JP6456148B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では感光体を帯電器により一様に帯電させる。この帯電器は別の目的にも使用されることがある。特許文献１によれば、帯電ローラに流れる電流を検知してプロセスカートリッジの装着検知を行うことが提案されている。また、特許文献２では帯電ローラ、現像ローラまたは一次転写ローラに流れる電流を検知することで画像形成装置の色ずれ量を求めることが提案されている。

特開平０４−１８１２６６号公報 特開２０１２−０３２７７７号公報

多色画像を形成する画像形成装置では複数の感光体を備えるため、複数の帯電器と複数の電源装置とが必要となる。たとえば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーを使用する場合、４つの帯電器と４つの電源が必要となる。これは４つの感光体の個体差等に応じて必要となる帯電電圧が異なるため、個別の電源が原則として必要となるからである。ただし、帯電器ごとに電源を設けることは製造コストを上昇させるため、２つ以上の帯電器に対して電源が共通化されてもよい。とりわけ、２つのスイッチング電源が使用される場合、２つのスイッチング電源間におけるスイッチングのための駆動周波数の差が“うなり”を発生させることがある。このうなりは、色ずれ量の検知精度やプロセスカートリッジの検知精度を低下させることがある。なお、色ずれ量の検知は帯電器の帯電ローラに流れる電流だけでなく、現像ローラに流れる電流や一次転写ローラに流れる電流に基づき検知可能である。そのため、帯電ローラ、現像ローラおよび一次転写ローラのいずれを用いる場合にもうなりが問題となりうる。そこで、本発明は、複数の電源によって発生するうなりの影響を低減することを目的とする。

本発明は、たとえば、
回転駆動される感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電した感光体に光を照射して静電潜像を形成する光照射手段とを有し、それぞれ異なる色のトナー画像を前記感光体に形成する複数の画像形成手段と、
前記複数の画像形成手段のうち第１画像形成手段が備える前記帯電手段に帯電電圧を供給する第１電圧発生手段と、
前記複数の画像形成手段のうち第２画像形成手段が備える前記帯電手段に帯電電圧を供給する第２電圧発生手段と、
前記第１画像形成手段が備える前記帯電手段に流れる帯電電流を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果から所定以上の周波数を有するノイズ成分を低減するフィルタ手段と、
前記第１電圧発生手段で使用されている第１駆動周波数と前記第２電圧発生手段で使用されている第２駆動周波数とによって発生するノイズ成分が前記フィルタ手段によって除去されるように前記第１駆動周波数と前記第２駆動周波数とのうち少なくとも一方を調整する調整手段とを有し、
前記ノイズ成分を低減された前記検知手段の検知結果に基づき、色ずれ補正、または、前記感光体を搭載したカートリッジの装着の有無の判定を実行することを特徴とする画像形成装置を提供する。

また、本発明は、たとえば、
回転駆動される感光体と、前記感光体の周囲に配置され前記感光体に作用するプロセス手段とを有し、それぞれ異なる色のトナー画像を形成する複数の画像形成手段と、
前記複数の画像形成手段のうち第１画像形成手段が備える前記プロセス手段にプロセス電圧を供給する第１電圧発生手段と、
前記複数の画像形成手段のうち第２画像形成手段が備える前記プロセス手段にプロセス電圧を供給する第２電圧発生手段と、
前記第１画像形成手段が備える前記プロセス手段に流れるプロセス電流を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果から所定以上の周波数を有するノイズ成分を低減するフィルタ手段と、
前記第１電圧発生手段で使用されている第１駆動周波数と前記第２電圧発生手段で使用されている第２駆動周波数とによって発生するノイズ成分が前記フィルタ手段によって除去されるように前記第１駆動周波数と前記第２駆動周波数とのうち少なくとも一方を調整する調整手段と
を有し、
前記第１画像形成手段についてのプロセス電圧は現像電圧であり、かつ、前記第２画像形成手段についてのプロセス電圧は現像電圧であるか、または、
前記第１画像形成手段についてのプロセス電圧は転写電圧であり、かつ、前記第２画像形成手段についてのプロセス電圧は転写電圧であり、
前記ノイズ成分を低減された前記検知手段の検知結果に基づき、色ずれ補正、または、前記感光体を搭載したカートリッジの装着の有無の判定を実行することを特徴とする画像形成装置を提供する。

本発明によれば、２つの電源によって発生するうなりの影響が低減する。

画像形成装置を説明する図 電源装置を説明する図 電圧発生回路を説明する図 色ずれ量やカートリッジ検知用の静電潜像を説明する図 感光体の表面電位を説明する図 静電潜像に伴うともなう帯電電流の変化を説明する図 色ずれ補正に伴う到達時間の基準値の測定処理を示すフローチャート 基準値の修正処理を示すフローチャート うなりを説明する図 うなりを低減するための駆動周波数の調整処理を示すフローチャート カートリッジ検知を示すフローチャート

（画像形成装置）
図１を用いて画像形成装置１０の概略構成について説明する。ピックアップローラ１３は記録媒体１２を搬送路へ送り出す。搬送ローラ対１４、１５は記録媒体１２を２次転写位置に搬送するタイミングを調整する。

一方で、画像形成部は４つの画像形成手段（ステーション）を有している。各ステーションは同一の構成であるため、イエローの現像剤で画像形成を行うステーションについて説明する。なお、参照符号の末尾にはトナーの色を示すｙｍｃｋの文字を付与するが、４つのステーションについて共通する事項を説明するときはｙｍｃｋの文字が省略される。

