JP2009069815A - 画像形成装置及び高電圧出力用電源 - Google Patents

Abstract

【課題】 回路規模を大きくすること無く、かつ、コストの増大を抑制して、定電圧制御と定電流制御とを切り替えを可能とする。
【解決手段】 負荷に電圧を出力する回路で、電流検出部によって検出される電流値が定電流になるように電圧設定部に設定する電圧を制御する定電流制御と、フィードバック部によってフィードバックされる電圧値に基づいて負荷に出力する電圧が定電圧になるように電圧設定部に設定する電圧を制御する定電圧制御とを切り換え可能にする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、プリンタなどの画像形成装置に適用可能な高圧電源に関する。

用紙に画像を形成する画像形成装置として、従来から、複写機、インクジェットプリンタ、レーザビームプリンタなどが知られている。ここではレーザビームプリンタを例にあげて説明する。レーザビームプリンタは図１１のような構成である。図１１において、１０１は静電潜像担持体である感光ドラム、１０２は感光ドラム１０１に静電潜像を形成するための光源としての半導体レーザである。１０３はモータ１０４によって回転する回転多面鏡であり、１０５は半導体レーザ１０２から発射されて感光ドラム１０１上を走査するレーザビームである。１０６は感光ドラム１０１の表面をほぼ均一な状態に帯電するための帯電部材としての帯電ローラである。１０７は感光ドラム１０１上に形成された静電潜像を現像剤としてのトナーで現像するための現像器である。１０８は現像器１０７で現像されたトナー像を用紙に転写するための転写部材としての転写ローラである。１０９は用紙に転写されたトナー像を加圧及び加熱して融着するための定着部としての定着ローラである。

１１０は第１給紙ローラであり、１回転する事によってカセット１２７から用紙を１枚ずつ送り出すローラである。カセット１２７は記録用紙のサイズを識別する機能（不図示）を有している。１１１は用紙のサイズを識別する機能を有していない手差し給紙口（不図示）から用紙を搬送路に送り込む手差し給紙用のローラである。１１２は第２給紙ローラであり、画像形成装置に対して着脱可能なオプション給紙装置のカセット１２８から用紙を搬送路に送り込むためのローラである。１１３は着脱可能で封筒のみ積載可能な封筒フィーダ（不図示）から用紙を１枚ずつ搬送路に送り込む封筒フィーダ用の給紙ローラである。１１４、１１５は各カセット１２７、１２８から給紙された用紙を搬送する搬送ローラである。なお、１００は感光ドラム１０１と帯電ローラ１０７と現像器１０７とが一体化されたプロセスカートリッジであり画像形成装置に着脱可能である。

１１６は封筒フィーダ以外から給紙された用紙を検出するための用紙検出用のセンサ、１１７は搬送された用紙を感光ドラム１０１へ送り込む搬送ローラ、１１８は給紙される用紙の先端位置に対して感光ドラム１０１への画像書き込み位置（記録／印字）との同期をとると共に、給紙された用紙の搬送方向の長さを測定（先端と後端とを検知して長さを測定）するための用紙位置検出用のセンサである。１１９は定着後の用紙の有無を検出するための排紙センサ、１２０は定着後の用紙を機外に排出するための排出ローラである。

１２１は印字された用紙の搬送先を切り換えるフラッパである。用紙の搬送先としては装置外にフェースダウン状態（印字面が下の状態）で排出する排紙トレイ（不図示）、または、用紙の両面に画像を形成するために用紙を反転させて搬送するための両面搬送路１２９がある。１２２は両面搬送路１２９に搬送された用紙を反転部（不図示）に搬送するための搬送ローラ、１２３は用紙の反転部に搬送された用紙を検出するセンサである。１２４は反転搬送ローラであり、用紙を所定のタイミングで反転させて両面搬送路１２９に送るためのローラである。１２５は両面搬送路１２９で用紙を検出するためのセンサであり、１２６は用紙を再び画像形成のための搬送路へ送り込むための搬送ローラである。なお、両面搬送路１２９と搬送ローラ１２２、反転搬送ローラ１２４、搬送ローラ１２６、センサ１２５は両面ユニット１３０としてユニット化されており、画像形成装置に着脱可能な構成である。

このような画像形成装置の画像形成動作を制御するための制御系の回路構成ブロック図を図１２に示す。図１２において、２０１はプリンタコントローラであり、不図示のホストコンピュータ等の外部機器から送られる画像のコードデータを印字に必要なビットマップデータに展開する機能を有している。そして、プリンタコントローラ２０１は、プリンタ内部の状態に関する情報（用紙の搬送状態、カセット内の用紙の有無等）を読み取り、読み取った情報に基づきプリンタの動作を指示及び管理する。また、プリンタコントローラは、読み取ったプリンタの状態を表示する機能も有している。２０２はプリンタエンジンの各部をプリンタコントローラ２０１の指示にしたがって動作制御するプリンタエンジン制御部である。エンジン制御部２０２は、プリンタコントローラ２０１へプリンタ内部の状態に関する情報を報知する機能を有する。２０３はエンジン制御部２０２の指示に従い、用紙を搬送するための搬送ローラの駆動部（不図示のモータ等）の駆動／停止を行う用紙搬送制御部である。２０４は帯電ローラによる帯電動作、現像器による現像動作、転写ローラによる転写動作等を実行する際に各動作における高電圧の出力の制御をエンジン制御部２０２の指示にしたがって行う高圧制御部である。２０５はモータ１０４の駆動と停止及びレーザビームの点灯動作をエンジン制御部２０２の指示にしたがって制御する光学系制御部である。２０６は、センサ１１６、１１８、１１９、１２３、および１２５からの出力を入力するセンサ入力部である。２０７は定着器の温度をエンジン制御部２０２の指定した温度に調節するための定着温度制御部である。

