電源装置及び電源装置を有する画像形成装置
【課題】電源制御において、ほぼゼロボルトの近傍における電圧制御の制御性能を向上させる技術を提供する。
【解決手段】本発明は、電源装置を提供する。この電源装置は、ゼロボルトを含む予め設定された範囲の電圧の電力を出力するパワー回路と、電力の電圧である出力電圧に応じて、単一極性のフィードバック電圧を生成する電圧計測回路と、フィードバック電圧に応じて、予め設定された所定の目標電圧に出力電圧を近づけるようにパワー回路を制御する制御回路と、を備える。この電源装置は、ゼロボルト近傍の所定範囲において出力電圧の計測精度を高める機能を有する。
【解決手段】本発明は、電源装置を提供する。この電源装置は、ゼロボルトを含む予め設定された範囲の電圧の電力を出力するパワー回路と、電力の電圧である出力電圧に応じて、単一極性のフィードバック電圧を生成する電圧計測回路と、フィードバック電圧に応じて、予め設定された所定の目標電圧に出力電圧を近づけるようにパワー回路を制御する制御回路と、を備える。この電源装置は、ゼロボルト近傍の所定範囲において出力電圧の計測精度を高める機能を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、画像を形成するために、帯電、感光、現像、転写、および定着等の各工程において高圧電力を使用する。一方、画像形成装置では、画像を形成するためだけでなく、メインテナンスその他の用途のために高圧電力だけでなく、ゼロボルトを含む広い範囲の電力の供給が要請されることもある。
【０００３】
しかしながら、ゼロボルトから高電圧までの広いダイナミックレンジを有する電源供給の制御方法に関し、特にゼロボルト近傍における電圧精度については十分に検討されていなかった。さらに、このような問題は、画像形成装置に限られず、ゼロボルトから高電圧までの広いダイナミックレンジを有する電力制御に共通する課題であった。
【特許文献１】特開２００３−２０９９７２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上述 本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するために完成されたものであって、電源制御において、ほぼゼロボルトの近傍における電圧制御の制御性能を向上させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[適用例１]
電源装置であって、
ゼロボルトを含む予め設定された範囲の電圧の電力を出力するパワー回路と、
前記電力の電圧である出力電圧に応じて、単一極性のフィードバック電圧を生成する電圧計測回路と、
前記フィードバック電圧に応じて、予め設定された所定の目標電圧に前記出力電圧を近づけるように前記パワー回路を制御する制御回路と、
を備え、
前記電源装置は、ゼロボルト近傍において前記出力電圧の計測精度を高める機能を有する電源装置。
【０００６】
第１適用例の電源装置は、ゼロボルト近傍において電圧の計測精度を高める機能を有するので、出力電圧の設定範囲の広狭に関わらず、ゼロボルト近傍における出力電圧の精度を向上させることができる。なお、本明細書では、ゼロボルトは、実質的にゼロボルト、すなわち略ゼロボルト（たとえば０．１Ｖや−１Ｖといった低電圧）を含む広い意味を有している。
【０００７】
[適用例２]
適用例１の電源装置であって、
前記電圧計測回路は、前記フィードバック電圧の電圧利得を高くして前記計測精度を高める電圧利得変更回路を含み、
前記制御回路は、前記所定の目標電圧が前記ゼロボルト近傍の所定範囲であるときに、前記利得変更回路を制御して前記電圧利得を高くする電源装置。
【０００８】
第２適用例の電源装置では、目標電圧がゼロボルト近傍の所定範囲内においてフィードバック電圧の電圧利得を高くすることができるので、信号成分を大きくすることによって高いＳＮ比で出力電圧を計測することができる。
【０００９】
[適用例３]
適用例１または２の電源装置であって、
前記電圧計測回路は、前記パワー回路が出力を停止しているときの前記フィードバック電圧であるオフセット電圧を計測し、
前記制御回路は、前記オフセット電圧を補償して前記出力電圧を制御する電源装置。
【００１０】
第３適用例の電源装置では、パワー回路が出力を停止しているとき、すなわちパワー回路の出力電圧がゼロボルトであるとき（たとえば起動前や制御指令値：０Ｖ）のフィードバック電圧を基準として一点較正や調整が行われるので、ほぼゼロボルト近傍におけるフィードバック電圧の誤差を補償してほぼゼロボルト近傍における出力電圧の精度を高めることができる。補償は、較正やフィードバック電圧の調整として実現することができる。
【００１１】
[適用例４]
適用例１ないし３のいずれか一項の電源装置であって、
前記パワー回路は、負極性の電力を発生する負極パワー回路と、正極性の電力を発生する正極パワー回路と、を含み、
前記電圧計測回路は、前記負極パワー回路と前記正極パワー回路の出力電圧に応じて前記単一極性のフィードバック電圧を生成する電源装置。
【００１２】
第４適用例の電源装置では、負極パワー回路と正極パワー回路の出力電圧に応じて単一極性のフィードバック電圧が生成されるので、簡易な制御回路（たとえば単一極性のＡＤコンバータを使用する回路）で正負２極の出力電圧をフィードバックして制御することができる。
【００１３】
[適用例５]
適用例４記載の電源装置であって、
前記電圧計測回路は、前記負極パワー回路の出力電圧に応じて前記フィードバック電圧を生成する際の基準電位である第１の基準電位と、前記正極パワー回路の出力電圧に応じて前記フィードバック電圧を生成する際の基準電位である第２の基準電位と、を切り替える基準電位切替回路を含み、
前記制御回路は、前記負極パワー回路と前記正極パワー回路の切り替え後におけるフィードバック電圧を監視し、前記フィードバック電圧が所定の閾値に達したときに前記基準電位切替回路を制御して前記第１の基準電位と前記第２の基準電位とを切り替える電源装置。
【００１４】
第５適用例の電源装置では、負極パワー回路と正極パワー回路の切り替え後におけるフィードバック電圧が所定の閾値に達したときに第１の基準電位と第２の基準電位とが切り替えられるので、フィードバック電圧の異常を抑制することができる。フィードバック電圧の異常は、現実の出力電位の極性と第１の基準電位（負の出力の基準電位）と第２の基準電位（正の出力の基準電位）との間の不整合によって発生するものである。
【００１５】
このような不整合が発生するのは、負極パワー回路と正極パワー回路の切り替えにおいては、負荷の寄生容量に起因して現実の出力電圧の極性の切り替えに遅れが生じる一方、第１の基準電位と第２の基準電位との切り替えには殆ど遅れが発生しないので、出力系と計測系の極性の切り替えタイミングにズレが生じるからである。
【００１６】
なお、本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、たとえば電源制御装置や電源制御装置を有する電源装置、この電源装置を備える画像形成装置、電源制御方法、さらには、この電源制御を実現するプログラムやプログラム製品などの種々の形態で実現することが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電源制御において、ほぼゼロボルトの近傍における電圧制御の制御性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．本発明の各実施例における画像形成装置の概略構成：
Ｂ．本発明の各実施例におけるクリーニング機構の構成：
Ｃ．第１実施例における電源装置の構成と動作：
Ｄ．第２実施例と比較例とにおける電源装置の構成と動作：
Ｅ．第３実施例における電源装置の構成と動作：
Ｆ．変形例：
【００１９】
Ａ．本発明の各実施例における画像形成装置の概略構成：
図１は、本発明の各実施例におけるプリンタ１（特許請求の範囲に記載の「画像形成装置」の一例）の内部構成を表す概略断面図である。プリンタ１は、本実施例では、レーザや発光ダイオードの光を感光に利用し、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、およびＫ（ブラック）のトナーで画像を形成する電子写真方式のプリンタである。
【００２０】
プリンタ１は、給紙部１１０と、各色の画像形成デバイス１２０Ｃ、１２０Ｍ、１２０Ｙ、１２０Ｋと、搬送機構１３０と、定着部１４０と、ベルトクリーニング機構１５０と、高圧電源装置２００と、を備える。高圧電源装置２００は、各色の画像形成デバイス１２０Ｃ、１２０Ｍ、１２０Ｙ、１２０Ｋや搬送機構１３０が有する複数の構成部品（後述）に種々の電圧の電力を供給する。高圧電源装置２００の内部構成については後述する。
【００２１】
給紙部１１０は、印刷用紙やＯＨＰシートといったシート材１１１を収容するトレイ１１２と、シート材１１１を１枚ずつ取り出すピックアップローラ１１３と、搬送機構１３０にシート材１１１を供給する給紙機構１１４とを備える。
【００２２】
搬送機構１３０は、各色の画像形成デバイス１２０Ｋ、１２０Ｙ、１２０Ｍ、１２０Ｃに順にシート材１１１を搬送する機構である。搬送機構１３０は、駆動ローラ１３１および従動ローラ１３２と、その間に架け渡されたベルト１３３（特許請求の範囲に記載の「搬送ベルト」の一例）と、を備えている。
【００２３】
図２は、本発明の各実施例における画像形成デバイス１２０Ｋの構成を示す拡大図である。画像形成デバイス１２０Ｋは、回収ローラ１２８が追加的に装備されている点を除いて、各色の画像形成デバイス１２０Ｃ、１２０Ｍ、１２０Ｙとほぼ同一の構成を有するので、説明を分かりやすくするために画像形成デバイス１２０Ｋを例にとって説明する。
【００２４】
画像形成デバイス１２０Ｋは、帯電プロセスを実行するための感光体１２１Ｋ（特許請求の範囲に記載の「像担持体」の一例）と、感光体１２１Ｋに対して帯電プロセスを実行するための帯電器１２２Ｋと、感光体１２１Ｋに対して露光プロセスを実行するための露光装置１２３Ｋと、感光体１２１Ｋに対して現像プロセスを実行するための現像ローラ１２４Ｋと、トナーケース１２５Ｋと、転写ローラ１２６Ｋと、を備えている。このような構成によって、電子写真プロセスの各プロセスが実行される。
【００２５】
このような各プロセスを経て、Ｋ（ブラック）のトナーについて転写プロセスが完了すると、シート材１１１に対して、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、およびＣ（シアン）のトナーについても同様に転写プロセスが実行される。転写プロセスがＫ（ブラック）、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、およびＣ（シアン）の全てのトナーについて完了すると、シート材１１１は、定着プロセスを実行するために定着部１４０（図１）へと搬送される。
【００２６】
定着部１４０は、定着プロセスとしてトナー像をシート材１１１上に熱定着する。このようにして、熱定着が完了すると、シート材１１１は、プリンタ１の上面に排出されて印刷が完了する。
【００２７】
画像形成デバイス１２０Ｋは、さらに、ドラムクリーニング機構（特許請求の範囲に記載の「像担持体クリーナ」の一例）として、紙粉やトナーの除去のためにドラムクリーニングローラ１２７Ｋと、回収ローラ１２８と、を備えている。
【００２８】
Ｂ．本発明の各実施例におけるクリーニング機構の構成：
図３は、本発明の各実施例におけるドラムクリーニング機構とベルトクリーニング機構の各構成を示す拡大図である。図３には、画像形成デバイス１２０Ｋに装備されたドラムクリーニングローラ１２７Ｋおよび回収ローラ１２８が示されている。他の画像形成デバイス１２０Ｍ、１２０Ｃ、１２０Ｙには、３個のドラムクリーニングローラ１２７Ｍ、１２７Ｃ、１２７Ｙのそれぞれが装備されているが、回収ローラ１２８に相当する構成品は装備されていない。