感光体２２は帯電ローラ２３によって一様に帯電される像担持体である。感光体２２はモータなどによって回転駆動される。帯電ローラ２３は帯電手段の一例である。スキャナユニット２０は画像信号に応じて感光体２２の表面にレーザ光２１を照射し、静電潜像を形成する光照射手段の一例である。現像器２５は現像スリーブ２４を用いて静電潜像に対してトナーを付着させ、トナー画像を形成する。１次転写ローラ２６は感光体２２に担持されているトナー画像を中間転写ベルト３０に転写する転写手段である。中間転写ベルト３０はローラ３１，３２，３３によって駆動されて回転し、トナー画像を２次転写位置に搬送する中間転写体または被転写体である。２次転写位置に設けられた２次転写ローラ２７は、中間転写ベルト３０に担持されているトナー画像を記録媒体１２に対して転写する。トナー像が２次転写された記録媒体１２は、例えば加圧ローラである加圧部１６及び例えば加熱フィルムである加熱部１７からなる定着器により加熱定着された後、画像形成装置外に排出される。センサ４０は中間転写ベルト３０に担持されているトナー画像を検知する。なお、帯電ローラ２３、スキャナユニット２０、現像スリーブ２４および１次転写ローラ２６は、電子写真プロセスを実行するプロセス手段として機能する。これらは感光体２２の周囲に配置され、感光体２２に作用する。中間転写ベルト３０は記録媒体を担持して搬送する担持搬送体であってもよい。この場合、トナー画像は感光体２２から直接的に記録媒体に転写されることになる。

（電源装置）
図２を用いて画像形成装置１０に備えられる電源装置について説明する。電圧発生回路ＰＲＩ１は複数のステーションのうち第１ステーションが備える帯電器に帯電電圧を供給する第１電圧発生手段の一例である。電圧発生回路ＰＲＩ１はシアン、マゼンタ、イエローの各ステーションに帯電電圧Ｖｃ１を生成して供給する電源回路である。なお、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２は分圧回路を形成しており、帯電電圧Ｖｃ１を分圧して現像電圧Ｖｄ１を生成し、シアン、マゼンタ、イエローの各ステーションに供給する。電圧発生回路ＰＲＩ２は複数のステーションのうち第２ステーションが備える帯電器に帯電電圧を供給する第２電圧発生手段の一例である。電圧発生回路ＰＲＩ２はブラックのステーションに帯電電圧Ｖｃ２を生成して供給する電源回路である。なお、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４は分圧回路を形成しており、帯電電圧Ｖｃ２を分圧して現像電圧Ｖｄ２を生成し、ブラックのステーションに供給する。帯電電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２は帯電ローラ２３に印加され、感光体２２の表面にバックグラウンド電位を形成するために使用される。現像電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２は現像スリーブ２４に印加され、感光体２２の静電潜像にトナーを付着させるために使用される。電圧発生回路４５は１次転写電圧を生成して１次転写ローラ２６に印加する。これによりトナー画像の一次転写が促進される。電圧発生回路４６は２次転写電圧を生成し、２次転写ローラ２７に印加する。これによりトナー画像の二次転写が促進される。なお、帯電電圧、現像電圧、転写電圧はプロセス電圧と呼ばれてもよい。同様に、帯電電流、現像電流、転写電流はプロセス電流と呼ばれてもよい。以下では帯電電流に基づく色ずれ量の検知について説明するが、現像電流や転写電流に基づく色ずれ量の検知にも本実施例は適用可能である。静電潜像が通過すると、現像電流や転写電流にも変化が発生するからである。

図３を用いて電圧発生回路ＰＲＩ１と電圧発生回路ＰＲＩ２の回路構成について説明する。電圧発生回路ＰＲＩ１について説明する。インダクタＬ１０１とコンデンサＣ１００は電圧共振回路を形成している。コンデンサＣ１００の一端は接地されている。コンデンサＣ１０７の容量はコンデンサＣ１００の容量に比べて充分大きな値に設定されているため、Ｃ１０７の容量は無視できる。スイッチング素子Ｑ１０１はゲートに入力される駆動信号Ｏｕｔ１にしたがってインダクタＬ１０１とコンデンサＣ１００で構成された電圧共振回路を断続駆動する。コンデンサＣ１０１〜Ｃ１０５およびダイオードＤ１０１〜Ｄ１０５は多段整流回路を形成している。この多段整流回路は、電圧共振回路から出力された電圧を整流して昇圧し、帯電電圧Ｖｃ１を生成する。平滑用コンデンサＣ１０６は帯電電圧Ｖｃ１を平滑する。抵抗Ｒ１０２と抵抗Ｒ１０３は分圧回路を形成しており、帯電電圧Ｖｃ１を分圧して検知電圧Ｖｓｅｎｓｅ１を生成し、コントローラ１００に出力する。コントローラ１００は、検知電圧Ｖｓｅｎｓｅ１が目標電圧Ｖｔａｇ１に近づくよう、駆動信号Ｏｕｔ１を調整する。

電圧発生回路ＰＲＩ２は電圧発生回路ＰＲＩ１と同様の構成である。インダクタＬ２０１とコンデンサＣ２００は電圧共振回路を形成している。コンデンサＣ２００の一端は接地されている。コンデンサＣ２０７の容量はコンデンサＣ２００の容量に比べて充分大きな値に設定されているため、Ｃ２０７の容量は無視できる。スイッチング素子Ｑ２０１はゲートに入力される駆動信号Ｏｕｔ２にしたがってインダクタＬ２０１とコンデンサＣ２００で構成された電圧共振回路を断続駆動する。コンデンサＣ２０１〜Ｃ２０５およびダイオードＤ２０１〜Ｄ２０５は多段整流回路を形成している。この多段整流回路は、電圧共振回路から出力された電圧を整流して昇圧し、帯電電圧Ｖｃ２を生成する。平滑用コンデンサＣ２０６は帯電電圧Ｖｃ２を平滑する。抵抗Ｒ２０２と抵抗Ｒ２０３は分圧回路を形成しており、帯電電圧Ｖｃ２を分圧して検知電圧Ｖｓｅｎｓｅ２を生成し、コントローラ１００に出力する。コントローラ１００は、検知電圧Ｖｓｅｎｓｅ２が目標電圧Ｖｔａｇ２に近づくよう、駆動信号Ｏｕｔ２を調整する。

