JP4444556B2 - 画像形成装置およびその交流電圧調整方法 - Google Patents
画像形成装置およびその交流電圧調整方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを用いて画像を形成する画像形成装置およびその交流電圧調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスを用いて画像を形成する画像形成装置は、感光体表面を所定の電位に均一帯電処理する工程を含んでおり、その帯電方法の１つとして、感光体表面にローラ帯電部材（以下、「帯電ローラ」と言う）を当接し、この帯電ローラに、直流高圧に正弦波交流高圧を重畳させた電圧を印加する方法がある。この際、安定した帯電を得るためには、放電電流量を所定値以上にすると良いことが経験的に判っている。
【０００３】
図８は、帯電ローラに印加される交流高圧の電圧と電流の波形を示す図である。
【０００４】
同図において、正弦波交流高圧Ｖｏを帯電ローラに印加すると、この交流高圧Ｖｏと同位相の電流、すなわち帯電ローラと感光ドラム間の抵抗性負荷に流れる抵抗負荷電流Ｉｚｒと、交流高圧Ｖｏより９０°位相が進んだ電流、すなわち帯電ローラと感光ドラム間の容量性負荷に流れる容量負荷電流Ｉｚｃと、交流高圧Ｖｏの電圧振幅ピーク時にパルス的に流れる電流、すなわち帯電ローラと感光ドラム間の放電電流Ｉｓとが流れ、そのトータル電流は、電流Ｉｏとなる。
【０００５】
なお、電流Ｉｍは、帯電ローラから高圧電源に引き込まれる交流電流を検出した場合の検出電流波形である。
【０００６】
図９は、感光ドラムに流れる電流と高圧ＡＣ電圧との関係を示す図である。
【０００７】
同図において、出力電圧の振幅を徐々に上げて行くと、一定電圧振幅以下では電圧振幅と出力電流はほぼ比例して上昇して行く。これは、抵抗負荷電流Ｉｚｒと容量負荷電流Ｉｚｃは電圧振幅に比例し、かつ電圧振幅が小さいために放電現象が発生せず、放電電流Ｉｓが流れないからである。
【０００８】
さらに、出力電圧振幅を大きくして行くと、所定電圧振幅Ｖａｓで放電が始まり、トータル出力電流Ｉｏも比例関係から外れ、放電電流Ｉｓ分だけ多く流れるようになる。
【０００９】
従来は、ピーク電流を一定に制御することで、放電電流量を一定にして、安定した感光体電位が得られるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
図１０は、この従来の制御回路の構成を示す電気回路図であり、同図には、感光ドラム１０１および帯電ローラ１０２も記載されている。
【００１１】
高圧電源部１０３は、プリンタ制御部１０４にあるＣＰＵ１０５からのクロックパルスを受けると、プルアップ抵抗１０６およびベース抵抗１０７を介してトランジスタ１０８がスイッチング動作し、プルアップ抵抗１０９およびダイオード１１０を介して接続されているオペアンプ１１１の出力に応じた振幅のクロックパルスを発生する。この振幅が大きいと、高圧トランス１１２に入力される正弦波の駆動電圧振幅も大きくなり、結果として交流電圧振幅も大きくなる。
【００１２】
ＣＰＵ１０５からのクロックパルスは、抵抗１１３〜１２３と、コンデンサ１２４〜１２９と、オペアンプ１３０および１３１とによって構成される、４次のバタワースフィルタおよび１次のハイパスフィルタからなるフィルタ回路１３２に入力され、該フィルタ回路１３２からは＋１２Ｖを中心とした正弦波が出力される。
【００１３】
この出力は、抵抗１３３〜１３８と、コンデンサ１３９と、トランジスタ１４０〜１４２と、ツェナーダイオード１４３とによって構成される、プッシュプルの高圧トランスドライブ回路１４４を介して、高圧トランス１１２の一次巻線に入力され、二次巻線側に正弦波の交流高圧が発生する。
【００１４】
また、高圧トランス１１２の二次巻線側の一方は、抵抗１４５を介して直流高圧発生回路１４６に接続され、直流高圧に交流高圧が重畳された高圧が、出力保護抵抗１４７を介して帯電ローラ１０２に給電されている。
【００１５】
抵抗１５０および１５３と、コンデンサ１４９および１５２と、ダイオード１５１および１５４とによって構成される回路１４８は、ピーク電流検出回路であるが、その中のコンデンサ１４９は、直流電流を分離するための高圧コンデンサであり、この高圧コンデンサ１４９を介して電流モニタ用の抵抗１５０を接続することにより、帯電ローラ１０２から直流高圧発生回路１４６へ引き込まれる電流を検出する。この検出電圧のピーク電圧をダイオード１５１とコンデンサ１５２でホールドすることによりピーク電流値を検出する。抵抗１５３は、コンデンサ１５２の放電抵抗である。また、ダイオード１５４は、電流吐き出し時の保護用ダイオードである。
【００１６】
そして、帯電ローラ１０２から引き込まれる電流値を所定の値に制御するために、ピーク電流検出回路１４８の出力をオペアンプ１１１の−端子に入力するとともに、抵抗１５５および１５６からなる基準電圧をオペアンプ１１１の＋端子に入力し、オペアンプ１１１の出力端子をダイオード１１０を介してトランジスタ１０８のエミッタに接続することにより、前記フィルタ回路１３２に入力されるクロックパルスの振幅を制御している。
【００１７】
【特許文献１】
特開２００１−２０１９２２号公報（第２項、第３図）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の画像形成装置では、帯電ローラの特性のバラツキ、一定期間使用後のその特性の劣化、トナーによる帯電ローラの汚れ、感光ドラムの特性のバラツキ、およびその特性の劣化により、帯電交流バイアスの電圧波形自体に歪みが生じ、ピーク電流量と放電電流量の特性に誤差が生じてしまい、その結果、各画像形成装置の機械間や、使用初期時と一定期間の使用後における、印刷画像の差異を無くすることが非常に困難なので、印刷画像の差異が生じないように各部材の特性を厳しく管理する必要があった。また、使用状態にかかわらず画像状態を一定とするために、帯電ローラや感光ドラムの寿命を短めに設定するようにしていた。
【００１９】
本発明は、この点に着目してなされたものであり、帯電ローラや感光ドラムの特性のバラツキおよび経時変化に起因する印刷画像の差異を抑制し、安定した画像品質を維持することが可能となる画像形成装置およびその交流電圧調整方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の画像形成装置は、被帯電部材と、前記被帯電部材を帯電する帯電部材と、前記帯電部材に印加する交流電圧を生成する交流電圧生成手段と、前記交流電圧生成手段から前記帯電部材に印加された交流電圧を検出する交流電圧検出手段と、前記交流電圧生成手段に対してＰＷＭ信号を出力することによって前記交流電圧生成手段によって生成される交流電圧を制御する電圧制御手段とを有し、前記電圧制御手段は、前記交流電圧検出手段によって検出された前記交流電圧を時分割して、時分割したそれぞれの期間において前記交流電圧を変換処理した電圧値と理想電圧値とを比較して、比較の結果、前記変換処理した電圧値と前記理想電圧値とが異なる交流電圧歪み発生期間において、前記変換処理した電圧値と前記理想電圧値との差分を求め、求めた差分に基づいて前記交流電圧歪み発生期間の次の期間における前記ＰＷＭ信号のデューティを調整することを特徴とする。
【００３０】
