JPH0836431A - 高電圧発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子写真装置において感光体を帯電させるの
に使われる帯電装置にエネルギーを供給する高電圧発生
器において、直流出力に交流成分を重畳した高電圧脈流
出力を発生するための、安価でありかつ簡単小型に構成
できる高電圧発生器を容易に提供することを目的とす
る。 【構成】 直流電圧発生手段１１と、低周波パルスを発
生する信号発生手段１２と、信号発生手段１２の出力に
より入力電圧を制御し出力する電圧変更手段１３と、電
圧変更手段１３によって与えられる入力電圧に応じて高
電圧を発生するトランス回路１４と、トランス回路１４
の出力を整流する整流手段１５と、整流手段１５の出力
から帰還された信号に応じた高周波パルスを発生する高
周波パルス発生手段１６と、前記高周波パルスによりト
ランス回路１４に与える入力電圧を制御する制御手段１
７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置において
感光体を帯電させるための帯電器にエネルギーを供給す
る高電圧発生器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、電子写真装置における従来の
帯電手段は、殆どコロナ放電器等の非接触帯電方式が用
いられているが、このコロナ放電器は高電圧を使用する
ため操作上に危険がある上、オゾンガスが発生すること
により、大気及び機器を汚染させるという不具合を有し
ていた。一方、従来から種々使用されてきたローラやブ
ラシによる接触帯電方式も感光体を機械的あるいは電気
的に損傷させる虞れがあるため、数千回以上繰り返し使
用すると感光体の帯電特性が劣化し、印字画質が劣化す
るという不具合を有していた。

【０００３】近年、このような欠点を解決する帯電装置
として、柔軟な接触子と、この接触子に当接された適度
の抵抗値の電極とこの電極に電荷を印加する手段とを有
し、被帯電体に上記接触子を接触し帯電させるようにし
た帯電器が考えられている。

【０００４】この種の帯電器は、適切な電気抵抗値を有
するブラシ状の導電性繊維で形成された接触子の背面に
電極を配置し、この電極に交流電圧と直流電圧とを重畳
して印加する高電圧発生器を用いた接触型の帯電器を形
成するものであり、この帯電器を使用することにより数
千回以上の帯電を繰り返し行なった場合でも、非常に良
好な画質が得られている。

【０００５】この帯電器の電極に印加するための直流電
圧に交流電圧を重畳させた出力を発生する従来方式の高
電圧発生器の構成を図３に示す。以下、従来の高電圧発
生器について説明する。図３において、３１は低周波パ
ルス発生器、３２はトランス回路を制御するトランジス
タ、３３は２出力の高電圧を発生するトランス回路、３
４は前記トランス回路にて発生された出力を整流する整
流回路、３５は直流成分の電圧を決定する抵抗分割回
路、３６は出力端子である。

【０００６】以上のように構成された高電圧発生器につ
いて、以下その動作を説明する。低周波パルス発生器３
１により発生されたパルスによって、トランジスタ３２
がスイッチし、トランス回路３３の一次側３３ａにパル
ス電流が流れる。このパルスに応じて、トランス回路３
３の二次側３３ｂ，３３ｃには、巻線に応じた電圧が発
生する。二次巻線３３ｃの出力を整流回路３４により整
流した後、抵抗分割回路３５により所望の直流電圧を得
る。この直流電圧出力をトランス回路３３のもう一つの
二次側である３３ｂの一端に接続し、二次側出力３３ｂ
の電位を抵抗分割回路３５の出力である所望の直流電圧
にて持ち上げる。この結果、二次側３３ｂの巻線のもう
一方の端子である３６には、前記の直流成分に一次側の
パルスに応じた周波数の交流成分が上乗せされた出力が
得られる。

【０００７】例えば、周波数２００Ｈｚ振幅２４０Ｖの
交流成分を６００Ｖの直流成分に重畳した高電圧出力を
得る場合、トランス回路３３に印加される入力である低
周波パルス発生器の出力信号の周波数は２００Ｈｚ、巻
線比は１次対２次の比で約３５倍にしてやればよい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例の回路では、低周波パルスにて変調されたパルス電
流によってトランス回路を動作させる方式のため、直流
成分のみを取り出す高周波パルスにて動作させる方式の
高電圧発生器に比べて、同一容量の場合、２〜３倍の大
きさのトランスが、必要になる。これは、トランスの動
作周波数が低いために電圧変換の効率が悪く、これを上
げるために巻線を多くしなければならないという欠点を
有しているからである。