２０８は着脱可能なオプションカセットの動作を制御するオプションカセット制御部で、エンジン制御部２０２の指示により駆動系の駆動と停止を行うと共に、オプションカセットの紙の有無状態、紙サイズの情報をエンジン制御部２０２に送信する。

２０９は画像形成装置に着脱可能な両面ユニット１３０の動作を制御する両面ユニット制御部である。両メニュニット制御部２０９は、エンジン制御部２０２の指示にしたがって、両面ユニット内での用紙の反転および再給紙動作を行う。また、その動作状態をエンジン制御部２０２に送信する。

２１０は画像形成装置に着脱可能な封筒フィーダの動作を制御する封筒フィーダ制御部である。封筒フィーダ制御部２１０は、エンジン制御部２０２の指示により駆動系の駆動と停止を行うとともに、封筒フィーダの紙有無状態をエンジン制御部２０２に送信する。

図１３に、レーザビームプリンタに使用可能な従来の直流電圧印加回路の概略構成を示す。なお、以下、直流電圧をＤＣバイアスと言う。５０１はＤＣバイアスの印加回路であり、電圧設定回路部５０２、トランス駆動回路部５０３、高圧トランス５０４、フォードバック回路部５０５から構成される。電圧設定回路部５０２はＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号に応じて設定値が変更可能であり、負荷に印加する電圧を設定するための回路である。なお、高圧トランス５０４は高電圧を生成するための電圧生成部としてのトランスである。トランス駆動回路部５０３は高圧トランス５０４を駆動するための回路である。フィードバック回路部５０５は負荷に印加される電圧値を抵抗Ｒ８１で検出して、アナログ値として電圧設定回路部５０２にフィードバックされる。そして、このフィードバックされたアナログ値をもとに、負荷に一定の電圧が印加されるように制御される。なお、負荷は、例えば上述した帯電ローラ１０６などである。また、Ｖｃｃは電源電圧である。

このような回路構成を用いて負荷に印加する電圧をコントロールして、負荷に対してある一定値の電圧を印加することが可能となる。このような回路構成に関する技術は、例えば、特許文献１などで示されている。特許文献１に開示されているＤＣバイアス印加回路の構成では、負荷に印加する電圧値を一定に制御できる。しかし、負荷に流れている電流値を検知する構成が設けられていないので、負荷に流れる電流に応じて印加電圧を精度よく出力することができない。

このような、負荷の状態（検知した電流値）に応じて負荷に印加する電圧を一定に制御する定電圧制御と、負荷に流れる電流を一定に制御する定電流制御との両方を切り換えて制御したいという要望がある。従来は、定電圧制御と定電流制御とを切り換えて制御する場合は、定電圧制御用の回路と定電流制御用の回路とを別々に設ける構成をとっていた（例えば、特許文献２、特許文献３を参照）。つまり、制御用の回路を２つ設ける構成が一般的であった。
特開平６−３９３２号公報 特開平１０−３２９７９号公報 特開平９−１７９３８３号公報

つまり、負荷の電流値に応じて負荷に印加する電圧を一定に制御する定電圧制御と、負荷に流れる電流を一定に制御する定電流制御とを切り換える構成をとる場合は、従来は制御用の回路を別々に設ける構成であった。そのため、回路規模が大きくなる、また、回路を構成するためのコストが増大するという課題があった。

また、制御用の回路を複数設ける構成では、夫々の回路動作状態を考慮して切り替えを行う必要が生じる場合もあり、回路の切り換え動作に時間がかかる場合も想定される。切り換え動作の時間が長くなれば、負荷に対して目標となる電圧を出力するまでに時間がかかることも想定され、切り換え動作時間が装置全体の動作時間を長くしてしまう可能性も考えられる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、回路規模を大きくすること無く、かつ、コストの増大を抑制して、定電圧制御と定電流制御とを切り替えが可能とすることを目的とする。

また、本発明は、回路の定電圧制御と定電流制御制御の動作の切り換えを速くすることを目的とする。

上記課題を解決するための、本発明の電源は、出力電圧を設定する電圧設定部と、前記電圧設定部で設定された電圧を負荷に出力する電圧生成部と、前記電圧生成部から前記負荷に出力される電圧を検出して前記電圧設定部にフィードバックさせるフィードバック部と、前記電圧設定部によって設定された電圧が前記負荷に出力された際に、前記フィードバック部に流れる電流値と前記負荷に流れる電流値とを加算した電流値を検出する電流検出部と、前記電流検出部によって検出される電流値が定電流になるように前記電圧設定部に設定する電圧を制御する定電流制御と、前記フィードバック部によってフィードバックされる電圧値に基づいて前記負荷に出力する電圧が定電圧になるように前記電圧設定部に設定する電圧を制御する定電圧制御とを切り換え可能である制御部とを有することを特徴とする。

