JPS6397970A - 静電記録装置用現像バイアス装置 - 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」二の利用分野） 本発明は静電記録装置用現像バイアス装置に関するもの
であり、特にキャリアを使用せず、トナーのみで静電潜
像の現像を行なう一成分現像装置用として好適な静電記
録装置用現像バイアス装置に関するものである。

（従来の技術） 第６図は従来の静電記録装置用現像バイアス装置のブロ
ック図である（特開昭５７−１１６３６５号公報参照）
。

図において、感光ドラム（図示せず）に近接配置された
現像ローラ８には線１１ａを介してバイアス電圧が印加
される。バイアス電圧は交流バイアス電圧と直流バイア
ス電圧からなり、交流バイアス電圧は正弦波発振回路９
ａ又は９ｂ，増幅器１０及び昇圧トランス１１を介して
発生される。

正弦波発振回路９ａ．９ｂの出力はスイッチ１６によっ
て選択される。選択された正弦波はＡ級電力増幅器１０
で無歪増幅され、その後昇圧トランス１１で昇圧される
。その際、増幅器１０の出力は、自動利得調整回路１７
によりほぼ一定の設定レベルに保持される。

昇圧トランス１１は、昇圧比が１対１００前後のもので
、前記正弦波を不飽和無歪みで５００Ｖ（ｐ−ｐ）〜２
　０　０　０Ｖ　（ｐ−ｐ）程度に昇圧する。このよう
に昇圧された交流バイアス電圧は、線１１ａを介して現
像ローラ８に印加される。

一方、昇圧トランス１１の２次側の１端には、線１ｌｂ
を介してＤＣ−ＤＣコンバータ１４の出力が接続され一
５００ｖ〜＋５００ｖ前後の直流バイアスが印加される
。

また、現像器ローラ８の直前における感光ドラム（図示
せず）上の潜像電位が表面電位測定回路１２で測定され
、表面電位制御回路１３に入力される。この制御回路１
３の出力により、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４の出力は、
感光ドラム表面電位および正弦波発振周波数に応じた値
に制御される。

従って、現像ローラ８には、正弦波発振回路９ａ又は９
ｂから得られる交流バイアス電圧と、ＤＣ−ＤＣコンバ
ータ１４から得られる直流バイアス電圧とが重量されて
印加される。

第７図は第６図のブロック中の要部の具体的な回路例を
示す図である。正弦波発振回路９ａは差動増幅器Ｑｌ，
コンデンサＣ３，抵抗Ｒ４，　Ｒ５を有し、これらで擬
似インダクタンスを構成し、この出力を差動増幅器Ｑ２
に正帰還したものである。

それ故に、発振周波数Ｆ１はＲ４−Ｒ５−Ｒ。

コンデンサＣＩ，Ｃ２の並列容量をＣとすると、Ｆｌ−
１／２π　　・　　・ で表わされる。正弦波発振回路９ｂも９ａと同様に構成
されている。なおｖｌ，ｖ２はそれぞれ電源電圧である
。

増幅回路１０は、差動増幅器Ｑ５とエミッタホロワＱ６
と終段のドライバＱ７．Ｑ８で構成され、抵抗Ｒ１８に
接続される自動利得調整回路１７の出力によってその増
幅率が決定される。差動増幅器Ｑ５の出力は、抵抗Ｒ２
０を介してエミッタホロワＱ６のベース回路とトランジ
スタＱ９のコレクタに接続される。

トランジスタＱ９は現像バイアス交流電圧の制御スイッ
チで、コネクタ端子Ｊ２が開放されるとトランジスタＱ
９が導通し、交流バイアスはＯになる。

一方、端子Ｊ２が接地されると、トランジスタＱ９は開
放となり、差動増幅器Ｑ５の出力はそのままエミッタホ
ロワＱ６に印加されて、所定周波数の交流出力電圧がト
ランジスタＱ＋７．Ｑ８のエミッタに発生する。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来の技術は、次のような問題点を有していた
。

