JPH03503208A - Ｒｆドライバ・制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ＲＦドーイバ・ ［技術分野］ 本発明は、短継続時間のバイパワＲＦ駆動信号をデバイスに供給するための回路 に関する。この種の駆動信号を必要とするデバイスの一種類は、離間されたイオ ン発生ガン配列を有する形式のイオン付着プリンタヘッドすなわちカートリッジ である。この種のデバイスにおいては、イオンプリンタカートリッジが、回転プ リントドラムに相対して配置され、ＲＦ駆動信号が、各ガンに対してイオン加速 電界を提供するためコンジットに沿ってカートリッジのガンに供給される。ドラ ム上に所望の潜像荷電分布を設定するに必要とされるガンを作動するために、制 御信号が供給される。ドラム上の電荷は、回転ドラムに押圧される受像シートに 後で加圧下に転写のためトナーを保持するのに使用される。

このようなイオン付着カートリッジを駆動するだめのの従来のＩ　ＭＨｚ　ＲＦ 発振器の概略図が、第１図に示されている。明快にするため、ある種のＤＣバイ アス部材および始動部品は除去されている。トランジスタＱ１は、＋２０ボルト 電源から駆動変圧器ＴＩを介して流れる電流な′　　制御する。制御スイッチ素 子ＳＷＩは、トランジスタを制御する。ＳＷｌが閉成されると（始動が起こって と仮定）、Ｑｌはベース接地形態となり、ＴＩの一次巻線に掛かる電圧に比例す る電流パルスがＱｌのエミッタに供給される。変圧器−次電圧Ｖ＃ｒｌが負に移 行するとき、電流がエミッタから流出し、対応するコレクタ電流が設定される。

ＴＩの二次巻線およびカートリッジ駆動線の容量により形成されるタンク回路が 共振し始めるとき、Ｔ１の一次巻線に掛かる電圧は逆転し始め、このためＱｌは カットオフに駆動される。かくして回路はブロッキング発振器形態を構成する。

依存性の電流源は、Ｔ１の一次巻線から直接導出され、電圧Ｖ　、、、に比例す る。ペース接地段の電流利得は１より小さいから、１２０Ｖ電源は負荷を駆動す るのに実際に必要とされるパワーよりも大きいパワーを供給しなければならず、 若干の負効率をもたらす。

他の問題は、ＳＷｌが開放されるとき、すなわち発振器がオフになるときに起こ る。Ｑｌの接地にある何らかの浮遊容量が、ＳＷＩを分路するＡＣ接地をもたら す、この電路は、持続される発振を許容するに十分低いインピーダンスでないが 、駆動エンベロープのターンオフ時間を延長し、隣接する駆動線からの駆動刺激 がある場合に帰還電流が流れる帰還路を提供する。かくして、並列配置の駆動線 からプリントカートリッジの密集したイオンガン配列煮予測され得るクロストー クが、Ｑｌに帰還しつつあるＴ１を介して逆結合をもたらすことがあり、そして 並列チャンネルのドライバに類似の作用が生ずる。

［発明の目的および概要］ 本発明の目的は、短継続時間のハイパワーＲＦ駆動信号をデバイスを供給するた めの改良されたＲＦドライバ回路に関する。

本発明の他の目的は、改良されたパワーレベルおよびエンベロープを有するこの 種のＲＦドライバ回路を提供することである。

本発明の他の目的は、グレイスケールイオンプリンタを駆動するためのＲＦドラ イバ回路を提供することである。

これらおよびその他の望ましい特徴は、変圧器結合共振回路をその共振周波数で 駆動する駆動回路で達成されるが、この共振回路は、−次巻線および二次巻線を 有する変圧器と、二次巻線に接続された負荷要素を備えており、二次巻線のイン ダクタンスと負荷要素の容量とで実質的に共振周波数を定めるものである。駆動 回路は、−次電位から一次巻線を介して二次電位に至る制御可能なインピーダン ス電流路と、供給されるトリガ信号に応答して電流路のインピーダンスを制御す る手段と、−次巻線に掛かる電圧に応答して、トリガ信号を発生しかっこのトリ ガ信号をインピーダンス制御手段に供給するフィードバック手段とを備える。こ れにより、電流路に共振周波数にて発振電流が設定される。フィードバック手段 は、−次巻線に掛かる電圧に応答して、基準電位に関して測定された一次巻線に 掛かる電圧のＡＣ成分を表わす表わすＡＣ信号を発生し、そしてトリガ発生器が 、ＡＣ信号に応答して、一連の電圧パルスを有するトリガ信号を発生するが、こ の一連の電圧パルスは、実質的に、発振電流、および基準電位とＡＣ信号との交 差点の交互のものに関して予定された位相関係にある。

１実施例においては、制御可能なインピーダンス電流路は、トレイン電極が一次 巻線に結合され、ソース電極が二次電位に結合され、そしてゲート電極がフィー ドバック手段に結合されてトリガ信号を受信する電界効果トランジスタを備える 。好ましくは、駆動回路は、ソース電極および二次電位間に結合された抵抗を備 えており、回路部品の特性の製造上の変動に拘りなく駆動回路のより均一な利得 特性をもたらすようにするのがよい。

イオン付着プリンタにおいては、複数のドライバ回路が、並列駆動線にＲＦ駆動 儒号を提供し、複数の駆動線が共通の障害検出器により検出され、開放駆動線ま たは過剰電圧障害条件が検出されるとき駆動信号が抑止される６さらに他の実施 例においては、ダンピング回路が、ドライバの共振をそのオフ状態に選択的にシ フトする。

