(57)【要約】【課題】帯電工程における電力制御において、火花放電を未然に抑制する技術を提供する。【解決手段】本発明は、現像剤像によって被記録媒体に画像を形成する画像形成装置を提供する。この画像形成装置は、帯電されることによって現像剤像を担持する感光体と、帯電ワイヤとグリッドとを有し、感光体を帯電させる帯電器と、帯電ワイヤにワイヤ電位を印加する帯電パワー回路と、ワイヤ電位を計測するワイヤ電位計測回路と、ワイヤ電位を操作して帯電器から感光体への電荷の供給を制御する帯電制御回路と、を備える。帯電制御回路は、ワイヤ電位の操作範囲を所定の電位以下に制限する操作範囲制限回路を含む。【選択図】図３
2010102289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤像によって被記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
帯電されることによって前記現像剤像を担持する感光体と、
帯電ワイヤとグリッドとを有し、前記感光体を帯電させる帯電器と、
前記帯電ワイヤにワイヤ電位を印加する帯電パワー回路と、
前記ワイヤ電位を計測するワイヤ電位計測回路と、
前記ワイヤ電位を操作して前記帯電器から前記感光体への電荷の供給を制御する帯電制御回路と、
を備え、
前記帯電制御回路は、前記ワイヤ電位の操作範囲を所定の電位以下に制限する操作範囲制限回路を含む画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置であって、さらに、
前記グリッドの電位であるグリッド電位と前記グリッドに流れるグリッド電流の少なくとも一方を計測するグリッド出力計測回路を備え、
前記帯電制御回路は、前記帯電器から前記感光体への電荷の供給量を制御するために前記ワイヤ電位を操作して前記グリッド電位と前記グリッド電流の少なくとも一方が一定の値となるように制御するグリッド出力制御モードで制御を行い、
前記グリッド出力制御モードは、前記ワイヤ電位が予め設定された第１の閾値を超えたときには、さらに前記ワイヤ電位と前記グリッド電位の電位差が予め設定された第２の閾値以下となるように前記ワイヤ電位の操作範囲が制限される制御モードである画像形成装置。
【請求項３】
請求項２記載の画像形成装置であって、
前記操作範囲制限回路は、前記ワイヤ電位が前記第１の閾値を超過したことを検出するツェナーダイオードを有する画像形成装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の画像形成装置であって、
前記帯電制御回路は、前記グリッド電流の値が予め設定された第３の閾値以下となったときには、前記帯電ワイヤの汚損が発生したと判定する画像形成装置。
【請求項５】
請求項１記載の画像形成装置であって、さらに、
前記帯電ワイヤに流れるワイヤ電流を計測するワイヤ電流計測回路を備え、
前記帯電制御回路は、ワイヤ定電流制御モードとワイヤ定電位制御モードとを有し、前記ワイヤ電位が予め設定された第１の閾値を超えたときには、前記ワイヤ定電流制御モードから前記ワイヤ定電位制御モードに制御モードを切り替え、
前記ワイヤ定電流制御モードは、前記帯電器から前記感光体への電荷の供給量を制御するために前記ワイヤ電位を操作して前記ワイヤ電流が一定の値となるように制御する制御モードであり、
前記ワイヤ定電位制御モードは、前記ワイヤ電位が前記第１の閾値以下の一定の値となるように制御するとともに、前記ワイヤ電位と前記グリッド電位の電位差が予め設定された第２の閾値以下となるように前記グリッド電位を制御する制御モードである画像形成装置。
【請求項６】
請求項１の画像形成装置であって、さらに、
前記グリッドの電位であるグリッド電位と前記グリッドに流れるグリッド電流の少なくとも一方を計測するグリッド出力計測回路を備え、
前記帯電制御回路は、グリッド出力制御モードとワイヤ定電位制御モードとを有し、前記ワイヤ電位が予め設定された第１の閾値を超えたときには、前記グリッド出力制御モー
ドから前記ワイヤ定電位制御モードに制御モードを切り替え、
前記グリッド出力制御モードは、前記帯電器から前記感光体への電荷の供給量を制御するために前記ワイヤ電位を操作して前記グリッド電位と前記グリッド電流の少なくとも一方が一定の値となるように制御する制御モードであり、
前記ワイヤ定電位制御モードは、前記ワイヤ電位が前記第１の閾値以下の一定の値となるように制御するとともに、前記ワイヤ電位と前記グリッド電位の電位差が予め設定された第２の閾値以下となるように前記グリッド電位を制御する制御モードである画像形成装置。
【請求項７】
請求項５記載の画像形成装置であって、
前記帯電制御回路は、前記ワイヤ電流の値が予め設定された第４の閾値以下となったときには、前記帯電ワイヤの汚損が発生したと判定する画像形成装置。
【請求項８】
請求項５ないし７のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、さらに、
前記グリッドに流れるグリッド電流に対する負荷であるグリッド負荷を調整する負荷調整回路と、
前記グリッド負荷の操作によって前記グリッド電位を制御するグリッド電位制御回路と、を備える画像形成装置。
【請求項９】
請求項５ないし８のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、さらに、
前記グリッドに電力を供給するグリッド電力供給回路と、
前記グリッド電力供給回路を制御して前記グリッド電位を一定の値に制御するグリッド電力供給制御回路と、
を備える画像形成装置。
【請求項１０】
請求項２ないし９のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
前記帯電制御回路は、前記ワイヤ電位と前記グリッド電位の電位差が予め設定された第２の閾値を超える場合には、前記帯電ワイヤの汚損が発生したと判定する画像形成装置。
【請求項１１】
請求項４または７に記載の画像形成装置であって、
前記帯電制御回路は、前記グリッド電流の値が前記第３の閾値よりも小さな第５の閾値以下となったときと、前記ワイヤ電流の値が前記第４の閾値よりも小さな第６の閾値以下となったときと、の少なくともいずれか一方に該当する場合には、前記感光体が非装着であると判定する画像形成装置。
【請求項１２】
現像剤像によって被記録媒体に画像を形成する画像形成方法であって、
帯電されることによって前記現像剤像を担持する感光工程と、
帯電ワイヤとグリッドとを使用して前記感光体を帯電させる帯電工程と、
前記帯電ワイヤにワイヤ電位を印加する帯電パワー印加工程と、
前記ワイヤ電位を計測するワイヤ電位計測工程と、
前記ワイヤ電位を操作して前記帯電器から前記感光体への電荷の供給量を制御する帯電制御工程と、
を備え、
前記帯電制御工程は、前記ワイヤ電位の操作範囲を所定の電位以下に制限する操作範囲制限工程を含む画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の電源制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、帯電や感光、現像、転写、定着といった電子写真の各工程において高圧電力を使用する。これらの各工程のうち帯電工程は、帯電器が有する帯電ワイヤの汚損（汚れや酸化）によって、帯電機能が低下するという問題を有している。このような問題に対して、帯電ワイヤの定電位制御において感光体の帯電電圧の低下に応じて目標値を段階的に上昇させて帯電機能を維持し、目標値が帯電器に漏電や故障を発生させる可能性がある電位の超過に応じてユーザに帯電ワイヤの清掃を要求する技術も提案されている（特許文献１）。
【０００３】
しかし、特許文献１の技術は、目標値を制限しているだけなので、帯電ワイヤの電位の一時的な上昇に起因する火花放電（全路破壊）を未然に防止することはできなかった。一方、火花放電は、帯電器や感光体を損傷して画質を大きく劣化させるので、その未然防止のために高い頻度で帯電器の清掃を要求せざるを得ないという問題を生じさせていた。
【特許文献１】特開平０８−１４６７１７号公報
【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、帯電工程における電力制御において、火花放電を未然に抑制す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]
