(57)【要約】【課題】電源装置の出力電圧に生じるノイズや電圧変動を低減する。【解決手段】駆動部４０４は、圧電トランス４０５を駆動周波数の入力電圧Ｖ１で駆動する。フィードバック部４０２は、圧電トランス４０５により生成した出力電圧Ｖｄｃに基づいて入力電圧Ｖ１を変更する。検出部４０７は、検出電圧Ｖｄを検出する。制御部５００は、圧電トランス４０５を複数の周波数の入力電圧Ｖ１で駆動し、出力電圧Ｖｄｃを大きさの異なる２種類の負荷に供給する。制御部５００は、複数の周波数と２種類の負荷のそれぞれの組み合わせで検出した検出電圧Ｖｄに基づいて駆動周波数ｆｃを設定する。【選択図】図４
2018207674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を出力電圧に変換する圧電トランスと、
前記入力電圧の電圧レベルを検出する検出手段と、
前記圧電トランスを複数の周波数の入力電圧で駆動し、前記圧電トランスにより生成した所定の出力電圧を大きさが異なる複数の負荷に供給した時に、同一周波数の時の前記検出手段の検出値の範囲が所定範囲以内となるように前記入力電圧の駆動周波数を設定する設定手段と、を備える、
ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記設定手段は、前記出力電圧を大きさが異なる２つの負荷に供給したときの前記検出手段の検出値の差が前記所定範囲以内となるように前記駆動周波数を設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記設定手段は、前記圧電トランスを前記入力電圧で駆動する際に、前記入力電圧の周波数を、所定周波数から低くなる方向に周波数掃引する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源装置と、
前記電源装置により電圧が印加される像担持体と、
形成する画像に応じて前記像担持体を露光することで前記像担持体上に静電潜像を形成すると共に、前記設定手段の設定に際して前記像担持体を強度の異なる複数の光量で露光することで、前記複数の負荷を形成する露光手段と、を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記設定手段は、画像形成装置の電源投入時に、前記駆動周波数を設定することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記設定手段は、装置本体の内部における環境の変化が予め設定された許容範囲を超えた場合に、前記駆動周波数を設定することを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
入力電圧を出力電圧に変換する圧電トランスに印加する前記入力電圧の駆動周波数を設定する設定方法であって、
前記入力電圧の電圧レベルを検出する検出工程と、
前記圧電トランスを複数の周波数の入力電圧で駆動し、前記圧電トランスにより生成した所定の出力電圧を大きさが異なる複数の負荷に供給した時に、同一周波数の時の前記検出工程における検出値の範囲が所定範囲以内になるように前記入力電圧の駆動周波数を設定する設定工程と、を備える、
ことを特徴とする駆動周波数の設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電トランスを有する電源装置、電源装置を備える画像形成装置、及び圧電トランスを駆動する入力電圧の駆動周波数の設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の高電圧を発生する電源装置において、圧電トランスにより一次側の入力電圧を昇圧させて二次側に高電圧の出力電圧を出力させるものが広く用いられている。圧電トランスを有する電源装置は、圧電トランスの共振周波数と等しい駆動周波数の入力電圧で作動させた場合に大きな昇圧比と高い電力効率とが得られる。
【０００３】
特許文献１には、圧電トランスを用いて生成した出力電圧を帯電ローラ等に印加する電源装置が記載される。特許文献１に記載の電源装置では、圧電トランスを駆動する信号の周波数を掃引することにより、その時に検出した信号の電圧が最小となる周波数を共振周波数として保持し、共振周波数に駆動周波数を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２５１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の電源装置のように、瞬間的又は変動周期が短い負荷変動に対して、その都度周波数掃引を実行して駆動周波数を調整していたのでは、調整そのものが間に合わず、電源装置の出力にノイズや電圧変動が発生することがあった。
【０００６】
本発明は、電源装置の出力電圧に生じるノイズや電圧変動を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電源装置は、入力電圧を出力電圧に変換する圧電トランスと、前記入力電圧の電圧レベルを検出する検出手段と、前記圧電トランスを複数の周波数の入力電圧で駆動し、前記圧電トランスにより生成した所定の出力電圧を大きさが異なる複数の負荷に供給した時に、同一周波数の時の前記検出手段の検出値の範囲が所定範囲以内となるように前記入力電圧の駆動周波数を設定する設定手段と、を備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電源装置の出力電圧に生じるノイズや電圧変動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１のプリンタの構成の説明図である。
【図２】帯電ローラに電圧を印加する電源装置のブロック図である。
【図３】電源装置の直流高圧電源のブロック図である。
【図４】電源装置の直流高圧電源の回路図である。
【図５】圧電トランスの周波数特性の説明図である。
【図６】直流高圧電源の負荷の等価回路の説明図である。
【図７】画像形成中の動的負荷変動に伴う直流電圧の変動の説明図であり、（ａ）は負荷変動、（ｂ）は比較例における出力電圧の変動、（ｃ）は実施の形態１における出力電圧の変動である。
【図８】プリンタの動作制御のフローチャートである。
【図９】駆動周波数設定制御のフローチャートである。
【図１０】駆動周波数ごとの検出電圧のサンプリングの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１１】
＜実施の形態１＞
実施の形態１では、電子写真方式の画像形成装置において像担持体を帯電させる帯電ローラに直流電圧を出力する電源装置について説明する。
【００１２】
（プリンタ）
図１は実施の形態１のプリンタの構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置の一例であるプリンタ１００は、装置本体１００Ａを備え、装置本体１００Ａにおいて電子写真方式の画像形成を実行する。装置本体１００Ａには、下側（上流側）から上側（下流側）に向かってシート給送部１０、画像形成部２０、定着装置３０、シート排出部４０が設けられている。
【００１３】