これにより、駆動エンベロープが減衰され、１つのドライバが隣接のドライバか らデカップルされ、クロストークが除去される。好まし実施例においては、選択 された特性のプリントカドリッジを有効に駆動するため、駆動発振が電圧制御さ れ、また所望のプリント特性を達成するため駆動時間で制御される。

［図面の簡単な説明〕 本発明のこれらおよびその他の特徴は、図面を参照してなされた以下の説明の参 照から明らかとなろう。

第１図は、従来技術のＲＦドライバ回路である。

第２図は、本発明に従うＲＦドライバ回路の簡単なブロック図である。

第３図は、第２図に示されるＲＦドライバ回路の好ましい実施例の詳細回路図で ある。

第４〜６図は時間および信号線図である。

第７図は駆動信号エンベロープを改良するための減衰回路を示す。

第８図はイオン付着プリントのためのＲＦ駆動法を示す。

［実施例］ 第２図は、本発明の１側面に従うＲＦドライバ回路ｌならびにカートリッジ２の ブロック図を示す、電源３は、昇圧変圧器５の一次巻線４に接続される。変圧器 ５の二次巻線６はカートリッジ２に接続されており、変圧器Ｔ１５のインダクタ ンスおよびカートリッジ２の特性容量が共振回路ないしタンク回路を形成するよ うになされている。

金属酸化物半導体（ＭＯＳ）電界効果トランジスタＣＦＥＴ）および直列接続抵 抗Ｒは、−次巻線４を介して接地電位に至る制御駆動電流路を設定する。−次巻 線４とＦＥＴ　７のゲート電極間には、帰還路が設定されている。この帰還路を 提供するため、信号調整・ゼロ交叉検出器８が、−次巻線４の電圧を監視してい る。８の出力回路は、線９に沿ってＡＮＤゲート１ｏの反転入力に接続されてい る。ゲートの非反転入力は、カートリッジ２に対する制御プログラムにしたがっ て決定される適当な時間そのゲートを選択的にいネーブルする２進ＲＦイネ一ブ ル信号を受信するようになされている。ＡＮＤゲートｌＯの出力は、パワーワン ショット回路１１に接続され、そして該回路はトランジスタ７のゲート電極に接 続される。

動作は下記の如くである。最初、ＦＥＮ　７は非導通状態にあり、変圧器Ｔ１お よびカートリッジ２により形成されるタンク回路は休止状態にあり、ゲート１ｏ に対する非反転入力における入力レベルは、低電位レベルにある。ゲー１−１０ の非反転入力に供給されるＲＦイネーブル信号は、その信号の継続期間中そのゲ ートをイネーブルする。供給されたＲＦイネーブル信号の前縁は、ゲート１０中 を伝搬し、フンショット回路１０をトリガする。

ワンショット回路１１の出力は、この最初のトリガ時に電圧および電流が増幅さ れ、比較的幅広のパルスをＦＥＴ７のゲート電極に供給する。このパルスに応答 して、ＦＥＴはその導電状態に入り、比較的幅広の初電流パルスをＴ１の一次巻 線４に供給する。変圧器ＴＩは、その二次巻線６においてこのパルスを高電圧駆 動パルスに変換し、それをカートリッジ２に印加する。

この初パルスの終了にて、ＦＥＴ　７のドレイン電極の電圧は、Ｔ１の二次巻線 インダクタンスおよびカートリッジ２の容量により決定される共振周波数にて発 振し始める。その発振トレイン電圧のＡＣ成分が最初にゼロと交叉するとき（す なわち正から負に移行するとき）、ゼロ交叉検出回路８は、イネーブルされてい るゲート１０の反転入力にパルスを供給する。そのパルスは、ゲート１０中を伝 搬し、ワンショット回路１１を再トリガし、該回路をして他のパルスをＦＥＴ　 ７のゲートに供給せしめる。

後続のサイクルは、同様に、ＦＥＴ　７のトレイン電極におけるフィードバック バック信号の負向きゼロ交叉によって作動される。最初のサイクル後、Ｔｌへの 駆動パルスは、大きさおよび継続時間とも小さい、変圧器駆動によるこの切断は 、すでに固有の発振に起因して接地に向かって移動しているドレイン電圧が、Ｆ ＥＴ　７を飽和するのに非常に少しの追加のエネルギしか必要としないときに起 こる。

共振サイクルの低電位点においては、ドレイン電極に非常に小さい電圧しか存在 せず、そして　これが実効的にドレイン電源を構成するから、ドレイン電流はゼ ロに移行し、さらには、先行の駆動パルスに依存して若干負にさえなり、かくし て駆動パルスが最初のすなわち始動パルスと同じ全振幅に上昇し得る前に、駆動 パルスを終了させる。　ＦＥＴ　７が飽和するとき、ＦＥＴ　７のＲｄｓｏｎ特 性により、トレイン電圧は実効的に接地にクランプされることが保証され、過剰 の負荷回路エネルギは排除される。この結果、Ｔ１の一次巻線に供給される初駆 動パルスに続く駆動パルス（「活動中」駆動パルス）は、初パルスに比して振幅 および継続時間の両方において制限される。このように、飽和ＦＥＴのクランピ ング作用を通じて振幅の安定化が達成され、それにより各正向きトレインサイク ルが接地電位から始まることが保証される。

