JPS61173670A - 高圧発生装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、直流ｉＡｉ電圧を発生する高圧発生装置に関
し、更に詳しくは、電子複写機等に用いて好適な高圧発
生装置に関する。

（従来の技術） 電子複写機は、帯電されたドラムに原稿情報に応じた露
光を行った後、ドラム表面に形成された静電潜像にトナ
ーの可視像を形成せしめ、トナー可視像を記録紙に転写
せしめる装置である。近年、この種の電子複写機は、産
業界のあらゆる分野で情報複写用として多用されている
。そして、最近の電子複写機は予め設定されたコピ一枚
数の自動コピーに加えて、画像の拡大・縮小のズーム機
能を持ったものも市販されている。

第３図は、従来のこの種の電子複写機の構成の一例を示
す図である。操作者がコピースタートボタン（図示せず
）を押すと、図に示す装置はコピー動作を開始する。矢
印方向に回転しているドラム１は、クリーニング部゛２
でドラム上の残余トナーがブレードによって削り取られ
た後、帯電極３によりコロナ放電されてその表面にギ極
の電荷がその表面全面に帯電させられる。

帯電極３によって帯電させられた電荷は、帯電消去部４
によって不要部分の電荷が消去させられる。然る後、ド
ラム１の帯電領域は光画像信号により露光され、ドラム
表面には原稿画像の静電潜像が形成される。ドラム表面
に形成された静電潜像は、続く現象部５でトナーが吸着
され可視像に変換される。ドラム表面のトナー画像は転
写部６で記録紙に転写され、ドラム１に密着している記
録紙は分離される。分離された記録紙は、搬送機構７を
介して定着ロー５８に送られ、該定着ローラ８で記録紙
は加熱、加圧され記録紙上のトナーが記録紙に融着され
、コピー動作が終了する。

ところで、センサ（この場合はドラム１）上の静電潜像
を現像剤を用いて可視化する現像部５では、現像バイア
ス用に３００Ｖ乃至５００Ｖ程度の直流を発生させる直
流高圧発生装置が用いられており、原稿の濃度に応じて
このバイアス電圧を変化させ、常に最適な濃度のコピー
画像を得るようになっている。第４図は、この種の装置
の従来例を示す電気回路図である。図において、■は１
次側直流電圧を交流電圧に変換して２次側に伝送するパ
ルストランスである。直流電圧から交流電圧への変換は
、パルス入力をベースに受けるトランジスタＱ１により
行われる。

トランジスタＱ１のコレクタはパルストランスＴの１次
側巻線Ｌ１の一端に接続され、エミッタ・は接地されて
いる。即ち、トランジスタＱ１は、パルストランスＴの
１次側巻線Ｌ１をコレクタ負荷として定周期でスイッチ
ング動作を繰り返している。そして、該パルストランス
Ｔ１の１次側巻１１１　Ｌ　ｔには、コンデンサＣ１に
チャージされた直流電圧が印加されている。この直流電
圧は、トランジスタＱ１のスイッチング動作により交流
電圧に変換され、パルストランス２次側に伝送される。

パルストランスＴの２次側はダイオードＤ１．Ｄ２及び
コンデンサＣ２、Ｃｓより構成された倍電圧整流回路を
構成している。即ち、パルストランス下の２次側巻線Ｌ
２に誘起された交流電圧は、倍電圧整流回路により倍電
圧整流され、高圧直流電圧として出力される。この高圧
直流電圧が第１図に示す現像部５にバイアス電圧として
印加されることになる。

この倍電圧整流回路は、２次側に誘起された交流電圧を
倍電圧整流して直流電圧に変換する機能しかもたないか
ら、出力電圧を変化させるためには、１次側コンデンサ
Ｃ１にチャージされる直流電圧を変化させてやる必要が
ある。コンデンサＣ８にチャージされる直流電圧を可変
させる制御は、該コンデンサＣ１の一端にエミッタが接
続されたトランジスタＱ２が行う。即ち、トランジスタ
Ｑ２はシリーズレギュレータとして動作する。

トランジスタＱ２のベースと接地間には抵抗Ｒ１乃至Ｒ
３の直列回路が接続されており、ベースとコレクタ間に
はバイアス抵抗４が接続されている。トランジスタＱ２
のコレクタには電源電圧■ｃｃが接続されている。Ｑｓ
　、Ｑ４は出力可変用トランジスタで、Ｑ３のコレクタ
は抵抗Ｒ１とＲ２の接続点に、Ｑ４のコレクタは抵抗Ｒ
２とＲ３の接続点にそれぞれ接続されている。そして、
トランジスタＱ３．Ｑ４のエミッタは接地され、ベース
には出力電圧可変用制御信号が入力されるようになって
いる。

