JPH1039591A - バイアス発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の現像バイアス装置は、プラスとマイナ
スの２種類の高圧電源を必要とし、更にプラス側のスイ
ッチ回路、マイナス側のスイッチ回路が必要になるなど
回路構成が複雑で、且つ、それらが高圧回路で構成され
るために基板上の沿面距離が必要となるなど、基板の大
型化が避けられなかった。。 【解決手段】 １は３値バイアス波形のパルス部に相当
する交流高圧を発生する交流高圧電源、２は外部信号に
よってオン、オフ制御される双方向スイッチ回路、３は
オーバーシュートをクリップするオーバーシュートクリ
ップ回路、４はアンダーシュートクリップ回路、５はタ
イミング信号発生回路、６は現像ＤＣ発生回路、７は出
力端である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子写真方
式の複写機、プリンタに用いられる現像バイアスの発生
装置に関し、特に、３種類の電圧値を周期的に繰返す交
流高圧出力を発生するバイアス発生装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子写真方式の複写機やプリンタ
に関する高画質化技術の一つとして、現像スリーブに印
加する現像バイアスに、３種類の電圧値を周期的に繰返
すＡＣ波形にＤＣバイアスを重畳する３値バイアスを用
いる方法が利用され始めている。

【０００３】図１１に、このバイアスを発生する従来回
路の回路ブロック図を示す。

【０００４】図１１に於いて、２１は所望とされるバイ
アス波形のプラス側のピーク電圧に相当する直流高圧を
発生するプラス高圧電源、２２は同様にマイナス側のピ
ーク電圧に相当する直流高圧を発生するマイナス高圧電
源、２３はスイッチ点Ｃにプラス高圧電源２１からの出
力をスイッチするプラス側スイッチ回路、２４はスイッ
チ点Ｃにマイナス高圧電源２２からの出力をスイッチす
るマイナス側スイッチ回路、２５はスイッチ点Ｃの電圧
を中間電圧に収束させるために、そのオーバーシュート
を防止すべくグランドレベルにクリップするクリップ回
路、２６は出力端に現像用の直流高圧を発生するための
現像ＤＣ高圧回路、Ｃはスイッチ点Ｃへの前記現像ＤＣ
の進入を防止し、出力端にスイッチ点Ｃに発生した交流
電圧を伝達するカップリングコンデンサである。

【０００５】また、２７はプラス側スイッチ回路２３、
マイナス側スイッチ回路２４、クリップ回路２５にそれ
ぞれの動作タイミング信号を発生するタイミング信号発
生回路である。

【０００６】以上の構成において、プラス側スイッチ回
路２３、マイナス側スイッチ回路２４、クリップ回路２
５はタイミング信号発生回路２７からのタイミング信号
によって制御され、その制御信号と出力波形との関係を
示したのが図１２のタイミングチャートである。先ず、
図１２の（ｂ）に示されるプラス側タイミング信号がオ
ンレベルになることによって、プラス側スイッチ回路２
３がオン状態となり、プラス高圧電源２１の出力がスイ
ッチ点Ｃに接続される。

【０００７】これによって、スイッチ点Ｃの電圧は、プ
ラス高圧電源の出力電圧＋Ｖまで上昇し、プラス側スイ
ッチ信号がオフレベルに切換わるまでこの電圧に固定さ
れる。続いて、プラス側スイッチ信号が所定時間の後に
オフレベルに切換わると、同時にマイナス側スイッチ信
号が図１２（ｃ）に見られるようにオンレベルに切換わ
り、スイッチ点Ｃはプラス高圧電源２１から切り離さ
れ、同時にマイナス高圧電源２２に接続される。

【０００８】これによって、スイッチ点Ｃの電圧はマイ
ナス高圧電源２２の出力電圧−Ｖまで下降し、マイナス
側スイッチ信号がオフレベルに切換わるまでこの電圧に
固定される。次に、マイナス側スイッチ信号がオフレベ
ルに切換わると、同時にプラス側スイッチ信号がオンレ
ベルに切換わり、これによって、マイナス側スイッチ回
路２４がオフし、プラス側スイッチ回路２３がオンされ
る。

【０００９】以上の動作は出力が所望の３値バイアス波
形となるように繰返され、その後スイッチ点Ｃの電圧を
中間値電圧にするためにクリップ信号が図１２（ｄ）に
見られるようにオンレベルに切換わる。これによって、
クリップ回路２５がオン状態となり、スイッチ点Ｃの電
圧はグランドレベルまで上昇したところでクリップされ
る。前述のクリップ信号はプラス側スイッチ信号が次に
オンされるまで（または、それ以前に）オフ状態とな
り、以上の動作を繰返すことによって図１２（ａ）に見
られるような所望の３値バイアス波形が出力端に出力さ
れる。

【００１０】ところで、以上のような従来の装置に於い
ては、プラス側スイッチ回路２３やマイナス側スイッチ
回路２４には、その破損を防ぐために電流リミッタ回路
が取り付けられており、これによって、如何なる負荷状
態に於いても各スイッチに流れる電流は前記電流リミッ
タの制限電流値となり、各スイッチの破損を防止してい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述のような現像バイ
アス装置は、その回路構成上、以下に列挙するような欠
点が有った。

【００１２】１）プラスとマイナスの２種類の高圧電源
を必要とし、更にプラス側のスイッチ回路、マイナス側
のスイッチ回路が必要になるなど回路構成が複雑で、且
つ、それらが高圧回路で構成されるために基板上の沿面
距離が必要となるなど、基板の大型化が避けられなかっ
た。