第３図は、４要素２．５Ｍｆ（ｚ　ＲＦドライバの詳細図を示している。その４ 素子ＲＦドライバは、第２図に示される一般形式の４つの個々のＲＦドライバ回 路（ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ１ＬＤ）を備えており、そしてこれらは、製造の許容差内 における部品特性の変動に起因する性能の変動を最小にしかつ動作するプリンタ の環境内において起こり得る短絡および開放条件に対する発振器の保護を提供す るための改良を合体している。第３図においては、１つのＲＦドライバ回路ＩＡ が、開放駆動線保護回路２０に線２２ａにより結合されて詳細に示されている０ 回路２゜は、同様に、線２２ｂ、２２ｃ、および２２ｄにより他の同一のＲＦド ライバ回路ＩＢ、ＩＣおよびＩＤに接続されている。

ＲＦドライバ回路ＩＡは、昇圧・周波数設定回路１４、ＤＣブロック１５、減衰 ・制限器１６、ゲート付きフンショット１７、ＡＣ結合パワー増幅器１８および 電流源ドライバ１９を備えている。第３図において、各要素すなわちモジュール １４〜１７は、第２図のより一般的に示された要素８〜１１に対応している。

ドライバーＡにおけるこれらのモジュールの好ましい実施例の詳細な構造につい て、以下に論述する。

ＲＦドライバ回路１に対する発振の周波数（Ｆ、工ｔ）は、変圧器Ｔ１の二次イ ンダクタンスおよび二次巻線に接続されるべきカートリッジの容量によって決定 される０周波数は下記のように表わすことができよう。

Ｆ＠ｌｌｔ”□ ２πＬｔ６ｔＣｔ＠、 ここでＣｔｏｔおよびＬｔ＊ｔは、変圧器二次回路のそれぞれ総容量およびイン ダクタンスである。これは、変圧器の二次インダクタンス、および漏洩インダク タンス、カートリッジ容量（スタチックおよびダイナミック）および漂遊インダ クタンスおよび容量である。

変圧器Ｔ１は、所望の出力電圧、この実施例においては２５００ボルト、を得る に必要な電圧増幅すなわち昇圧を行う、４，７μｆのコンデンサ３ｏは、供給さ れつつある高ピーク電圧に対して局部的なバルクデカップリングを与えるため、 変圧器Ｔ１に機械的にできるだけ近くに配置される。第３図の４要素ドライバ形 態においては、コンデンサ３０は、好ましくは個々のコンデンサにより提供され るのがよい、これは、４つのコンデンサの等価直列抵抗を並列化する利点と、単 一のバルクデカップリングコンデンサと４ドライバ構造体の各ドライバ間に存在 するような印刷回路のエッチのインダクタンスの影響を減するという利点を有す る。

フェライトビード３１が、変圧器Ｔ１の一次巻線と直列に配置されている。ビー ド３１は、寄生ドレイン容量と協同して高周波数ノイズ抑制を行う、実施例にお いて、予測されるノイズは、２０ｎＳ以下の非常に迅速な高電圧スパイクおよび それに付随するリンギングより成り、これが、フィードバック要素１５〜１７を 介して結合され、ワンショット回路のＲＦ干渉およびスプリアス点弧を引き起こ す、高電圧スパイクはまた、開放駆動線保護回路２０の不必要な作動を引き起こ すことがある。スパイクはＬ　（ｄｔ／ｄｔ）のトランジェントである。　ここ で、しは変圧器の漏洩インダクタンスプラス配線中の追加の浮遊インダクタンス である０本実施例において、始動電流パルスは、後続の駆動パルスのほぼ３倍大 きく、したがってトランジェントは、最初の駆動サイクルの終了時に最高である 。第１サイクルはＦＥＴ　７を飽和せず、したがってＦＥＴ　７は、Ｔ１の一次 巻線には電流源に見える。しかして、その大きさは、ゲート電極におけるパルス 振幅、ＭＯＳＦＥＴの相互コンダクタンスｇｆｔおよびソース帰還抵抗Ｒにより 決まる。　ＦＥＴ　７がターンオフすると、トレイン電極（線１９ａ）の電圧は 、二次回路の共振に応答して発振し始める。

ＤＣブロック１５は、１０００ｐｆのコンデンサ３２より成り、ドレイン電圧の ＡＣ成分を提供し、１２０Ｖ（ＤＣ）電源電位を阻止する。コンデンサ３２のリ アクタンスは、減衰器／制限器１６の２２にの入力インピーダンスに比して小さ く、それによりフィードバック位相シフトを低く維持する０本実施例において、 位相シフトは概次のごとくなる。

θ＝　　Ｃｏｇ″’（２２に／　（（Ｘｃ）”＋（２２Ｋ）２）θ＝　　０．１ ７＠ ここで、Ｘｃ＝２．５　ＭＨｚの駆動周波数の場合６４ｏｈｍこれは、１／２ナ ノ秒以下の遅延に対応する。

減衰・制限回路１６は、約２５０ボルトの駆動電圧を分割し、得られた信号を接 地および５ボルト間にクランプする０本実施例において、帰還ファクタはｌ／２ ３である。

これは、約２５０／２３すなわち１Ｏ９９ボルトのＡＣ信号を提供し、そしてそ の負の半分が接地電位にクランプされ、ゲート付きワンショット回路を駆動する ために５ボルトを越えたピークのみを残す、この電位は、その回路１７の主要素 を形成するＴＴＬ要素に対して必要な論理１のスレッショルドより十分上にある 。

ゲート付きフンショット回路１７は、第３図に図示されるごとく接続された２つ のゲートより成る。この回路のゲート３３の電圧利得は、減衰・制限器１６の出 力を調整し、ドレイン電圧が負向き方向においてその中点（すなわちゼロ交叉） を通過するとき、きれいな負の転換を生ずる。ゲート３３はまた、ＲＦドライバ 回路ＩＡを選択的にイネーブルするＲＦＥＮ信号（ＲＦイネーブル、低電位作動 ）を入力として受信する。