（１）発振ブロック９ａ、９ｂは、その回路構成上電源
電圧ｖ２の変動による発振出力電圧の変動をさけられな
いものである。

それ故に、最終出力を安定化するためには、従来例のよ
うに自動利得調整回路１７を設けるか、電源電圧ｖ２の
変動を制御することが必要であり、複雑で冗長な構成と
なっている。

（２）増幅器ブロック内のトランジスタＱ６゜Ｑ？、Ｑ
８から成る電力増幅段は、トランス１１の励磁電流や２
次側巻線および現像器分布容量に流れる電流等の影響を
受けるため、出力電圧と電流の関係はノンリニアかつ位
相ずれのあるものとなり、出力電圧波形が歪みやすくな
る。

また、出力電流の極性反転時の電圧波形歪み（クロスオ
ーバー歪み）を抑えるため、トランジスタＱ６、ダイオ
ードＤ６．Ｄ？および抵抗Ｒ９９などのドライブ回路が
必要で、特に抵抗Ｒ９９には出力停止時にも相当の電流
を流す必要がある。

それ故に、従来例は回路構成が複雑で、電力損失も大き
なものとなっている。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたもの
である。

（問題点を解決するための手段および作用）前記の問題
点を解決するために、本発明は、発振出力が電［電圧変
動の影響を受けないような回路構成とし、電力増幅器が
擬似正弦波発振回路の発振ループの一部を構成する様に
して回路の冗長性を排すると共に、電力増幅器は出力電
流の歪みや位相ずれによらず所定の出力電圧波形を維持
でき、しかも具体的な回路構成が簡単で、アイドリング
電流も不要なものとした点に特徴がある。

さらに本発明は、直流出力用の回路を簡略な構成とした
点に特徴がある。

（実施例） 以下に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の１実施例のブロック図である。

擬似正弦波発振回路は、２次バンドパスフィルタ回路４
および正帰還ループ７よりなり、２次バンドパスフィル
タ回路４は増幅器１と、その出力側に接続された電力増
幅器２と、電力増幅器２の出力を増幅器１の入力側へ（
負）帰還する内部帰還ループ３とからなる。

一方の正帰還ループ７は、前記電力増幅器２の出力を入
力される振幅制限回路６、およびその出力を供給されて
増幅器１の入力側への正帰還量を調整する帰還量決定回
路５より構成される。

この発振回路では、次の様にして擬似正弦波が発生され
る。２次バンドパスフィルタ回路４の出力Ｖｏは、正帰
還ループ７を介して前記２次バンドパスフィルタ回路４
の入力に正帰還される。

出力Ｖｏのレベルが低く、振幅制限回路６が振幅制限動
作を行なわない間は、前記正帰還ループ７の一巡ゲイン
は１より十分大になるように構成されているので、発振
動作が開始されると、前記２次バンドパスフィルタ回路
４の出力Ｖｏは徐々に増大する。

振幅制限回路６が振幅制限動作をするようになると、発
振周波数成分の正帰還ループ−巡ゲインが下がる。前記
ゲインが１になると、定常動作となって２次バンドパス
フィルタ回路４の出力Ｖ。

は一定な安定出力となる。

交流成分すなわち擬似正弦波発生ブロックの出力電圧Ｖ
ｏは、昇圧比約２５〜３００倍の昇圧トランス１１に印
加され、その２次側に約４００〜４５００Ｖ　（ｐ−ｐ
）の交流電圧が発生される。

交流電圧の周波数は、おおむね１〜１０ＫＨｚの範囲の
現像特性の良好な値が選択される。現像器の現像ローラ
８には、交流成分と直流成分とからなる現像バイアス電
圧が、接続ケーブル１１ａを介して印加される。

直流成分は、昇圧トランス１１の２次側交流出力を整流
回路２２によって整流し、さらにＤＣ電圧制御回路２４
によって、端子２０に加えられる外部制御信号に応じた
適当な電圧レベルに調整した後、昇圧トランス１１の２
次側巻線の低圧側に印加される。

第１図中のＣは交流電流バイパス用コンデンサである。

なお、ここでは昇圧トランス１１の交流出力を整流して
直流出力を得る様に説明しているが、従来技術の様に、
直流電圧発生部をＤＣ−ＤＣコンバータ等で構成しても
支障ないことは明らかである。。