【００１３】２）同上の理由により、装置のコストアッ
プが避けられなかった。

【００１４】３）上記３値バイアス回路では、各スイッ
チ回路に電流リミッタ回路が用いられているため、負荷
のショート状態を負荷電流の増大によって検出すること
が出来なかった。また、これによって、ショート保護回
路は、現像ＤＣ回路からその負荷電流の増大を検出して
３値バイアス回路の駆動を停止するものとなっており、
３値バイアス回路単独では動作しないなど、必ずしも最
適な検出方法とはなっていなかった。

【００１５】よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、
簡易かつ廉価な構成にも拘わりなく３値バイアス出力が
得られるバイアス発生装置を提供することにある。

【００１６】また、本発明の第２の目的は、出力のショ
ート状態を的確に検出して、装置の信頼性および出力側
への安全性を向上させたバイアス発生装置を提供するこ
とにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るバイアス発生装置は、外部制御によ
って交流の周波数および出力タイミングが制御される交
流高圧発生手段と、バイアス信号を外部に出力する出力
端と、前記交流高圧発生手段と前記出力端との間に接続
され、前記交流高圧発生手段からの出力信号を前記出力
端に出力する外部制御可能なスイッチ手段と、前記交流
高圧発生手段および前記スイッチ手段の動作を予め定め
られた態様で行わせるよう制御信号を発生するタイミン
グ信号発生手段とを有し、前記出力端からの出力バイア
スが３種類の電圧値を周期的に繰返す３値バイアス交流
高圧となるように、前記タイミング信号発生手段からの
信号によって前記交流高圧発生手段および前記スイッチ
手段を制御するようにしたものである。ここで、前記出
力端と前記スイッチ手段との間に、プラス電圧をグラン
ドレベルに引きこむ外部制御可能なオーバーシュートク
リップ手段と、マイナス電圧をグランドレベル若しく
は、低電圧レベルに引きこむ外部制御可能なアンダーシ
ュートクリップ手段とを設けると共に、該オーバーシュ
ートクリップ手段と該アンダーシュートクリップ手段の
動作タイミングを前記タイミング信号発生手段によって
制御するよう前記タイミング信号発生手段を構成し、前
記出力端からの出力バイアスが、その中間電圧出力時に
オーバーシュート、アンダーシュートを起こさないよう
前記オーバーシュートクリップ手段と前記アンダーシュ
ートクリップ手段とを動作させるようにすることが可能
である。さらに、前記オーバーシュートクリップ手段に
電流が流れたことを検出する電流検出手段と、前記電流
検出手段からの検出信号に応答し、所定の期間を表す期
間信号を出力する期間信号発生手段と、前記期間信号発
生手段からの期間信号を受け、前記スイッチ手段をオフ
するよう前記スイッチ手段の制御信号を停止させる信号
停止手段とを設け、前記オーバーシュートクリップ手段
がオーバーシュートをクリップしたことを検出して前記
交流高圧発生手段から前記出力端への電力供給を所定期
間停止させるようにすることができる。

【００１８】本発明に係るその他のバイアス発生装置
は、外部制御によって交流の周波数および出力タイミン
グが制御される交流高圧発生手段と、バイアス信号を外
部に出力する出力端と、前記交流高圧発生手段と前記出
力端との間に接続され、外部制御によって前記交流高圧
発生手段から前記出力端方向に流れる交流高圧出力をス
イッチするプラススイッチ手段と、前記プラススイッチ
手段と並列に接続され、外部制御によって前記出力端か
ら前記交流高圧電源方向に流れる交流高圧出力をスイッ
チするマイナススイッチ手段とを設け、前記出力端から
の出力バイアスが所望の３値バイアス波形となるよう
に、前記タイミング信号発生手段からの信号によって前
記交流高圧発生手段、前記プラススイッチ手段および前
記マイナススイッチ手段を制御するようにしたものであ
る。ここで、前記出力端と前記プラススイッチ手段、前
記マイナススイッチ手段との間に、プラス電圧をグラン
ドレベルに引きこむ外部制御可能なオーバーシュートク
リップ手段を設け、該オーバーシュートクリップ手段の
動作タイミングを前記タイミング信号発生手段によって
制御するよう前記タイミング信号発生手段を構成し、前
記出力端からの出力バイアスが、その中間電圧出力時に
オーバーシュートを起こさないよう前記オーバーシュー
トクリップ手段を動作させるようにすることが可能であ
る。さらに、前記オーバーシュートクリップ手段に電流
が流れたことを検出する電流検出手段と、前記電流検出
手段からの検出信号に応答し、所定の期間を表す期間信
号を出力する期間信号発生手段と、前記期間信号発生手
段からの期間信号を受け、前記プラススイッチ手段をオ
フするよう前記プラススイッチ手段の制御信号を停止さ
せる信号停止手段とを設け、前記オーバーシュートクリ
ップ手段がオーバーシュートをクリップしたことを検出
して前記交流高圧発生手段から前記出力端への電力供給
を所定期間停止させることができる。

【００１９】さらに、本発明に係るその他のバイアス発
生装置は、生成したバイアス波形の立上がり時間および
立下がり時間が予め定められた規定時間以上になったこ
とを検出して出力の異常を検出する異常出力検出手段
と、前記異常出力検出手段からの検出信号を受けて、所
定の期間を表す期間信号を出力する期間信号発生手段
と、前記期間信号発生手段からの信号を受けて、前記バ
イアス波形の駆動信号を前記期間信号の出力期間中停止
させる駆動停止手段とを設け、生成したバイアス波形の
立上がり時間および立下がり時間が、予め定められた規
定時間以上となった時に、所定の期間バイアス出力を停
止させるようにしたものである。好適には、前記バイア
ス波形の駆動信号が、前記交流高圧発生手段の制御信号
である。また、前記バイアス波形の駆動信号が、前記交
流高圧発生手段を出力側に接続するスイッチ手段の制御
信号である。さらに、前記バイアス波形の駆動信号が、
バイアス波形を生成するための高圧スイッチ手段の制御
信号である。あるいは、前記バイアス波形の駆動信号
が、バイアス波形を生成するための高圧電源の駆動信号
である。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例では、
３値バイアス回路の小型化、および、コストダウンを可
能とするために、以下の構成を採る。

