Brevet FR2008070A1 — publié le 19700116

i 20Ô807Û La présente invention concerne un dispositif de charge électrostatique pour un appareil de xérographie et plus particulièrement une source d'alimentation perfectionnée du dispositif de charge. 5 Le circuit d'un dispositif de charge classique est représenté dans la figure 1. Ce circuit est constitué, comme représenté, de deux circuits séparés a et b ou a et ç, ces circuits étant interconnectés par l'intermédiaire des bornes X et Y afin de simplifier la description. Lorsque le circuit b est combi-10 né au circuit a, la tension redressée à une alternance, par le redresseur Re, apparaît aux bornes du condensateur C comme représenté dans la figure 2A. Lorsque le circuit, ç, est combiné au circuit a, la tension redressée par les redresseurs Rea et Reb, est appliquée respectivement sur les condensateurs et C2 et la 15 tension de sortie est obtenue entre les bornes du circuit série constitué par les deux condensateurs et C2. Dans ce cas, la tension est une tension redressée à deux alternances. Dans la figure 1, les références L^ et L2 désignent les enroulements primaire et secondaire du transformateur Tf tandis que lés réfé-2o rences Vp et Vs indiquent les tensions d'entrée et de sortie du transformateur Tf. Dans le cas du circuit redresseur à une alternance décrit ci-dessusj le nombre d'éléments dans le circuit est plus faible mais le transformateur n'est pas pleinement utilisé et la 25 tension redressée possède une ondulation importante. Dans le cas du circuit redresseur à deux alternances décrit ci-dessus, le, -transformateur Tf peut être utilisé avec sa capacité maximale-et le nombre de spires de l'enroulement secondaire est seulement,. I3. moitié de celui de l'enroulement secondaire du circuit redresseur 30 à une alternance. Cependant le nombre d'éléments du circuits est plus important. La tension nominale du condensateur peut être égale à la moitié de celle du condensateur du circuit redresseur à une alternance mais on doit utiliser des redresseurs possédant les mêmes caractéristiques nominales. 35 Dans la figure 3 représentant un autre circuit classi que, la tension est redressée par les redresseurs Rea et Reb puis charge les condensateurs C^ et C2. La tension de sortie est prélevée aux bornes de la résistance R. Ce circuit est un circuit redresseur à deux alternances et doubleur de tension. 40 Dans le circuit de puissance décrit ci-dessus, il est 69 14735 3 2008070 aliser un dispositif de charge électrostatique de dimensions réduites, possédant un fonctionnement et une construction efficaces et économiques et fournissant une tension importante. Suivant la présente invention, la tension qui doit être 5 appliquée entre les électrodes, pour provoquer la décharge corona qui communique la charge électrostatique à la feuille de tirage d'un appareil de xérographie, est prélevée aux bornes d'un redresseur appartenant à un circuit série comportant une source de tension alternative élevée, le redresseur et un condensateur, étant 10 donné que, comme représenté dans la figure 6B, lorsqu'on dérive la tension de sortie, la tension du condensateur se superpose à la tension de la source d'alimentation qui est de sens opposé à celle chargeant le condensateur. Suivant la présente invention, la tension de sortie 15 est le double de celle qui est obtenue avec un circuit redresseur classique à une alternance de sorte que l'orsqu'on veut obtenir une tension de sortie égale à la tension fournie par un circuit classique, le nombre de spires de l'enroulement du transformateur diminue de moitié. C'est-à-dire que l'on peut utiliser un trans- 20 formateur ayant une puissance nominale égale à la moitié de celle qui est nécessaire avec les circuits classiques de sorte que les caractéristiques de claquage du redresseur et du condensateur sont aussi réduites de moitié. Ainsi, le coût de fabrication du ' dispositif suivant la présente invention est réduit de façon im-25 portante. Dans le procédé de xérographie le courant nécessaire est 500 microampères (uA) au plus de sorte qu'on peut utiliser une fréquence relativement faible comme décrit ci-dessus. Cependant pour communiquer la charge électrostatique à la couche photo-30 sensible, il est préférable d'utiliser des impulsions aiguës et de fréquence importante. Suivant la présente invention, ceci peut être réalisé par un circuit comportant un circuit série constitué par une source d'énergie alternative ou continue, un condensateur relié à ladite source, un enroulement primaire d'un transformateur 35 et un élément de commutation avec ou sans contacts, autoexcité ou commandé de 1ExtérieurT un redresseur et un circuit de filtrage étant reliés à l'enroulement secondaire, ce qui permet d'induire une tension importante de fréquence élevée dans le circuit secondaire en commandant l'élément de commutation. Avec 40 ce circuit on peut obtenir des impulsions de sortie de fréquence 69 14735 2 20080 7X)i nécessaire d'utiliser un transformateur possédant des dimensions très importantes par rapport â la puissance nécessaire dé façon à obtenir une inductance suffisante pour une basse" fréquence, par exemple 50 ou 60 hertzs, en augmentait' le nombre de spires 5" de l'enroulement primaire. Par conséquent , le nomBïeJ dé Spires de l'enroulement secondaire augmente inévitabïemenfcet là masse d'isolant devient aussi plus importante. Par cdnsëqûent on a essayé d'augmenter la fréquence de la source d'énergie. Par es®3-pie, comme représenté dans la figure 4A, on branche un circuit. 