JP2009244297A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写電流を目標値とするために適した制御信号値の算出精度を向上させる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】画像形成装置は、現像剤像を担持する像担持体と、現像剤像を被記録媒体に転写する転写手段と、転写手段に転写バイアス電圧を印加する印加手段と、演算手段と、制御手段とを備える。演算手段は、印加手段に対する制御信号の値（ＰＷＭ＿Ｄｕｔｙ）と転写バイアス電圧の印加による転写電流Ｉｔとの関係を示す関係式（１次式および２次式）を、所定の制御信号値（演算切替Ｄｕｔｙ）によって区分化される、制御信号値の算出区間（１次式および２次式演算区間）に応じて導出し、目標転写電流値に対応する目標制御信号値を、導出された関係式を用いて算出区間に応じて算出する。制御手段は、目標制御信号値を有する制御信号によって印加手段を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は画像形成装置に関し、詳しくは、その転写バイアス電圧の制御に関する。

所定の転写バイアス電圧を生成するための現在のＰＷＭ（パルス幅変調）デューティ比とそれに対応する検出転写電流値との関係式を用いて、検出転写電流値を目標転写電流とするためのＰＷＭデューティ比（制御信号値）を算出する技術が、例えば、特許文献１に開示されている。
特開２０００−１４７９２３公報

しかしながら、通常、ＰＷＭデューティ比と転写電流値との関係は、ＰＷＭデューティ比の全制御区間において一定ではない。そのため、上記特許文献１のように、ＰＷＭデューティ比の全制御区間において１つの関係式を用いて目標デューティ比を算出しようとすると、算出される目標デューティ値と実際の目標デューティ比との誤差が大きくなる虞があった。
本発明は、上記のような事情に基づいて完成されたものであり、転写電流を目標値とするために適した制御信号値の算出精度を向上させる技術を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、第１の発明に係る画像形成装置は、現像剤像を担持する像担持体と、前記現像剤像を被記録媒体に転写する転写手段と、前記転写手段に転写バイアス電圧を印加する印加手段と、前記印加手段に対する制御信号の値と前記転写バイアス電圧の印加による転写電流との関係を示す関係式を、前記制御信号値の算出区間に応じて導出し、目標転写電流値に対応する目標制御信号値を、導出された前記関係式を用いて前記算出区間に応じて算出する演算手段と、前記目標制御信号値を有する前記制御信号によって前記印加手段を制御する制御手段とを備える。

本構成によれば、制御信号値の区分に応じた関係式を用いて、印加手段を制御する制御信号値が算出されるため、目標転写電流値とするために適した目標制御信号値を算出する精度を向上させることができる。

第２の発明は、第１の発明の画像形成装置において、前記算出区間は、所定の制御信号値によって区分化される少なくとも第１算出区間と第２算出区間とを含み、前記演算手段は、前記関係式を導出するための任意の制御信号値が第１算出区間に属する場合、第１関係式を導出し、前記任意の制御信号値が第２算出区間に属する場合、第２関係式を導出する。

本構成によれば、制御信号値と転写電流値との関係を、所定の制御信号値を区切りとして、異なる関係式によって近似できる。そのため、より正確な近似が可能になる。

第３の発明は、第２の発明の画像形成装置において、前記転写電流を検出する電流検出手段をさらに備え、前記演算手段は、予め設定された制御信号値と予め設定された転写電流値とによる第１座標と、前記任意の制御信号値と、該任意の制御信号値によって前記転写バイアス電圧が印加された際に検出された転写電流値とによる第２座標とを用いて、前記第１および第２関係式のうちのいずれか１つを導出する。
本構成によれば、任意の制御信号値に応じた関係式を用いることができる。

第４の発明は、第３の発明の画像形成装置において、前記任意の制御信号値と、前記検出された転写電流値とに基づいて、負荷抵抗を検出する抵抗検出手段をさらに備え、前記演算手段は、前記目標制御信号値を算出する際に、検出された負荷抵抗の値に応じて前記関係式を導出する。
本構成によれば、制御信号値と転写電流との関係は、負荷抵抗の大きさに大きく左右されるが、負荷抵抗の大きさに応じて、最適な関係式を使用することができる。

第５の発明は、第３または４の発明の画像形成装置において、前記第１および第２関係式のうちのいずれか１つの関係式を用いて算出された目標制御信号値と、前記任意の制御信号値とのうちの一方が、前記所定の制御信号値より大きく、他方が前記所定の制御信号値より小さい場合、前記演算手段は、前記予め設定された制御信号値と転写電流値とによる第１座標と、前記所定の制御信号値と前記１つの関係式における該所定の制御信号値に対応する転写電流値とによる第３座標とを用いて、他方の関係式を導出し、前記他方の関係式に前記目標転写電流値を代入して、前記目標制御信号値を再算出する。
本構成によれば、関係式を再導出し、目標制御信号値を再算出することにより、算出された目標制御信号値の誤差が大きくなるのを抑えることができる。

第６の発明は、第４または５の発明の画像形成装置において、前記所定の制御信号値は、前記負荷抵抗値に応じて変更される。
本構成によれば、目標制御信号値を算出する精度を向上させることができる。

第７の発明は、第４〜６のいずれか一つの発明の画像形成装置において、前記演算手段は、検出された負荷抵抗値が第１抵抗値以下である場合、前記任意の制御信号値に関わらず前記関係式を１次式として導出し、検出された負荷抵抗値が前記第１抵抗値より大きい第２抵抗値以上である場合、任意の制御信号の大きさに関わらず前記関係式を２次式として導出する。

本構成によれば、負荷抵抗値が小さい場合、制御信号と転写電流との関係は、１次式のみで近似しても誤差は少なく、１次式のみを用いることで、算出処理が容易となる。一方、負荷抵抗値が大きい場合、制御信号と転写電流との関係は、２次式のみで近似しても誤差は少なく、２次式のみを用いることで、算出処理が容易となる。

