御され前記負出力の高周波駆動コ
ンバータを駆動する第2の高周波駆動手段とを備えた3
値出力電源装置。
【0011】(3)正出力の高周波駆動コンパレータ
と、負出力の高周波駆動コンバータと、この2つのコン
バータの出力が供給される出力端と、この2つのコンバ
ータの各コンバータトランスの1次側に前記高周波より
十分低い所要のタイミングで高周波を供給するか、また
はこの1次側を短絡するかして前記出力端に正出力,負
出力を供給させるかまたは供給させないようにする高速
動作のスイッチ手段とを備えた3値出力電源装置。
【0012】(4)正出力の高圧電源と、負出力の高圧
電源と、前記正出力の高圧電源と負出力の高圧電源の間
に直列接続された第1のスイッチング素子と第2のスイ
ッチング素子と、前記第1のスイッチング素子と前記第
2のスイッチング素子を選択的にオン,オフするタイミ
ング制御手段と、前記第1のスイッチング素子と前記第
2のスイッチング素子の共通接続点に接続した出力端と
を備えた3値出力電源装置。
【0013】(5)タイミング制御手段は、更に、出力
端の電位が正或は負のピークから中間レベルに切り換わ
るタイミング時に、所要時間幅だけ第1のスイッチング
素子或は第2のスイッチング素子を選択的にオンするも
のである前記(1)記載の3値出力電源装置。
【0014】(6)正出力の高圧電源と、負出力の高圧
電源と、前記正出力の高圧電源と前記負出力の高圧電源
の間に直列接続された第1のスイッチング素子と第2の
スイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子と前
記第2のスイッチング素子の共通接続点に接続した出力
端と、この出力端の出力を検出する出力検出手段と、こ
の出力検出手段の出力と基準信号とを比較する比較手段
と、この比較手段の出力に応じて前記第1のスイッチン
グ素子と前記第2のスイッチング素子を選択的にオン,
オフする制御手段とを備えた3値出力電源装置。
【0015】(7)正出力の高圧電源と、負出力の高圧
電源と、前記正出力の高圧電源と前記負出力の高圧電源
の間に直列接続された第1のスイッチング素子と第2の
スイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子と前
記第2のスイッチング素子の共通接続点に接続した出力
端と、この出力端の出力を検出する出力検出手段と、こ
の出力検出手段の出力の正負の振幅成分をそれぞれの基
準信号と比較する2個の比較手段と、この2個の比較手
段の夫々の出力に応じてPWM信号を生成し前記第1の
スイッチング素子,前記第2のスイッチング素子に供給
する2個の制御手段とを備えた3値出力電源装置。
【0016】(8)第1のスイッチング素子と第2のス
イッチング素子に、この各スイッチング素子を定電流駆
動する定電流駆動回路と、この各スイッチング素子のオ
ン電圧が所定レベルより低くならないようにする飽和阻
止回路とが付加されている前記()記載の3値出力電
源装置。
【0017】(9)正出力の高圧発生手段と、負出力の
高圧発生手段と、前記正出力の高圧発生手段の出力を出
力端へオンオフする正側スイッチ手段と、前記負出力の
高圧発生手段の出力を前記出力端へオンオフする負側ス
イッチ手段と、前記正出力の高圧発生手段,負出力の高
圧発生手段,正側スイッチ手段,負側スイッチ手段の夫
々を出力レベル切換えのタイミングでオンオフするタイ
ミング制御手段とを備えた3値出力電源装置。
【0018】(10)タイミング制御手段は、出力端の
出力を正から負に切り換える際に、正側スイッチ手段を
オフするタイミングを負側スイッチ手段をオンするタイ
ミングより所要時間だけ早くするものである前記(9)
記載の3値出力電源装置。
【0019】(11)タイミング制御手段は、出力端の
出力を正から負に切り換える際に、負出力の高圧発生手
段をオンするタイミングを正出力の高圧発生手段をオフ
するタイミングより所要時間だけ早くするものである前
記(9)記載の3値出力電源装置。
【0020】(12)タイミング制御手段は、出力端の
出力を負から正に切り換える際にも、負側スイッチ手段
をオフするタイミングまたは正出力の高圧発生手段をオ
ンするタイミングを所要時間だけ早くするものである前
記(10)記載の3値出力電源装置。
【0021】(13)所要の直流電源装置の出力に、前
記(1)記載の3値出力電源装置の出力を重畳して現像
バイアスとした画像形成装置。
【0022】
【作用】前記(1)〜(12)の構成により、所要のタ
イミングで、高速で立上がり,立下がる3値出力が供給
される。前記(13)の構成では、直流電圧に、高速で
立上がり,立下がる3値出力が重畳された現像バアイス
が得られる。
【0023】前記(8)の構成により、スイッチング素
子は、定電流駆動,不飽和駆動される。
【0024】
【実施例】以下本発明を実施例により詳しく説明する。