10 redresseur à "une alternance sur un circuit oscillateur comportais un tube électronique classique, ce qui fournit la tension représentée dans la figure 4B. Cependant, ce montage nécessite de plus un circuit d'accord mais on ne peut pas obtenir une tension pe sédant une seule fréquence ou une tension pulsatoire qui permet 15 de réduire les pertes d'énergie. Ce montage nécessite un circui de réaction positif de sorte que le circuit total devient très important et que le fonctionnement n'est pas stable étant donné que la tension de sortie varie de façon importante0 On a aussi utilisé un circuit identique à celui qui 20 est représenté dans la figure 5A dans lequel un circuit redresseur à une alternance est relié à un oscillateur de relaxation bien connu, ce qui fournit une tension identique à celle qui est représentée dans la figure 5B. Ce circuit a un inconvénient qui est que le noyau du transformateur oscillateur Tf tend à se satm-25 rer à cause de l'aimantation continue de sorte que l'inductance est réduite. Les périodes de conduction et de non conduction ds l'élément de commutation (transistor Q dans la figure 5A), sont égales de" sorte que le coefficient d'utilisation est important et que l'on peut obtenir une onde rectangulaire impulsionnelle 30 mais le sommet de celle-ci est plat. Ce montage nécessite de plus une réaction positive importante de sorte que les pertes dues & cette réaction ne sont pas négligeables . Le-fonctionnement n'est • pas stable et est très influencé par les variâ1ifit>nsi des "tensions -g • ' -- ^ .» t - \ * ... . - d'entree et de sortie et par là temperat'ure de* sorte que la de-35 charge corona n'est pas stable-et qu'il'y" à ttfr fisque-'de décharge - par étincelles. ' " ' ^ î Etant donné que lé fônctionnenient du" Circuit représente, dans les figures 4A et 5A est'biten rcônnu' 'à 'cëtix qùi %fôfïts familiers avec cette technique, il ne sera pas décrit ici. 40 La présente 'invention se propose prinèi^alëmeïit de ré 69 14735 4 2008070 importante et possédant des flancs de montée et de descente rai-des. Lorsqu'on utilise une tension de fréquence importante il n'est pas nécessaire d'augmenter le nombre de spires du trans-5 formateur pour obtenir l'inductance nécessaire de sorte que le transformateur peut avoir des dimensions réduites, ce qui en réduit le coût. La présente invention sera mieux comprise par la description suivante d'une forme de réalisation particulière don-10 née à titre d'exemple et représentée au dessin annexé dans lequel : La figure 1 est un schéma d'un dispositif de charge classique pour un appareil de xérographie. Les figures 2A et 2B représentent les formes d'onde 15 de la tension de sortie du circuit représenté dans la figure 1. La figure 3 est un schéma d'une seconde forme de réalisation d'un circuit d'alimentation classique. La figure 4A est un schéma d'une troisième forme de réalisation d'un circuit d'alimentation classique. 2o La figure 4B représente la forme d'onde de la tension de sortie du circuit de la figure 4A. La figure 5A est un schéma d'une quatrième forme de réalisation d'un circuit d'alimentation classique. La figure 5B représente la forme d'onde de la tension 25 de sortie du circuit de la figure 5A. La figure 6 est un schéma d'une première forme de réalisation d'un circuit suivant la présente invention. La figure 6B représente la forme d'onde de la tension de sortie du circuit de la figure 6A. 30 La figure 7 est un schéma d'une seconde forme de réali sation du circuit suivant la présente invention. La figure 8 représente les formes d'onde des tensions et des courants en différents points du circuit de la figure 7. Dans la figure 6A, représentant la première forme de ré-35 alisation du circuit suivant la présente invention, vin redresseur D et un condensateur C sont branchés en série avec une source de tension alternative élevée . AC et les bornes de sortie A.Bsont disposées de part et d'autre du redresseur D. La tension existant aux bornes de la source d'alimentation AC est désignée par e et 40 la tension de charge du condensateur C est désignée par Vc. Ce 69 14735 5 2008070 circuit est identique à un circuit redresseur classique à une alternance rais à part que les bornes de sortie Aft sont disposées de part et d'autre du redresseur D. Cependant, comme représenté dans la figure 6B, l'alternance de la tension d'alimentation, 5 qui est supprimée par le redresseur et n'est pas utilisée dans le circuit redresseur classique, peut être superposée à la tension de charge Vc du condensateur C de sorte que l'on peut utiliser les deux alternances de la tension fournie par la source d'alimentation alternative AC. 10 Dans la seconde forme de réalisation du circuit selon la présente invention, représentée dans la figure 7, un élément de commutation