第８の発明は、第３〜７のいずれか一つの発明の画像形成装置において、前記第１座標の前記予め設定された制御信号値は、転写電流を起動開始可能な制御信号値であり、前記第１座標の前記転写電流値はゼロである。
本構成によれば、第１座標を好適に予め設定できる。

第９の発明は、第２〜８のいずれか一つの発明の画像形成装置において、前記第１関係式が１次式として導出され、前記第２関係式が２次式として導出される。

転写電流の増加に伴う転写電流と制御信号値との関係が、最初１次式で近似でき、その後、２次式で近似できる場合において、目標転写電流値とするために適した目標制御信号値を算出する精度を、好適に向上させることができる。

第１０の発明は、第９の発明の画像形成装置において、前記任意の制御信号値は、前記第１算出区間に属する値を有する。
本構成によれば、任意の制御信号値に対応する転写電流値が、第２算出区間に属する値を有する任意の制御信号値に対応する転写電流値よりも低い値をとる傾向となるため、転写電流がオーバーシュートしにくい。

第１１の発明は、第９の発明の画像形成装置において、前記任意の制御信号値は、前記第２算出区間に属する値を有する。

本構成によれば、任意の制御信号値に対応する転写電流値が、第１算出区間に属する値を有する任意の制御信号値に対応する転写電流値よりも高い値をとる傾向となるため、目標転写電流を流すために必要な大きさの目標制御信号値を速やかに算出しやすい。また、所定の制御信号値において、負荷抵抗が大きい場合の転写電流値は負荷抵抗が小さい場合の転写電流値よりも低い値となるので、特に負荷抵抗が大きい場合に、本構成を好適に適用することができる。

第１２の発明は、第１〜１１のいずれか一つの発明の画像形成装置において、前記制御信号はＰＷＭ信号であり、前記制御信号値は、前記ＰＷＭ信号のデューティ比である。
本構成によれば、転写電流の制御が、簡易な構成において緻密に行える。

本発明によれば、転写電流を目標値とするために適した制御信号値を算出する精度を向上させることができる。

＜実施形態１＞
本発明に係るレーザプリンタ（画像形成装置の一例）の実施形態１を、図１〜図８を参照しつつ説明する。
１．レーザプリンタの構成
図１は、レーザプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）１の要部側断面図である。なお、以下、図１で紙面右側をプリンタ１の前側、図１で紙面左側をプリンタ１の後側として説明する。図１において、プリンタ１は、本体フレーム２内に、用紙３（被記録媒体の一例）を給紙するためのフィーダ部４や、給紙された用紙３に画像を形成するための画像形成部５などを備えている。

なお、「画像形成装置」には、単色、２色以上のカラープリンタも含まれる。また、レーザプリンタに限られず、例えば、ＬＥＤプリンタであってもよい。さらには、プリンタなどの印刷装置だけでなく、例えば、ファクシミリ装置やプリンタ機能及び読み取り機能（スキャナ機能）等を備えた複合機であってもよい。

（１）フィーダ部
フィーダ部４は、給紙トレイ６、用紙押圧板７、給紙ローラ８、およびレジストレーションローラ１２とを備えている。用紙押圧板７は、その後端部を中心に回転可能とされており、用紙押圧板７上の最上位にある用紙３が給紙ローラ８に向かって押圧されている。そして、用紙３は、給紙ローラ８の回転によって１枚毎に給紙される。

給紙された用紙３は、レジストレーションローラ１２によってレジストされた後に転写位置Ｘに送られる。なお、転写位置Ｘは、用紙３に感光ドラム２７上のトナー像を転写する位置であって、感光ドラム２７（像担持体の一例）と転写ローラ３０（転写手段の一例）との接触位置とされる。

（２）画像形成部
画像形成部５は、例えば、スキャナ部１６、プロセスカートリッジ１７および定着部１８を備えている。

スキャナ部１６は、レーザ発光部（図示せず）、ポリゴンミラー１９等を備えている。レーザ発光部から発光されたレーザ光（図中の一点鎖線）は、ポリゴンミラー１９によって偏向されつつ感光ドラム２７の表面上に照射される。

また、プロセスカートリッジ１７は、現像ローラ３１、感光ドラム２７、スコロトロン型の帯電器２９および転写ローラ３０を備えている。なお、感光ドラム２７のドラム軸２７ａは、グランドに接地されている。

帯電器２９は、感光ドラム２７の表面を一様に正極性に帯電させる。その後、感光ドラム２７の表面は、スキャナ部１６からのレーザ光により露光され、静電潜像が形成される。次いで、現像ローラ３１の表面上に担持されるトナーが、感光ドラム２７上に形成された静電潜像に供給され現像される。

転写ローラ３０は、金属製のローラ軸３０ａを備え、ローラ軸３０ａには、回路基板５０に実装された印加回路（印加手段の一例）（図２参照）６０が接続されている。そして、転写動作時には、印加回路６０から転写バイアス電圧Ｖａが印加される。

定着部１８は、用紙３上のトナーを、用紙３が加熱ローラ４１と押圧ローラ４２との間を通過する間に熱定着させる。熱定着後の用紙３は排紙パス４４を介して排紙トレイ４６上に排紙される。

（転写バイアス電圧を生成する回路構成）
図２には、転写ローラ３０に転写バイアス電圧Ｖａを印加するための印加回路６０の要部構成、制御回路（制御手段、演算手段および抵抗検出手段の一例）５１およびメモリ５２が示されている。メモリ５２には、制御回路５１が実行する各種プログラム等が格納されている。