ところで、コントローラ１００は帯電電流を利用して色ずれ量の検知やプロセスカートリッジの検知を行うことができる。帯電電流を検知する検知回路３００は、電流検知部３０３、電圧増幅部３０４、ローパスフィルタ３０５を有している。電流検知部３０３は第１ステーションが備える帯電器に流れる帯電電流を検知する検知手段の一例である。電流検知部３０３は複数のステーションに対して共通に設けられている。検知回路３００の電圧増幅部３０４にはカップリングコンデンサＣ３０２が設けられている。カップリングコンデンサＣ３０２は、帯電電流の変化分のみを検知するために設けられている。ローパスフィルタ３０５は電圧発生回路ＰＲＩ１の駆動周波数Ｆ１と電圧発生回路ＰＲＩ２の駆動周波数Ｆ２に起因して発生する高周波ノイズを除去するフィルタである。つまり、ローパスフィルタ３０５は所定以上の周波数を有する出力値を低減するフィルタ手段として機能する。より具体的には、ローパスフィルタ３０５は第１電圧発生手段で使用されている第１駆動周波数に起因して発生するノイズと第２電圧発生手段で使用されている第２駆動周波数に起因して発生するノイズを帯電電流から低減するフィルタ手段として機能する。また、駆動周波数Ｆ１と駆動周波数Ｆ２との差の周波数Ｆ３を有する“うなり”についてもローパスフィルタ３０５によってカットされる。ただし、色ずれ量の検知やカートリッジの検知に必要となる周波数成分は通過させるようにローパスフィルタ３０５を構成する回路定数（ＲＣフィルタを構成する抵抗やコンデンサの素子定数）が調整される。なお、うなりは、電圧発生回路ＰＲＩ１で使用される駆動周波数Ｆ１と電圧発生回路ＰＲＩ２で使用される駆動周波数Ｆ２との差の周波数を有する出力値である。

コントローラ１００は様々な機能を有している。信号生成部５０は検知電圧Ｖｓｅｎｓｅ１が目標電圧Ｖｔａｇ１に近づくよう駆動周波数Ｆ１の駆動信号Ｏｕｔ１を生成する。信号生成部５１は検知電圧Ｖｓｅｎｓｅ２が目標電圧Ｖｔａｇ２に近づくよう駆動周波数Ｆ２の駆動信号Ｏｕｔ２を生成する。タイマー５２は計時手段である。色ずれ補正部５３は色ずれが小さくなるように静電潜像の書き出しタイミングを補正する。記憶部５４は色ずれ補正等に必要となる基準値などを記憶する。調整部５５は駆動周波数Ｆ１、Ｆ２を調整する。駆動周波数Ｆ１、Ｆ２のうち少なくとも一方が調整されれば十分であるが、双方が調整されてもよい。たとえば、駆動周波数Ｆ１の調整範囲が狭く、駆動周波数Ｆ１を調整しただけでは不十分である場合に、駆動周波数Ｆ２が調整されてもよい。判定部５６は、オプションの機能であり、カートリッジが装着されているかどうかを判定する。操作部６０はユーザの指示を入力する入力部と、メッセージなどを表示する表示部とを有している。

（色ずれ補正）
色の異なる複数のトナーを重畳させて多色画像を形成する画像形成装置では、ある色のトナー画像の形成位置と他の色のトナー画像の形成位置とがずれてしまうことがある。これはいわゆる色ずれである。色ずれは、多色画像の画質を低下させるため、低減されるべきである。色ずれ量は個体差や温度などの環境条件によって定まり、時間の経過とともに変化する。よって、現像器２５や感光体２２などが交換されると、コントローラ１００はセンサ４０を用いて色ずれ量を検知し、色ずれが小さくなるようにトナー画像の書き出しタイミングを調整する。コントローラ１００は４つのステーションを制御し、中間転写ベルト３０上に色ずれ検知用のトナー画像を形成し、光学センサであるセンサ４０を用いてトナー画像の走査方向の相対位置および搬送方向の相対位置を測定する。

ところで、トナー画像を形成するとトナーが消費されてしまう。そのため、トナー画像を形成せずに静電潜像を用いて色ずれ量を簡易的に検知する方法が提案されている。たとえば、多数枚の記録媒体１２に対して連続印刷を実行すると画像形成装置１０内の温度が変化し、色ずれ量が変化する。このようなときには、コントローラ１００は、静電潜像を用いて色ずれ量を検知し、色ずれ補正を実行する。

図４はイエロー用の感光体２２上に色ずれ検知用の静電潜像が形成された様子を示している。ここではイエローに関して説明するが、色ずれ量は他の色についても同様に実施される。コントローラ１００は、サーミスタなどにより検知された温度の変化量が閾値を超えると、色ずれ検知を開始する。コントローラ１００はスキャナユニット２０を制御して感光体２２にレーザ光を照射して静電潜像８０を形成する。静電潜像８０は、走査方向（主走査方向）に最大限幅広く描かれ、たとえば、搬送方向（副走査方向）に３０ライン程度の幅を持つ。また、静電潜像の形成間隔ｘは周期Ｔに対応している。感光体２２の周速度をｖとすれば、ｘ＝Ｔ×ｖが成り立つ。コントローラ１００は現像電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２が現像スリーブ２４に印加されないようにスイッチを制御するため、静電潜像８０はトナーにより現像されない。感光体２２が回転することで、静電潜像８０は、帯電ローラ２３と対向する位置まで搬送される。なお、ここではトナーにより静電潜像８０を現像しない方法について説明したが、トナーにより静電潜像８０を現像しても検知することは可能である。ただし、現像していない静電潜像８０を検知するときの電位差より、現像している静電潜像８０を検知するときの電位差の方が小さくなる。よって、現像していない静電潜像８０はノイズ耐性が高く、検知精度の点で有利であろう。