【０００９】また、従来例の回路では、同一トランスで
直流成分と交流成分を発生する方式のため、トランス内
部の絶縁等の構造が複雑になるという欠点を有してい
る。

【００１０】さらに、一般的に電子写真装置では、従来
例の回路方式による出力だけでなく、これとは異なる電
圧の直流高電圧が必要とされている。従来例の回路で
は、交流成分の周波数が低周波であり、例えば、他の出
力である直流高電圧を得る回路構成に用いられる高周波
パルス電流の周波数と異なり、この結果交流成分を含む
高電圧出力の回路と他の直流高電圧を得る回路の間で、
干渉が起こったりするという問題点があった。

【００１１】その上に、直流成分を取り出す回路である
整流回路３４を構成する部品は、この部分に印加される
信号が低周波であるため、高耐圧大容量のコンデンサー
が必要になるという問題点を有している。

【００１２】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、電子写真装置において感光体を帯電させるのに使わ
れる帯電装置にエネルギーを供給する高電圧発生器にお
いて、直流出力に交流成分を重畳した高電圧脈流出力を
発生するための、安価でありかつ簡単小型に構成できる
高電圧発生器を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の高電圧発生器は、直流電圧発生手段と、低周
波パルスを発生する信号発生手段と、前記信号発生手段
の出力により前記直流電圧発生手段から与えられる入力
電圧を制御し出力する電圧変更手段と、前記電圧変更手
段によって与えられる入力電圧に応じて高電圧を発生す
るトランス回路と、前記トランス回路の出力を整流する
整流手段と、前記整流手段からの帰還量に応じて高周波
パルスを発生制御する高周波パルス発生手段と、前記高
周波パルス発生手段により発生された前記高周波パルス
により前記トランス回路に与える信号を制御する制御手
段とを備えたものである。

【００１４】

【作用】上記構成によって、トランス回路を動作させる
パルス電流の周波数と、出力に重畳する交流成分の周波
数を分離し、前記トランス回路に印加するパルス電流の
周波数を高くすることにより、直流出力に交流成分を重
畳した高電圧脈流出力を発生する、安価であり、かつ簡
単小型に構成できる高電圧発生器を提供することができ
るものである。

【００１５】

【実施例】以下本発明の高電圧発生器の実施例について
図面を参照しながら説明する。

【００１６】図１は本発明の実施例の高電圧発生器の構
成を示すものであり、１１は直流電圧発生手段、１２は
低周波パルスを発生する信号発生手段、１３は信号発生
手段１２の出力により直流電圧発生手段１１から与えら
れる入力電圧を制御し出力する電圧変更手段、１４は電
圧変更手段１３によって与えられる入力電圧に応じて高
電圧を発生するトランス回路、１５はトランス回路１４
の出力を整流する整流手段、１６は整流手段１５の出力
から帰還された信号に応じた高周波パルスを発生する高
周波パルス発生手段、１７は高周波パルス発生手段１６
により発生された高周波パルスによりトランス回路１４
に与える入力電圧を制御する制御手段であり、これらの
構成により、高電圧脈流出力を発生させるようにしてい
る。

【００１７】以上のように構成された高電圧発生器につ
いて、以下その動作を説明する。まず、直流電圧発生手
段１１により、例えば２４Ｖの直流電圧を発生する。ま
た、信号発生手段１２により、例えば２００Ｈｚの正弦
波を発生する。この２００Ｈｚの正弦波を、電圧変更手
段１３に供給し、この信号により電圧変更手段１３のト
ランジスタにおいて、直流電圧発生手段１１により発生
された２４Ｖを変調し、例えば、中心値２０Ｖ、振幅８
Ｖの正弦波に変換する。この変調された信号をトランス
回路１４の一次側に供給する。