印加回路６０は、ＰＷＭ平滑回路６３、ドライブ回路６４、昇圧回路６５、電流検出回路（電流検出手段および抵抗検出手段の一例）６７および電圧検出回路６８等を含む。

このうち、ＰＷＭ平滑回路６３は、例えば抵抗およびコンデンサ（図示せず）からなり、制御回路５１のＰＷＭポート５１ａからのＰＷＭ（Pulse Width Modulation；パルス幅変調）信号（制御信号の一例）Ｓ１を受けて平滑し、平滑されたＰＷＭ信号Ｓ１をドライブ回路６４に供給する。

ドライブ回路６４は、所定の直流電圧、例えば、３Ｖの直流電圧が印加されており、昇圧回路６５の自励巻線７５ｃを介してトランジスタＴ１のベースに接続される。

ドライブ回路６４は、ＰＷＭ平滑回路６３から受けた平滑ＰＷＭ信号Ｓ１に基づき、昇圧回路６５の１次側巻線７５ｂに発振電流を流すよう構成されている。また、ここでは、ドライブ回路６４は、ＰＷＭ平滑回路６３から受ける平滑ＰＷＭ信号Ｓ１の値が減少すると、昇圧回路６５のトランジスタＴ１に流れるベース電流を増加させるよう構成されており、さらに、減少した平滑ＰＷＭ信号Ｓ１の値が所定値以下になると、ベース電流を増加させる割合が大きくなるよう構成されている（図３参照）。

そのため、ここでは、ドライブ回路６４は、ＰＷＭ信号のデューティ比（制御信号値の一例）が大きくなるほど昇圧回路６５によって生成される転写バイアス電圧Ｖａが小さくなり、転写電流Ｉｔも小さくなるように、構成されている。すなわち、本実施形態の印加回路６０においては、デューティ比が１００％から０％に向けて減少するにつれて、転写電流Ｉｔが増加する（図３参照）。

昇圧回路６５は、トランス７５、ダイオードＤ１、平滑コンデンサ７６等を備えている。トランス７５は、２次側巻線７５ａ，１次側巻線７５ｂ、自励巻線７５ｃ及び補助巻線７５ｄを備えている。２次側巻線７５ａの一端は、ダイオードＤ１及び接続ラインＬ１を介して転写ローラ３０のローラ軸３０ａに接続されている。一方、２次側巻線７５ａの他端は、電流検出回路６７を介してグランドに接地されている。また、平滑コンデンサ７６及び放電抵抗６６がそれぞれ２次側巻線７５ａに並列に接続されている。

このような構成により、１次側巻線７５ｂの発振電流は、昇圧回路６５において昇圧および整流され、転写ローラ３０のローラ軸３０ａに転写バイアス電圧（例えば、負の高圧）Ｖａとして印加される。このとき、転写ローラ３０に流れる転写電流Ｉｔ（図２の矢印方向に流れる電流の値を正とする）は、電流検出回路６７が有する抵抗６７ａ、６７ｂに流れ込み、この転写電流Ｉｔに応じた検出信号Ｐ１が制御回路５１のＡ／Ｄポート５１ｂにフィードバックされる。

そして、用紙３が上記転写位置Ｘに到達し、用紙３に感光ドラム２７上のトナー像を転写する転写動作時には、制御回路５１が、ＰＷＭ信号Ｓ１を平滑回路６３に与える。これにより、昇圧回路６５の出力端Ａに接続された転写ローラ３０のローラ軸３０ａに転写バイアス電圧Ｖａが印加される。それと共に、制御回路５１は、接続ラインＬ１に流れる転写電流Ｉｔの電流値に応じた検出信号Ｐ１に基づきこの転写電流Ｉｔの電流値が目標範囲に収まるように、ＰＷＭ信号のデューティ比を適宜変更したＰＷＭ信号Ｓ１を平滑回路６３に出力する定電流制御を実行する。

（３）負荷抵抗を測定するための構成
次に転写ローラ３０に電力を供給する電力供給経路（上記出力端Ａから転写ローラ３０及び感光ドラム２７を介してグランドに至る経路）の負荷抵抗Ｒを算出するための構成について説明する。

図２に示すように、印加回路６０の電圧検出回路６８は、昇圧回路６５のトランス７５の補助巻線７５ｄと、制御回路５１との間に接続されている。電圧検出回路６８は、例えばダイオードと抵抗からなり（図示せず）、印加回路６０による転写動作時において、補助巻線７５ｄの間で発生する出力電圧ｖ１を検出して、その検出信号Ｐ２をＡ／Ｄポート５１ｃに供給する。

制御回路５１は、検出信号Ｐ１，Ｐ２を取り込んで転写電流Ｉｔの電流値と出力電圧ｖ１の電圧値とから転写ローラ３０の現時点での負荷抵抗Ｒを算出する。その際、出力電圧ｖ１の電圧値と、２次側巻線７５ａ，１次側巻線７５ｂ及び補助巻線７５ｄの巻線の巻き数の関係とから、転写バイアス電圧Ｖａを推定することができる。そして、この推定された転写バイアス電圧Ｖａに係る下の式１から負荷抵抗Ｒを求めることができる。
Ｖａ＝（抵抗６６＋抵抗６７ａ＋抵抗６７ｂ＋負荷抵抗Ｒ）×Ｉｔ …式１
ここで、Ｖａ、抵抗（６６、６７ａ、６７ｂ）およびＩｔは既知のため、式１から負荷抵抗Ｒが算出される。なお、ここで、負荷抵抗Ｒには、転写ローラ３０および感光ドラム２７の抵抗が含まれる。

２．ＰＷＭ信号のデューティ比算出処理
次に、第１実施形態におけるＰＷＭ信号Ｓ１のデューティ比算出に係る処理を図３〜図８を参照して説明する。図３は、ＰＷＭ信号Ｓ１のデューティ比（以下単に「デューティ比」という）［％］と転写電流Ｉｔ［μＡ］との関係を示すグラフである。ここでは、上述したように、印加回路６０の回路構成により、デューティ比が小さくなるほど転写電流Ｉｔが大きくなる。

