(57)【要約】【課題】電荷が残存した状態の感光体表面を狙った電位に帯電させることができる高圧電源を提供する。【解決手段】本発明によれば、画像形成装置の帯電部材に高圧交流電圧と高圧直流電圧を重畳して印加する高圧電源であって、入力されたパルス幅変調信号に基づいて第１の電圧値を持つ第１の直流電圧に出力する手段と、前記第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換して出力する直流電圧変換手段と、前記第２の直流電圧を昇圧して高圧直流電圧を生成する手段と、前記高電圧の交流成分の正のピーク値および負のピーク値を検出する手段と、前記正のピーク値の絶対値と前記負のピーク値の絶対値の差分に係数αを乗じた値に相当する第３の電圧値を持つ第３の直流電圧を前記直流電圧変換手段に出力する手段とを含み、前記直流電圧変換手段は、前記第１の電圧値から前記第３の電圧値を減算した電圧値を持つ前記第２の直流電圧を出力する、高圧電源が提供される。【選択図】図５
2015092219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置の感光体を帯電するための帯電部材に高圧交流電圧と高圧直流電圧を重畳した高電圧を印加する高圧電源であって、
入力されたパルス幅変調信号に基づいて第１の電圧値を持つ第１の直流電圧を出力する手段と、
前記第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換して出力する直流電圧変換手段と、
前記第２の直流電圧を昇圧して高圧直流電圧を生成する手段と、
前記高電圧の交流成分の正のピーク値および負のピーク値を検出するピーク値検出手段と、
前記正のピーク値の絶対値と前記負のピーク値の絶対値の差分に係数α（αは１未満の正の実数）を乗じた値に相当する第３の電圧値を持つ第３の直流電圧を前記直流電圧変換手段に出力する差分電圧出力手段と
を含み、
前記直流電圧変換手段は、
前記第１の電圧値から前記第３の電圧値を減算した電圧値を持つ前記第２の直流電圧を出力する、
高圧電源。
【請求項２】
前記ピーク値検出手段が検出する前記正のピーク値および前記負のピーク値を前記高圧交流電圧の出力周波数の１周期毎に更新して前記差分電圧出力手段に出力するピーク値出力制御手段を含む、
請求項１に記載の高圧電源。
【請求項３】
前記ピーク値出力制御手段は、
前記ピーク値検出手段が検出する前記正のピーク値および前記負のピーク値を更新するピーク値更新手段と、
前記ピーク値更新手段によって更新される前記正のピーク値および前記負のピーク値をサンプリング手段と、
前記ピーク値更新手段と前記サンプリング手段の動作タイミングを決定するためのパルス信号を前記高圧交流電圧の出力周波数を決定するクロック信号に基づいて生成するパルス幅変調手段と、
を含む、
請求項２に記載の高圧電源。
【請求項４】
前記パルス幅変調手段は、
前記クロック信号を微分した信号の立ち上がりと所定の基準電圧を比較して第１のパルス信号を生成し、該クロック信号を微分した電圧信号の立ち下がりと所定の基準電圧を比較して第２のパルス信号を生成し、
前記ピーク値更新手段は、
前記パルス幅変調手段から出力される第１のパルス信号がＨｉであるときに、前記ピーク値検出手段のコンデンサに蓄えられた電荷を放出することで前記正のピーク値および前記負のピーク値を更新し、
サンプリング手段は、
前記パルス幅変調手段から出力される第２のパルス信号がＨｉであるときに、前記ピーク値検出手段の出力をサンプリングする、
請求項３のいずれか一項に記載の高圧電源。
【請求項５】
前記直流電圧変換手段は、生成される前記高圧直流電圧の電圧値が前記第１の直流電圧を元に生成される高圧直流電圧の電圧値の９０％に達した場合に、前記第１の直流電圧を前記第２の直流電圧に変換する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の高圧電源。