上記目的を達成するため、請求項６に記載の画像形成装置の交流電圧調整方法は、ＰＷＭ信号を出力して交流電圧を生成し、前記交流電圧を、被帯電部材を帯電させる帯電部材に印加する電圧印加工程と、前記電圧印加工程により前記帯電部材に印加された前記交流電圧を検出する電圧検出工程と、前記電圧検出工程により検出された前記交流電圧を時分割して、時分割したそれぞれの期間において前記交流電圧を変換処理した電圧値と理想電圧値とを比較して、比較の結果、前記変換処理した電圧値と前記理想電圧値とが異なる交流電圧歪み発生期間において、前記変換処理した電圧値と前記理想電圧値との差分を求め、求めた差分に基づいて前記交流電圧歪み発生期間の次の期間における前記ＰＷＭ信号のデューティを調整する信号調整工程とを有することを特徴とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置を適用したレーザビームプリンタ（以下、「レーザプリンタ」と言う）１００の概略構成図である。
【００３６】
同図に示すように、レーザプリンタ１００は、記録紙Ｐを収納するデッキ１０１を有し、デッキ１０１内の記録紙Ｐの有無を検知するデッキ紙有無センサ１０２、デッキ１０１内の記録紙Ｐのサイズを検知する紙サイズ検知センサ１０３、デッキ１０１から記録紙Ｐを繰り出すピックアップローラ１０４、前記ピックアップローラ１０４によって繰り出された記録紙Ｐを搬送するデッキ給紙ローラ１０５、および該デッキ給紙ローラ１０５と対をなし、記録紙Ｐの重送を防止するためのリタードローラ１０６が設けられている。
【００３７】
そして、デッキ給紙ローラ１０５の下流には、デッキ１０１からの給紙搬送状態を検知する給紙センサ１０７、さらに下流へと記録紙Ｐを搬送するための給紙搬送ローラ１０８、記録紙Ｐを同期搬送するレジストローラ対１０９、および該レジストローラ対１０９への記録紙Ｐの搬送状態を検知するレジ前センサ１１０が配設されている。
【００３８】
また、レジストローラ対１０９の下流には、レーザスキャナ部１１１からのレーザ光に基づいて感光ドラム６９上にトナー像を形成するプロセスカートリッジ１１２、感光ドラム６９上に形成されたトナー像を記録紙Ｐ上に転写するためのローラ部材（以下、「転写ローラ」と言う）１１３、および記録紙Ｐ上の電荷を除去し、感光ドラム６９からの分離を促進するための放電部材（以下、「除電針」と言う）１１４が配設されている。
【００３９】
さらに、除電針１１４の下流には、搬送ガイド１１５、記録紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱定着するために、内部に加熱用のハロゲンヒータ１１６を備えた定着ローラ１１７と加圧ローラ１１８対、定着ローラ１１７からの搬送状態を検知する定着排紙センサ１１９、および定着ローラ１１７から搬送されてきた記録紙Ｐを排紙部に搬送するための搬送フラッパ１２０が配設されており、排紙部側の下流には、排紙部の紙搬送状態を検知する排紙センサ１２１、および記録紙Ｐを排紙する排紙ローラ対１２２が配設されている。
【００４０】
また、前記スキャナ部１１１は、後述する外部装置から送出される画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット１２９、レーザユニット１２９からのレーザ光を感光ドラム６９上に走査するためのポリゴンミラー１３０と、スキャナモータ１３１、結像レンズ群１３２および折り返しミラー１３３により構成されている。
【００４１】
そして、前記プロセスカートリッジ１１２は、電子写真プロセスに必要な感光ドラム６９、帯電部材である帯電ローラ６８、現像ブレード１３４およびトナー格納容器１３５等を具備しており、レーザプリンタ１００に対して着脱可能に構成されている。
【００４２】
また、高圧電源部３は、後述する帯電高圧回路の他に、現像ブレード１３４、転写ローラ１１３および除電針１１４に所望の電圧を給電する高圧回路を有している。
【００４３】
さらに、レーザプリンタ１００を制御するプリンタ制御部１は、ＲＡＭ２ａ、ＲＯＭ２ｂ、タイマ２ｃ、シリアルコミニュケーションインターフェイス２ｄおよびデジタル入出力ポート（以下、「Ｉ／Ｏポート」と言う）２ｅ等を具備したＭＰＵ（マイクロコンピュータ）２、および各種入出力制御回路（図示せず）等で構成され、インターフェイス（図示せず）を介して、パーソナルコンピュータ等の外部装置（図示せず）に接続されている。
【００４４】
図２は、高圧電源部３の回路構成を示す電気回路図であり、同図には、プリンタ制御部１、感光ドラム６９および帯電ローラ６８も記載されている。
【００４５】
同図において、プリンタ制御部１は、ＲＡＭ２ａ、ＲＯＭ２ｂ、タイマ２ｃ、シリアルコミニュケーションインターフェイス（ＳＣＩ）２ｄおよびデジタルＩ／Ｏポート２ｅから構成されるＣＰＵ２を有しており、レーザプリンタ１００の全ての制御を行う。
【００４６】
プリンタ制御部１と高圧電源部３とは、シリアルクロック（ＳＣＫ）線４、デジタル入力データ（ＤＩ）線５およびデジタル出力データ（Ｄｏ）線６の３本の信号線を介して接続されており、高圧電源部３に対する各種制御は、全てこの３本の信号線を介して実行される。
【００４７】
高圧電源部３は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）７、ＤＣ（直流）高圧発生回路４９、高圧ＡＣ（交流）トランス４７、フィルタ回路１５、ドライバ回路３５、出力電圧検出回路、ＰＷＭフィルタおよびオペアンプなどにより構成されている。
【００４８】
なお、本実施の形態では、ＤＳＰが実行する制御は、帯電交流出力に限定しているが、それは説明の便宜上そうしているに過ぎず、ＤＳＰ７は、実際にはこれに限らず、その他のバイアス制御や電流検出なども行っている。
【００４９】
レーザプリンタ１００が印刷動作を開始し、プリンタ制御部１内のＣＰＵ２からＳＣＩ２ｄを介して、高圧電源部３に帯電出力発生命令が出力されると、ＤＳＰ７は、設定すべき電圧値、周波数および波形情報を判断して、高圧電源部３の動作を開始する。
【００５０】
まず、ＤＳＰ７は、ＰＷＭ２出力から、ＣＰＵ２から指示された周波数の交流出力を生成するための基準となるＰＷＭ信号を発生し出力する。ＤＳＰ２から出力されたＰＷＭ信号は、３．３Ｖ電圧にプルアップされた抵抗１１、および抵抗１２に供給される。抵抗１２のもう一方の端子は、トランジスタ１３のベースに接続される。トランジスタ１３のエミッタはグランドに接続され、トランジスタ１３のコレクタは抵抗１４に接続され、さらにバターワース４次ローパスフィルタ部（以下、「フィルタ部」と略して言う）１５に入力される。
【００５１】
フィルタ部１５は、オペアンプ２１および２７と、抵抗１７〜１９，２２，２３，２５，２６，３０および３１と、コンデンサ２０，２４，２８および２９とにより構成され、ＰＷＭ信号を帯電ＡＣ出力波形と同様な波形に整形する。
【００５２】
本実施の形態では、ＤＳＰ７のＰＷＭ２の基本周波数は、１６ＫＨｚに設定してあり、フィルタ部１５のカットオフ周波数は、約６ＫＨｚに設定してある。ＰＷＭ２出力は、一周期を１６分割してそれぞれの時間軸でのパルス幅が正弦波となるように設定されているために、フィルタ部１５によってフィルタリングされた出力波形は正弦波となる。このフィルタ部１５によって生成される正弦波は、抵抗３３および３４で分圧される電位を中心に、その振幅が与えられる。この正弦波信号は、ドライブ回路部３５によって電力増幅され、ＡＣトランス４７の一次側巻線を駆動することにより、ＡＣトランス４７の二次側巻線出力に正弦波高圧ＡＣ出力が現れる。ＡＣトランス４７の二次側巻線の他の一方は、ＤＣ高圧発生回路４９の出力側に接続されており、ＤＣ高圧バイアスが乗畳され、帯電ローラ６８により感光ドラム６９を所定バイアスに帯電する。
【００５３】