なお、第１図中の端子１８には、擬似正弦波発生ブロッ
クの動作を起動停止する信号が供給される。

起動信号が供給されたときは、正帰還ループ７の一巡ゲ
インが１以上になって発振動作が行なわれるが、起動信
号が供給されないとき、あるいは停止信号が供給された
ときは、前記の一巡ゲインが１以下になって発振動作が
行なわれなくなり、バイアス電圧が発生しなくなる。ま
た端子１９には、例えば帰還量を調整して擬似正弦波発
生ブロックの出力Ｖｏを決定する信号が供給される。

第２図は本発明の１実施例の具体的回路図である。同図
において、同一の符号は、同一または同等部分をあられ
している。また、図においてＶｃＣは電源電圧、Ｖｎは
約１　／　２　Ｖ　ｃ　ｃの電圧とする。

電力増幅器２はトランジスタＴｒｉ、Ｔｒ２から成り、
擬似正弦波発振ループの内部に配置されていて、オペア
ンプ１によってドライブされる。

トランジスタＴｒｉ、Ｔｒ２相互間で出力電流が切り換
わって極性が反転する際のクロスオーバー歪の発生、お
よび出力電流歪による出力電圧歪の発生は、並列接続さ
れたＲ１．ＣＩを介しての増幅器１へのフィードバック
によって抑制される。

２次バンドパスフィルタ４はオペアンプ１゜Ｃ２，Ｃ３
、前記並列接続されたＲ１．ＣＩ、および電力増幅器２
によって構成される。

ここで発振角周波数をＣ０とし、抵抗Ｒ２およびＲ３の
値が共にＲであり、またコンデンサＣ１およびＣ２の値
が共にＣであるとし、さらに１／ωｏ　−Ｃ４（Ｒ４で
あると仮定すると、２次バンドパスフィルタ４の伝送特
性は、帰還量決定回路５の出力をＶｉ、電力増幅器２の
出力をＶｏとおけば、 Ｖｏ　／Ｖｉ　−（Ｈωｏ　／Ｑ）Ｓ／［ＳＺ　＋　（
ωｏ　／　Ｑ）　Ｓ　＋（ＬＩＯ２）　　−−（Ｌ）た
だし、 ωｏ＝１／ＣＲ・・・・・・　（２） Ｑ−Ｒ１／Ｒ・・・・・・　（３） Ｈ−Ｒ１／Ｒ４・・・・・・　（４） となる。例えば、 Ｃ−０，００４７ｘｌＯ”−１３コ　、Ｒ１−７１，５
Ｘ１０３　　［Ω〕 Ｒ４−１４Ｘ１０３　　［Ω〕　、 Ｒ−１４Ｘ１０３　　ＣΩ〕 とおくと、 Ｆｏ−ω０／２ｙｒ÷２．４Ｘ１０３　（Ｈｚ）Ｑ÷５ Ｈ÷５ となる。またこのとき、Ｖｉのω０の成分が１゜１３Ｖ
であれば、電力増幅器２の出力は約１６Ｖ（ｐ−ｐ）と
なる。それ故に、昇圧トランス１１の昇圧比が１５０で
あれば、出カケープルｌｌａには２４００Ｖ　（ｐ−ｐ
）が発生する。

帰還量決定回路５はアナログスイッチＳＷＩ、コンデン
サＣ４および抵抗Ｒ４，Ｒ７から成る。

コンデンサＣ４はツェナーダイオードＺＤＩ、ＺＤ２の
値のずれによるオフセット電圧を抑圧する働きをする。

前述の式（１）〜（４）から分るように、抵抗Ｒ４の値
を変えることにより、回路のＱおよびω。に影響を与え
ることなしに、出力Ｖｏを決定することができる。端子
１９に供給されるＡＣ出力決定信号によりアイログスイ
ッチＳＷＩを閉じ、抵抗Ｒ７を抵抗Ｒ４に並列接続する
ことでＡＣ出力ＶＯを変更できることが分る。