【００２９】
各実施例のドラムクリーニング機構としてのドラムクリーニングローラ１２７Ｋおよび回収ローラ１２８は、感光体１２１Ｋ上の付着物（トナーや紙粉）を静電気力で吸引して除去するクリーニング機構である。ドラムクリーニングローラ１２７Ｋおよび回収ローラ１２８は、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋと、回収ローラ１２８と、回収された紙粉を回収ローラ１２８からかきとって貯留するための貯留ボックス（図示せず）と、を備える。
【００３０】
ドラムクリーニングローラ１２７Ｋおよび回収ローラ１２８は、正極性を有するトナーと、負極性を有する紙粉と、を除去するための２つの作動モードを有している。２つの作動モードは、印刷時に実行されるトナー除去モードと、印刷ジョブ終了後や所定枚数印刷後において実行される紙粉除去モードとから構成されている。
【００３１】
トナー除去モードは、正極性を有するトナーを感光体１２１Ｋから除去するための作動モードである。この作動モードでは、正極性を有するトナーを感光体１２１Ｋから除去するために、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋには、トナーの極性（正極性）とは逆極性（負極性）の電位（たとえば基準電位に対して−４００Ｖ）が印加される。
【００３２】
このとき、回収ローラ１２８には、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋに印加される電位よりも絶対値が低い電位（たとえば基準電位に対して−３００Ｖ）が印加される。このため、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋにより感光体１２１Ｋから除去された正極性のトナーは、回収ローラ１２８には回収されず、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋに保持されることになる。
【００３３】
紙粉除去モードは、負極性を有する紙粉を感光体１２１Ｋから除去するための作動モードである。この作動モードでは、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋには、紙粉の極性（負極性）とは逆極性（正極性）の電位（たとえば基準電位に対して６００Ｖ）が印加される。回収ローラ１２８には、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋよりも紙粉との電位差が大きな電位（たとえば基準電位に対して７００Ｖ）が印加されているので、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋに吸引された付着物を回収することができる。
【００３４】
紙粉除去モードでは、正極性を有するトナーは、正極に帯電したドラムクリーニングローラ１２７Ｋから感光体１２１Ｋに戻され、ベルト１３３を介してベルトクリーニング機構１５０（特許請求の範囲に記載の「搬送ベルトクリーナ」の一例）に回収されることになる。ベルトクリーニング機構１５０（図１、図２）は、ドラムクリーニング機構と同様の構成を有する。
【００３５】
このように、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋと回収ローラ１２８とには、紙粉除去モードにおいては、正の電位が印加される一方、トナー除去モードにおいては、負の電位が印加されることになる。
【００３６】
このような電位は、制御基板２１０（特許請求の範囲に記載の「制御回路」の一例）と、ドラムクリーニング電圧発生回路２２０（特許請求の範囲に記載の「パワー回路」の一例）と、によって印加される。ドラムクリーニング電圧発生回路２２０は、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋに出力電位を印加する。回収ローラ電圧発生回路２３０は、回収ローラ１２８に出力電位を印加させる。
【００３７】
なお、後述の第１実施例乃至第３実施例の説明においては、説明を分かりやすくするために回収ローラ電圧発生回路２３０を省略し、ドラムクリーニング電圧発生回路２２０の構成と動作に絞って説明する。
【００３８】
Ｃ．第１実施例における電源装置の構成と動作：
図４は、第１実施例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０の構成を示す説明図である。ドラムクリーニング電圧発生回路２２０は、トナー除去用電力をドラムクリーニングローラ１２７Ｋに供給するトナー除去用電圧発生回路２２１（特許請求の範囲に記載の「負極パワー回路」の一例）と、紙粉除去モードにおいて紙粉除去用電力を回収ローラ１２８に供給する紙粉除去用電圧発生回路２２２（特許請求の範囲に記載の「正極パワー回路」の一例）と、フィードバック電圧発生回路２５０（特許請求の範囲に記載の「電圧計測回路」の一例）と、を備えている。
【００３９】
トナー除去用電圧発生回路２２１は、制御基板２１０から入力したパルス幅変調信号ＰＷＭ（−）を復調する平滑回路ＳＭＣと、復調された信号に応じて昇圧回路ＰＲＣを駆動する駆動回路ＤＲＣと、トナー除去用電力として高電圧を発生させる昇圧回路ＰＲＣと、を備える。
【００４０】
平滑回路ＳＭＣは、トランジスタＴｒ１と、コンデンサＣ１と、２個の抵抗Ｒ１、Ｒ２とを有するローパスフィルタとして構成されている。駆動回路ＤＲＣは、トランジスタＴｒ２と抵抗Ｒ３とコンデンサＣ２とを有し、平滑化されたパルス幅変調信号ＰＷＭ（−）に応じて昇圧回路ＰＲＣの昇圧トランスＴＲＣを駆動する。昇圧回路ＰＲＣは、昇圧トランスＴＲＣと、ダイオードＤ１と、コンデンサＣ３とを有し、昇圧トランスＴＲＣで昇圧された交流電力を整流・平滑化して高圧直流電力を発生させる。
【００４１】
紙粉除去用電圧発生回路２２２は、昇圧回路ＰＲＣが昇圧回路ＰＲＣａに変更されている点を除いてトナー除去用電圧発生回路２２１と同一の構成を有している。昇圧回路ＰＲＣａは、昇圧回路ＰＲＣのダイオードＤ１が逆の極性を有するダイオードＤ２に変更されている点を除いて昇圧回路ＰＲＣと同一である。換言すれば、紙粉除去用電圧発生回路２２２は、出力電力の極性が逆である点を除いてトナー除去用電圧発生回路２２１と同一である。
【００４２】
フィードバック電圧発生回路２５０は、２個のセンス抵抗Ｒｓ１、Ｒｓ２と、切替スイッチＳｗ１（特許請求の範囲に記載の「基準電位切替回路」の一例）と、を備えている。２個のセンス抵抗Ｒｓ１、Ｒｓ２は、これらの接続点であるフィードバック電圧計測点２５１の電位がトナー除去用電圧発生回路２２１や紙粉除去用電圧発生回路２２２の出力電圧範囲において、±５Ｖの変動範囲となるような抵抗値に設定されている。
【００４３】
制御基板２１０は、フィードバック電圧の極性が常に正となるように切替スイッチＳｗ１を操作して基準電位を切り替える。具体的には、切替スイッチＳｗ１は、トナー除去用電圧発生回路２２１が負極性の高電圧を発生させる際には高電位側（＋５Ｖ側：特許請求の範囲に記載の「第１の基準電位」の一例）に接続され、紙粉除去用電圧発生回路２２２が正極性の高電圧を発生させる際には低電位側（０Ｖ側：特許請求の範囲に記載の「第２の基準電位」の一例）に接続される。
【００４４】
ただし、第１実施例では、出力電圧の極性の切替時の過渡応答特性を考慮して以下の切替方法が採用されている。この切替方法は、たとえば負極性のトナー除去用電圧発生回路２２１の出力から正極性の紙粉除去用電圧発生回路２２２の出力への出力回路の切替において、過渡状態におけるフィードバック電圧が制御基板２１０によって監視されるとともに、基準電位の切替にタイミングの遅れが入れられている点を特徴とする。出力回路の切替は、たとえばパルス幅変調信号ＰＷＭ（−）のデューティをゼロとするとともに、パルス幅変調信号ＰＷＭ（＋）のデューティを大きくすることによって行われる。
【００４５】
制御基板２１０は、出力回路の切替後の過渡状態におけるフィードバック電圧を監視し、フィードバック電圧が予め設定された所定の閾値を超えるまで基準電位を維持し、所定の閾値を超えたときに切替スイッチＳｗ１を操作して基準電位を切り替える。所定の閾値との比較は、本実施例では、制御基板２１０が行うが、コンパレータ等を利用した電子回路によって行う構成としても良い。
【００４６】
このように、制御基板２１０が出力回路２２１、２２２の切替と基準電位の切替とを同時に実行しないのは、現実の出力電位の極性と基準電位の極性との間の不整合によって発生するフィードバック電圧の異常を抑制するためである。
【００４７】
このような不整合が発生するのは、負極の出力回路２２１と正極の出力回路２２２回路の切り替えにおいては、負荷の寄生容量に起因して負荷の現実の電圧の極性の切り替えに遅れが生じる一方、第１の基準電位と第２の基準電位との切り替えには殆ど遅れが発生しないので、出力系と計測系の極性の切り替えタイミングにズレが生じるからである。ここで、負荷とは、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋ等のキャパシタンス成分やレジスタンス成分を意味する。
【００４８】
このように、第１実施例は、フィードバック電圧を監視し、基準電位の極性切替のタイミングを出力電圧の極性の切替よりも遅らせることによってフィードバック電圧の異常を抑制することができる。
【００４９】
特に、フィードバック電圧を増幅する構成（後述）においては、たとえばフィードバック電位がアナログデジタルコンバータの設定入力範囲を反対の極性に大きく超えることが想定されるので、顕著な効果を奏する。なお、詳細については後述する。
【００５０】
Ｄ．第２実施例と比較例とにおける電源装置の構成と動作：
図５は、比較例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｃｏｍの構成を示す説明図である。この比較例は、第２実施例の説明を分かりやすくするための構成の一例として示されるものである。ドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｃｏｍは、フィードバック電圧発生回路２５０がフィードバック電圧発生回路２５０ａに変更されている点を除いて第１実施例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０と同一の構成を有している。
【００５１】
フィードバック電圧発生回路２５０ａは、３個のセンス抵抗Ｒｓ１ａ、Ｒｓ２ａ、Ｒｓ３を有している。３個のセンス抵抗Ｒｓ１ａ、Ｒｓ２ａ、Ｒｓ３は、トナー除去用電圧発生回路２２１が出力する負の高電圧から紙粉除去用電圧発生回路２２２が出力する正の高電圧までの出力電圧範囲が単一極性のフィードバック電圧で表せるような抵抗値に設定されている。
【００５２】
フィードバック電圧発生回路２５０ａは、フィードバック電圧計測点２５１が抵抗Ｒｓ３を介して高電位側（＋５Ｖ）に接続されるとともに、抵抗Ｒｓ２ａを介して接地されている。このような接続において、２個の抵抗Ｒｓ２ａ、Ｒｓ３の抵抗比によって、ドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｃｏｍの出力電圧がゼロボルトのときの電位が決定されることになる。
【００５３】
図６は、比較例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｃｏｍにおける出力電圧とフィードバック電圧との間の関係と、フィードバック電圧のＳ／Ｎ比を示すグラフである。本図において、横軸と縦軸は、それぞれフィードバック電圧発生回路２５０ａの出力電圧と、フィードバック電圧とを示している。
【００５４】
