(57)【要約】【課題】従来の画像形成装置は、記録媒体のタイプのみに基づいて転写ローラへ供給する出力電圧の変化量を切り替えていたため、周囲温度及び周囲湿度が変化した時には良好な画像形成結果が得られない。【解決手段】画像形成装置は、転写ローラへ与える電圧及び電流を出力する高圧電源３０と、電圧検出手段４０と、電流検出手段５０と、検出電流値に所定の抵抗値を乗算して変換電圧値を出力する変換手段６０と、検出電圧値と変換電圧値の一方を選択して出力する選択手段７０と、所定の抵抗値を可変する抵抗可変手段８０と、温度検出手段９１と、湿度検出手段９２と、検出電圧値、検出温度値、及び検出湿度値に基づき、制御値、選択信号、及び抵抗可変信号を生成し、高圧電源３０、選択手段７０、及び抵抗可変手段８０にそれぞれ与える制御手段１００と、を備えている。これにより、周囲温度及び周囲湿度が変化した場合にも、良好な画像形成結果が得られる。【選択図】図１
2014233184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧設定信号に基づき、負荷へ与える出力電圧及び出力電流を出力する高圧電源と、
前記出力電流を検出し、電流検出電圧値を生成して出力する電流検出手段と、
前記電流検出電圧値を所定の抵抗値で除算し、変換電流値を出力する変換手段と、
前記出力電圧の電圧検出電流値と、前記変換電流値とを加算した電流値を電圧に変換して電圧検出電圧値を出力する電圧検出手段と、
選択信号に基づき、前記電流検出電圧値と前記電圧検出電圧値との何れか一方を選択して出力する選択手段と、
抵抗可変信号に基づき、前記所定の抵抗値の大きさを変える抵抗可変手段と、
前記負荷の周囲温度を検出して検出温度値を出力する温度検出手段と、
前記負荷の周囲湿度を検出して検出湿度値を出力する湿度検出手段と、
前記電圧検出電圧値、前記検出温度値、及び前記検出湿度値に基づき、前記電圧設定信号、前記選択信号、及び前記抵抗可変信号を生成し、前記電圧設定信号を前記高圧電源に与え、前記選択信号を前記選択手段に与え、かつ、前記抵抗可変信号を前記抵抗可変手段に与える制御手段と、
を備えることを特徴とする高圧電源システム。
【請求項２】
前記抵抗可変手段は、
複数の抵抗器と、
前記抵抗可変信号により、オン／オフ動作して、前記複数の抵抗器の合成抵抗値を変えるスイッチ素子と、
から構成されていることを特徴とする請求項１記載の高圧電源システム。
【請求項３】
前記抵抗可変信号は、パルス幅変調信号であり、
前記スイッチ素子は、
前記パルス変調信号のオンデューティを切り替えることにより、前記合成抵抗値を連続的に変えることを特徴とする請求項２記載の高圧電源システム。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記検出温度値及び前記検出湿度値から水蒸気量を求め、前記水蒸気量に基づき、前記抵抗可変信号を生成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の高圧電源システム。
【請求項５】
前記負荷は、
像担持体に形成された画像を記憶媒体に転写する転写ローラであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の高圧電源システム。
【請求項６】
請求項５記載の高圧電源システムと、
前記転写ローラと、を備え、
前記制御手段は、
前記記録媒体の電気的特性、前記転写ローラへの前記記録媒体の搬送速度、前記記録媒体の重さ及び前記記録媒体のサイズに基づいて、前記所定の抵抗値を補正する前記抵抗可変信号を前記抵抗可変手段に与えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転写ローラに高電圧を供給する高圧電源システム及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１には、感光体ドラムに形成されたトナー像を記録媒体へ転写する転写ローラを有し、その転写ローラへ電圧を供給する高圧電源システムが記載されている。この高圧電源システムは、記録媒体のタイプのみに基づいて変化する転写ローラへ流れる電流値に応じて出力電圧を変化させる構成となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２４９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の高圧電源システムの構成では、記録媒体のタイプのみに基づいて転写ローラへ供給する出力電圧の変化量を切り替えているため、周囲温度及び周囲湿度が変化した時には良好な画像形成結果が得られ難かった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の内の第１発明の高圧電源システムは、電圧設定信号に基づき、負荷へ与える出力電圧及び出力電流を出力する高圧電源と、前記出力電流を検出し、電流検出電圧値を生成して出力する電流検出手段と、前記電流検出電圧値を所定の抵抗値で除算し、変換電流値を出力する変換手段と、前記出力電圧の電圧検出電流値と、前記変換電流値とを加算した電流値を電圧に変換して電圧検出電圧値を出力する電圧検出手段と、選択信号に基づき、前記電流検出電圧値と前記電圧検出電圧値との何れか一方を選択して出力する選択手段と、抵抗可変信号に基づき、前記所定の抵抗値の大きさを変える抵抗可変手段と、前記負荷の周囲温度を検出して検出温度値を出力する温度検出手段と、前記負荷の周囲湿度を検出して検出湿度値を出力する湿度検出手段と、前記電圧検出電圧値、前記検出温度値、及び前記検出湿度値に基づき、前記電圧設定信号、前記選択信号、及び前記抵抗可変信号を生成し、前記電圧設定信号を前記高圧電源に与え、前記選択信号を前記選択手段に与え、かつ、前記抵抗可変信号を前記抵抗可変手段に与える制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
第２発明の画像形成装置は、前記高圧電源システムと、像担持体に形成された画像を記録媒体に転写する転写ローラと、を備え、前記制御手段は、前記記録媒体の電気的特性、前記転写ローラへの前記記録媒体の搬送速度、前記記録媒体の重さ及び前記記録媒体のサイズに基づいて、前記所定の抵抗値を補正する前記抵抗可変信号を前記抵抗可変手段に与えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の高圧電源システム及び画像形成装置によれば、制御値に基づき、転写ローラへ与える出力電圧及び出力電流を出力する高圧電源と、電流検出手段と、変換手段と、電圧検出手段と、選択手段と、抵抗可変手段と、温度検出手段と、湿度検出手段と、制御手段と、を備えている。この制御手段は、検出電圧値、検出温度値、及び検出湿度値に基づき、制御値、選択信号、及び抵抗可変信号を生成し、制御値を高圧電源に与え、選択信号を選択手段に与え、かつ、抵抗可変信号を抵抗可変手段に与えるようにしている。そのため、転写ローラの周囲温度及び周囲湿度が変化した時にも、その周囲温度及び周囲湿度に適した出力電圧及び出力電流が転写ローラに供給されることにより、良好な画像形成結果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は図３中の高圧電源３０を含む高圧電源システムの概略を示すブロック図である。
【図２】図２は本発明の実施例１における画像形成装置１の概略を示す構造図である。
【図３】図３は図２中の画像形成システム１の電子写真プロセスを説明するための図である。
【図４】図４は図１の高圧電源システムの例を示す回路図である。
【図５】図５は図１の高圧電源システムの処理を示すフローチャートである。
【図６】図６は温湿度と水蒸気量ａ及び環境値の関係を示す特性図である。
【図７】図７は高温高湿時の転写電圧と転写電流の関係を示す特性図である。
【図８】図８は低温低湿時の転写電圧と転写電流の関係を示す特性図である。