実施形態１おいて、制御回路５１は、デューティ比（Ｄｕｔｙ）と転写電流Ｉｔとの関係を示す１次式および２次式（関係式）を、デューティ比の算出区間に応じて導出する。ここで、算出区間は、図３に示されるように、演算切替デューティ比（Ｄｕｔｙ＿Ｃｈａｎｇｅ）によって、１次式演算区間（「第１算出区間」の一例）と２次式演算区間（「第２算出区間」の一例）とに区分化される。そして、制御回路５１は、目標転写電流値に対応する目標デューティ比（目標制御信号値）を、導出された１次式および２次式を用いて算出区間に応じて算出する。

その際、制御回路５１は、上記関係式を導出するための任意のデューティ比（本発明における「任意の制御信号値」に相当する）が１次式演算区間に属する場合、１次式（「第１関係式」の一例）を導出し、任意のデューティ比が２次式演算区間に属する場合、２次式（「第２関係式」の一例）を導出する。

なお、演算切替デューティ比（本発明における「所定の制御信号値」に相当する）は、ここでは、事前の実験等によって決定される任意の固定値とされ、例えばメモリ５２にデータとして格納されている。

また、図３において、電流起動デューティ比（Ｄｕｔｙ＿Ｉｎｉｔｉａｌ）は、転写電流Ｉｔを起動開始可能なデューティ比であり、すなわち、デューティ比を１００％から徐々に減少させた場合に、転写電流Ｉｔが流れ出す時のデューティ比である。電流起動デューティ比は、事前に実験等によって決定され、データとしてメモリ５２に格納されている。電流起動デューティ比は、本発明における「予め設定された制御信号値」に相当する。また、電流起動デューティ比に対応する転写電流Ｉｔの値（本発明における「予め設定された転写電流値」に相当する）は、ここでは「ゼロ」とされる。

図４は、実施形態１におけるデューティ比算出に係る各処理を示すフローチャートである。各処理は、メモリ５２に格納された処理プログラムにしたがって制御回路５１によって実行される。制御回路５１は、上述したように、用紙３が転写位置Ｘに到達し、用紙３に感光ドラム２７上のトナー像を転写する転写動作時において、ＰＷＭ信号Ｓ１をＰＷＭ平滑回路６３に与える際に、各処理を実行する。

さて、図４のステップＳ１０において、制御回路５１は、演算切替デューティ比を、上述したように、任意の固定値として設定する。次いで、ステップＳ２０において、デューティ比として、任意のデューティ比（本発明における「任意の制御信号値」に相当する）（Ｄｕｔｙ１）を、印加回路６０のＰＷＭ平滑回路６３に出力し、ステップＳ３０において、所定時間、例えば６０ｍｓの間待機する。この待機処理は、任意のデューティ比に基づく印加回路６０の動作の安定を待つために行われる。

なお、転写電流Ｉｔのオーバーシュートを抑制したい場合には、任意のデューティ比（Ｄｕｔｙ１）を、１次式演算区間に属する値として設定することが好ましい。この場合、任意のデューティ比に対応する転写電流値Ｉｔが、第２算出区間に属する値を有する任意のデューティ比に対応する転写電流値Ｉｔよりも低い値をとる傾向となるためである。

また、目標デューティ比をより正確に、速く算出したい場合には、任意のデューティ比を、２次式演算区間に属する値として設定することが好ましい。この場合、任意のデューティ比に対応する転写電流値Ｉｔが、第１算出区間に属する値を有する任意のデューティ比に対応する転写電流値Ｉｔよりも高い値をとる傾向となるため、目標転写電流（Ｉ＿Ｔａｒｇｅｔ）を流すために必要な大きさの目標デューティ比を速やかに算出しやすいためである。また、所定のデューティ比において、負荷抵抗Ｒが大きい場合の転写電流値Ｉｔは負荷抵抗Ｒが小さい場合の転写電流値Ｉｔよりも低い値となるので、特に負荷抵抗Ｒが大きい場合に、好適となる。

また、任意のデューティ比（Ｄｕｔｙ１）としては、好ましくは、目標デューティ比に近いデューティ比が使用される。その際、例えば、転写バイアス電圧が印加される状況に応じて、任意のデューティ比として複数のデューティ比が、実験等によって事前に決定され、メモリ５２に格納される。そして、制御回路５１は、任意のデューティ比を、転写バイアス電圧が印加される状況に応じて、その複数のデューティ比の中から、適宜、選択するようにする。

次いで、ステップＳ４０において、制御回路５１は、任意のデューティ比（Ｄｕｔｙ１）に基づいて印加回路６０によって生成された転写バイアス電圧Ｖａおよび負荷抵抗Ｒに応じた現在の転写電流Ｉｉを検出する。具体的には、制御回路５１は、電流検出回路６７およびＡ／Ｄポート５１ｂを介して現在転写電流Ｉｉに応じた検出信号Ｐ１を受け取り、検出信号Ｐ１に基づいて現在転写電流Ｉｉを検出する。

そして、ステップＳ５０において、検出された現在転写電流Ｉｉが目標転写電流値（Ｉ＿Ｔａｒｇｅｔ）と一致したかどうかを判定する。現在転写電流Ｉｉと目標転写電流値（Ｉ＿Ｔａｒｇｅｔ）とが一致したと判定された場合には、当該処理は一旦終了される。

一方、ステップＳ５０において、現在転写電流Ｉｉと目標転写電流値（Ｉ＿Ｔａｒｇｅｔ）とが一致しないと判定された場合には、制御回路５１は、ステップＳ６０において、以下に詳述する「１次式または２次式を用いた次回Ｄｕｔｙ算出」ルーチンを実行する。そして、ステップＳ７０において、ステップＳ６０において算出された次回デューティ比（Ｄｕｔｙ＿Ｎｅｘｔ）を印加回路６０のＰＷＭ平滑回路６３に出力する。そして、現在転写電流Ｉｉが目標転写電流値（Ｉ＿Ｔａｒｇｅｔ）に一致するまで、制御回路５１は、ステップＳ３０からステップＳ７０までの処理を繰り返す。