動作において、この回路がイネーブルされる時点間において、ゲート３３の出力 は高電位にある６回路ＩＡが供給されるＲＦＥＮ信号に応答してイネーブルされ ると、４ボルトの方形波がゲート３３の出力に発生され、その間ドライバ回路Ｉ Ａは発振している。　２２０ｐｆコンデンサ３４と２つのＩＫ低抵抗り成る回路 は、ゲート３３からの方形波を微分して、論理１に対応する２、５ボルトレベル にバイアスされた指数的に減衰する正および負向きパルスを形成する。パルスは 、スレッショルドコンパレータとして使用されるゲート３５に供給される。該ゲ ートは、ドレイン電圧の各不向き零交叉ごとに負向きパルスを発生するワンショ ット回路を形成する。

１にの抵抗は、ゲート３５に対して２゜５ボルトのバイアスを提供することに加 えて、作用すべき２２０ｐｆコンデンサに対して、ＴＴＬゲート３３の入力と関 係なく、約５００ｏｈｍのＴｈｅｖｉｎｉｎ等価抵抗を与える。駆動回路ＩＡが イネーブルされないとき、第２ゲート３５に対する入力は、２．５ボルト、すな わち論理１に維持される。

ゲート３５の入力の電圧は最初２．５ボルトであるから、ゲート３３からの最初 の負のエツジは、ゲートの入力を−１，５ボルトとに移行させ、そしてゲート３ ３がフィードバックに応答して論理１に戻るまで、そこから指数関数的に正に荷 電する。

バースト内の最初のパルスすなわち始動パルスの継続時間は、マイナス４ボルト のステップ入力および２．５ボルトとの諸条件が与えられた場合ゲート３３の入 力が約１．４ボルトの論理１スレツシヨルドに充電されるのに掛かる時間として 計算される。それゆえ、ワンショット回路オンタイムは、下記のように計算され る。

１．４−　（２，５−４）＝４（１−ｅ−”１ＩＣ）ｔ　＝　−ＲＣＩｎＮ２． ９−４）／（−４））もしも　ｔｔ−５００ｏｈｍ、そしてＣ＝２２０ｐｆなら ば、ｔ　　＝　　１４２　　ｎＳ 上述の式のパラメータに許容差を入れることにより、ＦＥＴ　７の出力感度を入 力パルス幅に合わせるに際して使用するため、ワンショットパルス幅の最悪の広 がりが得られる。

バースト内の残りのパルスは、方形波の正のエツジが微分された後の２２０ｐｆ コンデンサ上の残留電荷に起因して、ゲート３５の入力における異なる諸条件、 この場合３．５ボルトで計算される。これらの新値を使用すると、ワンショット パルス幅は、次の如くである。

１．４−　（３，５−４１＝４（１−ｅ−”１ｌｃ）ｔ　＝−ＲＣＩｎ　ｆ（１ ，９−４）／（−４））　＝　７１　ｎＳこの結果、始動に幅広の駆動パルス（ 約１４０ｎＳ）が生じて、エンベロープ上昇時間および電源効率は向上され、そ して一連の狭い駆動パルス（約７０ｎＳ）がこれに続く。

駆動パルスの継続時間を変えることに加えて、例えば駆動パルスが振動ドレイン 電流およびＡＣ信号に対して予定された位相関係で起こるようにトリガ信号を遅 延することによって、駆動パルスの開始を遅延させることができる。駆動パルス は、ＡＣ信号がトリガスレッショルドと交叉した後零ラジアンからπ／２ラジア ン直前までの間で開始できる。第３図の回路においては、駆動パルスは負向きＡ Ｃ交叉後約π／８〜π／４ラジアンにて点弧する。さらに、適当な回路の変更に より、駆動パルスは、共振信号の丁度負部分のみでなく、その各半波に加えるこ とができる。

第４図の線Ａ−Ｄは、オシロスコープトレースから観察された次の信号の関係を 示している。すなわち、ＡはＲＦイネーブル、Ｂはゲート付きワンショットの第 １ゲートに対する入力、Ｃは第１ゲートの出力、モしてＤは微分回路出力である 。

第５図の線Ｅ−Ｈは、次の信号の関係を示している。

すなわち、ＥはＲＦイネーブルの前縁、Ｆはゲート３３の出力、Ｇは微分回路の 出力、そしてはＨはワンショット回路の出力である。水平軸は、１００ｎＳの増 分で分割されている。　　ドレイン電圧スパイクの作用は第１のサイクル中顕著 であるが、微分回路の出力はすでに論理１のスレッショルドより上にあるから、 ワンショット出力に悪影響を及ぼさない、最初のワンショットパルス（底部のト レース）は、約１４０ｎＳ　、後続のパルスは約８０ｎＳであり、これらは上述 の数学的予測に対応している。

ゲート付きワンショットゲート回路１７の第２のゲート３５は、開放駆動線保護 回路（下に論述）が障害を検出するとき、線３６上にＲＦ抑止信号（ＲＦＩＮ旧 信号を受信し、発振器を不能化する。この線は、通常論理Ｏに保持されており、 ゲート３５をイネーブル状態に維持する。

ＡＣ結合パワー増幅器１８は、比較的迅速な高パワードライバチップ３７より成 り、そして該チップとして好ましくはＮａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｍｌｃｏｎｄｕｃ ｔｏｒ社により製造されたｏｓｏ。