具体的には、たとえばドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｃｏｍが出力電圧を発生していないとき、すなわち出力電圧がゼロボルトのときには、フィードバック電圧は、２．５ボルトとなる。このような関係を式に表すと式１のように表すことができる。
Ｖｆｂ＝ａ×Ｖｏｕｔ＋ｂ・・・式１
ここで、Ｖｆｂ、ａ、Ｖｏｕｔ、ｂは、それぞれフィードバック電圧、比例定数、出力電圧、および出力電圧がゼロボルト時のフィードバック電圧（切片）である。この例では、比例定数及び切片は、それぞれ０．０２５（無次元）及び２．５ボルトである。
【００５５】
たとえばトナー除去用電圧発生回路２２１が−４００ボルトの電圧を出力しているときには、フィードバック電圧は、１．５ボルトとなる。切片（２．５ボルト）との差（１ボルト）は、トナー除去用電圧発生回路２２１の出力電圧に起因して発生する信号成分としての信号電圧Ｖｓ１に相当する。紙粉除去用電圧発生回路２２２が、たとえば６００ボルトの電圧を出力しているときには、フィードバック電圧は、４ボルトとなる。切片との差（１.５ボルト）は、紙粉除去用電圧発生回路２２２の出力電圧に起因して発生する信号成分としての信号電圧Ｖｓ２に相当する。
【００５６】
本願発明者は、フィードバック電圧の信号成分とノイズ成分（たとえば定常偏差）の比に着目して各出力電圧について感度分析を行った。この感度分析では、比較例の構成では、負から正に渡っての広い範囲の出力電圧の範囲を０乃至５ボルトのフィードバック電圧の範囲で表現することになるとともに、ゼロボルト近傍では信号成分が少ないので、特にゼロボルト近傍においてＳ／Ｎ比が極度に低下することを見出した。
【００５７】
図７は、第２実施例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０ａの構成を示す説明図である。ドラムクリーニング電圧発生回路２２０ａは、フィードバック電圧増幅回路２６０を有する点で比較例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｃｏｍの構成と相違する。一方、フィードバック電圧発生回路２５０ａ（特許請求の範囲に記載の「電圧計測回路」の一例）は、比較例のものと同一である。
【００５８】
フィードバック電圧増幅回路２６０（特許請求の範囲に記載の「電圧利得変更回路」の一例）は、オペアンプ２６１と、ゲインＡを操作する３個の抵抗Ｒｇ１、Ｒｇ２、Ｒｇ３と、ゲインＡを切り替えるためのゲイン切替スイッチＳｗｇとを備る非反転増幅回路として構成されている。フィードバック電圧増幅回路２６０のゲインＡは、３個の抵抗Ｒｇ１、Ｒｇ２、Ｒｇ３の抵抗値をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３とすると以下の式で表される。
（１）ゲイン切替スイッチＳｗｇがオフ：ゲインＡ＝１＋Ｒ２／Ｒ１
（２）ゲイン切替スイッチＳｗｇがオン：ゲインＡ＝１＋Ｒ２／ＲＣ
ここで、ＲＣは、２個の抵抗Ｒｇ１、Ｒｇ３の合成抵抗である。２個の抵抗Ｒｇ１、Ｒｇ３は並列接続されているので、合成抵抗は、抵抗Ｒｇ１の抵抗値Ｒ１よりも小さくなる。
【００５９】
このように、フィードバック電圧増幅回路２６０は、ゲイン切替スイッチＳｗｇをオンとすることによってゲインＡを大きくすることができることが分かる。
【００６０】
ゲイン切替スイッチＳｗｇは、制御基板２１０が有する利得切替信号ポートからの信号によって操作される。制御基板２１０は、たとえば目標値（出力電圧）が±１００ボルトの範囲に入っているときにゲイン切替スイッチＳｗｇをオンとし、目標値（出力電圧）が±１００ボルトの範囲外の時にオフとするように設定することができる。このような設定は、フィードバック電圧の出力範囲と制御基板２１０のアナログデジタル変換ポートの入力電圧幅に基づいて適切に決定することができる。
【００６１】
図８は、第２実施例におけるフィードバック値の較正処理の内容を示すフローチャートである。この較正処理では、出力がゼロボルトのときの一点較正としての較正値が取得されるので、ゼロボルト近傍での誤差を最も小さくすることができる。
【００６２】
ステップＳ１１０では、制御基板２１０は、ゼロボルト設定処理を実行する。ゼロボルト設定処理とは、ドラムクリーニング電圧発生回路２２０ａの出力電圧をゼロボルトとする処理である。具体的には、トナー除去用電圧発生回路２２１および紙粉除去用電圧発生回路２２２への制御指令値をゼロ（本実施例では、ＰＷＭのデューティが０％あるいは１００％）とする方法、あるいはトナー除去用電圧発生回路２２１および紙粉除去用電圧発生回路２２２の起動前の状態を維持することによって実現することができる。このような処理は、いずれも特許請求の範囲の「出力を停止」に含まれる。
【００６３】
ステップＳ１２０では、制御基板２１０は、サンプリング処理を実行する。サンプリング処理とは、信頼性の高いフィードバック電圧を取得する処理である。サンプリング処理の内容は、たとえば０．１ｍｓのサンプリングレートでフィードバック電圧を９回計測し、計測値の異常値除去（最大値と最小値とを異常値とみなして除去）を行った後に７個の値の平均を算出することによって行われる。
【００６４】
ステップＳ１３０では、制御基板２１０は、較正値決定処理を実行する。較正値決定処理は、較正値Ｃａ０を決定する処理である。較正値Ｃａ０は、ゼロボルト設定処理におけるドラムクリーニング電圧発生回路２２０ａのフィードバック電圧のアナログデジタル変換値と、ノミナル値としてのアナログデジタル変換値と、の間の差を意味する。
【００６５】
ノミナル値とは、ゼロボルト出力時におけるドラムクリーニング電圧発生回路２２０のフィードバック電圧のアナログデジタル変換値として予め設定された名目値である。具体的には、たとえば−５００ボルト乃至７００ボルトの間で多点較正されたときのゼロボルト出力時における名目値としてのフィードバック電圧のアナログデジタル変換値である。
【００６６】
ステップＳ１４０では、制御基板２１０は、較正値格納処理を実行する。較正値格納処理は、較正値Ｃａ０を制御基板２１０が有する図示しないメモリに格納する処理である。
【００６７】
このような処理は、ドラムクリーニング電圧発生回路２２０やプリンタ１の起動時に毎回実行するようにしてもよいし、あるいは定期的（所定期間毎、所定起動回数毎、所定ジョブ回数毎、あるいはトナーカートリッジ交換毎）に実行するようにしても良い。
【００６８】
図９は、第２実施例の小出力モードにおける出力電圧制御処理の内容を示すフローチャートである。この出力電圧制御処理では、出力がゼロボルトのときの一点較正としての較正値Ｃａ０を使用して出力電圧が制御される。
【００６９】
ステップＳ２１０では、制御基板２１０は、フィードバック値（ＦＢ値とも表記される）を読み込む。フィードバック値は、フィードバック電圧のアナログデジタル変換値である。フィードバック値の取得は、フィードバック値の較正処理と同一のルーチンを使用して行われ、１ｍｓ未満の時間で取得することができる。
【００７０】
ステップＳ２２０では、制御基板２１０は、フィードバック値と補正後下限値との比較を実行する。補正後下限値とは、目標値（たとえば５０ボルト）におけるフィードバック値の目標下限値ＴＬから較正値Ｃａ０を減じた値である。フィードバック値が補正後下限値を下回った場合には、処理がステップＳ２３０に進められる。なお、目標下限値ＴＬや目標上限値ＴＨ（後述）は、ノミナル値に基づいて設定された閾値である。
【００７１】
ステップＳ２３０では、制御基板２１０は、出力電位上昇処理を実行する。出力電位上昇処理とは、たとえばＰＷＭのデューティを増減してドラムクリーニング電圧発生回路２２０の出力電圧を上昇させる処理である。一方、フィードバック値が補正後下限値を上回った場合には、処理がステップＳ２４０に進められる。
【００７２】
ステップＳ２４０では、制御基板２１０は、フィードバック値と補正後上限値との比較を実行する。補正後上限値とは、目標値（たとえば５０ボルト）におけるフィードバック値の目標上限値ＴＨから較正値Ｃａ０を減じた値である。フィードバック値が補正後上限値を上回った場合には、処理がステップＳ２５０に進められる。
【００７３】
ステップＳ２５０では、制御基板２１０は、出力電位下降処理を実行する。出力電位下降処理とは、たとえばＰＷＭのデューティを増減してドラムクリーニング電圧発生回路２２０の出力電圧を下降させる処理である。一方、フィードバック値が補正後下限値を下回った場合には、処理がステップＳ２６０に進められる。
【００７４】
ステップＳ２６０では、制御基板２１０は、ホールド処理を実行する。ホールド処理とは、一定時間（本実施例では、１ｍｓ）だけ状態を保持する処理である。すなわち、この保持時間においては、ＰＷＭのデューティが一定に固定されるとともに、フィードバック値が新たに取得されることになる。
【００７５】
このような処理は、出力が停止されるまで、１ｍｓの更新レートで実行されることになる（ステップＳ２７０）。
【００７６】
このように、第２実施例は、ゼロボルト近傍における較正値Ｃａ０による補償と、ゼロボルト近傍におけるフィードバック電圧の増幅と、によってゼロボルト近傍における出力電圧を正確に計測することができるので、この計測値を使用して出力電圧制御の精度を向上させることができる。
【００７７】
特に、ゼロボルト近傍においてフィードバック電圧の増幅は、アナログデジタル変換ポートの入力電圧幅を有効に利用し、制御基板２１０とフィードバック電圧発生回路２５０との間のアナログ信号ラインに混入するノイズに対するＳ／Ｎ比を高くして出力電圧の計測精度を高めることができる。
【００７８】
一方、ゼロボルト近傍における較正値の取得は、ゼロボルト近傍においてフィードバック電圧の増幅によって精度を向上させるので、両者は、相乗効果を奏してゼロボルト近傍における制御性能を顕著に高めることができる。なお、本実施例では、ノミナル値に基づいて設定された目標下限値ＴＬや目標上限値ＴＨを使用して較正値Ｃａ０による補償を実行しているが、フィードバック値の較正処理によって計測された値に基づいて目標下限値ＴＬや目標上限値ＴＨを調整し直しても良い。
【００７９】
ただし、両者は、単独でも実施可能であり、それぞれの効果を奏することができる。
【００８０】
なお、フィードバック電圧増幅回路２６０は、第１実施例（図４）の構成に付加することも可能である。このような組み合わせでは、増幅によってフィードバック電位がアナログデジタルコンバータの設定入力範囲を大きく超えることが想定されるのに対し、第１実施例の切替制御では、極性切替に起因する電圧変動を抑制することができるので、両者は、顕著な相乗効果を奏することになる。
【００８１】
具体的には、出力電圧の目標値が負の高電圧（−４００Ｖ）から正の低電圧（＋５０Ｖ：±１００ボルトの範囲内）となった場合のように、切替によって高電圧から逆極性の低電圧の出力が要求される場合に、第１実施例の構成と第２実施例の構成は相乗効果を発生させることができる。
【００８２】
Ｅ．第３実施例における電源装置の構成と動作：
図１０は、第３実施例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｂの構成を示す説明図である。ドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｂは、フィードバック電圧増幅回路２６０の代わりにフィードバック電圧調整回路２７０を有する点で第２実施例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０と相違する。
【００８３】
フィードバック電圧調整回路２７０は、基準電位としての高電位側（＋５Ｖ）に接続されるとともに接地されたデジタルアナログコンバータ２７１を有している。デジタルアナログコンバータ２７１は、制御基板２１０から入力したデジタル制御信号に応じて、出力端子からアナログ出力として変動可能に電位を発生させることができる。
【００８４】