【図９】図９は本発明の実施例２の高圧電源システムの概略を示すブロック図である。
【図１０】図１０は図９の高圧電源システムの処理を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は実施例１における転写電圧と転写電流の関係を示す特性図である。
【図１２】図１２は実施例２における転写電圧と転写電流の関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００１０】
（実施例１の構成）
図２は、本発明の実施例１における画像形成装置１の概略を示す構造図である。
【００１１】
画像形成装置１は、例えば、電子写真プリンタであり、この下部には、用紙等の記録媒体ＫＢを格納する給紙カセット２が設けられている。給紙カセット２の右上部には、給紙カセット２から記録媒体ＫＢを矢印Ａで示されている搬送路方向へ繰り出す給紙ローラ３が設けられている。給紙ローラ３の搬送路の下流側には、給紙ローラ３により繰り出された記録媒体ＫＢを矢印Ｂ、矢印Ｃの方向に搬送するレジストローラ４が設けられている。
【００１２】
記録媒体ＫＢの搬送路における矢印Ｂと矢印Ｃとの間の上側には、現像剤像としてのトナー像を形成する像担持体としての感光体ドラム５が配設され、矢印Ｂと矢印Ｃとの間の下側には、トナー像を記録媒体ＫＢへ転写する転写ローラ６が配設されている。この感光体ドラム５と転写ローラ６とにより、記録媒体ＫＢを挟んで搬送路下流側へ進めるニップ部が形成されている。このニップ部の下流側には、記録媒体ＫＢに転写されたトナー像を定着する定着装置７が設けられている。定着装置７には、トナー像が形成された記録媒体ＫＢを加熱するヒートローラ８と、ヒートローラ８を加熱するヒータ９と、ヒートローラ８に圧接して記録媒体ＫＢに圧力を加える加圧ローラ１０と、ヒートローラ８の表面温度を検知するサーミスタ１１とを有している。
【００１３】
給紙カセット２と、矢印Ｂ及び矢印Ｃで示されている搬送路との間の位置には、記録媒体ＫＢの表面と裏面を反転する反転装置１２が設けられている。この反転装置１２には、正逆回転可能な反転ローラ１３と、記録媒体ＫＢを反転する際に、記録媒体ＫＢを矢印Ｄ及び矢印Ｅ方向にスイッチバックする反転スイッチバック部１４と、反転した記録媒体ＫＢを矢印Ｆ、矢印Ｇ及び矢印Ｈ方向へ搬送する搬送ローラ１５が設けられている。
【００１４】
画像形成装置１の上面には、片面又は両面に画像形成された記録媒体ＫＢが、矢印Ｉの方向に搬出されるスタッカ１７が設けられている。レジストローラ４の下流側には、記録媒体ＫＢの位置を検出する媒体センサ１９が設けられている。
【００１５】
図３は、図２中の画像形成システム１の電子写真プロセスを説明するための図である。
画像形成装置１は、感光体ドラム５の表面に静電荷を帯電させる帯電ローラ２１を有している。帯電ローラ２１により静電荷が帯電された感光体ドラム５の上部には、画像データに基づいて、感光体ドラム５上の静電荷を露光して静電潜像を形成する発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」という。）ヘッド２２が設けられている。感光体ドラム５の右上には、現像剤としてのトナー２３を供給するトナー供給ローラ２４が設けられている。このトナー供給ローラ２４の感光体ドラム５との間には、感光体ドラム５上に形成された静電潜像に、トナーを供給してトナー像を形成する現像ローラ２５が設けられている。更に、現像ローラ２５の上部には、感光体ドラム５へ供給するトナー２３の量を調整する現像ブレード２６が設けられている。感光体ドラム５には、帯電ローラ２１、現像ローラ２５及び転写ローラ６が接触している。更に、帯電ローラ２１、転写ローラ６、トナー供給ローラ２４及び現像ローラ２５には、高庄電源３０から各電圧が供給されている。
【００１６】
図１は、図３中の高圧電源３０とその制御手段の概略を示すブロック図である。
画像形成装置１における高圧電源システムは、制御手段１００から与えられる電圧設定信号Ｓ１００Ａに基づき、高電圧の出力電圧Ｖｏ及び出力電流Ｉｏを出力する高圧電源３０を有している。高圧電源３０は、電圧設定信号Ｓ１００Ａと選択手段７０の出力信号Ｓ７０との差が零に近づくように出力側の出力電圧Ｖｏ又は出力電流Ｉｏを制御するものであり、低域通過フィルタ（以下「ＬＰＦ」という。）３１，３２、誤差増幅器３３及び昇圧回路３４等により構成されている。高圧電源３０の出力側は、転写ローラ６及び感光体ドラム５としての負荷ＺＬに接続され、高圧電源３０から負荷ＺＬへ出力電圧Ｖｏ及び出力電流Ｉｏが供給されるようになっている。
【００１７】
高圧電源３０の出力側には、電流検出手段４０及び電圧検出手段６０が接続されている。電流検出手段４０は、出力電流Ｉｏを検出して検出電流値Ｓ４０を生成して、この検出電流値Ｓ４０を変換手段５０及び選択手段７０へ出力するものである。変換手段５０は、検出電流値Ｓ４０に所定の抵抗値を乗算して変換電圧値Ｓ５０を出力するものである。電圧検出手段６０は、出力電圧Ｖｏの検出値と変換電圧値Ｓ５０とを加算して検出電圧値Ｓ６０を選択手段７０及び制御手段１００へ出力するものである。
【００１８】
選択手段７０は、制御手段１００から与えられる選択信号Ｓ１００Ｂに基づき、検出電流値Ｓ４０と電圧検出値Ｓ６０との何れか一方を選択して出力するものである。変換手段５０には、制御手段１００から与えられる抵抗可変信号Ｓ１００Ｃに基づき、所定の抵抗値の大きさを変える抵抗可変手段８０が接続されている。この抵抗可変手段８０は、変換手段５０において、検出電流値Ｓ４０と乗算する所定の抵抗値が可変するものである。
【００１９】
選択手段７０により、検出電流値Ｓ４０が選択された場合には、高圧電源３０に、電圧設定信号Ｓ１００Ａと検出電流値Ｓ４０とが入力され、電圧設定信号Ｓ１００Ａと検出電流値Ｓ４０との差が小さくなるように、出力電流Ｉｏが制御される。一方、選択手段７０により、検出電圧値Ｓ６０が選択された場合には、高圧電源３０に、電圧設定信号Ｓ１００Ａと検出電圧値Ｓ６０とが入力され、電圧設定信号Ｓ１００Ａと検出電圧値Ｓ６０との差が小さくなるように、出力電圧Ｖｏが制御される。
【００２０】
制御手段１００には、負荷ＺＬの周囲温度を検出して検出温度値Ｓ９１を入力する温度検出手段９１と、負荷ＺＬの周囲湿度を検出して検出湿度値Ｓ９２を入力する湿度検出手段９２とが接続されている。
【００２１】
制御手段１００は、電圧設定信号１００Ａ等により高圧電源３０の出力電流Ｉｏ又は出力電圧Ｖｏを制御する制御部１０１と、この制御部１０１と高圧電源３０等とのインタフェース（以下「Ｉ／Ｆ」という。）１０２と、から構成されている。制御部１０１は、検出電圧値Ｓ６０、検出温度値Ｓ９１、及び検出湿度値Ｓ９２に基づき、電圧設定信号Ｓ１００Ａ、選択信号Ｓ１００Ｂ、及び抵抗可変信号Ｓ１００Ｃを生成し、電圧設定信号Ｓ１００Ａを高圧電源３０に与え、選択信号Ｓ１００Ｂを選択手段７０に与え、かつ、抵抗可変信号Ｓ１００Ｃを抵抗可変手段８０に与えるものである。
【００２２】
Ｉ／Ｆ１０２は、制御部１０１から出力される電圧設定信号Ｓ１００Ａをパルス幅変調（以下「ＰＷＭ」という。）信号として出力する第１ＰＷＭ出力ポート１０２ａと、制御部１０１から出力される選択信号Ｓ１００Ｂ及び抵抗可変信号Ｓ１００Ｃを、論理“Ｈ”レベル又は論理“Ｌ”レベルでそれぞれ出力する第１出力ポート１０２ｂ及び第２出力ポート１０２ｃと、を有している。更に、Ｉ／Ｆ１０２は、アナログ値である検出電圧値Ｓ６０、検出温度値Ｓ９１及び検出湿度値Ｓ９２をそれぞれデジタル値に変換して制御部１０２へ入力するアナログ／デジタル変換器としてのアナログ／デジタル（以下「Ａ／Ｄ」という。）コンバータ１０２ｄ、１０２ｅ及び１０２ｆを有している。
【００２３】