シート給送部１０は、カセット１１又は手差しトレイ１６に積載されたシートＰを画像形成部２０へ給送する。シート検知センサＳ１は、カセット１１にシートＰが収納されているか否かを検知する。ピックアップローラ１２は、カセット１１に収納されたシートＰを分離部１３へ送出する。分離部１３は、正転ローラにより最上位のシートＰを給送しつつ反転ローラにより重送されたシートを逆送してシートＰを１枚に分離する。給送ローラ１４は、分離部１３が給送パスＰＳ１に送り出したシートＰをレジストローラ１５へ搬送する。レジ前センサＳ２は、シートＰの先端がレジストローラ１５のニップに到達するタイミングを検知する。レジストローラ１５は、回転を停止したニップにシートＰの先端を突き当ててシートＰの斜行を矯正する。レジストローラ１５は、シートＰを、所定のタイミングで画像形成部２０に搬送する。
【００１４】
手差しトレイ１６からシートＰを給送する場合、供給ローラ１７および分離パッド１８によってシートＰを１枚に分離して装置本体１００Ａ内に引き込む。１枚に分離されたシートＰは、供給ローラ１９から給送ローラ１４を経て、レジストローラ１５へ搬送される。
【００１５】
画像形成部２０は、像担持体の一例である感光ドラム２１を有し、感光ドラム２１に現像剤像を形成してシートＰに転写する。現像剤像を転写されたシートＰは、定着装置３０へ搬送される。
【００１６】
定着装置３０は、加熱ローラ方式であって、内部に配置されたハロゲンランプ等の熱源により周面が所定温度に加熱された定着ローラ３１と、定着ローラ３１に対して所定の圧力で圧接する加圧ローラ３２と、により定着ニップ部Ｎ２を形成する。定着装置３０は、シートＰを定着ニップ部Ｎ２で加熱及び加圧することにより、現像剤像を溶融させてシートＰ上に画像を定着させる。定着センサＳ３は、シートＰの先端が定着ニップ部Ｎ２を抜けたことを検知する。画像が定着されたシートＰは、シート排出部４０へ搬送され、排出ローラ４１によって排出トレイ４２へ排出される。
【００１７】
なお、定着装置３０は、加熱ローラ方式の替わりに、いわゆるオンデマンド定着方式を用いてもよい。オンデマンド定着方式は、セラミックヒータ等の熱源と加圧ローラとの間に無端ベルトを挟み込んで定着ニップ部を形成する。
【００１８】
（両面印刷）
画像形成部２０、定着装置３０の右側には、両面印刷に対応するためのシート再給送部５０が設けられている。シートＰの両面に画像を形成する場合、１面目に画像形成されたシートＰの先端が定着センサＳ３を抜けた後、シートＰの後端が排出ローラ４１を抜ける前に排出ローラ４１を停止させる。その後、排出ローラ４１を逆回転させることで、シートＰを反転させてシート再給送部５０へ搬送する。再給送ローラ５１、５２は、破線で示す再給送パスＰＳ２へシートＰを搬送し、再給送ローラ５３によってシートＰをレジストローラ１５へ搬送する。レジストローラ１５は、シートＰの斜行を修正して転写ニップ部Ｎ１へ搬送する。転写ニップ部Ｎ１を通過する過程でシートＰの２面目にも現像剤像が現像され、１面目と同様に定着ニップ部Ｎ２を通過することでシートＰに現像剤像が定着される。両面に画像形成されたシートＰは、排出ローラ４１によって排出トレイ４２へ排出される。
【００１９】
（画像形成部）
画像形成部２０は、感光ドラム２１の周囲に配置された、帯電手段の一例である帯電ローラ２２、露光手段の一例である露光装置２３、現像手段の一例である現像装置２４、転写手段の一例である転写ローラ２５、及びドラムクリーニング装置２７を有する。感光ドラム２１は、金属製円筒の周面に感光層を形成され、露光により表面の帯電電荷を放電する性質を有する。帯電ローラ２２は、帯電電圧を印加されて感光ドラム２１を帯電させる。露光装置２３は、感光ドラム２１を露光する。露光装置２３は、感光ドラム２１の周面を露光して画像の静電潜像を形成する。露光装置２３は、不図示の画像読取装置によって読取られた画像原稿の画像データや外部から送信された画像形成ジョブの画像データに基づいて出力するレーザビームを制御する。
【００２０】
現像装置２４は、現像ローラ２４ａに現像剤を担持して感光ドラム２１との対向部へ搬送する。直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を現像ローラ２４ａに印加することにより、感光ドラム２１の静電潜像が現像剤像に現像される。現像剤像は、感光ドラム２１の回転に伴って転写ニップ部Ｎ１へ搬送される。
【００２１】
レジストローラ１５は、現像剤像にタイミングを合わせて転写ニップ部Ｎ１へシートＰを給送する。転写ローラ２５は、現像剤の帯電極性の反対極性の電圧を印加されて、感光ドラム２１の現像剤像を、転写ニップ部Ｎ１を通過するシートＰに転写する。ドラムクリーニング装置２７は、転写ニップ部Ｎ１を通過した感光ドラム２１に付着した残留トナーを回収する。
【００２２】
（静電潜像）
図２は帯電ローラ２２に電圧を印加する電源装置２００のブロック図である。図２に示すように、帯電ローラ２２は、感光ドラム２１の周面に当接して従動回転する。制御部５００は、ＣＰＵ５０１、ＲＯＭ５０２及びＲＡＭ５０３を有し、ＲＯＭ５０２に記録されたプログラム及びデータをＲＡＭ５０３に保持して、ＣＰＵ５０１が必要な演算及び制御を行うことにより装置本体１００Ａの各ユニットを制御する。制御部５００は、交流電圧Ｖａｃの目標電圧に応じてデューティ変調されたパルス信号である交流電圧ＰＷＭ信号ＡＣ＿ＰＷＭと、目標周波数となるクロック信号ＡＣ＿ＣＬＫとを交流高圧電源３００へ出力する。また、制御部５００は、直流電圧である出力電圧Ｖｄｃの目標電圧に応じてデューティ変調されたパルス信号である交流電圧ＰＷＭ信号ＤＣ＿ＰＷＭと、目標周波数となるクロック信号ＤＣ＿ＣＬＫとを直流高圧電源４００へ出力する。交流高圧電源３００は、入力された交流電圧ＰＷＭ信号ＡＣ＿ＰＷＭ及びクロック信号ＡＣ＿ＣＬＫに応じて交流電圧Ｖａｃを生成し、直流高圧電源４００は、入力された直流電圧ＰＷＭ信号ＤＣ＿ＰＷＭ及びクロック信号ＤＣ＿ＣＬＫに応じて出力電圧Ｖｄｃを生成する。電源装置２００は、交流電圧Ｖａｃと出力電圧Ｖｄｃとを重畳した高圧出力２１０を帯電ローラ２２に印加する。出力電圧Ｖｄｃの目標電圧は、例えば−６００［Ｖ］である。直流高圧電源４００は、制御部５００から入力される直流電圧ＰＷＭ信号ＤＣ＿ＰＷＭに応じて出力電圧Ｖｄｃを調整して目標電圧に一致させる。
【００２３】
帯電ローラ２２は、交流電圧Ｖａｃにより帯電ローラ２２と感光ドラム２１との間に放電を発生させて、感光ドラム２１の周面を出力電圧Ｖｄｃに等しい均一な暗部電位ＶＤに帯電させる。暗部電位ＶＤは例えば−６００［Ｖ］である。
【００２４】
露光装置２３は、不図示の半導体レーザ素子で発生させたレーザビーム２８を不図示の回転ミラーにより反射して感光ドラム２１の周面を走査露光する。レーザビーム２８は、画像情報に基づいて画像形成される画像の画素の濃度に応じて二値変調されている。レーザビーム２８は、帯電ローラ２２により均一な暗部電位ＶＤに帯電された感光ドラム２１の周面を露光して露光された部分の電位を明部電位ＶＬに低下させて画像に応じた静電潜像を形成する。例えば、明部電位ＶＬ＝−１００〜−２００［Ｖ］である。
【００２５】
現像ローラ２４ａは、負極性に帯電した現像剤を担持して回転する。現像電源７００は、現像ローラ２４ａに交流電圧と直流電圧とを重畳した現像電圧ＶＢを印加して感光ドラム２１の周面の静電潜像へ現像剤を移転させる。例えば、直流電圧は−４００［Ｖ］である。
【００２６】