２−１． 「１次式または２次式を用いた次回Ｄｕｔｙ算出」ルーチン
次に、図５〜図８を参照して、ステップＳ６０の処理である「１次式または２次式を用いた次回Ｄｕｔｙ算出」ルーチンを説明する。図５は同ルーチンに係る処理の一部を示し、図６は図５に示す処理を説明するグラフである。図７は同ルーチンに係る処理の残りの部分を示し、図８は図７に示す処理を説明するグラフである。

さて、図５のステップＳ６１０において、制御回路５１は、まず現在のデューティ比（Ｄｕｔｙ＿Ｃｕｒｒｅｎｔ）が図３に示す１次式演算区間に属するかどうか、すなわち、現在デューティ比が演算切替デューティ比以上であるかどうかを判定する。現在デューティ比が１次式演算区間に属する場合にはステップＳ６２０に移行して、次回デューティ比（Ｄｕｔｙ＿Ｎｅｘｔ）を、１次式を用いて算出する。一方、現在デューティ比が１次式演算区間に属しない場合にはステップＳ６５０（図７参照）に移行して、次回デューティ比を、２次式を用いて算出する。

ステップＳ６２０の処理において、制御回路５１は、まず、図６に示されるように、点（Ｄｕｔｙ＿Ｉｎｉｔｉａｌ，０）（「第１座標」の一例）と点（Ｄｕｔｙ＿Ｃｕｒｒｅｎｔ，Ｉｉ）（「第２座標」の一例）とを通る１次（直線）式を演算して導出する（＃１）。次いで、導出した１次式から、目標転写電流値（Ｉ＿Ｔａｒｇｅｔ）における目標デューティ比（本発明における「目標制御信号値」に相当する）を算出し、その目標デューティ比を次回デューティ比（Ｄｕｔｙ＿Ｎｅｘｔ）とする（＃２）。

次いで、ステップＳ６３０において、制御回路５１は、次回デューティ比（Ｄｕｔｙ＿Ｎｅｘｔ）が１次式演算区間に属するかどうか、すなわち、次回デューティ比が演算切替デューティ以上であるかどうかを判断する。次回デューティ比が１次式演算区間に属する場合には図４のステップＳ７０に移行して、算出された次回デューティ比を印加回路６０のＰＷＭ平滑回路６３に出力する。一方、算出された次回デューティ比が１次式演算区間に属しない場合（図６参照）には、ステップＳ６４０に移行して、次回デューティ比を、２次式を用いて再算出する。

ステップＳ６４０の処理において、制御回路５１は、まず、演算切替デューティ比（Ｄｕｔｙ＿Ｃｈａｎｇｅ）における転写電流値（Ｉ＿Ｃｕｌ＿Ｃｈａｎｇｅ）を、導出された１次式を用いて算出する（＃３）。次いで、図６に示されるように、点（Ｄｕｔｙ＿Ｉｎｉｔｉａｌ，０）（「第１座標」の一例）と点（Ｄｕｔｙ＿Ｃｈａｎｇｅ，Ｉ＿Ｃｕｌ＿Ｃｈａｎｇｅ）（「第３座標」の一例）とを通る２次（曲線）式を演算して導出する（＃４）。

次いで、導出した２次式から、目標転写電流値（Ｉ＿Ｔａｒｇｅｔ）におけるデューティ比を算出し、そのデューティ比を次回デューティ比（Ｄｕｔｙ＿Ｎｅｘｔ）とする（＃５）。そして、図４のステップＳ７０に移行して、算出された次回デューティ比を印加回路６０のＰＷＭ平滑回路６３に出力する。

一方、上述したように、ステップＳ６２０において、現在デューティ比（Ｄｕｔｙ＿Ｃｕｒｒｅｎｔ）が１次式演算区間に属しないと判定された場合には、次回デューティ比（Ｄｕｔｙ＿Ｎｅｘｔ）を、２次式を用いて算出するために図７のステップＳ６５０に移行する。

ステップＳ６５０の処理において、制御回路５１は、まず、図８に示されるように、点（Ｄｕｔｙ＿Ｉｎｉｔｉａｌ，０）（「第１座標」の一例）と点（Ｄｕｔｙ＿Ｃｕｒｒｅｎｔ，Ｉｉ）（「第２座標」の一例）とを通る２次（曲線）式を演算して導出する（＃６）。次いで、導出した２次式から、目標転写電流値（Ｉ＿Ｔａｒｇｅｔ）におけるデューティ比を算出し、そのデューティを次回デューティ（Ｄｕｔｙ＿Ｎｅｘｔ）とする（＃７）。

次いで、ステップＳ６６０において、制御回路５１は、次回デューティ比（Ｄｕｔｙ＿Ｎｅｘｔ）が２次式演算区間に属するかどうか、すなわち、次回デューティ比が演算切替デューティ未満であるかどうかを判断する。次回デューティ比が２次式演算区間に属する場合には図４のステップＳ７０に移行して、算出された次回デューティ比を印加回路６０のＰＷＭ平滑回路６３に出力する。一方、算出された次回デューティ比が２次式演算区間に属しない場合（図８参照）には、ステップＳ６７０に移行して、次回デューティ比を、１次式を用いて再算出する。

ステップＳ６７０の処理において、制御回路５１は、まず、演算切替デューティ（Ｄｕｔｙ＿Ｃｈａｎｇｅ）における転写電流値（Ｉ＿Ｃｕｌ＿Ｃｈａｎｇｅ）を導出された２次式を用いて算出する（＃８）。次いで、図８に示されるように、点（Ｄｕｔｙ＿Ｉｎｉｔｉａｌ，０）（「第１座標」の一例）と点（Ｄｕｔｙ＿Ｃｈａｎｇｅ，Ｉ＿Ｃｕｌ＿Ｃｈａｎｇｅ）（「第３座標」の一例）とを通る１次（直線）式を演算して導出する（＃９）。