【００２１】１）外部制御によってその周波数、及び、
出力タイミングが制御される交流高圧発生手段と、バイ
アス信号を外部に出力する出力端と、前記交流高圧発生
手段と前記出力端との間に接続され、前記交流高圧発生
手段からの出力信号を前記出力端にスイッチする外部制
御可能なスイッチ手段と、前記交流高圧発生手段の出力
動作、及び、その周波数動作、前記スイッチ手段のスイ
ッチ動作を予め定められたタイミング、及び、周波数で
行わせるよう制御信号を発生するタイミング信号発生手
段とを設けることにより、前記交流高圧発生手段から前
記出力端へ出力される交流高圧の伝達を制御して出力端
に表れるバイアス波形を所望の３値バイアス波形に生成
する。

【００２２】２）上記１）の構成に於いて、前記出力端
と前記スイッチ手段との間に、プラス電圧をグランドレ
ベルに引きこむ外部制御可能なオーバーシュートクリッ
プ手段と、マイナス電圧をグランドレベル若しくは、低
電圧レベルに引きこむ外部制御可能なアンダーシュート
クリップ手段とを設けるとともに、該オーバーシュート
クリップ手段と該アンダーシュートクリップ手段の動作
タイミングを前記タイミング信号発生手段によって制御
するよう構成し、所定のタイミングで前記オーバーシュ
ートクリップ手段、前記アンダーシュートクリップ手段
を動作させることによって、中間電圧出力の前後で発生
するオーバーシュートやアンダーシュートを防止する。

【００２３】３）上記２）の構成に於いて、前記オーバ
ーシュートクリップ手段に電流が流れたことを検出する
電流検出手段と、前記電流検出手段からの検出信号に応
答し、所定の期間を表す期間信号を出力する期間信号発
生手段と、前記期間信号発生手段からの期間信号を受
け、前記スイッチ手段をオフするよう前記スイッチ手段
の制御信号を停止させる信号停止手段とを設け、前記オ
ーバーシュートクリップ手段がオーバーシュートをクリ
ップしたことを検出して前記交流電圧発生手段から前記
出力端への電力供給を所定期間停止させるようにするこ
とによって、前記交流高圧発生手段のロスを最小限に抑
えることが出来る。

【００２４】４）外部制御によってその周波数、及び、
出力タイミングが制御される交流高圧発生手段と、バイ
アス信号を外部に出力する出力端と、前記交流高圧発生
手段と前記出力端との間に接続され、外部制御によって
前記交流高圧発生手段から前記出力端方向に流れる交流
高圧出力をスイッチするプラススイッチ手段と、前記プ
ラススイッチ手段と並列に接続され、外部制御によって
前記出力端から前記交流高圧電源方向に流れる交流高圧
出力をスイッチするマイナススイッチ手段とを設け、前
記交流高圧発生手段から前記出力端へ出力される交流高
圧の伝達を制御して出力端に表れるバイアス波形を所望
の３値バイアス波形に生成する。

【００２５】５）上記４）の構成に於いて、前記出力端
と前記プラススイッチ手段、前記マイナススイッチ手段
との間に、プラス電圧をグランドレベルに引きこむ外部
制御可能なオーバーシュートクリップ手段を設け、該オ
ーバーシュートクリップ手段の動作タイミングを前記タ
イミング信号発生手段によって制御するよう前記タイミ
ング信号発生手段を構成することによって、所定のタイ
ミングで前記オーバーシュートクリップ手段を動作させ
ることによって、中間電圧出力の前後で発生するオーバ
ーシュートを防止する。

【００２６】６）上記５）の構成に於いて、前記オーバ
ーシュートクリップ手段に電流が流れたことを検出する
電流検出手段と、前記電流検出手段からの検出信号に応
答し、所定の期間を表す期間信号を出力する期間信号発
生手段と、前記期間信号発生手段からの期間信号を受
け、前記プラススイッチ手段をオフするよう前記プラス
スイッチ手段の制御信号を停止させる信号停止手段とを
設け、前記オーバーシュートクリップ手段がオーバーシ
ュートをクリップしたことを検出して前記交流高圧発生
手段から前記出力端への電力供給を所定期間停止させる
ようにすることによって、前記交流高圧発生手段のロス
を最小限に抑えることが出来る。

【００２７】７）生成したバイアス波形の立上がり、立
下がり時間が予め定められた規定時間以上になったこと
を検出して出力の異常を検出する異常出力検出手段と、
前記異常出力検出手段からの検出信号を受けて、所定の
期間を表す期間信号を出力する第二の期間信号発生手段
と、前記第二の期間信号発生手段からの信号を受けて、
前記バイアス波形の駆動信号を前記期間信号の出力期間
中停止させる駆動停止手段とを設け、生成したバイアス
波形の立上がり、立下がり時間が、予め定められた規定
時間以上となった時に、所定の期間バイアス出力を停止
させるようにすることによって、出力の異常を的確に検
出することが可能となり、装置の信頼性、及び、外部へ
の安全性を向上することが出来る。

【００２８】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００２９】実施例１ 図１の（ａ）に、本発明の一実施例による現像バイアス
装置の回路ブロック図を示す。本図中、１は所望とする
３値バイアス波形のパルス部に相当する交流高圧を発生
する交流高圧電源、２は外部信号によってオン、オフ制
御される双方向に電流を流し得る双方向スイッチ回路、
３は外部信号によりその動作をオン、オフ制御され、中
間電位に対するオーバーシュートをクリップするオーバ
ーシュートクリップ回路、４は外部信号によりその動作
をオン、オフ制御され、中間電位に対するアンダーシュ
ートをクリップするアンダーシュートクリップ回路、５
は交流高圧電源１の交流波形発振回路、及び、双方向ス
イッチ回路２、オーバーシュートクリップ回路３、アン
ダーシュートクリップ回路４のそれぞれの動作タイミン
グを制御すべくタイミング信号を発生するタイミング信
号発生回路、６は現像ＤＣ発生回路、７は出力端、Ｃは
コンデンサ、Ｒは抵抗である。