現像剤像によって被記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
帯電されることによって前記現像剤像を担持する感光体と、
帯電ワイヤとグリッドとを有し、前記感光体を帯電させる帯電器と、
前記帯電ワイヤにワイヤ電位を印加する帯電パワー回路と、
前記ワイヤ電位を計測するワイヤ電位計測回路と、
前記ワイヤ電位を操作して前記帯電器から前記感光体への電荷の供給を制御する帯電制御回路と、
を備え、
前記帯電制御回路は、前記ワイヤ電位の操作範囲を所定の電位以下に制限する操作範囲制限回路を含む画像形成装置。
【０００６】
適用例１の画像形成装置では、ワイヤ電位を操作して帯電器から感光体への電荷の供給を制御する帯電制御回路においてワイヤ電位の操作範囲が所定の電位以下に制限されるので、ワイヤ電位の過大な上昇操作による異常放電（たとえば火花放電）を予め防止することができる。
【０００７】
ワイヤ電位の上昇は、感光体への電荷の供給制御において、ワイヤ電位の操作量が帯電ワイヤの汚れによって大きくなることに起因して発生する。帯電ワイヤの汚れは、トナーの付着や帯電ワイヤの酸化等によって発生し、帯電ワイヤによるコロナ放電を阻害する。このような状態において、コロナ放電による感光体への電荷供給量を維持するためにワイヤ電位を過剰に上昇させると、火花放電を発生させて帯電器や感光体を損傷する可能性を
生じさせる。
【０００８】
このように、適用例１の実施形態は、ワイヤ電位の操作量を制限することによってワイヤ電位の過剰な上昇に起因する異常放電を抑制しつつ画像形成を継続することができることを特徴としている。なお、帯電制御回路は、各制御を実現する電子回路やコンピュータ（ＣＰＵ、メモリ、ソフトウェア）、あるいは、これらの組み合わせによって実現することができる。
【０００９】
[適用例２]
適用例１の画像形成装置であって、さらに、
前記グリッドの電位であるグリッド電位と前記グリッドに流れるグリッド電流の少なくとも一方を計測するグリッド出力計測回路を備え、
前記帯電制御回路は、前記帯電器から前記感光体への電荷の供給量を制御するために前記ワイヤ電位を操作して前記グリッド電位と前記グリッド電流の少なくとも一方が一定の値となるように制御するグリッド出力制御モードで制御を行い、
前記グリッド出力制御モードは、前記ワイヤ電位が予め設定された第１の閾値を超えたときには、さらに前記ワイヤ電位と前記グリッド電位の電位差が予め設定された第２の閾値以下となるように前記ワイヤ電位の操作範囲が制限される制御モードである画像形成装置。
【００１０】
適用例２の画像形成装置は、ワイヤ電位が予め設定された第１の閾値を超えると、ワイヤ電位とグリッド電位の電位差が予め設定された第２の閾値以下となるようにワイヤ電位の操作範囲がさらに制限される。本構成は、火花放電がワイヤ電位とグリッド電位の電位差が高くなると発生しやすくなるとの本願発明者の着目点に基づいて構成されたものである。本構成では、グリッド電位に応じてワイヤ電位の操作範囲が制限されるので、グリッド電位の降下に起因する火花放電をも抑制することができる。
【００１１】
なお、本構成では、ワイヤ電位とグリッド電位の電位差を制限してグリッド電位の降下に起因する火花放電をも抑制することができるので、第１の閾値の設定において、グリッド電位の降下の想定を予め排除して第１の閾値を大きく設定することができるという設計自由度をも提供することができる。
【００１２】
また、グリッド出力計測回路によるグリッド電位やグリッド電流の計測は、電流と電位の一方を実測して実測値から他方を算出しても良いし、双方を直接実測しても良いし、あるいは一方のみを計測するようにしても良い。
【００１３】
[適用例３]
適用例２の画像形成装置であって、
前記操作範囲制限回路は、前記ワイヤ電位が前記第１の閾値を超過したことを検出するツェナーダイオードを有する画像形成装置。
【００１４】
適用例３の画像形成装置は、ワイヤ電位が予め設定された第１の閾値を超えたか否かをツェナーダイオードで検出することができるので、ワイヤ電位が第１の閾値を超えたか否かの監視を簡易な構成で実現することができる。
【００１５】
[適用例４]
適用例２または３の画像形成装置であって、
前記帯電制御回路は、前記グリッド電流の値が予め設定された第３の閾値以下となったときには、前記帯電ワイヤの汚損が発生したと判定する画像形成装置。
【００１６】
適用例４の画像形成装置は、感光体への電荷供給能力と相関の高いグリッド電流の値と第３の閾値とを比較することによって帯電ワイヤの汚損と判定することができるので、感光体への電荷の供給能力を基準として帯電ワイヤの汚損を判定することができる。グリッド電流は、感光体への電荷供給のオーバーフローとして単位時間に受け取った電荷量が顕在化した電流値なので、コロナ放電による電荷供給が十分であるか否かの判断に適した物理量である。一方、コロナ放電による電荷供給は、帯電ワイヤの汚損によって阻害されるので、グリッド電流の値に基づいて判断すれば高い信頼性で帯電ワイヤの汚損を判定することができる。
【００１７】
[適用例５]
適用例１の画像形成装置であって、さらに、
前記帯電ワイヤに流れるワイヤ電流を計測するワイヤ電流計測回路を備え、
前記帯電制御回路は、ワイヤ定電流制御モードとワイヤ定電位制御モードとを有し、前記ワイヤ電位が予め設定された第１の閾値を超えたときには、前記ワイヤ定電流制御モードから前記ワイヤ定電位制御モードに制御モードを切り替え、
前記ワイヤ定電流制御モードは、前記帯電器から前記感光体への電荷の供給量を制御するために前記ワイヤ電位を操作して前記ワイヤ電流が一定の値となるように制御する制御モードであり、
前記ワイヤ定電位制御モードは、前記ワイヤ電位が前記第１の閾値以下の一定の値となるように制御するとともに、前記ワイヤ電位と前記グリッド電位の電位差が予め設定された第２の閾値以下となるように前記グリッド電位を制御する制御モードである画像形成装置。
【００１８】
適用例５の画像形成装置は、ワイヤ電位が第１の閾値を超えると、ワイヤ定電流制御モードからワイヤ定電位制御モードに切り替えられるとともに、ワイヤ電位とグリッド電位の電位差が予め設定された第２の閾値以下となるようにグリッド電位を制御する。この構成では、帯電ワイヤの汚損等が軽微な状態においては放電負荷の変動に対して高画質を維持することができるワイヤ定電流制御モードで制御し、帯電ワイヤの汚損等が過度な状態においては火花発生の未然防止に適したワイヤ定電位制御モードで制御することによって両者の特性を活かして高画質と火花発生の未然防止を両立する制御を実現することができる。
【００１９】
[適用例６]
適用例１の画像形成装置であって、さらに、
前記グリッドの電位であるグリッド電位と前記グリッドに流れるグリッド電流の少なくとも一方を計測するグリッド出力計測回路を備え、
前記帯電制御回路は、グリッド出力制御モードとワイヤ定電位制御モードとを有し、前記ワイヤ電位が予め設定された第１の閾値を超えたときには、前記グリッド出力制御モードから前記ワイヤ定電位制御モードに制御モードを切り替え、
前記グリッド出力制御モードは、前記帯電器から前記感光体への電荷の供給量を制御するために前記ワイヤ電位を操作して前記グリッド電位と前記グリッド電流の少なくとも一方が一定の値となるように制御する制御モードであり、
前記ワイヤ定電位制御モードは、前記ワイヤ電位が前記第１の閾値以下の一定の値となるように制御するとともに、前記ワイヤ電位と前記グリッド電位の電位差が予め設定された第２の閾値以下となるように前記グリッド電位を制御する制御モードである画像形成装置。
【００２０】
適用例６の画像形成装置は、ワイヤ電位が予め設定された第１の閾値を超えたときには、ワイヤ電位の制御とグリッド電位の制御とを独立して実行することができるので、グリッド電位を感光体の帯電に適した電位としつつワイヤ電位とグリッド電位の電位差を制御
して異常放電を抑制することができる。さらに、この構成では、帯電ワイヤの汚損等が軽微な状態においては放電負荷の変動に対して高画質を維持することができるグリッド出力制御モードで制御し、帯電ワイヤの汚損等が過度な状態においては火花発生の未然防止に適したワイヤ定電位制御モードで制御することによって両者の特性を活かして高画質と火花発生の未然防止を両立する制御を実現することができる。
【００２１】
[適用例７]
適用例５の画像形成装置であって、
前記帯電制御回路は、前記ワイヤ電流の値が予め設定された第４の閾値以下となったときには、前記帯電ワイヤの汚損が発生した判定する画像形成装置。