高圧ＡＣ出力電圧は、コンデンサ５０を介して、ダイオード５１および５２と、コンデンサ５３と、ブリーダ抵抗５４とにより構成される整流回路により直流電圧とされ、抵抗５５〜５７により低電圧にされた後、オペアンプ６６の反転入力端子（−）に供給される。一方、オペアンプの非反転入力端子（＋）には、ＤＳＰ７のＰＷＭ１出力を、抵抗６３および６４と、トランジスタ６２と、コンデンサ６４とにより構成されるローパスフィルタにて直流電圧とされた制御電圧が印加されている。オペアンプ６６は、この非反転入力端子（＋）に印加されている電圧と反転入力端子（−）に印加される電圧とが同電圧になるように、出力端子電圧を変動させる。すなわち、ＤＳＰ７のＰＷＭ１出力電圧を適切に設定することにより、高圧ＡＣ出力電圧を正しく制御することが可能となる。
【００５４】
高圧コンデンサ５０は、コンデンサ５８および５９と、抵抗６０および６１とにより構成される分圧回路に接続されており、この分圧回路の出力は、ＤＳＰ７のアナログ−デジタル変換回路入力端子ＡＤＣ１に入力される。分圧回路の分圧比は、抵抗６０，６１およびコンデンサ５８，５８の抵抗および容量比で決定される。ＤＳＰ７は、端子ＡＤＣ１から入力された信号の周期を、高圧ＡＣ周波数生成用信号ＰＷＭ２周期分の１以上の整数倍として検出する。ここで、ＤＳＰ７は、水晶発振子８と、コンデンサ９および１０とにより規定される、たとえば２０ＭＨｚの周波数で動作している。
【００５５】
図３は、高圧ＡＣ出力電圧および検出電圧、すなわち、図２のＤＳＰ７のＰＷＭ２出力波形およびＡＤＣ１入力端子電圧波形を示す図である。
【００５６】
高圧電源部３が動作を開始すると、ＤＳＰ７のＰＷＭ２出力端子からは、正弦波信号を生成するためのパルス信号２０１が出力される。このパルス信号２０１は、図２のフィルタ回路１５によって波形整形されて、正弦波信号となり、トランス４７を駆動して、正弦波出力電圧が出力される。この出力電圧は、前記抵抗６０，６１およびコンデンサ５８，５９により分圧され、ＤＳＰ７のＡＤＣ１入力端子に入力される。ＤＳＰ７のＡＤＣ１入力端子に入力された電圧２０２は、ＤＳＰ７のＰＷＭ出力周期の１／２の時間でデジタル値に変換され、ＤＳＰ７内部に取り込まれる。負荷のバラツキや、耐久が進んだ場合などは、高圧ＡＣ出力波形に歪みが生ずることがある。高圧ＡＣ出力波形に歪みを生じた場合には、ＤＳＰ７のＡＤＣ１入力端子電圧は、図３中、検出電圧の実線部のように歪みを含んだ波形となる。ここで、図３中、破線は理想的な波形を示している。
【００５７】
以下、ＤＳＰ７での信号の処理動作を、図３のサンプリング回数５回目を例に取って説明する。
【００５８】
ＤＳＰ７は、ｎ周期目のサンプリング回数５回目の理想電圧値Ｖｓｔｄと実検出電圧Ｖｓｎｓとの電圧値の差分を算出して、図４に示すように、ｎ＋１周期目のサンプリング回数５回目に相当する箇所のＰＷＭ２出力幅を可変する。ｎ周期目の５サンプリング目のＰＷＭ２の“Ｈ”幅デューティが８８％であり、このときの検出電圧Ｖｓｎｓが規定値（理想電圧値）に比較して５％大きく検出されたとすると、ＤＳＰ７は、次の周期ｎ＋１回目の５サンプリングに対応するＤＳＰ７のＰＷＭ２出力の“Ｈ”幅デューティを８８％から５％減じた８３％として出力する。
【００５９】
なお、本実施の形態では、このときに減ずるデューティを５％としているが、これに限らず、ある一定の比率Ｋを乗算した値でＰＷＭ２出力のデューティを可変してもよい。
【００６０】
このようにして、本実施の形態では、負荷変動、負荷バラツキおよび高圧ＡＣ出力回路バラツキによる高圧ＡＣ出力の波形の歪みを修正することが可能となる。
【００６１】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置を適用したレーザプリンタを説明する。
【００６２】
本実施の形態のレーザプリンタは、前記第１の実施の形態のレーザプリンタと同様のハードウェアを用いて実現できるので、前記図１および図２をそのまま用いることにする。本実施の形態のレーザプリンタは、前記第１の実施の形態のレーザプリンタに対して、ＡＤＣ１入力端子に入力される電圧をＤＳＰ７にて、複数回数サンプリングを行い、このサンプリング結果により次周期のＰＷＭ幅の可変量を決定する点が異なっている。
【００６３】
図５は、高圧ＡＣ出力電圧および検出電圧、すなわちＤＳＰ７のＰＷＭ２出力波形およびＡＤＣ１入力端子電圧波形を示す図であり、同図には、サンプリング回数が５セット目に高圧ＡＣ電圧波形に電圧値が大きい方向に歪んだ場合が図示されている。
【００６４】
同図に示すように、高圧ＡＣ出力電圧波形に前記第１の実施の形態で説明したような波形歪みが生じた場合には、ＡＤＣ１入力端子には、実線で示すように、高圧ＡＣ出力電圧に相当する検出電圧波形が現れる。
【００６５】
ＤＳＰ７は、ＡＤＣ１入力端子の入力電圧を各サンプリングセットにて３回サンプリングを実行して（本実施の形態では、３回と規定したが、これに限らず、３回以外の複数回であってもよい）、サンプリング値の平均値を算出して正常時にとるべき値Ｖｓｔｄとの差分を算出する。その後、検出値を平均したものと正常時のとるべき検出電圧Ｖｓｔｄとの差分に基づいて、サンプリングセット６回目に相当する箇所のＰＷＭ２出力のＰＷＭ値を変更する。
【００６６】
サンプリングセット５回目における検出電圧Ｖｓｎｓの平均値が検出電圧Ｖｓｎｓの９３％電圧であり、正常時の検出電圧は８８％であるとすると、その差分は５％となる。ＤＳＰ７はこの差分を保持し、次のサンプリングセットに対応する位置でのＰＷＭ２出力を正常時の値から５％減じた値として出力する。すなわち、６サンプリングセットに対応するＰＷＭ２出力幅は９３％であるために、９３％から５％を減じた値である８８％をＰＷＭ２出力とする。
【００６７】
このように、本実施の形態では、複数回サンプリングを実行するようにしたので、突発的なノイズ混入による過度な制御をかけることがなくなる。
【００６８】
さらに、差分による次のサンプリングセットに対応するＰＷＭ幅制御に一定の範囲（たとえば±８％）を設けることにより、急激な高圧ＡＣ出力電圧制御を実行し、急激な感光体電位変化を誘発し画像不良を発生させてしまう可能性も回避できる。
【００６９】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置を適用したレーザプリンタを説明する。本実施の形態のレーザプリンタは、前記第１および第２の実施の形態のレーザプリンタに対して、高圧電源部３′の回路構成のみが異なっているので、図２の回路に代えて、図６の回路を用い、図１のハードウェアはそのまま用いることにする。なお、図６中、図２と同様の要素には同一記号を付し、その説明は省略する。
【００７０】
本実施の形態の特徴は、高圧ＡＣトランス４７で出力された高圧ＡＣバイアスにより帯電ローラ６８および感光ドラム６９に電流が流れるが、この感光ドラム６９に流れる交流電流波形に基づいて高圧ＡＣ出力電圧波形制御信号であるＤＳＰ７のＰＷＭ２出力を可変することにある。
【００７１】
図７は、感光ドラム６９に流れる電流と高圧ＡＣ電圧との関係を示す図である。
【００７２】
同図に示すように、高圧ＡＣ出力電圧振幅が放電開始電圧Ｖａｓよりも小さい場合には、非放電領域に示すとおり直線的に出力電流が増加する。放電開始電圧Ｖａｓを超える高圧ＡＣ出力電圧を印加した場合には、この直線性が崩れ、指数関数的に出力電流（ドラム電流）が増加する。
【００７３】
本実施の形態では、図７中の非放電領域における出力電流波形をＤＳＰ７のＡＤＣ２入力端子にて検出して、高圧ＡＣ出力電圧波形を整形する方法について説明を進める。
【００７４】
前記図８に示したように、非放電領域においては、高圧ＡＣ出力電圧に対して９０度位相が進んだ正弦波形の電流が流れる。放電領域においては非放電領域に流れている電流に放電電流が加わるために図示するような電流波形となる。