【0025】(実施例1)図1は実施例1である“複写
機の現像バイアス電源”のブロック図である。図2は図
1の各部の出力波形図であり、図3は図1に対応する詳
細回路図である。
【0026】図1において、1は高周波(50〜200
KHz程度、本実施例では100KHzを用いる)の発
信回路で、その出力はコンバータトランスT1,T2の
1次側に給電される。コンバータトランスT1,T2の
2次巻線出力は、各々ダイオードD1,D2で整流さ
れ、その出力端は出力端子P1で並列に接続される。
【0027】S1〜S4では、電子スイッチで、S1は
アンド回路5−1の出力で、S2はノア回路6−1の出
力で、S3はアンド回路5−2の出力で、S4はノア回
路6−2の出力によって制御される。
【0028】2は低周波(2〜10KHz程度、本実施
例では8KHzを用いる)の発振回路、3は1/2の分
周回路、4−1,4−2はインバータ回路、5−1,5
−2はアンド回路、6−1.6−2はノア回路である。
【0029】図示接続でアンド回路5−1,5−2の出
力には、それぞれ図2の(C),(D)に示す1/4の
デューティをもつ正パルスが、1/4周期の位相ズレで
得られ、ノア回路6−1,6−2の出力には図2の
(E),(F)に示す出力が得られる。
【0030】結局、1/2分周回路3の出力を図2の
(B)に示すように、1/4周期毎に第1から第4迄の
タイミング〜に分けて、電子スイッチS1〜S4は
次のとおり動作する。
【0031】第1のタイミングでS1,S2がオン、
S3,S4がオフ、第2のタイミングでS1,S2が
オフ、S3,S4がオン、第3,第4のタイミング,
でS1,S3がオフ、S2,S4がオンとなる。な
お、ノア回路6−1,6−2の系は回路構成上負論理と
なっている。
【0032】出力端子P1は、現像器の現像スリーブに
接続されているので、次のように動作する。
【0033】電子スイッチS1,S2がオンすると、正
出力コンバータが作動して、出力端子P1に接続された
負荷容量(現像スリーブ、感光ドラム間の空間容量)を
正方向に充電する。電子スイッチS3,S4がオンする
と、負出力コンバータが作動して、負荷容量を負方向に
充電する。電子スイッチS1,S3がオフ、S2,S4
がオンすると、正出力,負出力のコンバータ出力は共に
ゼロとなって出力端子P1は直流高圧電源11の出力に
接続される。このようにして図2(G)に示したような
3値バイアスが得られる。
【0034】図3において、TR1,TR4は、それぞ
れコンバータトランスT1,T2の1次側駆動用のFE
Tで、図1の電子スイッチS1,S3に相当し、TR
1,TR4のゲートに接続されたトランジスタTR2,
TR5は、1次側駆動用FETのゲートをグランドへ短
絡して、コンバータトランスT1,T2の駆動入力を遮
断する。
【0035】TR3,TR6は、高耐圧のトランジスタ
でそれぞれ電子スイッチS2,S4に相当する。D3,
D4は、それぞれトランジスタTR3,TR6の逆電圧
保護用のダイオードである。トランジスタTR3,TR
6のベースはそれぞれパルストランスT3,T4によっ
てグランドから絶縁された状態で駆動される。パルスト
ランスT3,T4の1次側には、高周波発振回路1(1
00KHz)の出力が結合用の抵抗,コンデンサを介し
て加えられる。トランジスタTR3のコレクタ、トラン
ジスタTR6のエミッタは、直流高圧電源の11の出力
端に直接接続される。
【0036】パルストランスT3,T4の1次側に発振
出力が印加されると、2次側に高周波電圧が誘起されて
トランジスタTR3,TR6にベース電流を供給し、そ
れぞれのトランジスタTR3,TR6のコレクタ−エミ
ッタ間をオンする。
【0037】第1のタイミングでアンド回路5−1の
出力は高レベル、ノア回路6−1の出力は低レベルでト
ランジスタTR2,TR8は共にオフとなり、FET・
TR1がオンとなってコンバータトランスT1は、発振
回路1の出力で100KHzの高周波で駆動され、トラ
ンジスタTR3は導通状態になり、出力端子P1に接続
された負荷容量を正方向に充電する。
【0038】第2のタイミングでアンド回路5−1の
出力は低レベル、ノア回路6−1の出力は高レベルとな
って、トランジスタTR2,TR8が導通状態になりト
ランスT1,T3の1次側への高周波駆動パルスを遮断
する。これによりトランジスタTR3が遮断状態になる
ので、出力端子P1がコンバータトランスT2の駆動に
よって負電位になっても、ダイオードD1が導通するこ
とはない。第2のタイミングでは、アンド回路5−2の
出力が高レベル、ノア回路6−2の出力が低レベルとな
って、コンバータトランスT2が駆動状態、トランジス
タTR6が導通状態になり、負荷容量は負方向に充電さ
れていく。
【0039】第3,第4のタイミング,では、コン
バータトランスT1,T2の1次側は遮断状態、パルス
トランスT3,T4の1次側はトランジスタTR8,T