【００２２】
適用例７の画像形成装置は、ワイヤ電流の値が予め設定された第４の閾値以下となったときには、帯電ワイヤの汚損が発生したと判定することができるので、ワイヤ定電位制御モードに制御モードが切り替えられてワイヤ電位によって帯電ワイヤの汚損を判定できないような状態となっても帯電ワイヤの汚損を判定することができる。
【００２３】
[適用例８]
適用例５ないし７のいずれかの画像形成装置であって、さらに、
前記グリッドに流れるグリッド電流に対する負荷であるグリッド負荷を調整する負荷調整回路と、
前記グリッド負荷の操作によって前記グリッド電位を制御するグリッド電位制御回路と、を備える画像形成装置。
【００２４】
適用例８の画像形成装置は、グリッド電流に対する負荷であるグリッド負荷を調整するので、簡易な構成でワイヤ電位とグリッド電位とを独立して制御することができる。
【００２５】
[適用例９]
適用例５ないし８のいずれかの画像形成装置であって、さらに、
前記グリッドに電力を供給するグリッド電力供給回路と、
前記グリッド電力供給回路を制御して前記グリッド電位を一定の値に制御するグリッド電力供給制御回路と、
を備える画像形成装置。
【００２６】
適用例９の画像形成装置は、帯電器の外部からグリッドに対してグリッド電流を供給することができるので、グリッド電位を安定させつつ帯電ワイヤからグリッドへの電流を抑制して感光体への電荷供給をより安定させることができる。
【００２７】
[適用例１０]
適用例２ないし９のいずれかの画像形成装置であって、
前記帯電制御回路は、前記ワイヤ電位と前記グリッド電位の電位差が予め設定された第２の閾値を超える場合には、前記帯電ワイヤの汚損が発生したと判定する画像形成装置。
適用例１０の画像形成装置は、ワイヤ電位とグリッド電位の電位差が予め設定された第２の閾値を超える場合には、帯電ワイヤの汚損が発生したと判定することができるので、火花放電がワイヤ電位とグリッド電位の電位差が高くなると発生しやすくなるとの着目点に基づいて帯電ワイヤの汚損を判定することができる。
【００２８】
[適用例１１]
適用例４または７の画像形成装置であって、
前記帯電制御回路は、前記グリッド電流の値が前記第３の閾値よりも小さな第５の閾値以下となったときと、前記ワイヤ電流の値が前記第４の閾値よりも小さな第６の閾値以下
となったときと、の少なくともいずれか一方に該当する場合には、前記感光体が非装着であると判定する画像形成装置。
適用例１１の画像形成装置は、帯電制御回路は、グリッド電流の値が第３の閾値よりも小さな第５の閾値以下となったときと、ワイヤ電流の値が第４の閾値よりも小さな第６の閾値以下となったときと、の少なくともいずれか一方に該当する場合には、感光体が非装着であると判定することができるので、特別な判定回路を設けることなく、帯電ワイヤの汚損判定に加え、感光体の非装着を判定することができる。
【００２９】
なお、本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、たとえば画像形成装置方法、電源制御方法、電源制御装置、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、さらには、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】
【００３０】
本発明によれば、帯電工程における電力制御において、火花放電を未然に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
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．本発明の実施例における画像形成装置の概略構成：
Ｂ．本発明の実施例における帯電機構と電源装置の構成：
Ｃ．第１実施例における電源装置の構成：
Ｃ−１．第１実施例における第１の制御内容：
Ｃ−２．第１実施例における第２の制御内容：
Ｃ−３．第１実施例におけるワイヤ異常検知方法：
Ｄ．第２実施例における電源装置の構成：
Ｄ−１．第２実施例における制御内容：
Ｄ−２．第２実施例におけるワイヤ異常検知方法：
Ｅ．変形例：
【００３２】
Ａ．本発明の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。
【００３３】
プリンタ１は、給紙部１１０と、各色の画像形成部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、各色の画像形成部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。
【００３４】
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。
【００３５】
搬送機構１３０は、各色の画像形成部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と、を備えている。
【００３６】
図２は、本発明の実施例における画像形成部１２０Ｋの構成を示す拡大図である。画像形成部１２０Ｋは、各色の画像形成部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部１２０Ｋを例にとって説明する。
【００３７】
画像形成部１２０Ｋは、帯電プロセスを実行するための感光体１２１Ｋ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を実行する。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
Ｂ．本発明の実施例における帯電機構と電源装置の構成：
図３は、本発明の第１実施例における帯電機構と電源装置の各構成を示す説明図である。帯電プロセスは、帯電器１２２Ｋが感光体１２１Ｋ（図２）の表面を正極性（たとえば＋７００Ｖ）に帯電させることによって行われる。帯電器１２２Ｋは、帯電ワイヤ１２２Ｋｗと、ケーシング１２２Ｋｃと、ケーシング１２２Ｋｃの開口部に配置されたグリッド１２２Ｋｇとを備えている。感光体１２１Ｋは、プリンタ１のグランドライン（基準電位）に筐体接地（図示せず）されている。
【００４１】
電源装置は、制御基板２１０と帯電電圧発生回路２２０とを備えている。帯電電圧発生回路２２０は、ＰＷＭ信号制御回路２２１と、駆動回路２２２と、昇圧回路２２３と、高電圧検知回路２２４と、２個の抵抗Ｒｓ１、Ｒｓ２を有するグリッド電流検出回路２２５と、を備えている。
【００４２】
昇圧回路２２３は、帯電ワイヤ１２２Ｋｗに７ｋＶ程度の高電位を印加することができる。この高電位によって、帯電ワイヤ１２２Ｋｗは、ケーシング１２２Ｋｃの内部においてコロナ放電を発生させて電荷を放出する。この電荷は、感光体１２１Ｋとグリッド１２２Ｋｇとに供給される。電荷の供給割合は、感光体１２１Ｋに１乃至２割でグリッド１２２Ｋｇに８乃至９割の割合である。
【００４３】
感光体１２１Ｋへの電荷の供給は、グリッド１２２Ｋｇと感光体１２１Ｋの間の電位差がなくなるように供給されるので、感光体１２１Ｋの表面は、グリッド１２２Ｋｇの電位とほぼ同一で均一な電位状態（帯電状態）となる。一方、グリッド１２２Ｋｇは、感光体１２１Ｋに供給された電荷のオーバーフローとして電荷を受け取ることになる。
【００４４】
グリッドバイアス（グリッドの電位）は、グリッド１２２Ｋｇが受け取る単位時間当たりの電荷量（グリッド電流）と、２個の抵抗Ｒｓ１、Ｒｓ２の抵抗値と、によって決定されることになる。一方、本実施例では、２個の抵抗Ｒｓ１、Ｒｓ２の抵抗値が固定なので、グリッド１２２Ｋｇの電流値によってグリッドバイアスが一義的に決定されることにな
る。
【００４５】
Ｃ．第１実施例における電源装置の構成：
図４は、本発明の第１実施例における帯電ワイヤ１２２Ｋｗの電位（ワイヤ電位）とグリッド電流の関係を示す説明図である。グリッド電流は、グリッド電流検出回路２２５で生成される電位に応じて制御基板２１０で計測（算出）される。制御基板２１０は、計測されたグリッド電流に応じて帯電ワイヤ１２２Ｋｗの電位を操作してグリッド電流が２７０μＡ（一定値）に近づくように制御する。
【００４６】
ワイヤ電位の操作範囲は、図４から分かるように、７ｋＶまでの範囲で自由に操作可能とされている一方、ワイヤ電位が７ｋＶを超えるとグリッド電流が低下しても予め設定された上限に制限されるように構成されている。具体的には、ワイヤ電位が７ｋＶを超えると、グリッド電流が低下しても無制限にワイヤ電位の上昇が許されるわけではなく、たとえばグリッド電流が１３５μＡまで低下してもワイヤ電位が７５ｋＶまでしか上昇しな