また、本発明の他の電源は、出力電圧を設定する電圧設定部と、前記電圧設定部で設定された電圧を負荷に出力する電圧生成部と、前記電圧設定部によって設定された電圧が前記負荷に出力された際に、前記負荷に流れる電流値を検出する電流検出部と、前記電流検出部によって検出される電流値を前記電圧設定部にフィードバックさせるフィードバック部と、前記電圧生成部から前記負荷に出力される電圧が定電圧になるように前記電圧設定部に設定する電圧を制御する定電圧制御と、前記フィードバック部によってフィードバックされる電流値が定電流になるように前記電圧設定部に設定する電圧を制御する定電流制御とを切り換え可能である制御部とを有することを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、画像形成動作を実行する画像形成部と、前記画像形成部に出力する電圧を設定する電圧設定部と、前記電圧設定部で設定された電圧を前記画像形成部に出力するための電圧生成部と、前記電圧生成部から前記画像形成部に出力される電圧を検出して前記電圧設定部にフィードバックさせるフィードバック部と、前記電圧設定部によって設定された電圧が前記画像形成部に出力された際に、前記フィードバック部に流れる電流値と前記画像形成部に流れる電流値とを加算した電流値を検出する電流検出部と、前記電流検出部によって検出される電流値が定電流になるように前記電圧設定部に設定する電圧を制御する定電流制御と、前記フィードバック部によってフィードバックされる電圧値に基づいて前記画像形成部に出力する電圧が定電圧になるように前記電圧設定部に設定する電圧を制御する定電圧制御とを切り換え可能である制御部とを有することを特徴とする。

また、本発明の他の画像形成装置は、画像形成動作を実行する画像形成部を有する画像形成装置であって、前記画像形成部に出力する電圧を設定する電圧設定部と、前記電圧設定部で設定された電圧を前記画像形成部に出力する電圧生成部と、前記電圧設定部によって設定された電圧が前記画像形成部に出力された際に、前記画像形成部に流れる電流値を検出する電流検出部と、前記電流検出部によって検出される電流値を前記電圧設定部にフィードバックさせるフィードバック部と、前記電圧生成部から前記画像形成部に出力される電圧が定電圧になるように前記電圧設定部に設定する電圧を制御する定電圧制御と、前記フィードバック部によってフィードバックされる電流値が定電流になるように前記電圧設定部に設定する電圧を制御する定電流制御とを切り換え可能である制御部とを有することを特徴とする。

また、本発明の電圧印加回路は、出力電圧を設定する電圧設定回路と、前記電圧設定回路で設定された電圧を負荷に出力するトランスと、前記トランスから前記負荷に出力される電圧を検出して前記電圧設定部にフィードバックさせるフィードバック回路と、前記電圧設定回路によって設定された電圧が前記負荷に出力された際に、前記フィードバック回路に流れる電流値と前記負荷に流れる電流値とを加算した電流値を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路によって検出される電流値が定電流になるように前記電圧設定回路に設定する電圧を制御する定電流制御と、前記フィードバック回路によってフィードバックされる電圧値に基づいて前記負荷に出力する電圧が定電圧になるように前記電圧設定回路に設定する電圧を制御する定電圧制御とを切り換え可能である制御部とを有することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、回路規模を大きくすること無く、かつ、コストの増大を抑制して、定電圧制御と定電流制御とを切り替えが可能となる。

また、回路の定電圧制御と定電流制御制御の動作の切り換えを速くすることが可能となる。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下で説明される本発明の技術範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであり、以下の個々の実施形態によって限定されるものではない。

（第１実施形態）
本実施形態では、帯電部材としての帯電ローラに直流成分の電圧を重畳した電圧（以下帯電バイアスと言う）を印加する帯電電圧印加回路を備える。そして、その直流成分の帯電バイアスが定電圧電源によって生成され、その定電圧電源による帯電バイアス出力時に帯電部材に流れる電流値を検出する電流検出回路を有する。なお、帯電部材によって帯電される像担持体としての感光ドラムに残存する電位を発光素子を用いた露光部にて光を照射して除電を行う機能を有する画像形成装置を前提としている。

なお、画像形成装置の動作を制御する回路構成については、上述した図１２の構成と同様であるため説明は省略する。

感光ドラムの非画像形成領域（画像形成を行わない期間における領域）において、発光素子を用いた露光部にて光を照射して、感光ドラムに残存する電位を除電した状態にする。そして、帯電電圧印加回路を用いて所定の電圧を帯電部材としての帯電ローラに印加し、かつ、そのときに帯電ローラに流れる電流値を検出する。検出した電流値が所望の値になったときの定電圧電源の出力電圧を検出し、その検出した電圧を基に、感光ドラム上の電位を一定に制御する。この制御を行うための高電圧出力用の電源を以下、高圧電源と言う。

図１に実施形態における画像形成装置の画像形成部の構成を示す。なお上述した図１１で説明した構成と同じものについては同じ符号を用いて説明する。
１０１は像担持体としての感光ドラム、１０６は感光ドラム１０１を帯電するための帯電部材としての帯電ローラ、１０７は感光ドラム１０１に現像剤であるトナーを搬送するための現像ローラ（現像スリーブとも言う）である。また、１０８は感光ドラム１０１に形成されたトナー像を用紙に転写するための転写部材としての転写ローラである。１３３は感光ドラム１０１上に残存する電位を除電するための露光部としての前露光用の光源である。１３１は帯電ローラ１０６に帯電バイアスを印加するための電圧印加回路としての帯電バイアス印加回路である。１３２は転写ローラ１０８に転写電圧を印加するための電圧印加回路としての転写バイアス印加回路である。１０２は感光ドラム１０１に潜像を形成するためのレーザ光源である。