R9がオフで駆動状態になる。これにより、トランジス
タTR3,TR6が共に導通状態になるので、出力端子
P1の電位は急速に直流高圧電源11の出力電圧に収束
する。
【0040】以上説明したように、本実施例では、高周
波駆動コンバータの回路を高速動作のスイッチで切り換
えているので、図2(G)に示すような、高速の立上が
り,立下がりの3値出力電圧が得られる。また、この
“複写機の現像バイアス電源”により、高濃度でかぶり
の少ない、高解像度のハードコピーが得られる。
【0041】(実施例2)図4は実施例2の回路図であ
る。本実施例は、高耐圧トランジスタTR3,TR6の
スイッチングスピードを改善するためにパルストランス
T3,T4の2次側のダイオードを除いたものである。
2次巻線を直接TR3,TR6ベース,エミッタに接続
することによってベースに蓄積電荷引き抜き用の逆バイ
アスを印加できるのでトランジスタTR3,TR6の遮
断特性が著しく改善される。
【0042】(実施例3)図5は実施例3の回路図であ
る。本実施例は、コンバータトランスT1,T2の2次
側の電子スイッチS2,S4に、高耐圧トランジスタの
代わりに高耐圧のFET・TR3a,TR6aを用いた
例である。
【0043】(実施例4)図6は実施例4である“複写
機の現像バイアス電源”のブロック図である。図7は図
6の各部の出力波形図であり、図8は図6に対応する詳
細回路図である。
【0044】図6において、12,13は誤差増幅器
で、振幅検出回路16で検出された正,負それぞれの振
幅レベルを、それぞれ端子P2,P3に加えられる基準
値と比較して、PWM回路14,15を制御する。コン
バータトランスT1,T2の1次側は、図8に示すよう
に、PWM回路14,15によって駆動されるスイッチ
ング用FET・TR1,TR4で通電量を制御される。
コンバータトランスT1,T2の2次巻線出力は、各々
ダイオードD1,D2で整流され、その出力端は出力端
子P1で並列に接続される。
【0045】S1〜S4は、電子スイッチで、S1はア
ンド回路5−1の出力により、S2はノア回路6−1の
出力により、S3はアンド回路5−2の出力により、ま
たS4はノア回路6−2の出力によって制御される。
【0046】2は低周波(2〜10KHz程度、本実施
例では8KHzを用いる)の発振回路、3は1/2の分
周回路、4−1,4−2はインバータ回路、5−1,5
−2はアンド回路、6−1.6−2はノア回路である。
【0047】図示接続でアンド回路5−1,5−2の出
力には、それぞれ図7の(C),(D)に示す1/4の
デューティをもつ正パルスが、1/4周期の位相ズレで
得られ、ノア回路6−1,6−2の出力には図7の
(E),(F)に示すパルスが得られる。
【0048】結局、1/2分周回路3の出力を図7の
(B)に示すように、1/4周期毎に第1から第4迄の
タイミング〜に分けて、電子スイッチS1〜S4は
次のとおり動作する。
【0049】第1のタイミングでS1,S2がオン、
S3,S4がオフ、第2のタイミングでS1,S2が
オフ、S3,S4がオン、第3,第4のタイミング,
でS1,S3がオフ、S2,S4がオンとなる。な
お、ノア回路6−1,6−2の系は回路構成上負論理と
なっている。
【0050】出力端子P1は、現像器の現像スリーブに
接続されているので、次のように動作する。
【0051】電子スイッチS1,S2がオンすると、正
出力コンバータが作動して、出力端子P1に接続された
負荷容量(現像スリーブ、感光ドラム間の空間容量)を
正方向に充電する。電子スイッチS3,S4がオンする
と、負出力コンバータが作動して、負荷容量を負方向に
充電する。電子スイッチS1,S3がオフ、S2,S4
がオンすると、正出力,負出力のコンバータ出力は共に
ゼロとなって出力端子P1は直流高圧電源11の出力に
接続される。このようにして図7の(G)に示したよう
な3値バイアスが得られる。
【0052】図8において、TR1,TR4は、それぞ
れコンバータトランスT1,T2の1次側駆動用のFE
Tで、図6の電子スイッチS1,S3に相当し、TR
1,TR4のゲートに接続されたトランジスタTR2,
TR5は、1次側駆動用FETのゲートをグランドへ短
絡して、コンバータトランスT1,T2の駆動入力を遮
断する。
【0053】TR3,TR6は、高耐圧のトランジスタ
でそれぞれ電子スイッチS2,S4に相当する。D3,
D4は、それぞれトランジスタTR3,TR6の逆電圧
保護用のダイオードである。トランジスタTR3,TR
6のベースはそれぞれパルストランスT3,T4によっ
てグランドから絶縁された状態で駆動される。パルスト
ランスT3,T4の1次側には、高周波発振回路1(1
00KHz)の出力が結合用の抵抗,コンデンサを介し
て加えられる。トランジスタTR3のコレクタ、トラン
ジスタTR6のエミッタは、直流高圧電源11の出力端
に直接接続される。