制御部１０１には、電圧設定信号Ｓ１００Ａを生成して、この電圧設定信号Ｓ１００Ａを第１ＰＷＭ出力ポート１０２ａを介して高圧電源３０に出力する出力制御部１０１ａと、デジタル値に変換された検出温度値Ｓ９１及び検出湿度値Ｓ９２から水蒸気量を求める演算器１０１ｂと、演算器１０１ｂにより求められた水蒸気量に基づいて、検出電流値Ｓ４０と検出電圧値Ｓ６０との何れを選択するかを判定して選択信号Ｓ１００Ｂを出力する判定部１０１ｃと、水蒸気量に対応した抵抗可変信号Ｓ１００Ｃを記憶し、与えられた水蒸気量に応じて抵抗可変信号Ｓ１００Ｃを出力するテーブル１０１ｄ等を有している。このテーブル１０１ｄは、記録媒体ＫＢの誘電率、漏れ電流等の電気特性、記録媒体ＫＢの搬送速度、記録媒体ＫＢの単位面積当たりの重さ、記録媒体ＫＢのサイズ等の媒体パラメータにより、抵抗可変信号Ｓ１００Ｃを補正するようになっている。
【００２４】
図４は、図１の高圧電源システムの例を示す回路図である。
高圧電源システムには、高圧電源３０が設けられている。高圧電源３０は、２つのＬＰＦ３１，３２、誤差増幅器３３及び昇圧回路３４により構成されている。ＬＰＦ３１は、制御手段から与えられる電圧設定信号としてのＰＷＭ信号Ｓ１００Ａを平滑化して演算増幅器３３ａの非反転入力端子（以下「＋端子」という。）へ出力するものであり、２つの抵抗３１ａ，３１ｂと、コンデンサ３１ｃにより構成されている。ＬＰＦ３２は、選択手段７０から与えられる電流検出値Ｓ４０又は電圧検出値Ｓ６０の何れかを平滑して演算増幅器３３ａの反転入力端子（以下「−端子」という。）へ出力するものであり、２つの抵抗３２ａ、３２ｂと、コンデンサ３２ｃにより構成されている。
【００２５】
誤差増幅器３３は、仮想接地の原理により、演算増幅器３３ａの＋端子と−端子との入力電圧が等しくなるように出力端子の電圧を制御するものである。この演算増幅器３３ａの出力端子と−端子との間には、コンデンサ３３ｂと抵抗３３ｃとが直列接続され、電流の帰還路が設けられている。
【００２６】
昇圧回路３４は、演算増幅器３３ａの出力端子の電圧に基づいて、高電圧の出力電圧Ｖｏを出力するものである。演算増幅器３３ａの出力端子は、抵抗３４ａ、コンデンサ３４ｂ、及び抵抗３４ｃを介して電圧変換トランス３４ｄの１次巻線の一端Ｔ４に接続されている。電圧変換トランス３４ｄの１次巻線の他端Ｔ１は、電源電圧Ｖｃｃでプルアップされている。電圧変換トランス３４ｄの１次巻線の中間端子Ｔ３には、ＮＰＮ型のトランジスタ３４ｅと、トランジスタ３４ｅのエミッタからコレクタ方向にダイオード３４ｆが接続され、トランジスタ３４ｅのベースと１次巻線の間には抵抗３４ｇが接続されている。トランジスタ３４ｅのコレクタは、１次巻線の中間端子Ｔ２を介して例えば、ＤＣ５Ｖのロジック用電源電圧Ｖｃｃでプルアップされ、トランジスタ３４ｅのエミッタは接地されている。電圧変換トランス３４ｄの２次側端子Ｔ５，Ｔ６には、ダイオード３４ｈとコンデンサ３４ｉとによる整流回路が接続され、この整流回路の出力部が抵抗３４ｊを介して、転写ローラ６に相当する抵抗負荷ＺＬｒ接続されている。更に、この抵抗負荷ＺＬｒは、感光体ドラム５に相当する容量負荷ＺＬｃを介して接地されている。
【００２７】
電流検出手段４０は、＋端子が接地された演算増幅器４０ａと、演算増幅器４０ａの−端子に一端が接続された抵抗４０ｂと、抵抗４０ｂの他端に＋端子が接続されたボルテージフォロア接続の演算増幅器４０ｃとにより構成されている。演算増幅器４０ａにおける仮想接地の原理から、抵抗４０ｂの演算増幅器４０ｃの＋端子との接続点に、出力電流Ｉｏの検出電圧が誘起され、この誘起される検出電圧を変換手段５０に出力すると共に、演算増幅器４０ｃにより構成されたボルテージフォロアを介して、検出電流値Ｓ４０として選択手段７０に出力する。
【００２８】
変換手段５０は、演算増幅器４０ａの出力端子に一端が接続された抵抗５０ａと、２つの抵抗５０ｂ，５０ｄ及びベース同士が接続された２つのトランジスタ５０ｃ，５０ｅからなるカレントミラー回路により構成され、抵抗５０ａの他端がトランジスタ５０ｃ，５０ｅの共通のベースに接続されている。電流検出手段４０における抵抗４０ｂと、演算増幅器４０ｃの＋端子との接続点に接続された抵抗値と、により変化する電流値をカレントミラー回路により変換電流値Ｓ５０を生成して、電圧検出手段６０に出力する。
【００２９】
電圧検出手段６０は、高圧電源３０中のダイオード３４ｈ及びコンデンサ３４ｉにより構成された整流回路の出力部に、一端が接続された抵抗６０ａと、抵抗６０ａの他端に一端が接続された抵抗６０ｂと、抵抗６０ｂの他端に−端子が接続された演算増幅器４０ａとを有している。抵抗６０ａと抵抗６０ｂとの接続点は、演算増幅器６０ｃの−端子に接続されている。演算増幅器６０ｃの＋端子は、抵抗６０ｇに接続され、抵抗６０ｇを介して接地されている。演算増幅器６０ｃの出力端子は、抵抗６０ｄを介して、２つの抵抗６０ｅ，６０ｈと、２つのＰＮＰ型のトランジスタ６０ｆ，６０ｉと、２つの抵抗６０ｇ，６０ｊと、で構成されているカレントミラー回路におけるトランジスタ６０ｆ，６０ｉの共通のベースへ接続されている。この演算増幅器６０ｃの＋端子と抵抗６０ｇの接続点の電圧が、抵抗６０ｇを流れることにより電流に変換され、電圧検出手段６０におけるカレントミラー回路により、この抵抗６０ｇを流れる電流と同じ電流がトランジスタ６０ｉに流れる。このトランジスタ６０ｉに流れる電流の電流値は、出力電圧Ｖｏの電圧検出電流値である。トタンジスタ６０ｉのコレクタは、抵抗６０ｊを介して接地されている。
【００３０】
トタンジスタ６０ｉのコレクタと抵抗６０ｊとの接続点にて、変換手段５０から入力される変換電流値Ｓ５０と出力電圧Ｖｏの電圧検出電流値とが加算され、この加算された電流値を抵抗６０ｊで除算した電圧検出電圧値Ｓ６０が、トタンジスタ６０ｉのコレクタと抵抗６０ｊとの接続点に発生する。この電圧検出電圧値Ｓ６０は、２つのボルテージフォロア接続された演算増幅器６０ｋ，６０ｌを介して、選択手段７０及び制御手段１００へそれぞれ出力される構成になっている。
【００３１】
選択手段７０は、選択信号Ｓ１００Ｂに基づいて電流検出電圧値Ｓ４０と電圧検出電圧値Ｓ６０との何れか一方を選択して高圧電源３０へ出力するアナログスイッチ７０ａと、選択信号Ｓ１００Ｂが入力されるアナログスイッチ７０ａの制御端子に接続された抵抗７０ｂと、により構成されている。アナログスイッチ７０ａの制御端子は、抵抗７０ｂを介して接地されている。
【００３２】
抵抗可変手段８０は、抵抗可変信号Ｓ１００Ｃを分圧する２つの抵抗８０ａ，８０ｂと、ゲートに入力される分圧された抵抗可変信号Ｓ１００Ｃに基づき、ドレイン・ソース間をオン／オフ制御するスイッチ素子としてのｎ型電界効果トランジスタ（以下「ｎ型ＭＯＳＦＥＴ」という。）８０ｃと、所定の抵抗値を決定する２つの抵抗８０ｄ，８０ｅと、から構成されている。ｎ型ＭＯＳＦＥＴ８０ｃがオン状態の場合は、抵抗８０ｄが接地されるので、所定の抵抗値は、抵抗８０ｄと抵抗８０ｅとの並列接続の合成抵抗値となり、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ８０ｃがオフ状態の場合には、所定の抵抗値は、抵抗８０ｅの抵抗値となる。
【００３３】
更に、制御手段１００には、温度検出手段としての温度センサ９１と、湿度検出手段としての湿度センサ９２とが接続されている。
【００３４】
（実施例１の動作）
先ず、（Ｉ）画像形成装置１の全体動作と、（II）高圧電源システムの動作と、に分けて説明する。
【００３５】
（Ｉ）  画像形成装置１の全体動作
図２及び図３を参照しつつ、画像形成装置１において、記録媒体ＫＢが給紙カセット２からスタッカ１７に至るまでの動作について説明する。
【００３６】
先ず、図２において、給紙カセット２に格納された記録媒体ＫＢは、レジストローラ４を経由して、媒体センサンサ１９による位置情報に基づいて、記録媒体ＫＢは定着装置７へ搬送される。
【００３７】
両面印刷の場合、記録媒体ＫＢは、矢印Ｄ方向の反転ローラ１３へ搬送され、正回転している反転ローラ１３を通過し、矢印Ｅ方向の反転スイッチバック部１４へ一旦搬送される。記録媒体ＫＢは、反転ローラ１３が逆回転すると、反転装置１２を経由し、矢印Ｆ→矢印Ｇ→矢印Ｈを経て、再度、レジストローラ４へ搬送される。
【００３８】