S et un condensateur C sont branchés en série avec l'enroulement primaire d'un transformateur Tf. Le condensateur C possède deux bornes 1 et 2 qui doivent être reliées, 15 par l'intermédiaire d'une résistance R, à la source d'alimentation alternative ou continue. L'enroulement secondaire L£ du transformateur Tf est relié à un circuit de redressement à une alternance et de filtrage comportant un redresseur D, un condensateur Cp, des bornes d'entrée 5 et 6 et des bornes de sortie 20 7 et 8. Lorsque l'élément de commutation est ouvert et fermé avec une fréquence importante, l'enroulement primaire L^ est traversé par un courant puisatoire possédant une fréquence de ' répétition importante et des flancs de montée et de descente 25 raides de sorte que des impulsions de valeur importante et de fréquence élevée apparaissent dans l'enroulement secondàirë'L2. La figure 8 représente des formes d'onde des tensions et des courants en différents points du circuit d'alimentation de la figure 7. Le rapport de transformation du transformateur 30 Tf est 1/n et la force contre électromotrice apparaissant dans l'enroulement primaire L^ est donnée par la relation : ePP = 1i\/\ 35 dans laquelle L est l'inductance de l'enroulement primaire L^ et Cp est la capacité distribuée. . Dans la figure 8, Vc représente la forme d'onde de la tension aux bornes du condensateur C. TQ représente le temps pendant lequel l'élément de commutation S est fermé, i représente 40 le courant traversant le circuit lorsque -l'élément de commuta- 69 14735 6 200.8070 tion est fermé, i^ étant la valeur maximale, e^ représente la tar sion pulsatoire existant aux bornes de ;1®enroulement , cette tension ep étant multipliée n fois pour fournir la tension de sortie eg aux bornes de l'enroulement secondaire L^. La-tensica 5 e_ est redressée par le redresseur à une alternance D. et filtras o' - - • ■" par le condensateur Cp de sorte que la tension représentée par e-f_g est obtenue entre les bornes de sortie 7 et 8. La forme d'onde de la tension existant entre les bornes 5 et 7 est reps-a-sentée par e^_^. Lorsque la teasion de sortie est prélevée ent 10 les bornes 5 et 7, la tension existant entre les bornes 7 et B est superposée à la tension de charge du condensateur Cp de sorte que l'on peut obtenir une tension importante. Lorsqu'il n'est pas nécessaire d'obtenir une tension importante, le nombre de spires des enroulements du transformateur peut être réduit s;: 15 la puissance nominale des éléments peut être inférieure de sor'iî que ce montage est particulièrement avantageux lorsqu'il est ut a.' lisé dans le dispositif de charge d'un appareil de xérographie dans lequel le courant n'est pas important et peut être un cetïSâî pulsatoire. 69 14735 7 2008070 REVENDICATIONS 1) - Dispositif de charge électrostatique pour un appareil de xérographie comportant un circuit d'alimentation caractérisé par le fait qu'il comprend une source d'alimentation alter-5 native possédant une tension de valeur convenable, un redresseur et un condensateur qui sont tous deux branchés en série avec la source d'alimentation et des bornes de sortie situées de part et d'autre du redresseur pour alimenter des électrodes qui provoquent la décharge corona. 10 2) - Dispositif de charge électrostatique pour un appa reil de xérographie caractérisé par le fait qu'il comporte un circuit série constitué par une source d'énergie alternative ou continue, un condensateur relié à ladite source, tin enroulement primaire d'un transformateur et un élément de commutation autoexci-15 té ou commandé de l'extérieur, un circuit de redressement et de filtrage étant branché aux bornes de l'enroulement secondaire du transformateur de façon à induire une tension importante aux bornes de cet enroulement secondaire en commutant l'élément de com?-mutation, cette tension étant destinée à provoquer la décharge 20 corona. 3) - Dispositif suivant la revendication 2), caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un circuit qui commande périodiquement l'élément de commutation avec une fréquence de répétition très supérieure à la fréquence de la source d'alimenta- 25 tion sans utiliser de circuit oscillant à réaction positive. 4) - Dispositif suivant la revendication 2), caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un circuit de mise en forme des signaux qui commute l'élément de commutation avec une fréquence de répétition très supérieure à la fréquence de la source 30 d'alimentation de sorte que l'on peut obtenir une tension possédant des flancs de montée et de descente très raides, une crête très aiguè" et comportant de nombreuses composantes de haute fréquence . 5) - Dispositif suivant la revendication 1), caractéri-35 sé par le fait que la tension d'alimentation alternative est la tension à haute fréquence induite aux bornes du secondaire du transformateur obtenue en commandant l'élément de commutation appartenant à un circuit série constitué par une autre sour 69 14735 8 2008070 ce d'alimentation continue ou alternative, un condensateur relié à cette seconde source d'alimentation, l'enroulement primaire du transformateur et l'élément de commutation.