【００７５】
このために、本実施の形態では、印字動作開始時の放電開始電圧以下の電圧を感光ドラム６９に印加して、そのときの感光ドラム６９の電流を検知して、前記第１および第２の実施の形態と同様の処理を行い、ＤＳＰ７のＰＷＭ２出力を可変して歪みの少ない電流波形を得られるようにする。
【００７６】
図６において、高圧トランス４７の高圧ＡＣ電圧出力がアクティブになっている場合に、この高圧ＡＣトランス４７への帰還電流を測定する回路構成となっている。トランス４７への帰還電流は、コンデンサ８０により抵抗８１を経過してＡＣ成分のみ流れる。トランス４７への帰還電流は、抵抗８１により電流−電圧変換され、抵抗８４，８５，８７，９０および９２と、オペアンプ８６および８９とダイオード８３，８８および９１とによって構成される全波整流回路によりＤＳＰ７のＡＤＣ２端子に入力される。ＤＳＰ７は、検出される電流波形を検知し、その理論値との比較計算を行って、その差分を算出し、算出された差分に基づいて、ｎ＋１周期目の同位相箇所のＰＷＭ値を変更する。このような制御を１回若しくは複数回実行して、理想的な検出波形が得られるようにＰＷＭ２出力を制御して、このＰＷＭ２の設定に基づき印字動作時に、放電開始電圧以上の電圧値を感光ドラムに印加する。これにより均一な感光ドラム表面電位を設定可能となり、画像品質が向上する。
【００７７】
ＰＷＭ２の設定値に関しては、各ステップの設定を算出回数にて平均して印字時のＰＷＭ値としている。
【００７８】
また、ＤＳＰなどの高速処理可能な素子を使用して波形検出および計算を実行するために、検出した波形を実効値、平均値、ピーク値などに変換することを高速で処理可能となり、この情報をＣＰＵに通知することも可能となる。このときの通信についても、特殊な信号線を必要とせずに、シリアル通信でまかなえるために余計なコストをかけずに高圧出力の制御および各種状況の把握が可能となる。
【００７９】
なお、上述した各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、本発明の目的が達成されることは言うまでもない。
【００８０】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００８１】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、たとえば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。また、通信ネットワークを介してサーバコンピュータからプログラムコードが供給されるようにしてもよい。
【００８２】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、上述した各実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００８３】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、感光ドラムである被帯電部材と、該被帯電部材表面に具備された帯電ローラ等に代表される帯電部材の特性のバラツキおよび経時変化（汚れ、ドラム削れ）に起因する帯電交流電圧波形の歪みを細かく検出し、理想波形との差を算出し、算出された差分情報に基づいて、帯電交流電圧波形を生成するＰＷＭ信号を細かに可変するようにしたので、帯電交流電圧波形を理想波形に近づけることが可能となる。
【００８５】
すなわち、感光ドラムを一定電位に帯電させるための帯電交流電圧の乱れがなくなり、感光ドラムが均一に帯電されることになる。
【００８６】
したがって、感光ドラム、帯電ローラのバラツキおよび経時変化による画像への影響を最小限に抑えることができ、安定した画像品質を継続して維持させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置を適用したレーザプリンタの概略構成図である。
【図２】図１の高圧電源部の回路構成を示す電気回路図である。
【図３】図２のＤＳＰのＰＷＭ２出力波形およびＡＤＣ１入力端子電圧波形を示す図である。
【図４】ＰＷＭ制御の方法を説明するための図である。
【図５】第２の実施の形態における、ＤＳＰのＰＷＭ２出力波形およびＡＤＣ１入力端子電圧波形を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置を適用したレーザプリンタの高圧電源部の回路構成を示す電気回路図である。
【図７】図６の感光ドラムに流れる電流と高圧ＡＣ電圧との関係を示す図である。
【図８】帯電ローラに印加される交流高圧の電圧と電流の波形を示す図である。
【図９】従来の画像形成装置の感光ドラムに流れる電流と高圧ＡＣ電圧との関係を示す図である。
【図１０】従来の画像形成装置の制御回路の構成を示す電気回路図である。
【符号の説明】
１ プリンタ制御部
２ ＭＰＵ，ＣＰＵ
２ａ ＲＡＭ
２ｂ ＲＯＭ
２ｃ タイマ
２ｄ シリアルコミニュケーションインターフェイス
２ｅ デジタル入出力ポート
３ 高圧電源部
４ シリアルクロック線
５ ジタル入力データ線
６ デジタル出力データ線
７ デジタルシグナルプロセッサ
１５ フィルタ回路
３５ ドライバ回路
４９ ＤＣ高圧発生回路
４７ 高圧ＡＣトランス
６８ 帯電ローラ
６９ 感光ドラム
１００ レーザビームプリンタ
１０１ デッキ
１０２ デッキ紙有無センサ
１０３ 紙サイズ検知センサ
１０４ ピックアップローラ
１０５ デッキ給紙ローラ
１０６ リタードローラ
１０７ 給紙センサ
１０８ 給紙搬送ローラ
１０９ レジストローラ対
１１０ レジ前センサ
１１１ レーザスキャナ部
１１２ プロセスカートリッジ
１１３ 転写ローラ
１１４ 除電針
１１５ 搬送ガイド
１１６ ハロゲンヒータ
１１７ 定着ローラ
１１８ 加圧ローラ
１１９ 定着排紙センサ
１２０ 搬送フラッパ
１２１ 排紙センサ
１２２ 排紙ローラ対
１２９ レーザユニット
１３０ ポリゴンミラー
１３１ スキャナモータ
１３２ 結像レンズ群
１３３ 折り返しミラー
１３４ 現像ブレード
１３５ トナー格納容器
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを用いて画像を形成する画像形成装置およびその交流電圧調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスを用いて画像を形成する画像形成装置は、感光体表面を所定の電位に均一帯電処理する工程を含んでおり、その帯電方法の１つとして、感光体表面にローラ帯電部材（以下、「帯電ローラ」と言う）を当接し、この帯電ローラに、直流高圧に正弦波交流高圧を重畳させた電圧を印加する方法がある。この際、安定した帯電を得るためには、放電電流量を所定値以上にすると良いことが経験的に判っている。
【０００３】
図８は、帯電ローラに印加される交流高圧の電圧と電流の波形を示す図である。
【０００４】
同図において、正弦波交流高圧Ｖｏを帯電ローラに印加すると、この交流高圧Ｖｏと同位相の電流、すなわち帯電ローラと感光ドラム間の抵抗性負荷に流れる抵抗負荷電流Ｉｚｒと、交流高圧Ｖｏより９０°位相が進んだ電流、すなわち帯電ローラと感光ドラム間の容量性負荷に流れる容量負荷電流Ｉｚｃと、交流高圧Ｖｏの電圧振幅ピーク時にパルス的に流れる電流、すなわち帯電ローラと感光ドラム間の放電電流Ｉｓとが流れ、そのトータル電流は、電流Ｉｏとなる。
【０００５】
なお、電流Ｉｍは、帯電ローラから高圧電源に引き込まれる交流電流を検出した場合の検出電流波形である。
【０００６】