【００３０】以下に、上記回路の動作説明する行う。

【００３１】図２は、第一の実施例の回路図を説明する
タイミング・チャートである。先ず（ａ）は交流高圧電
源からの出力であり、タイミング信号発生回路５からの
信号を受けて指定された周期で発信された矩形波の交流
高圧出力である。

【００３２】次に、図２（ｂ）は双方向スイッチ回路２
の制御信号であり、高圧交流出力がロウレベルからハイ
レベルに切換わるあるタイミングでＯＦＦからＯＮに切
換わり、所定の期間オン状態を続け、交流高圧出力がハ
イレベルからロウレベルに切換わるあるタイミングでオ
フされる。上記（ｂ）の信号により、双方向スイッチ回
路２は所定の期間オン状態となり、これによって、カッ
プリングコンデンサＣに例えば、（ｅ）に示すような交
流高圧波形が出力される。

【００３３】一方、オーバーシュートクリップ回路制御
信号（ｃ）は、上述の交流高圧出力（ｅ）を得るために
双方向スイッチ回路２がオンすると同時にオフ状態と成
るが、交流高圧出力（ｅ）から不用なオーバーシュート
電圧を取除くために、交流高圧出力がロウレベルからハ
イレベルに変化する所定のタイミングでオン状態に変化
する。これを受けてオーバーシュートクリップ回路３は
オン状態となり、交流高圧出力（ｅ）のオーバーシュー
ト部分（図中、丸枠内）は、３値バイアス出力（ｆ）に
示すように中間値電圧でクリップされる。

【００３４】更に、アンダーシュートクリップ回路制御
信号（ｄ）は、双方向スイッチ回路２がオンされた直後
に発生するアンダーシュート（交流高圧出力（ｅ）丸枠
内に図示）をクリップすべく、双方向スイッチ回路２が
オン状態に変化してからしばらくの間（図中では、双方
向スイッチ回路２がオンした後、交流高圧出力がハイレ
ベルからロウレベルに最初に変化する時まで）ハイレベ
ルを続け、その後に、ロウレベルに変化する。

【００３５】これに従ってアンダーシュートクリップ回
路４は動作し、交流高圧出力（ｅ）に図示するアンダー
シュートは３値バイアス出力（ｆ）のごとくクリップさ
れる。また、アンダーシュートクリップ回路制御信号
（ｄ）は予め設定された適当なタイミング（図では、双
方向スイッチ回路２がオフするのと同時のタイミング）
で再びハイレベルに切換わる。

【００３６】以上の動作を繰返すことによって、カップ
リングコンデンサＣには（ｆ）に示す様な３値バイアス
波形が出力され、出力端７には、前記３値バイアス波形
に現像ＤＣ発生回路６からのＤＣバイアスが重畳された
現像バイアス出力が出力される。

【００３７】図３に、本実施例を更に詳細に表す回路ブ
ロック図を示す。本図に示すように、双方向スイッチ回
路２はダイオードスイッチで構成されており、この回路
その物が交流高圧電源１の出力と同様に振動するためフ
ローティング回路で構成されている。

【００３８】従って、タイミング信号発生回路５からの
信号は、絶縁トランスＴ１を駆動すべくドライブ回路８
によって増幅され、この増幅された信号は絶縁信号とな
ってトランスＴ１の２次側に出力される。この絶縁信号
によってトランジスタＴｒ１がオンすれば、双方向スイ
ッチ２はオン状態となり、交流高圧電源１からの交流高
圧出力は双方向スイッチ回路２から出力される。

【００３９】オーバーシュートクリップ回路３は高圧ダ
イオードＤ１と高圧トランジスタＴｒ２、高圧トランジ
スタＴｒ２を駆動するためのドライブ回路９から構成さ
れており、タイミング信号発生回路５からの信号をドラ
イブ回路９で増幅して高圧トランジスタＴｒ２をオンさ
せることによって、高圧ダイオードＤ１のアノード側の
信号は高圧トランジスタＴｒ２のエミッタ端と同様の電
圧にクリップされる。ところで、高圧ダイオードＤ１は
そのアノード側がマイナスに変化した時に、高圧トラン
ジスタＴｒ２のコレクタにそのマイナス電圧がかからな
いように取り付けられている。

【００４０】また、アンダーシュートクリップ回路４
は、高圧ダイオードＤ２、高圧トランジスタＴｒ３、絶
縁トランスＴ２、ドライブ回路１０などで構成されてお
り、高圧トランジスタＴｒ３のエミッタ側が双方向スイ
ッチ回路２の出力にしたがって振動することからフロー
ティング回路と成るように構成されている。

【００４１】そのため、タイミング信号発生回路５から
の信号はドライブ回路１０によって増幅され、その増幅
信号が絶縁トランスＴ２を駆動してその２次側に絶縁さ
れたタイミング信号を発生するように成っている。この
絶縁されたタイミング信号は、高圧トランジスタＴｒ３
をオン状態とし、これによって、高圧トランジスタＴｒ
３のエミッタ側は、高圧ダイオードＤ２のアノード側の
電圧にクリップされる。

【００４２】図４は、図３に示した実施例のブロック図
に於いて、アンダーシュートクリップ回路４をより簡単
な構成に変更したものである。この場合、ｐｎｐの高圧
トランジスタＴｒ４、高圧ダイオードＤ３、ドライブ回
路１１などから構成されている。次に、この動作を説明
する。