これにより、−１００〜−２００［Ｖ］であって現像ローラ２４ａよりも相対的に正極性となっている感光ドラム２１の露光領域に現像剤が付着する。−６００［Ｖ］であって現像ローラ２４ａよりも相対的に負極性となっている感光ドラム２１の未露光領域に現像剤が付着しない。
【００２７】
転写ローラ２５は、感光ドラム２１に当接して転写ニップ部Ｎ１を形成する。転写電源８００は、転写ローラ２５に正極性の転写電圧Ｖｔを印加して感光ドラム２１の静電潜像に付着していた現像剤像を、転写ニップ部Ｎ１で挟持搬送されるシートＰへ移転させる。
【００２８】
帯電ローラ２２の近傍には、環境センサ５１０が配置されている。本実施形態では、環境センサ５１０は、温度を検出する温度センサ５１１及び湿度を検出する湿度センサ５１２を有する。この環境センサ５１０により、装置本体１００Ａ内の環境（温度及び湿度）が検出され、その環境情報（温度情報及び湿度情報）である検出値が制御部５００にて取得される。これにより、制御部５００は、装置本体１００Ａの内部の環境（温度及び湿度）の変化を計測することができる。
【００２９】
（電源装置）
図３は電源装置２００の直流高圧電源４００のブロック図である。図４は電源装置２００の直流高圧電源４００の回路図である。帯電、現像、転写等を含む電子写真方式の画像形成装置では、数百ボルトを超える電圧を生成する高圧の電源装置２００が必要となる。感光ドラム２１を帯電するため、帯電ローラ２２には、高圧の直流電圧（ＤＣバイアス）と交流電圧（ＡＣバイアス）とが印加される。電源装置２００に圧電トランス４０５を使用することで、電力効率が高まり、小型化、高密度実装化、省電力化等のメリットがある。
【００３０】
図３に示すように、直流高圧電源４００は、ローパスフィルタ４０１、フィードバック部４０２、駆動部４０４、圧電トランス４０５、整流部４０６、及び検出部４０７を有する。ローパスフィルタ４０１は、直流電圧ＰＷＭ信号ＤＣ＿ＰＷＭから制御電圧Ｖｃｏｎｔを生成してフィードバック部４０２へ出力する。フィードバック部４０２は、直流高圧電源４００が出力する出力電圧Ｖｄｃと制御電圧Ｖｃｏｎｔとを比較してトランス入力信号Ｖｉｎを生成し、生成したトランス入力信号Ｖｉｎを駆動部４０４へ出力する。
【００３１】
駆動部４０４は、フィードバック部４０２が出力したトランス入力信号Ｖｉｎと、制御部５００が出力したクロック信号ＤＣ＿ＣＬＫの入力を受ける。駆動部４０４は、トランス入力信号Ｖｉｎに応じた電圧振幅とクロック信号ＤＣ＿ＣＬＫで指令された周波数となる交流電圧を生成して、圧電トランス４０５へ出力する。クロック信号ＤＣ＿ＣＬＫは、例えば方形波状のパルス信号である。圧電トランス４０５は、入力された交流電圧を昇圧した交流電圧を出力する。整流部４０６は、圧電トランス４０５が出力した交流電圧を整流及び平滑して直流電圧となる出力電圧Ｖｄｃを出力する。検出部４０７は、フィードバック部４０２から出力されるトランス入力信号Ｖｉｎを検出し、記憶部６００へ入力する。
【００３２】
図４に示すように、ローパスフィルタ４０１は、直流電圧ＰＷＭ信号ＤＣ＿ＰＷＭを平滑して、ＰＷＭ信号ＤＣ＿ＰＷＭのデューティ比に応じたアナログ電圧の制御電圧Ｖｃｏｎｔを出力する。入力手段の一例であるフィードバック部４０２は、圧電トランス４０５により生成した出力電圧Ｖｄｃに基づいて入力電圧Ｖ１を変更する。フィードバック部４０２は、分圧抵抗４１３，４１４，４１５と、オペアンプ４０８を有する。分圧抵抗４１３，４１４，４１５は、整流部４０６が出力する出力電圧Ｖｄｃを分圧して帰還電圧ＶＦＢを生成する。
【００３３】
オペアンプ４０８は、制御電圧Ｖｃｏｎｔと帰還電圧ＶＦＢとを比較してトランス入力信号Ｖｉｎを生成する。オペアンプ４０８は、制御電圧Ｖｃｏｎｔと帰還電圧ＶＦＢとが同じになるようにトランス入力信号Ｖｉｎを変化させる。トランス入力信号Ｖｉｎの変化が駆動部４０４及び圧電トランス４０５を経由して出力電圧Ｖｄｃに反映され、出力電圧Ｖｄｃが目標電圧と等しい一定の電圧に維持される。
【００３４】
駆動手段の一例である駆動部４０４は、圧電トランス４０５を、トランス入力信号Ｖｉｎの電圧レベルに応じた振幅及びクロック信号ＤＣ＿ＣＬＫのクロック周波数に応じた駆動周波数ｆｃの入力電圧Ｖ１で駆動する。駆動部４０４は、バイポーラ型のトランジスタ４１９と、ＬＣフィルタ４１６と、ＦＥＴ４０３とを有する。トランジスタ４１９は、入力されたトランス入力信号Ｖｉｎを電流増幅する。ＦＥＴ４０３は、クロック信号ＤＣ＿ＣＬＫによりスイッチング動作する。クロック信号ＤＣ＿ＣＬＫによるＦＥＴ４０３のスイッチング動作、及びＬＣフィルタ４１６により、電流増幅されたトランス入力信号Ｖｉｎが、正弦波の交流電圧に変換され、圧電トランス４０５の一次側４０５ａへ出力される。
【００３５】
また、クロック信号ＤＣ＿ＣＬＫの繰り返し周波数（周期）が入力電圧Ｖ１の周波数となる。制御部５００は、クロック信号ＤＣ＿ＣＬＫの周波数（周期）を変更することにより、圧電トランス４０５の一次側４０５ａに印加される交流電圧の周波数である駆動周波数ｆｃを変更可能である。
【００３６】
圧電トランス４０５は、一次側４０５ａに入力された正弦波の入力電圧Ｖ１を昇圧した交流電圧の出力電圧Ｖ２を二次側４０５ｂへ出力する。整流部４０６は、圧電トランス４０５の二次側４０５ｂに出力された交流電圧を整流及び平滑して−６００［Ｖ］の出力電圧Ｖｄｃを出力する。
【００３７】
検出手段の一例である検出部４０７は、フィードバック部４０２から出力されるトランス入力信号Ｖｉｎの電圧レベルを検出し、記憶部６００へ出力する。トランス入力信号Ｖｉｎの電圧レベルは、圧電トランス４０５の入力電圧Ｖ１の電圧レベル（電圧振幅）に相当するので、検出部４０７は、圧電トランス４０５の入力電圧Ｖ１の電圧レベルを検出していることと同じである。以下、検出部４０７の構成について具体的に説明すると、検出部４０７は、オペアンプで構成されたボルテージフォロア４１０と、分圧抵抗４０９とを有し、入力電圧Ｖ１（トランス入力信号Ｖｉｎ）の電圧レベルに対応する情報の一例である検出電圧Ｖｄを検出する。分圧抵抗４０９には、オペアンプ４０８から出力されたトランス入力信号Ｖｉｎがボルテージフォロア４１０を介して入力される。分圧抵抗４０９は、入力されたトランス入力信号Ｖｉｎを記憶部６００に適した電圧に分圧して検出電圧Ｖｄを生成し、検出電圧Ｖｄの検出値を示す信号を記憶部６００へ出力する。
【００３８】
（圧電トランス４０５の性質）
図５は圧電トランス４０５の周波数特性の説明図である。図６は直流高圧電源４００の負荷の等価回路の説明図である。なお、図５におけるグラフの縦軸は、入力電圧Ｖ１の振幅を一定として得られる出力電圧Ｖｄｃの絶対値｜Ｖｄｃ｜を示している。圧電トランス４０５は、使用している圧電セラミックの寸法に応じた共振周波数を有する。圧電トランス４０５は、駆動周波数ｆｃを変化させると入出力の電圧比が変化する。したがって、共振周波数の近傍に駆動周波数ｆｃを設定した場合には、一次側４０５ａから二次側４０５ｂへの電力効率が高くなる。
【００３９】
圧電トランス４０５の一次側４０５ａに印加する交流電圧の振幅を一定にして駆動周波数ｆｃを変化させ、駆動周波数ｆｃが共振周波数に一致した場合、二次側４０５ｂへ出力される交流電圧の振幅、即ち出力電圧Ｖｄｃの絶対値｜Ｖｄｃ｜が最大となる。圧電トランス４０５の周波数特性は、圧電トランス４０５の製品のばらつきに応じて変動する。
【００４０】