図２に本発明の第一の実施形態における帯電バイアス印加回路１３１の構成を示す。
３０２は出力する電圧を設定する電圧設定部としての電圧設定回路部であり、エンジン制御部２０２から入力端子を介して設定されるＰＷＭ信号に応じて出力される電圧の値が変更される。３０４は高電圧を生成する高圧トランスである。３０３は、電圧生成部としての高圧トランス３０４を駆動するトランス駆動回路部であり、駆動信号がエンジン制御部２０２から入力されることにより駆動される。３０６はフィードバック回路部であり、抵抗Ｒ６１を介して出力電圧をモニタして、モニタした電圧を電圧設定回路部３０２にフィードバックして、設定されるＰＷＭ信号の設定値に応じた出力電圧値になるように設けられたフィードバック部である。３０５は電流検出回路部であり、帯電ローラ１０６に流れる電流値Ｉ６２とフィードドバック回路部３０６から流れる電流値Ｉ６１とが加算された電流値Ｉ６３を抵抗Ｒ６３で検出する電流検出部として機能する。そして、検出した電流値が出力端子Ｊ５０１からアナログ値としてエンジン制御部２０２に伝送される。なお、Ｖｃｃは電源電圧である。

感光ドラム１０１と帯電ローラ１０６との間で放電が開始するまでは、感光ドラム１０１と帯電ローラ１０６との間は絶縁状態になっている。そのため、放電が開始されるまでは、検出用の抵抗Ｒ６３に流れる電流はフィードバック回路部３０６から流れてくる電流値Ｉ６１のみである。電流値Ｉ６１は、入力されるＰＷＭ信号で設定される電圧値Ｖｐｗｍと基準電圧値Ｖｒｅｆ、抵抗Ｒ６４及びＲ６５の値に基づいて次式のように決定される。
Ｉ６１＝（Ｖｒｅｆ−Ｖｐｗｍ）／Ｒ６４−Ｖｐｗｍ／Ｒ６５
また、電流値Ｉ６１がフィードバック抵抗Ｒ６１を流れることで、出力電圧Ｖｏｕｔも次式のように設定される。
Ｖｏｕｔ＝Ｉ６１×Ｒ６１＋Ｖｐｗｍ≒Ｉ６１×Ｒ６１
つまり、図３に示す直線１のように、放電が開始されるまでは、ＰＷＭ信号に応じた電流値Ｉ６１の電流しか抵抗Ｒ６３には流れない。

しかし、感光ドラム１０１と帯電ローラ１０６との間で放電が開始されると、帯電ローラ１０６に流れる電流値Ｉ６２とフィードバック回路から流れる電流値Ｉ６１を加算した電流値Ｉ６３が流れる。つまり、図３に示すように、放電が開始した時点から分岐点をもった曲線２となる。

帯電ローラ１０６に流れる電流は、曲線２から直線１を引いたΔ値で算出することができる。そして、このΔ値が所定の電流値になった時点を放電が開始した電圧と判断する。放電が開始したと判断するΔ値は、図４に示すように感光ドラム１０１の膜厚や環境に応じた特性（電流値と印加電圧との関係）を考慮して安定した放電電流値が検知できる値である。なお、図４の環境Ｈ／Ｈとは高温度で高湿度環境を意味し、環境Ｎ／Ｎとは常温度で常湿度環境を意味し、環境Ｌ／Ｌとは低温度で低湿度の環境を意味する。それぞれの環境及び感光ドラムの膜厚とによってΔ値を得るための放電開始電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が異なってくることを示している。

また、図５に示すように印加電圧と感光ドラム１０１上の電位とがリニアな関係（相関が取れる）になるように感光ドラム１０１と帯電ローラ１０６の特性を設定する。放電が開始する電圧が検出できれば、図６に示すように所定の電圧値（ΔＰＷＭ値）を加算する。加算する電圧値であるΔＰＷＭ値は、図６に示されるように感光ドラム１０１の膜厚と環境に応じた放電開始電圧値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の夫々で適宜設定される。そして、感光ドラム１０１の電位を一定の電位にする。このような構成を設けることで、感光ドラム１０１の膜厚や環境特性等の変動が生じても帯電ローラ１０６に印加する電圧を設定して、感光ドラム１０１の電位をほぼ一定にすることが可能となる。

なお、ここで示した環境と膜厚の組み合わせは一例であって、これ以外の組み合わせの場合は、その組み合わせに最適な放電開始電圧を設定すればよい。また、画像の濃度を変化させたい場合は、加算する△ＰＷＭを変更すればよい。

なお、図５、図６においても環境Ｈ／Ｈとは高温度かつ高湿度環境を意味し、環境Ｎ／Ｎとは常温度かつ常湿度を意味し、環境Ｌ／Ｌは低温度かつ低湿度を意味している。本実施形態では、環境Ｈ／Ｈとして３２．５度／８０％、環境 Ｎ／Ｎとして２３．０度／５０％、環境Ｌ／Ｌとして１５．０度／１０％を条件としている。

次に、本実施形態の動作を説明するフローチャートを図７に示す。なお、図７のフローチャートの動作は画像形成装置のエンジン制御部２０２（図２）によって制御される。

まず、画像形成装置の電源がＯＮされた場合、もしくは、画像形成装置がプリント指示された後（Ｓ３００）、画像形成装置のイニシャライズ動作が開始される。イニシャライズ動作では感光ドラム１０１の前回転動作が実行され、感光ドラム１０１が回転駆動される（Ｓ３０１）。そして、このようなイニシャライズ動作を実行している際の非画像形成領域（画像形成を行わない期間での領域）において、感光ドラム１０１を前露光する動作が開始される。前露光の動作では回転される感光ドラム１０１に対して、前露光部である光源１３３を所定の駆動信号で駆動して発光させて、感光ドラム１０１の表面を露光する（Ｓ３０２）。なお、この前露光の動作は感光ドラム１０１の表面の電位を均一にして電位ムラをなくすために行われる。