フィードバック電圧調整回路２７０の出力端子は、抵抗Ｒｓ３を介してフィードバック電圧発生回路２５０ａの高電位側に接続されている。この構成は、第２実施例や比較例において固定電位を発生させる高電位側（＋５Ｖ）に接続された構成に対して、高電位側の電位を変動可能とした点で相違する。
【００８５】
すなわち、第２実施例では、較正値Ｃａ０を使用してゼロボルトにおけるフィードバック値の誤差が補償されているのに対して、第３実施例では、フィードバック電圧調整回路２７０の出力電位の調整によってフィードバック値が補償（調整）されている点で相違する。
【００８６】
図１１は、第３実施例におけるフィードバック値調整処理の内容を示すフローチャートである。フィードバック値調整処理は、第３実施例における構成処理をフィードバック電圧の調整で置き換えた処理である。
【００８７】
ステップＳ３１０では、制御基板２１０は、ゼロボルト設定処理を実行する。ゼロボルト設定処理は、第２実施例のゼロボルト設定処理と同一の処理である。
【００８８】
ステップＳ３２０では、制御基板２１０は、オフセット値計測処理を実行する。オフセット値計測処理は、第２実施例のサンプリング処理（ステップＳ１２０）と較正値決定処理（ステップＳ１３０）とを合わせた処理である。このような処理によって、第２実施例において較正値Ｃａ０として決定された値は、第３実施例では、オフセット値Ｅｒｒとして扱われる。
【００８９】
ステップＳ３３０では、制御基板２１０は、オフセット値Ｅｒｒの絶対値と予め決定された正の閾値Ｔｈと比較される。閾値Ｔｈは、フィードバック電圧の許容誤差として予め設定された値である。オフセット値Ｅｒｒの絶対値が閾値Ｔｈよりも大きな場合には、処理がステップＳ３４０に進められる。
【００９０】
ステップＳ３４０では、制御基板２１０は、デジタルアナログコンバータ２７１を調整する。具体的には、制御基板２１０は、オフセット値Ｅｒｒが負の時にはデジタルアナログコンバータ２７１の出力電圧の電位が高くなるようにデジタル制御信号の値（ＤＡＣ値）を大きくし、オフセット値Ｅｒｒが正の時にはデジタルアナログコンバータ２７１の出力電圧の電位が低くなるようにデジタル制御信号の値（ＤＡＣ値）を小さくする。
【００９１】
このような調整を繰り返すことによって、オフセット値Ｅｒｒの絶対値が閾値Ｔｈよりも小さくなったら処理がステップＳ３５０に進められる。
【００９２】
ステップＳ３５０では、制御基板２１０は、オフセット値格納処理を実行する。オフセット値格納処理は、オフセット値Ｅｒｒを制御基板２１０が有する図示しないメモリに格納する処理である。
【００９３】
このような処理は、第２実施例と同様に、ドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｂやプリンタ１の起動時に毎回実行するようにしてもよいし、あるいは定期的（所定期間毎、所定起動回数毎、所定ジョブ回数毎、あるいはトナーカートリッジ交換毎）に実行するようにしても良い。
【００９４】
このように、第３実施例は、ゼロボルト近傍におけるオフセット電圧を減殺あるいは消滅させることによってゼロボルト近傍における出力電圧を正確に計測することができるので、この計測値を使用して出力電圧制御の精度を向上させることができる。
【００９５】
この構成は、ゼロボルト近傍においてフィードバック電圧の増幅する構成と組み合わせても良い。さらに、ゼロボルト近傍におけるオフセット値Ｅｒｒの取得は、ゼロボルト近傍においてフィードバック電圧の増幅によって精度を向上させることができるので、両者は、相乗効果を奏してゼロボルト近傍における制御性能を顕著に高めることができる点は第２実施例と同様である。
【００９６】
Ｆ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。特に、上記各実施例における構成要素中の独立請求項に記載された要素以外の要素は、付加的な要素なので適宜省略可能である。さらに、独立請求項に記載された要素についても、本願明細書に開示された範囲で独立請求項に記載されていない要素と適宜入れ替えが可能である。
【００９７】
さらに、上述の実施例において、上述の利点や効果の各々の全てが本願発明の必須の構成要件につながるものではなく、本願発明は、上述の利点や効果の各々を簡易に実現させる設計自由度を与えるものであって、少なくとも一つの利点あるいは効果を実現させるものであれば良い。
【００９８】
Ｆ−１．第１変形例：上述の各実施例では、負極の電力を供給するパワー回路および正極の電力を供給するパワー回路とを備えるパワー回路が使用されているが、たとえば正極あるいは負極の一極のみの電力を供給するパワー回路のみを使用するようにしても良い。本発明で利用可能なパワー回路は、一般にゼロボルトを含む予め設定された範囲の電圧の電力を出力するものであれば良い。
【００９９】
Ｆ−２．第２変形例：上述の各実施例や変形例では、フィードバック電圧発生回路２５０は、正極性のフィードバック電圧を発生させているが、たとえばアナログデジタルコンバータが負極性の電圧を処理するものである場合には、負極性のフィードバック電圧を発生させるようにしても良い。本発明で利用可能な電圧計測回路は、一般に出力電圧に応じて単一極性のフィードバック電圧を生成するものであれば良い。
【０１００】
Ｆ−３．第３変形例：上述の各実施例や変形例では、画像形成装置が有するドラムクリーニング機構に使用される電源として開示されているが、ドラムクリーニング機構に限られず、たとえば除電装置（除電ランプ）や転写ローラといった他の電子写真プロセスに使用されるデバイス用の電源として構成しても良い。さらに、画像形成装置に限られず、他の用途の電源装置として利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の各実施例におけるプリンタ１の内部構成を表す概略断面図。
【図２】本発明の各実施例における画像形成デバイス１２０Ｋの構成を示す拡大図。
【図３】本発明の各実施例におけるドラムクリーニング機構とベルトクリーニング機構の各構成を示す拡大図。
【図４】第１実施例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０の構成を示す説明図。
【図５】比較例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｃｏｍの構成を示す説明図。
【図６】比較例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｃｏｍにおける出力電圧とフィードバック電圧との間の関係とフィードバック電圧のＳ／Ｎ比を示すグラフ。
【図７】第２実施例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０ａの構成を示す説明図。
【図８】第２実施例におけるフィードバック値の較正処理の内容を示すフローチャート。
【図９】第２実施例の小出力モードにおける出力電圧制御処理の内容を示すフローチャート。
【図１０】第３実施例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｂの構成を示す説明図。
【図１１】第３実施例におけるフィードバック値調整処理の内容を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１０２】
１…プリンタ
１１０…給紙部
１１１…シート材
１１２…トレイ
１１３…ピックアップローラ
１１４…給紙機構
１２０Ｃ、１２０Ｋ、１２０Ｍ…画像形成デバイス
１２１Ｋ…感光体
１２２Ｋ…帯電器
１２３Ｋ…露光装置
１２４Ｋ…現像ローラ
１２５Ｋ…トナーケース
１２６Ｋ…転写ローラ
１２７Ｋ、１２７Ｍ…ドラムクリーニングローラ
１２８…回収ローラ
１３０…搬送機構
１３１…駆動ローラ
１３２…従動ローラ
１３３…ベルト
１４０…定着部
１５０…ベルトクリーニング機構
２００…高圧電源装置
２１０…制御基板
２２０ｃｏｍ１、２２０、２２０ａ…ドラムクリーニング電圧発生回路
２２１…トナー除去用電圧発生回路
２２２ｃｏｍ１、２２２ｃｏｍ２…ドラムクリーニング電圧発生回路
２２１…トナー除去用電圧発生回路
２２２…紙粉除去用電圧発生回路
２３０…回収ローラ電圧発生回路
２５０、２５０ｃｏｍ…フィードバック電圧発生回路
２５１、２５１ｃｏｍ…フィードバック電圧計測点
２６０…フィードバック電圧増幅回路
２６１…オペアンプ
２７０…フィードバック電圧調整回路
２７１…デジタルアナログコンバータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、画像を形成するために、帯電、感光、現像、転写、および定着等の各工程において高圧電力を使用する。一方、画像形成装置では、画像を形成するためだけでなく、メインテナンスその他の用途のために高圧電力だけでなく、ゼロボルトを含む広い範囲の電力の供給が要請されることもある。
【０００３】
しかしながら、ゼロボルトから高電圧までの広いダイナミックレンジを有する電源供給の制御方法に関し、特にゼロボルト近傍における電圧精度については十分に検討されていなかった。さらに、このような問題は、画像形成装置に限られず、ゼロボルトから高電圧までの広いダイナミックレンジを有する電力制御に共通する課題であった。
【特許文献１】特開２００３−２０９９７２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上述 本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するために完成されたものであって、電源制御において、ほぼゼロボルトの近傍における電圧制御の制御性能を向上させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[適用例１]
電源装置であって、
ゼロボルトを含む予め設定された範囲の電圧の電力を出力するパワー回路と、
前記電力の電圧である出力電圧に応じて、単一極性のフィードバック電圧を生成する電圧計測回路と、
前記フィードバック電圧に応じて、予め設定された所定の目標電圧に前記出力電圧を近づけるように前記パワー回路を制御する制御回路と、
を備え、
前記電源装置は、ゼロボルト近傍において前記出力電圧の計測精度を高める機能を有する電源装置。
【０００６】
第１適用例の電源装置は、ゼロボルト近傍において電圧の計測精度を高める機能を有するので、出力電圧の設定範囲の広狭に関わらず、ゼロボルト近傍における出力電圧の精度を向上させることができる。なお、本明細書では、ゼロボルトは、実質的にゼロボルト、すなわち略ゼロボルト（たとえば０．１Ｖや−１Ｖといった低電圧）を含む広い意味を有している。
【０００７】
[適用例２]
適用例１の電源装置であって、
前記電圧計測回路は、前記フィードバック電圧の電圧利得を高くして前記計測精度を高める電圧利得変更回路を含み、
前記制御回路は、前記所定の目標電圧が前記ゼロボルト近傍の所定範囲であるときに、前記利得変更回路を制御して前記電圧利得を高くする電源装置。
【０００８】
第２適用例の電源装置では、目標電圧がゼロボルト近傍の所定範囲内においてフィードバック電圧の電圧利得を高くすることができるので、信号成分を大きくすることによって高いＳＮ比で出力電圧を計測することができる。
【０００９】
[適用例３]
適用例１または２の電源装置であって、
前記電圧計測回路は、前記パワー回路が出力を停止しているときの前記フィードバック電圧であるオフセット電圧を計測し、
前記制御回路は、前記オフセット電圧を補償して前記出力電圧を制御する電源装置。
【００１０】
第３適用例の電源装置では、パワー回路が出力を停止しているとき、すなわちパワー回路の出力電圧がゼロボルトであるとき（たとえば起動前や制御指令値：０Ｖ）のフィードバック電圧を基準として一点較正や調整が行われるので、ほぼゼロボルト近傍におけるフィードバック電圧の誤差を補償してほぼゼロボルト近傍における出力電圧の精度を高めることができる。補償は、較正やフィードバック電圧の調整として実現することができる。