【0054】パルストランスT3,T4の1次側に発振
出力が印加されると、2次側に高周波電圧が誘起されて
トランジスタTR3,TR6にベース電流を供給し、そ
れぞれのトランジスタTR3,TR6のコレクタ−エミ
ッタ間をオンする。
【0055】第1のタイミングでアンド回路5−1の
出力は高レベル、ノア回路6−1の出力は低レベルでト
ランジスタTR2,TR8は共にオフとなり、FET・
TR1がオンとなってコンバータトランスT1は、発振
回路1の出力で100KHzの高周波で駆動され、トラ
ンジスタTR3は導通状態になり、出力端子P1に接続
された負荷容量を正方向に充電する。
【0056】第2のタイミングでアンド回路5−1の
出力は低レベル、ノア回路6−1の出力は高レベルとな
って、トランジスタTR2,TR8が導通状態になりト
ランスT1,T3の1次側への高周波駆動パルスを遮断
する。これによりトランジスタTR3が遮断状態になる
ので、出力端子P1がコンバータトランスT2の駆動に
よって負電位になっても、ダイオードD1が導通するこ
とはない。第2のタイミングでは、アンド回路5−2の
出力が高レベル、ノア回路6−2の出力が低レベルとな
って、コンバータトランスT2が駆動状態、トランジス
タTR6が導通状態になり、負荷容量は負方向に充電さ
れていく。
【0057】第3,第4のタイミング,では、コン
バータトランスT1,T2の1次側は遮断状態、パルス
トランスT3,T4の1次側はトランジスタTR8,T
R9がオフで駆動状態になる。これにより、トランジス
タTR3,TR6が共に導通状態になるので、出力端子
P1の電位は急速に直流高圧電源11の出力電圧に収束
する。
【0058】出力の正,負の振幅は振幅検出回路16で
それぞれ分離されて検出される。図9に振幅検出回路1
6の具体回路を示す。図9に示すように、出力端子P1
の出力は、ダイオードD21,D22で正,負に分離さ
れる。分離された各々の振幅成分はコンデンサC21,
C22で交流結合され、ダイオードD23,D24以降
の回路で整流平滑される。振幅検出回路16で分離検出
された信号は、誤差増幅器12,13でそれぞれの基準
電圧と比較されて、PWM回路14,15の出力パルス
幅を決定する。
【0059】このようにして、本実施例によれば、出力
端子P1に、所要の値の高速立上がり,立ち下がりの3
値出力を得ることができる。また、この“複写機の現像
バイアス電源”により、高濃度でかぶりの少ない、高解
像度のハードコピーが得られる。
【0060】(実施例5)図10は実施例5の詳細回路
図である。本実施例は、実施例4における誤差増幅器1
2,13の基準電圧をプログラム制御するものである。
すなわちマイクロコントローラ21でプログラミングに
よって基準電圧を発生し、D/Aコンバータ22でアナ
ログ変換して誤差増幅器12,13に加えるようにした
ものである。これによりプログラミングによって出力の
振幅を任意に変えることが可能になるばかりでなく、出
力の立上げや立下げをソフトに制御することが可能とな
る。
【0061】(実施例6)図11は実施例6の詳細回路
図である。本実施例は、制御回路を簡素化したもので、
まずコンバータトランスT1,T2の2次側の電子スイ
ッチの制御電圧を、パルストランスによらず、コンバー
タトランスT1,T2の2次巻線から得るようにしてい
る。すなわち、2次巻線としてTR3,TR6のベース
駆動用巻線Nを設け、このベース駆動巻線Nの出力を整
流してベース,エミッタ間に加えることによって、コン
バータ動作中はトランジスタTR3,TR6は導通する
ようになる。また、出力振幅を帰還制御することなく安
定化するために、コンバータトランス1次側を相補型の
スイッチでグランド側,電源側双方に切換えるようにし
ている。
【0062】詳しくは次のとおり動作する。
【0063】第1のタイミングでは、ナンド回路5−3
の出力は“L”でトランジスタTR10がオフし、発振
回路1からの高周波はコンバータトランスT1側に供給
されるが、ナンド回路5−4の出力は“H”でトランジ
スタTR17がオンし、発振回路1からの高周波は遮断
されてコンバータトランスT2側に供給されない。
【0064】コンバータトランスT1側では、トランジ
スタTR11が発振回路1の出力でオン,オフし、これ
によりトランジスタTR12,TR15とトランジスタ
TR13,TR14が交互にオンし、コンバータトラン
スT1が高周波駆動される。一方、コンバータトランス
T2側では、トランジスタTR17がオンで、トランジ
スタTR18,TR21がオンし、コンバータトランス
T2の1次側は接地すなわち短絡される。このようにし
て出力端子P1には、直流高圧電源11の直流電圧に、
コンバータトランスT1側の正出力電圧を重畳した電圧
が供給される。
【0065】第2のタイミングでは、ナンド回路5−3
の出力は“H”で、ナンド回路5−4の出力は“L”と
なるので、第1のタイミングの場合とは逆にコンバータ