その後、電圧設定回路部３０２に所定の入力電圧値としてＰＷＭ値１を入力して電圧を印加する（Ｓ３０３）。ＰＷＭ値１は、前述した放電開始電圧値の近傍（例えば、―６００Ｖ程度の値）を印加するように予め設定しておく。そして、電圧を印加して帯電部材として帯電ローラ１０６から流れてくる電流Ｉ６２とフィードバック回路３０６から流れてくる電流Ｉ６１に流れる電流値を合計した電流Ｉ６３を電流検出回路部３０５で検出する。電流値Ｉ６３は出力端子Ｊ５０１からアナログ値として検知する（Ｓ３０４）。その検知したアナログ値に基づき、前述した図３で示したように放電電流を算出する。そして、その算出値とα値と比較し、α値以上となっているか否かの判断を行う（Ｓ３０５）。なおα値とは、前露光部（図１の光源１３３）の故障を検知するための閾値である。算出値がα値より小さい場合には、前露光部が故障している可能性が有ると判断して定電圧制御を実施する（Ｓ３０６）。前露光部が故障している場合は、所定の入力電圧としてＰＷＭ値５（例えば―１０００Ｖなどの予め設定した値）を印加する（Ｓ３０７）。ここで、エンジン制御部２０２がＰＷＭ値を固定して電圧を印加した場合には、抵抗Ｒ６１を介して出力電圧をモニタして、モニタした電圧を電圧設定回路部３０２にフィードバックして、設定されるＰＷＭ信号の設定値に応じた出力電圧値になるように定電圧制御が実行される。

そして、この設定で帯電バイアスが出力されてプリント動作が実行される（Ｓ３１９。）なお、前露光部が故障していると判断した場合は、画像形成装置の制御部が故障であることを示す信号を表示部（不図示）やホストコンピュータなどの外部装置（不図示）に出力すればよい。

また、算出値がα値以上である場合には、前露光部が正常であると判断し、定電流制御の一連の動作を開始する（Ｓ３０８）。まず、電圧設定回路部３０２に所定の入力電圧値としてＰＷＭ値２（前述した放電開始電圧の近傍の電圧値であり、放電開始電圧よりも小さい値）を印加する（Ｓ３０９）。そして、帯電ローラ１０６から流れてくる電流Ｉ６２とフィードバック回路から流れてくる電流Ｉ６１に流れる電流値を合計した電流Ｉ６３を電流検出回路部３０５で出力端子Ｊ５０１から出力されるアナログ値として検出する（Ｓ３１０）。そして、その検出値から放電電流値を算出する（Ｓ３１１）。ステップＳ３１２およびＳ３１４において、エンジン制御部２０２は、算出した放電電流値と前述した△値とを比較し、算出した放電電流値が△値の公差内となっているか否かの判断を行う。算出値が（△―交差値）以下の場合には（ステップＳ３１２においてＹＥＳ）、エンジン制御部２０２は、放電開始電圧はより高い設定にあると判断し、入力電圧（ＰＷＭ値）をステップアップさせる（Ｓ３１３）。ここでステップアップとはＰＷＭ値を予め定められた値、増加させることを意味する。なお、ＰＷＭ値の増加とは設定するパルス幅の値を増加させることである。また、算出値が（△―公差値）より大きい場合であって（ステップＳ３１２においてＮＯ）、かつ算出値が（△＋公差値）以上である場合は（ステップＳ３１４においてＹＥＳ）、エンジン制御部２０２は、放電開始電圧はより低い設定にあると判断し、入力電圧値（ＰＷＭ値）をステップダウンさせる（Ｓ３１５）。ここでステップダウンとはＰＷＭ値を予め定められた値、減少させることを意味する。なおＰＷＭ値の減少とは設定するパルス幅の値を減少させることである。このような動作を行い、算出値が△値の公差内となった場合に（ステップＳ３１４においてＮＯ）、エンジン制御部２０２は、そのときの入力電圧としてのＰＷＭ値３を放電開始電圧として設定する（Ｓ３１６）。その後、決定した放電開始電圧としてのＰＷＭ値３に、感光ドラム１０１を帯電する際の電位に相当する入力電圧値としての△ＰＷＭ値（図６で説明した値）を加算する（Ｓ３１７）。そして、プリント時の入力電圧値としてＰＷＭ値４（ＰＷＭ値３＋△ＰＷＭ値）を電圧設定回路部３０２に設定する（Ｓ３１８）。これらの設定が完了した後、プリント動作が開始される（Ｓ３１９）。

なお、本実施形態では、公差値を±０．５μＡとしている。この値は回路構成（使用する回路素子の特性）などに応じて適宜変更可能である。

以上、第１実施形態の構成によれば、回路規模を大きくすること無く、かつ、コストの増大を抑制して、定電圧制御と定電流制御とを切り替えが可能となる。

また、定電圧制御と定電流制御の切り替えが連続的にできるようになるため、感光ドラム１０１上の電位のムラが低減される。また、感光ドラム１０１の膜厚や環境の状態に左右されずに、感光ドラム１０１表面の電位の状態がほぼ一定になり、感光ドラム１０１上の帯電によるムラが低減されて、高品質な画像を形成することが可能となる。

また、定電圧制御と定電流制御の切り替えが連続的にできるようになるため、感光ドラム１０１上の電位のムラが低減されるので、例えば、グレースケールの画像等を高画質にすることが可能となる。

また、回路の定電圧制御と定電流制御制御の動作の切り換えを速くすることが可能となる。

また、本実施形態によれば、負荷に流れる電流を正確に算出することができ、安定した定電流制御が可能となる。

（第２実施形態）
本実施形態では、転写部材としての転写ローラ１０８（図１参照）に直流成分を重畳した電圧（以下転写バイアスと言う）を印加する転写電圧印加回路を備える。その直流成分が定電圧電源によって生成され、その定電圧電源の出力時に転写ローラ１０８に流れる電流値を検出する検出回路を有する画像形成装置が前提となる。なお、画像形成装置の画像形成部の構成については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。