図９は、感光ドラムに流れる電流と高圧ＡＣ電圧との関係を示す図である。
【０００７】
同図において、出力電圧の振幅を徐々に上げて行くと、一定電圧振幅以下では電圧振幅と出力電流はほぼ比例して上昇して行く。これは、抵抗負荷電流Ｉｚｒと容量負荷電流Ｉｚｃは電圧振幅に比例し、かつ電圧振幅が小さいために放電現象が発生せず、放電電流Ｉｓが流れないからである。
【０００８】
さらに、出力電圧振幅を大きくして行くと、所定電圧振幅Ｖａｓで放電が始まり、トータル出力電流Ｉｏも比例関係から外れ、放電電流Ｉｓ分だけ多く流れるようになる。
【０００９】
従来は、ピーク電流を一定に制御することで、放電電流量を一定にして、安定した感光体電位が得られるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
図１０は、この従来の制御回路の構成を示す電気回路図であり、同図には、感光ドラム１０１および帯電ローラ１０２も記載されている。
【００１１】
高圧電源部１０３は、プリンタ制御部１０４にあるＣＰＵ１０５からのクロックパルスを受けると、プルアップ抵抗１０６およびベース抵抗１０７を介してトランジスタ１０８がスイッチング動作し、プルアップ抵抗１０９およびダイオード１１０を介して接続されているオペアンプ１１１の出力に応じた振幅のクロックパルスを発生する。この振幅が大きいと、高圧トランス１１２に入力される正弦波の駆動電圧振幅も大きくなり、結果として交流電圧振幅も大きくなる。
【００１２】
ＣＰＵ１０５からのクロックパルスは、抵抗１１３〜１２３と、コンデンサ１２４〜１２９と、オペアンプ１３０および１３１とによって構成される、４次のバタワースフィルタおよび１次のハイパスフィルタからなるフィルタ回路１３２に入力され、該フィルタ回路１３２からは＋１２Ｖを中心とした正弦波が出力される。
【００１３】
この出力は、抵抗１３３〜１３８と、コンデンサ１３９と、トランジスタ１４０〜１４２と、ツェナーダイオード１４３とによって構成される、プッシュプルの高圧トランスドライブ回路１４４を介して、高圧トランス１１２の一次巻線に入力され、二次巻線側に正弦波の交流高圧が発生する。
【００１４】
また、高圧トランス１１２の二次巻線側の一方は、抵抗１４５を介して直流高圧発生回路１４６に接続され、直流高圧に交流高圧が重畳された高圧が、出力保護抵抗１４７を介して帯電ローラ１０２に給電されている。
【００１５】
抵抗１５０および１５３と、コンデンサ１４９および１５２と、ダイオード１５１および１５４とによって構成される回路１４８は、ピーク電流検出回路であるが、その中のコンデンサ１４９は、直流電流を分離するための高圧コンデンサであり、この高圧コンデンサ１４９を介して電流モニタ用の抵抗１５０を接続することにより、帯電ローラ１０２から直流高圧発生回路１４６へ引き込まれる電流を検出する。この検出電圧のピーク電圧をダイオード１５１とコンデンサ１５２でホールドすることによりピーク電流値を検出する。抵抗１５３は、コンデンサ１５２の放電抵抗である。また、ダイオード１５４は、電流吐き出し時の保護用ダイオードである。
【００１６】
そして、帯電ローラ１０２から引き込まれる電流値を所定の値に制御するために、ピーク電流検出回路１４８の出力をオペアンプ１１１の−端子に入力するとともに、抵抗１５５および１５６からなる基準電圧をオペアンプ１１１の＋端子に入力し、オペアンプ１１１の出力端子をダイオード１１０を介してトランジスタ１０８のエミッタに接続することにより、前記フィルタ回路１３２に入力されるクロックパルスの振幅を制御している。
【００１７】
【特許文献１】
特開２００１−２０１９２２号公報（第２項、第３図）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の画像形成装置では、帯電ローラの特性のバラツキ、一定期間使用後のその特性の劣化、トナーによる帯電ローラの汚れ、感光ドラムの特性のバラツキ、およびその特性の劣化により、帯電交流バイアスの電圧波形自体に歪みが生じ、ピーク電流量と放電電流量の特性に誤差が生じてしまい、その結果、各画像形成装置の機械間や、使用初期時と一定期間の使用後における、印刷画像の差異を無くすることが非常に困難なので、印刷画像の差異が生じないように各部材の特性を厳しく管理する必要があった。また、使用状態にかかわらず画像状態を一定とするために、帯電ローラや感光ドラムの寿命を短めに設定するようにしていた。
【００１９】
本発明は、この点に着目してなされたものであり、帯電ローラや感光ドラムの特性のバラツキおよび経時変化に起因する印刷画像の差異を抑制し、安定した画像品質を維持することが可能となる画像形成装置およびその交流電圧調整方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の画像形成装置は、被帯電部材と、前記被帯電部材を帯電する帯電部材と、前記帯電部材に印加する交流電圧を生成する交流電圧生成手段と、前記交流電圧生成手段から前記帯電部材に印加された交流電圧を検出する交流電圧検出手段と、前記交流電圧生成手段に対してＰＷＭ信号を出力することによって前記交流電圧生成手段によって生成される交流電圧を制御する電圧制御手段とを有し、前記電圧制御手段は、前記交流電圧検出手段によって検出された前記交流電圧を時分割して、時分割したそれぞれの期間において前記交流電圧を変換処理した電圧値と理想電圧値とを比較して、比較の結果、前記変換処理した電圧値と前記理想電圧値とが異なる交流電圧歪み発生期間において、前記変換処理した電圧値と前記理想電圧値との差分を求め、求めた差分に基づいて前記交流電圧歪み発生期間の次の期間における前記ＰＷＭ信号のデューティを調整することを特徴とする。
【００３０】
上記目的を達成するため、請求項６に記載の画像形成装置の交流電圧調整方法は、ＰＷＭ信号を出力して交流電圧を生成し、前記交流電圧を、被帯電部材を帯電させる帯電部材に印加する電圧印加工程と、前記電圧印加工程により前記帯電部材に印加された前記交流電圧を検出する電圧検出工程と、前記電圧検出工程により検出された前記交流電圧を時分割して、時分割したそれぞれの期間において前記交流電圧を変換処理した電圧値と理想電圧値とを比較して、比較の結果、前記変換処理した電圧値と前記理想電圧値とが異なる交流電圧歪み発生期間において、前記変換処理した電圧値と前記理想電圧値との差分を求め、求めた差分に基づいて前記交流電圧歪み発生期間の次の期間における前記ＰＷＭ信号のデューティを調整する信号調整工程とを有することを特徴とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置を適用したレーザビームプリンタ（以下、「レーザプリンタ」と言う）１００の概略構成図である。
【００３６】
同図に示すように、レーザプリンタ１００は、記録紙Ｐを収納するデッキ１０１を有し、デッキ１０１内の記録紙Ｐの有無を検知するデッキ紙有無センサ１０２、デッキ１０１内の記録紙Ｐのサイズを検知する紙サイズ検知センサ１０３、デッキ１０１から記録紙Ｐを繰り出すピックアップローラ１０４、前記ピックアップローラ１０４によって繰り出された記録紙Ｐを搬送するデッキ給紙ローラ１０５、および該デッキ給紙ローラ１０５と対をなし、記録紙Ｐの重送を防止するためのリタードローラ１０６が設けられている。
【００３７】
そして、デッキ給紙ローラ１０５の下流には、デッキ１０１からの給紙搬送状態を検知する給紙センサ１０７、さらに下流へと記録紙Ｐを搬送するための給紙搬送ローラ１０８、記録紙Ｐを同期搬送するレジストローラ対１０９、および該レジストローラ対１０９への記録紙Ｐの搬送状態を検知するレジ前センサ１１０が配設されている。
【００３８】