再度、媒体センサ１９による位置情報に基づいて、感光体ドラム５及び転写ローラ６により、卜ナー像は記録媒体ＫＢの裏面に転写され、定着装置７を通過しトナー像が定着され、搬送ローラ１５を経由して、矢印Ｉ方向のスタッカ１７へ搬送される。
【００３９】
図３において、回転する感光体ドラム５の表面は、帯電ローラ２１により一様に帯電され、感光体ドラム５の表面は、媒体センサ１９による位置情報に基づいて、ＬＥＤヘッド２２により露光される。ＬＥＤヘッドによる露光により、感光体ドラム５の表面に静電潜像が形成される。トナー供給ローラ２４により現像ローラ２５へ卜ナー２３を移動し、現像プレード２６によりトナー２３を一様にし、現像ローラ２５によりトナー像が形成される。更に、転写ローラ６により感光体ドラム５の表面に形成されたトナー像が記録媒体ＫＢに転写され、ヒートローラ８及び加圧ローラ１０より記録媒体ＫＢ上にトナー２３を定着する。高圧電源３０より帯電ローラ２１、現像ローラ２５、トナー供給ローラ２４及び転写ローラ６に１００Ｖ以上の高圧電圧が供給されている。
【００４０】
（II）  高圧電源システムの動作
図５は、図１の高圧電源システムの処理を示すフローチャートである。
【００４１】
図１及び図４を参照しつつ、図５に示されたフローチャートに沿って、片面印刷において、高圧電源３０が転写ローラ６へ電圧及び電流の供給を開始する前から停止するに至るまでの高圧電源システムの回路動作について説明する。
【００４２】
図５に示されたフローチャートにおいて、処理が開始されると、ステップＳ１へ進む。ステップＳ１において、電圧供給開始前、図１に示されたＩ／Ｆ１０２における第１ＰＷＭ出力ポート１０２ａ、第１出力ポート１０２ｂ及び第２出力ポート１０２ｃの出力信号が初期化され、ステップＳ２へ進む。電圧設定信号Ｓ１００Ａは、周期を一定とした固定のパルス幅の方形波における１周期に対する“Ｈ”レベルの比率により制御を行うＰＷＭ信号であり、初期化された電圧設定信号Ｓ１００Ａは、“Ｈ”レベルの比率が“０”のＰＷＭ信号、即ち、“Ｌ”レベルの信号である。初期化された選択信号Ｓ１０２Ｂ及び抵抗可変信号Ｓ１０２Ｃは、共に“Ｌ”レベルである。
【００４３】
ステップＳ２において、温度センサ９１が検出した電気信号をＡ／Ｄコンバータ１０２ｅによりデジタル値に変換して周囲温度（以下、単に「温度」という。）ｔを検出すると共に、湿度センサ９２が検出した電気信号をＡ／Ｄコンバータ１０２ｆによりデジタル値に変換して周囲湿度（以下、単に「湿度」という。）ｈを検出して、ステップＳ３へ進む。ステップＳ３において、検出された温度ｔ及び湿度ｈに基いて、環境値ｘを算出し、ステップＳ４へ進む。ここで、この環境値ｘの算出方法について説明する。
【００４４】
温度ｔ及び湿度ｈから、飽和水蒸気量ｅ及び水蒸気量ａは、以下の式（１）及び（２）により算出される。
ｅ＝６．１１×１０ｅｘｐ{７．５×ｔ／（ｔ＋２３７．３）}  ・・・（１）
ａ＝２１７×ｅ（ｔ）／（ｔ＋２７３．１５）×ｈ／１００    ・・・（２）
環境値ｘは、式（２）により算出された水蒸気量ａに基づき表１により決定される。
【００４５】
【表１】
2014233184.tif 000003
【００４６】
図６は、温度ｔ及び湿度ｈと環境値Ｘの関係を示す特性図である。
横軸は湿度ｈ［％］、縦軸は温度［℃］として、環境値ｘの境界線が図６に示されている。
【００４７】
転写ローラ６のインピーダンスは水蒸気量ａと相関があり、低温低湿時にはそのインピーダンスが数１００ＭΩまで上昇し、高温高湿時にはそのインピーダンスが数１０ＭΩまで低下する。温度ｔと湿度ｈによる環境変動により、転写ローラ６のインピーダンスが大きく変動するため、そのインピーダンスの変動に合わせて高圧電源３０の出力設定電圧を変動させる必要がある。低温低湿時には、転写ローラ６のインピーダンスが高いため、出力設定電圧を高く設定し、高温高湿時には、転写ローラ６のインピーダンスが低いため、出力設定電圧を低く設定するのが良い。
【００４８】
ステップＳ４において、記録媒体ＫＢの搬送動作が開始されると、制御部１０１は、転写ローラ６の抵抗値を検出する動作を行う。その動作について説明する。制御部１０１は、所定の電流値Ｉ１が高圧電源３０から転写ローラ６へ流れるように定電流制御を行う。制御部１０１は、所定の電流値Ｉ１の値に応じて、オンデューティのＰＷＭ信号を出力する。第１ＰＷＭ出力ポート１０２ａは、ロジック電源から電圧Ｖｃｃの供給を受けており、“Ｈ”レベルの時に電圧Ｖｃｃ、“Ｌ”レベルの時に０Ｖの電圧設定信号Ｓ１００Ａを出力する。電圧設定信号Ｓ１００Ａの電圧が“Ｈ”レベルの時、抵抗３１ｂを介して、コンデンサ３１ｃへ充電電流が流れる。一方、電圧設定信号Ｓ１００Ａの電圧が“Ｌ”レベルの時、コンデンサ３１ｃから抵抗３１ｂを介して、第１ＰＷＭ出力ポート１０２ｂへ放電電流が流れる。これを繰り返すことにより演算増幅器３３ａの＋端子の電位Ｖ０が一定となる。演算増幅器３３ａの−端子の電位Ｖ２が＋端子の電位Ｖ０より低い場合、演算増幅器３３ａの出力端子は“Ｈ”レベルを出力する。逆に、演算増幅器３３ａの−端子の電位Ｖ２が＋端子の電位Ｖ０より高い場合、演算増幅器３３ａの出力端子は“Ｌ”レベルを出力する。
【００４９】
第１ＰＷＭ出力ポート１０２ａの出力開始時、電位Ｖ２より電位Ｖ０の方が低いため、演算増幅器３３ａの出力端子は、“Ｈ”レベルとなり、２つの抵抗３４ａ，３４ｃ、トランス３４ｄ、及び抵抗３４ｇを介して、トランジスタ３４ｅのベース電流が流れる。アナログ電源Ｖｄｄ１から、例えば直流（ＤＣ）２４Ｖの電圧がトランス３４ｄの端子１から端子２を介してトランジスタ３４ｅへコレクタ電流が流れる。トランス３４ｄの端子１から端子２の巻線数とトランス２３ｄの端子５から端子６の巻線との比により、トランス３４ｄの端子６に高圧電圧が誘起される。誘起された高圧電圧は、ダイオード３４ｈにより整流され、コンデンサ３４ｉにより平滑され、抵抗３４ｊを介して、転写ローラ６及び感光体ドラム５に相当する負荷ＺＬｒ及びＺＬｃへ電流Ｉ１が流れる。トランス３４ｄの端子５から端子６の巻線数とトランス３４ｄの端子３から端子４の巻線数の比により、トランス３４ｄの端子３に電圧が誘起される。この誘起された電圧が抵抗３４ｃを介してコンデンサ３４ｂに流れると、トランス３４ｄの端子３の電位は、負の電圧となり、トランジスタ３４ｅのベース電圧も負の電圧となり、トランジスタ３４ｅのコレクタ電流は停止する。トランジスタ３４ｄの端子１に逆起電力の電圧が発生され、トランス３４ｄの端子１から端子２へ電流が流れる。この動作が以降繰り返される。電位Ｖ０の値に応じて電流Ｉ１が流れ、徐々に一定電流値となる。
【００５０】
演算増幅器４０ａの＋端子が接地されているため、演算増幅器４０ａの−端子は仮想接地となり、演算増幅器４０ａの出力端子は“Ｌ”レベルとなり、トランジスタ５０ｃ及び５０ｅの共通のベースから抵抗５０ａを介して演算増幅器４０ａの出力端子へベース電流の一部が流れる。第２のアナログ電源から電圧Ｖｄｄ２が抵抗５０ｂを介してトランジスタ５０ｃへコレクタ電流Ｉ３が流れる。コレクタ電流Ｉ３は、抵抗８０ｅへ流れる電流Ｉ２と抵抗４０ｂに流れる電流Ｉ１に分流される。
Ｉ３＝Ｉ１＋Ｉ２                                        ・・・（３）
ここで、電流Ｉ３の電流値が変換電流値Ｓ５０に相当する。
【００５１】
抵抗４０ｂに流れる電流Ｉ１は、転写ローラ６へ流れる電流Ｉ１と同じ値となる。演算増幅器４０ａの−端子は仮想接地されているため、トランジスタ５０ｃコレクタ電位Ｖ１は、電流Ｉ１と抵抗４０ｂの抵抗値Ｒ１により、次式で算出される。
Ｖ１＝Ｉ１×Ｒ１                                        ・・・（４）
式（４）により算出されるＶ１が、電流検出電圧値Ｓ４０に相当する。
【００５２】
ここで、出力２ポート１０２ｃの出力は、“Ｌ”レベルであるため、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ８０ｃには電流が流れず、抵抗８０ｅのみに電流が流れる。抵抗８０ｅの抵抗値をＲ２とすると、抵抗８０ｅに流れる電流値Ｉ２は次式で算出される。