【００４３】ドライブ回路１１はタイミング信号発生回
路５からの２値信号を反転すると共に、電圧Ｖとそれ以
下の電圧（例えば、グランド）との２値信号に変換す
る。一方、高圧トランジスタＴｒ４のエミッタ端子は電
圧Ｖに接続されている。

【００４４】以上の構成によって、タイミング信号発生
回路５からの出力がハイレベルに成った時にドライブ回
路１１からの信号はロウレベルとなり、この時、高圧ト
ランジスタＴｒ４はオン状態となるため、高圧ダイオー
ドＤ３のカソードの電圧は高圧トランジスタＴｒ４のエ
ミッタ側の電圧Ｖにクリップされる。この時、電圧Ｖを
交流高圧出力の振幅より充分小さくすれば、この電圧Ｖ
はグランドレベルと同等と見ることができ、結果、所望
の３値バイアス波形を得ることが出来る。

【００４５】実施例２ 図１の（ｂ）は、第二の実施例を説明する回路のブロッ
ク図を示す。本図に於いて、１，３，５，６，７，Ｃは
［実施例１］と同様なので説明を省略する。図中１２は
交流高圧電源１からの出力のうち、正方向（交流高圧電
源１からカップリングコンデンサＣへの方向）の電圧電
流をスイッチするプラススイッチ回路、１３はカップリ
ングコンデンサＣから交流高圧電源１への方向の電圧電
流をスイッチするマイナススイッチ回路である。

【００４６】図５に、この動作を説明するタイミング・
チャートを示す。タイミング信号発生回路５からの信号
によって交流電圧電源１からその出力周波数及び、出力
タイミングが設定付けられた交流高圧波形が出力される
（図中、（ａ））。この出力はプラススイッチ回路１
２、マイナススイッチ回路１３に入力されるが、両スイ
ッチがオフしている間は、カップリングコンデンサＣ、
または、出力端７には前記交流高圧出力は伝達されな
い。

【００４７】ここで、図５中の（ｇ）のように、交流高
圧出力がロウレベルからハイレベルに切換わるタイミン
グに同期してプラススイッチ制御信号がロウレベルから
ハイレベルに切換わるとプラススイッチ回路１２がオン
状態となり、カップリングコンデンサＣには交流高圧出
力がプラスに転じた時点からの電圧が発生する。

【００４８】一方、交流高圧出力の立下がりに同期し
て、マイナススイッチ制御信号（ｈ）が立上がると、マ
イナススイッチ回路１３がオン状態となり、これによっ
て、カップリングコンデンサＣに蓄えられた電化が交流
電圧電源方向に流出する。この結果、カップリングコン
デンサＣへの電圧は、高圧交流電圧と同様にマイナス電
圧となり、以降、プラス方向への変化は、プラススイッ
チ回路を通って、マイナス方向への変化はマイナススイ
ッチ回路を通って変化し、カップリングコンデンサＣに
は交流高圧出力が伝達される（図中、（ｊ））。

【００４９】また、プラススイッチ制御信号（ｇ）は、
所定の期間オン状態を維持し、交流高圧出力がプラスに
転じたある時点でオフ状態に切換わる。これによって、
カップリングコンデンサＣへの信号は、例えば、（ｊ）
の丸枠に示すようなオーバーシュートを発生する。そこ
で、このオーバーシュートが発生する直前のタイミング
でオーバーシュートクリップ回路制御信号（ｉ）をロウ
レベルからハイレベルに切換え、オーバーシュートクリ
ップ回路３を動作させる。

【００５０】これによって、交流高圧出力は、３値バイ
アス出力信号（ｆ）に示すように丸枠内のオーバーシュ
ートが無くなった、所望の３値バイアス波形となる。

【００５１】ところで、オーバーシュートクリップ回路
３はプラス電圧を出力するまでの所定の期間オン状態を
続けるが、本実施例ではプラススイッチ制御信号がロウ
レベルからハイレベルに切換わるのに同期してオフ状態
に成るようにオーバーシュートクリップ回路制御信号
（ｉ）を切換えている。

【００５２】実施例３ 上記の実施例１および実施例２に示した例では、双方向
スイッチ回路２または、プラススイッチ回路１２がオン
したまま交流高圧出力のプラス電圧をクリップしている
期間が比較的長く存在するため、交流高圧電源１の一次
回路の負担が大きくなる問題がある。図６はこれを配慮
した場合の実施例の回路ブロック図で、以下この説明を
行う。

【００５３】図６に於いて、１４はオーバーシュートク
リップ回路３がオーバーシュート電圧をクリップした際
に流れる電流を検出する電流検出回路、１５は電流検出
回路１４からの瞬時的な信号を検出し、所定期間の信号
を出力する期間信号回路、１６は期間信号回路１５から
の信号を受け双方向スイッチ回路２のオン信号をロウレ
ベルに引き込む信号引き込み回路である。

【００５４】以上の回路の接続によって、オーバーシュ
ートクリップ回路がオーバーシュートをクリップすると
電流検出回路１４がクリップした電流を検出し、この検
出信号によって期間信号回路１５が期間信号を発生す
る。発生した期間信号は信号引き込み回路１６をオンさ
せ、双方向スイッチ回路２の制御信号をロウレベルに引
き込む。これによって、双方向スイッチ回路２はオフ状
態となり、交流高圧電源１の出力はカップリングコンデ
ンサＣから切り離される。

【００５５】一方、前述の期間信号は、オーバーシュー
トのクリップ動作が始まってから双方向スイッチ回路２
の制御信号がロウレベルに変化するまでよりも長い期
間、且つ、所望の３値バイアス出力の一周期よりも充分
短い期間に設定されているため、一度双方向スイッチ回
路２がオフすると、次の周期まで前記回路がオンするこ
とはないように成っている。