また、レジストローラ対１０９の下流には、レーザスキャナ部１１１からのレーザ光に基づいて感光ドラム６９上にトナー像を形成するプロセスカートリッジ１１２、感光ドラム６９上に形成されたトナー像を記録紙Ｐ上に転写するためのローラ部材（以下、「転写ローラ」と言う）１１３、および記録紙Ｐ上の電荷を除去し、感光ドラム６９からの分離を促進するための放電部材（以下、「除電針」と言う）１１４が配設されている。
【００３９】
さらに、除電針１１４の下流には、搬送ガイド１１５、記録紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱定着するために、内部に加熱用のハロゲンヒータ１１６を備えた定着ローラ１１７と加圧ローラ１１８対、定着ローラ１１７からの搬送状態を検知する定着排紙センサ１１９、および定着ローラ１１７から搬送されてきた記録紙Ｐを排紙部に搬送するための搬送フラッパ１２０が配設されており、排紙部側の下流には、排紙部の紙搬送状態を検知する排紙センサ１２１、および記録紙Ｐを排紙する排紙ローラ対１２２が配設されている。
【００４０】
また、前記スキャナ部１１１は、後述する外部装置から送出される画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット１２９、レーザユニット１２９からのレーザ光を感光ドラム６９上に走査するためのポリゴンミラー１３０と、スキャナモータ１３１、結像レンズ群１３２および折り返しミラー１３３により構成されている。
【００４１】
そして、前記プロセスカートリッジ１１２は、電子写真プロセスに必要な感光ドラム６９、帯電部材である帯電ローラ６８、現像ブレード１３４およびトナー格納容器１３５等を具備しており、レーザプリンタ１００に対して着脱可能に構成されている。
【００４２】
また、高圧電源部３は、後述する帯電高圧回路の他に、現像ブレード１３４、転写ローラ１１３および除電針１１４に所望の電圧を給電する高圧回路を有している。
【００４３】
さらに、レーザプリンタ１００を制御するプリンタ制御部１は、ＲＡＭ２ａ、ＲＯＭ２ｂ、タイマ２ｃ、シリアルコミニュケーションインターフェイス２ｄおよびデジタル入出力ポート（以下、「Ｉ／Ｏポート」と言う）２ｅ等を具備したＭＰＵ（マイクロコンピュータ）２、および各種入出力制御回路（図示せず）等で構成され、インターフェイス（図示せず）を介して、パーソナルコンピュータ等の外部装置（図示せず）に接続されている。
【００４４】
図２は、高圧電源部３の回路構成を示す電気回路図であり、同図には、プリンタ制御部１、感光ドラム６９および帯電ローラ６８も記載されている。
【００４５】
同図において、プリンタ制御部１は、ＲＡＭ２ａ、ＲＯＭ２ｂ、タイマ２ｃ、シリアルコミニュケーションインターフェイス（ＳＣＩ）２ｄおよびデジタルＩ／Ｏポート２ｅから構成されるＣＰＵ２を有しており、レーザプリンタ１００の全ての制御を行う。
【００４６】
プリンタ制御部１と高圧電源部３とは、シリアルクロック（ＳＣＫ）線４、デジタル入力データ（ＤＩ）線５およびデジタル出力データ（Ｄｏ）線６の３本の信号線を介して接続されており、高圧電源部３に対する各種制御は、全てこの３本の信号線を介して実行される。
【００４７】
高圧電源部３は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）７、ＤＣ（直流）高圧発生回路４９、高圧ＡＣ（交流）トランス４７、フィルタ回路１５、ドライバ回路３５、出力電圧検出回路、ＰＷＭフィルタおよびオペアンプなどにより構成されている。
【００４８】
なお、本実施の形態では、ＤＳＰが実行する制御は、帯電交流出力に限定しているが、それは説明の便宜上そうしているに過ぎず、ＤＳＰ７は、実際にはこれに限らず、その他のバイアス制御や電流検出なども行っている。
【００４９】
レーザプリンタ１００が印刷動作を開始し、プリンタ制御部１内のＣＰＵ２からＳＣＩ２ｄを介して、高圧電源部３に帯電出力発生命令が出力されると、ＤＳＰ７は、設定すべき電圧値、周波数および波形情報を判断して、高圧電源部３の動作を開始する。
【００５０】
まず、ＤＳＰ７は、ＰＷＭ２出力から、ＣＰＵ２から指示された周波数の交流出力を生成するための基準となるＰＷＭ信号を発生し出力する。ＤＳＰ２から出力されたＰＷＭ信号は、３．３Ｖ電圧にプルアップされた抵抗１１、および抵抗１２に供給される。抵抗１２のもう一方の端子は、トランジスタ１３のベースに接続される。トランジスタ１３のエミッタはグランドに接続され、トランジスタ１３のコレクタは抵抗１４に接続され、さらにバターワース４次ローパスフィルタ部（以下、「フィルタ部」と略して言う）１５に入力される。
【００５１】
フィルタ部１５は、オペアンプ２１および２７と、抵抗１７〜１９，２２，２３，２５，２６，３０および３１と、コンデンサ２０，２４，２８および２９とにより構成され、ＰＷＭ信号を帯電ＡＣ出力波形と同様な波形に整形する。
【００５２】
本実施の形態では、ＤＳＰ７のＰＷＭ２の基本周波数は、１６ＫＨｚに設定してあり、フィルタ部１５のカットオフ周波数は、約６ＫＨｚに設定してある。ＰＷＭ２出力は、一周期を１６分割してそれぞれの時間軸でのパルス幅が正弦波となるように設定されているために、フィルタ部１５によってフィルタリングされた出力波形は正弦波となる。このフィルタ部１５によって生成される正弦波は、抵抗３３および３４で分圧される電位を中心に、その振幅が与えられる。この正弦波信号は、ドライブ回路部３５によって電力増幅され、ＡＣトランス４７の一次側巻線を駆動することにより、ＡＣトランス４７の二次側巻線出力に正弦波高圧ＡＣ出力が現れる。ＡＣトランス４７の二次側巻線の他の一方は、ＤＣ高圧発生回路４９の出力側に接続されており、ＤＣ高圧バイアスが乗畳され、帯電ローラ６８により感光ドラム６９を所定バイアスに帯電する。
【００５３】
高圧ＡＣ出力電圧は、コンデンサ５０を介して、ダイオード５１および５２と、コンデンサ５３と、ブリーダ抵抗５４とにより構成される整流回路により直流電圧とされ、抵抗５５〜５７により低電圧にされた後、オペアンプ６６の反転入力端子（−）に供給される。一方、オペアンプの非反転入力端子（＋）には、ＤＳＰ７のＰＷＭ１出力を、抵抗６３および６４と、トランジスタ６２と、コンデンサ６４とにより構成されるローパスフィルタにて直流電圧とされた制御電圧が印加されている。オペアンプ６６は、この非反転入力端子（＋）に印加されている電圧と反転入力端子（−）に印加される電圧とが同電圧になるように、出力端子電圧を変動させる。すなわち、ＤＳＰ７のＰＷＭ１出力電圧を適切に設定することにより、高圧ＡＣ出力電圧を正しく制御することが可能となる。
【００５４】
高圧コンデンサ５０は、コンデンサ５８および５９と、抵抗６０および６１とにより構成される分圧回路に接続されており、この分圧回路の出力は、ＤＳＰ７のアナログ−デジタル変換回路入力端子ＡＤＣ１に入力される。分圧回路の分圧比は、抵抗６０，６１およびコンデンサ５８，５８の抵抗および容量比で決定される。ＤＳＰ７は、端子ＡＤＣ１から入力された信号の周期を、高圧ＡＣ周波数生成用信号ＰＷＭ２周期分の１以上の整数倍として検出する。ここで、ＤＳＰ７は、水晶発振子８と、コンデンサ９および１０とにより規定される、たとえば２０ＭＨｚの周波数で動作している。
【００５５】
図３は、高圧ＡＣ出力電圧および検出電圧、すなわち、図２のＤＳＰ７のＰＷＭ２出力波形およびＡＤＣ１入力端子電圧波形を示す図である。
【００５６】