２６が使用されるのがよい、　ＤＳＯＯ２６に対する入力はＡＣ結合され、発振 器の不能化条件によりＦＥＴ　７のゲート電極なＯ電圧に保持せしめる。これは 、ＤＳＯ０２６の入力の２７０ｏｈｍのプルアップ抵抗３８によって達成される 。このドライバチップの場合、入力は、標準ＴＴＬ入力と異なり電流感知性であ る。やはり、論理１の入力条件を保証するため、約１０ｍＡが必要とされる。こ れは、約２．４ボルトで起こるはずである。プルアップ抵抗２７０の値は、増幅 器入力に適切な信号を保証するように選択される。

約２２００ｐｆの値を有する結合コンデンサ３９は、入力をパワードライバチッ プ３７の入力にＡＣ結合する。チップ３７は、コンデンサ４１および４２により デカップルされている。これらのコンデンサは、１ｕＦタンタルおよび０６１μ Ｆのディスクコンデンサを使用してチップにできるだけ近くに配置されるのがよ い、何故ならば、１アンペアを越える高周波数スイッチイングトランジェントが 存在するからである。

ＤＳＯＯ２６の出力の外部ショットキークランプダイオード４３は、寄生的ドレ イン−ゲート間結合容量および／またはＤＳＯＯ２６およびＭＯＳＦＥＴゲート 間のリードインダクタンスに起因する高オーバーシュートを減する。クランプダ イオードは、高電圧トランジェントに対してゲートを保護する働きをし、また、 ＦＥＴ　７に対して使用される異なるＭＯＳＦＥＴでの始動パルスの変動を減す る。

本実施例において、電流源ドライバ１９は、ＦＥＴ　７としてＩＲＦ８４３のよ うなＭＯＳＦＥＴを使用する。抵抗Ｒは０．３９ｏｈｍであり、そして該抵抗は ＦＥＴ　７のゲートをバイアスし、使用されつつある特定のＭＯＳＦＥＴのゲー トスレッショルドまたは伝達関数の変動に拘りなく実質的に一様な出力をもたら す。

この形態の場合、ゲート３３に供給されるイネーブル信号（ＲＦＥＮ）は、変圧 器Ｔ−次巻線に２．５Ｍ）ｌｚの比較的高電流パルス列を生じ、そしてその第１ のパルスは比較的迅速な立上り時間を有する約ｌＯアンペア、　１４５ｎＳのパ ルスであり、約４Ａ、　７５ｎＳのパルスがこれに続く、これらのパルスは、カ ートリッジ２に供給されるピーク対ピーク約２５００ボルトの対応する一連のパ ルスを生じさせる。これで、回路ＩＡのドライバ部分についての説明は完了する 。

上述の構造に加えて、イオン付着プリントに使用されるとき、本発明のドライバ 回路ＩＡは、ドライバを不能化しトランジェント電圧を安全レベルにクランプす ることにより開放駆動線を保護するため、障害保護回路を備えるのがよい。

この種の回路は、第３図において回路２０により示されている。障害検出回路２ ０は、線２２ａおよび１９ａおよび重構造およびパワー消散能力を有するゼナー ダイオード４７Ａにより、ドライバ回路ＩＡの一次電流路に接続される。この種 のダイオードは、Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｉｎｓｔｒｕ−ｍｅｎｔｓ社によりＴｒａｎ ｓｚｏｒｂの商標で販売されており、例えばミリ秒またはそれ以上に亙り５００ ワツトの範囲の電力レベルに曝さらことかできる。この応用に対する適当な装置 は、ｌＮ６４５Ａであり、これは０．０５％のデユーティ−サイクルにて３０ｋ ｗを越える１０ｎＳパルスに規格されている。同一形式のゼナーダイオード４７ Ｂ、４７Ｃおよび４７Ｄが、それぞれ線２２ｂ、２２ｃおよび２２ｄを介してド ライバ回路ＩＢ、ＩＣおよびＩＤの対応する電流路に接続されている。いずれか のドライバ回路ＩＡ〜ＩＤのドレイン電圧がそのＴｒａｎｓｚｏｒｂダイオード の破壊電圧を越えると、そのダイオードは導通し始める。電流は、Ｔｒａｓｚｏ ｒｂダイオードおよび電流感知抵抗４８中を流れる。感知抵抗４８に掛かる電圧 がＮＰＮ　トランジスタ４９のＶｂｅを若干越えると、トランジスタはターンオ ンし、ワンショット要素５０をトリガして、線５１上にＲＦ抑止信号（ＲＦＩＮ ）ｌ）を生ずる。この信号は、ＲＦドライバ回路ＩＡ〜ＩＤの各々のゲート付き ワンショット１７の線３６に供給され、要素５０のワンショット周期の間そのボ ード上のＲＦドライバＩＡ〜ＩＤ４つ全部を不能化する。

トランジェント電流トリップスレッショルドは臨界的でない、迷惑なトリップを 生じさせないために、約０．５八以上の最小トランジェント電流が仮定される。

トランジスタ４９をターンオンするためには０．７ボルトより若干高い電圧を要 するから（例えば１ボルト）　、　Ｔｒａｎｓｚｏｒｂダイオード電流感知抵抗 は、下記のように計算できる。

■ボルト１０．５アンペア＝２ｏｈｍ かくして、第３図の実施例に対して、良好な標準値として１．８　ｏｈｍが選択 された。すべての４つのドライバＩＡ〜ＩＤからのＴｒａｎｓｚｏｒｂダイオー ドトランジェント電流パルスは、共通のワンショット要素５０を利用するため、 単一の１．８　ｏｈ＋＋＋電流感知抵抗４８に実際上ＯＲ結合される。他の実施 例においては、もし望むならば、個々のドライバ回路に対して別個の保護回路が 使用されよう。