画像を形成していない非画像形成期間において、転写電圧印加回路を用いて所定の電圧を印加して、印加した電圧を徐々に高くする。かつ、そのときに転写ローラ１０８に流れる電流値を検出する。検出した電流値が所望の値になったときの定電圧電源の出力電圧を検出する。検出した出力電圧と電流値とより、転写ローラ１０８の抵抗値を算出する。算出した抵抗値をもとに定電流制御又は定電圧制御の選択を行い、転写ローラ１０８に最適な電圧を印加するように制御する。

本実施形態ではこのように制御することを特徴とし、その制御を実行するために必要な高電圧電源を提案する。

図８に本実施形態における転写電圧印加回路の構成を示す。なお、本実施形態の回路構成は第１実施形態で説明した構成と同様であるが、回路構成中の抵抗値やコンデンサ容量、また、ＰＷＭ値などは負荷への供給電圧等によって適宜変更している。

４０２は電圧設定回路部であり、エンジン制御部２０２から入力されるＰＷＭ信号に応じて高電圧出力が可変に設定することが可能になっている。４０４は高電圧を生成するための電圧生成部としての高圧トランスである。４０３は高圧トランス４０４を駆動するトランス駆動回路部であり、エンジン制御部２０２からの駆動信号によって駆動される。４０６はフィードバック回路部であり、Ｒ７１を介して出力電圧を検出し、検出した電圧を電圧設定回路部４０２にフィードバックして、ＰＷＭ信号の設定の応じた出力電圧値になるように設けられた回路である。４０５は電流検出回路部で、転写ローラ１０８に流れる電流値Ｉ７２とフィードバック回路４０６から流れる電流値Ｉ７１を加算した電流値Ｉ７３をＲ７３で検出する。そして、端子Ｊ６０１からアナログ値としてエンジン制御部２０２に伝送される。なお、Ｖｃｃは電源電圧である。

転写ローラ１０８は抵抗成分で形成されている。そのため、印加された電圧に対して、検出抵抗Ｒ７３に流れる電流はフィードバック回路部４０６から流れてくる電流値Ｉ７１とＩ７２である。電流値Ｉ７１は、ＰＷＭ信号で設定される電圧値Ｖｐｗｍと基準電圧値Ｖｒｅｆ、抵抗Ｒ７４及びＲ７５で次式のように決められる。
Ｉ７１＝（Ｖｒｅｆ−Ｖｐｗｍ）／Ｒ７４−Ｖｐｗｍ／Ｒ７５
また、電流値Ｉ７１がフィードバック抵抗Ｒ７１を流れることで、出力電圧Ｖｏｕｔは設定される。つまり、転写ローラ１０８に印加される電圧Ｖｏｕが次式のように設定される。
Ｖｏｕｔ＝Ｉ７１×Ｒ７１＋Ｖｐｗｍ≒Ｉ７１×Ｒ７１
また、転写ローラ１０８に流れる電流は、検知される電流Ｉ７３からフィードバック回路４０６に流れる電流Ｉ７１を引いた値Ｉ７２である。このことより、転写ローラ１０８に流れる電流は、図９における直線２から直線１を引いた△値として算出することができる。

この△値が所望の電流値になった時点の出力電圧に基づいて転写ローラ１０８の抵抗値を算出し、算出した抵抗値に応じて、その後の高電圧印加方法を最適化する。

次に、上記の転写電圧印加回路の動作についてフローチャートを図１０に示す。なお、図１０のフローチャートの動作は画像形成装置のエンジン制御部２０２（図８）によって制御される。

まず、電源がＯＮされた、もしくは、プリント指示を受けたら（Ｓ４００）、感光ドラム及び転写ローラ１０８をイニシャル回転駆動する。イニシャル回転駆動とは、特に感光ドラム１０１の表面電位を安定化させるための初期化動作であり感光ドラム１０１の回転駆動と同期して転写ローラ１０８も回転駆動される。このような転写ローラ１０８のイニシャル回転駆動している非画像形成期間（画像形成が行なわれない動作期間を意味する）において、所定の入力電圧としてＰＷＭ値１を印加する（Ｓ４０２）。このＰＷＭ値１は予め設定される値であり、第１実施形態で説明した値とは異なる。本実施形態では、転写ローラ１０８に印加する目標電圧値に応じて決められる値である。その状態において、転写ローラ１０８から流れてくる電流Ｉ７２とフィードバック回路部４０６から流れてくる電流Ｉ７１に流れる電流値を合計した電流Ｉ７３を出力端子Ｊ６０１からアナログ値で検出する（Ｓ４０３）。その検出値に基づいて、前述したように転写ローラ１０８に流れている転写電流値を算出する（Ｓ４０４）。そして、その算出した転写電流値と予め設定されている基準値と比較し、算出した転写電流値が基準値以下となっているか否かの判断を行う（Ｓ４０５）。電流値が基準値以下の場合には、転写電流が大きいと判断できるため、転写ローラ１０８の抵抗値は低いと判断する（Ｓ４０６）。そして、定電圧制御するように設定する（Ｓ４０７）。その後は、転写ローラ１０８の抵抗値に適した一定の電圧を印加するようにＰＷＭ値を設定して定電圧制御を実行し（Ｓ４０８）、転写ローラ１０８に対してほぼ定電圧となるように高電圧が印加される（Ｓ４０９）。ここでの定電圧制御とは、エンジン制御部２０２がＰＷＭ値を固定して電圧を印加した場合には、抵抗Ｒ７１を介して出力電圧をモニタして、モニタした電圧を電圧設定回路部４０２にフィードバックして、設定されるＰＷＭ信号の設定値に応じた出力電圧値になるように制御する動作である。