【００１１】
[適用例４]
適用例１ないし３のいずれか一項の電源装置であって、
前記パワー回路は、負極性の電力を発生する負極パワー回路と、正極性の電力を発生する正極パワー回路と、を含み、
前記電圧計測回路は、前記負極パワー回路と前記正極パワー回路の出力電圧に応じて前記単一極性のフィードバック電圧を生成する電源装置。
【００１２】
第４適用例の電源装置では、負極パワー回路と正極パワー回路の出力電圧に応じて単一極性のフィードバック電圧が生成されるので、簡易な制御回路（たとえば単一極性のＡＤコンバータを使用する回路）で正負２極の出力電圧をフィードバックして制御することができる。
【００１３】
[適用例５]
適用例４記載の電源装置であって、
前記電圧計測回路は、前記負極パワー回路の出力電圧に応じて前記フィードバック電圧を生成する際の基準電位である第１の基準電位と、前記正極パワー回路の出力電圧に応じて前記フィードバック電圧を生成する際の基準電位である第２の基準電位と、を切り替える基準電位切替回路を含み、
前記制御回路は、前記負極パワー回路と前記正極パワー回路の切り替え後におけるフィードバック電圧を監視し、前記フィードバック電圧が所定の閾値に達したときに前記基準電位切替回路を制御して前記第１の基準電位と前記第２の基準電位とを切り替える電源装置。
【００１４】
第５適用例の電源装置では、負極パワー回路と正極パワー回路の切り替え後におけるフィードバック電圧が所定の閾値に達したときに第１の基準電位と第２の基準電位とが切り替えられるので、フィードバック電圧の異常を抑制することができる。フィードバック電圧の異常は、現実の出力電位の極性と第１の基準電位（負の出力の基準電位）と第２の基準電位（正の出力の基準電位）との間の不整合によって発生するものである。
【００１５】
このような不整合が発生するのは、負極パワー回路と正極パワー回路の切り替えにおいては、負荷の寄生容量に起因して現実の出力電圧の極性の切り替えに遅れが生じる一方、第１の基準電位と第２の基準電位との切り替えには殆ど遅れが発生しないので、出力系と計測系の極性の切り替えタイミングにズレが生じるからである。
【００１６】
なお、本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、たとえば電源制御装置や電源制御装置を有する電源装置、この電源装置を備える画像形成装置、電源制御方法、さらには、この電源制御を実現するプログラムやプログラム製品などの種々の形態で実現することが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電源制御において、ほぼゼロボルトの近傍における電圧制御の制御性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．本発明の各実施例における画像形成装置の概略構成：
Ｂ．本発明の各実施例におけるクリーニング機構の構成：
Ｃ．第１実施例における電源装置の構成と動作：
Ｄ．第２実施例と比較例とにおける電源装置の構成と動作：
Ｅ．第３実施例における電源装置の構成と動作：
Ｆ．変形例：
【００１９】
Ａ．本発明の各実施例における画像形成装置の概略構成：
図１は、本発明の各実施例におけるプリンタ１（特許請求の範囲に記載の「画像形成装置」の一例）の内部構成を表す概略断面図である。プリンタ１は、本実施例では、レーザや発光ダイオードの光を感光に利用し、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、およびＫ（ブラック）のトナーで画像を形成する電子写真方式のプリンタである。
【００２０】
プリンタ１は、給紙部１１０と、各色の画像形成デバイス１２０Ｃ、１２０Ｍ、１２０Ｙ、１２０Ｋと、搬送機構１３０と、定着部１４０と、ベルトクリーニング機構１５０と、高圧電源装置２００と、を備える。高圧電源装置２００は、各色の画像形成デバイス１２０Ｃ、１２０Ｍ、１２０Ｙ、１２０Ｋや搬送機構１３０が有する複数の構成部品（後述）に種々の電圧の電力を供給する。高圧電源装置２００の内部構成については後述する。
【００２１】
給紙部１１０は、印刷用紙やＯＨＰシートといったシート材１１１を収容するトレイ１１２と、シート材１１１を１枚ずつ取り出すピックアップローラ１１３と、搬送機構１３０にシート材１１１を供給する給紙機構１１４とを備える。
【００２２】
搬送機構１３０は、各色の画像形成デバイス１２０Ｋ、１２０Ｙ、１２０Ｍ、１２０Ｃに順にシート材１１１を搬送する機構である。搬送機構１３０は、駆動ローラ１３１および従動ローラ１３２と、その間に架け渡されたベルト１３３（特許請求の範囲に記載の「搬送ベルト」の一例）と、を備えている。
【００２３】
図２は、本発明の各実施例における画像形成デバイス１２０Ｋの構成を示す拡大図である。画像形成デバイス１２０Ｋは、回収ローラ１２８が追加的に装備されている点を除いて、各色の画像形成デバイス１２０Ｃ、１２０Ｍ、１２０Ｙとほぼ同一の構成を有するので、説明を分かりやすくするために画像形成デバイス１２０Ｋを例にとって説明する。
【００２４】
画像形成デバイス１２０Ｋは、帯電プロセスを実行するための感光体１２１Ｋ（特許請求の範囲に記載の「像担持体」の一例）と、感光体１２１Ｋに対して帯電プロセスを実行するための帯電器１２２Ｋと、感光体１２１Ｋに対して露光プロセスを実行するための露光装置１２３Ｋと、感光体１２１Ｋに対して現像プロセスを実行するための現像ローラ１２４Ｋと、トナーケース１２５Ｋと、転写ローラ１２６Ｋと、を備えている。このような構成によって、電子写真プロセスの各プロセスが実行される。
【００２５】
このような各プロセスを経て、Ｋ（ブラック）のトナーについて転写プロセスが完了すると、シート材１１１に対して、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、およびＣ（シアン）のトナーについても同様に転写プロセスが実行される。転写プロセスがＫ（ブラック）、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、およびＣ（シアン）の全てのトナーについて完了すると、シート材１１１は、定着プロセスを実行するために定着部１４０（図１）へと搬送される。
【００２６】
定着部１４０は、定着プロセスとしてトナー像をシート材１１１上に熱定着する。このようにして、熱定着が完了すると、シート材１１１は、プリンタ１の上面に排出されて印刷が完了する。
【００２７】
画像形成デバイス１２０Ｋは、さらに、ドラムクリーニング機構（特許請求の範囲に記載の「像担持体クリーナ」の一例）として、紙粉やトナーの除去のためにドラムクリーニングローラ１２７Ｋと、回収ローラ１２８と、を備えている。
【００２８】
Ｂ．本発明の各実施例におけるクリーニング機構の構成：
図３は、本発明の各実施例におけるドラムクリーニング機構とベルトクリーニング機構の各構成を示す拡大図である。図３には、画像形成デバイス１２０Ｋに装備されたドラムクリーニングローラ１２７Ｋおよび回収ローラ１２８が示されている。他の画像形成デバイス１２０Ｍ、１２０Ｃ、１２０Ｙには、３個のドラムクリーニングローラ１２７Ｍ、１２７Ｃ、１２７Ｙのそれぞれが装備されているが、回収ローラ１２８に相当する構成品は装備されていない。
【００２９】
各実施例のドラムクリーニング機構としてのドラムクリーニングローラ１２７Ｋおよび回収ローラ１２８は、感光体１２１Ｋ上の付着物（トナーや紙粉）を静電気力で吸引して除去するクリーニング機構である。ドラムクリーニングローラ１２７Ｋおよび回収ローラ１２８は、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋと、回収ローラ１２８と、回収された紙粉を回収ローラ１２８からかきとって貯留するための貯留ボックス（図示せず）と、を備える。
【００３０】
ドラムクリーニングローラ１２７Ｋおよび回収ローラ１２８は、正極性を有するトナーと、負極性を有する紙粉と、を除去するための２つの作動モードを有している。２つの作動モードは、印刷時に実行されるトナー除去モードと、印刷ジョブ終了後や所定枚数印刷後において実行される紙粉除去モードとから構成されている。
【００３１】
トナー除去モードは、正極性を有するトナーを感光体１２１Ｋから除去するための作動モードである。この作動モードでは、正極性を有するトナーを感光体１２１Ｋから除去するために、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋには、トナーの極性（正極性）とは逆極性（負極性）の電位（たとえば基準電位に対して−４００Ｖ）が印加される。
【００３２】
このとき、回収ローラ１２８には、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋに印加される電位よりも絶対値が低い電位（たとえば基準電位に対して−３００Ｖ）が印加される。このため、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋにより感光体１２１Ｋから除去された正極性のトナーは、回収ローラ１２８には回収されず、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋに保持されることになる。
【００３３】
紙粉除去モードは、負極性を有する紙粉を感光体１２１Ｋから除去するための作動モードである。この作動モードでは、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋには、紙粉の極性（負極性）とは逆極性（正極性）の電位（たとえば基準電位に対して６００Ｖ）が印加される。回収ローラ１２８には、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋよりも紙粉との電位差が大きな電位（たとえば基準電位に対して７００Ｖ）が印加されているので、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋに吸引された付着物を回収することができる。
【００３４】
紙粉除去モードでは、正極性を有するトナーは、正極に帯電したドラムクリーニングローラ１２７Ｋから感光体１２１Ｋに戻され、ベルト１３３を介してベルトクリーニング機構１５０（特許請求の範囲に記載の「搬送ベルトクリーナ」の一例）に回収されることになる。ベルトクリーニング機構１５０（図１、図２）は、ドラムクリーニング機構と同様の構成を有する。
【００３５】
このように、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋと回収ローラ１２８とには、紙粉除去モードにおいては、正の電位が印加される一方、トナー除去モードにおいては、負の電位が印加されることになる。
【００３６】
このような電位は、制御基板２１０（特許請求の範囲に記載の「制御回路」の一例）と、ドラムクリーニング電圧発生回路２２０（特許請求の範囲に記載の「パワー回路」の一例）と、によって印加される。ドラムクリーニング電圧発生回路２２０は、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋに出力電位を印加する。回収ローラ電圧発生回路２３０は、回収ローラ１２８に出力電位を印加させる。
【００３７】
なお、後述の第１実施例乃至第３実施例の説明においては、説明を分かりやすくするために回収ローラ電圧発生回路２３０を省略し、ドラムクリーニング電圧発生回路２２０の構成と動作に絞って説明する。
【００３８】
Ｃ．第１実施例における電源装置の構成と動作：