このように構成された電気回路において、トランジスタ
Ｑ３に制御入力が入ると該トランジスタＱ３はオンにな
り、トランジスタＱ２のベースは抵抗Ｒ１を介して接地
されたのと等価になり、一方、トランジタジスタＱ４に
制御入力が入るとトランジスタＱ２のベースは抵抗Ｒ１
とＲ２の直列回路を介して接地されたのと等価になる。

従って、トランジタジスタＱｓ　、Ｑ４の何れにも制御
入力が入らない場合を含めて、シリーズレギュレータ用
トランジスタＱ２のバイアス電流ｉＢは３段階に変化す
る。この結果、そのエミッタからコンデンサＣＬに注入
される電流量も３段階に変化し、コンデンサＣ１にチャ
ージされる直流電圧も３段階の値をとる。従って、図に
示す回路は３種類の高圧出力を選択できることになる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、第４図に示す従来装置の場合、上述の説
明より明らかなように、コンデンサＣ！にチャージされ
る直流電圧が出力電圧に応じて複数段階に切換わる定電
圧回路方式を採用しているため、制御本数（制御入力の
数）が増加する。出力筒圧を細かく制御しようとすれば
、更に回路が複雑になり、コストアップする。又、例え
ば１次側直流電圧をＤ／Ａ変換器を使用して、出力電圧
の変化量を細かく制御しようとしても、やはり制御本数
が増加し、コストアップにつながる点は同様である。即
ち、出力電圧を多数段階に制御しようとすれば必ずコス
トアップする欠点があった。

このことは、定電圧回路を用いない他の回路においても
同様であった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであって、
その目的は、出力電圧を細かく制御することができる安
価な高圧発生回路を実現することにある。本発明の主目
的は、電子複写機の現像バイアスの出力電圧をパルスの
幅によって制御することにより＜ＰＷＭ方式）、出力電
圧の多段階化を安価に行うことにある。その背景として
、ＣＱＣの最適化、長時間使用後の汚れ対策、カラート
ナー使用時のバイアス電圧最適化等のバイアス電圧を自
由に決められるように構成する必要がでてきたことによ
る。しかし、従来技術においては、出力電圧がハードウ
ェア（回路）によって固定されていたため、ソフトウェ
アにて自由にコントロールすることは回路効率等の問題
から困雑な状況にあった。又、本方式を使用する背景に
は、発展する電子技術の中で、パルス幅可変クロックの
機能を内蔵したＣＰＵが、数多く出回っていることがあ
る。

（問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する本発明は、外部設定信号によ
り出力パルスのデユーティ比を可変しうるクロック発生
回路と、該クロック発生回路に出力電圧設定用の設定信
号を与える制御回路と、前記クロック発生回路の出力パ
ルスを制御信号として受けてコンデンサの充電時間を制
御する充電回路と、該コンデンサの充電電圧を交流電圧
に変換して２次側に伝送するパルストランスと゛、該パ
ルストランス２次側出力を整流平滑して直流電圧に変換
する整流回路とにより構成され、該整流回路の出力をそ
の出力とすることを特徴とするものである。

（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
。

第１図は、本発明の一実施例を示す電気回路図である。

第４図と同一のものは、同一の番号を付して示す。図に
おいて、パルストランスＴ、スイッチングトランジスタ
Ｑ１より構成される回路は直流を交流に変換するインバ
ータ１１を構成しており、ダイオード０１．Ｄｚ及びコ
ンデンサＣ２゜Ｃ３とで構成される回路は整流回路１２
を構成している。特に１図に示す回路１２は周知の倍電
圧整流回路をなしている。

１３は外部設定信号により出力パルスのデユーディ比を
可変しうるクロック発生回路、１４は該クロック発生回
路１３に出力電圧設定用の設定信号を与える制御回路で
ある。該制御回路１４は、例えば、電子複写機の濃度切
換ボタン（図示せず）からの信号を受けて、当該濃度に
対応した設定信号をクロック発生回路１３に与えるよう
になっている。

Ｑｌｔは、クロック発生回路１３から出力されるパルス
によりオンオフ駆動されるトランジスタ、Ｒｌｔはその
一端が該トランジスタＱｔｔのコレクタに、他端が電源
電圧ＶＣＣに接続された抵抗、Ｄｌｔはそのアノードが
トランジスタＱｔｔのコレクタにカソードがコンデンサ
Ｃ１に接続されたダイオード、Ｒ１２は該コンデンサＣ
ｔに並列接続された放電用抵抗である。放電用抵抗Ｒ１
２の抵抗値は、充電動作に影響を与えぬため、高く設定
される。スイッチングトランジスタＱｌ　１．ダイオー
ドＤ１１．コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ１２とでコンデン
サＣ１の充電時間を制御する充電回路１５を構成してい
る。このように構成された回路の動作を説明すれば、以
下の通りである。