【００５６】以上は、主に実施例１を変更した場合を例
に説明したが、電流検出回路１４、期間信号回路１５、
信号引き込み回路１６を同様に接続し、信号引き込み回
路１６をプラススイッチ回路１２の制御信号を引き込む
ように接続すれば、実施例２の場合にも同様に用いるこ
とが出来る。

【００５７】実施例４ 図７は、３値バイアス回路に於いて、出力端のショート
状態を検出し、３値バイアス出力を停止させる安全回路
を実現した実施例である。以下に、本実施例の特徴を説
明する。

【００５８】図７に於いて、１７はカップリングコンデ
ンサＣへの入力電圧を検出し、その入力電圧の立上がり
時間がある規定の時間以上であることを検出し、その検
出信号を出力する異常出力検出回路、１８は前記異常出
力検出回路１７からの検出信号を受けて所定の時間３値
バイアス出力を停止させるための信号を発生する停止信
号発生回路、１９は前記停止信号発生回路１８からの停
止信号を受けて、３値バイアスの駆動信号を停止させる
駆動停止回路、２０は現像器の等価負荷で、数十から数
百［ｐＦ］の容量負荷である。

【００５９】図７の構成に於いて、出力端７に接続され
た容量負荷２０が予期し得ない何等かの原因でショート
すると、出力端７は図中の破線の様にグランドに接続さ
れる形となり、本来カップリングコンデンサＣと負荷容
量２０との直列容量に対して入力されていた３値バイア
ス波形は、カップリングコンデンサＣを負荷として入力
されるようになる。

【００６０】ところで、カップリングコンデンサＣは入
力される３値バイアス波形に対して比較的小さなインピ
ーダンスとなるように数千から数万［ｐＦ］に設定され
ており、この為、ショート時の３値バイアス出力の負荷
容量は、正常時数十から数百［ｐＦ］だった物が、数千
から数万［ｐＦ］に変化する。これによって、カップリ
ングコンデンサＣに入力される３値バイアス波形は正常
時図８（ａ）のようであったものが、図９（ａ）のよう
に、その立上がりがなまった形に変化する。

【００６１】従って、波形がなまったことを異常出力検
出回路１７で検出し、これによって停止信号発生回路１
８を動作させ、駆動停止回路１９によって３値バイアス
波形の駆動を停止させれば、３値バイアスの放電による
外部への、または、装置自体のダメージを的確に回避す
ることが出来る。

【００６２】図１０は、本実施例の特徴である異常出力
検出回路１７、停止信号発生回路１８、駆動停止回路１
９を更に詳細に表した説明図を示す。

【００６３】図１０において、異常出力検出回路１７に
示されたＡ点はカップリングコンデンサＣに接続される
点で、Ａ点の電圧は抵抗Ｒ３，Ｒ１，Ｒ２によって分圧
され、コンパレータＱ１，Ｑ２に入力されている。ま
た、前記コンパレータＱ１，Ｑ２にはそれぞれ基準電圧
Ｅ１，Ｅ２が入力されており、更に、その出力はワイヤ
ード・オア接続されている。

【００６４】以上の回路の動作を説明するのが図８
（ａ），（ｂ），（ｄ）で、負荷状態が正常である場
合、分圧されたＡ点の波形は（ａ）の実線に示されたよ
うな３値バイアス波形となる。

【００６５】一方、前述の基準電圧Ｅ１，Ｅ２はＥ１＜
Ｅ２の関係で、Ｅ１は３値バイアス波形の中間値レベル
よりも高く、Ｅ２は３値バイアス波形のプラスピーク値
よりも低いように設定されており、これによって、ワイ
ヤード・オア接続された前記コンパレータの出力は、
（ｂ）に示されるように３値バイアスの分圧波形が電圧
Ｅ１からＥ２、または、Ｅ２からＥ１に変化するまでの
期間ハイインピーダンスとなる。この結果、前記コンパ
レータＱ１，Ｑ２に接続された抵抗Ｒ４、および、コン
デンサＣ１から成る積分回路の出力は（ｄ）に示される
ような三角波となる。

【００６６】一方、以上出力検出回路１７の出力である
前記三角波は、停止信号発生回路１８中に示されるダイ
オードＤ４、抵抗Ｒ５、コンデンサＣ２から成る時定数
回路に入力される。ここで、抵抗Ｒ４は前記三角波の入
力インピーダンスを形成するため、更には、停止信号の
出力期間を長くするために比較的大きく設定されてい
る。また、この時定数回路の出力はコンパレータＱ３に
入力されており、その基準電圧Ｅ３は、抵抗Ｒ６，Ｒ
７，Ｒ８、トランジスタＴｒ５、電圧Ｖｓによって設定
されている。

【００６７】すなわち、コンパレータＱ３の出力がロウ
インピーダンスと成っている時は、トランジスタＴｒ５
はオフ状態であるため、基準電圧Ｅ３は電圧Ｖｓを抵抗
Ｒ６，Ｒ７で分圧した高い値Ｅ３Ｈとなり、コンパレー
タＱ３の出力がハイインピーダンスに反転した時には、
トランジスタＴｒ５がオン状態となるため、電圧Ｖｓを
抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７，Ｒ８の並列抵抗とで分圧した低い
値Ｅ３Ｌとなる。

【００６８】ところで、基準電圧Ｅ３Ｈは図８に示すよ
うに、異常出力検知回路１７が出力する正常負荷時の三
角波の波高値よりも高くなるように設定されている。

【００６９】図９に負荷ショート時の異常出力検出回路
１７、停止信号発生回路１８の動作を説明する各部信号
波形を示す。本図の（ａ）に示すように、出力がショー
トした場合、Ａ点の電圧波形は立上がり、及び、立下が
りがなまった状態となる。これによって、異常出力検知
回路１７中のコンパレータＱ１，Ｑ２の出力端のインピ
ーダンスは、（ｂ）に示すように比較的長い期間ハイイ
ンピーダンスとなり、結果、異常出力検知回路１７の出
力する三角波の波高値は、（ｄ）に示すように正常負荷
時のそれと比べて高い値となる。