図４は、第１実施例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０の構成を示す説明図である。ドラムクリーニング電圧発生回路２２０は、トナー除去用電力をドラムクリーニングローラ１２７Ｋに供給するトナー除去用電圧発生回路２２１（特許請求の範囲に記載の「負極パワー回路」の一例）と、紙粉除去モードにおいて紙粉除去用電力を回収ローラ１２８に供給する紙粉除去用電圧発生回路２２２（特許請求の範囲に記載の「正極パワー回路」の一例）と、フィードバック電圧発生回路２５０（特許請求の範囲に記載の「電圧計測回路」の一例）と、を備えている。
【００３９】
トナー除去用電圧発生回路２２１は、制御基板２１０から入力したパルス幅変調信号ＰＷＭ（−）を復調する平滑回路ＳＭＣと、復調された信号に応じて昇圧回路ＰＲＣを駆動する駆動回路ＤＲＣと、トナー除去用電力として高電圧を発生させる昇圧回路ＰＲＣと、を備える。
【００４０】
平滑回路ＳＭＣは、トランジスタＴｒ１と、コンデンサＣ１と、２個の抵抗Ｒ１、Ｒ２とを有するローパスフィルタとして構成されている。駆動回路ＤＲＣは、トランジスタＴｒ２と抵抗Ｒ３とコンデンサＣ２とを有し、平滑化されたパルス幅変調信号ＰＷＭ（−）に応じて昇圧回路ＰＲＣの昇圧トランスＴＲＣを駆動する。昇圧回路ＰＲＣは、昇圧トランスＴＲＣと、ダイオードＤ１と、コンデンサＣ３とを有し、昇圧トランスＴＲＣで昇圧された交流電力を整流・平滑化して高圧直流電力を発生させる。
【００４１】
紙粉除去用電圧発生回路２２２は、昇圧回路ＰＲＣが昇圧回路ＰＲＣａに変更されている点を除いてトナー除去用電圧発生回路２２１と同一の構成を有している。昇圧回路ＰＲＣａは、昇圧回路ＰＲＣのダイオードＤ１が逆の極性を有するダイオードＤ２に変更されている点を除いて昇圧回路ＰＲＣと同一である。換言すれば、紙粉除去用電圧発生回路２２２は、出力電力の極性が逆である点を除いてトナー除去用電圧発生回路２２１と同一である。
【００４２】
フィードバック電圧発生回路２５０は、２個のセンス抵抗Ｒｓ１、Ｒｓ２と、切替スイッチＳｗ１（特許請求の範囲に記載の「基準電位切替回路」の一例）と、を備えている。２個のセンス抵抗Ｒｓ１、Ｒｓ２は、これらの接続点であるフィードバック電圧計測点２５１の電位がトナー除去用電圧発生回路２２１や紙粉除去用電圧発生回路２２２の出力電圧範囲において、±５Ｖの変動範囲となるような抵抗値に設定されている。
【００４３】
制御基板２１０は、フィードバック電圧の極性が常に正となるように切替スイッチＳｗ１を操作して基準電位を切り替える。具体的には、切替スイッチＳｗ１は、トナー除去用電圧発生回路２２１が負極性の高電圧を発生させる際には高電位側（＋５Ｖ側：特許請求の範囲に記載の「第１の基準電位」の一例）に接続され、紙粉除去用電圧発生回路２２２が正極性の高電圧を発生させる際には低電位側（０Ｖ側：特許請求の範囲に記載の「第２の基準電位」の一例）に接続される。
【００４４】
ただし、第１実施例では、出力電圧の極性の切替時の過渡応答特性を考慮して以下の切替方法が採用されている。この切替方法は、たとえば負極性のトナー除去用電圧発生回路２２１の出力から正極性の紙粉除去用電圧発生回路２２２の出力への出力回路の切替において、過渡状態におけるフィードバック電圧が制御基板２１０によって監視されるとともに、基準電位の切替にタイミングの遅れが入れられている点を特徴とする。出力回路の切替は、たとえばパルス幅変調信号ＰＷＭ（−）のデューティをゼロとするとともに、パルス幅変調信号ＰＷＭ（＋）のデューティを大きくすることによって行われる。
【００４５】
制御基板２１０は、出力回路の切替後の過渡状態におけるフィードバック電圧を監視し、フィードバック電圧が予め設定された所定の閾値を超えるまで基準電位を維持し、所定の閾値を超えたときに切替スイッチＳｗ１を操作して基準電位を切り替える。所定の閾値との比較は、本実施例では、制御基板２１０が行うが、コンパレータ等を利用した電子回路によって行う構成としても良い。
【００４６】
このように、制御基板２１０が出力回路２２１、２２２の切替と基準電位の切替とを同時に実行しないのは、現実の出力電位の極性と基準電位の極性との間の不整合によって発生するフィードバック電圧の異常を抑制するためである。
【００４７】
このような不整合が発生するのは、負極の出力回路２２１と正極の出力回路２２２回路の切り替えにおいては、負荷の寄生容量に起因して負荷の現実の電圧の極性の切り替えに遅れが生じる一方、第１の基準電位と第２の基準電位との切り替えには殆ど遅れが発生しないので、出力系と計測系の極性の切り替えタイミングにズレが生じるからである。ここで、負荷とは、ドラムクリーニングローラ１２７Ｋ等のキャパシタンス成分やレジスタンス成分を意味する。
【００４８】
このように、第１実施例は、フィードバック電圧を監視し、基準電位の極性切替のタイミングを出力電圧の極性の切替よりも遅らせることによってフィードバック電圧の異常を抑制することができる。
【００４９】
特に、フィードバック電圧を増幅する構成（後述）においては、たとえばフィードバック電位がアナログデジタルコンバータの設定入力範囲を反対の極性に大きく超えることが想定されるので、顕著な効果を奏する。なお、詳細については後述する。
【００５０】
Ｄ．第２実施例と比較例とにおける電源装置の構成と動作：
図５は、比較例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｃｏｍの構成を示す説明図である。この比較例は、第２実施例の説明を分かりやすくするための構成の一例として示されるものである。ドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｃｏｍは、フィードバック電圧発生回路２５０がフィードバック電圧発生回路２５０ａに変更されている点を除いて第１実施例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０と同一の構成を有している。
【００５１】
フィードバック電圧発生回路２５０ａは、３個のセンス抵抗Ｒｓ１ａ、Ｒｓ２ａ、Ｒｓ３を有している。３個のセンス抵抗Ｒｓ１ａ、Ｒｓ２ａ、Ｒｓ３は、トナー除去用電圧発生回路２２１が出力する負の高電圧から紙粉除去用電圧発生回路２２２が出力する正の高電圧までの出力電圧範囲が単一極性のフィードバック電圧で表せるような抵抗値に設定されている。
【００５２】
フィードバック電圧発生回路２５０ａは、フィードバック電圧計測点２５１が抵抗Ｒｓ３を介して高電位側（＋５Ｖ）に接続されるとともに、抵抗Ｒｓ２ａを介して接地されている。このような接続において、２個の抵抗Ｒｓ２ａ、Ｒｓ３の抵抗比によって、ドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｃｏｍの出力電圧がゼロボルトのときの電位が決定されることになる。
【００５３】
図６は、比較例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｃｏｍにおける出力電圧とフィードバック電圧との間の関係と、フィードバック電圧のＳ／Ｎ比を示すグラフである。本図において、横軸と縦軸は、それぞれフィードバック電圧発生回路２５０ａの出力電圧と、フィードバック電圧とを示している。
【００５４】
具体的には、たとえばドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｃｏｍが出力電圧を発生していないとき、すなわち出力電圧がゼロボルトのときには、フィードバック電圧は、２．５ボルトとなる。このような関係を式に表すと式１のように表すことができる。
Ｖｆｂ＝ａ×Ｖｏｕｔ＋ｂ・・・式１
ここで、Ｖｆｂ、ａ、Ｖｏｕｔ、ｂは、それぞれフィードバック電圧、比例定数、出力電圧、および出力電圧がゼロボルト時のフィードバック電圧（切片）である。この例では、比例定数及び切片は、それぞれ０．０２５（無次元）及び２．５ボルトである。
【００５５】
たとえばトナー除去用電圧発生回路２２１が−４００ボルトの電圧を出力しているときには、フィードバック電圧は、１．５ボルトとなる。切片（２．５ボルト）との差（１ボルト）は、トナー除去用電圧発生回路２２１の出力電圧に起因して発生する信号成分としての信号電圧Ｖｓ１に相当する。紙粉除去用電圧発生回路２２２が、たとえば６００ボルトの電圧を出力しているときには、フィードバック電圧は、４ボルトとなる。切片との差（１.５ボルト）は、紙粉除去用電圧発生回路２２２の出力電圧に起因して発生する信号成分としての信号電圧Ｖｓ２に相当する。
【００５６】
本願発明者は、フィードバック電圧の信号成分とノイズ成分（たとえば定常偏差）の比に着目して各出力電圧について感度分析を行った。この感度分析では、比較例の構成では、負から正に渡っての広い範囲の出力電圧の範囲を０乃至５ボルトのフィードバック電圧の範囲で表現することになるとともに、ゼロボルト近傍では信号成分が少ないので、特にゼロボルト近傍においてＳ／Ｎ比が極度に低下することを見出した。
【００５７】
図７は、第２実施例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０ａの構成を示す説明図である。ドラムクリーニング電圧発生回路２２０ａは、フィードバック電圧増幅回路２６０を有する点で比較例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｃｏｍの構成と相違する。一方、フィードバック電圧発生回路２５０ａ（特許請求の範囲に記載の「電圧計測回路」の一例）は、比較例のものと同一である。
【００５８】
フィードバック電圧増幅回路２６０（特許請求の範囲に記載の「電圧利得変更回路」の一例）は、オペアンプ２６１と、ゲインＡを操作する３個の抵抗Ｒｇ１、Ｒｇ２、Ｒｇ３と、ゲインＡを切り替えるためのゲイン切替スイッチＳｗｇとを備る非反転増幅回路として構成されている。フィードバック電圧増幅回路２６０のゲインＡは、３個の抵抗Ｒｇ１、Ｒｇ２、Ｒｇ３の抵抗値をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３とすると以下の式で表される。
（１）ゲイン切替スイッチＳｗｇがオフ：ゲインＡ＝１＋Ｒ２／Ｒ１
（２）ゲイン切替スイッチＳｗｇがオン：ゲインＡ＝１＋Ｒ２／ＲＣ
ここで、ＲＣは、２個の抵抗Ｒｇ１、Ｒｇ３の合成抵抗である。２個の抵抗Ｒｇ１、Ｒｇ３は並列接続されているので、合成抵抗は、抵抗Ｒｇ１の抵抗値Ｒ１よりも小さくなる。
【００５９】
このように、フィードバック電圧増幅回路２６０は、ゲイン切替スイッチＳｗｇをオンとすることによってゲインＡを大きくすることができることが分かる。
【００６０】
ゲイン切替スイッチＳｗｇは、制御基板２１０が有する利得切替信号ポートからの信号によって操作される。制御基板２１０は、たとえば目標値（出力電圧）が±１００ボルトの範囲に入っているときにゲイン切替スイッチＳｗｇをオンとし、目標値（出力電圧）が±１００ボルトの範囲外の時にオフとするように設定することができる。このような設定は、フィードバック電圧の出力範囲と制御基板２１０のアナログデジタル変換ポートの入力電圧幅に基づいて適切に決定することができる。
【００６１】
図８は、第２実施例におけるフィードバック値の較正処理の内容を示すフローチャートである。この較正処理では、出力がゼロボルトのときの一点較正としての較正値が取得されるので、ゼロボルト近傍での誤差を最も小さくすることができる。
【００６２】
ステップＳ１１０では、制御基板２１０は、ゼロボルト設定処理を実行する。ゼロボルト設定処理とは、ドラムクリーニング電圧発生回路２２０ａの出力電圧をゼロボルトとする処理である。具体的には、トナー除去用電圧発生回路２２１および紙粉除去用電圧発生回路２２２への制御指令値をゼロ（本実施例では、ＰＷＭのデューティが０％あるいは１００％）とする方法、あるいはトナー除去用電圧発生回路２２１および紙粉除去用電圧発生回路２２２の起動前の状態を維持することによって実現することができる。このような処理は、いずれも特許請求の範囲の「出力を停止」に含まれる。
【００６３】