トランスT2側が高周波駆動され、出力端子P1には、
直流高圧電源11の直流電圧にコンバータトランスT2
側の負出力電圧を重畳した電圧が供給される。
【0066】第3,第4のタイミングでは、ナンド回路
5−3,5−4の出力は共に“H”で、コンバータトラ
ンスT1,T2は駆動されず、出力端子P1の電圧は、
同端子に接続された抵抗R1により接地電位となる。
【0067】このようにして、所要の値の高速立上が
り,立下がりの3値出力を得ることができる。
【0068】(実施例7)図12は実施例7の回路図で
ある。図において、Q101,Q102は、高耐圧のト
ランジスタで互に直列に接続され、正負の直流高圧電源
+V1,−V2間に挿入される。このトランジスタQ1
01,Q102の共通接続点に発生する電圧を出力端子
P1を介して、現像器のスリーブに現像ACバイアスと
して給電する。出力端子とグランド間には、現像スリー
ブ,感光ドラム間の容量を放電するための放電抵抗R1
が接続される。トランジスタQ101,Q102のベー
ス電流は、それぞれフォトカプラQ103,Q104を
介して、タイミングコントローラ101によって制御さ
れる。E1,E2は、ベース電流供給用のフローティン
グ電源である。
【0069】高圧電源V1,V2、フローティング電源
E1,E2の詳細回路を図13に示す。図13におい
て、T121はコンバータトランスで、2次側には高圧
巻線L2、低圧巻線L3,L4が巻かれる。高圧巻線L
2出力は高圧ダイオードD121,D122で整流さ
れ、それぞれ+V1(+1KV),−V2(−1KV)
を出力する。低圧巻線L2,L3は、それぞれダイオー
ドD123,D124で整流され、E1,E2出力とし
て3V〜10V程度の出力が得られる。
【0070】コンバータトランスT121の1次側は、
相補型スイッチQ121,Q122を駆動回路121で
スイッチングすることによって駆動される。
【0071】図14にタイミングコントローラ1の詳細
回路を、図15にそのタイミングチャートを示す。31
は発振回路で繰返し周波数8KHzのクロックパルスを
発生する。Q31〜Q33は、マスタースレーブ型のフ
リップフロップで3段のリングコンバータを形成する。
それぞれのQ出力は、図15(イ)に示すタイミングt
0,t1,t2でロウレベルからハイレベルへ反転す
る。ナンド回路Q34で、フリップフロップQ33のQ
出力の積分出力とクロック信号の反転出力とのナンドを
取ると(ト)に示すリセットパルスが得られる。フリッ
プフロップQ33のQ出力で正側のスイッチQ103
を、フリップフロップQ31の反転Q出力で負側のスイ
ッチQ104を駆動することによって、(ニ)に示す3
値バイアス出力が出力端子P1に得られる。グランドレ
ベルへの収束は、出力端子P1とグランド間に挿入され
た放電抵抗R1によってなされる。このようにして、所
要の値の高速立上がり,立下がりの3値出力を得ること
ができる。
【0072】(実施例8)図16は、実施例8における
タイミングコントローラの回路図、図17はそのタイム
チャートである。なお主回路の構成は実施例7と同様
で、図12に示すとおりである。実施例7において、出
力の中間レベル(グランドレベル)への収束を速くする
ためには、放電抵抗R1の抵抗値を下げざるを得ず、著
しい電力損失を招き、放電抵抗自身の昇温やスイッチ素
子,スイッチ回路の大型化を招いてしまう。
【0073】本実施例では抵抗R1の電力消費を大きく
することなく中間レベルへの収束を早めるもので、−V
2からグランドへの切換えタイミングに、所定幅のパル
スを正側のスイッチQ103に加えて中間レベルに達す
る直前まで正側のスイッチQ103を駆動するものであ
る。
【0074】すなわち、フリップフロップQ31の反転
Q出力をコンデンサC51,抵抗R51で積分して、図
17の(ヘ)の積分出力を得、この積分出力とフリップ
フロップQ31のQ出力のアンド出力をアンド回路51
で生成し、このアンド出力をフリップフロップQ33の
Q出力にオア回路Q52により加えた信号によりP側の
スイッチQ103を駆動し中間レベルへの収束を早め
る。+V1から中間レベルへの収束も同様にして早める
ことができる。
【0075】(実施例9)図18は、実施例9の回路図
である。図において、71は高速の誤差増幅器、72は
基準信号発生器である。出力電圧を抵抗R71,R72
で所定比に分圧して、高速誤差増幅器71で基準信号発
生器72の出力と比較する。出力電圧が基準信号より高
い場合は、誤差増幅器71の出力は正になってフォトカ
プラQ104をオンにして負側のスイッチQ102を駆
動させる。逆に出力電圧が基準信号より低い場合は、誤
差増幅器71の出力は負になってフォトカプラQ103
をオンにして正側のスイッチQ101を駆動させる。こ
のようにして、基準信号発生器72の基準信号に対応し
た立上がり,立下がりのスピードの早い多値出力を出力