【００７０】一方、停止信号発生回路１８内のコンパレ
ータＱ３の基準電圧Ｅ３Ｈは、（ｃ）に示されるように
前記異常時の三角波の波高値より低く設定されているた
め、前記コンパレータＱ３の出力は、ロウインピーダン
スからハイインピーダンスに切換わり、駆動停止回路１
９内のトランジスタＴｒ６をオンさせる。前記駆動停止
回路内のトランジスタＴｒ６のコレクタ端子は、３値バ
イアスの駆動信号に接続されているため、トランジスタ
Ｔｒ６がオンすることによって、３値バイアス出力は停
止する。

【００７１】一方、同時に、停止信号発生回路１８内の
トランジスタＴｒ５もオン状態となるため、コンパレー
タＱ３の基準電圧はＥ３Ｌに低下し、他方の入力電圧
（ダイオードＤ４、抵抗Ｒ５、コンデンサＣ２からなる
積分回路の出力）が前記電圧Ｅ３Ｌに低下するまで停止
信号が出力される。（ｄ′），（ｅ），（ｆ）はこの時
の信号の様子を示すもので、（ｄ′）はこの場合の異常
出力検出回路１７の出力信号、（ｅ）は停止信号発生回
路１８内の積分回路の出力、（ｆ）は停止信号である。
図に示すように、異常出力検出回路１７の出力（ｄ′）
に従って積分回路の出力（ｅ）は上昇し、やがて基準電
圧Ｅ３Ｈに到達する。

【００７２】これによって、停止信号発生回路１８から
停止信号（ｆ）が出力され３値バイアス出力は停止す
る。続いて、積分回路の出力（ｅ）はコンデンサＣ２と
抵抗Ｒ５との時定数に従って低下し、これが基準電圧Ｅ
３Ｌに到達することによってコンパレータＱ３の出力が
反転し、停止信号（ｆ）が解除される。

【００７３】以上のように、積分回路の放電時定数、及
び、基準電圧Ｅ３Ｈ，Ｅ３Ｌによって、停止信号の出力
期間Ｔｓが設定され、３値バイアス発生装置の出力は前
記期間Ｔｓによる間欠動作となる。

【００７４】以上説明したように、３値バイアス発生装
置に、装置内で生成した３値バイアスの立上がり、立下
がり時間を検出し、その時間の異常変化を検出すること
によって負荷の異常状態を検出する異常出力検出回路
と、前記異常出力検出回路からの信号を受けて、３値バ
イアス出力を所定期間停止させるべくその停止期間信号
を発生する停止信号発生回路と、前記停止信号発生回路
からの信号を受けて、３値バイアス駆動信号を停止させ
る駆動停止回路とを設けることによって、３値バイアス
回路の負荷異常を的確に検出し、速やかに間欠動作に移
行させることが出来る。

【００７５】ところで、図７では、３値バイアスの駆動
停止方法として、交流高圧発生回路１を停止させるため
に、交流高圧発生回路の制御信号を停止させるよう構成
したが、３値バイアスの駆動停止方法はこれに限られた
ものではなく、スイッチ回路２の制御信号や、実施例２
における図１（ｂ）のプラススイッチ回路１２とマイナ
ススイッチ回路１３の制御信号、更には、従来回路に用
いた場合は、図１１のプラス側スイッチ回路２３とマイ
ナス側スイッチ回路２４の制御信号、または、プラス高
圧電源２１とマイナス高圧電源２２の動作を停止させる
ようにしてもよい。

【００７６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、以
下の効果を得ることができる。

【００７７】（１）単一の交流高圧電源によって交流信
号を発生しておき、その信号の出力端への伝達をスイッ
チ回路によってタイミング制御することによって、簡単
な構成で３値バイアス出力を得ることができるため、大
幅な部品の削減が可能となり、小型化、コストダウンが
実現できる。

【００７８】（２）３値バイアス発生回路において、波
形生成部での生成波形を観測し、その立上がり、立下が
り時間が遅くなったことを検出して、所定の時間３値バ
イアスの発生を停止させるようにしたので、出力のショ
ート状態を的確に検出することが可能となり、装置の信
頼性、出力側への安全性を向上することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による回路のブロック図であ
る。

【図２】実施例１に於ける回路動作を説明する信号波形
図である。

【図３】実施例１に於けるより詳細な回路ブロック図で
ある。

【図４】図３の回路を別の形に構成した回路ブロック図
である。

【図５】実施例２に於ける回路動作を説明する信号波形
図である。

【図６】実施例３に於ける回路ブロック図である。

【図７】実施例４に於ける回路ブロック図である。

【図８】実施例４に於ける回路動作を説明する信号波形
図である。

【図９】実施例４に於ける回路動作を説明する信号波形
図である。

【図１０】実施例４に於けるより詳細な回路ブロック図
である。

【図１１】従来回路を説明する回路のブロック図であ
る。

【図１２】従来回路の動作を説明する信号波形図であ
る。

【符号の説明】

１ 交流高圧電源 ２ 双方向スイッチ回路 ３ オーバーシュートクリップ回路 ４ アンダーシュートクリップ回路 ５ タイミング信号発生回路 ６ 現像ＤＣ回路 ７ 出力端 １２ プラススイッチ回路 １３ マイナススイッチ回路 １４ 電流検出回路 １５ 期間信号回路 １６ 信号引きこみ回路 １７ 異常出力検出回路 １８ 停止信号発生回路 １９ 駆動停止回路 ２０ 容量負荷