次いで、導出した１次式から、目標転写電流値（Ｉ＿Ｔａｒｇｅｔ）における目標デューティ比（目標制御信号値）を算出し、その目標デューティ比を次回デューティ比（Ｄｕｔｙ＿Ｎｅｘｔ）とする（＃１０）。そして、図４のステップＳ７０に移行して、算出された次回デューティ比を印加回路６０のＰＷＭ平滑回路６３に出力する。

上記したように、実施形態１においては、制御回路（演算手段）５１は、ＰＷＭ信号Ｓ１のデューティ比と転写電流Ｉｔとの関係を示す１次式または２次式（関係式）を、デューティ比の１次式演算区間または２次式演算区間（制御信号値の算出区間）に応じて導出する。そして、目標転写電流値（Ｉ＿Ｔａｒｇｅｔ）に対応する目標デューティ比（目標制御信号値）を、導出された１次式または２次式を用いて１次式演算区間または２次式演算区間に応じて算出する。

すなわち、制御回路５１は、デューティ比の区分に応じた関係式を用いて、デューティ比を算出するため、目標転写電流値Ｉｔとするために適した目標デューティ比を算出する精度を向上させることができる。

また、デューティ比と転写電流Ｉｔとの関係を示す関係式（１次式または２次式）を算出するための算出区間が所定の演算切替デューティ比（所定の制御信号値）によって１次式演算区間および２次式演算区間（第１算出区間と第２算出区間）に区分化される。そして、制御回路５１は、関係式を導出するための任意のデューティ比（任意の制御信号値）が１次式演算区間に属する場合、１次式（第１関係式）を導出し、任意のデューティ比が２次式演算区間に属する場合、２次式（第２関係式）を導出する。そのため、デューティ比と転写電流Ｉｔとの関係を、所定の演算切替デューティ比を区切りとして、異なる関係式によって近似できる。その結果、より正確な近似が可能になる。特に、転写電流Ｉｔの増加に伴う転写電流Ｉｔとデューティ比（制御信号値）との関係が、最初１次式で近似でき、その後、２次式で近似できる場合において、本実施形態は好適となる。

さらに、制御回路５１は、１次式および２次式のうちのいずれか１つを用いて算出されたデューティ比（目標制御信号値）と、任意のデューティ比（任意の制御信号値）とのうちの一方が、演算切替デューティ比（所定の制御信号値）より大きく、他方が演算切替デューティ比より小さい場合、制御回路（演算手段）５１は、点（Ｄｕｔｙ＿Ｉｎｉｔｉａｌ，０）（第１座標）と、点（Ｄｕｔｙ＿Ｃｈａｎｇｅ，Ｉ＿Ｃｕｌ＿Ｃｈａｎｇｅ）（第３座標）とを用いて、デューティ比の算出に使用されなかった他方の式（他方の関係式）を導出する。そして、導出された他方の式に目標転写電流値を代入して、目標デューティ比（目標制御信号値）を再算出する。
そのため、目標デューティ比を再算出することにより、算出された目標デューティ比の誤差が大きくなるのを抑えることができる。

＜実施形態２＞
次に、本発明に係るプリンタ（画像形成装置の一例）の実施形態２を、図９〜図１１を参照しつつ説明する。なお、実施形態２においては、「ＰＷＭ信号のデューティ比算出処理」が実施形態１と異なりその他の構成は実施形態１と同一のため、「ＰＷＭ信号のデューティ比算出制御」についてのみ説明する。また、「ＰＷＭ信号のデューティ比算出処理」において、実施形態１と同一処理には同一ステップ符号を付し、その説明を省略する。

図９は、負荷抵抗Ｒの相違による、ＰＷＭ信号Ｓ１のデューティ比と転写電流Ｉｔとの関係を示すグラフである。図９に示されるように、通常、デューティ比と転写電流Ｉｔとの関係は、上記負荷抵抗Ｒの大きさによって異なる。すなわち、同一のデューティ比に対して、負荷抵抗Ｒが小さくなるほど、転写電流Ｉｔが大きくなる。また、好適な演算切替デューティ比（Ｄｕｔｙ＿Ｃｈａｎｇｅ）も、図９において符号「Ａ」、「Ｂ」および「Ｃ」によって示されるように、負荷抵抗Ｒに応じて変化する。そのため、実施形態２においては、演算切替デューティ比を負荷抵抗Ｒに応じて設定変更して、デューティ比を算出する。

図１０は、実施形態２におけるデューティ比算出に係る各処理を示すフローチャートである。図１０のステップＳ５０において、現在転写電流Ｉｉと目標転写電流値（Ｉ＿Ｔａｒｇｅｔ）とが一致しないと判定した場合、制御回路５１は、ステップＳ１１０において、負荷抵抗Ｒを上記式１に基づいて算出する。そして、ステップＳ１２０において、制御回路５１は、演算切替デューティ比を、例えば図１１に示されるような負荷抵抗Ｒと演算切替デューティ比との対応を示すテーブルに基づいて、設定する。

次いで、ステップＳ６０に移行して、上述した「１次式または２次式を用いた次回Ｄｕｔｙ算出」ルーチンを実行する。そして、ステップＳ７０において、ステップＳ６０において算出された次回デューティ比（Ｄｕｔｙ＿Ｎｅｘｔ）を印加回路６０のＰＷＭ平滑回路６３に出力する。そして、現在転写電流Ｉｉが目標転写電流値（Ｉ＿Ｔａｒｇｅｔ）に一致するまで、制御回路５１は、図１０に示すステップＳ３０からステップＳ７０までの処理を繰り返す。