図６に示すように、直流高圧電源４００は、帯電ローラ２２に出力電圧Ｖｄｃを印加して感光ドラム２１の表面電位をＶｄｃに維持している。このとき、直流高圧電源４００の負荷は、電気的な等価回路として、抵抗成分Ｒｄと容量成分Ｃｄの並列回路として一般的に表すことができる。抵抗成分Ｒｄは、帯電ローラ２２と感光ドラム２１に出力電圧Ｖｄｃを印加したときに直流高圧電源４００から見た見かけの抵抗値である。
【００４１】
そして、圧電トランス４０５の周波数特性は、圧電トランス４０５の製品のばらつきや帯電ローラ２２の抵抗変化等に応じて変動する。抵抗成分Ｒｄが低下すると、直流高圧電源４００へ流れ込む電流が増えて、図５に示すように、圧電トランス４０５の共振周波数が低周波数側へシフトする。帯電ローラ２２と感光ドラム２１の抵抗成分Ｒｄが２０［ＭΩ］の時、共振周波数はｆａ０［Ｈｚ］である。しかし、帯電ローラ２２と感光ドラム２１の抵抗成分Ｒｄが８［ＭΩ］の時、共振周波数はｆａ０［Ｈｚ］よりも低いｆｂ０［Ｈｚ］である。
【００４２】
帯電ローラ２２や感光ドラム２１を含むカートリッジの交換がされた場合には、実際の負荷状態で圧電トランス４０５の周波数特性を測定して駆動周波数ｆｃを調整することが考えられる。例えば、図４に示すように、一定の出力電圧Ｖｄｃを出力させた状態で、周波数掃引を実行する。そして、圧電トランス４０５に印加する交流電圧が極小となる共振周波数を求めて、駆動周波数ｆｃに設定する。これにより、圧電トランス４０５の共振周波数に駆動周波数ｆｃを一致させて圧電トランス４０５の電力効率を回復させる。周波数掃引においては、圧電トランス４０５に印加する交流電圧の周波数を複数段階に変化させて圧電トランス４０５に印加する交流電圧を測定する。
【００４３】
しかし、このような調整は、数秒単位の時間で抵抗成分Ｒｄが変動しない「静的な負荷変動」に対処する技術である。このため、その都度周波数掃引を行って駆動周波数を調整する方法は、瞬間的又は秒単位の負荷変動である「動的な負荷変動」に対しては、周波数掃引を行う余裕がなく、対応することができないため、出力電圧にノイズや電圧変動が発生する。
【００４４】
（動的な負荷変動）
プリンタ１００においては、画像形成ジョブにおける画像形成シーケンスの実行中において、例えば１秒未満の短い時間に対して負荷が変動する「動的な負荷変動」が存在する。感光ドラム２１の周面における露光量の違いが帯電ローラ２２を通じて感光ドラム２１へ流れ込む電流を変化させて抵抗成分Ｒｄの変動、すなわち負荷変動を引き起こす。
【００４５】
例えば、現像剤を付着させない白地画像の静電潜像が帯電ローラ２２を通過するときの抵抗成分Ｒｄが２０［ＭΩ］である。これに対して、露光装置２３の出力最大で形成した現像剤を１００％付着させる黒地画像（ベタ画像）の静電潜像が帯電ローラ２２を通過するときの抵抗成分Ｒｄが８［ＭΩ］である。これに呼応して、図５に示すように、圧電トランス４０５の周波数特性は、白地画像の静電潜像が帯電ローラ２２を通過するときと、ベタ画像の静電潜像が帯電ローラ２２を通過するときとで異なる。
【００４６】
このため、抵抗成分Ｒｄが２０［ＭΩ］のときの共振周波数ｆａ０に駆動周波数ｆｃを設定した圧電トランス４０５を用いて画像形成を行うと、画像形成中の「動的な負荷変動」によって圧電トランス４０５の出力変動が発生する。圧電トランス４０５の出力変動は、直ちに直流高圧電源４００の出力電圧Ｖｄｃの変動となって、副走査方向の画像濃度のばらつき、すなわち出力画像品質の低下を招く。
【００４７】
なお、実際に画像形成する際の露光装置２３の出力は、最大濃度階調で定着画像が所定の反射濃度を実現できる程度に、最大出力よりも低い値に調整されるが、発生し得る最大の負荷変動を想定すべく、最大出力（レーザビームの最大強度）とする。
【００４８】
（動的な負荷変動に伴う直流電圧の変動）
図７は画像形成中の動的な負荷変動に伴う直流電圧の変動の説明図である。図７中、（ａ）は負荷変動、（ｂ）は比較例における出力電圧の変動、（ｃ）は実施の形態１における出力電圧の変動である。なお、比較例では、駆動周波数ｆｃを共振周波数ｆａ０に設定して圧電トランス４０５を駆動している。
【００４９】
図６に示すように、抵抗成分Ｒｄは、感光ドラム２１の帯電ローラ２２が接触している領域における露光装置２３の露光を受けた面積の大小によって変動する。そして、圧電トランス４０５を用いた直流高圧電源４００の動作において抵抗成分Ｒｄの変動が影響を及ぼす。露光装置２３が感光ドラム２１を露光すると、感光ドラム２１の表面電位が低下する。このため、露光装置２３による露光を受けた領域では、露光装置２３による露光を受けなかった領域に比較して帯電に必要な電流が増える。露光装置２３による露光を受けた領域では、出力電圧Ｖｄｃが印加された帯電ローラ２２から感光ドラム２１へ流れ込む電流が増えて抵抗成分Ｒｄが低下する。
【００５０】
このため、帯電ローラ２２が接触している領域が画像の白地部分であれば抵抗成分Ｒｄは高くなる。そして、帯電ローラ２２が接触している領域の画像の平均濃度が高いほど出力電圧Ｖｄｃが印加された帯電ローラ２２から感光ドラム２１へ流れ込む電流が増えて、見かけの抵抗成分Ｒｄは低くなる。帯電ローラ２２が接触している領域が黒字画像の静電潜像であれば抵抗成分Ｒｄが最も低くなる。画像のハーフトーンを面積階調で表現する二値露光の場合、帯電ローラ２２が接触している領域の画像の平均濃度が高いほど露光装置２３による露光を受けた面積の割合が高くなって、抵抗成分Ｒｄは高くなる。
【００５１】
表１は、画像形成シーケンスの実行中の動的負荷変動の測定値の一例である。表１は、画像形成シーケンスの実行中に、出力電圧Ｖｄｃを−６００［Ｖ］に固定した状態で、露光装置２３の出力、すなわちレーザビームの強度（露光量）を最大〜最小の範囲で振ったときの抵抗成分Ｒｄの測定結果である。
【表１】
2018207674.tif 000003
【００５２】
表１に示すように、感光ドラム２１表面の露光量が異なると、抵抗成分Ｒｄが変化して、直流高圧電源４００の負荷が変動し、圧電トランス４０５の周波数特性が変動する。実験に基づき、ここでは、抵抗成分Ｒｄ＝２０［ＭΩ］を画像形成シーケンス中の最小負荷値とし、抵抗成分Ｒｄ＝８［ＭΩ］を画像形成シーケンス中の最大負荷値としている。最小負荷値は、画像濃度０、面積階調０、すなわち露光装置２３がレーザビームを出力しない状態である。
【００５３】
共振周波数ｆａ０で圧電トランス４０５を使用した場合、画像形成シーケンスの実行前は、露光がされないので、抵抗成分Ｒｄ＝２０［ＭΩ］であり、共振周波数ｆａ０で圧電トランス４０５を駆動すると、出力電圧Ｖｄｃ＝−６００［Ｖ］が出力される。画像形成シーケンスの実行中は、画像に応じて露光がされるので、画像の有無及び濃度に応じて抵抗成分Ｒｄは、白地画像の最大２０［ＭΩ］から黒地画像の最小８［ＭΩ］まで変動する可能性がある。
【００５４】
画像形成シーケンスの実行中の動的な負荷変動に対して、その都度、制御部５００がクロック信号ＤＣ＿ＣＬＫの周波数を変更して抵抗成分Ｒｄに応じた共振周波数に合わせ直すことは困難である。画像形成シーケンスの実行中の動的な負荷変動のスピードに対して、帰還電圧ＶＦＢを介してオペアンプ４０８が反応できるスピードには限りがあるため、画像濃度の急変に起因する出力電圧Ｖｄｃの変動を抑制することも困難である。
【００５５】