図５は感光体２２の表面電位を示す模式図である。横軸は感光体２２の搬送方向の表面位置を示している。領域９３は静電潜像８０が形成された表面領域を示している。縦軸は電位を示している。感光体２２の暗電位をＶＤとし、明電位をＶＬとし、帯電ローラ２３の帯電電圧をＶＣとする。静電潜像８０が形成されている領域９３では、帯電ローラ２３と感光体２２との間の電位差ΔＶ１が、それ以外の領域における電位差ΔＶ２よりも大きくなる。このため、静電潜像８０が帯電ローラ２３に到達すると、帯電ローラ２３に流れる帯電電流が増加する。

図６（ａ）は、静電潜像８０が帯電ローラ２３に到達したときのローパスフィルタ３０５の出力電圧Ｉ０を示している。出力電圧Ｉ０は帯電電流に比例した電圧である。図６（ａ）においてＶｒｅｆはコンパレータ４の基準電圧を示している。縦軸は出力電圧Ｉ０を示している。横軸は時間を示している。

図６（ｂ）は、コンパレータ４が出力する検知電圧Ｉｓｅｎｓｅを示している。つまり、検知電圧Ｉｓｅｎｓｅは基準電圧Ｖｒｅｆを用いて出力電圧Ｉ０を２値化したものである。出力電圧Ｉ０が基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きい場合、コンパレータ４の出力がハイインピーダンスになる。よって、検知電圧Ｉｓｅｎｓｅは、電源電圧Ｖｃｃでプルアップされた電圧、すなわちＨｉｇｈとなる。静電潜像８０が帯電ローラ２３に到達すると、検知電圧ＩｓｅｎｓｅがＬｏｗからＨｉｇｈへ変化する。静電潜像８０が帯電ローラ２３を通過すると、検知電圧ＩｓｅｎｓｅがＨｉｇｈからＬｏｗへ変化する。

コントローラ１００はスキャナユニット２０が静電潜像８０の形成を開始した時刻から、検知電圧ＩｓｅｎｓｅがＬｏｗからＨｉｇｈへ変化した時刻までの時間を測定する。この時間は、静電潜像８０の先端が帯電ローラ２３の対向位置（検知位置）に到達する時間に相当する。この静電潜像８０を用いた到達時間の測定は、上述したセンサ４０を用いて色ずれ補正を実行した時刻と近い時刻に実行される。たとえば、コントローラ１００は色ずれ補正が完了するとすぐに到達時間の計時処理を実行する。

ところで、色ずれが低減された状態で測定された到達時間ｔ０と、温度変化をトリガーとして得られた到達時間ｔ１との差Δｔは、新たな色ずれ量を示している。これは、到達時間の変化量とセンサ４０による検知される色ずれ量とは相関しているからである。コントローラ１００は、到達時間Δｔに基づき色ずれ量を算出する。この算出には予め求められた関数やテーブルなどが使用されうる。コントローラ１００は、到達時間Δｔに基づき演算された色ずれ量が小さくなるように、スキャナユニット２０がレーザ光２１を照射するタイミングを調整する。

（フローチャート）
図７は感光体２２または現像スリーブ２４が交換されたときに実行される到達時間の測定処理を示している。コントローラ１００は操作部等から入力される測定処理の開始指示に基づき以下の測定処理を実行する。

Ｓ７０１でコントローラ１００（色ずれ補正部５３）はセンサ４０を用いた色ずれ補正を実行する。上述したようにコントローラ１００の色ずれ補正部５３は各ステーションを制御して各色の色ずれ検知用のトナーパターンを中間転写ベルト３０に形成し、センサ４０により色ずれ量を測定する。トナーパターンの画像データは記憶部５４に記憶されているか、画像データを生成するパターンジェネレータをコントローラ１００が内蔵していてもよい。色ずれ補正部５３は各色の色ずれ量に応じて各色の書き出しタイミングを調整する。Ｓ７０２でコントローラ１００は感光体２２の軸の偏り影響を低減するために、４つの感光体２２の回転位相を合わせる。回転位相合わせは公知であるため、ここでの詳細な説明は省略される。なお、トナーパターンを用いた色ずれ検知を必ずしも毎回実行する必要はない。部品を交換したことや、前回の色ずれ検知を実行時から所定時間の経過したこと、所定枚数の画像形成を実行したことなどを開始条件として予め設定されてもよい。コントローラ１００は開始条件が満たされたかどうかを判定し、開始条件が満たされると、色ずれ検知のタイミングの制御を実行してもよい。

Ｓ７０３でコントローラ１００（色ずれ補正部５３）は所定の回転位相に静電潜像８０の書き出しを開始するとともに、到達時間を測定するためのタイマー５２をスタートさせる。Ｓ７０４でコントローラ１００（色ずれ補正部５３）は静電潜像８０の先端（エッジ）を検知したかどうかを判定する。たとえば、コントローラ１００は検知電圧ＩｓｅｎｓｅがＬｏｗからＨｉｇｈに変化したかどうかを判定する。コントローラ１００は静電潜像８０のエッジを検知すると、その時のタイマー５２の計時時間（到達時間）を読み取り、Ｓ７０５に進む。Ｓ７０５でコントローラ１００（色ずれ補正部５３）は到達時間を基準値として記憶部５４に保存する。なお、コントローラ１００はＳ７０３ないしＳ７０４までの到達時間の測定をＮ回繰り返して実行し、Ｎ個の到達時間の平均値を算出し、平均値を基準値として保存してもよい。