クロック発生回路１３の出力パルスにより、スイッチン
グトランジスタＱｌｌはオンオフする。

トランジスタＱｌｌがオフの時には、電源電圧■ＣＣか
ら抵抗Ｒ１１＋ダイオードＣｔｔを介して、コンデンサ
Ｃ１に電荷が注入され、トランジスタＱ１ｔがオンの時
には、電源電圧Ｖｃｃは抵抗Ｒ＋１を介して接地される
。従って、ダイオードＤ１．は逆方向にバイアスされる
。このとき、コンデンサＣ１にチャージされた電荷は、
抵抗Ｒ１□とトランジスタＱ１がオンになったときの１
次側巻線Ｌ＋によって放電する。

このような、スイッチングトランジスタＱｒ＋をオンオ
フさせることによってコンデンサＣ１は充放電を繰り返
すが、このとき、コンデンサＣ１の両端の電圧は、前記
充放電が平衡している電位になる。従って、コンデンサ
Ｃ１の両端の電圧は、充電時間が長い程高く、クロック
発生回路１３の出力パルスのデユーティ比に依存する。

トランジスタＱ１のスイッチングにより、パルストラン
スＴの２次側には１次側巻線と２次側巻線の巻数比によ
って昇圧された交流電圧が誘起され、この交流電圧は整
流回路１２で整流される。この２次側整流回路１２の出
力は、パルストランスＴの１次側巻線Ｌ１に印加される
直８！電圧に依存するから、出力電圧はクロック発生回
路１３の出力パルスのデユーティ比を変えることにより
可変できることになる。

第２図は、クロック発生回路１３の出力波形を示す図で
ある。出力パルスの周期を王とし、出力レベルが“１″
状態の期間を６丁とすると、デユーティ比はΔＴ／Ｔで
表わすことができる。同図（イ〉はΔＴ　＝　Ｔ　ｓの
ときを、（ロ）はΔＴ−７２のときの出力波形を示す。

トランジスタＱｓｔは゛１″レベルでオン、“Ｏ″レベ
ルオフにスイッチングする。従って、第１図に示す回路
では、トランジスタＱ１１がオフの時間が充電回路１５
の充電時間になるので、ＴＩ　＜Ｔ２とすると、（イ）
の方が（ロ）よりも出力電圧が高くなる。

制御回路１４から、出力電圧に応じた設定信号を与える
と、クロック発生回路１３は、第２図に示すようにデユ
ーティ比を変化させ、所望の出力電圧を発生させること
ができる。

出願人は、デユーティ比δ（−ΔＴ／Ｔ’Ｊと、２次側
出力電圧Ｖｏとの関係を実験的に求めてみた。その結果
、出力電圧Ｖｏとデユーティ比δとの間には、次式で表
わされるような関係があることがわかった。

Ｖｏ　　＝Ａ　（１−ｅＸＩ）　　（Ｂδ））ここで、
Ａ、Ｂは定数である。

上述の説明においては、整流回路１２として倍電圧整流
回路を用いた場合を例にとったが、本発明はこれに限る
ものではなく、通常の整流回路や、コツククロフト回路
等の高圧整流回路を用いることもできる。又、クロック
発生回路１３としては、ディジタル回路で実現してもよ
いが、マイクロコンピュータを用いてソフトウェア上の
処理でパルスを発生させるようにしてもよい。本発明に
係る高圧発生回路は、電子複写機の現像部のバイアス電
源として用いて好適であるが、あらゆる種類の高圧発生
用電源としても用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電気回路図、第２図は
クロック発生回路の出力波形を示す図、第３図は電子複
写機の構成例を示す図、第４図は従来装置の実施例を示
す電気回路図である。 １・・・ドラム　　　　　２・・・クリーニング部３・
・・帯ｔｆｆｉ　　　　　　４・・・帯ｗ１消去部５・
・・現像部　　　　　６・・・転写部７゛・・・搬送機
構　　　　８・・・定着ローラ１１・・・インバータ　
　１２・・・整流回路１３・・・クロック発生回路 １４・・・制御回路　　　１５・・・充電回路Ｏ１，０
２、Ｄｔ　ｔ・・・ダイオードＲ１〜Ｒ４ｅ　Ｒ＋　ｔ
・・・抵抗 Ｑ１〜Ｑ４　＊　Ｑｔ　ｔ・・・トランジスタ０１〜Ｃ
３・・・コンデンサ Ｔ・・・パルストランス 特許出願人　小西六写真工業株式会社 代　　理　　人　　弁理士　　井　　島　　藤　　治外
１名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外部設定信号により出力パルスのデューティ比を可変し
   うるクロック発生回路と、該クロック発生回路に出力電
   圧設定用の設定信号を与える制御回路と、前記クロック
   発生回路の出力パルスを制御信号として受けてコンデン
   サの充電時間を制御する充電回路と、該コンデンサの充
   電電圧を交流電圧に変換して２次側に伝送するパルスト
   ランスと、該パルストランス２次側出力を整流平滑して
   直流電圧に変換する整流回路とにより構成され、該整流
   回路の出力をその出力とする高圧発生装置。