画像形成シーケンスの実行中に、白地画像と黒地画像の境界が存在して抵抗成分Ｒｄが２０［ＭΩ］から急に８［ＭΩ］に低下すると、圧電トランス４０５の共振周波数が低周波側にシフトして、図４に示す圧電トランス４０５の出力電圧が急低下し、出力電圧Ｖｄｃの絶対値も低下する。このとき、オペアンプ４０８は、帰還電圧ＶＦＢの低下に応答してトランス入力信号Ｖｉｎの電圧を上昇させることにより出力電圧Ｖｄｃ＝−６００［Ｖ］を維持しようとする。そして、オペアンプ４０８の動作によって、定常的には出力電圧Ｖｄｃ＝−６００［Ｖ］は維持される。しかし、２０［ＭΩ］から８［ＭΩ］へ負荷変動した瞬間は、フィードバック部４０２、駆動部４０４、圧電トランス４０５の応答時間による制御の遅れが発生して、図７（ｂ）に示すように出力電圧Ｖｄｃの変動が生じ、出力電圧Ｖｄｃにピークツウピークで２８．５［Ｖ］の変動が生じていた。
【００５６】
画像形成シーケンスの実行中に、黒地画像と白地画像の境界が存在して抵抗成分Ｒｄが８［ＭΩ］から２０［ＭΩ］に上昇すると圧電トランス４０５の共振周波数が高周波側にシフトして、図４に示す圧電トランス４０５の出力電圧が急上昇し、出力電圧Ｖｄｃの絶対値も上昇する。このとき、オペアンプ４０８は、帰還電圧ＶＦＢの上昇に応答してトランス入力信号Ｖｉｎの電圧を低下させることにより出力電圧Ｖｄｃ＝−６００［Ｖ］を維持しようとする。そして、オペアンプ４０８の動作によって、定常的には出力電圧Ｖｄｃ＝−６００［Ｖ］は維持される。しかし、８［ＭΩ］から２０［ＭΩ］へ負荷変動した瞬間は、フィードバック部４０２、駆動部４０４、圧電トランス４０５の応答時間による制御の遅れが発生して、図７（ｂ）に示すように出力電圧Ｖｄｃの変動が生じ、出力電圧Ｖｄｃにピークツウピークで２８．５［Ｖ］の変動が生じていた。
【００５７】
出力電圧Ｖｄｃが閾値、例えば２０［Ｖ］を超えて変動した場合には、出力画像において主走査方向の画像スジとなって出力画像の品質低下を引き起こすおそれがある。
【００５８】
そこで、実施の形態１では、画像形成中（画像形成シーケンスの実行中）に「動的な負荷変動」が発生しても、直流高圧電源４００の出力電圧Ｖｄｃの変動が許容範囲に収まるように、画像形成シーケンスを実行する前に、圧電トランス４０５を駆動する入力電圧Ｖ１の駆動周波数ｆｃを設定する。図５に示すように、周波数特性が低周波側では負荷に寄らず、ほぼ重なっていることに着目し、圧電トランス４０５の最大負荷値の共振周波数ｆｂ０よりも低周波側の駆動周波数ｆｃを設定している。低周波側にシフトした駆動周波数ｆｃを使用することで、負荷変動が生じても、出力電圧Ｖｄｃの大幅な増加又は減少は起こらない。図７（ｃ）に示すように、実施の形態１では、抵抗成分Ｒｄが２０［ＭΩ］から８［ＭΩ］に変動した瞬間、または、８［ＭΩ］から２０［ＭΩ］に負荷が変動した瞬間、出力電圧Ｖｄｃの変動はピークツウピークで２．９［Ｖ］に抑制された。
【００５９】
これにより、駆動周波数がｆａ０の場合の変動幅Ｖｐｐが２８．５［Ｖ］に対して、小さくなり、抵抗成分Ｒｄの変動に対して、出力電圧Ｖｄｃの変動を画像不良が発生しない許容レベルまで抑えることができる。このため、出力画像の品質低下が発生しない。
【００６０】
（プリンタの動作制御）
図８はプリンタの動作制御のフローチャートである。図１を参照して図８に示すように、制御部５００のＣＰＵ５０１は、電源投入から画像形成ジョブ終了までのプリンタ１００の動作を制御する。ＣＰＵ５０１は、プリンタ１００の電源が投入されると（Ｓ１００）、感光ドラム２１の回転駆動を開始する（Ｓ１０１）。ＣＰＵ５０１は、後述する駆動周波数設定制御を実行して、圧電トランス４０５の駆動周波数ｆｃを設定する（Ｓ１０２）。ＣＰＵ５０１は、設定した駆動周波数ｆｃの条件で前回転シーケンスを行って、帯電電圧、転写電圧、露光強度等のプロセス条件を設定する（Ｓ１０３）。
【００６１】
ＣＰＵ５０１は、プロセス条件の設定後、感光ドラム２１の回転駆動を停止して（Ｓ１０４）、画像形成ジョブの受信を待機するスタンバイ状態へ移行する（Ｓ１０５）。ＣＰＵ５０１は、画像形成ジョブを受信すると（Ｓ１０６のＹｅｓ）、スタンバイ状態から復帰して感光ドラム２１の回転駆動を開始する（Ｓ１０７）。
【００６２】
ＣＰＵ５０１は、画像形成を行う画像形成シーケンス（Ｓ１１１）に先立って、駆動周波数ｆｃの変更（再設定）が必要か否かを判断する（Ｓ１０８）。駆動周波数ｆｃの変更が必要な場合とは、温度及び湿度の環境変化が許容範囲を超える場合である。具体的に説明すると、駆動周波数ｆｃの変更が必要な場合とは、以前に駆動周波数ｆｃを設定した時を基準として、環境の変化が許容範囲を超える場合である。環境の変化は、環境センサ５１０を用いて検出される。本実施形態では、環境センサ５１０が温度センサ５１１及び湿度センサ５１２を有する。したがって、駆動周波数ｆｃの変更が必要な場合とは、以前に駆動周波数ｆｃを設定した時を基準とする基準温度に対し、温度センサ５１１により検出された温度の変化が許容範囲を超えた場合、又は以前に駆動周波数ｆｃを設定した時を基準とする基準湿度に対し、湿度センサ５１２により検出された湿度の変化が許容範囲を超えた場合である。温度に対する許容範囲、及び湿度に対する許容範囲は、予め記憶部６００等に記憶（設定）されている。
【００６３】
ＣＰＵ５０１は、駆動周波数ｆｃの変更が必要な場合（Ｓ１０８のＹｅｓ）、後述する駆動周波数設定制御を実行して、圧電トランス４０５の駆動周波数ｆｃを設定（変更）する（Ｓ１０９）。ＣＰＵ５０１は、駆動周波数ｆｃの変更が不必要な場合（Ｓ１０８のＮｏ）、前回転シーケンスを行って、帯電電圧、転写電圧、露光強度等のプロセス条件を設定する（Ｓ１１０）。
【００６４】
次に、ＣＰＵ５０１は、画像形成シーケンスを実行する（Ｓ１１１）。ＣＰＵ５０１は、画像形成シーケンスが終了すると、後回転シーケンスを実行して（Ｓ１１２）、感光ドラム２１の回転駆動を停止し（Ｓ１１３）、画像形成ジョブを終了する。以上、装置本体１００Ａの電源投入時、又は画像形成シーケンスに先立って、圧電トランス４０５を駆動する入力電圧Ｖ１の駆動周波数ｆｃを設定する。
【００６５】
（駆動周波数設定制御）
図９は、制御部５００のＣＰＵ５０１による駆動周波数設定制御のフローチャートである。図１０は、駆動周波数ごとの検出電圧Ｖｄのサンプリングの説明図である。図９に示すフローチャートに従い、制御部５００のＣＰＵ５０１は、直流高圧電源４００を制御して駆動周波数ｆｃの設定方法の一例である駆動周波数設定制御を実行する。また、図１０に示すように、抵抗成分Ｒｄが最小（８［ＭΩ］）時の検出電圧Ｖｄのサンプリング値をＤｍｉｎとし、抵抗成分Ｒｄが最大（２０［ＭΩ］）時の検出電圧Ｖｄのサンプリング値をＤｍａｘとする。駆動周波数設定制御では、図１０に示すように、サンプリング値Ｄｍｉｎとサンプリング値Ｄｍａｘとを、それぞれ周波数ｆ１，ｆ２，・・・に段階的に変更して取得して圧電トランス４０５の駆動周波数ｆｃを設定する。
【００６６】
設定手段の一例である制御部５００は、抵抗成分Ｒｄが８［ＭΩ］及び２０［ＭΩ］のうちいずれかの一方の負荷条件となるように設定する。制御部５００は、ローパスフィルタ４０１に出力するＰＷＭ信号ＤＣ＿ＰＷＭのデューティ比を、出力電圧Ｖｄｃの目標が−６００［Ｖ］となるように一定とし、ＦＥＴ４０３に出力するクロック信号ＤＣ＿ＣＬＫの周波数を掃引して、圧電トランス４０５を複数の周波数ｆ１，ｆ２，・・・の入力電圧Ｖ１で駆動する。抵抗成分Ｒｄが８［ＭΩ］及び２０［ＭΩ］のうち他方の負荷条件となるように設定した場合についても同様に周波数掃引を行う。そして、複数の周波数ｆ１，ｆ２，・・・と８［ＭΩ］と２０［ＭΩ］の抵抗成分Ｒｄの組み合わせで検出した検出電圧Ｖｄに基づいて駆動周波数ｆｃを設定する。周波数掃引を開始する周波数ｆ１は、予め設定された所定周波数であり、例えば記憶部６００に記憶されている。周波数ｆ１は、共振周波数ｆｂ０に近い周波数に設定される。周波数の掃引方向は、周波数ｆ１から順次低くなる方向である。