【請求項６】
前記帯電部材は、前記感光体に接触または近接する帯電ローラである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の高圧電源。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の高圧電源を搭載した帯電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧電源及び帯電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置において良質な画像を形成するためには、感光体の表面を狙った電位に帯電させる必要がある。この点につき、感光体を帯電する帯電ローラに対して直流電圧と正弦交流電圧を重畳した高電圧を印加する帯電方式が知られている（例えば、特許文献１）。この方式によれば、帯電ローラと感光体の間でプラス方向の放電とマイナス方向の放電が交互に発生する結果、感光体の表面が所望の電位で均一に帯電する。
【０００３】
一方、近年では、コストダウンのために、１次転写プロセス後の感光体の除電プロセスを省略する場合がある。このようなケースでは、１次転写バイアスなどの影響で感光体に残った電荷が感光体表面と帯電ローラの間の安定した放電を阻害するため、感光体の表面電位が狙いからずれ、画像の劣化が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、本発明は、電荷が残存した状態の感光体表面を狙った電位に帯電させることができる新規な高圧電源および当該高圧電源を搭載した帯電装置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】
本発明者は、電荷が残存した状態の感光体表面を狙った電位に帯電させることができる高圧電源の構成につき鋭意検討した結果、以下の構成に想到し、本発明に至ったのである。
【０００６】
すなわち、本発明によれば、画像形成装置の感光体を帯電するための帯電部材に高圧交流電圧と高圧直流電圧を重畳した高電圧を印加する高圧電源であって、入力されたパルス幅変調信号に基づいて第１の電圧値を持つ第１の直流電圧を出力する手段と、前記第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換して出力する直流電圧変換手段と、前記第２の直流電圧を昇圧して高圧直流電圧を生成する手段と、前記高電圧の交流成分の正のピーク値および負のピーク値を検出するピーク値検出手段と、前記正のピーク値の絶対値と前記負のピーク値の絶対値の差分に係数α（αは１未満の正の実数）を乗じた値に相当する第３の電圧値を持つ第３の直流電圧を前記直流電圧変換手段に出力する差分電圧出力手段とを含み、前記直流電圧変換手段は、前記第１の電圧値から前記第３の電圧値を減算した電圧値を持つ前記第２の直流電圧を出力する、高圧電源が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
上述したように、本発明によれば、電荷が残存した状態の感光体表面を狙った電位に帯電させることができる新規な高圧電源および当該高圧電源を搭載した帯電装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の画像形成装置の概略構成を示す模式図。
【図２】第１実施形態の帯電装置の基本構成を示す模式図。
【図３】高圧電源が生成する高圧交流電圧Vacと感光体の表面電位Vdの関係を示す図。
【図４】放電によって生じる高圧交流電圧波形の歪みを説明するための概念図。
【図５】第１実施形態の高圧電源の回路ブロック図。
【図６】第１実施形態の高圧電源の演算回路Iが実行する処理のフローチャート。