いように設定されている。
【００４７】
このように、ワイヤ電位に上限が設定されているのは、ワイヤ電位を無制限に上昇させると帯電ワイヤ１２２Ｋｗから火花放電が発生する可能性があるからである。換言すれば、火花放電が発生すると、感光体１２１Ｋ（図２）の表面や帯電器１２２Ｋを損傷させる可能性があるので、火花放電を未然に防止するためにワイヤ電位の操作範囲に上限を設定しているのである。
【００４８】
Ｃ−１．第１実施例における第１の制御内容：
図５は、第１実施例における第１の制御ブロック図を示す説明図である。第１の制御ブロック図は、第１実施例のハードウェア構成において実施可能な制御内容を示すブロック図である。本ブロック図は、機能ブロック図なので、第１実施例のハードウェアの各構成品と必ずしも一対一で対応するものではない。
【００４９】
制御部３１０は、制御量としてのグリッド電流とグリッド電流目標値（２７０μＡ）との間の偏差δを算出する。制御部３１０は、制御則に基づき、偏差δに応じて電圧操作指令値を生成し、この電圧操作指令値を帯電電圧発生部３２０に送信する。
【００５０】
帯電電圧発生部３２０は、電圧操作指令値に応じてワイヤ電位として、帯電ワイヤ１２２Ｋｗに供給する出力電位を発生させる。ワイヤ電位（出力電位）は、帯電電圧制限部３２４で監視される。帯電電圧制限部３２４は、７ｋＶを超過したワイヤ電位を検知すると、制御部３１０に制限要求信号を出力する。
【００５１】
この例では、制御部３１０の機能は、制御基板２１０（図３）およびＰＷＭ信号制御回路２２１（特許請求の範囲に記載の「帯電制御回路」の一例）によって実現される。帯電電圧発生部３２０の機能は、昇圧回路２２３および駆動回路２２２（特許請求の範囲に記載の「帯電パワー回路」の一例）によって実現される。帯電電圧制限部３２４の機能は、高電圧検知回路２２４（特許請求の範囲に記載の「ワイヤ電位計測回路」の一例）によって実現される。
【００５２】
帯電ワイヤ１２２Ｋｗは、コロナ放電を発生させて感光体１２１Ｋとグリッド１２２Ｋｇとに電荷を供給する。グリッド１２２Ｋｇに供給された電流は、グリッド電流計測部３２５でグリッド電流計測値として計測される。グリッド電流計測値は、制御部３１０にフィードバックされる。この例では、グリッド電流計測部３２５の機能は、グリッド電流検出回路２２５（特許請求の範囲に記載の「グリッド出力計測回路」の一例）によって実現される。
【００５３】
このように、この制御系は、ワイヤ電位を操作することによって、制御量としてのグリッド電流を一定にするように構成された定電流フィードバック制御として構成されている。一方、この制御系では、グリッド電流が一定であればグリッド電位も一義的に決定されるので、グリッド電流とグリッド電位とが一定の値となるように構成されていることになる。
【００５４】
ただし、この制御系では、ワイヤ電位の操作において、前述のようにワイヤ電位が７ｋＶを超過すると、グリッド電流を一定にするような操作からグリッド電流の低下を許容してワイヤ電位の上昇を制限するような電位操作に切り替えられる（図４参照）。ワイヤ電位の超過は、高電圧検知回路２２４によって検知される。
【００５５】
高電圧検知回路２２４（図３）は、ダイオードＤ１と、ダイオードＤ１に逆極性で直列に接続されたツェナーダイオードＤ２と、を有する簡易な構成として実現されている。ダイオードＤ１は、昇圧回路２２３のトランスＴＲＳに装備されたセンシングコイルＳｃを介して接地されている。ツェナーダイオードＤ２は、ＰＷＭ信号制御回路２２１に接続されている。
【００５６】
高電圧検知回路２２４（図３）において、ダイオードＤ１およびツェナーダイオードＤ２は逆極性で直列に接続されているので、センシングコイルＳｃの出力電圧がツェナーダイオードＤ２の降伏電圧に達するまでは、高電圧検知回路２２４（図３）は無出力である。一方、センシングコイルＳｃの出力電圧がツェナーダイオードＤ２の降伏電圧に達すると、高電圧検知回路２２４（図３）は、センシングコイルＳｃの出力電圧をＰＷＭ信号制御回路２２１にそのまま出力することになる。センシングコイルＳｃの巻数は、ワイヤ電位が７ｋＶに達することによってツェナーダイオードＤ２の降伏電圧となるように設定されている。
【００５７】
このように、第１実施例の第１の制御系は、ワイヤ電位が７ｋＶを超過しない範囲において、ワイヤ電位を操作することによって制御量としてのグリッド電流（グリッド電位）を一定の値に制御する一方、帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚損等によってワイヤ電位が７ｋＶを超過すると、ワイヤ電位の操作量の上限を設けることによってグリッド電流（グリッド電位）の低下を許容する制御を実行する。これにより、ワイヤ電位の過剰な上昇に起因する火花放電を未然に防止しつつ印刷を継続することができる。
【００５８】
Ｃ−２．第１実施例における第２の制御内容：
図６は、第１実施例における第２の制御ブロック図を示す説明図である。第２の制御ブロック図は、ワイヤ電位の操作量の上限だけでなく、ワイヤ電位とグリッド電位の電位差に基づく制限が追加して設けられている点で第１の制御ブロック図と相違する。このような制限は、この構成例では、電位差制限部３２４ａおよびグリッド電位計測部３２５ａによって実現されている。
【００５９】
グリッド電位計測部３２５ａは、グリッド電流計測部３２５で計測されたグリッド電流計測値に基づいてグリッド電位を計測（算出）する。電位差制限部３２４ａは、ワイヤ電位とグリッド電位の間の電位差を算出し、算出された電位差が予め設定された電位差制限値を超過しているときに制限要求信号を制御部３１０に送信する。グリッド電位計測部３２５ａの機能は、たとえば制御基板２１０によって実現するように構成してもよい。一方、電位差制限部３２４ａの機能は、制御基板２１０やコンパレータ（図示せず）を利用した電子回路として実現しても良い。
【００６０】
このように、第１実施例の第２の制御系は、ワイヤ電位とグリッド電位の電位差に基づ
く制限が追加して設けられているので、たとえばグリッド電流の低下に起因するグリッド電位の低下に起因する火花放電の発生をも抑制することができる。この構成は、火花放電の発生がワイヤ電位の上昇だけでなく、グリッド電位の降下に起因して発生する場合があるという発明者の着想に基づいて創作されたものである。
【００６１】
これにより、ワイヤ電位とグリッド電位の過剰な電位差に起因する火花放電の発生を抑制することができるとともに、グリッド電位の低下を見込んでワイヤ電位の上限を設定する必要性から開放されることになる。この結果、ワイヤ電位の上限を上昇させて火花放電の発生を未然に抑制しつつ第１の制御系よりも長く印刷を継続させることができるという利点もある。
【００６２】
Ｃ−３．第１実施例におけるワイヤ異常検知方法：
図７は、第１実施例におけるワイヤ異常検知方法のルーチンを示すフローチャートである。このワイヤ異常検知方法は、帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚損等によってコロナ放電が阻害されてもワイヤ電位の上昇が制限されるので、ワイヤ電位を異常検知に利用できないという新規な課題を解決するものである。このワイヤ異常検知方法は、ワイヤ電位の上昇が制限されていても、グリッド電流の低下によって帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚損等が検知できる点に着目して創作された方法である。高圧電源装置２００は、プリンタ１の電源が投入されると、図７に示す帯電電圧制御処理の実行を開始する。
【００６３】
ステップＳ１００では、制御基板２１０および帯電電圧発生回路２２０は、グリッド電流目標値を２７０μＡに近づけるような定電流制御を実行する。ただし、この制御では、ワイヤ電位の操作範囲の上限値において、パルス幅変調信号ＰＷＭが上限（１００％デューティ）に達するように構成されているものとする。この制御では、仮に制御基板２１０に異常が発生しても帯電電圧発生回路２２０は、ワイヤ電位の操作範囲の上限を超えないのでフェイルセーフ性を備えるという利点を有している。
【００６４】