図８は印刷処理によって画像形成装置１０の内部温度が上昇したときに実行される測定処理を示している。コントローラ１００はサーミスタなどを用いて一定時間ごとに内部温度Ｔｉを検知しており、印刷開始時の内部温度Ｔ０に対する変化量ΔＴｉが閾値ｔｈを超えると、測定処理を開始する。ここでは、まず、上述したＳ７０２ないしＳ７０４が実行される。コントローラ１００は静電潜像８０のエッジを検知すると、その時のタイマー５２の計時時間（到達時間）を読み取り、Ｓ８０１に進む。上述したように到達時間は平均値であってもよい。

Ｓ８０１でコントローラ１００（色ずれ補正部５３）は基準値を記憶部５４から読み出し、到達時間と基準値とを比較する。到達時間が基準値よりも長ければコントローラ１００はＳ８０２に進む。Ｓ８０２でコントローラ１００（色ずれ補正部５３）はレーザ光を照射するタイミングを早める。たとえば、コントローラ１００はレーザ光を照射するタイミングが早まるように基準値を修正したり、レーザ光を照射するタイミングが早まるようなオフセット値を求めたりする。修正された記憶値や基準値に加算または減算されるオフセット値は記憶部５４に格納され、レーザ光を照射するタイミングを決定するためにコントローラ１００によって使用される。到達時間が基準値と同じであれば、コントローラ１００（色ずれ補正部５３）はレーザ光を照射するタイミングを変更しない。到達時間が基準値よりも短ければコントローラ１００はＳ８０３に進む。Ｓ８０３でコントローラ１００（色ずれ補正部５３）はレーザ光を照射するタイミングを遅くする。たとえば、コントローラ１００はレーザ光を照射するタイミングが遅くなるように基準値を修正したり、レーザ光を照射するタイミングが遅くなるようなオフセット値を求めたりする。これにより色ずれ量が削減され、色ずれが低減される。色ずれ補正はＹＭＣＫの各色について実行されてもよいし、ＹＭＣＫのうち基準色を除く残りの３色について実行されてもよい。

（帯電電圧の制御方法）
上述したように、ローパスフィルタ３０５のカットオフ周波数は電圧発生回路ＰＲＩ１の駆動周波数Ｆ１と電圧発生回路ＰＲＩ２の駆動周波数Ｆ２に起因した高周波ノイズを除去するように設定されている。しかし、駆動周波数Ｆ１と駆動周波数Ｆ２との差分が“うなり”と呼ばれる新たなノイズを発生させる。うなりの周波数Ｆ３は以下の式で表わされる。

｜Ｆ１−Ｆ２｜＝Ｆ３ ・・・（１）
図９（ａ）は駆動周波数Ｆ１に起因した高周波ノイズを示している。図９（ｂ）は駆動周波数Ｆ２に起因した高周波ノイズを示している。図９（ｃ）はうなりの周波数Ｆ３に起因したノイズを示している。これらのノイズは電流検知部３０３が備えるオペアンプの出力端子に表れる。

このうなりに起因したノイズもカットオフ周波数を適切に設定することでローパスフィルタ３０５により除去される。一方で、ローパスフィルタ３０５は色ずれを検知するための静電潜像８０の周期Ｔで発生する検知信号については通過させるように優先的に設定される。そのため、うなりの周波数Ｆ３と周期Ｔとが以下の関係を満たしてしまうと、うなりの周波数成分をローパスフィルタ３０５が除去できなくなってしまう。

Ｆ３＝＜１／Ｔ ・・・（２）
うなりがローパスフィルタ３０５を通過してしまうと、うなりの成分が検知電圧Ｉｓｅｎｓｅを変化させてしまうため、到達時間の測定結果が誤り、色ずれ検知精度が低下する。また、検知電圧Ｉｓｅｎｓｅに基づいてプロセスカートリッジが装着されているかどうかを検知する場合、その検知精度が低下してプロセスカートリッジの有無を誤検知してしまう可能性がある。そこで、本実施形態では（２）の条件式が成立しないように駆動周波数Ｆ１、Ｆ２の一方、又は両方をコントローラ１００が調整する。

図１０を用いてうなりを除去するための駆動周波数の調整処理について説明する。この調整処理は図７や図８に示した到達時間の測定処理が実行される直前に実行されてもよい。

Ｓ１００１でコントローラ１００（信号生成部５０、５１）は駆動周波数Ｆ１、Ｆ２を算出する。たとえば、信号生成部５０は電圧発生回路ＰＲＩ１から出力される検知電圧Ｖｓｅｎｓｅ１を取得する。信号生成部５１は電圧発生回路ＰＲＩ２から出力される検知電圧Ｖｓｅｎｓｅ２を取得する。信号生成部５０は検知電圧Ｖｓｅｎｓｅ１が所望の目標電圧Ｖｔａｇ１となるように駆動信号Ｏｕｔ１の駆動周波数Ｆ１を算出する。同様に、信号生成部５１は検知電圧Ｖｓｅｎｓｅ２が所望の目標電圧Ｖｔａｇ２となるように駆動信号Ｏｕｔ２の駆動周波数Ｆ２を算出する。ここで使用される演算式は予め実験やシミュレーションによって求められ、コントローラ１００の記憶部５４に記憶されているものとする。

Ｓ１００２でコントローラ１００（調整部５５）は駆動周波数Ｆ１、Ｆ２に基づき“うなり”を除去可能かどうかを判定する。この判定には以下の条件式が採用されてもよい。

｜Ｆ１−Ｆ２｜＞Ｆｃｕｔ＞１／Ｔ ・・・（３）
ここでＦｃｕｔはローパスフィルタ３０５のカットオフ周波数である。“うなり”を除去可能であれば、コントローラ１００は駆動周波数Ｆ１，Ｆ２を用いて色ずれ量の測定と補正を実行する。一方で、“うなり”を除去可能でなければ、コントローラ１００はＳ１００３に進む。