ステップＳ１２０では、制御基板２１０は、サンプリング処理を実行する。サンプリング処理とは、信頼性の高いフィードバック電圧を取得する処理である。サンプリング処理の内容は、たとえば０．１ｍｓのサンプリングレートでフィードバック電圧を９回計測し、計測値の異常値除去（最大値と最小値とを異常値とみなして除去）を行った後に７個の値の平均を算出することによって行われる。
【００６４】
ステップＳ１３０では、制御基板２１０は、較正値決定処理を実行する。較正値決定処理は、較正値Ｃａ０を決定する処理である。較正値Ｃａ０は、ゼロボルト設定処理におけるドラムクリーニング電圧発生回路２２０ａのフィードバック電圧のアナログデジタル変換値と、ノミナル値としてのアナログデジタル変換値と、の間の差を意味する。
【００６５】
ノミナル値とは、ゼロボルト出力時におけるドラムクリーニング電圧発生回路２２０のフィードバック電圧のアナログデジタル変換値として予め設定された名目値である。具体的には、たとえば−５００ボルト乃至７００ボルトの間で多点較正されたときのゼロボルト出力時における名目値としてのフィードバック電圧のアナログデジタル変換値である。
【００６６】
ステップＳ１４０では、制御基板２１０は、較正値格納処理を実行する。較正値格納処理は、較正値Ｃａ０を制御基板２１０が有する図示しないメモリに格納する処理である。
【００６７】
このような処理は、ドラムクリーニング電圧発生回路２２０やプリンタ１の起動時に毎回実行するようにしてもよいし、あるいは定期的（所定期間毎、所定起動回数毎、所定ジョブ回数毎、あるいはトナーカートリッジ交換毎）に実行するようにしても良い。
【００６８】
図９は、第２実施例の小出力モードにおける出力電圧制御処理の内容を示すフローチャートである。この出力電圧制御処理では、出力がゼロボルトのときの一点較正としての較正値Ｃａ０を使用して出力電圧が制御される。
【００６９】
ステップＳ２１０では、制御基板２１０は、フィードバック値（ＦＢ値とも表記される）を読み込む。フィードバック値は、フィードバック電圧のアナログデジタル変換値である。フィードバック値の取得は、フィードバック値の較正処理と同一のルーチンを使用して行われ、１ｍｓ未満の時間で取得することができる。
【００７０】
ステップＳ２２０では、制御基板２１０は、フィードバック値と補正後下限値との比較を実行する。補正後下限値とは、目標値（たとえば５０ボルト）におけるフィードバック値の目標下限値ＴＬから較正値Ｃａ０を減じた値である。フィードバック値が補正後下限値を下回った場合には、処理がステップＳ２３０に進められる。なお、目標下限値ＴＬや目標上限値ＴＨ（後述）は、ノミナル値に基づいて設定された閾値である。
【００７１】
ステップＳ２３０では、制御基板２１０は、出力電位上昇処理を実行する。出力電位上昇処理とは、たとえばＰＷＭのデューティを増減してドラムクリーニング電圧発生回路２２０の出力電圧を上昇させる処理である。一方、フィードバック値が補正後下限値を上回った場合には、処理がステップＳ２４０に進められる。
【００７２】
ステップＳ２４０では、制御基板２１０は、フィードバック値と補正後上限値との比較を実行する。補正後上限値とは、目標値（たとえば５０ボルト）におけるフィードバック値の目標上限値ＴＨから較正値Ｃａ０を減じた値である。フィードバック値が補正後上限値を上回った場合には、処理がステップＳ２５０に進められる。
【００７３】
ステップＳ２５０では、制御基板２１０は、出力電位下降処理を実行する。出力電位下降処理とは、たとえばＰＷＭのデューティを増減してドラムクリーニング電圧発生回路２２０の出力電圧を下降させる処理である。一方、フィードバック値が補正後下限値を下回った場合には、処理がステップＳ２６０に進められる。
【００７４】
ステップＳ２６０では、制御基板２１０は、ホールド処理を実行する。ホールド処理とは、一定時間（本実施例では、１ｍｓ）だけ状態を保持する処理である。すなわち、この保持時間においては、ＰＷＭのデューティが一定に固定されるとともに、フィードバック値が新たに取得されることになる。
【００７５】
このような処理は、出力が停止されるまで、１ｍｓの更新レートで実行されることになる（ステップＳ２７０）。
【００７６】
このように、第２実施例は、ゼロボルト近傍における較正値Ｃａ０による補償と、ゼロボルト近傍におけるフィードバック電圧の増幅と、によってゼロボルト近傍における出力電圧を正確に計測することができるので、この計測値を使用して出力電圧制御の精度を向上させることができる。
【００７７】
特に、ゼロボルト近傍においてフィードバック電圧の増幅は、アナログデジタル変換ポートの入力電圧幅を有効に利用し、制御基板２１０とフィードバック電圧発生回路２５０との間のアナログ信号ラインに混入するノイズに対するＳ／Ｎ比を高くして出力電圧の計測精度を高めることができる。
【００７８】
一方、ゼロボルト近傍における較正値の取得は、ゼロボルト近傍においてフィードバック電圧の増幅によって精度を向上させるので、両者は、相乗効果を奏してゼロボルト近傍における制御性能を顕著に高めることができる。なお、本実施例では、ノミナル値に基づいて設定された目標下限値ＴＬや目標上限値ＴＨを使用して較正値Ｃａ０による補償を実行しているが、フィードバック値の較正処理によって計測された値に基づいて目標下限値ＴＬや目標上限値ＴＨを調整し直しても良い。
【００７９】
ただし、両者は、単独でも実施可能であり、それぞれの効果を奏することができる。
【００８０】
なお、フィードバック電圧増幅回路２６０は、第１実施例（図４）の構成に付加することも可能である。このような組み合わせでは、増幅によってフィードバック電位がアナログデジタルコンバータの設定入力範囲を大きく超えることが想定されるのに対し、第１実施例の切替制御では、極性切替に起因する電圧変動を抑制することができるので、両者は、顕著な相乗効果を奏することになる。
【００８１】
具体的には、出力電圧の目標値が負の高電圧（−４００Ｖ）から正の低電圧（＋５０Ｖ：±１００ボルトの範囲内）となった場合のように、切替によって高電圧から逆極性の低電圧の出力が要求される場合に、第１実施例の構成と第２実施例の構成は相乗効果を発生させることができる。
【００８２】
Ｅ．第３実施例における電源装置の構成と動作：
図１０は、第３実施例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｂの構成を示す説明図である。ドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｂは、フィードバック電圧増幅回路２６０の代わりにフィードバック電圧調整回路２７０を有する点で第２実施例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０と相違する。
【００８３】
フィードバック電圧調整回路２７０は、基準電位としての高電位側（＋５Ｖ）に接続されるとともに接地されたデジタルアナログコンバータ２７１を有している。デジタルアナログコンバータ２７１は、制御基板２１０から入力したデジタル制御信号に応じて、出力端子からアナログ出力として変動可能に電位を発生させることができる。
【００８４】
フィードバック電圧調整回路２７０の出力端子は、抵抗Ｒｓ３を介してフィードバック電圧発生回路２５０ａの高電位側に接続されている。この構成は、第２実施例や比較例において固定電位を発生させる高電位側（＋５Ｖ）に接続された構成に対して、高電位側の電位を変動可能とした点で相違する。
【００８５】
すなわち、第２実施例では、較正値Ｃａ０を使用してゼロボルトにおけるフィードバック値の誤差が補償されているのに対して、第３実施例では、フィードバック電圧調整回路２７０の出力電位の調整によってフィードバック値が補償（調整）されている点で相違する。
【００８６】
図１１は、第３実施例におけるフィードバック値調整処理の内容を示すフローチャートである。フィードバック値調整処理は、第３実施例における構成処理をフィードバック電圧の調整で置き換えた処理である。
【００８７】
ステップＳ３１０では、制御基板２１０は、ゼロボルト設定処理を実行する。ゼロボルト設定処理は、第２実施例のゼロボルト設定処理と同一の処理である。
【００８８】
ステップＳ３２０では、制御基板２１０は、オフセット値計測処理を実行する。オフセット値計測処理は、第２実施例のサンプリング処理（ステップＳ１２０）と較正値決定処理（ステップＳ１３０）とを合わせた処理である。このような処理によって、第２実施例において較正値Ｃａ０として決定された値は、第３実施例では、オフセット値Ｅｒｒとして扱われる。
【００８９】
ステップＳ３３０では、制御基板２１０は、オフセット値Ｅｒｒの絶対値と予め決定された正の閾値Ｔｈと比較される。閾値Ｔｈは、フィードバック電圧の許容誤差として予め設定された値である。オフセット値Ｅｒｒの絶対値が閾値Ｔｈよりも大きな場合には、処理がステップＳ３４０に進められる。
【００９０】
ステップＳ３４０では、制御基板２１０は、デジタルアナログコンバータ２７１を調整する。具体的には、制御基板２１０は、オフセット値Ｅｒｒが負の時にはデジタルアナログコンバータ２７１の出力電圧の電位が高くなるようにデジタル制御信号の値（ＤＡＣ値）を大きくし、オフセット値Ｅｒｒが正の時にはデジタルアナログコンバータ２７１の出力電圧の電位が低くなるようにデジタル制御信号の値（ＤＡＣ値）を小さくする。
【００９１】
このような調整を繰り返すことによって、オフセット値Ｅｒｒの絶対値が閾値Ｔｈよりも小さくなったら処理がステップＳ３５０に進められる。
【００９２】
ステップＳ３５０では、制御基板２１０は、オフセット値格納処理を実行する。オフセット値格納処理は、オフセット値Ｅｒｒを制御基板２１０が有する図示しないメモリに格納する処理である。
【００９３】
このような処理は、第２実施例と同様に、ドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｂやプリンタ１の起動時に毎回実行するようにしてもよいし、あるいは定期的（所定期間毎、所定起動回数毎、所定ジョブ回数毎、あるいはトナーカートリッジ交換毎）に実行するようにしても良い。
【００９４】
このように、第３実施例は、ゼロボルト近傍におけるオフセット電圧を減殺あるいは消滅させることによってゼロボルト近傍における出力電圧を正確に計測することができるので、この計測値を使用して出力電圧制御の精度を向上させることができる。
【００９５】
この構成は、ゼロボルト近傍においてフィードバック電圧の増幅する構成と組み合わせても良い。さらに、ゼロボルト近傍におけるオフセット値Ｅｒｒの取得は、ゼロボルト近傍においてフィードバック電圧の増幅によって精度を向上させることができるので、両者は、相乗効果を奏してゼロボルト近傍における制御性能を顕著に高めることができる点は第２実施例と同様である。
【００９６】
Ｆ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。特に、上記各実施例における構成要素中の独立請求項に記載された要素以外の要素は、付加的な要素なので適宜省略可能である。さらに、独立請求項に記載された要素についても、本願明細書に開示された範囲で独立請求項に記載されていない要素と適宜入れ替えが可能である。
【００９７】
さらに、上述の実施例において、上述の利点や効果の各々の全てが本願発明の必須の構成要件につながるものではなく、本願発明は、上述の利点や効果の各々を簡易に実現させる設計自由度を与えるものであって、少なくとも一つの利点あるいは効果を実現させるものであれば良い。
【００９８】
Ｆ−１．第１変形例：上述の各実施例では、負極の電力を供給するパワー回路および正極の電力を供給するパワー回路とを備えるパワー回路が使用されているが、たとえば正極あるいは負極の一極のみの電力を供給するパワー回路のみを使用するようにしても良い。本発明で利用可能なパワー回路は、一般にゼロボルトを含む予め設定された範囲の電圧の電力を出力するものであれば良い。
【００９９】