ステップＳ２００では、制御基板２１０は、パルス幅変調信号ＰＷＭが上限（１００％デューティ）に達しているか否かを判定する。この判定の結果、上限に達していないときには、処理がステップＳ９００に進められてプリンタ１の運用が継続される。一方、上限に達しているときには、処理がステップＳ３００に進められる。
【００６５】
ステップＳ３００では、制御基板２１０は、グリッド電流が予め設定された閾値Ａ（特許請求の範囲に記載の「第３の閾値」の一例）よりも小さいか否かが判定される。閾値Ａは、帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚損等が清浄作業を要求すべき程度か否かを判定するための閾値である。
【００６６】
この判定の結果、グリッド電流が予め設定された閾値Ａよりも大きいときには、清浄不要の範囲であって「異常なし」と判定され、処理がステップＳ９００に進められてプリンタ１の運用が継続される。一方、グリッド電流が予め設定された閾値Ａよりも小さいときには、処理がステップＳ４００に進められる。
【００６７】
ステップＳ４００では、制御基板２１０は、グリッド電流が予め設定された閾値Ｂ（特許請求の範囲に記載の「第５の閾値」の一例）よりも小さいか否かが判定される。閾値Ｂは、グリッド電流の低下がトナーケース１２５Ｋを有するカートリッジ（図示せず）の非装着に起因するものであるか否かを判定するための閾値である。
【００６８】
この判定の結果、グリッド電流が予め設定された閾値Ｂよりも小さいときには、カートリッジ非装着と判定され（ステップＳ７００）、処理がステップＳ８００に進められる。一方、グリッド電流が予め設定された閾値Ｂよりも大きいときには、帯電ワイヤ１２２Ｋ
ｗの清浄が必要であると判定され（ステップＳ５００）、処理がステップＳ６００に進められる。
【００６９】
ステップＳ６００では、制御基板２１０は、ユーザに対して帯電ワイヤ１２２Ｋｗの清掃を要求するとともにプリンタ１の運用を停止する（ワイヤ汚れ対応処理）。一方、ステップＳ８００では、制御基板２１０は、ユーザに対してカートリッジ装着を要求するとともにプリンタ１の運用を停止する（非装着対応処理）。
【００７０】
このように、第１実施例のワイヤ異常検知方法では、操作範囲が制限されたワイヤ電位に代えて、グリッド電流に基づいて帯電ワイヤ１２２Ｋｗの清浄作業を要求すべき汚損等を検知することができる。
【００７１】
なお、閾値Ａを厳しく（小さく）設定すれば、帯電ワイヤ１２２Ｋｗの清掃が必要になることを予め事前にユーザに知らせることができる。この構成によれば、上述の制御方法で火花放電を未然に防止しつつプリンタ１の運用の長期化を可能とするとともに、事前にユーザに対して帯電ワイヤ１２２Ｋｗの清浄作業の必要性を知らせることができる。これにより、プリンタ１の急な運用停止の回避と運用の長期化によって、プリンタ１の運用性を顕著に高めることができる。
【００７２】
Ｄ．第２実施例における電源装置の構成：
図８は、本発明の第２実施例における帯電機構と電源装置の各構成を示す説明図である。第２実施例は、第１実施例の帯電電圧発生回路２２０が帯電電圧発生回路２２０ａに変更されている点を除いて第１実施例の構成と同一である。
【００７３】
帯電電圧発生回路２２０ａは、第１実施例の高電圧検知回路２２４（図３）の代わりに定電圧制御回路２２４ａを備える点と、負荷調整回路２２６が追加されている点と、昇圧回路２２３の接地の構成が変更されている点と、において第１実施例の帯電電圧発生回路２２０と相違する。昇圧回路２２３の接地の構成は、帯電ワイヤ１２２Ｋｗに供給されるワイヤ電流を計測するために計測線２２３ｉとセンシング抵抗Ｒｓ３とを有し、バイアス電圧が印加されている。
【００７４】
Ｄ−１．第２実施例における制御内容：
図９は、第２実施例における制御ブロック図を示す説明図である。この制御系は、ワイヤ電流あるいはワイヤ電位と、グリッド電位とを独立して制御することができる点で第１実施例の２つの制御系のいずれとも相違する。
【００７５】
本実施例の制御系は、帯電ワイヤ１２２Ｋｗの電位や電流を制御するワイヤ制御部３１０ａと、グリッド電位を制御するグリッド制御部３１０ｂと、を備えている。ワイヤ制御部３１０ａおよびグリッド制御部３１０ｂは、それぞれ独立して制御することができる。
【００７６】
ワイヤ制御部３１０ａは、ワイヤ定電流制御モードとワイヤ定電位制御モードの２つの制御モードで制御することができる。ワイヤ定電流制御モードは、初期設定の制御モードである。ワイヤ定電位制御モードは、帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚損等によって帯電ワイヤ１２２Ｋｗの電位が所定の閾値（たとえば７ｋＶ）を超えたときに使用される制御モードである。帯電ワイヤ１２２Ｋｗの電位が所定の閾値を超えたか否かは、ワイヤ電位計測部３２４ｃによって検知される。
【００７７】
ワイヤ制御部３１０ａは、ワイヤ定電流制御モードにおいて、制御量としてのワイヤ電流とワイヤ電流目標値（たとえば３０００μＡ）との間の偏差δｉを算出する。ワイヤ制御部３１０ａは、制御則に基づき、偏差δｉに応じて電圧操作指令値を生成し、この電圧
操作指令値を帯電電圧発生部３２０に送信する。ワイヤ電流は、本実施例では、計測線２２３ｉとセンシング抵抗Ｒｓ３とによって計測される。
【００７８】
帯電電圧発生部３２０は、電圧操作指令値に応じてワイヤ電位として、帯電ワイヤ１２２Ｋｗに供給する出力電位を発生させる。帯電ワイヤ１２２Ｋｗには、この出力電位と帯電ワイヤ１２２Ｋｗの放電負荷に応じて、感光体１２１Ｋとグリッド１２２Ｋｇとに供給される単位時間当たりの電荷に相当する放電電流が供給される。この放電電流は、ワイヤ電流計測部３２４ｄで計測されてワイヤ制御部３１０ａにフィードバックされる。
【００７９】
ワイヤ定電流制御モードは、放電電流が目標値（一定）となるように制御されるので、帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚損や気圧、湿度といった環境変化が発生して放電負荷が変動しても放電電流が変動しないという特性を有している。このような特性によって、ワイヤ定電流制御モードは、放電負荷が変動しても感光体１２１Ｋの表面電位の変動を抑制して高画質を維持することができるという利点を有している。しかし、ワイヤ定電流制御モードは、帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚損その他で放電負荷が過度に変動すると、これに伴って放電電圧（ワイヤ電位）が大きく変化して、火花放電の発生要因となるという問題を有している。
【００８０】
このような問題は、本実施例では、ワイヤ制御部３１０ａが放電負荷の過度の変動の検知に応じて、制御モードをワイヤ定電位制御モードに切り替えることによって解決されている。放電負荷の過度の変動は、本実施例では、ワイヤ電位計測部３２４ｃによって帯電ワイヤ１２２Ｋｗの電位が所定の閾値を超えたか否かで検知される。ワイヤ電位計測部３２４ｃは、この検知に応じてワイヤ制御部３１０ａに対して制御モードの切替信号を送信してワイヤ制御部３１０ａの制御モードをワイヤ定電位制御モードに切り替えさせる。
【００８１】
ワイヤ定電位制御モードは、放電電圧が目標値（一定）となるように制御されるので、目標値を適切に設定することによって火花放電を未然に防止する構成を簡易に実現することができるという利点を有している。しかし、ワイヤ定電位制御モードは、ワイヤ定電流制御モードと比較すると、帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚損や気圧、湿度といった環境変化によって感光体１２１Ｋの表面電位が変動し、これにより画質劣化の要因となるという問題を有している。
【００８２】
ワイヤ電位計測部３２４ｃの機能は、本実施例では、定電圧制御回路２２４ａによって実現される。定電圧制御回路２２４ａは、ダイオードＤ３とコンデンサＣ１とを有する平滑化回路と、コンパレータＣｏとを備えている。平滑化回路は、昇圧回路２２３のトランスＴＲＳに装備されたセンシングコイルＳｃを介して接地されている。
【００８３】
コンパレータＣｏは、平滑化回路の出力電位を基準電位Ｒｅｆと比較し、平滑化回路の出力電位が基準電位Ｒｅｆよりも高いと判定したときに駆動回路２２２に検知信号を送信する。この例では、帯電ワイヤ１２２Ｋｗの電位が所定の閾値を超えたとの検知信号に応じて、駆動回路２２２の駆動電流が小さくなるように制御される。これにより、昇圧回路２２３の出力電位が上方に制限されることになって、実質的に定電圧制御モードが実現されることになる。