このように、実施形態２においては、演算切替デューティ比（所定の制御信号値）を負荷抵抗Ｒに応じて設定変更して、目標転写電流値におけるデューティ比（目標制御信号値）を算出している。そのため、そのデューティ比を算出する精度を向上させることができる。

＜実施形態３＞
次に、本発明に係るプリンタ（画像形成装置の一例）の実施形態３を、図９および図１２を参照しつつ説明する。なお、実施形態３においては、実施形態２と同様に、「ＰＷＭ信号のデューティ比算出処理」が実施形態１と異なるため、「ＰＷＭ信号のデューティ比算出制御」についてのみ説明する。また、「ＰＷＭ信号のデューティ比算出制御」の処理において、実施形態１と同一処理には同一ステップ符号を付し、その説明を省略する。

上述したように、ＰＷＭ信号のデューティ比と転写電流Ｉｔとの関係は、上記負荷抵抗Ｒの大きさによって異なる。さらに、図９に示されるように、デューティ比の同一変化量に対する転写電流Ｉｔの変化量も異なる。すなわち、負荷抵抗Ｒが小さくなるほど、デューティ比の同一変化量に対する転写電流Ｉｔの変化量が大きくなり、適正な近似式も負荷抵抗Ｒの大きさによって異なることとなる。そのため、実施形態３においては、使用する近似式を負荷抵抗Ｒに応じて切換えて、デューティ比を算出する。

図１２は、実施形態３におけるデューティ比算出にかかる各処理を示すフローチャートである。図１２のステップＳ５０において、現在転写電流Ｉｉと目標転写電流値（Ｉ＿Ｔａｒｇｅｔ）とが一致しないと判定した場合、制御回路５１は、実施形態２と同様に、ステップＳ１１０において、負荷抵抗Ｒを上記式１に基づいて算出する。そして、ステップＳ２１０において、制御回路５１は、算出した負荷抵抗Ｒが、例えば６０ＭΩ以下であるかどうかを判定する。

負荷抵抗Ｒが６０ＭΩ以下である場合は、ステップＳ２２０において、次回デューティ（Ｄｕｔｙ＿Ｎｅｘｔ）を、任意のデューティ比（Ｄｕｔｙ１）に関わらず、１次式のみを用いて算出する。なお、ステップＳ２２０における次回デューティ比を算出するための処理は、図５のステップＳ６２０の処理と同一である。そして、ステップＳ７０に移行し、現在転写電流Ｉｉが目標転写電流値（Ｉ＿Ｔａｒｇｅｔ）に一致するまで、制御回路５１は、図１２に示すステップＳ３０からステップＳ７０までの処理を繰り返す。

一方、ステップＳ２１０において、負荷抵抗Ｒが６０ＭΩ以下でないと判定した場合は、ステップＳ２３０において、負荷抵抗Ｒが、例えば６５０ＭΩ以上であるかどうかを判定する。

負荷抵抗Ｒが６５０ＭΩ以上である場合は、ステップＳ２４０において、次回デューティ（Ｄｕｔｙ＿Ｎｅｘｔ）を、任意のデューティ比（Ｄｕｔｙ１）に関わらず、２次式のみを用いて算出する。なお、ステップＳ２５０における次回デューティを算出するための処理は、図７のステップＳ６５０の処理と同一である。そして、ステップＳ７０に移行し、現在転写電流Ｉｉが目標転写電流値（Ｉ＿Ｔａｒｇｅｔ）に一致するまで、制御回路５１は、同様にステップＳ３０からステップＳ７０までの処理を繰り返す。

一方、ステップＳ２３０において、負荷抵抗Ｒが６５０ＭΩ以上でないと判定した場合は、すなわち、負荷抵抗Ｒが６０ＭΩより大きく、６５０ＭΩより小さい場合は、ステップＳ６０に移行して、上述した「１次式または２次式を用いた次回Ｄｕｔｙ算出」ルーチンを実行する。そして、ステップＳ７０に移行し、現在転写電流Ｉｉが目標転写電流値（Ｉ＿Ｔａｒｇｅｔ）に一致するまで、制御回路５１は、同様にステップＳ３０からステップＳ７０までの処理を繰り返す。

このように、実施形態３においては、使用する近似式を負荷抵抗Ｒに応じて切換えて、デューティ比を算出している。すなわち、負荷抵抗Ｒが６０ＭΩ（第１抵抗値）以下である場合、任意のデューティ比（Ｄｕｔｙ１）（任意の制御信号値）に関わらず１次式を導出し、１次式を用いて次回デューティ比（Ｄｕｔｙ＿Ｎｅｘｔ）を算出する。また、負荷抵抗Ｒが６０ＭΩより大きい６５０ＭΩ（第２抵抗値）以上である場合、任意のデューティ比の大きさに関わらず２次式を導出し、２次式を用いて次回デューティ比を算出する。そのため、実施形態１と比べて次回デューティ比の算出処理が容易となり、算出処理時間も短縮される。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記各実施形態では、演算切替デューティ比によってデューティ比の算出区間を１次式演算区間と２次式演算区間とに区分し、デューティ比と転写電流との関係を、１次式演算区間において１次式で近似し、２次式演算区間において２次式で近似する例を示したが、これに限定されない。例えば、演算切替デューティ比を２箇所に設け、デューティ比算出区間を３区間に区分して、３種類の関数によってデューティ比と転写電流との関係を近似するようにしてもよい。
また、近似式（関係式）も１次式および２次式に限られず、例えば、３次式以上の近似式を用いてもよい。

（２）上記実施形態では、ＰＷＭ信号のデューティ比が減少するにつれて、転写電流Ｉｔが増加する印加回路６０の回路構成例を示したが、これに限定されない。本発明は、同デューティ比が増加するにつれて、転写電流Ｉｔが増加する回路構成の印加回路にも適用できる。その場合、図３等における１次式演算区間（第１算出区間）と２次式演算区間（第２算出区間）とは逆になる。また、図１１に示される負荷抵抗Ｒと演算切替デューティ比との関係も逆になる。