【図７】第１実施形態の高圧電源の演算回路IIが実行する処理のフローチャート。
【図８】正弦高圧交流電圧の中心値が短時間で急激に変動する様子を示す図。
【図９】第２実施形態の帯電装置の回路ブロック図。
【図１０】パルス幅変調回路がパルス信号を生成する手順を示す図。
【図１１】ピーク値更新回路およびサンプリング回路の動作を示す図。
【図１２】パルス幅変調回路が生成するパルス信号のパルス幅に要求される条件を示す図。
【図１３】パルス幅変調回路が実行する処理のフローチャート。
【図１４】パルス幅変調回路が実行する処理のフローチャート。
【図１５】ピーク値出力制御回路おいて実行される処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を、実施形態をもって説明するが、本発明は後述する実施形態に限定されるものではない。なお、以下に参照する各図においては、共通する要素について同じ符号を用い、適宜、その説明を省略するものとする。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態である電子写真方式の画像形成装置１０００の概略構成を示す模式図である。なお、図１においては、説明の便宜上、高圧電源１０、制御基板２０、感光体２、帯電ローラ３、露光部４、現像器５、1次転写部６および中間ベルト７のみを示しており、本実施形態の帯電装置１００は、高圧電源１０、制御基板２０および帯電ローラ３を含んで構成される。
【００１１】
本実施形態の帯電装置１００においては、高圧電源１０が高圧直流電圧と高圧交流電圧を重畳して高電圧を生成し、帯電ローラ３に印加する。このとき、帯電ローラ３に接触または数十ミクロンの距離をもって近接した感光体２の表面と当該帯電ローラ３の表面の間に放電が発生し、その結果、感光体２の表面が狙った電位に帯電する。
【００１２】
狙った電位に帯電した感光体２は、その後、露光部４によって画像信号に応じた露光がなされ、その結果、感光体２上に静電潜像が形成される。感光体２上に形成された静電潜像は、現像器５によって現像されてトナー像となり、当該トナー像は、１次転写部６によって中間ベルト７に転写される。その後、中間ベルト７に転写されたトナー像は、２次転写部（図示せず）によって印刷媒体に転写された後、定着手段（図示せず）がこれを定着して画像を形成する。
【００１３】
図２は、本発明の第１実施形態である帯電装置１００ａの基本構成を模式的に示す。なお、図２においては、説明の便宜上、本発明の特徴的構成を除いた一般的な構成のみを示している。以下、図２に基づいて、感光体２の表面電位を制御するための機構の基本部分を説明する。
【００１４】
本実施形態の帯電装置１００ａにおいては、高圧ＡＣ生成回路１２が出力する高圧交流電圧Vacと高圧ＤＣ生成回路１４が出力する高圧直流電圧Vdcを重畳した高電圧が帯電ローラ３に印加されると、帯電ローラ３と感光体２の間に放電が発生し、感光体２の表面が帯電する。このとき、感光体２の表面電位Vdは、高圧直流電圧Vdcの電圧値によって制御され、高圧直流電圧Vdcの電圧値は、制御基板２０から送信されるパルス幅変調信号のデューティー比によって制御される。
【００１５】
制御基板２０は、高圧交流電圧Vacの元となる直流電圧の電圧値を指定するためのパルス幅変調信号（以下、ＡＣ：ＰＷＭ信号として参照する）を生成して高圧電源１０に送信する。制御基板２０から送信されたＡＣ：ＰＷＭ信号は、積分回路などで構成されるDuty比／電圧変換回路１１に入力される。
【００１６】
Duty比／電圧変換回路１１は、ＡＣ：ＰＷＭ信号のデューティー比に応じた電圧値を持つ直流電圧を生成して高圧ＡＣ生成回路１２に出力する。
【００１７】
高圧ＡＣ生成回路１２は、Duty比／電圧変換回路１１から入力された直流電圧に基づいて正弦高圧交流電圧Vacを生成する回路であり、入力された直流電圧を正弦波交流電圧に変換した後、所定の変圧比で昇圧して正弦高圧交流電圧Vacを出力する。