【００８４】
ただし、たとえば定電圧制御回路２２４ａの出力を制御基板２１０に送信して、制御基板２１０の内部のソフトウェアあるいは駆動ロジックを切り替えて定電圧制御モードに切り替えるようにしても良い。
【００８５】
このように、ワイヤ制御部３１０ａは、帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚損等が軽微な状態においては放電負荷の変動に対して高画質を維持することができるワイヤ定電流制御モード
で制御し、帯電ワイヤの汚損等が過度な状態においては火花発生の未然防止に適したワイヤ定電位制御モードで制御することによって両者の特性を活かして高画質と火花発生の未然防止を両立する制御を実現することができる。
【００８６】
ここで、帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚損等が軽微な状態とは、火花放電の発生が想定されないような状態を意味する。帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚損等が過度な状態とは、火花放電の発生が想定されるような状態を意味する。
【００８７】
一方、グリッド制御部３１０ｂ（図９）は、グリッド１２２Ｋｇと接地との間の抵抗値を操作してグリッド電位を制御する。抵抗値の操作は、負荷調整部３２５ｒによって行われる。グリッド電位は、グリッド電位計測部３２５ａで計測され、グリッド制御部３１０ｂにフィードバックされる。負荷調整部３２５ｒの機能は、本実施例では、負荷調整回路２２６（図８）によって実現される。
【００８８】
負荷調整回路２２６は、ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ２と、トランジスタＴｒ２を駆動するＰＷＭ信号制御回路２２１ａと、を備えている。トランジスタＴｒ２は、グリッド１２２Ｋｇにコレクタが接続され、エミッタが接地されている。ＰＷＭ信号制御回路２２１ａは、トランジスタＴｒ２のベースに接続され、トランジスタＴｒ２を可変抵抗として機能させることができる。
【００８９】
負荷調整回路２２６は、実質的にグリッド電位検出回路として機能するグリッド電流検出回路２２５と並列に接続されているので、グリッド電流検出回路２２５によるグリッド電位機能を阻害することなく、グリッド１２２Ｋｇと接地との間の抵抗値を操作してグリッド電位を制御することができる。
【００９０】
このように、グリッド制御部３１０ｂは、グリッド電流が変動してもグリッド１２２Ｋｇと接地との間の抵抗値を操作することによってグリッド電位が一定の電位となるように定電圧制御を実現することができる。
【００９１】
なお、第２実施例では、ワイヤ定電流制御モードからワイヤ定電圧制御モードに制御モードが切り替えられているが、たとえば第１実施例のグリッド定電流制御モードからワイヤ定電圧制御モードに制御モードを切り替えるようにしても良いし、あるいは最初からワイヤ定電圧制御モードで制御するようにしても良い。
【００９２】
特に、グリッド定電流制御モードからワイヤ定電圧制御モードに制御モードを切り替える構成では、帯電ワイヤの汚損等が軽微な状態においては放電負荷の変動に対して高画質を維持することができるグリッド出力制御モードで制御し、帯電ワイヤの汚損等が過度な状態においては火花発生の未然防止に適したワイヤ定電位制御モードで制御することによって両者の特性を活かして高画質と火花発生の未然防止を両立する制御を実現することができるという利点がある。
【００９３】
また、第２実施例では、グリッド１２２Ｋｇと接地との間の抵抗値を操作してグリッド電位が制御されているが、たとえばグリッド１２２Ｋｇに電力を供給するグリッド電力供給回路（図示せず）と、このグリッド電力供給回路を制御してグリッド電位を一定の値に制御するグリッド電力供給制御回路と、を備える構成としても良いし、あるいは双方を備える構成としても良い。
【００９４】
こうすれば、帯電器１２２Ｋの外部からグリッドに対してグリッド電流を供給することができるので、グリッド電位を安定させつつ帯電ワイヤ１２２Ｋｗからグリッド１２２Ｋｇへの電流を抑制して感光体１２１Ｋへの電荷供給をより安定させることができるという
利点がある。
【００９５】
Ｄ−２．第２実施例におけるワイヤ異常検知方法：
図１０は、第２実施例におけるワイヤ異常検知方法のルーチンを示すフローチャートである。このワイヤ異常検知方法は、ステップＳ１５０が追加されるとともに、ステップＳ１００、ステップＳ３００、およびステップＳ４００が、それぞれステップＳ１００ａ、ステップＳ３００ａ、およびステップＳ４００ａに変更されている点で第１実施例のワイヤ異常検知方法と相違する。
【００９６】
ステップＳ１００ａは、ワイヤ電流を制御量とする点でグリッド電流を制御量とする第１実施例の構成と相違する。なお、図１０の例は、説明を分かりやすくするためにワイヤ制御部３１０ａによる定電圧制御モードへの切替が省略してある。
【００９７】
ステップＳ１５０は、グリッド１２２Ｋｇと接地との間の抵抗値を操作してグリッド電位を制御する処理である。この制御では、帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚損等によって放電負荷が大きくなってもグリッド電流検出回路２２５の計測点の電位は変動しないので、第１実施例のようにグリッド電流検出回路２２５の計測点の電位変動に基づいて異常検知を行うことはできない。なお、第１実施例では、グリッド電流検出回路２２５の計測点の電位変動は、グリッド電流の変動として取り扱われている。
【００９８】
このように、この制御系では、グリッド電流検出回路２２５の計測点の電位変動に基づいて異常検知を行うことはできないので、ステップＳ３００ａおよびステップＳ４００ａでは、グリッド電流の代わりにワイヤ電流に基づいて異常検知を行っている。
【００９９】
ステップＳ３００ａでは、制御基板２１０は、ワイヤ電流が予め設定された閾値Ｘ（特許請求の範囲に記載の「第４の閾値」の一例）よりも小さいか否かが判定される。閾値Ｘは、帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚損等が清浄作業を要求すべき程度か否かを判定するための閾値である。
【０１００】
このように、第２実施例のワイヤ異常検知方法では、グリッド電流や操作範囲が制限されたワイヤ電位に代えて、ワイヤ電流に基づいて帯電ワイヤ１２２Ｋｗの過度の汚損等を検知することができる。
【０１０１】
Ｅ．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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
Ｅ−１．第１変形例：上述の各実施例では、ワイヤ電位が所定の電位を超過して制御則の変更（制御モードの切替を含む）が実行されると、制御則の復帰は想定されていないが、プリンタ１の電源オフや一定時間の経過に応じて復帰するように構成しても良い。ワイヤの汚損等による放電負荷の上昇が一時的な場合も想定されるからである。
【０１０４】
Ｅ−２．第２変形例：上述の各実施例では、電子回路や制御基板を使用した制御回路が例示されているが、各制御系の実装は、これを実現する電子回路やコンピュータ（ＣＰＵ、メモリ、ソフトウェア）、あるいは、これらの組み合わせによって実現することができる。
【０１０５】
Ｅ−３．第４変形例：上述の各実施例において、パルス幅変調信号ＰＷＭのデューティ比が増加するにつれて、グリッド電流が増加する帯電電圧発生回路２２０の回路構成としても良いし、逆に、同デューティ比が減少するにつれて、グリッド電流が減少する帯電電圧発生回路２２０の回路構成にも適用できる。
【０１０６】
Ｅ−４．第４変形例：上述の各実施例では、ワイヤの汚損等が著しい場合に帯電電圧発生回路２２０，２２０ａが起動される状況は想定されていないが、このような状況下であっても火花放電の未然防止を実現できるような構成にしても良い。
【０１０７】
上述したように、帯電ワイヤ１２２Ｋｗに汚損が発生すると、帯電ワイヤ１２２Ｋｗのインピーダンスが上昇し、グリッド電流が低下するので、制御部３１０は、帯電電圧発生部３２０に電圧操作指令値を送信し、ワイヤ電位を上昇させる。帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚損の進行に伴い、ワイヤ電位は徐々に上昇し、ワイヤ電位があるレベル以上になると、火花放電が発生する。ここで、例えば上述の第１実施例を適用することにより、火花放電を未然に防止することができる。