Ｓ１００３でコントローラ１００（調整部５５）は目標電圧Ｖｔａｇ１を調整する。たとえば、調整部５５はある値αを目標電圧Ｖｔａｇ１に加算し、Ｓ１００１に戻る。調整部５５が決定した目標電圧Ｖｔａｇ１は信号生成部５０に設定される。Ｓ１００１でコントローラ１００（信号生成部５０）は検知電圧Ｖｓｅｎｓｅ１が新たな目標電圧Ｖｔａｇ１に一致するよう駆動周波数Ｆ１を算出する。Ｓ１００２でコントローラ１００（調整部５５）は新たに求められた駆動周波数Ｆ１についてうなりが除去可能かどうかを判定する。信号生成部５０は駆動周波数Ｆ１を調整部５５に通知する。以下、うなりが除去可能となるまで目標電圧Ｖｔａｇ１が調整される。これにより、うなりの周波数Ｆ３が検知回路３００に影響を及ぼさないように、駆動周波数Ｆ１、Ｆ２が設定される。

このように調整部５５は電圧発生回路ＰＲＩ１で使用されている第１駆動周波数Ｆ１と電圧発生回路ＰＲＩ２で使用されている第２駆動周波数Ｆ２とによって発生するうなりがローパスフィルタ３０５によって除去されるように第１駆動周波数Ｆ１と第２駆動周波数Ｆ２とのうち少なくとも一方を調整する。図１０では駆動周波数Ｆ１のみを調整したが、駆動周波数Ｆ２が調整されてもよいし、駆動周波数Ｆ１、Ｆ２の両方が調整されてもよい。また、図１０では目標電圧Ｖｔａｇ１を所定値ずつ調整したが、（３）式を満たすようにコントローラ１００がαを算出してもよい。

なお、目標電圧を強制的にずらすとトナー画像のコントラストが所望のコントラストからずれてしまう。しかし、色ずれ量の検知やカートリッジの有無検知では静電潜像を形成できれば十分である。そのため、ユーザの画像を形成するときよりも出力電圧の許容範囲は大きい。そのため、目標電圧を強制的にずらしても色ずれ補正に影響は生じにくい。

以上より、スイッチング素子を駆動する周波数を変化させて電圧を出力する電圧発生回路において、各回路の駆動周波数が式（３）の条件を満たすように設定される。複数の電圧生成回路からの高周波ノイズが互いに干渉することにより発生するうなりが共通の帯電電流検知回路に及ぼす影響が低減される。これにより静電潜像による帯電電流の変化の検知精度が向上する。その結果、色ずれ補正制御を行う際には静電潜像の位置を正確に検知でき、精度良く色ずれ補正を行うことができる。

なお、本実施例はスイッチング素子を駆動するスイッチング周波数を可変することで所望の電圧を出力している。しかし、スイッチング周波数を駆動するＤｕｔｙを可変することで所望の電圧を出力する場合も、式（３）が満たされるように駆動周波数Ｆ１、Ｆ２が設定されればよい。これにより帯電電流の変化の検知精度が向上する。

（カートリッジの装着検知）
図１１を用いて静電潜像８０を用いたプロセスカートリッジの装着検知について説明する。コントローラ１００は、画像形成装置１０に電源が投入されたときやカートリッジを交換するためにメンテナンスドアが開閉されたときなどに検知処理を実行する。

Ｓ１１０１でコントローラ１００（色ずれ補正部５３）は静電潜像８０の書き出しを開始するとともに、到達時間を測定するためのタイマー５２をスタートさせる。Ｓ１１０２でコントローラ１００（色ずれ補正部５３または判定部５６）は静電潜像８０の先端（エッジ）を検知したかどうかを判定する。たとえば、コントローラ１００は検知電圧ＩｓｅｎｓｅがＬｏｗからＨｉｇｈに変化したかどうかを判定する。コントローラ１００は静電潜像８０のエッジを検知すると、感光体２２を含むプロセスカートリッジがステーションに装着されているため、本検知処理を終了する。一方で、静電潜像８０のエッジを検知できなければＳ１１０３に進む。

Ｓ１１０３でコントローラ１００（判定部５６）はタイマー５２がタイムアウトしたかどうかを判定する。タイムアウト時間は、たとえば、平均的な到達時間やこれにマージンを加えた時間である。タイムアウトしていなければコントローラ１００はＳ１１０２に戻る。一方で、タイマー５２がタイムアウトしていれば、プロセスカートリッジが装着されていないことを意味する。プロセスカートリッジが装着されていなければ、感光体２２が存在しない。つまり、レーザ光を照射しても静電潜像８０も形成されず、静電潜像８０が検知されることはない。よって、コントローラ１００はＳ１１０４に進む。Ｓ１１０４でコントローラ１００（判定部５６）は操作部６０の表示装置にプロセスカートリッジが装着されていないことを示すエラーメッセージを表示する。

なお、うなり成分が検知電圧Ｉｓｅｎｓｅに含まれていると、プロセスカートリッジの誤検知が発生してしまう。たとえば、コントローラ１００はうなり成分を静電潜像８０のエッジと間違えてしまう可能性がある。よって、うなり成分を除去できるように、条件式（３）にしたがって駆動周波数Ｆ１，Ｆ２が設定される。