【００１８】
また、制御基板２０は、高圧直流電圧Vdcの元となる直流電圧の電圧値を指定するためのパルス幅変調信号（以下、ＤＣ：ＰＷＭ信号として参照する）を生成して高圧電源１０に送信する。制御基板２０から送信されたＤＣ：ＰＷＭ信号は、積分回路などで構成されるDuty比／電圧変換回路１３に入力される。
【００１９】
Duty比／電圧変換回路１３は、ＤＣ：ＰＷＭ信号のデューティー比に応じた電圧値を持つ直流電圧を生成して高圧ＤＣ生成回路１４に出力する。
【００２０】
高圧ＤＣ生成回路１４は、Duty比／電圧変換回路１３から入力された直流電圧に基づいて高圧直流電圧Vdcを生成する回路であり、入力された直流電圧を正弦波交流電圧に変換し、所定の変圧比で昇圧して高圧交流電圧を生成した後、当該高圧交流電圧を整流して高圧直流電圧Vdcを出力する。
【００２１】
本実施形態においては、高圧ＡＣ生成回路１２が出力する高圧交流電圧Vacと高圧ＤＣ生成回路１４が出力する高圧直流電圧Vdcは重畳され、帯電ローラ３に印加される。その結果、帯電ローラ３と感光体２の間に放電が発生し、感光体２の表面が帯電する。
【００２２】
上述した構成において、高圧交流電圧Vacと感光体２の表面電位Vdは、図３に示す関係を有する。すなわち、高圧直流電圧Vdcの電圧値を一定に維持した状態で高圧交流電圧Vacの値を大きくしていくと、感光体２の表面電位Vdは、高圧交流電圧Vacの値が大きくなるに従って増加し、高圧交流電圧Vacの値が所定の値Vacthを超えてからは一定の値を維持する。
【００２３】
このときの感光体２の表面電位Vdは、高圧ＤＣ生成回路１４が出力する高圧直流電圧Vdcの電圧値に一致する。したがって、高圧ＤＣ生成回路１４が出力する高圧直流電圧Vdcの元となる直流電圧の電圧値を制御すれば、感光体２の表面電位Vdを狙いの値とすることができる。
【００２４】
ここで、感光体２の表面電位Vdの狙いの値をVd_iとした場合、制御基板２０は、以下の制御を実施する。すなわち、制御基板２０は、高圧電源１０からフィードバックされる電流値（帯電ローラ３と感光体２の間を流れる電流の電流値）を参照して、高圧交流電圧VacがVacth以上（図３参照）の所定の値を維持するようにＡＣ：ＰＷＭ信号のデューティー比を制御するとともに、高圧ＤＣ生成回路１４から電圧値Vd_iの高圧直流電圧Vdcが出力されるようにＤＣ：ＰＷＭ信号のデューティー比を制御する。なお、このとき、Duty比／電圧変換回路１３から出力される直流電圧の電圧値を、以下では“Vtar”として参照する。
【００２５】
以上、説明したように、転写プロセスの後に除電プロセスを実施する限りにおいては、感光体２の表面電位Vdは、高圧ＤＣ生成回路１４から出力される高圧直流電圧Vdcの電圧値Vdc_iに一致する。しかしながら、図１に示すように、破線で示す位置に除電器８を持たない画像形成装置１０００においては、感光体２の表面電位Vdが高圧ＤＣ生成回路１４から出力される高圧直流電圧Vdcの電圧値Vdc_iに一致しない事態が起こりうる。以下、この点について、図４に基づいて説明する。
【００２６】
帯電ローラ３と感光体２の間で放電が発生すると、急激な負荷変動により正弦高圧交流電圧Vacの波形に歪みが生じ、元の正弦波（点線で示す）に比べて振幅が小さくなる。この歪みの大きさは、放電による電荷移動量に依存するところ、放電はプラス方向とマイナス方向の両極性で発生するため、交流電圧波形の歪みは、プラス側およびマイナス側の両方で生じる。
【００２７】
ここで、交流電圧波形の歪み量がプラス側とマイナス側で等しい場合には、図４（ａ）に示すように、正弦高圧交流電圧Vacの中心値Vcは、高圧直流電圧Vdcと一致する。
【００２８】