【０１０８】
しかしながら、高圧電源装置２００の起動時に帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚損が著しく進行していると、ＰＷＭ信号制御回路２２１は、グリッド電流が目標値になるように、パルス幅変調信号ＰＷＭを増加させるのに加え、帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚損がそれほど進行していない場合に比べグリッド電流の増加率が低いので、さらにＰＷＭ信号制御回路２２１は、パルス幅変調信号ＰＷＭの増加量を大きくすることになる。そのため、帯電電圧制限部３２４の応答速度が高くないと、ワイヤ電位がオーバーシュートしてしまい、火花放電が発生してしまう虞が生じる。このワイヤ電位のオーバーシュートを防止するために、パルス幅変調信号ＰＷＭの増加量を小さくし、徐々にグリッド電流を目標値に到達させる方法が考えられるが、グリッド電流が目標値に到達するのに長時間要し、画像形成開始遅れ等の原因になってしまう。
【０１０９】
そこで、本第４変形例では、高圧電源装置２００の起動時、帯電電圧発生回路２２０の立ち上がり時間（グリッド電流等が目標値に到達する時間）の遅延を抑制しつつ、火花放電を抑制する構成を実現させる。
【０１１０】
以下に、上述の第１実施例に適用された第４変形例における制御内容を詳述する。図１１は、第４変形例における高圧電源装置２００起動時の帯電電圧制御方法のルーチンを示すフローチャートである。図１２は、第４変形例におけるグリッド電流とワイヤ電位との関係を示す特性図である。図１３は、第４変形例における帯電機構と電源装置の各構成を示す説明図である。
【０１１１】
この帯電電圧制御方法のルーチンは、高圧電源装置２００の起動時、制御基板２１０（制御部３１０）によって開始される。なお、プリンタ１の電源が投入された時、プリンタ１の操作部（図示せず）や外部装置（図示せず）から画像形成要求が入力された時、プリンタ１が、画像形成部１２０等が駆動停止している省電力モードから通常電力モードに復帰した時などに、高圧電源装置２００は起動される。
【０１１２】
制御基板２１０は、ステップＳ１において、ＰＷＭ信号制御回路２２１にパルス幅変調
信号ＰＷＭ１（例えば３０％デューティ）を発生させ、ステップＳ３において、所定時間（例えば５０ｍｓ）待機する。
【０１１３】
所定時間待機後、制御基板２１０は、ステップＳ５において、グリッド電流Ｉｇ１およびワイヤ電位Ｖｃ１を計測する。このとき、例えば、グリッド電流Ｉｇ１は５０μＡ、ワイヤ電位Ｖｃ１は２．７ｋＶとして計測される。なお、図１３に示すように、ワイヤ電位Ｖｃ１は、ダイオードＤ４と、２個の抵抗Ｒｓ４、Ｒｓ５を有するワイヤ電位検出回路２２８を用いて計測される。
【０１１４】
制御基板２１０は、ステップＳ７において、ＰＷＭ信号制御回路２２１によってパルス幅変調信号をＰＷＭ１からＰＷＭ２（例えば５０％デューティ）を発生させ、ステップＳ９において、所定時間（例えば５０ｍｓ）待機する。
【０１１５】
所定時間待機後、制御基板２１０は、ステップＳ１１において、グリッド電流Ｉｇ２およびワイヤ電位Ｖｃ２を計測する。このとき、例えば、グリッド電流Ｉｇ２は１５０μＡ、ワイヤ電位Ｖｃ２は４．８ｋＶとして計測される。
【０１１６】
制御基板２１０は、ステップＳ１３において、ステップＳ５にて計測されたグリッド電流Ｉｇ１およびワイヤ電位Ｖｃ１と、ステップＳ１１にて計測されたグリッド電流Ｉｇ２およびワイヤ電位Ｖｃ２とを用いて、グリッド電流Ｉｇが最終目標電流Ｉｇ_ｔｇに到達
したときに計測されるであろう予測電位Ｖｃ_ｉｔ（例えば、７．３ｋＶ）を算出する。
なお、図１２に示すように、ワイヤ電位Ｖｃの出力開始時ではコロナ放電が発生しにくく、グリッド電流Ｉｇも流れにくいので、グリッド電流Ｉｇとワイヤ電位Ｖｃとは、ワイヤ電位Ｖｃの増加量に比べグリッド電流Ｉｇの増加量がかなり小さい関係となるが、ワイヤ電位Ｖｃが所定レベル（図１２の点Ｐ）に達すると、コロナ放電が安定し、グリッド電流Ｉｇとワイヤ電位Ｖｃとはほぼ比例関係となる。したがって、このグリッド電流Ｉｇとワイヤ電位Ｖｃとが比例関係となり、且つ最終目標電流Ｉｇ_ｔｇでの最終目標パルス幅変
調信号であるＰＷＭ_ｔｇ（図示せず）よりも小さい値となるようにＰＷＭ１，ＰＷＭ２
が設定され（ステップＳ１，Ｓ７）、各ＰＷＭにおいてグリッド電流Ｉｇおよびワイヤ電位Ｖｃが計測されれば（ステップＳ５，Ｓ１１）、直線Ｌ上の２点Ａ，Ｂの座標を算出することができ、直線Ｌの１次式を算出することができるので、制御基板２１０は、ステップＳ１３において、予測ワイヤ電位Ｖｃ_ｉｔを算出することができる。
【０１１７】
制御基板２１０は、ステップＳ１５において、算出された予測ワイヤ電位Ｖｃ_ｉｔが
火花放電を発生させない上限値であるリミット電位Ｖｃ_ｌｉｍ未満であるかどうかを判
定する。
【０１１８】
予測ワイヤ電位Ｖｃ_ｉｔがリミット電位Ｖｃ_ｌｉｍ未満であると判定した場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚損はそれほど進行しておらず、グリッド電流Ｉｇが最終目標電流Ｉｇ_ｔｇに到達するまで通常の高圧ＰＷＭ制御を実行しても
ワイヤ電位Ｖｃがリミット電位Ｖｃ_ｌｉｍを超えることはない、とみなすことができる
ので、制御基板２１０は、ステップＳ１７の処理に移行する。
【０１１９】
制御基板２１０は、ステップＳ１７において、グリッド電流Ｉｇが最終目標電流Ｉｇ_
ｔｇに近づくように制御するために、グリッド電流Ｉｇの目標値を最終目標電流Ｉｇ_ｔ
ｇに設定し、パルス幅変調信号ＰＷＭのゲインを１に設定する。つまり、帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚損がそれほど進行していない通常時、制御基板２１０は、Ｓ１７での設定処理を実行する。
【０１２０】
制御基板２１０は、ステップＳ１９において、第１実施例で既述したように、グリッド
電流Ｉｇが最終目標電流Ｉｇ_ｔｇに近づくように制御し、ステップＳ２１において帯電
ワイヤ１２２Ｋｗへのワイヤ電位Ｖｃの印加が終了するまで（ステップＳ２１：Ｎｏ）、この制御を継続する。そして、制御基板２１０は、帯電ワイヤ１２２Ｋｗへのワイヤ電位Ｖｃの印加が終了すると（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、本ルーチンを終了する。なお、画像形成動作終了から所定時間が経過した時、プリンタ１の電源が投入されたり省電力モードから通常電力モード（画像形成動作時を含む）に復帰したりしたにもかかわらず、一定期間プリンタ１にて何らかの処理が実行されない状態が継続した時などに、帯電ワイヤ１２２Ｋｗへのワイヤ電位Ｖｃの印加が終了する。
【０１２１】
一方、予測ワイヤ電位Ｖｃ_ｉｔがリミット電位Ｖｃ_ｌｉｍ以上であると判定した場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚損が進行しており、ステップＳ１７での設定による通常の高圧ＰＷＭ制御を実行するとグリッド電流Ｉｇがオーバーシュートしてワイヤ電位Ｖｃがリミット電位Ｖｃ_ｌｉｍを超え火花放電が発生する虞がある、
とみなすことができるので、制御基板２１０は、ステップＳ２３の処理に移行する。
【０１２２】
制御基板２１０は、ステップＳ２３において、中間目標電流Ｉｇ_ｔｅｍを算出する（
図１２参照）。本第４変形例においては、制御基板２１０は、ステップＳ１３にて求めたグリッド電流Ｉｇとワイヤ電位Ｖｃとの比例関係を示す一次式Ｌ１と、リミット電位Ｖｃ_ｌｉｍとを用いて（図１２参照）、リミット電位Ｖｃ_ｌｉｍに対応する予測リミット電流Ｉｇ_ｌｉｍを算出し、算出した予測リミット電流Ｉｇ_ｌｉｍに所定の計数（例えば０．９）を乗ずることにより、中間目標電流Ｉｇ_ｔｅｍを算出する。
【０１２３】
制御基板２１０は、ステップＳ２５において、グリッド電流Ｉｇが中間目標電流Ｉｇ_
ｔｅｍに近づくように制御するために、グリッド電流Ｉｇの目標値を中間目標電流Ｉｇ_
ｔｅｍに設定し、パルス幅変調信号ＰＷＭのゲインを１に設定し、Ｓ２７において高圧ＰＷＭ制御を実行する。つまり、中間目標電流Ｉｇ_ｔｅｍを、帯電電圧制限部３２４の応