また、算出した電流値が基準値より大きい場合は、転写電流が小さいため、転写ローラの抵抗値が高いと判断する（Ｓ４１０）。そして、定電流制御を実行するように設定する（Ｓ４１１）。そして、所望の転写電流値となるように制御を開始する。ＰＷＭ信号で設定される電圧値Ｖｐｗｍの値を徐々に変化させて、電流検知回路部４０５によって電流値を検出し（Ｓ４１２）、所望の転写電流値となるようにＰＷＭ値を設定する。検出した電流値から転写電流値を算出する（Ｓ４１３）。そして次に、その算出した転写電流値と△とを比較し、△の公差内となっているか否かの判断を行う。まず、算出した転写電流値が（△−交差）の値以下であるか否かを判断する（Ｓ４１４）。転写電流値が（△−交差）の値以下である場合は、転写電流値が小さいと判断してＰＷＭ値ステップアップして入力電圧値を上げる（Ｓ４１５）。また、転写電流値が（△−交差）より大きい場合には、次に、算出した転写電流値が（△＋交差）の値以上であるか否かを判断する（Ｓ４１６）。算出した転写電流値が（△＋交差）の値以上である場合は、転写電流が大きいと判断して、ＰＷＭ値をステップダウンして入力電圧値を下げる（Ｓ４１７）。なお、ＰＷＭ値のステップアップやステップダウンはＰＷＭ値を予め定められた値分、変化させることを意味する。そして、算出した転写電流値が（△＋交差）の値より小さくなった場合、つまり△値の公差範囲内となった場合に、そのときが最適の転写電流値である判断してＰＷＭ値を設定する（Ｓ４１８）。そのＰＷＭ値で、プリント時に印加する転写バイアスを決定し、プリント時に決定した転写バイアスを印加する（Ｓ４１９）。

また、連続でプリントを実行している（例えば連続１００枚プリントを実行する）と、転写ローラ１０８の抵抗値が変化してくる場合がある。したがって、連続プリントしている間でも転写ローラ１０８で画像を転写していない期間（転写ローラ１０８と感光ドラム１０１とで形成されるニップ部に紙が存在しない期間であり紙間とも言う）等の非画像形成期間にて転写電流値を検出し、検出した電流値に基づいて転写バイアスに補正をかける制御を行うとより有効である。

以上、第２実施形態の構成によれば、電圧を印加する対象として転写ローラ１０８を適用した場合に、回路規模を大きくすること無く、かつ、コストの増大を抑制して、定電圧制御と定電流制御とを切り替えが可能となる。

また、転写電圧印加回路を用いて制御を行うことにより、転写ローラ１０８のばらつき、温度変化に左右されない最適な転写バイアスを印加することができるので、高品質な画像を形成することが可能となる。

また、第１実施形態と同様に、回路の定電圧制御と定電流制御制御の動作の切り換えを速くすることが可能となる。

また、本実施形態によれば、負荷に流れる電流を正確に算出することができ、安定した定電流制御が可能となる。

（他の実施形態）
なお、上述した実施形態１においては、定電流制御において算出された放電電流値に基づいて前露光部が異常であると判断した場合に定電圧制御に切り換えるようにした。また実施形態２においては、定電流制御において算出された転写電流値に基づいて転写ローラの抵抗値を判断して定電圧制御に切り換えるようにした。しかし、このような場合に限らず、電圧を印加する負荷に応じてエンジン制御部の判断で定電流制御と定電圧制御とを切り換え可能である。

また、実施形態１においては、図２において電圧設定回路部３０２の入力部に出力電圧Ｖｏｕｔを検出してフィードバック回路部３０６を介してフィードバックすることにより出力電圧を安定化させている。しかし、出力電圧Ｖｏｕｔをフィードバックする代わりに電流検出回路部３０５の出力である出力電流検出値を電圧設定回路部３０２の入力部にフィードバックすることにより出力を定電流化することもできる。そして、出力電圧Ｖｏｕｔの検出値を抵抗Ｒ６１を介してさらに抵抗で分圧してエンジン制御部２０２のＡ／Ｄ変換入力部（不図示）にフィードバックすることで出力電圧の安定化を計ることもできる。このような構成でも実施形態１と同様に定電圧制御と定電流制御の切り替えが可能となり、実施形態１と同様の効果を持たせることができる。

なお、このように定電圧制御をハードウェアによるフィードバック動作を行い、エンジン制御部２０２のＣＰＵを介して定電流制御を行う場合、フィードバック動作がより速くなる。すなわち、画像形成装置として電流変動よりも電圧変動が画像に出やすい場合は、このようにハードウェアによるフィードバックで定電圧制御を行えばよい。また、電圧変動よりも電流変動が画像に出やすい場合は、ハードウェアによるフィードバックで定電流制御を行い、ＣＰＵを介したフィードバックで定電圧制御を行えばよい。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の構成を示す図 第１実施形態本発明の帯電電圧印加回路の構成を示す図 第１実施形態における帯電バイアス印加時の印加電圧と電流値との関係を示す図 第１実施形態におけるドラム−帯電ローラ間の印加電圧と電流値との関係を示す図 第１実施形態におけるドラム−帯電ローラ間の放電開始電圧の特性を示す図 第１実施形態におけるドラム−帯電ローラ間の放電開始電圧に加算される電圧値を示す図 第１実施形態における帯電電圧印加回路の動作を示すフローチャート 本発明の第２実施形態に係る転写電圧印加回路の構成を示す図 第２実施形態における転写の印加電圧と電流値との関係を示す図 第２実施形態における転写電圧印加回路の動作を示すフローチャート 従来の画像記録装置の構成を示す図 従来の画像記録装置の制御部の構成を示す図 従来の直流電圧印加回路の構成を示す図