その場合、Ｔ「δｎ５ｚｏｒｂ障害信号によりイネーブルされるゲートを有する 論理デコーダが、ＲＦＴＮ）Ｉ信号を障害ドライバのみに選択的に通す。

イオン付着プリンタにおいて、プリントカートリッジを駆動するための変圧器の 二次電圧は、好ましくは２〜３キロボルトの範囲にあるのがよい、開放線条件の 発生で、始動パルスが終了するとき、出力回路の二次回路は共振し始めよう、そ のとき二次巻線は浮遊容量にのみ並列となり、そしてこれは通常の出力負荷容量 よりもずっと小さいから、約数百ボルトとのかなり高いドレイン電圧が予測され よう、この線保護回路２０は、始動トランジェントを約３００ボルトにクランプ し、約８ＭＨｚの自己共振を生ずる。

第６図においては、線ＩおよびＪは、例示のイオンプリントカートリッジを駆動 するためのＲＦ駆動回路ＩＡの駆動パワーおよびエンベロープ特性のプロットを 示す。

線■およびＪは、変圧器Ｔ１の一次巻線における代表的ＲＦ出カバーストおよび １２０■電源から引き出される電源電流をそれぞれ示している。　ｌｌＦ２出力 バーストは、緩やかに減衰するエンベロープを有し、電源電流は、カートリッジ の容量およびドライバのビーク−ビーク電圧に依存して４００ｍＡ〜６０ＯＡの 範囲で変わる。

第６図において、線には駆動線信号のエンベロープを示すもので、６０頁／分の 印刷速度にて動作するイオン付着プリンタの駆動線において測定された生じたク ロストーク（ピーク対ピーク約７００ボルト）を例示する。

本発明者は、より迅速な駆動線同期を許容しかつクロストークを制限するために 、ＲＦエンベロープの後縁を減衰することによって、一層良好な品質で高いプリ ント速度が得られることが分かった。かかる減衰を遂行する１つの明らかな方法 は、変圧器Ｔ１に第３の巻線を設け、ドライバがイネーブルされないとき巻線の 端末を分路することである。

しかしながら、好ましい実施例において、この減衰は、第３図に指示される駆動 線１９ａに周波数シフト減衰回路を接続することによって遂行される。第６図の 線りは、このような周波数シフト減衰回路を有するＲＦドライバ回路の本質的に クロストークのない減衰された駆動エンベロープを示している９代表的な周波数 シフト減衰回路６０が、第７図に示されている。

第７図に示されるように、減衰回路６０は、ＭＯＳＦＥＴスイッチ要素６２をタ ーンオンするため、線６１を介してＯまたは１信号を受信する。スイッチ要素６ ２が導通すると、コンデンサ６３は実効的にドライバ回路に並列に加えられる。

この加えられたコンデンサ６３は、ドライバの共振周波数をシフトするから、新 しい共振周波数にて、高振幅発振を支持するに不十分のＱしか存在しない。タン ク回路に蓄えられる残存エネルギは、迅速に消散し、タンク発信は急激に止む。

第６図の線りは、上に描いた共振シフト減衰を採用した駆動回路の場合に生じた ＲＦバーストを示す、所与のボード上のすべてのオフドライバは、シフトされた 共振状態に維持され、ＲＦイネーブル信号の直前に、線６１を介して供給される 適当な信号信号により後方ヘシフトされ、それらをクロストーク作用に対して不 感知にする。目盛りによると、線りのＲＦバーストは、２．５ＭＨｚにおける６ 、４μｓ幅のバーストを示している。

鋭く限定された非減衰バーストを得るさらに他の方法は、発振ドレイン電圧と同 相で起こるようにワンショット３５によりトリガされる限定された数の駆動パル ス（例えば５または６）を供給し、続いて上記電圧と異なる位相で発生するよう にトリガされた削除（キル）パルスを供給することである。これは、ＲＦＥＮ信 号の後縁でトリガされるパルスカウンタまたはゲート回路を含むようにゲート回 路１７を変更することにより遂行できる。

本発明者は、イオン付着プリンタを駆動するため改良されたバーストエンベロー プを有するＲＦ発振器を提供することに加えて、独立的に制御されるエンベロー プ立上り時間、振幅および継続時間パラメータを有するＲＦ発振器でこの種のプ リンタを駆動する実験を遂行した。これらの実験から、駆動電圧が、特定のスレ ッショルド電圧を一度越えると、すなわちプリントカートリッジのすべてのイオ ンガンすなわちホールが活性になり強力になるスレッショルドを越えると、電圧 をさらに増しても像のプリント密度またはストローク幅に殆ど変化が得られない ことが明らかにされた。

詳述すると、２６００Ｖの公称ピーク対ピーク電圧を有するプリントカートリッ ジの場合、全プリント能力は１８００〜＋９００Ｖで達成され、その後電圧を３ ＫＶに電圧を増すことは、プリント品質を認め得るほど改良しない０本発明者は 、安定で十分に限定されたＲＦ駆動信号を有する本発明による駆動発振器の場合 、プリントカートリッジは、相当より低い電圧で忠実に動作せしめられ、カート リッジの長寿命をもたらす、さらに、かかる低電圧では、プリントカートリッジ は、合成絶縁材料を使用して製造でき、マイカを基材とする構造体に比して大き な費用の節約と均質性をもたらすことができる。