＜まとめ＞
本実施形態によればＹＭＣＫの各ステーションは、回転駆動される感光体２２と、感光体２２を帯電させる帯電ローラ２３と、帯電ローラ２３により帯電した感光体２２に光を照射して静電潜像を形成するスキャナユニット２０を有している。電圧発生回路ＰＲＩ１は複数のステーションのうちイエローステーションなどが備える帯電ローラ２３に帯電電圧を供給する。電圧発生回路ＰＲＩ２は複数のステーションのうちブラックステーションが備える帯電ローラ２３にプロセス電圧（帯電電圧）を供給する。検知回路３００は、イエローステーションなどが備える帯電ローラ２３に流れるプロセス電流（帯電電流）を検知する。ローパスフィルタ３０５は所定以上の周波数を有する出力値を低減する。たとえば、ローパスフィルタ３０５は電圧発生回路ＰＲＩ１で使用されている第１駆動周波数に起因して発生するノイズと電圧発生回路ＰＲＩ２で使用されている第２駆動周波数に起因して発生するノイズを帯電電流から低減する。調整部５５は、電圧発生回路ＰＲＩ１で使用されている第１駆動周波数と電圧発生回路ＰＲＩ２で使用されている第２駆動周波数とによって発生する出力値（うなり）がローパスフィルタ３０５によって除去されるように第１駆動周波数と第２駆動周波数とのうち少なくとも一方を調整する。これにより、２つの電源、つまり電圧発生回路ＰＲＩ１、ＰＲＩ２によって発生するうなりの影響が低減する。なお、プロセス電圧は現像スリーブに印加される現像電圧や転写ローラに印加される転写電圧であってもよい。同様に、プロセス電流は現像スリーブに流れる現像電流や転写ローラに流れる転写電流であってもよい。

タイマー５２は感光体２２に静電潜像を書き出したタイミングから感光体２２により搬送された静電潜像が帯電ローラ２３と対向する位置に到達するタイミングまでの時間である到達時間を帯電電流の検知結果に基づき計時する。なお、色ずれ補正部５３は到達時間に基づき色ずれ補正を実行する。色ずれ補正部５３はトナーを使用せずに色ずれを検知するモードを搭載しているため、トナー消耗量を削減できる。

図３や図１１を用いて説明したように、判定部５６は感光体２２を搭載したカートリッジが画像形成装置に装着されているかどうかを到達時間の計時結果に基づき判定する。上述したようにうなりの影響が低減されるため、カートリッジの有無の検知精度が向上する。図１１を用いて説明したように、判定部５６は、所定時間が経過しても静電潜像にともなう帯電電流の変化を検知できないときにカートリッジが画像形成装置に装着されていないと判定してもよい。カートリッジの一部である感光体２２が存在していれば、感光体２２に形成された静電潜像８０は所定時間が経過する前に帯電ローラ２３の対向位置（検知位置）に到達する。これは帯電電流の変化となって表れる。よって、所定時間が経過しても静電潜像８０が検知されなければ、カートリッジが未装着の可能性が高い。ただし、帯電電流の検知結果にうなりの成分が混入していると、判定部５６はうなりによる帯電電流の変化を、静電潜像８０の到達と誤検知してしまう可能性がある。よって、うなりを低減する本実施例は、カートリッジの有無の検知精度の向上をもたらす。

電圧発生回路ＰＲＩ１はスイッチング素子Ｑ１０１を有し、第１駆動周波数Ｆ１はスイッチング素子Ｑ１０１に供給される駆動信号Ｏｕｔ１の周波数である。また、電圧発生回路ＰＲＩ２はスイッチング素子Ｑ２０１を有し、第２駆動周波数Ｆ２スイッチング素子Ｑ２０１に供給される駆動信号Ｏｕｔ２の周波数である。駆動信号Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２の一部が高周波ノイズとなる場合、第１駆動周波数Ｆ１と、第２駆動周波数Ｆ２との差分がうなりとなる。よって、うなりの原因となるスイッチング素子Ｑ１０１、Ｑ２０１などを搭載する複数の電圧発生回路を搭載する電源装置や画像形成装置では本実施例を適用することで、うなりの影響が低減される。

静電潜像８０は、たとえば、一定の周期で形成されてもよい。この場合、ローパスフィルタ３０５は、一定の周期の逆数である周波数を有する信号成分を通過させるようにカットオフ周波数が設定されている。静電潜像８０が一定の周期で形成されると、帯電電流もこの周期にしたがって変化する。つまり、帯電電流の検知信号の周波数はこの周期の逆数となる。よって、ローパスフィルタ３０５は、検知信号を通過させるように設定される。なお、調整部５５は、ローパスフィルタ３０５のカットオフ周波数よりもうなりの周波数が高くなるように、第１駆動周波数Ｆと第２駆動周波数Ｆ２とのうち少なくとも一方を調整する。これにより、帯電電流の検知信号の周波数成分を通過させつつ、うなりの周波数成分をローパスフィルタ３０５によって低減することが可能となる。

図２に示したように、電圧発生回路ＰＲＩ２は、複数のステーションのうちイエローステーションに加え、シアンステーションおよびマゼンタステーションにも帯電電圧を供給してもよい。シアンステーションおよびマゼンタステーション用の電圧発生回路を削減できるため、製造コストが低下する。検知回路３００は複数のステーションに対して共通に設けられていてもよい。検知回路３００を共通化することで、製造コストが低下する。

１０…画像形成装置、２２…感光体、２３…帯電ローラ、８０…静電潜像、ＰＲＩ１、ＰＲＩ２…電圧発生回路、３００・・・検知回路

Claims (16)