【００１８】この信号は、トランス回路１４の一次側を
経て、例えばＦＥＴにより構成されている制御手段１７
に供給される。この信号は、制御手段１７のＦＥＴにお
いて、高周波パルス発生手段１６にて発生される高周波
信号によりチョッピングされ、高周波の脈流に変換され
る。この時のトランス回路１４の一次側入力の電圧波形
の概念図を、図２に示す。

【００１９】この時の高周波信号は、例えば６０ｋＨｚ
デューティー５０％の周波数を用いる。この６０ｋＨｚ
デューティー５０％にてチョッピングされた脈流信号に
より、トランス回路１４では、一次側と二次側の巻線比
に応じた高電圧が発生される。この時、発生される電圧
は、トランス回路１４の一次側と二次側の巻線比と一次
側に供給されている電圧に応じて決まるため、一次側に
供給されている電圧変化に応じて二次側の発生電圧が変
化する。すなわち、巻線比をうまく選ぶことにより、例
えば信号発生手段１２により発生される信号が周波数２
００Ｈｚ中心値２０Ｖ、振幅８Ｖの正弦波であれば、ト
ランス回路１４の出力には、周波数２００Ｈｚ中心値６
００Ｖ振幅２４０Ｖの正弦波の高電圧出力が得られる。

【００２０】また、この高電圧出力を高周波整流回路１
５を通すことにより、トランス回路１４を動作させてい
た６０ｋＨｚの高周波は取り除かれる。これを、高周波
パルス発生手段１６に加えることにより、高周波パルス
発生手段１６では、この整流回路１５の出力に応じて高
周波パルスのデューティを変化させる。この信号を制御
手段１７に加え、制御手段１７によりトランス回路１４
の一次側の入力信号をチョッピングし高周波脈流に変換
する。高周波パルスのデューティを変化させ、トランス
回路１４の一次側の入力信号の平均値を変化させること
により、トランス回路１４の二次側の出力である高電圧
脈流出力の中心値を、所望の値にすることができる。

【００２１】また、電圧変更手段１３をうまく構成し、
トランス回路１４に供給する信号の振幅を制御すること
により、出力の交流成分の振幅を任意に設定することが
できる。

【００２２】このように動作する本実施例の高電圧発生
器では、従来例の高電圧発生器と同等の交流成分を重畳
された高電圧脈流出力を得ることができる。

【００２３】また、６０ｋＨｚという高周波にてトラン
ス回路を動作させているため、効率がよく、トランス回
路に用いているトランスを、従来例に比べて巻線を少な
くできるため体積比で約３〜４分の１に小さくできる。

【００２４】さらに、トランスの同一巻線で交流成分を
重畳した脈流高電圧を発生する方式のため、トランス内
部の絶縁等の構造は、特に気にする事なく直流高電圧を
得る高圧トランスと同様の絶縁で十分である。

【００２５】さらに、トランスを動作させているのが、
６０ｋＨｚという高周波であり、例えば他の出力である
直流高電圧を得る回路構成に用いられる高周波パルス電
流の周波数とほぼ同等であり、交流成分を含む高電圧出
力の回路と他の直流高電圧を得る回路の間で干渉が起こ
っても、整流回路にて十分除去できる。

【００２６】その上に、高周波成分を除去する回路であ
る整流回路１５を構成する部品において、この部分にて
除去されるべき信号の高周波成分は６０ｋＨｚであるた
め、低容量のコンデンサーで十分である。

【００２７】これらのことにより、本実施例の高電圧発
生器は、回路構成上簡単に構成でき、また、回路を構成
する各部品も安価なものが使用できる。さらに先に述べ
たように、トランスの構造が簡単小型になり、全体とし
ても、従来に比べ小型に構成できる。

【００２８】本実施例では、周波数や電圧等やあるいは
正弦波等の波形形状に、具体的な数値もしくは形状を示
したが、これは動作を示す例であり、回路定数や動作等
を限定するものではないことは、言うまでもなく、周波
数や電圧は、負荷等の状況に応じて任意の値を取ればよ
い。さらに、波形形状も正弦波のみに限定するものでは
なく、矩形波や三角波等でもよいことは、言うまでもな
い。

【００２９】また、高周波パルス発生手段１７の動作で
は、パルスデューティ制御方式（ＰＷＭ）について説明
したが、パルス周波数制御方式でもよいことは言うまで
もない。