【００６７】
制御部５００は、８［ＭΩ］と２０［ＭΩ］の抵抗成分Ｒｄに出力電圧Ｖｄｃを供給したときの入力電圧Ｖ１の差が所定範囲内となるように駆動周波数ｆｃを設定する。このため、８［ＭΩ］から２０［ＭΩ］までの抵抗成分Ｒｄの変動における出力電圧Ｖｄｃの変動幅に起因する画像の濃度変動が許容範囲を超えないように駆動周波数ｆｃを設定できる。
【００６８】
制御部５００は、大きいほうの負荷の一例である８［ＭΩ］の抵抗成分Ｒｄに出力電圧Ｖｄｃを供給したときの圧電トランス４０５の共振周波数ｆｂ０よりも低くなるように駆動周波数ｆｃを設定する。即ち、本実施形態では、制御部５００は、共振周波数ｆａ０，ｆｂ０のうち、低い方の共振周波数ｆｂ０よりも低い周波数に駆動周波数ｆｃを設定する。このため、共振周波数ｆｂ０の近傍の抵抗成分Ｒｄの変動が発生した際に出力電圧Ｖｄｃの変動が大きい周波数帯域を避けて駆動周波数ｆｃを設定することができる。
【００６９】
図９のフローチャートについて具体的に説明する。ＣＰＵ５０１は、交流高圧電源３００により交流電圧Ｖａｃと直流高圧電源４００により出力電圧Ｖｄｃ＝−６００［Ｖ］との出力を開始させ（Ｓ２０１）、続いて転写ローラ２５に所定の転写電圧を印加する（Ｓ２０２）。
【００７０】
ＣＰＵ５０１は、周波数を掃引しながら抵抗成分Ｒｄが最小時における検出電圧Ｖｄのサンプリングを実行し（Ｓ２０３〜Ｓ２０７）、次に、周波数を掃引しながら抵抗成分Ｒｄが最大時における検出電圧Ｖｄのサンプリングを実行する（Ｓ２０８〜Ｓ２１２）。具体的に説明すると、ＣＰＵ５０１は、露光装置２３の出力を最大値に設定して露光を開始する（Ｓ２０３）。露光装置２３の出力を最大に設定したとき、感光ドラム２１の電位低下が最大となり、帯電ローラ２２を通じて感光ドラム２１へ流れ込む電流が増えて抵抗成分Ｒｄが最小になる。ＣＰＵ５０１は、共振周波数ｆｂ０に近い周波数ｆ１から周波数が低下する方向に周波数を掃引する動作を開始し、検出電圧Ｖｄのサンプリングを開始する（Ｓ２０４）。ＣＰＵ５０１は、切り替えたそれぞれの周波数ｆ１，ｆ２，・・・で検出電圧Ｖｄのサンプリング値Ｄｍｉｎを周波数ｆ１，ｆ２，・・・と対応付けて記憶部６００に記憶する（Ｓ２０５）。記憶部６００は、圧電トランス４０５の駆動周波数ｆｃを設定するために、制御部５００とデータのやり取りを行う。記憶部６００は、直流高圧電源４００によって検出される検出電圧Ｖｄを、制御部５００から出力されるＤＣ＿ＣＬＫの情報と対応付けて記憶する。
【００７１】
ＣＰＵ５０１は、検出電圧Ｖｄが閾値電圧Ｖｔｈを上回るまで（Ｓ２０６のＮｏ）、サンプリングを開始する周波数ｆ１を起点にして周波数を段階的に引き下げて、サンプリング値Ｄｍｉｎを繰り返し取得する（Ｓ２０４）。ＣＰＵ５０１は、検出電圧Ｖｄが閾値電圧Ｖｔｈ以上となると（Ｓ２０６のＹｅｓ）、サンプリング値Ｄｍｉｎの取得を終了する（Ｓ２０７）。閾値電圧Ｖｔｈは、出力電圧Ｖｄｃ＝−６００［Ｖ］を得るためにトランス入力信号Ｖｉｎの電圧が飽和しないように余裕を持たせた値に設定されている。即ち、オペアンプ４０８が出力するトランス入力信号Ｖｉｎは、オペアンプ４０８を動作させる電源電圧よりも高い電圧とはならないため、飽和することがある。トランス入力信号Ｖｉｎが飽和するときの検出電圧Ｖｄは、例えば３．０［Ｖ］である。したがって、本実施形態では、閾値電圧Ｖｔｈを、トランス入力信号Ｖｉｎが飽和するときの検出電圧Ｖｄ（３．０［Ｖ］）よりも低い２．５［Ｖ］としている。
【００７２】
次に、ＣＰＵ５０１は、露光装置２３の出力を最小値に設定して露光を開始する（Ｓ２０８）。露光装置２３の出力を最小に設定したとき、感光ドラム２１の電位低下が最小となり、帯電ローラ２２を通じて感光ドラム２１へ流れ込む電流が減って抵抗成分Ｒｄが最大になる。ＣＰＵ５０１は、共振周波数ｆｂ０に近い周波数ｆ１から周波数が低下する方向に周波数を掃引する動作を開始し、検出電圧Ｖｄのサンプリングを開始する（Ｓ２０９）。ＣＰＵ５０１は、切り替えたそれぞれの周波数ｆ１，ｆ２，・・・で検出電圧Ｖｄのサンプリング値Ｄｍａｘを周波数ｆ１，ｆ２，・・・と対応付けて記憶部６００に記憶する（Ｓ２１０）。
【００７３】
ＣＰＵ５０１は、検出電圧Ｖｄが閾値電圧Ｖｔｈを上回るまで（Ｓ２１１のＮｏ）、サンプリングを開始する周波数ｆ１を起点として周波数を段階的に引き下げて、サンプリング値Ｄｍａｘを繰り返し取得する（Ｓ２０９）。ＣＰＵ５０１は、検出電圧Ｖｄが閾値電圧Ｖｔｈ以上となると（Ｓ２１１のＹｅｓ）、サンプリング値Ｄｍａｘの取得を終了する（Ｓ２１２）。ＣＰＵ５０１は、露光装置２３の出力を停止させ（Ｓ２１３）、駆動周波数ｆｃを設定する（Ｓ２１４）。ＣＰＵ５０１は、プリンタ１００の全出力（交流電圧Ｖａｃ、出力電圧Ｖｄｃ及び転写電圧の出力）を停止させ、駆動周波数設定制御のシーケンスを終了する（Ｓ２１５）。
【００７４】
以上説明したように、負荷形成工程の一例であるステップＳ２０３及びＳ２０８では、露光装置２３により感光ドラム２１に大きさが異なる８［ＭΩ］と２０［ＭΩ］の抵抗成分Ｒｄを形成する。負荷形成手段の一例である露光装置２３は、像担持体の一例である感光ドラム２１に８［ＭΩ］と２０［ＭΩ］の抵抗成分Ｒｄを形成する。
【００７５】
検出工程の一例であるステップＳ２０４、２０５及びステップＳ２０９、Ｓ２１０では、圧電トランス４０５を複数の周波数ｆ１，ｆ２，・・・の入力電圧Ｖ１で駆動し、出力電圧Ｖｄｃを負荷形成工程により形成された８［ＭΩ］と２０［ＭΩ］の抵抗成分Ｒｄに供給する。そして、複数の周波数と８［ＭΩ］と２０［ＭΩ］の抵抗成分Ｒｄの組み合わせで検出電圧Ｖｄを検出する。設定工程の一例であるステップＳ２１４では、ステップＳ２０４、２０５及びステップＳ２０９、Ｓ２１０で検出した検出電圧Ｖｄに基づいて駆動周波数ｆｃを設定する。
【００７６】
（駆動周波数の設定）
図１０に示すように、抵抗成分Ｒｄが最大時、共振周波数ｆａ０において検出電圧Ｖｄは最小値となり、駆動周波数ｆｃが共振周波数ｆａ０から離れるほど検出電圧Ｖｄは増加する。一方、抵抗成分Ｒｄが最小時、共振周波数ｆｂ０において検出電圧Ｖｄは最小値となり、駆動周波数ｆｃが共振周波数ｆｂ０から離れるほど検出電圧Ｖｄが増加する。圧電トランス４０５は共振周波数ｆ０に近いほど出力電圧／入力電圧比が高くなる一方、直流電圧である出力電圧Ｖｄｃが−６００［Ｖ］に固定されているので、結果的に共振周波数ｆａ０、ｆｂ０において検出電圧Ｖｄが小さくなる。
【００７７】
サンプリングを開始する周波数ｆ１から所定の間隔で段階的に入力電圧Ｖ１の周波数を低下させて検出電圧Ｖｄのサンプリングが行なわれる。
【００７８】
抵抗成分Ｒｄが最小時の検出電圧Ｖｄのサンプリング値Ｄｍｉｎを、周波数ｆ１、ｆ２・・・に対応してＤｍｉｎ１、Ｄｍｉｎ２・・・とする。抵抗成分Ｒｄが最大時の検出電圧Ｖｄのサンプリング値Ｄｍａｘを、周波数ｆ１、ｆ２・・・に対応してＤｍａｘ１、Ｄｍａｘ２・・・とする。サンプリング値Ｄｍｉｎ、Ｄｍａｘの取得は、検出電圧Ｖｄが閾値電圧Ｖｔｈ以上となるまで繰り返される。