1. 回転駆動される感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電した感光体に光を照射して静電潜像を形成する光照射手段とを有し、それぞれ異なる色のトナー画像を前記感光体に形成する複数の画像形成手段と、
   前記複数の画像形成手段のうち第１画像形成手段が備える前記帯電手段に帯電電圧を供給する第１電圧発生手段と、
   前記複数の画像形成手段のうち第２画像形成手段が備える前記帯電手段に帯電電圧を供給する第２電圧発生手段と、
   前記第１画像形成手段が備える前記帯電手段に流れる帯電電流を検知する検知手段と、
   前記検知手段の検知結果から所定以上の周波数を有するノイズ成分を低減するフィルタ手段と、
   前記第１電圧発生手段で使用されている第１駆動周波数と前記第２電圧発生手段で使用されている第２駆動周波数とによって発生するノイズ成分が前記フィルタ手段によって除去されるように前記第１駆動周波数と前記第２駆動周波数とのうち少なくとも一方を調整する調整手段とを有し、
   前記ノイズ成分を低減された前記検知手段の検知結果に基づき、色ずれ補正、または、前記感光体を搭載したカートリッジの装着の有無の判定を実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１電圧発生手段で使用されている前記第１駆動周波数と前記第２電圧発生手段で使用されている前記第２駆動周波数とによって発生するノイズ成分は、前記第１駆動周波数と前記第２駆動周波数との差分の周波数となるうなりであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記感光体に静電潜像を書き出したタイミングから前記感光体により搬送された前記静電潜像が前記帯電手段と対向する位置に到達するタイミングまでの時間である到達時間を前記帯電電流の検知結果に基づき計時する計時手段と、
   前記到達時間に基づき色ずれ補正を実行する補正手段と、前記感光体を搭載したカートリッジが前記画像形成装置に装着されているかどうかを前記到達時間の計時結果に基づき判定する判定手段とのうちの少なくとも一方と、
   をさらに有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。
4. 前記判定手段は、所定時間が経過しても前記静電潜像にともなう前記帯電電流の変化を検知できないときに前記カートリッジが前記画像形成装置に装着されていないと判定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記静電潜像は一定の周期で形成され、
   前記フィルタ手段は、前記一定の周期の逆数である周波数を有する信号成分を通過させるようにカットオフ周波数が設定されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記フィルタ手段はローパスフィルタであり、
   前記調整手段は、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数よりも前記第１電圧発生手段で使用されている前記第１駆動周波数と前記第２電圧発生手段で使用されている前記第２駆動周波数とによって発生する前記ノイズ成分であるうなりの周波数が高くなるように、前記第１駆動周波数と前記第２駆動周波数とのうち少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記第１電圧発生手段は、前記複数の画像形成手段のうち前記第１画像形成手段に加え、第３画像形成手段および第４画像形成手段にも帯電電圧を供給することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記検知手段は前記複数の画像形成手段に対して共通に設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 回転駆動される感光体と、前記感光体の周囲に配置され前記感光体に作用するプロセス手段とを有し、それぞれ異なる色のトナー画像を形成する複数の画像形成手段と、
   前記複数の画像形成手段のうち第１画像形成手段が備える前記プロセス手段にプロセス電圧を供給する第１電圧発生手段と、
   前記複数の画像形成手段のうち第２画像形成手段が備える前記プロセス手段にプロセス電圧を供給する第２電圧発生手段と、
   前記第１画像形成手段が備える前記プロセス手段に流れるプロセス電流を検知する検知手段と、
   前記検知手段の検知結果から所定以上の周波数を有するノイズ成分を低減するフィルタ手段と、
   前記第１電圧発生手段で使用されている第１駆動周波数と前記第２電圧発生手段で使用されている第２駆動周波数とによって発生するノイズ成分が前記フィルタ手段によって除去されるように前記第１駆動周波数と前記第２駆動周波数とのうち少なくとも一方を調整する調整手段と
   を有し、
   前記第１画像形成手段についてのプロセス電圧は現像電圧であり、かつ、前記第２画像形成手段についてのプロセス電圧は現像電圧であるか、または、
   前記第１画像形成手段についてのプロセス電圧は転写電圧であり、かつ、前記第２画像形成手段についてのプロセス電圧は転写電圧であり、
   前記ノイズ成分を低減された前記検知手段の検知結果に基づき、色ずれ補正、または、前記感光体を搭載したカートリッジの装着の有無の判定を実行することを特徴とする画像形成装置。
10. 前記プロセス手段は、静電潜像をトナー画像として現像する現像手段および前記トナー画像を被転写体に転写する転写手段のいずれかであることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記第１電圧発生手段で使用されている前記第１駆動周波数と前記第２電圧発生手段で使用されている前記第２駆動周波数とによって発生するノイズ成分は、前記第１駆動周波数と前記第２駆動周波数との差分の周波数となるうなりであることを特徴とする請求項９または１０に記載の画像形成装置。
12. 前記感光体に静電潜像を書き出したタイミングから前記感光体により搬送された前記静電潜像が前記プロセス手段と対向する位置に到達するタイミングまでの時間である到達時間を前記プロセス電流の検知結果に基づき計時する計時手段と、
    前記到達時間に基づき色ずれ補正を実行する補正手段と、前記感光体を搭載したカートリッジが前記画像形成装置に装着されているかどうかを前記到達時間の計時結果に基づき判定する判定手段とのうちの少なくとも一方と、
    をさらに有することを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記判定手段は、所定時間が経過しても前記静電潜像にともなう前記プロセス電流の変化を検知できないときに前記カートリッジが前記画像形成装置に装着されていないと判定することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記プロセス手段は一定の周期で静電潜像を形成するように構成されており、
    前記フィルタ手段は、前記一定の周期の逆数である周波数を有する信号成分を通過させるようにカットオフ周波数が設定されている請求項９ないし１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記フィルタ手段はローパスフィルタであり、
    前記調整手段は、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数よりも前記第１電圧発生手段で使用されている前記第１駆動周波数と前記第２電圧発生手段で使用されている前記第２駆動周波数とによって発生する前記ノイズ成分であるうなりの周波数が高くなるように、前記第１駆動周波数と前記第２駆動周波数とのうち少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
16. 前記検知手段は前記複数の画像形成手段に対して共通に設けられていることを特徴とする請求項９ないし１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。