本発明者は、一定の駆動電圧にて、プリントストローク幅が、単一の駆動バース ト内のＲＦサイクルの数に概直線的に関係づけられることを見出した。　１，２ ．３，４，５，６，８゜１０、１２および１４サイクルのＲＦバーストでプリン トされたプリントサンプルを分析したところ、駆動パルス数は、達成されるプリ ントの密度に正比例することが分かった。直線近似のプリント密度のこの範囲は 、イオン付着プリンタにおけるグレイスケール変調が、所望のプリント密度に従 って駆動バーストの長さを変えることによって従来構造のイオンプリントカート リッジで達成されることを示している。また、一定長さの駆動バーストでは、プ リントカートリッジのイオンガンなターンオンまたはオフするのに使用される通 常の「フィンガパルス」は、パルス幅変調された（ＰＷＭ）フィンガパルスによ って置き代えることができる。これは、例えば、駆動バーストの被制御部分に対 して各イオンガンな活性化するため、現在使用されつつある１ビツトレジスタで なく４ビツトフインガレジスタを使用して実施できる。これは、プリント制御回 路の単純な変更を使用して、イオン付着プリンタのプリント能力を著しく拡大す る。

第８図は、本発明のこの側面に従ってグレイスケールイオン付着プリント実施す る際における諸段階を示すものである６本質的に、グレイスケールプリントを達 成するだめには、各ベルに対するグレイスケールディジタル値を含む所望の像の ディジタル表示をを発生し、ついでそのガンのベルに対するグレイスケール値に 従ってパルス幅をセットして、ＰＷＭフィンガパルスを各イオンガンに供給する ことによって、プリントカートリッジを制御する。

上述の直線的プリント対駆動パルス幅の関係は、駆動パルス数と、イオン付着プ リンタのプリントドラム上に付着される対応する局部電荷との間の直線関係との 間の直線関係を指示するものと思われる。電荷は電圧に比例するから、本発明は 、プリントドラム上における作像電圧を精確に制御する装置を提供する。電圧感 知着色トナーを使用しかつ所望される色のトナーをピックアップするようにドラ ムに加えられる電荷を選択的に制御することによって、多色によるイオン付着プ リントが本発明のドライバを使用する単一のドラム機械で達成できることが予期 される。

限定された駆動特性を有する改良されたＲＦ発振器についての上述の記述、なら びにその使用およびイオンプリンタの新規な構造および動作についての説明は、 図面に示された特定の実施例を説明するようになされたものであり、本発明の例 示であること意図したものであり、その限定を意図するものではない、斯界にお いて通常の技術を有するものであれば、ここに開示された本発明の他の側面や変 更や変形を思いつくことができようが、すべてのかかる変形や変更は、本発明の 技術思想内あるものである。