高圧電源部３が動作を開始すると、ＤＳＰ７のＰＷＭ２出力端子からは、正弦波信号を生成するためのパルス信号２０１が出力される。このパルス信号２０１は、図２のフィルタ回路１５によって波形整形されて、正弦波信号となり、トランス４７を駆動して、正弦波出力電圧が出力される。この出力電圧は、前記抵抗６０，６１およびコンデンサ５８，５９により分圧され、ＤＳＰ７のＡＤＣ１入力端子に入力される。ＤＳＰ７のＡＤＣ１入力端子に入力された電圧２０２は、ＤＳＰ７のＰＷＭ出力周期の１／２の時間でデジタル値に変換され、ＤＳＰ７内部に取り込まれる。負荷のバラツキや、耐久が進んだ場合などは、高圧ＡＣ出力波形に歪みが生ずることがある。高圧ＡＣ出力波形に歪みを生じた場合には、ＤＳＰ７のＡＤＣ１入力端子電圧は、図３中、検出電圧の実線部のように歪みを含んだ波形となる。ここで、図３中、破線は理想的な波形を示している。
【００５７】
以下、ＤＳＰ７での信号の処理動作を、図３のサンプリング回数５回目を例に取って説明する。
【００５８】
ＤＳＰ７は、ｎ周期目のサンプリング回数５回目の理想電圧値Ｖｓｔｄと実検出電圧Ｖｓｎｓとの電圧値の差分を算出して、図４に示すように、ｎ＋１周期目のサンプリング回数５回目に相当する箇所のＰＷＭ２出力幅を可変する。ｎ周期目の５サンプリング目のＰＷＭ２の“Ｈ”幅デューティが８８％であり、このときの検出電圧Ｖｓｎｓが規定値（理想電圧値）に比較して５％大きく検出されたとすると、ＤＳＰ７は、次の周期ｎ＋１回目の５サンプリングに対応するＤＳＰ７のＰＷＭ２出力の“Ｈ”幅デューティを８８％から５％減じた８３％として出力する。
【００５９】
なお、本実施の形態では、このときに減ずるデューティを５％としているが、これに限らず、ある一定の比率Ｋを乗算した値でＰＷＭ２出力のデューティを可変してもよい。
【００６０】
このようにして、本実施の形態では、負荷変動、負荷バラツキおよび高圧ＡＣ出力回路バラツキによる高圧ＡＣ出力の波形の歪みを修正することが可能となる。
【００６１】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置を適用したレーザプリンタを説明する。
【００６２】
本実施の形態のレーザプリンタは、前記第１の実施の形態のレーザプリンタと同様のハードウェアを用いて実現できるので、前記図１および図２をそのまま用いることにする。本実施の形態のレーザプリンタは、前記第１の実施の形態のレーザプリンタに対して、ＡＤＣ１入力端子に入力される電圧をＤＳＰ７にて、複数回数サンプリングを行い、このサンプリング結果により次周期のＰＷＭ幅の可変量を決定する点が異なっている。
【００６３】
図５は、高圧ＡＣ出力電圧および検出電圧、すなわちＤＳＰ７のＰＷＭ２出力波形およびＡＤＣ１入力端子電圧波形を示す図であり、同図には、サンプリング回数が５セット目に高圧ＡＣ電圧波形に電圧値が大きい方向に歪んだ場合が図示されている。
【００６４】
同図に示すように、高圧ＡＣ出力電圧波形に前記第１の実施の形態で説明したような波形歪みが生じた場合には、ＡＤＣ１入力端子には、実線で示すように、高圧ＡＣ出力電圧に相当する検出電圧波形が現れる。
【００６５】
ＤＳＰ７は、ＡＤＣ１入力端子の入力電圧を各サンプリングセットにて３回サンプリングを実行して（本実施の形態では、３回と規定したが、これに限らず、３回以外の複数回であってもよい）、サンプリング値の平均値を算出して正常時にとるべき値Ｖｓｔｄとの差分を算出する。その後、検出値を平均したものと正常時のとるべき検出電圧Ｖｓｔｄとの差分に基づいて、サンプリングセット６回目に相当する箇所のＰＷＭ２出力のＰＷＭ値を変更する。
【００６６】
サンプリングセット５回目における検出電圧Ｖｓｎｓの平均値が検出電圧Ｖｓｎｓの９３％電圧であり、正常時の検出電圧は８８％であるとすると、その差分は５％となる。ＤＳＰ７はこの差分を保持し、次のサンプリングセットに対応する位置でのＰＷＭ２出力を正常時の値から５％減じた値として出力する。すなわち、６サンプリングセットに対応するＰＷＭ２出力幅は９３％であるために、９３％から５％を減じた値である８８％をＰＷＭ２出力とする。
【００６７】
このように、本実施の形態では、複数回サンプリングを実行するようにしたので、突発的なノイズ混入による過度な制御をかけることがなくなる。
【００６８】
さらに、差分による次のサンプリングセットに対応するＰＷＭ幅制御に一定の範囲（たとえば±８％）を設けることにより、急激な高圧ＡＣ出力電圧制御を実行し、急激な感光体電位変化を誘発し画像不良を発生させてしまう可能性も回避できる。
【００６９】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置を適用したレーザプリンタを説明する。本実施の形態のレーザプリンタは、前記第１および第２の実施の形態のレーザプリンタに対して、高圧電源部３′の回路構成のみが異なっているので、図２の回路に代えて、図６の回路を用い、図１のハードウェアはそのまま用いることにする。なお、図６中、図２と同様の要素には同一記号を付し、その説明は省略する。
【００７０】
本実施の形態の特徴は、高圧ＡＣトランス４７で出力された高圧ＡＣバイアスにより帯電ローラ６８および感光ドラム６９に電流が流れるが、この感光ドラム６９に流れる交流電流波形に基づいて高圧ＡＣ出力電圧波形制御信号であるＤＳＰ７のＰＷＭ２出力を可変することにある。
【００７１】
図７は、感光ドラム６９に流れる電流と高圧ＡＣ電圧との関係を示す図である。
【００７２】
同図に示すように、高圧ＡＣ出力電圧振幅が放電開始電圧Ｖａｓよりも小さい場合には、非放電領域に示すとおり直線的に出力電流が増加する。放電開始電圧Ｖａｓを超える高圧ＡＣ出力電圧を印加した場合には、この直線性が崩れ、指数関数的に出力電流（ドラム電流）が増加する。
【００７３】
本実施の形態では、図７中の非放電領域における出力電流波形をＤＳＰ７のＡＤＣ２入力端子にて検出して、高圧ＡＣ出力電圧波形を整形する方法について説明を進める。
【００７４】
前記図８に示したように、非放電領域においては、高圧ＡＣ出力電圧に対して９０度位相が進んだ正弦波形の電流が流れる。放電領域においては非放電領域に流れている電流に放電電流が加わるために図示するような電流波形となる。
【００７５】
このために、本実施の形態では、印字動作開始時の放電開始電圧以下の電圧を感光ドラム６９に印加して、そのときの感光ドラム６９の電流を検知して、前記第１および第２の実施の形態と同様の処理を行い、ＤＳＰ７のＰＷＭ２出力を可変して歪みの少ない電流波形を得られるようにする。
【００７６】
図６において、高圧トランス４７の高圧ＡＣ電圧出力がアクティブになっている場合に、この高圧ＡＣトランス４７への帰還電流を測定する回路構成となっている。トランス４７への帰還電流は、コンデンサ８０により抵抗８１を経過してＡＣ成分のみ流れる。トランス４７への帰還電流は、抵抗８１により電流−電圧変換され、抵抗８４，８５，８７，９０および９２と、オペアンプ８６および８９とダイオード８３，８８および９１とによって構成される全波整流回路によりＤＳＰ７のＡＤＣ２端子に入力される。ＤＳＰ７は、検出される電流波形を検知し、その理論値との比較計算を行って、その差分を算出し、算出された差分に基づいて、ｎ＋１周期目の同位相箇所のＰＷＭ値を変更する。このような制御を１回若しくは複数回実行して、理想的な検出波形が得られるようにＰＷＭ２出力を制御して、このＰＷＭ２の設定に基づき印字動作時に、放電開始電圧以上の電圧値を感光ドラムに印加する。これにより均一な感光ドラム表面電位を設定可能となり、画像品質が向上する。
【００７７】
ＰＷＭ２の設定値に関しては、各ステップの設定を算出回数にて平均して印字時のＰＷＭ値としている。
【００７８】