Ｆ−２．第２変形例：上述の各実施例や変形例では、フィードバック電圧発生回路２５０は、正極性のフィードバック電圧を発生させているが、たとえばアナログデジタルコンバータが負極性の電圧を処理するものである場合には、負極性のフィードバック電圧を発生させるようにしても良い。本発明で利用可能な電圧計測回路は、一般に出力電圧に応じて単一極性のフィードバック電圧を生成するものであれば良い。
【０１００】
Ｆ−３．第３変形例：上述の各実施例や変形例では、画像形成装置が有するドラムクリーニング機構に使用される電源として開示されているが、ドラムクリーニング機構に限られず、たとえば除電装置（除電ランプ）や転写ローラといった他の電子写真プロセスに使用されるデバイス用の電源として構成しても良い。さらに、画像形成装置に限られず、他の用途の電源装置として利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の各実施例におけるプリンタ１の内部構成を表す概略断面図。
【図２】本発明の各実施例における画像形成デバイス１２０Ｋの構成を示す拡大図。
【図３】本発明の各実施例におけるドラムクリーニング機構とベルトクリーニング機構の各構成を示す拡大図。
【図４】第１実施例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０の構成を示す説明図。
【図５】比較例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｃｏｍの構成を示す説明図。
【図６】比較例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｃｏｍにおける出力電圧とフィードバック電圧との間の関係とフィードバック電圧のＳ／Ｎ比を示すグラフ。
【図７】第２実施例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０ａの構成を示す説明図。
【図８】第２実施例におけるフィードバック値の較正処理の内容を示すフローチャート。
【図９】第２実施例の小出力モードにおける出力電圧制御処理の内容を示すフローチャート。
【図１０】第３実施例のドラムクリーニング電圧発生回路２２０ｂの構成を示す説明図。
【図１１】第３実施例におけるフィードバック値調整処理の内容を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１０２】
１…プリンタ
１１０…給紙部
１１１…シート材
１１２…トレイ
１１３…ピックアップローラ
１１４…給紙機構
１２０Ｃ、１２０Ｋ、１２０Ｍ…画像形成デバイス
１２１Ｋ…感光体
１２２Ｋ…帯電器
１２３Ｋ…露光装置
１２４Ｋ…現像ローラ
１２５Ｋ…トナーケース
１２６Ｋ…転写ローラ
１２７Ｋ、１２７Ｍ…ドラムクリーニングローラ
１２８…回収ローラ
１３０…搬送機構
１３１…駆動ローラ
１３２…従動ローラ
１３３…ベルト
１４０…定着部
１５０…ベルトクリーニング機構
２００…高圧電源装置
２１０…制御基板
２２０ｃｏｍ１、２２０、２２０ａ…ドラムクリーニング電圧発生回路
２２１…トナー除去用電圧発生回路
２２２ｃｏｍ１、２２２ｃｏｍ２…ドラムクリーニング電圧発生回路
２２１…トナー除去用電圧発生回路
２２２…紙粉除去用電圧発生回路
２３０…回収ローラ電圧発生回路
２５０、２５０ｃｏｍ…フィードバック電圧発生回路
２５１、２５１ｃｏｍ…フィードバック電圧計測点
２６０…フィードバック電圧増幅回路
２６１…オペアンプ
２７０…フィードバック電圧調整回路
２７１…デジタルアナログコンバータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源装置であって、
ゼロボルトを含む予め設定された範囲の電圧の電力を出力するパワー回路と、
前記電力の電圧である出力電圧に応じて、単一極性のフィードバック電圧を生成する電圧計測回路と、
前記フィードバック電圧に応じて、予め設定された所定の目標電圧に前記出力電圧を近づけるように前記パワー回路を制御する制御回路と、
を備え、
前記電源装置は、ゼロボルト近傍において前記出力電圧の計測精度を高める機能を有する電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の電源装置であって、
前記電圧計測回路は、前記フィードバック電圧の電圧利得を高くして前記計測精度を高める電圧利得変更回路を含み、
前記制御回路は、前記所定の目標電圧が前記ゼロボルト近傍の所定範囲であるときに、前記利得変更回路を制御して前記電圧利得を高くする電源装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電源装置であって、
前記電圧計測回路は、前記パワー回路が出力を停止しているときの前記フィードバック電圧であるオフセット電圧を計測し、
前記制御回路は、前記オフセット電圧を補償して前記出力電圧を制御する電源装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電源装置であって、
前記パワー回路は、負極性の電力を発生する負極パワー回路と、正極性の電力を発生する正極パワー回路と、を含み、
前記電圧計測回路は、前記負極パワー回路と前記正極パワー回路の出力電圧に応じて前記単一極性のフィードバック電圧を生成する電源装置。
【請求項５】
請求項４記載の電源装置であって、
前記電圧計測回路は、前記負極パワー回路の出力電圧に応じて前記フィードバック電圧を生成する際の基準電位である第１の基準電位と、前記正極パワー回路の出力電圧に応じて前記フィードバック電圧を生成する際の基準電位である第２の基準電位と、を切り替える基準電位切替回路を含み、
前記制御回路は、前記負極パワー回路と前記正極パワー回路の切り替え後におけるフィードバック電圧を監視し、前記フィードバック電圧が所定の閾値に達したときに前記基準電位切替回路を制御して前記第１の基準電位と前記第２の基準電位とを切り替える電源装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の電源装置であって、
前記電源装置は、被記録媒体上に画像を形成する画像形成部に電力を供給し、
前記画像形成部は、像担持体と、前記像担持体に付着した付着物を回収する像担持体クリーナと、前記像担持体に対向配置された搬送ベルトと、前記搬送ベルトに付着した付着物を回収する搬送ベルトクリーナと、を有し、
前記電源装置は、前記画像の形成時においては、前記像担持体クリーナから前記付着物を回収するための帯電電位を前記負極パワー回路によって発生させ、前記画像の非形成時においては、前記搬送ベルトを経由して前記搬送ベルトクリーナで回収するために前記回収された付着物を前記像担持体クリーナに戻すための帯電電位を前記正極パワー回路によって発生させる電源装置。
【請求項７】
画像形成装置であって、
被記録媒体上に画像を形成する画像形成部と、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の電源装置と、
を備える画像形成装置。
【請求項８】
請求項７記載の画像形成装置であって、
前記画像形成部は、像担持体と、前記像担持体に付着した付着物を回収する像担持体クリーナと、前記像担持体に対向配置された搬送ベルトと、前記搬送ベルトに付着した付着物を回収する搬送ベルトクリーナと、を有し、
前記電源装置は、請求項６記載の電源装置である画像形成装置。
【請求項１】
電源装置であって、
ゼロボルトを含む予め設定された範囲の電圧の電力を出力するパワー回路と、
前記電力の電圧である出力電圧に応じて、単一極性のフィードバック電圧を生成する電圧計測回路と、
前記フィードバック電圧に応じて、予め設定された所定の目標電圧に前記出力電圧を近づけるように前記パワー回路を制御する制御回路と、
を備え、
前記電源装置は、ゼロボルト近傍において前記出力電圧の計測精度を高める機能を有する電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の電源装置であって、
前記電圧計測回路は、前記フィードバック電圧の電圧利得を高くして前記計測精度を高める電圧利得変更回路を含み、
前記制御回路は、前記所定の目標電圧が前記ゼロボルト近傍の所定範囲であるときに、前記利得変更回路を制御して前記電圧利得を高くする電源装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電源装置であって、
前記電圧計測回路は、前記パワー回路が出力を停止しているときの前記フィードバック電圧であるオフセット電圧を計測し、
前記制御回路は、前記オフセット電圧を補償して前記出力電圧を制御する電源装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電源装置であって、
前記パワー回路は、負極性の電力を発生する負極パワー回路と、正極性の電力を発生する正極パワー回路と、を含み、
前記電圧計測回路は、前記負極パワー回路と前記正極パワー回路の出力電圧に応じて前記単一極性のフィードバック電圧を生成する電源装置。
【請求項５】
請求項４記載の電源装置であって、
前記電圧計測回路は、前記負極パワー回路の出力電圧に応じて前記フィードバック電圧を生成する際の基準電位である第１の基準電位と、前記正極パワー回路の出力電圧に応じて前記フィードバック電圧を生成する際の基準電位である第２の基準電位と、を切り替える基準電位切替回路を含み、
前記制御回路は、前記負極パワー回路と前記正極パワー回路の切り替え後におけるフィードバック電圧を監視し、前記フィードバック電圧が所定の閾値に達したときに前記基準電位切替回路を制御して前記第１の基準電位と前記第２の基準電位とを切り替える電源装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の電源装置であって、
前記電源装置は、被記録媒体上に画像を形成する画像形成部に電力を供給し、
前記画像形成部は、像担持体と、前記像担持体に付着した付着物を回収する像担持体クリーナと、前記像担持体に対向配置された搬送ベルトと、前記搬送ベルトに付着した付着物を回収する搬送ベルトクリーナと、を有し、
前記電源装置は、前記画像の形成時においては、前記像担持体クリーナから前記付着物を回収するための帯電電位を前記負極パワー回路によって発生させ、前記画像の非形成時においては、前記搬送ベルトを経由して前記搬送ベルトクリーナで回収するために前記回収された付着物を前記像担持体クリーナに戻すための帯電電位を前記正極パワー回路によって発生させる電源装置。
【請求項７】
画像形成装置であって、
被記録媒体上に画像を形成する画像形成部と、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の電源装置と、
を備える画像形成装置。
【請求項８】
請求項７記載の画像形成装置であって、
前記画像形成部は、像担持体と、前記像担持体に付着した付着物を回収する像担持体クリーナと、前記像担持体に対向配置された搬送ベルトと、前記搬送ベルトに付着した付着物を回収する搬送ベルトクリーナと、を有し、
前記電源装置は、請求項６記載の電源装置である画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−８８１５７（Ｐ２０１０−８８１５７Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５１８３９（Ｐ２００８−２５１８３９）
【出願日】平成２０年９月２９日（２００８．９．２９）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２９日（２００８．９．２９）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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