振幅制限回路６は抵抗Ｒ５、ゼナーダイオードＺＤＩ、
ＺＤ２およびオペアンプＱ２から成り、入力電圧をツェ
ナ電圧でクランプすることにより、そこに入力される電
圧Ｖｏの振幅制限を行う。従って、振幅制限動作は電源
電圧変動の影響を受けず、擬似正弦波発振出力電圧Ｖｏ
すなわちＡＣバイアス出力電圧も同様に電源電圧変動の
影響を受けない。

なお、以上の説明から分るように、第２図において、オ
ペアンプＱ２の回路部分は２次バンドパスフィルタ４の
帰還ループ３、および振幅制限回路６の両方に含まれて
２重の役割を果し、回路構成の簡略化に役立っている。

トランジスタＴｒ３は擬似正弦波発振回路の動作の起動
、停止を行なう。起動停止信号を端子１８からトランジ
スタＴｒ３のベースに印加してこれをオンにすると、抵
抗Ｒ４，Ｒ５とゼナーダイオードＺＤＩの接続点が接地
されるので、発振ループの一巡ゲインＨ−Ｒ６／　（Ｒ
５＋Ｒ６）が１よりも小となって発振が停止する。

ＤＣバイアスブロックは、昇圧トラジス１１の出力であ
るＡＣバイアスから、以下の様にしてＤＣバイアス電圧
を発生する。

整流回路２２はコンデンサＣ６，Ｃ７およびダイオード
ＤＩ、Ｄ２からなり、倍電圧整流動作をする。すなわち
、並列接続されたコンデンサＣおよびＣ７には、昇圧ト
ランス１１の出力ＡＣを倍電圧整流した直流電圧が得ら
れる。

この直流電圧が、昇圧トランス１１の２次側巻線を介し
て現像ローラ８にＤＣバイアスとして印加される。ここ
で、コンデンサＣ７を省略し得ることは明らかである。

第２図において、整流回路２２の出力電流Ｉｄｃと出力
電圧Ｖｄｃとの関係はコンデンサＣ６の容量がコンデン
サＣおよび／またはＣ７のそれよりも格段に小さいと仮
定（実際の回路でも、この条件は成立する）すると、 Ｉｄｃ−ＣＣＶ　（ｐ−ｐ）−Ｖｄｃ〕ω０　／２π　
・・・・・・（５） となる。Ｖ（ｐ−ｐ）はバイアス電圧交流成分のピーク
対ピーク値である。この（５）式から直流出力電圧Ｖｄ
ｃは直流電流Ｉｄｃを制御して調整できることがわかる
。

このような出力電圧Ｖｄｃの制御、したがって直流電流
Ｉｄｃの制御は、トランジスタＴｒ５およびオペアンプ
Ｑ５を含む直流電圧制御回路２４において、トランジス
タＴｒ５のコレクタ電流をコントロールしておこなわれ
る。

すなわち、出力電圧Ｖｄｃが、分圧抵抗Ｒ１１゜Ｒ１２
で検出され、端子２０を介して供給される外部制御信号
とオペアンプＱ５で比較される。

この比較結果にしたがい、トランジスタＴｒ５のコレク
タ電流を、出力電圧Ｖｄｃが大きいほどコレクタ電流が
増加し、出力電圧Ｖｄｃが小さいはどコレクタ電流が減
少するように制御し、出力電圧Ｖｄｃが外部制御信号に
対して予定の関係になるように制御する。

例えば、 Ｖ　（ｐ−ｐ）　−２４００（Ｖ〕、 Ｃ６−６８Ｘ１０°１２　　（Ｆ〕、 ω。−２πψ２．４Ｘ１０３　　（ＲＡＤ／Ｓ〕とする
と、ＶｄｃがＯボルトのとき、 Ｉ　ｄ　ｃ　：　３．　９　Ｘ　１０’　　［Ａ］　、
またＶｄｃが５００ボルトのとき、 Ｉｄｃ二３．ｌＸｌ０→　［Ａ） となる。すなわち、トランジスタＴｒ５の損失を０．１
５５１”Ｗ）に見込めば、ＤＣバイアス電流に対して十
分大きな電流が制御できる。