符号の説明

３０２ 電圧設定回路部
３０３ トランス駆動回路部
３０４ 高圧トランス
３０５ 電流検出回路部
３０６ フィードバック回路部
Ｒ６１、Ｒ６３、Ｒ６４ 抵抗

Claims (9)

1. 出力電圧を設定する電圧設定部と、
   前記電圧設定部で設定された電圧を負荷に出力する電圧生成部と、
   前記電圧生成部から前記負荷に出力される電圧を検出して前記電圧設定部にフィードバックさせるフィードバック部と、
   前記電圧設定部によって設定された電圧が前記負荷に出力された際に、前記フィードバック部に流れる電流値と前記負荷に流れる電流値とを加算した電流値を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部によって検出される電流値が定電流になるように前記電圧設定部に設定する電圧を制御する定電流制御と、前記フィードバック部によってフィードバックされる電圧値に基づいて前記負荷に出力する電圧が定電圧になるように前記電圧設定部に設定する電圧を制御する定電圧制御とを切り換え可能である制御部とを有することを特徴とする電源。
2. 前記制御部は、前記電流検出部によって検出される電流値に基づいて、前記定電流制御と前記定電圧制御とを切り換えることを特徴とする請求項１に記載の電源。
3. 前記制御部は、前記電流検出部によって検出される電流値から算出される値と基準値との比較結果に応じて、前記定電流制御と前記定電圧制御とを切り換えることを特徴とする請求項１に記載の電源。
4. 画像形成動作を実行する画像形成部と、
   前記画像形成部に出力する電圧を設定する電圧設定部と、
   前記電圧設定部で設定された電圧を前記画像形成部に出力するための電圧生成部と、
   前記電圧生成部から前記画像形成部に出力される電圧を検出して前記電圧設定部にフィードバックさせるフィードバック部と、
   前記電圧設定部によって設定された電圧が前記画像形成部に出力された際に、前記フィードバック部に流れる電流値と前記画像形成部に流れる電流値とを加算した電流値を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部によって検出される電流値が定電流になるように前記電圧設定部に設定する電圧を制御する定電流制御と、前記フィードバック部によってフィードバックされる電圧値に基づいて前記画像形成部に出力する電圧が定電圧になるように前記電圧設定部に設定する電圧を制御する定電圧制御とを切り換え可能である制御部とを有することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記画像形成部とは、像担持体と該像担持体を帯電する帯電部材と、前記像担持体を露光する露光部とを含み、
   前記制御部は、前記電流検出部によって検出される電流値に基づいて前記露光部に異常があると判断された場合に、前記定電流制御を前記定電圧制御に切り換えることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記画像形成部は、像担持体と該像担持体に形成された画像を用紙に転写する転写部材を含み、
   前記制御部は、前記電流検出部によって検出される電流値に基づいて前記転写部材に流れる電流値を算出し、算出した電流値に基づいて前記定電流制御または前記定電圧制御を選択することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
7. 出力電圧を設定する電圧設定回路と、
   前記電圧設定回路で設定された電圧を負荷に出力するトランスと、
   前記トランスから前記負荷に出力される電圧を検出して前記電圧設定部にフィードバックさせるフィードバック回路と、
   前記電圧設定回路によって設定された電圧が前記負荷に出力された際に、前記フィードバック回路に流れる電流値と前記負荷に流れる電流値とを加算した電流値を検出する電流検出回路と、
   前記電流検出回路によって検出される電流値が定電流になるように前記電圧設定回路に設定する電圧を制御する定電流制御と、前記フィードバック回路によってフィードバックされる電圧値に基づいて前記負荷に出力する電圧が定電圧になるように前記電圧設定回路に設定する電圧を制御する定電圧制御とを切り換え可能である制御部とを有することを特徴とする電圧印加回路。
8. 出力電圧を設定する電圧設定部と、
   前記電圧設定部で設定された電圧を負荷に出力する電圧生成部と、
   前記電圧設定部によって設定された電圧が前記負荷に出力された際に、前記負荷に流れる電流値を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部によって検出される電流値を前記電圧設定部にフィードバックさせるフィードバック部と、
   前記電圧生成部から前記負荷に出力される電圧が定電圧になるように前記電圧設定部に設定する電圧を制御する定電圧制御と、前記フィードバック部によってフィードバックされる電流値が定電流になるように前記電圧設定部に設定する電圧を制御する定電流制御とを切り換え可能である制御部とを有することを特徴とする電源。
9. 画像形成動作を実行する画像形成部を有する画像形成装置であって、
   前記画像形成部に出力する電圧を設定する電圧設定部と、
   前記電圧設定部で設定された電圧を前記画像形成部に出力する電圧生成部と、
   前記電圧設定部によって設定された電圧が前記画像形成部に出力された際に、前記画像形成部に流れる電流値を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部によって検出される電流値を前記電圧設定部にフィードバックさせるフィードバック部と、
   前記電圧生成部から前記画像形成部に出力される電圧が定電圧になるように前記電圧設定部に設定する電圧を制御する定電圧制御と、前記フィードバック部によってフィードバックされる電流値が定電流になるように前記電圧設定部に設定する電圧を制御する定電流制御とを切り換え可能である制御部とを有することを特徴とする画像形成装置。

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