端子P1に得ることができる。
【0076】(実施例10)図19は、実施例10の回
路図である。図において、81,82は高速の誤差増幅
器、83,84はPWM回路である。
【0077】出力電圧は抵抗R71,R72で分圧され
て、基準信号発生器72の出力と誤差増幅器81,82
で比較される。誤差増幅器81,82の出力は、それぞ
れPWM回路83,84に入力され、フォトカプラQ1
03,Q104をパルス幅制御する。従って高耐圧トラ
ンジスタQ101,Q102もスイッチング制御される
ので、電力損失を増すことなく出力の立上がり,立下が
りスピードを早めることができる。このようにして、高
速立上がり,立下がりの多値出力を出力端子P1に得る
ことができる。
【0078】(実施例11)図20は実施例11の回路
図である。本実施例は、図示のように、実施例7に用い
たフォトカプラQ103,Q104の代りに、パルスト
ランスT91,T92を用いたものである。さらにスイ
ッチングスピードを一定にし、かつ、高耐圧トランジス
タQ101,Q102を過電流破壊モードから救うため
に高耐圧トランジスタQ101,Q102を定電流駆動
を行っている。また、高耐圧トランジスタQ101,Q
102が飽和してその少数キャリアの蓄積効果による蓄
積時間のために、スイッチングスピードが低下し高耐圧
トランジスタQ101,Q102の同時オンモードが発
生するのを避けるために、それぞれのコレクタ−ベース
間に飽和阻止回路を設けている。
【0079】91は100KHz前後の発振回路で、抵
抗,コンデンサを介してパルストランスT91,T92
の1次側に給電する。それぞれの1次側に接続されたト
ランジスタQ91,Q92をタイミングコントローラ1
01で制御することによって、発振回路91出力のトラ
ンスへの給電を阻止し、高耐圧トランジスタQ101,
Q102を駆動する。
【0080】高耐圧トランジスタQ101,Q102の
定電流駆動回路は、それぞれのコレクタ電流をエミッタ
に挿入した抵抗R91,R92で検出し、この検出電圧
が、それぞれのベースにコレクタが接続されたトランジ
スタQ93,Q94のベース−エミッタ間電圧に達する
と、高耐圧トランジスタQ101,Q102のベース電
流をトランジスタQ93,Q94側に流して高耐圧トラ
ンジスタQ101,Q102のコレクタ電流の最大値を
一定に押えるようにしたものである。高耐圧トランジス
タQ101,Q102の飽和阻止回路は、それぞれのコ
レクタ−ベース間に挿入された高耐圧ダイオードD9
1,D92とツェナーダイオードZD91,ZD92に
よって形成される。ツェナーダイオードZD91,ZD
92のツェナー電圧は、高耐圧ダイオードD91,D9
2の順方向電圧を十分上回るように選ばれる。高耐圧ト
ランジスタQ101,Q102のコレクタ−エミッタ間
電圧が、ツェナー電圧以下になると、パルストランスT
91,T92の2次側の整流電流は、高耐圧ダイオード
D91,D92を介して高耐圧トランジスタQ101,
Q102のコレクタ側に流れるようになってベース電流
の供給が制限されるため、飽和を避けることができる。
なお本実施例における定電流駆動回路,飽和阻止回路
は、前述の実施例7〜実施例10にも適用できることは
いうまでもない。
【0081】(実施例12)図21は、実施例12の基
本回路構成を示す図である。図において、101は、正
の高圧DC発生回路、102は正の高圧DC発生回路1
01の出力と現像器負荷107との接続を選択するスイ
ッチ、103は負の高圧DC発生回路、104は負の高
圧DC発生回路103の出力と現像器負荷107との接
続を選択するスイッチ、105は高圧ACに正の高圧D
Cを印加する高圧DC発生回路、106は正の高圧DC
発生回路101,正側のスイッチ102,負の高圧DC
発生回路103及び負側のスイッチ104(以後それぞ
れをDC+、SW+、DC−、SW−と記述する)のオ
ンオフを任意のタイミングで制御する切替制御回路であ
る。
【0082】図22は、図21に示した基本回路を従来
の手法で動作させる場合のタイミングチャートである。
図中Aに示すAC出力波形を得る場合、各DC及びSW
をB〜Eに示すタイミングでオン,オフする。しかしな
がら、このようなタイミングでそれぞれの回路を動作さ
せた場合、Fに示すように、実際の出力では正から負へ
の立下がりに遅れを生じ、正負のデューティが正側に偏
ってしまったり、立下がり時の波形が崩れてしまう等、
目的とする本来の波形が得られなくなってしまう。
【0083】この原因として、SW+にストレージが残
り、カットオフ時間が長い場合が考えられる。
【0084】そこで本実施例では、図23に示すタイミ
ングチャートのように動作させることにより、前述の問
題を解決するものである。すなわち、SW+を図22中
Cに示すタイミングで動作させていたものを、図23中
Iに示すように、本来のオフのタイミングよりも所定時