なお、ＤＣバイアス電流は現像されるトナー量とトナー
電荷量とで決定されるが、高々１０μ八程度の微小なも
のである。

第３図および第４図は、ＤＣバイアスブロックを構成す
る整流回路およびＤＣ電圧制御回路の他の具体例を示す
回路図である。これらの図において、第２図と同一の符
号は、同一または同等部分をあられしている。

第３図において、ツェナーダイオードＺＤ５は、倍電圧
整流によってコンデンサＣ７の両端に得られるバイアス
ＤＣ値に、高い安定度を与えるものであるから、このよ
うな要求が無い場合は省略しても支障はない。

この例では、バイアスＤＣ値は倍電圧整流出力を可変抵
抗ＶＲで分圧して調整され、昇圧トランス１１の２次側
巻線の低圧端に重量される。

第４図は、第２図の実施例においてオペアンプＱ５を省
略したものに相当する。

ツェナーダイオードＤＺ７は、電源電圧Ｖｃｃを印加さ
れ、トランジスタＴｒ５のエミッタに基準電位を与える
。この回路は、バイアスＤＣの高い出力精度が要求され
ないときに、構成を簡略化し、コスト低減をはかるのに
有効である。

なお、第２図ないし第４図において、整流回路２２は倍
電圧整流回路である必要はなく、例えば半波または全波
整流回路構成であっても支障はない。また、これらの図
では、現像バイアスＤＣ成分は正出力であるが、これを
負出力に変更できることは明白である。

第５図は擬似正弦波発振ブロック１３の別の具体例を示
す回路図である。２次バンドパスフィルタ４は増幅器１
、電力増幅器２　（Ｔｒｉ、Ｔｒ２）および帰還ループ
３　（コンデンサＣＩＡ、Ｃ２Ａ。

抵抗ＲＩＡ、Ｒ２Ａ、Ｒ３Ａ）で構成される。

ここで、 Ｃ−ＣＩＡ−Ｃ２Ａ。

Ｒ−ＲＩ　Ａ−Ｒ２Ａ−Ｒ３Ａ、また に−（Ｒ１ＩＡ＋Ｒ１２Ａ）／ＲＩ　ＩＡに設定し、さ
らに第２図の回路例と同様に、抵抗ＲＩＡの入力電圧、
すなわち帰還量決定回路５の出力をｖｉ１電力増幅器２
の出力をＶｏとすれば、前記（１）式におけるωＯ，Ｈ
，Ｑは各々ωｏ　−ＪＴ／　ＲＣ。

Ｑ−ＪＴ−／（５−ＬＫ）、 Ｈ−５Ｑ／ＪＴ−１ で与えられる。なお、２次バンドパスフィルタ回路４と
して他の回路構成を利用できることは明らかである。例
えば、第７図に示した従来例の正弦波発振回路９ａから
差動増幅器Ｑ２の部分を除去した回路を使用することが
できる。

第８図は第２図および第５図に示した回路例の振幅制限
回路６に代る、他の具体的回路例を示す図である。

第２図および第５図では、振幅制限回路６に直列逆極性
接続の１対のツェナーダイオードＺＤ１゜ＺＤ２を用い
たが、第８図の回路例では、ブリッジ状に接続された４
個のダイオードＤＩｌ〜Ｄ１４、および各ダイオードの
接続点間に接続されたツェナーダイオードＺＤ９よりな
る。

この構成によれば、ツェナーダイオードの特性（ツェナ
ー電圧）のばらつきを改善することができる。また、２
次バンドパスフィルタ回路４への直流および侶数次信号
の帰還を防止して、交流出力波形の正負対称性を良好な
ものとすることができる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、つぎ
のような効果が達成される。

（１）電力増幅器はＢ級バイアス以上であるので、ドラ
イブ電力を減少でき、従来構成より簡略化されるのみな
らず、電力増幅器からのフィードバックにより、出力電
流歪み、位相ずれなどを補正して所定の出力波形を維持
できる。