【００７９】
図９に示すように、（ｎ＋１）回目のサンプリング値であるＤｍａｘ（ｎ＋１）、Ｄｍｉｎ（ｎ＋１）が閾値電圧Ｖｔｈを上回っている。このため、サンプリング値Ｄｍａｘ（ｎ＋１）、Ｄｍｉｎ（ｎ＋１）と駆動周波数ｆ（ｎ＋１）を記憶部６００に記憶した後、検出電圧Ｖｄのサンプリングを終了している。
【００８０】
次に、画像形成シーケンスにおいて用いる駆動周波数ｆｃを設定する具体的な方法について説明する。表２は、駆動周波数ｆｃに対する検出電圧Ｖｄのサンプリング値Ｄｍｉｎ、Ｄｍａｘの一例である。
【表２】
2018207674.tif 000004
【００８１】
制御部５００は、サンプリングを開始する周波数ｆ１から、閾値電圧Ｖｔｈ＝２．５［Ｖ］を上回る１つ前の周波数ｆｎまで、サンプリング値Ｄｍｉｎ、Ｄｍａｘの組を記憶部６００から読み出して周波数ｆ１〜ｆｎごとに差分ΔＤを計算する。
【００８２】
例えば、制御部５００は、周波数ｆ１に対する検出値の差分ΔＤ１を計算する場合、まず、記憶部６００より、同一周波数ｆ１の時のサンプリング値Ｄｍａｘ１＝０．６２６［Ｖ］、Ｄｍｉｎ１＝０．９１６［Ｖ］をそれぞれ読込む。その後、差分ΔＤを次式により計算する。
【００８３】
ΔＤ１＝｜Ｄｍａｘ１−Ｄｍｉｎ１｜＝｜０．６２６−０．９１６｜［Ｖ］＝０．２９０［Ｖ］
【００８４】
制御部５００は、差分ΔＤ１から差分ΔＤｎまで計算を行なった後、差分ΔＤが所定範囲以内となる周波数のうち、共振周波数ｆｂ０に最も近い周波数を駆動周波数ｆｃとして設定する。即ち、検出電圧Ｖｄが閾値電圧Ｖｔｈ以下であって、差分ΔＤが所定範囲以内であれば、駆動周波数ｆｃをどの周波数に設定してもよいが、駆動周波数ｆｃが共振周波数ｆｂ０に近いほど、圧電トランス４０５における電力効率が高いため、共振周波数ｆｂ０に最も近い周波数を駆動周波数ｆｃに設定する。
【００８５】
例えば所定範囲を０．０５［Ｖ］とした場合、制御部５００は、表２では、周波数ｆｎ−１の時の差分ΔＤｎ−１＝０．０４７［Ｖ］が０．０５［Ｖ］以内となる最初の周波数であるため、駆動周波数ｆｃ＝ｆｎ−１に設定する。制御部５００は、駆動周波数ｆｃを設定した後は、再び駆動周波数設定制御のシーケンスが実行されるまで、その値を記憶部６００に保持する。
【００８６】
以上、実施の形態１では、画像形成シーケンスに先立って、画像形成シーケンス中に発生し得る動的な負荷変動の最大と最小における検出電圧Ｖｄの周波数特性をそれぞれ検出して比較し、比較結果である差分が、予め設定した所定範囲内となる周波数を、駆動周波数ｆｃに設定する。これにより、実際の画像形成シーケンスの実行中に動的な負荷変動が生じても、圧電トランス４０５における電力効率はほとんど変化せず、出力電圧Ｖ２、即ち出力電圧Ｖｄｃが安定し、出力電圧Ｖｄｃに生じるノイズや電圧変動を低減することができる。これにより、画像品質の低下が目立たないレベルに収まり、画像形成シーケンス中の動的負荷変動に伴う出力画像の品質低下を回避できる。
【００８７】
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、露光装置２３がレーザビームのデューティ比を画像濃度に応じて変化させる二値変調によりハーフトーン画像を露光した場合について説明した。実施の形態２では、露光装置２３がレーザビームの強度を画像濃度に応じて変化させる振幅変調によりハーフトーン画像を露光する場合について説明する。
【００８８】
振幅変調では、露光装置２３が出力するレーザビームの出力強度が高いほど、感光ドラム２１の表面電位の低下が大きくなって露光領域に付着する現像剤の量が増える。そして、露光装置２３が出力するレーザビームの出力強度が高いほど、感光ドラム２１の表面電位の低下が大きくなって抵抗成分Ｒｄが小さくなり、帯電ローラ２２を通じて感光ドラム２１から流れ込む帯電に必要な電流が増える。このため、帯電ローラ２２が接触している領域が白地画像であれば抵抗成分Ｒｄは高くなり、帯電ローラ２２が接触している領域が黒地画像であれば抵抗成分Ｒｄが低くなる。
【００８９】
そこで、実施の形態２でも、図９に示すフローチャートに従い、抵抗成分Ｒｄが最小時における検出電圧Ｖｄのサンプリングを実行し（Ｓ２０３〜Ｓ２０７）、続いて抵抗成分Ｒｄが最大時における検出電圧Ｖｄのサンプリングを実行する（Ｓ２０８〜Ｓ２１２）。そして、図１０に示すように、サンプリングを開始した周波数ｆ１から周波数ｆｎまでのサンプリング値Ｄｍｉｎ、Ｄｍａｘの組を記憶部６００から読み出して周波数ｆ１〜ｆｎごとに差分ΔＤを計算する。そして、実施の形態１と同様、差分ΔＤが所定範囲内の周波数を駆動周波数ｆｃとして設定する。
【００９０】
＜実施の形態３＞
実施の形態１、２では、帯電ローラ２２に印加する出力電圧Ｖｄｃの電源装置における実施の形態を説明した。これに対して、実施の形態３では、転写ローラ２５に印加する直流電圧である転写電圧Ｖｔの電源装置の実施の形態を説明する。
【００９１】
（転写電圧の電源装置）
図２に示すように、電源装置の一例である転写電源８００は、転写ローラ２５に直流電圧の転写電圧Ｖｔを印加して感光ドラム２１の現像剤像を転写ニップ部Ｎ１のシートＰに移転させる。
【００９２】
転写電源８００が図２に示す圧電トランス４０５を用いた直流高圧電源４００である場合、転写ローラ２５が感光ドラム２１の回転方向に直交する白地画像と黒地画像の境界を通過する際に転写電源８００の負荷変動が発生する。そして、転写電源８００の負荷変動は、実施の形態１と同様に、転写電源８００の出力電圧の変動を発生する。
【００９３】
そこで、実施の形態３では、転写電源８００において、抵抗成分Ｒｄが最小時における検出電圧Ｖｄのサンプリングを実行し（Ｓ２０３〜Ｓ２０７）、続いて抵抗成分Ｒｄが最大時における検出電圧Ｖｄのサンプリングを実行する（Ｓ２０８〜Ｓ２１２）。そして、図１０に示すように、サンプリングを開始した周波数ｆ１から周波数ｆｎまでのサンプリング値Ｄｍｉｎ、Ｄｍａｘの組を記憶部６００から読み出して周波数ｆ１〜ｆｎごとに差分ΔＤを計算する。そして、実施の形態１と同様、差分ΔＤが所定範囲内の周波数を駆動周波数ｆｃとして設定する。
【００９４】
＜実施の形態４＞
実施の形態１、２、３では、直流電圧の電源装置における実施の形態を説明した。これに対して、実施の形態４では、交流電圧の電源装置における実施の形態を説明する。
【００９５】
（交流高圧電源）
図２に示すように、交流高圧電源３００は、制御部５００から入力される交流電圧ＰＷＭ信号（以下、ＡＣ＿ＰＷＭ）及び交流トランス駆動信号（以下、ＡＣ＿ＣＬＫ）に応じて交流電圧Ｖａｃを出力する。
【００９６】
交流高圧電源３００は、図３に示す直流高圧電源４００において整流部４０６が省略され、交流電圧を図２に示す帯電ローラ２２へそのまま出力する構成である。
【００９７】
この場合、帯電ローラ２２が感光ドラム２１の回転方向に直交する白地画像と黒地画像の境界を通過する際に交流高圧電源３００の負荷変動が発生する。そして、交流高圧電源３００の負荷変動は、実施の形態１と同様に、交流高圧電源３００の出力電圧の変動を発生する。
【００９８】