（３）上記実施形態では、第１座標の予め設定された制御信号値を、電流起動デューティ比とし、第１座標の予め設定された転写電流値を、「ゼロ」とする例を示したが、第１座標はこれに限定されない。例えば、電流起動デューティ比に対応する転写電流値は、「ゼロ」でなくてもよい。また、第１座標は、実験等によって事前に決定された他の座標であってもよい。

（４）上記各実施形態では、制御信号をＰＷＭ信号とし、制御信号の値をＰＷＭ信号のデューティ比とする例を示したが、必ずしもこれに限定されない。例えば、制御信号を直流信号とし、制御信号の値を直流信号の電圧値としてもよい。この場合、平滑回路６３は不要となる。

（５）実施形態２において、実施形態３のように使用する近似式を負荷抵抗Ｒに応じて切換えて、デューティ比を算出するようにしてもよい。すなわち、図１０のステップＳ１２０以降において、図１２のステップＳ２１０以降の処理を行うようにしてもよい。

本発明の実施形態１に係るプリンタの要部側断面図 転写バイアス電圧の生成する回路の要部構成のブロック図 ＰＷＭ信号のデューティ比と転写電流との関係を示すグラフ 実施形態１におけるデューティ比算出に係る各処理を示すフローチャート １次式または２次式を用いた次回Ｄｕｔｙ算出ルーチンの部分フローチャート 図５の処理を説明するグラフ １次式または２次式を用いた次回Ｄｕｔｙ算出ルーチンの部分フローチャート 図７の処理を説明するグラフ 負荷抵抗の相違によるデューティ比と転写電流との関係を示すグラフ 実施形態２におけるデューティ比算出に係る各処理を示すフローチャート 負荷抵抗と演算切替Ｄｕｔｙとの関係を示すテーブル 実施形態３におけるデューティ比算出に係る各処理を示すフローチャート

符号の説明

１…プリンタ（画像形成装置）
２７…感光体ドラム（像担持体）
３０…転写ローラ（転写手段）
５１…制御回路（演算手段、制御手段、電流検出手段、抵抗検出手段）
６０…印加回路（印加手段）
６７…電流検出回路（電流検出手段）
６８…電圧検出回路（抵抗検出手段）

Claims (12)

1. 現像剤像を担持する像担持体と、
   前記現像剤像を被記録媒体に転写する転写手段と、
   前記転写手段に転写バイアス電圧を印加する印加手段と、
   前記印加手段に対する制御信号の値と前記転写バイアス電圧の印加による転写電流との関係を示す関係式を、前記制御信号値の算出区間に応じて導出し、目標転写電流値に対応する目標制御信号値を、導出された前記関係式を用いて前記算出区間に応じて算出する演算手段と、
   前記目標制御信号値を有する前記制御信号によって前記印加手段を制御する制御手段と
   を備えた画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記算出区間は、所定の制御信号値によって区分化される少なくとも第１算出区間と第２算出区間とを含み、
   前記演算手段は、前記関係式を導出するための任意の制御信号値が第１算出区間に属する場合、第１関係式を導出し、前記任意の制御信号値が第２算出区間に属する場合、第２関係式を導出する。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記転写電流を検出する電流検出手段をさらに備え、
   前記演算手段は、予め設定された制御信号値と予め設定された転写電流値とによる第１座標と、前記任意の制御信号値と、該任意の制御信号値によって前記転写バイアス電圧が印加された際に検出された転写電流値とによる第２座標とを用いて、前記第１および第２関係式のうちのいずれか１つを導出する。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   前記任意の制御信号値と、前記検出された転写電流値とに基づいて、負荷抵抗を検出する抵抗検出手段をさらに備え、
   前記演算手段は、前記目標制御信号値を算出する際に、検出された負荷抵抗の値に応じて前記関係式を導出する。
5. 請求項３または４に記載の画像形成装置において、
   前記第１および第２関係式のうちのいずれか１つの関係式を用いて算出された目標制御信号値と、前記任意の制御信号値とのうちの一方が、前記所定の制御信号値より大きく、他方が前記所定の制御信号値より小さい場合、
   前記演算手段は、
   前記予め設定された制御信号値と転写電流値とによる第１座標と、前記所定の制御信号値と前記１つの関係式における該所定の制御信号値に対応する転写電流値とによる第３座標とを用いて、他方の関係式を導出し、
   前記他方の関係式に前記目標転写電流値を代入して、前記目標制御信号値を再算出する。
6. 請求項４または５に記載の画像形成装置において、
   前記所定の制御信号値は、前記負荷抵抗値に応じて変更される。
7. 請求項４〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
   前記演算手段は、
   検出された負荷抵抗値が第１抵抗値以下である場合、前記任意の制御信号値に関わらず前記関係式を１次式として導出し、
   検出された負荷抵抗値が前記第１抵抗値より大きい第２抵抗値以上である場合、任意の制御信号の大きさに関わらず前記関係式を２次式として導出する。
8. 請求項３〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
   前記第１座標の前記予め設定された制御信号値は、転写電流を起動開始可能な制御信号値であり、前記第１座標の前記転写電流値はゼロである。
9. 請求項２〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
   前記第１関係式が１次式として導出され、前記第２関係式が２次式として導出される。
10. 請求項９に記載の画像形成装置において、
    前記任意の制御信号値は、前記第１算出区間に属する値を有する。
11. 請求項９に記載の画像形成装置において、
    前記任意の制御信号値は、前記第２算出区間に属する値を有する。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
    前記制御信号はＰＷＭ信号であり、前記制御信号値は、前記ＰＷＭ信号のデューティ比である。
    

Images