Ｉ２＝Ｖ１／Ｒ２                                        ・・・（５）
【００５３】
演算増幅器４０ｃの＋端子の電位もＶ１となり、演算増幅器４０ｃは、−端子と出力端子が接続されているボルテージフォロワ構成のため、演算増幅器４０ｃの出力端子の電位もＶ１となる。出力１ポート１０２ｂは、“Ｌ”レベルを出力しているため、アナログスイッチ７０ａは演算増幅器４０ｃの出力端子と接続されている。従って、アナログスイッチ７０ａの出力端子も電位Ｖ１となる。ロジック電源Ｖｃｃと電位Ｖ１の電位差を抵抗３２ｂと抵抗３２ａで分圧した電位Ｖ２が演算増幅器３３ａの−端子に入力される。電位Ｖ２は、抵抗３２ａ及び抵抗３２ｂの抵抗値をそれぞれＲ３及びＲ４とすると、次式により算出される。
Ｖ２＝（Ｖｃｃ×Ｒ３＋Ｖ１×Ｒ４）／（Ｒ３＋Ｒ４）
＝（Ｖｃｃ×Ｒ３＋Ｉ１×Ｒ１×Ｒ４）／（Ｒ３＋Ｒ４）      ・・・（６）
【００５４】
転写ローラ６へ流したい電流値Ｉ１を決定し、上式（６）から電位Ｖ２を算出し、その電位と等しくなるように、電圧設定信号Ｓ１００ＡのＰＷＭ信号の周期Ｔに対する“Ｈ”レベルを出力する時間の比率であるオンデューティｗを決定する。オンデューティｗは次式で算出できる。
ｗ＝（“Ｈ”レベルの出力時間）／Ｔ                        ・・・（７）
【００５５】
上式（７）により算出されるオンデューティｗとロジック電源Ｖｃｃの積Ｖ０＝Ｖｃｃ×ｗが演算増幅器３３ａの＋端子に供給される電位となる。
【００５６】
高圧電源３０は、電位Ｖ０と電位Ｖ２が同じ値となるように動作するため、転写ローラ６に流れる電流値Ｉ１を一定とする定電流制御が可能となる。以上がステップＳ４の処理であり、ステップＳ４の処理が終了すると、ステップＳ５へ進む。
【００５７】
ステップＳ５において、インピーダンスの電圧換算値ｖを算出する。この電圧換算値ｖの算出処理を以下に説明する。
【００５８】
転写ローラ６と感光体ドラム５のインピーダンスをＲ５とすると、抵抗３４ｉの抵抗値は、Ｒ５に対して十分小さい１００ｋΩ程度とした場合、ダイオード３４ｈと抵抗３４ｊの接続点の電位Ｖ３は、次式で算出される。
Ｖ３＝Ｉ１×Ｒ５                                        ・・・（８）
【００５９】
演算増幅器４０ａの−端子は、仮想接地のため、演算増幅器６０ｃの−端子の電位Ｖ４は、抵抗６０ａと抵抗６０ｂとにより分圧値となり、抵抗６０ａ及び抵抗６０ｂの抵抗値をそれぞれＲ６及びＲ７とすると、電位Ｖ４は、次式で算出される。
Ｖ４＝（Ｖ３×Ｒ７）／（Ｒ６＋Ｒ７）                    ・・・（９）
【００６０】
演算増幅器６０ｃの＋端子も同電位Ｖ４となる。演算増幅器６０ｃの出力端子は“Ｌ”レベルとなり、トランジスタ６０ｆとトランジスタ６０ｉの共通のベースから抵抗６０ｄを介してベース電流が流れる。第２アナログ電源Ｖｄｄ２から抵抗６０ｅ、トランジスタ６０ｆを介して抵抗６０ｇに電流Ｉ５が流れる。抵抗６０ｇの抵抗値をＲ８とすると、電流Ｉ４は次式で算出される。
Ｉ４＝Ｖ４／Ｒ８                                      ・・・（１０）
【００６１】
同様に、第２アナログ電源Ｖｄｄ２から抵抗６０ｈを介してトランジスタ６０ｉを介して電流Ｉ４が流れる。ここで、電流Ｉ４の電流値が電圧検出電流値に相当する。
【００６２】
更に、第２アナログ電源Ｖｄｄ２からも抵抗５０ｄ、トランジスタ５０ｅを介して電流Ｉ３が流れる。この結果、抵抗６０ｊには、電流Ｉ３と電流Ｉ４とをあわせた電流Ｉ５が流れる。
Ｉ５＝Ｉ３＋Ｉ４                                      ・・・（１１）
【００６３】
この結果、抵抗６０ｊ及び抵抗６０ｇの抵抗値を共にＲ８とすると、トランジスタ６０ｉと抵抗６０ｊの接続点の電位Ｖ５は、次式で算出される。
Ｖ５＝Ｉ４×Ｒ８                                      ・・・（１２）
【００６４】
演算増幅器６０ｋの＋端子電位もＶ５となり、−端子と出力端子が接続されているボルテージフォロワ構成のため、演算増幅器６０ｋの出力端子の電位もＶ５となる。同様に、演算増幅器６０ｌの出力端子の電位もＶ５となる。ここで、電位Ｖ５が電圧検出電圧値Ｓ６０に相当する。Ａ／Ｄコンバータ１０２ｄによりアナログ値Ｖ５をデジタル値ｇに変換する。Ａ／Ｄコンバータ１０２ｄの分解能をｊとすると、デジタル値ｇは、次式で算出される。
ｇ＝Ｖ５／Ｖｒｅｆ×ｊ                                ・・・（１３）
【００６５】
ここで、分解能ｊは、２５５（８ｂｉｔ）とする。又、Ｖｒｅｆは、ＰＷＭ出力及びＡ／Ｄコンバータの基準電圧であり、ロジック電源Ｖｃｃと同じ電圧値である。
【００６６】
デジタル値ｇから転写ローラ６と感光体ドラム５のインピーダンスの電圧換算値ｖを次式で算出する。
ｖ＝（ｇ／ｊ）×Ｖｒｅｆ×（Ｒ６＋Ｒ７）／Ｒ７          ・・・（１４）
【００６７】
以上がステップＳ５の処理であり、ステップＳ５の処理が終了すると、ステップＳ６へ進む。
【００６８】
ステップＳ６において、出力抵抗値の算出をする。出力抵抗値の算出処理を以下説明する。
【００６９】
電位Ｖ５は、今までの計算式から次式に変換できる。
Ｖ５＝Ｉ１×（Ｒ５×Ｒ７）／（Ｒ６＋Ｒ７）
＋Ｉ１×{１＋（Ｒ１／Ｒ２）}×Ｒ８                    ・・・（１５）
【００７０】
式（１５）の前段は、転写ローラ６と感光体ドラム５のインピーダンス分である。後段はこれから説明する出力抵抗分である。
【００７１】
一般的な電子写真プリンタでは、高圧電源３０の出力抵抗３４ｊに３０ＭΩ〜１００ＭΩの抵抗値を実装することが知られている。転写ローラ６のインピーダンスが温度及び湿度により大きく変動するため、このインピーダンスの変動を抑制することが目的である。例えば、高温高湿時の転写ローラ６のインピーダンスは１０ＭΩ程度であり、低温低湿時の転写ローラ６のインピーダンスは２００ＭΩ程度となる。転写ローラ６のインピーダンスは、高温高湿時と低温低湿時とで２０倍の変動となる。
【００７２】
一方、出力抵抗３４ｊに３０ＭΩを実装した場合、高圧電源３０から見たインピーダンスは、高温高湿時では４０ＭΩ、低温低湿時では２３０ＭΩとなり、その変動は、６倍以下まで抑制できる。
【００７３】
実施例１では、出力抵抗３４ｊとして１００ｋΩを実装しているが、等価的に、出力抵抗３４ｊに３０ＭΩが実装されているような出力電圧Ｖｏを出力することを可能にしている。更に、出力抵抗３４ｊを３０ＭΩ又は１００ＭΩへ切り替えることを可能にしている。高温高湿時には１００ＭΩに切り替え、低温低湿時には３０ＭΩに切り替えている。これにより、高圧電源３０から見たインピーダンスは、高温高湿時では１１０ＭΩ、低温低湿時では２３０ＭΩとなり、その変動は、約２倍まで抑制できる。
【００７４】
出力抵抗３４ｊの等価抵抗は、第２出力ポート１０２ｃから出力される抵抗可変信号Ｓ１００Ｃによって切り替える。抵抗可変信号Ｓ１００Ｃが“Ｌ”レベルの場合、出力抵抗３４ｊを３０ＭΩとし、抵抗可変信号Ｓ１００Ｃが“Ｈ”レベルの場合、出力抵抗３４ｊを１００ＭΩとする。式（１５）の後段が出力抵抗値分である３０ＭΩの電圧検出分とし、以下の式により抵抗値の定数を決定する。
Ｉ１×{１＋（Ｒ１／Ｒ２）}×Ｒ８
＝（Ｉ１×３０ＭΩ）×Ｒ７／（Ｒ６＋Ｒ７）      ・・・（１６）
３０ＭΩ＝（１＋Ｒ１／Ｒ２）×Ｒ８×（Ｒ６＋Ｒ７）／Ｒ７・・・（１６）’
【００７５】
次に、抵抗可変信号Ｓ１００Ｃが“Ｈ”レベルの場合、抵抗８０ａと抵抗８０ｂに電流が流れ、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ８０ｃのゲートに電圧がかかり、電流Ｉ２は抵抗８０ｄを介してｎ型ＭＯＳＦＥＴ８０ｃのソースへ流れる。式（１４）のＲ２を抵抗８０ｄの抵抗値Ｒ９とＲ２の並列に切り替える。この時の出力抵抗３４ｊを１００ＭΩとする。出力抵抗値分である１００ＭΩの電圧検出分は、以下の計算式を用いて抵抗値の定数を決定する。