浄書（内容に変更なし） 浄書（内容に変更なし） 浄書（内容に変更なし） 手続主甫正書（方式） 平成し）ミ月込

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）一次巻線および二次巻線を有する変圧器および前記二次巻線の両端に接続 された負荷要素を備え、前記二次巻線のインダクタンスおよび前記負荷要素の容 量で実質的に共振周波数が定まる変圧器結合共振回路をその共振周波数Ｆで駆動 する駆動回路において、Ａ．前記一次巻線に結合されて、第１の電位から前記一 次巻線を介して第２の電位に至る制御可能なインピーダンステ電流路を設定し、 供給されるトリガ信号に応答して前記電流路の前記インピーダンスを制御するた めの手段を備える電流源手段と、 Ｂ．前記一次巻線にかかる電圧に応答して、前記トリガ信号を発生して該トリガ 信号を前記インピーダンス制御手段に供給し、前記電流路に前記共振周波数にて 共振電流を設定せしめるためのフィードバック手段とを備え、該フィードバック 手段が、 ａ．前記一次巻線に掛かる前記電圧に応答して、基準電位に関して測定される、 前記一次巻線に掛かる電圧のＡＣ成分を表わすＡＣ信号を発生するＡＣ信号手段 と、ｂ．前記ＡＣ信号に応答して、発振電流と、および前記基準電位および前記 ＡＣ信号の交差点の交互のものとに関して実質的に予定された位相関係にある一 連の電圧パルスを有するトリガ信号を発生するためのトリガ発生手段と、 ｃ．前記トリガ信号を前記インピーダンス制御手段に印加するための手段と を備える駆動回路。 （２）前記トリガ発生手段が、０〜π／２ラジアンの範囲の遅延だけ前記ＡＣ信 号の交差点からオフセットされた位相を有する前記一連の電圧パルスを発生する ための手段を備える特許請求の範囲第１項記載の駆動回路。 （３）前記電流源手段が、ドレイン電極が前記一次巻線に接続され、ソース電極 が前記第２電位に接続され、ゲート電極が前記フィードバック手段に接続されて 前記トリガ信号を受信する電界効果トランジスタを備え、前記電界効果トランジ スタが、前記ソース電極とドレイン電極間にあって、前記ゲート電極と前記ソー ス電極間に掛かる電圧とともに変化する電流路を備える特許請求の範囲第１項記 載の駆動回路。 （４）前記電流手段が、前記ソース電極および前記第２電位間に接続された抵抗 を備える特許請求の範囲第３項記載の駆動回路。 （５）前記トリガ発生手段が、 前記ＡＣ信号に応答して、前記ＡＣ信号の０交叉点と実質的に一致する転換点を 有する方形波信号を発生するゼロ交叉検出器と、 前記方形波信号に応答して前記トリガ信号を発生するワンショット回路 を備える特許請求の範囲第１項記載の駆動回路。 （６）前記フィードバック手段がイネーブル制御装置を備えており、該イネーブ ル制御手段が、前記フィードパック手段を選択的に制御して、供給される信号に 応答して前記トリガ信号を発生するように動作せしめ、そうでない場合不作動に せしめる特許請求の範囲第１項記載の躯劾回路。 （７）前記フィードバック手段がイネーブル制御装置を備えており、該イネーブ ル制御手段が、前記フィードバック手段を選択的に制御して、供給される信号に 応答して前記トリガ信号を発生するように動作せしめ、そうでない場合不作動に せしめる特許｝求の範囲第５項記載の駆動回路。 （８）前記フィードバック手段が抑止制御手段を備えており、該抑止制御手段が 、前記フィードバック手段を選択的に制御して、供給される抑止信号に応答して 不作幼にせしめ、そうでない場合前記トリガ信号を発生するように動作せしめる 特許言脊求の範囲第１項記載の駆動回路・（９）前記フィードノ、ツク手段が抑 止制御手段を備えており、該抑止制御手段が、前記フィードバック手段を選択的 に制御して、供給される抑止信号に応答して不作動にせしめ、そうでない場合前 記トリガ信号を発生するように動作せしめる特許請求の範囲第６項記載の駆動回 路。 （１０）障害条件を検出し、該条件に応答して前記抑止信号を発生するための手 段を備える特許訴求の範囲第８項記載の駆動回路。 （１１）障害条件を検出し、該条件に応答して前記抑止信号を発生するための手 段を備える特許請求の範囲第９項記載の駆動回路。 （１２）前記抑止信号と同期して前記駆動回路の前記共振周波数をシフトするた めの共振シフト手段を備える特許請求の範囲第１１項記載の駆動回路。 （１３）前記検出手段が、 ａ．一次巻線および前記第２電位間に接続されたゼナｒダイオードおよび抵抗と 、 ｂ．該抵抗の電圧降下が予定されたスレッショルドを越える時点を検出し、該時 点中のみ前記抑止信号を発生する感知手段 を備える特許盲打求の範囲第１０項記載の駆動回路。 （１４）前記検出手段が、 ａ．一次巻線および前記第２電位間に接続されたゼナーダイオードおよび抵抗と 、 ｂ．該抵抗の電圧降下が予定されたスレッショルドを越える時点を検出し、該時 点中のみ前記抑止信号を発生する感知手段 を備える特許訴求の範囲第工Ｏ項記載の特許訴求の範囲第１０項記載の駆動回路 。 （１５）前記イネーブル信号中以外の時点に動作し、コンデンサを前記一次巻線 に結合し、かかる時点における前記共振回路の前記共振周波数を、前記イネーブ ル信号中における前記共振周波数から相違させる共振シフト手段を備える特許請 求の範囲第６項記載の駆動回路・（１６）前記４流源手段が、ドレイン電極が前 記一次巻線に接続され、ソースξ極が前記第２４位に接続され、ゲート極が前記 フィードバック手段に接続されて前記トリガ信号を受信する電界効果トランジス タを備え、該４界効果トランジスタが、前記ソース電極とドレイン電極間にあっ て、前記ゲート電極と前記ソース電極間に掛かる電圧とともに変化する電流路を 備え、前記共振シフト手段が、前記一次巻線にスイッチと直列に接続された前記 コンデンサを含み、前記イネーブル信号以外の時点に選択的に作動して、前記コ ンデンサを前記一次巻線および第３の基準電位間に結合し、かつすべての他の時 点では前記コンデンサを前記一次巻線から切断するように助作するスイッチ制御 手段を備える特許言甘求の範囲第１５項記載の駆動回路。 （１７）前記スイッチが、ドレイン電極が前記コンデンサに接続され、ソースξ 極が前記第３電位に接続され、ゲート電極が前記スイッチ制御手段に接続された 電界効果トランジスタである特許驚求の範囲第１６項記載の躯幼回路。 （１８）イオンカートリッジを有する形式のイオン付１プリンタを制御する方法 であって、複数のイオンガンが・各々、プリントドラムに電荷を作用させるため 、周期い１／ｆを有する特性ＲＦ周波数のＲＦイオン加速駆動信号の制御下でイ オンを発射するものにおいて、所望のプリント特性にしたがって、イオンガンに 供給される前記ＲＦ駆動信号のフィンが制御信号の継続時間を直線的に制御する ことを含むイオン付着プリンタ制御方法。 （１９）継続時間を直線的に制御する前記段階が、前記継続時間を、ｎ０ｔおよ びｎ１ｔ間、ここでｎ０ｔは、カートリッジの実質的に全イオンガンが継続時間 ｎ０ｔのフィンが信号で点弧するように選択され、ｎ１ｔは、１つのイオンガン が継続時間ｎ１ｔのフィンが信号で実質的に最大の寸法ドットを生ずるように選 択されるものとする、においてｔのほぼ整数倍であるように制御することを含む 特許請求の範囲第１８項記載のイオン付着プリンタ制御方法。 （２０）前記駆動信号が、駆動回路によりイオンガンに供給され、そしてさらに 第１の期間中前記駆動信号を供給するように前記回路を制御し、前記第１の期間 以外には前記回路の固有共振周波数をシフトすることを含む特許請求の範囲第１ ８項記載のプリンタ制御方法。 （２１）前記電流路の電流を減衰するため、前記発振電流に反対位相にて前記電 流路に駆動パルスを供給するための手段を備える特許訓求の範囲第１項記載の駆 動回路。