また、ＤＳＰなどの高速処理可能な素子を使用して波形検出および計算を実行するために、検出した波形を実効値、平均値、ピーク値などに変換することを高速で処理可能となり、この情報をＣＰＵに通知することも可能となる。このときの通信についても、特殊な信号線を必要とせずに、シリアル通信でまかなえるために余計なコストをかけずに高圧出力の制御および各種状況の把握が可能となる。
【００７９】
なお、上述した各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、本発明の目的が達成されることは言うまでもない。
【００８０】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００８１】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、たとえば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。また、通信ネットワークを介してサーバコンピュータからプログラムコードが供給されるようにしてもよい。
【００８２】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、上述した各実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００８３】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、感光ドラムである被帯電部材と、該被帯電部材表面に具備された帯電ローラ等に代表される帯電部材の特性のバラツキおよび経時変化（汚れ、ドラム削れ）に起因する帯電交流電圧波形の歪みを細かく検出し、理想波形との差を算出し、算出された差分情報に基づいて、帯電交流電圧波形を生成するＰＷＭ信号を細かに可変するようにしたので、帯電交流電圧波形を理想波形に近づけることが可能となる。
【００８５】
すなわち、感光ドラムを一定電位に帯電させるための帯電交流電圧の乱れがなくなり、感光ドラムが均一に帯電されることになる。
【００８６】
したがって、感光ドラム、帯電ローラのバラツキおよび経時変化による画像への影響を最小限に抑えることができ、安定した画像品質を継続して維持させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置を適用したレーザプリンタの概略構成図である。
【図２】図１の高圧電源部の回路構成を示す電気回路図である。
【図３】図２のＤＳＰのＰＷＭ２出力波形およびＡＤＣ１入力端子電圧波形を示す図である。
【図４】ＰＷＭ制御の方法を説明するための図である。
【図５】第２の実施の形態における、ＤＳＰのＰＷＭ２出力波形およびＡＤＣ１入力端子電圧波形を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置を適用したレーザプリンタの高圧電源部の回路構成を示す電気回路図である。
【図７】図６の感光ドラムに流れる電流と高圧ＡＣ電圧との関係を示す図である。
【図８】帯電ローラに印加される交流高圧の電圧と電流の波形を示す図である。
【図９】従来の画像形成装置の感光ドラムに流れる電流と高圧ＡＣ電圧との関係を示す図である。
【図１０】従来の画像形成装置の制御回路の構成を示す電気回路図である。
【符号の説明】
１ プリンタ制御部
２ ＭＰＵ，ＣＰＵ
２ａ ＲＡＭ
２ｂ ＲＯＭ
２ｃ タイマ
２ｄ シリアルコミニュケーションインターフェイス
２ｅ デジタル入出力ポート
３ 高圧電源部
４ シリアルクロック線
５ ジタル入力データ線
６ デジタル出力データ線
７ デジタルシグナルプロセッサ
１５ フィルタ回路
３５ ドライバ回路
４９ ＤＣ高圧発生回路
４７ 高圧ＡＣトランス
６８ 帯電ローラ
６９ 感光ドラム
１００ レーザビームプリンタ
１０１ デッキ
１０２ デッキ紙有無センサ
１０３ 紙サイズ検知センサ
１０４ ピックアップローラ
１０５ デッキ給紙ローラ
１０６ リタードローラ
１０７ 給紙センサ
１０８ 給紙搬送ローラ
１０９ レジストローラ対
１１０ レジ前センサ
１１１ レーザスキャナ部
１１２ プロセスカートリッジ
１１３ 転写ローラ
１１４ 除電針
１１５ 搬送ガイド
１１６ ハロゲンヒータ
１１７ 定着ローラ
１１８ 加圧ローラ
１１９ 定着排紙センサ
１２０ 搬送フラッパ
１２１ 排紙センサ
１２２ 排紙ローラ対
１２９ レーザユニット
１３０ ポリゴンミラー
１３１ スキャナモータ
１３２ 結像レンズ群
１３３ 折り返しミラー
１３４ 現像ブレード
１３５ トナー格納容器
Claims (7)
- 被帯電部材と、
前記被帯電部材を帯電する帯電部材と、
前記帯電部材に印加する交流電圧を生成する交流電圧生成手段と、
前記交流電圧生成手段から前記帯電部材に印加された交流電圧を検出する交流電圧検出手段と、
前記交流電圧生成手段に対してＰＷＭ信号を出力することによって前記交流電圧生成手段によって生成される交流電圧を制御する電圧制御手段と
を有し、
前記電圧制御手段は、前記交流電圧検出手段によって検出された前記交流電圧を時分割して、時分割したそれぞれの期間において前記交流電圧を変換処理した電圧値と理想電圧値とを比較して、比較の結果、前記変換処理した電圧値と前記理想電圧値とが異なる交流電圧歪み発生期間において、前記変換処理した電圧値と前記理想電圧値との差分を求め、求めた差分に基づいて前記交流電圧歪み発生期間の次の期間における前記ＰＷＭ信号のデューティを調整することを特徴とする画像形成装置。 - 前記電圧制御手段は、前記交流電圧を時分割したそれぞれの期間において交流電圧を複数回サンプリングし、サンプリングした交流電圧を変換処理して得られた複数の電圧値を平均処理した電圧値と前記理想電圧値とを比較することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記電圧制御手段は、ＤＳＰであって、
前記ＤＳＰは、前記交流電圧を時分割して、時分割したそれぞれの期間において交流電圧をデジタル値として変換処理して、変換処理したデジタル値で前記差分を演算することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。 - 前記被帯電部材は、感光ドラムであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記帯電部材は、前記被帯電部材に当接させたローラ帯電部材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- ＰＷＭ信号を出力して交流電圧を生成し、前記交流電圧を、被帯電部材を帯電させる帯電部材に印加する電圧印加工程と、
前記電圧印加工程により前記帯電部材に印加された前記交流電圧を検出する電圧検出工程と、
前記電圧検出工程により検出された前記交流電圧を時分割して、時分割したそれぞれの期間において前記交流電圧を変換処理した電圧値と理想電圧値とを比較して、比較の結果、前記変換処理した電圧値と前記理想電圧値とが異なる交流電圧歪み発生期間において、前記変換処理した電圧値と前記理想電圧値との差分を求め、求めた差分に基づいて前記交流電圧歪み発生期間の次の期間における前記ＰＷＭ信号のデューティを調整する信号調整工程と
を有することを特徴とする画像形成装置の交流電圧調整方法。 - 前記信号調整工程では、前記交流電圧を時分割したそれぞれの期間において交流電圧を複数回サンプリングし、サンプリングした交流電圧を変換処理して得られた複数の電圧値を平均処理した電圧値と前記理想電圧値とを比較することを特徴とする請求項６に記載の交流電圧調整方法。
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