間(SW+のストレージ時間)だけ早くオフさせること
により、ストレージ時間によるスイッチングの遅れを吸
収し現像器ユニットへ印加する電圧波形を、高画質化に
必要な急峻な立上がり立下がりをもった波形にすること
を可能にした。
【0085】本実施例は、出力端の出力を正から直接負
に切り換えるものであるが、逆に負から直接正に切り換
える場合には、SW−のオフタイミングを所定時間だけ
早くすればよい。
【0086】(実施例13)図24は、実施例13のタ
イミングチャートである。基本回路構成は実施例12と
同様で、図21に示すとおりである。
【0087】図24中Pに示すとおり、DC−のオンす
るタイミングを、DC−の立上がり時間分早くすること
で、図中Rに示すような本来要求される出力波形、即ち
高画質化に必要な急峻な立上がり立下がりをもった波形
にすることを可能にした。
【0088】本実施例は、出力端の出力を正から直接負
に切り換えるものであるが、逆に負から直接正に切り換
える場合には、DC+の立上がり時間を早くすればよ
い。
【0089】なお、実施例7〜実施例11では、直流高
圧電源が付加されていないが、これらの実施例において
も、他の実施例と同様に、直流高圧電源を付加した構成
とすることができる。
【0090】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所要の出力振幅の高速立上がり,立下がりの3値出力電
源を得ることができる。また、この電源を現像バイアス
に用いることにより、高濃度でかぶりの少ない高解像度
のハードコピーが得られる。請求項8の発明では、さら
にスイッチング素子が定電流駆動,非飽和駆動されるの
で、素子(トランジスタ)の劣化,破損を阻止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1のブロック図
【図2】 実施例1の各部の出力波形図
【図3】 実施例1の詳細回路図
【図4】 実施例2の詳細回路図
【図5】 実施例3の詳細回路図
【図6】 実施例4のブロック図
【図7】 実施例4の各部の出力波形図
【図8】 実施例4の詳細回路図
【図9】 振幅検出回路16の回路図
【図10】 実施例5の詳細回路図
【図11】 実施例6の詳細回路図
【図12】 実施例7の回路図
【図13】 実施例7における電源部の回路図
【図14】 実施例7におけるタイミングコントローラ
の回路図
【図15】 実施例7におけるタイミングコントローラ
のタイミングチャート
【図16】 実施例8におけるタイミングコントローラ
の回路図
【図17】 実施例8におけるタイミングコントローラ
のタイミングチャート
【図18】 実施例9の回路図
【図19】 実施例10の回路図
【図20】 実施例11の回路図
【図21】 実施例12の基本回路構成を示す図
【図22】 図12の構成における従来の手法によるタ
イミングチャート
【図23】 実施例12のタイミングチャート
【図24】 実施例13のタイミングチャート
【符号の説明】
1 高周波の発振回路 2 低周波の発振回路 T1,T2 コンバータトランス S1,S2,S3,S4 電子スイッチ

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正出力の高周波駆動コンバータと、負出
    力の高周波駆動コンバータと、前記高周波より十分低い
    周波数の所要のタイミングで、出力端に前記正出力,負
    出力を供給させ、または供給させないようにする高速動
    作のスイッチ手段とを備えたことを特徴とする3値出力
    電源装置。
  2. 【請求項2】 正出力の高周波駆動コンバータと、負出
    力の高周波駆動コンバータと、前記高周波より十分低い
    所要のタイミングで出力端に、前記正出力,負出力を供
    給させ、または供給させないようにする高速動作のスイ
    ッチ手段とを備えた3値出力電源装置であって、前記出
    力端に現れる正出力の振幅,負出力の振幅を個別に検出
    する振幅検出手段と、この振幅検出手段で検出した正出
    力の振幅を第1の基準値と比較する第1の比較手段と、
    前記振幅検出手段で検出した負出力の振幅を第2の基準
    値と比較する第2の比較手段と、前記第1の比較手段の
    出力により制御され前記正出力の高周波駆動コンバータ
    を駆動する第1の高周波駆動手段と、前記第2の比較手
    段の出力により制御され前記負出力の高周波駆動コンバ
    ータを駆動する第2の高周波駆動手段とを備えたことを
    特徴とする3値出力電源装置。
  3. 【請求項3】 正出力の高周波駆動コンパレータと、負
    出力の高周波駆動コンバータと、この2つのコンバータ
    の出力が供給される出力端と、この2つのコンバータの
    各コンバータトランスの1次側に前記高周波より十分低