答しない値、又はその設定誤差誤差等により応答してしまっても、応答速度遅れが生じてワイヤ電位Ｖｃのオーバーシュートが発生してもワイヤ電位Ｖｃがリミット電位Ｖｃ_ｌ
ｉｍを超えないような値とし、且つグリッド電流Ｉｇが中間目標電流Ｉｇ_ｔｅｍに到達
するまで通常時のゲイン（＝１）で高圧ＰＷＭ制御を実行すれば、グリッド電流Ｉｇが中間目標電流Ｉｇ_ｔｅｍに到達する時間の遅延を抑制しつつ、火花放電の発生を抑制する
ことができる。
【０１２４】
制御基板２１０は、ステップＳ２７において、グリッド電流Ｉｇを中間目標電流Ｉｇ_
ｔｅｍに近づける高圧ＰＷＭ制御を実行し、ステップＳ２９において、グリッド電流Ｉｇが中間目標電流Ｉｇ_ｔｅｍに到達したかどうかを判定する。制御基板２１０は、グリッ
ド電流Ｉｇが中間目標電流Ｉｇ_ｔｅｍに到達したと判定されるまで（ステップＳ２９：
Ｎｏ）、ステップＳ２７の高圧ＰＷＭ制御を繰り返す。一方、グリッド電流Ｉｇが中間目標電流Ｉｇ_ｔｅｍに到達したと判定されると（ステップＳ２９：Ｙｅｓ）、制御基板２
１０は、ステップＳ３１において、グリッド電流Ｉｇが予測リミット電流Ｉｇ_ｌｉｍに
近づくように制御するために、グリッド電流Ｉｇの目標値を予測リミット電流Ｉｇ_ｌｉ
ｍに設定し、パルス幅変調信号ＰＷＭのゲインを０．２に設定し、Ｓ３３において、Ｓ３１にて設定した設定値で高圧ＰＷＭ制御を実行する。つまり、グリッド電流Ｉｇが中間目標電流Ｉｇ_ｔｅｍに到達してから予測リミット電流Ｉｇ_ｌｉｍに到達するまでは、パルス幅変調信号ＰＷＭのゲインを１にしたまま高圧ＰＷＭ制御を実行するとワイヤ電位Ｖｃがリミット電位Ｖｃ_ｌｉｍを大きくオーバーシュートし、火花放電が生じやすくなるが
、パルス幅変調信号ＰＷＭのゲインを小さく設定することにより、グリッド電流Ｉｇを予測リミット電流Ｉｇ_ｌｉｍに緩やかに近づけることができ、火花放電の発生を抑制する
ことができる。なお、グリッド電流Ｉｇが最終目標電流Ｉｇ_ｔｇに近づくように制御す
るのではなく予測リミット電流Ｉｇ_ｌｉｍに近づくように制御するのは、仮に最終目標
電流Ｉｇ_ｔｇに近づくように制御すると、通常よりも著しい帯電ワイヤ１２２Ｋｗの汚
損のために、グリッド電流Ｉｇが最終目標電流Ｉｇ_ｔｇに到達するまでワイヤ電位Ｖｃ
を上昇させると、ワイヤ電位Ｖｃがリミット電位Ｖｃ_ｌｉｍを超えて火花放電が発生し
やすくなるからである。
【０１２５】
制御基板２１０は、ステップＳ３５において、帯電ワイヤ１２２Ｋｗへのワイヤ電位Ｖｃの印加が終了したかどうかを判定し、帯電ワイヤ１２２Ｋｗへのワイヤ電位Ｖｃの印加が終了したと判定すると（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、本ルーチンを終了する。
【０１２６】
一方、帯電ワイヤ１２２Ｋｗへのワイヤ電位Ｖｃの印加が終了していないと判定すると（ステップＳ３５：Ｎｏ）、制御基板２１０は、Ｓ３７において、パルス幅変調信号ＰＷＭのゲインを０．２に設定された高圧ＰＷＭ制御でのパルス幅変調信号の変位量ΔＰＷＭが所定値（例えば０．５％デューティ）未満かどうかを判定する。ここで、制御基板２１０は、グリッド電流Ｉｇと予測リミット電流Ｉｇ_ｌｉｍとの偏差δ（図５参照）に基づ
いてパルス幅変調信号の変位量ΔＰＷＭを算出するので、偏差δが小さくなり過ぎると、丸め誤差によってパルス幅変調信号の変位量ΔＰＷＭが０になり、グリッド電流Ｉｇを予測リミット電流Ｉｇ_ｌｉｍに到達させるのが困難になる虞がある。
【０１２７】
そこで、制御基板２１０は、パルス幅変調信号の変位量ΔＰＷＭが所定値未満であると判定すると（ステップ３７：Ｙｅｓ）、ステップＳ３９において、今回のパルス幅変調信号の変位量ΔＰＷＭに所定の変位量（例えば１％デューティ）を加算した値を次回の変位量ΔＰＷＭとし、ステップＳ３３に戻る。これにより、グリッド電流Ｉｇを予測リミット電流Ｉｇ_ｌｉｍに確実に到達させることができる。一方、制御基板２１０は、パルス幅
変調信号の変位量ΔＰＷＭが所定値以上であると判定すると（ステップ３７：Ｙｅｓ）、丸め誤差による不具合は生じないものとみなし、そのままステップＳ３３での高圧ＰＷＭ制御を継続する。なお、ステップＳ３９にて変位量ΔＰＷＭに加算される所定の変位量は、火花放電を発生させない所定値（例えば２％デューティ）未満に設定される。
【０１２８】
以上、本第４変形例における制御内容を、第１実施例に適用された場合を例に挙げて説明したが、本第４変形例を第２実施例に適用しても良い。この場合、ワイヤ電流Ｉｃを目標値に近づける高圧ＰＷＭ制御が実行されるので、グリッド電流Ｉｇをワイヤ電流Ｉｃに置き換え、第１実施例に適用した第４変形例の制御内容と同様に制御を行えば良い。
【０１２９】
また、図１１のステップＳ３１では、グリッド電流Ｉｇが中間目標電流Ｉｇ_ｔｅｍに
到達してから予測リミット電流Ｉｇ_ｌｉｍに到達するまで小さく設定されるパルス幅変
調信号ＰＷＭのゲインは固定値（＝０．２）とされたが、グリッド電流Ｉｇの現在値と予測リミット電流Ｉｇ_ｌｉｍとの差分に応じてパルス幅変調信号ＰＷＭのゲインが変更さ
れても良い。この場合例えば、パルス幅変調信号ＰＷＭのゲインは、グリッド電流Ｉｇの現在値と予測リミット電流Ｉｇ_ｌｉｍとの差分を予測リミット電流Ｉｇ_ｌｉｍで除した値とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の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】本発明の実施例における画像形成部１２０Ｋの構成を示す拡大図。
【図３】本発明の第１実施例における帯電機構と電源装置の各構成を示す説明図。
【図４】本発明の第１実施例におけるワイヤ電位とグリッド電流の関係を示す説明図。
【図５】第１実施例における第１の制御ブロック図を示す説明図。
【図６】第１実施例における第２の制御ブロック図を示す説明図。
【図７】第１実施例におけるワイヤ異常検知方法のルーチンを示すフローチャート。
【図８】本発明の第２実施例における帯電機構と電源装置の各構成を示す説明図。
【図９】第２実施例における制御ブロック図を示す説明図。
【図１０】第２実施例におけるワイヤ異常検知方法のルーチンを示すフローチャート。
【図１１】第４変形例における高圧電源装置２００起動時の帯電電圧制御方法のルーチンを示すフローチャート。
【図１２】第４変形例におけるグリッド電流とワイヤ電位との関係を示す特性図。
【図１３】第４変形例における帯電機構と電源装置の各構成を示す説明図。
【符号の説明】
【０１３１】
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、１２０Ｍ、１２０Ｙ、１２０Ｋ…画像形成部
１２１Ｋ…感光体
１２２Ｋ…帯電器
１２２Ｋｃ…ケーシング
１２２Ｋｇ…グリッド
１２２Ｋｗ…帯電ワイヤ
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…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
２２０、２２０ａ…帯電電圧発生回路
２２２…駆動回路
２２３…昇圧回路
２２４…高電圧検知回路
２２４ａ…定電圧制御回路
２２５…グリッド電流検出回路
２２６…負荷調整回路
３１０…制御部
３１０ａ…ワイヤ制御部
３１０ｂ…グリッド制御部
３２０…帯電電圧発生部
３２４…帯電電圧制限部
３２４ａ…電位差制限部
３２４ｃ…ワイヤ電位計測部
３２４ｄ…ワイヤ電流計測部
３２５…グリッド電流計測部
３２５ａ…グリッド電位計測部
３２５ｒ…負荷調整部
【図１】
2010102289.tif 000003
【図２】
2010102289.tif 000004
【図３】
2010102289.tif 000005
【図４】
2010102289.tif 000006
【図５】
2010102289.tif 000007
【図６】
2010102289.tif 000008
【図７】
2010102289.tif 000009
【図８】
2010102289.tif 000010
【図９】
2010102289.tif 000011
【図１０】
2010102289.tif 000012
【図１１】
2010102289.tif 000013
【図１２】
2010102289.tif 000014
【図１３】
2010102289.tif 000015