そこで、実施の形態４では、交流高圧電源３００において、抵抗成分Ｒｄが最小時における検出電圧Ｖｄのサンプリングを実行し（Ｓ２０３〜Ｓ２０７）、続いて抵抗成分Ｒｄが最大時における検出電圧Ｖｄのサンプリングを実行する（Ｓ２０８〜Ｓ２１２）。そして、図１０に示すように、サンプリングを開始した周波数ｆ１から周波数ｆｎまでのサンプリング値Ｄｍｉｎ、Ｄｍａｘの組を記憶部６００から読み出して周波数ｆ１〜ｆｎごとに差分ΔＤを計算する。そして、実施の形態１と同様、差分ΔＤが所定範囲内の周波数を駆動周波数ｆｃとして設定する。
【００９９】
＜実施の形態５＞
実施の形態１、２、３、４では露光装置２３を制御して感光ドラム２１の周面に抵抗成分Ｒｄが８［ＭΩ］と２０［ＭΩ］の２種類の負荷を形成した。これに対して、実施の形態５では、転写ローラ２５及び転写電源８００を用いて感光ドラム２１の周面に２種類の負荷を形成する。
【０１００】
（転写電源）
電源装置の一例である転写電源８００は、転写ローラ２５に直流電圧の出力電圧Ｖｄｃを出力する。転写電源８００は、図３、図４に示される直流高圧電源４００と同様に構成され、同様に制御される。転写手段の一例である転写ローラ２５は、感光ドラム２１に形成された現像剤像をシートに転写させる。そして、図６に示すように、転写ローラ２５に印加されていた転写電圧の大小は、感光ドラム２１の帯電ローラ２２が接触している領域において抵抗成分Ｒｄの変動を引き起こす。転写ローラ２５に印加されていた転写電圧が大きいほど帯電に伴って帯電ローラ２２へ流れ込む電流が増えて直流高圧電源４００の負荷は大きくなる。
【０１０１】
（転写電圧の制御）
負荷形成工程では、転写電源８００及び転写ローラ２５により感光ドラム２１に大きさが異なる８［ＭΩ］と２０［ＭΩ］の抵抗成分Ｒｄを形成する。負荷形成手段の一例である転写電源８００は、転写ローラ２５に印加する電圧を５００［Ｖ］とすることにより、感光ドラム２１に直流高圧電源４００に対する最大の負荷である８［ＭΩ］の抵抗成分Ｒｄを形成する。また、転写ローラ２５に印加する電圧を０［Ｖ］とすることにより、感光ドラム２１に直流高圧電源４００に対する最小の負荷である２０［ＭΩ］の抵抗成分Ｒｄを形成する。
【０１０２】
検出工程では、圧電トランス４０５を複数の周波数の入力電圧で駆動し、出力電圧Ｖｄｃを負荷形成工程により形成された８［ＭΩ］と２０［ＭΩ］の抵抗成分Ｒｄに供給する。そして、図１０に示すように、複数の周波数と８［ＭΩ］と２０［ＭΩ］の抵抗成分Ｒｄとによるそれぞれの組み合わせで検出電圧Ｖｄを検出する。そして、複数の周波数ｆ１、ｆ２・・・と８［ＭΩ］と２０［ＭΩ］の抵抗成分Ｒｄの組み合わせで検出した検出電圧Ｖｄに基づいて駆動周波数ｆｃを設定する。
【０１０３】
実施の形態１では、露光装置２３のみを使用した負荷形成工程を説明し、実施の形態５では転写ローラ２５及び転写電源８００を使用した負荷形成工程を説明した。しかし、負荷形成工程においては、露光装置２３を最大出力とし、かつ転写ローラ２５に最大電圧を印加することで、より大きな負荷を感光ドラム２１に形成してもよい。
【０１０４】
実施の形態５では、負荷形成工程で転写ローラ２５に印加する出力電圧は、ある固定の出力としたが、それに限るものではない。出力電圧の大小は、形成される負荷の大小に影響するので、出力電圧を画像形成で使用する範囲で可変させて良い。例えば、抵抗成分Ｒｄを最小にする場合、露光装置２３の出力するレーザビームの強度を最大にすることに加えて、画像形成時に転写ローラ２５に印加する電圧の最大出力を印加してもよい。
【０１０５】
＜その他の実施の形態＞
本発明の電源装置は、実施の形態１乃至５で説明した具体的な構成及び制御には限定されない。実施の形態１乃至５における構成及び制御の一部又は全部を等価な構成に置き換えてもよい。
【０１０６】
実施の形態１乃至５では、電子写真方式の画像形成装置の一例であるプリンタ１００における実施の形態を説明したが、本発明の電源装置を搭載可能な装置は、電子写真方式の画像形成装置には限らない。動的負荷変動を伴う負荷に電力を供給する種々の装置において搭載可能である。
【０１０７】
実施の形態１では、制御部５００と記憶部６００とは個別に構成されているが、それに限らない。制御部５００に含まれる記憶部であるＲＡＭ５０３を用いて、図９の制御を行なってもよい。
【０１０８】
実施の形態１では、図８のフローチャートのステップＳ１０８において、周囲の環境の変化による機内昇温に対して、駆動周波数設定制御のシーケンスを行うかどうかの判断をしたが、これに限定するものではない。環境に対する周波数の変化量が予めわかっていれば、駆動周波数設定制御を行わずに、補正値やテーブル等による駆動周波数の補正を行なっても良い。
【０１０９】
実施の形態１では、最小負荷としての抵抗成分Ｒｄの最大値を得る場合に露光装置２３の制御を露光無し（レーザ素子を点灯しない）と定義した。しかし、これには限らない。画像形成時のレーザビーム使用範囲において、最小出力がレーザ素子の微弱な点灯である場合、その微弱な点灯レベルを最小値として使用してもよい。
【０１１０】
実施の形態１では、帯電ローラ２２に印加する出力電圧Ｖｄｃを出力する直流高圧電源４００における制御を説明した。しかし、これに限らない。現像ローラ２４ａに印加する直流電圧及び交流電圧、転写ローラ２５に印加する直流電圧等においても、圧電トランス４０５が使用されていれば動的負荷変動に伴うノイズや出力変動が発生する。このため、現像ローラ２４ａに電圧を供給する電源装置、転写ローラ２５に電圧を供給する電源装置においても図８、図９に示す制御を同様に適用できる。
【０１１１】
実施の形態１では、画像の静電潜像を形成する露光装置２３を用いて感光ドラム２１に負荷の急変化を形成した。しかし、露光装置２３とは別に、負荷の急変化を形成するための専用の露光装置を設けてもよい。実施の形態５では画像の現像剤像をシートに転写する転写ローラ２５及び転写電源８００を用いて感光ドラム２１に負荷の急変化を形成した。しかし、転写ローラ２５及び転写電源８００とは別に、負荷の急変化を形成するための専用の電圧印加装置を設けてもよい。
【０１１２】
また、実施の形態１では、環境センサ５１０が温度センサ５１１と湿度センサ５１２とを有する場合について説明したが、温度センサ５１１及び湿度センサ５１２のうち、いずれか一方のセンサを省略してもよい。
【０１１３】
また、実施の形態１〜５では、２つの負荷の状態（負荷抵抗）に変化させた場合に、同一周波数の時の検出部４０７の検出電圧（検出値）Ｖｄの範囲（ばらつき）が所定範囲以内となるように駆動周波数ｆｃを設定する場合について説明したが、これに限定するものではない。３つ以上の負荷の状態（負荷抵抗）に変化させた場合であっても、本発明は適用可能である。即ち、大きさの異なる複数の負荷に出力電圧Ｖｄｃを供給したときに、同一周波数の時の検出部４０７の検出値の範囲（ばらつき）が所定範囲以内となるように駆動周波数ｆｃを設定すればよい。
【符号の説明】
【０１１４】
２１：感光ドラム（像担持体）、２２：帯電ローラ（帯電手段）、２３：露光装置（露光手段）、２５：転写ローラ（転写手段）、１００：プリンタ（画像形成装置）、１００Ａ：装置本体、２００：電源装置、４００：直流高圧電源、４０５：圧電トランス、４０７：検出部（検出手段）、５００：制御部（設定手段）、ｆｃ：駆動周波数、Ｐ：シート、Ｒｄ：抵抗成分（負荷）、Ｖ１：入力電圧、Ｖ２：出力電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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