    い所要のタイミングで高周波を供給するか、またはこの
    1次側を短絡するかして前記出力端に正出力,負出力を
    供給させるかまたは供給させないようにする高速動作の
    スイッチ手段とを備えたことを特徴とする3値出力電源
    装置。
  4. 【請求項4】 正出力の高圧電源と、負出力の高圧電源
    と、前記正出力の高圧電源と負出力の高圧電源の間に直
    列接続された第1のスイッチング素子と第2のスイッチ
    ング素子と、前記第1のスイッチング素子と前記第2の
    スイッチング素子を選択的にオン,オフするタイミング
    制御手段と、前記第1のスイッチング素子と前記第2の
    スイッチング素子の共通接続点に接続した出力端とを備
    えたことを特徴とする3値出力電源装置。
  5. 【請求項5】 タイミング制御手段は、更に、出力端の
    電位が正或は負のピークから中間レベルに切り換わるタ
    イミング時に、所要時間幅だけ第1のスイッチング素子
    或は第2のスイッチング素子を選択的にオンするもので
    あることを特徴とする請求項1記載の3値出力電源装
    置。
  6. 【請求項6】 正出力の高圧電源と、負出力の高圧電源
    と、前記正出力の高圧電源と前記負出力の高圧電源の間
    に直列接続された第1のスイッチング素子と第2のスイ
    ッチング素子と、前記第1のスイッチング素子と前記第
    2のスイッチング素子の共通接続点に接続した出力端
    と、この出力端の出力を検出する出力検出手段と、この
    出力検出手段の出力と基準信号とを比較する比較手段
    と、この比較手段の出力に応じて前記第1のスイッチン
    グ素子と前記第2のスイッチング素子を選択的にオン,
    オフする制御手段とを備えたことを特徴とする3値出力
    電源装置。
  7. 【請求項7】 正出力の高圧電源と、負出力の高圧電源
    と、前記正出力の高圧電源と前記負出力の高圧電源の間
    に直列接続された第1のスイッチング素子と第2のスイ
    ッチング素子と、前記第1のスイッチング素子と前記第
    2のスイッチング素子の共通接続点に接続した出力端
    と、この出力端の出力を検出する出力検出手段と、この
    出力検出手段の出力の正負の振幅成分をそれぞれの基準
    信号と比較する2個の比較手段と、この2個の比較手段
    の夫々の出力に応じてPWM信号を生成し前記第1のス
    イッチング素子,前記第2のスイッチング素子に供給す
    る2個の制御手段とを備えたことを特徴とする3値出力
    電源装置。
  8. 【請求項8】 第1のスイッチング素子と第2のスイッ
    チング素子に、この各スイッチング素子を定電流駆動す
    る定電流駆動回路と、この各スイッチング素子のオン電
    圧が所定レベルより低くならないようにする飽和阻止回
    路とが付加されていることを特徴とする請求項7記載の
    3値出力電源装置。
  9. 【請求項9】 正出力の高圧発生手段と、負出力の高圧
    発生手段と、前記正出力の高圧発生手段の出力を出力端
    へオンオフする正側スイッチ手段と、前記負出力の高圧
    発生手段の出力を前記出力端へオンオフする負側スイッ
    チ手段と、前記正出力の高圧発生手段,負出力の高圧発
    生手段,正側スイッチ手段,負側スイッチ手段の夫々を
    出力レベル切換えのタイミングでオンオフするタイミン
    グ制御手段とを備えたことを特徴とする3値出力電源装
    置。
  10. 【請求項10】 タイミング制御手段は、出力端の出力
    を正から負に切り換える際に、正側スイッチ手段をオフ
    するタイミングを負側スイッチ手段をオンするタイミン
    グより所要時間だけ早くするものであることを特徴とす
    る請求項9記載の3値出力電源装置。
  11. 【請求項11】 タイミング制御手段は、出力端の出力
    を正から負に切り換える際に、負出力の高圧発生手段を
    オンするタイミングを正出力の高圧発生手段をオフする
    タイミングより所要時間だけ早くするものであることを
    特徴とする請求項9記載の3値出力電源装置。
  12. 【請求項12】 タイミング制御手段は、出力端の出力
    を負から正に切り換える際にも、負側スイッチ手段をオ
    フするタイミングまたは正出力の高圧発生手段をオンす
    るタイミングを所要時間だけ早くするものであることを
    特徴とする請求項10記載の3値出力電源装置。
  13. 【請求項13】 所要の直流電源装置の出力に、請求項
    1記載の3値出力電源装置の出力を重畳して現像バイア
    スとしたことを特徴とする画像形成装置。
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