Ｉ１×{１＋（Ｒ１×（Ｒ２＋Ｒ９）／Ｒ２×Ｒ９}×Ｒ８
＝（Ｉ１×１００ＭΩ）×Ｒ７／（Ｒ６＋Ｒ７）      ・・・（１７）
１００ＭΩ＝［{（１＋Ｒ１×（Ｒ２＋Ｒ９）}／（Ｒ２×Ｒ９）］×Ｒ８
×（Ｒ６＋Ｒ７）／Ｒ７                      ・・・（１７）’
【００７６】
式（１６）’と式（１７）’により、高圧電源３０は、出力抵抗３４ｊに３０ＭΩ又は１００ＭΩを実装しているような電圧を出力することができる。
【００７７】
表２に基づき、ステップＳ３で求めた環境値ｘより、出力抵抗値ｒを３０ＭΩとするか１００ＭΩとするかを決定する。
【００７８】
【表２】
2014233184.tif 000004
【００７９】
以上が、ステップＳ６の処理であり、ステップＳ６の処理が終了すると、ステップＳ７へ進む。
【００８０】
ステップＳ７において、記録媒体ＫＢに印加する出力設定電圧ｆを算出する。この算出処理を以下説明する。先ず、環境値ｘの値に基づいて、係数ｃと係数ｄの値を表３に基づいて決定する。
【００８１】
【表３】
2014233184.tif 000005
【００８２】
表３により、環境値ｘに対する係数ｃ及び係数ｄの値を決定したら、インピーダンス電圧換算値ｖを用いて、出力設定電圧ｆを次式により算出する。
ｆ＝ｃ×ｖ＋ｄ×１０００                              ・・・（１８）
【００８３】
表１より、環境値ｘの値が小さい時は高温高湿であり、大きい時は低温低湿となっている。低温低湿時では転写ローラ６と感光体ドラム５のインピーダンスが大きくなるため、インピーダンス電圧換算値ｖが大きくなる。インピーダンスが大きいと転写電流が流れにくいため、出力設定電圧ｆの値を大きくする必要がある。この結果、表２で記載したように環境値ｘが４から８までは係数ｄの値を徐々に大きくし、出力設定電圧が高くなるようにしている。
【００８４】
一方、高温高湿時では転写ローラ６と感光体ドラム５のインピーダンスが小さくなるため、インピーダンス電圧換算値ｖが小さくなる。インピーダンスが小さいと転写電流が流れやすいため、出力設定電圧ｆの値を小さくする必要がある。しかしながら、環境値ｘの値が１から３では、出力抵抗を３０ＭΩではなく、１００ＭΩとしている。この結果、トータルのインピーダンスが大きく、転写電流が流れにくいため、出力設定電圧ｆを大きくする必要がある。
【００８５】
従って、表３に示されているように、環境値ｘが１から３での係数ｄの値を徐々に大きくし、更に、環境値ｘが４から８の係数ｄの値よりも大きくしている。以上がステップＳ７の処理であり、ステップＳ７の処理が終了すると、ステップＳ８へ進む。
【００８６】
ステップＳ８において、ステップＳ６で算出した出力抵抗値ｒが３０ＭΩと１００ＭΩとの何れかを判定し、出力抵抗値ｒが３０ＭΩの場合は、ステップＳ９へ進み、ステップＳ９において、出力２ポート１０２ｃの出力する抵抗可変信号Ｓ１００ｃを初期値“Ｌ”レベルのまま維持し、ステップＳ１１へ進む。一方、ステップＳ８の判定で、出力抵抗値ｒが３０ＭΩの場合は、ステップＳ１０へ進み、ステップＳ１０において、出力２ポート１０２ｃの出力する抵抗可変信号Ｓ１００ｃを“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに切り替え、ステップＳ１１へ進む。
【００８７】
ステップＳ１１において、媒体センサ１９が検出する媒体位置情報に基づいて、記録媒体ＫＢの先端が転写ローラ６と感光体ドラム５に接触してから数ｍｍのタイミングで、第１出力ポート１０２ｂから出力される選択信号Ｓ１００Ｂを“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに切り替える。選択信号Ｓ１００Ｂを“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに切り替えると、アナログスイッチ７０ａの出力端子は、演算増幅器４０ｃの出力端子から演算増幅器６０ｋの出力端子に切り替わる。この結果、高圧電源３０は、転写ローラ６へ流れる電流Ｉ１が一定となるような定電流制御方式から、出力設定電圧ｆが一定となるような定電圧制御方式に切り替わる。ステップＳ１１の処理が終了すると、ステップＳ１２へ進む。
【００８８】
ステップ１２において、第１ＰＷＭ出力ポート１０２ａから出力される電圧設定信号Ｓ１００Ａの電圧設定信号１００Ａのオンデューティｗを算出して、算出したオンデューティｗに変更する。先ず、出力設定電圧ｆに相当する電位Ｖ５を次式で算出する。
Ｖ５＝ｆ×Ｒ７／（Ｒ６＋Ｒ７）                    ・・・（１９）
【００８９】
電位Ｖ５をプルアップ抵抗３２ｂと抵抗３２ａで分圧して電位Ｖ２に変換する。抵抗３２ａ及び抵抗３２ｂの抵抗値をそれぞれＲ３及びＲ４とすると、電位Ｖ２は、次式で算出できる。
Ｖ２＝（Ｖｃｃ×Ｒ３＋Ｖ５×Ｒ４）／（Ｒ３＋Ｒ４）    ・・・（２０）
【００９０】
ここで、電位Ｖ０が電位Ｖ２と一致するように、式（７）より、第１ＰＷＭ出力ポート１０２ａから出力される電圧設定信号１００Ａのオンデューティｗを変更する。これにより、演算増幅器３３ａの−端子の電位Ｖ２が電位Ｖ０と一致するように、フィードバック制御が行われ、ステップＳ１２の処理が終了すると、ステップＳ１３へ進む。
【００９１】
ここで、定電圧制御方式の回路動作を説明する。
先ず、転写ローラ６に流れる電流値が変動しても電位Ｖ５は変動しない。転写ローラ６へ流れる電流値がＩ１からΔＩ１だけ増加して、Ｉ１ａに変動し、電位Ｎ３が電位Ｖ３ａに変動したと仮定すると、次式が成り立つ。
Ｉ１ａ＝Ｉ１＋ΔＩ１                                ・・・（２１）
【００９２】
この結果、電位Ｖ４も電位Ｖ４ａに変動する。
Ｖ４ａ＝Ｖ３ａ×Ｒ７／（Ｒ６＋Ｒ７）              ・・・（２２）
【００９３】
電位Ｖ４が電位Ｖ４ａに変動したため、電流Ｉ５もＩ５ａに変動する。
Ｖ４ａ＝Ｉ５ａ×Ｒ８                                ・・・（２３）
【００９４】
電流Ｉ１がΔＩ１だけ増加したため、電位Ｖ１はΔＶ１だけ増加し、電位Ｖ１ａに変動する。
ΔＶ１＝ΔＩ１×Ｒ１                                ・・・（２４）
Ｖ１ａ＝Ｖ１＋ΔＶ１＝Ｖ１＋ΔＩ１×Ｒ１            ・・・（２５）
【００９５】
電位Ｖ１が電位Ｖ１ａへ変動したため、電流Ｉ２もＩ２ａへ変動する。
Ｉ２ａ＝Ｖ１ａ／Ｒ２＝（Ｖ１＋ΔＶ１×Ｒ１）／Ｒ２  ・・・（２６）
【００９６】
同様に、電流Ｉ３もＩ３ａへ変動する。
Ｉ３ａ＝Ｉ１ａ＋Ｉ２ａ                              ・・・（２７）
【００９７】
式（２４）から式（２７）により、Ｉ３ａは、次のように変換できる。
Ｉ３ａ＝（Ｉ１＋Ｉ２）＋（１＋Ｒ１／Ｒ２）×ΔＩ１      ・・・（２８）
【００９８】
電流が変動しても、電位Ｖ５は変動しないことから、電流Ｉ４も変動しない。
Ｉ４ａ＝Ｉ４＝Ｉ３ａ＋Ｉ５ａ                          ・・・（２９）
Ｖ５＝Ｉ４ａ×Ｒ８
＝{（Ｉ１＋Ｉ２）＋（１＋Ｒ１／Ｒ２）}×ΔＩ１＋Ｖ４ａ・・・（３０）
【００９９】
電流Ｉ１がΔＩ１だけ増加しても電位Ｖ５は変動しないことから、式（１５）と式（３０）は同じになる。式（１５）と式（３０）を等置すると、
Ｖ３ａ＝Ｖ３−（１＋Ｒ１／Ｒ２）×Ｒ８×（Ｒ６＋Ｒ７）／Ｒ７×ΔＩ１
【０１００】
式（１６）’より、
Ｖ３ａ＝Ｖ３−３０ＭΩ×ΔＩ１                        ・・・（３１）
となり、出力抵抗３４ｊへ３０ＭΩを実装した回路と等価となる。
【０１０１】
同様に、第２出力ポート１０２ｃから出力される抵抗可変信号Ｓ１００Ｃを“Ｈ”レベルとした場合、式（１７）’より、