【００３０】さらに、本実施例では、整流回路一段の例
を示したが、これは、整流回路の段数を限定するもので
はなく、一段以上の整流回路であればよいことは、言う
までもない。

【００３１】また、制御手段１７にＦＥＴを使用する回
路例を示したが、これもＦＥＴだけに限定するものでは
なく、トランジスタなどの半導体スイッチを用いてもよ
く、また半導体に限らず、電流をＯＮ／ＯＦＦできるも
のであればよいことは、言うまでもない。

【００３２】また、電圧変更手段１３にトランジスタを
使用する例を示したが、これもトランジスタに限定する
ものではなく、入力信号に応じて電圧が変換できるもの
であればよいことは言うまでもなく、例えば、ＦＥＴや
オペアンプなどの素子を使い構成できることは、言うま
でもない。

【００３３】さらに、特公平３−５２０５８に示される
ように、感光体の帯電特性は高電圧脈流出力の中心値に
左右されることが知られている。帯電特性をより安定さ
せるために、この高電圧脈流出力の中心値をより安定に
制御することが必要である。

【００３４】このために、整流手段１５から帰還した信
号を積分手段により積分する。この積分手段の時定数
を、信号発生手段１２により発生される２００Ｈｚの正
弦波を取り除くに十分な時定数に選ぶことにより、積分
手段の出力は、平滑化され高電圧出力の中心値である直
流成分のみの信号となる。これを、高周波パルス発生手
段１６に加えることにより、高周波パルス発生手段１６
では、この積分手段の出力に応じて高周波パルスのデュ
ーティを変化させることができ、高電圧脈流の中心値
を、より安定的に制御することができることは、言うま
でもない。

【００３５】以上のように本実施例によれば、交流成分
を重畳した高電圧脈流を出力するような高電圧発生器を
安価にかつ容易に提供することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明は、直流電圧発生手
段と、低周波パルスを発生する信号発生手段と、前記信
号発生手段の出力により前記直流電圧発生手段から与え
られる入力電圧を制御し出力する電圧変更手段と、前記
電圧変更手段によって与えられる入力電圧に応じて高電
圧を発生するトランス回路と、前記トランス回路の出力
を整流する整流手段と、前記整流手段からの帰還量に応
じて高周波パルスを発生制御する高周波パルス発生手段
と、前記高周波パルス発生手段により発生された前記高
周波パルスにより前記トランス回路に与える信号を制御
する制御手段をもうけることにより、直流出力に交流成
分を重畳した高電圧脈流出力を発生するための、安価で
ありかつ簡単小型に構成できる優れた高電圧発生器を提
供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における高電圧発生器の構成を
示すブロック図

【図２】本発明の実施例における高電圧発生器のトラン
ス回路に供給される信号の概念を示す波形図

【図３】従来例における高電圧発生器の構成を示すブロ
ック図

【符号の説明】

１１ 直流電圧発生手段 １２ 信号発生手段 １３ 電圧変更手段 １４ トランス回路 １５ 整流手段 １６ 高周波パルス発生手段 １７ 制御手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電圧発生手段と、低周波パルスを発
   生する信号発生手段と、前記信号発生手段の出力により
   前記直流電圧発生手段から与えられる入力電圧を制御し
   出力する電圧変更手段と、前記電圧変更手段によって与
   えられる入力電圧に応じて高電圧を発生するトランス回
   路と、前記トランス回路の出力を整流する整流手段と、
   前記整流手段からの帰還量に応じて高周波パルスを発生
   制御する高周波パルス発生手段と、前記高周波パルス発
   生手段により発生された高周波パルスにより前記トラン
   ス回路に与える信号を制御する制御手段とを具備し、前
   記信号発生手段の発生する低周波パルスに応じた交流電
   圧を重畳した脈流高電圧を発生する高電圧発生器。
2. 【請求項２】 高電圧脈流出力の中心値に応じて高周波
   パルスを発生制御する高周波パルス発生手段を具備した
   請求項１記載の高電圧発生器。
3. 【請求項３】 整流手段の出力を積分し、高電圧脈流出
   力の中心値を高周波パルス発生手段に与える積分手段を
   具備した請求項２記載の高電圧発生器。