（２）電力増幅器からのフィードバックは、発振回路を
構成する２次バンドパスフィルタによって行なわれ、ま
た電力増幅器およびそのドライバ段は、バンドパスフィ
ルタの構成要素と電力増幅の機能を能能しているので、
冗長性を排した簡略な回路構成が実現できる。

（３）帰還ループに設けられた振幅制限回路により、電
源電圧変動の影響を、従来技術の様な自動利得調整機構
なしに除去し、安定した交流バイアス電圧を得ることが
できる。

（４）また、バイアス電圧の直流成分を昇圧トランスの
交流出力を整流して得るようにすれば、スペースおよび
コストの面で有利であり、また信頼性を向上することが
できる。

（５）発振ループの正帰還量を切り換えられる構成とす
れば、例えば２種のトナーを現像しうる装置において、
２種のそれぞれに最適な交流バイアス電圧を発生するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例のブロック図である。 第２図は本発明の１実施例の具体的回路図である。 第３図および第４図は、ＤＣバイアスブロックを構成す
る整流回路およびＤＣ電圧制御回路の他の具体例を示す
回路図である。第５図は擬似正弦波発振ブロックの別の
具体例を示す回路図である。 第６図は従来の静電記録装置用現像バイアス装置のブロ
ック図である。第７図は第６図のブロック中の要部の具
体的な回路例を示す図である。第８図は振幅制限回路の
他の具体例を示す回路図である。 １・・・増幅器、２・・・電力増幅器、３・・・負（内
部）帰還ループ、 ４・・・２次バンドパスフィルタ、 ５・・・帰還量決定回路、６・・・振幅制限回路、７・
・・正帰還ループ、８・・・現像ローラ、１１・・・昇
圧トランス、２２・・・整流回路、２４・・・直流電圧
制御回路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、現像
   ローラにバイアス電圧を印加してトナー現像するための
   静電記録装置用現像バイアス装置において、 増幅器、前記増幅器の出力をその入力側に帰還する内部
   帰還ループ、および前記増幅器の出力をその入力側に正
   帰還する正帰還ループよりなる擬似正弦波発振回路と、 前記擬似正弦波発振回路の出力端にその１次巻線が接続
   され、その２次巻線が現像ローラに接続された昇圧トラ
   ンスとを具備したことを特徴とする静電記録装置用現像
   バイアス装置。
2. （２）前記増幅器は差動増幅器と、前記差動増幅器の出
   力を入力とする電力増幅器とよりなることを特徴とする
   前記特許請求の範囲第１項記載の静電記録装置用現像バ
   イアス装置。
3. （３）増幅器、および前記増幅器の出力をその入力側に
   帰還する内部帰還ループは、２次バンドパスフィルタを
   構成することを特徴とする前記特許請求の範囲第１また
   は２項記載の静電記録装置用現像バイアス装置。
4. （４）正帰還ループは、帰還電圧の振幅制限回路を含む
   ことを特徴とする前記特許請求の範囲第１ないし３項の
   いずれかに記載の静電記録装置用現像バイアス装置。
5. （５）正帰還ループは、帰還量を外部信号に応じて制御
   する回路を含むことを特徴とする前記特許請求の範囲第
   １ないし４項のいずれかに記載の静電記録装置用現像バ
   イアス装置。
6. （６）静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、現像
   ローラにバイアス電圧を印加してトナー現像するための
   静電記録装置用現像バイアス装置において、 増幅器、前記増幅器の出力をその入力側に帰還する内部
   帰還ループ、および前記増幅器の出力をその入力側に正
   帰還する正帰還ループよりなる擬似正弦波発振回路と、 前記擬似正弦波発振回路の出力端にその１次巻線が接続
   され、その２次巻線が現像ローラに接続された昇圧トラ
   ンスと、 昇圧トランスの２次巻線の交流出力を整流して直流電圧
   を得る手段と、 前記直流電圧を前記交流出力に重量する手段とを具備し
   たことを特徴とする静電記録装置用現像バイアス装置。
7. （７）前記直流電圧は、そのレベルが外部信号によって
   制御されることを特徴とする前記特許請求の範囲第６項
   記載の静電記録装置用現像バイアス装置。