Ｖ３ａ＝Ｖ３−１００ＭΩ×ΔＩ１                      ・・・（３２）
となり、出力抵抗３４ｊへ１００ＭΩを実装した回路と等価となる。
【０１０２】
このように、第２出力ポート１０２ｃから出力される抵抗可変信号Ｓ１００Ｃを“Ｌ”レベルと“Ｈ”レベルとに切り替えることで、出力抵抗３４ｊを切り替えることが可能になる。
【０１０３】
ステップＳ１３において、媒体センサ１９により検出された媒体位置情報に基づいて、記録媒体ＫＢの後端が転写ローラ６と感光体ドラム５から非接触となる数ｍｍ前のタイミングにおいて、第１ＰＷＭ出力ポート１０２ａから出力される電圧設定信号Ｓ１００Ａのオンデューティを“０”とする。コンデンサ３１ｃの電荷を放電し、電位Ｖ０も０Ｖとなる。演算増幅器３３ａの出力も“Ｌ”レベルとなり、トランジスタ３４ｅのベース電圧も０Ｖとなり、トランジスタ３４ｅのコレクタ電流も流れなくなる。この結果、高圧電源３０の出力がオフし、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４において、トナー２３が記録媒体ＫＢに転写する動作が完了し、ステップＳ１５へ進む。
【０１０４】
ステップＳ１５において、第１出力ポート１０２ｂから出力される選択信号１００Ｂを“Ｌ”レベルに切り替える。この結果、第１ＰＷＭ出力ポート１０２ａ、第１出力ポート１０２ｂ及び第２出力ポート１０２ｃの出力信号は、全て初期値と同じになり、処理が終了する。
【０１０５】
ここでは、温度ｔ及び湿度ｈにより水蒸気量ｘを算出し、この水蒸気量ｘの算出結果に基づいて環境値ｘを算出したが、温度ｔと湿度ｈの簡略なテーブル表を作成し、それに基づいて環境値ｘを算出しても良い。
【０１０６】
環境値ｘにより出力抵抗を切り替えることのメリットについて説明する。
【０１０７】
図７は、高温高湿時の転写電圧と転写電流の関係を示す特性図である。
高温高湿時の転写ローラ６の電圧／電流特性と出力抵抗を３０ＭΩにした場合と１００ＭΩにした場合の違いが分かるように示したものである。出力設定電圧が高すぎて、転写電流が多過ぎる場合、転写ローラ６と記録媒体ＫＢとの間にて放電が発生し、その放電個所だけトナー２３が抜ける「白チリ」といった転写不良が発生する。逆に出力設定電圧が低過ぎて、転写電流が少な過ぎる場合、トナー２３が記録媒体ＫＢ上に転写されずに感光体ドラム５に残ってしまう「かすれ」といった転写不良が発生する。転写不良が発生しないエリアを転写良好エリアＡＲとした。ここでは、転写電流が１０〜２０μＡ流れる場合を転写良好エリアと仮定した。高温高湿時の場合、転写ローラ６のインピーダンスが低いため、転写電流が流れやすい。
【０１０８】
この結果、出力抵抗３４ｊを３０ＭΩとするよりも１００ＭΩにした方が出力設定電圧の範囲が広く取れることが分かる。
【０１０９】
図８は、低温低湿時の転写電圧と転写電流の関係を示す特性図である。
低温低湿時の場合、高温高湿時と異なり、転写ローラ６のインピーダンスが高いため、転写電流が流れにくい。高温高湿時の場合と同様に出力抵抗を３０ＭΩとするよりも１００ＭΩにした方が出力設定電圧の範囲が広くとれることが分かる。又、高温高湿時と異なり、低温低湿時の転写ローラ６のインピーダンスが十分高いため、出力抵抗を３０ＭΩにした場合でも十分出力設定電圧の範囲が広くとれることが分かる。低温低湿時の出力抵抗を１００ＭΩにした場合、３０ＭΩよりも高圧電源３０の転写電圧供給能力を高くしなければならないことが分かる。高圧電源３０の転写電圧供給能力を高くした場合、ダイオードやコンデンサなどの耐圧を上げる必要があり、コストが上昇するというデメリットが発生する。従って、低温低湿時における出力抵抗３４ｊは３０ＭΩとする方が望ましい。
【０１１０】
ここでは、環境値ｘに基づいて出力抵抗３４ｊを算出したが、記録媒体ＫＢの搬送速度、タイプ、重さ及びサイズ等に基づいて出力抵抗３４ｊを算出しても良い。例えば、記録媒体ＫＢがＯＨＰ用紙といったインピーダンスが高い特殊媒体では、転写電流が流れにくいため、環境値ｘによらず出力抵抗を１００ＭΩとする方が良い。更に、ハガキといった転写良好エリアが狭い特殊媒体の場合も、環境値ｘによらず出力抵抗を１００ＭΩとする方が良い。
【０１１１】
ここでは、Ａ／Ｄコンバータ１０２ｄ，１０２ｅ，１０２ｆとＰＷＭ１出力の分解能を８ｂｉｔで説明したが、この分解能を上げることで、より出力設定電圧ｆの設定誤差を小さくすることができる。
【０１１２】
（実施例１の効果）
本発明の実施例１によれば、温度ｔ及び湿度ｈに基づいて、環境値ｘを算出し、この環境値ｘに基づいて、変換手段５０における所定の抵抗値を切り替えることによって、高圧電源３０の出力抵抗３４ｊの等価的な抵抗値を切り替えるようにしている。これにより、次の（１），（２）のような効果がある。
【０１１３】
（１）  高温高湿時においては、等価的な出力抵抗値を例えば、１００ＭΩといった高いインピーダンスに切り替えることで、出力設定電圧範囲が広くなり、転写不良を無くすことが可能となる。
【０１１４】
（２）  低温低湿時においては、等価的な出力抵抗値を例えば、３０ＭΩといった低いインピーダンスに切り替えることで、高圧電源３０の転写供給電圧値を低く抑えることが可能となる。これにより、耐圧の低いダイオードやコンデンサにより、高圧電源３０を構成できるため、高圧電源３０のダイオードやコンデンサの部品コストを削減できる。
【実施例２】
【０１１５】
（実施例２の構成）
図９は、本発明の実施例２の画像形成装置における高圧電源３０とその制御手段の概略を示すブロック図であり、実施例１を示す図１と共通の要素には共通の符号が付されている。
【０１１６】
本実施例２の高圧電源システムは、実施例１と同様の高圧電源３０、電流検出手段４０、変換手段５０、電圧検出手段６０、選択手段７０、抵抗可変手段８０、温度検出手段９１及び湿度検出手段９２と、実施例１とは機能が異なる制御手段１００Ａとから構成されている。制御手段１００Ａは、実施例１と機能が異なる制御部１０１Ａ及びＩ／Ｆ１０２Ａから構成されている。
【０１１７】
制御部１０１Ａは、実施例１と同様の出力制御部１０１ａ、演算部１０１ｂ及び判定部１０１ｃと、実施例１のテーブル１０１ｄに代えて、テーブル１０１ｄとは異なるテーブル１０１ｅを有している。Ｉ／Ｆ１０２Ａは、実施例１のＩ／Ｆ１０２中の第２出力ポート１０２ｃに代えて、ＰＷＭ信号を出力する第２ＰＷＭ出力ポート１０２ｇを有している。実施例２のその他の構成は、実施例１の構成と同様である。
【０１１８】
（実施例２の動作）
本実施例２における画像形成装置１の全体動作は、実施例１の動作と同様であるため、省略し、実施例１と動作の異なる実施例２の高圧電源システムの動作を以下説明する。
【０１１９】
図１０は、図９の高圧電源システムの処理を示すフローチャートであり、実施例１を示す図５と共通の要素には共通の符号が付されている。
【０１２０】
片面印刷において、高圧電源３０が電圧及び電流の供給を開始する前から停止するに至るまでの回路動作について、図９のブロック図及び図１０のフローチャートを用いて説明する。
【０１２１】
実施例２の高圧電源システムの処理が開始されると、ステップＳ２１へ進む。ステップＳ２１において、第１ＰＷＭ出力ポート１０２ａ、第１出力ポート１０２ｂ及び第２ＰＷＭ出力ポート１０２ｇは初期化される。第１ＰＷＭ出力ポート１０２ａはオンデューティは“０”、第１出力ポート１０２ｂは“Ｌ”レベル、第２ＰＷＭ出力ポート１０２ｇはオンデューティは“０”とされ、ステップＳ２へ進む。
【０１２２】
ステップＳ２〜Ｓ５において、実施例１と同様の処理を行う。即ち、ステップＳ２において、温度センサ９１が検出した電気信号をＡ／Ｄコンバータ１０２ｅによりデジタル値に変換して温度ｔを検出すると共に、湿度センサ９２が検出した電気信号をＡ／Ｄコンバータ１０２ｆによりデジタル値に変換して湿度値ｈを検出して、ステップＳ３へ進む。ステップＳ３において、実施例１と同様に、検出された温度ｔ及び湿度ｈに基いて、環境値ｘを算出し、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４において、第１ＰＷＭ出力ポート１０２ａから出力される電圧設定信号Ｓ１００Ａのオンデューティを変更し、高圧電源３０から電流値Ｉ１を一定にする定電流出力を行い、ステップＳ５へ進む。ステップＳ５において、インピーダンスの電圧換算値ｖを算出し、ステップＳ６Ａへ進む。