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部制御によって交流の周波数および出
   力タイミングが制御される交流高圧発生手段と、 バイアス信号を外部に出力する出力端と、 前記交流高圧発生手段と前記出力端との間に接続され、
   前記交流高圧発生手段からの出力信号を前記出力端に出
   力する外部制御可能なスイッチ手段と、 前記交流高圧発生手段および前記スイッチ手段の動作を
   予め定められた態様で行わせるよう制御信号を発生する
   タイミング信号発生手段とを有し、 前記出力端からの出力バイアスが３種類の電圧値を周期
   的に繰返す３値バイアス交流高圧となるように、前記タ
   イミング信号発生手段からの信号によって前記交流高圧
   発生手段および前記スイッチ手段を制御するようにした
   ことを特徴とするバイアス発生装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記出力端と前記ス
   イッチ手段との間に、プラス電圧をグランドレベルに引
   きこむ外部制御可能なオーバーシュートクリップ手段
   と、マイナス電圧をグランドレベル若しくは、低電圧レ
   ベルに引きこむ外部制御可能なアンダーシュートクリッ
   プ手段とを設けると共に、該オーバーシュートクリップ
   手段と該アンダーシュートクリップ手段の動作タイミン
   グを前記タイミング信号発生手段によって制御するよう
   前記タイミング信号発生手段を構成し、前記出力端から
   の出力バイアスが、その中間電圧出力時にオーバーシュ
   ート、アンダーシュートを起こさないよう前記オーバー
   シュートクリップ手段と前記アンダーシュートクリップ
   手段とを動作させるようにしたことを特徴とするバイア
   ス発生装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記オーバーシュー
   トクリップ手段に電流が流れたことを検出する電流検出
   手段と、前記電流検出手段からの検出信号に応答し、所
   定の期間を表す期間信号を出力する期間信号発生手段
   と、前記期間信号発生手段からの期間信号を受け、前記
   スイッチ手段をオフするよう前記スイッチ手段の制御信
   号を停止させる信号停止手段とを設け、前記オーバーシ
   ュートクリップ手段がオーバーシュートをクリップした
   ことを検出して前記交流高圧発生手段から前記出力端へ
   の電力供給を所定期間停止させるようにしたことを特徴
   とするバイアス発生装置。
4. 【請求項４】 外部制御によって交流の周波数および出
   力タイミングが制御される交流高圧発生手段と、 バイアス信号を外部に出力する出力端と、 前記交流高圧発生手段と前記出力端との間に接続され、
   外部制御によって前記交流高圧発生手段から前記出力端
   方向に流れる交流高圧出力をスイッチするプラススイッ
   チ手段と、 前記プラススイッチ手段と並列に接続され、外部制御に
   よって前記出力端から前記交流高圧電源方向に流れる交
   流高圧出力をスイッチするマイナススイッチ手段とを設
   け、 前記出力端からの出力バイアスが所望の３値バイアス波
   形となるように、前記タイミング信号発生手段からの信
   号によって前記交流高圧発生手段、前記プラススイッチ
   手段および前記マイナススイッチ手段を制御するように
   したことを特徴とするバイアス発生装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記出力端と前記プ
   ラススイッチ手段、前記マイナススイッチ手段との間
   に、プラス電圧をグランドレベルに引きこむ外部制御可
   能なオーバーシュートクリップ手段を設け、該オーバー
   シュートクリップ手段の動作タイミングを前記タイミン
   グ信号発生手段によって制御するよう前記タイミング信
   号発生手段を構成し、前記出力端からの出力バイアス
   が、その中間電圧出力時にオーバーシュートを起こさな
   いよう前記オーバーシュートクリップ手段を動作させる
   ようにしたことを特徴とするバイアス発生装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記オーバーシュー
   トクリップ手段に電流が流れたことを検出する電流検出
   手段と、前記電流検出手段からの検出信号に応答し、所
   定の期間を表す期間信号を出力する期間信号発生手段
   と、前記期間信号発生手段からの期間信号を受け、前記
   プラススイッチ手段をオフするよう前記プラススイッチ
   手段の制御信号を停止させる信号停止手段とを設け、前
   記オーバーシュートクリップ手段がオーバーシュートを
   クリップしたことを検出して前記交流高圧発生手段から
   前記出力端への電力供給を所定期間停止させるようにし
   たことを特徴とするバイアス発生装置。
7. 【請求項７】 生成したバイアス波形の立上がり時間お
   よび立下がり時間が予め定められた規定時間以上になっ
   たことを検出して出力の異常を検出する異常出力検出手
   段と、 前記異常出力検出手段からの検出信号を受けて、所定の
   期間を表す期間信号を出力する期間信号発生手段と、 前記期間信号発生手段からの信号を受けて、前記バイア
   ス波形の駆動信号を前記期間信号の出力期間中停止させ
   る駆動停止手段とを設け、 生成したバイアス波形の立上がり時間および立下がり時
   間が、予め定められた規定時間以上となった時に、所定
   の期間バイアス出力を停止させるようにしたことを特徴
   とするバイアス発生装置。
8. 【請求項８】 請求項７において、前記バイアス波形の
   駆動信号が、前記交流高圧発生手段の制御信号であるこ
   とを特徴とするバイアス発生装置。
9. 【請求項９】 請求項７において、前記バイアス波形の
   駆動信号が、前記交流高圧発生手段を出力側に接続する
   スイッチ手段の制御信号であることを特徴とするバイア
   ス発生装置。
10. 【請求項１０】 請求項７において、前記バイアス波形
    の駆動信号が、バイアス波形を生成するための高圧スイ
    ッチ手段の制御信号であることを特徴とするバイアス発
    生装置。
11. 【請求項１１】 請求項７において、前記バイアス波形
    の駆動信号が、バイアス波形を生成するための高圧電源
    の駆動信号であることを特徴とするバイアス発生装置。