【０１２３】
ステップＳ６Ａにおいて、実施例１における表２に代えて、表４に従って、出力抵抗ｒを算出し、ステップＳ７Ａへ進む。
【０１２４】
【表４】
2014233184.tif 000006
【０１２５】
ステップＳ７Ａにおいて、実施例１における表３に代えて、表５の算出表に基づいて、環境値ｘから係数ｃと係数ｄの値を決定する。実施例１と同様に、係数ｃ、係数ｄ及びインピーダンス電圧換算値ｖを用いて、式（１８）より出力設定電圧ｆを算出し、ステップＳ２２へ進む。
【０１２６】
【表５】
2014233184.tif 000007
【０１２７】
ステップＳ２２において、第２ＰＷＭ出力ポート１０２ｇから出力される抵抗可変信号Ｓ１００Ｃのオンデューティｚを表６に従って算出する。
【０１２８】
【表６】
2014233184.tif 000008
【０１２９】
ここで、表６におけるオンデューティ算出時の条件は、下記の通りである。
Ｒ１＝２０ｋΩ、Ｒ６＝５０ｋΩ、Ｒ７＝２０ｋΩ、Ｒ８＝２．２ｋΩ
【０１３０】
又、表６の抵抗値Ｒ２’、式（１６）’のＲ２として、出力抵抗値を代入して算出した抵抗値である。Ｒ２＝４．５ｋΩ、Ｒ９＝１．１６５ｋΩとした場合、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ８０ｃのオン時間とオフ時間を調整することでＲ２’の抵抗値を可変にすることができる。ｎ型ＭＯＳＦＥＴ８０ｃのオン時間とオフ時間は、第２ＰＷＭ出力ポート１０２ｇのオンデューティを調整することで可能となる。ｎ型ＭＯＳＦＥＴ８０ｃのオン時間は、式（７）のｗをｚに入れ替えることで算出できる。ＰＷＭ信号の周期Ｔは、記録媒体ＫＢの搬送速度より十分小さい値とする。
【０１３１】
Ｒ２’の抵抗値は、Ｒ２とＲ９の並列合成抵抗値をＲ１０とすると、次式で算出される。
Ｒ２’＝Ｒ２×（１−ｚ）／ｊ＋Ｒ１０×ｚ            ・・・（３３）
【０１３２】
以上がステップＳ２２の処理であり、ステップＳ２２の処理が終了すると、ステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１〜Ｓ１４において、実施例１と同様の処理を行う。即ち、ステップＳ１１において、第１出力ポート１０２ｂから出力される選択信号Ｓ１００Ｂを“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに切り替え、定電流制御から定電圧制御へ切り替え、ステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２において、第１ＰＷＭ出力ポート１０２ａのオンデューティを出力設定電圧ｆに従って切り替え、ステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３において、第１ＰＷＭ出力ポート１０２ａのオンデューティを“０”に変更し、高圧電源３０の出力をオフにし、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４において、第１出力ポート１０２ｂの電圧レベルを“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに切り替え、高圧電源３０は定電圧制御から定電流制御に切り替え、ステップＳ２３へ進む。
【０１３３】
ステップＳ２３において、第２ＰＷＭ出力ポート１０２ｇのオンデューティを“０”に変更し、出力抵抗を初期値と同じ３０ＭΩに戻す。実施例１では、環境値ｘに対する出力抵抗を３０ＭΩと１００ＭΩといずれか一方にしか切り替えられなかった。これに対して、実施例２では、環境値ｘに対する出力抵抗を３０ＭΩから１００ＭΩまで１０ＭΩ単位で切り替えることが可能となっている。
【０１３４】
図１１は、実施例１における転写電圧と転写電流の関係を示す特性図である。
図１１において、横軸は転写電流Ｉ１であり縦軸は転写電圧Ｖ３である。転写電流Ｉ１が０の時の転写電圧Ｖ３の値は、出力設定電圧ｆと同じ値となる。この時のインピーダンスの電圧換算値ｖを共に１，０００Ｖとした。環境値３では出力抵抗が１００ＭΩであり、環境値４では出力抵抗が３０ＭΩとなっている。環境値ｘが３と４とでは、転写電流Ｉ１に対して、転写電圧Ｖ３が大きく変動する。従って、環境値３と４とを誤検出した場合、転写電圧と転写電流の特性が大きく変動する。
【０１３５】
図１２は、実施例２における転写電圧と転写電流の関係を示す特性図である。
図１２の横軸及び縦軸は、図１１と同様である。環境値３では、出力抵抗が８０ＭΩであり、環境値４では出力抵抗が７０ＭΩとなっている。環境値が３と４とでは、転写電流Ｉ１に対して、転写電圧Ｖ３が大きく変動しにくい。環境値３と４とを誤検出した場合でも、転写電圧と転写電流の特性の変動が小さい。
【０１３６】
ここでは、環境値ｘに基づき、出力抵抗を決定する場合の例を示したが、水蒸気量から直接出力抵抗を算出しても良い。この算出方法によれば、出力抵抗を１０ＭΩ単位でなく、水蒸気量と出力抵抗に線形性を持たせることで、転写電圧と転写電流の特性をもっと細かく最適値に近づけることができる。
【０１３７】
（実施例２の効果）
実施例２によれば、環境値ｘの検出結果に基づいて、所定の抵抗値を１０ＭΩ単位で切り替えるようにしている。これにより、環境値ｘの３と４との違いによる転写特性の変動を抑制でき、環境値ｘを誤検出した場合にも、転写不良を無くすことが可能とある。
【０１３８】
（変形例）
本発明は、上記実施例１、２に限定されず、種々の利用形態や変形例が可能である。この利用形態や変形例として、例えば、次の（１），（２）のようなものがある。
【０１３９】
（１）  実施例１、２の説明では、高圧電源３０は、転写ローラ６に出力電圧Ｖｏ及び出力電流Ｉｏを出力するものであるとして説明したが、高圧電源３０の出力電圧Ｖｏ及び出力電流Ｉｏの出力先は、転写ローラ６に限定されない。高圧電源３０の出力先を帯電ローラ２１、ドナー供給ローラ２３、又は現像ローラ２４として、それぞれに供給される出力電圧Ｖｏ及び出力電流Ｉｏを温度検出値及び湿度検出値に応じて制御するようにしても良い。
【０１４０】
（２）  実施例１、２の説明では、画像形成装置は、電子写真方式を用いたプリンタであるとして説明したが、複写機及びマルチファンクションプリンタ等にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１４１】
１        画像形成装置
５        感光体ドラム
６        転写ローラ
３０        高圧電源
４０        電流検出手段
５０        変換手段
６０        電圧検出手段
７０        選択手段
８０        抵抗可変手段
９１        温度検出手段
９２        湿度検出手段
【図１】
2014233184.tif 000009
【図２】
2014233184.tif 000010
【図３】
2014233184.tif 000011
【図４】
2014233184.tif 000012
【図５】
2014233184.tif 000013
【図６】
2014233184.tif 000014
【図７】
2014233184.tif 000015
【図８】
2014233184.tif 000016
【図９】
2014233184.tif 000017
【図１０】
2014233184.tif 000018
【図１１】
2014233184.tif 000019
【図１２】
2014233184.tif 000020