しかしながら、本実施形態の画像形成装置１０００のように、転写プロセスの後に除電プロセスを実施しない装置の場合、１次転写バイアスなどの影響による電荷が感光体２の表面に残存した状態で次の帯電プロセスに移ることになるので、プラス方向の放電の電荷移動量とマイナス方向の放電の電荷移動量に差が生じる。
【００２９】
例えば、１次転写バイアスの影響により感光体２の表面電位がプラスに帯電されている場合、後の帯電プロセスでは、プラス方向の放電よりもマイナス方向の放電の方が起こりやすくなり、その分、マイナス方向の放電における電荷移動量が大きくなる。その結果、図４（ｂ）に示すように、交流電圧波形におけるマイナス側の歪み量がプラス側のそれよりも大きくなり、正弦高圧交流電圧Vacの中心値Vcが高圧直流電圧Vdcと一致しなくなる。この状態で電圧印加を継続した場合、感光体２の表面電位Vdが目標とする電位Vdcからずれ、画像が劣化する。
【００３０】
この問題につき、本実施形態においては、正弦高圧交流電圧Vacの中心値Vcと高圧直流電圧Vdcの電圧値が常に一致するように、高圧ＤＣ生成回路１４へ出力する直流電圧の電圧値を動的に変更する。以下、この点について詳細に説明する。
【００３１】
図５は、本実施形態の高圧電源１０の回路ブロック図を示す。以下、図５に基づいて、図２で図示を省略したところの特徴的な構成について説明する。本実施形態において、高圧電源１０は、図２において説明した、Duty比／電圧変換回路１１、Duty比／電圧変換回路１３、高圧ＡＣ生成回路１２および高圧ＤＣ生成回路１４に加えて、演算回路I（１５）、演算回路II（１６）および交流成分ピーク検出回路１７を含んで構成されている。
【００３２】
図２で説明したように、制御基板２０から送信されたＡＣ：ＰＷＭ信号は、Duty比／電圧変換回路１１で直流電圧に変換された後、高圧ＡＣ生成回路１２に入力される。高圧ＡＣ生成回路１２は、Duty比／電圧変換回路１１から入力される直流電圧を正弦波交流電圧に変換・昇圧して高圧交流電圧Vacを出力する。なお、高圧ＡＣ生成回路１２は、制御基板２０からクロック信号（以下、ＡＣクロック信号として参照する）が入力されており、このＡＣクロック信号の周波数によって高圧交流電圧Vacの出力周波数が決定されるように構成されている。
【００３３】
一方、制御基板２０は、電圧値Vtarを指定するためのＤＣ：ＰＷＭ信号を高圧電源１０ａに送信する。制御基板２０から送信されたＤＣ：ＰＷＭ信号は、Duty比／電圧変換回路１３で、電圧値Vtarを持つ直流電圧に変換された後、演算回路II（１６）に入力される。演算回路II（１６）は、所定の条件(後述する）を満たすまでは、Duty比／電圧変換回路１３から入力される直流電圧をそのまま高圧ＤＣ生成回路１４に出力する。高圧ＤＣ生成回路１４は、Duty比／電圧変換回路１３から入力される直流電圧を正弦波交流電圧に変換して昇圧した後、これを整流して高圧直流電圧Vdcを出力する。
【００３４】
一方、演算回路II（１６）は、所定の条件（後述する）が満されると、演算回路I（１５）から入力される電圧値Vg（後述する）に基づいて、Duty比／電圧変換回路１３から入力される電圧値Vtarの直流電圧を電圧値Vtar’の直流電圧に変換して高圧ＤＣ生成回路１４に出力する。これを受けて、高圧ＤＣ生成回路１４は、電圧値Vtar’の直流電圧を正弦波交流電圧に変換して昇圧した後、これを整流して高圧直流電圧Vdcを出力する。
【００３５】
上述した手順で生成された高圧交流電圧Vacと高圧直流電圧Vdcが重畳してなる高電圧は、交流成分ピーク検出回路１７に入力される。交流成分ピーク検出回路１７に入力した高電圧は、分圧回路によって分圧されて、Ｃ１によって直流成分が除去された結果、交流成分のみが正のピーク検出回路１８および負のピーク検出回路１９に入力される。
【００３６】
これを受けて、正のピーク検出回路１８が交流成分の正のピーク電圧Vp+を検出し、負のピーク検出回路１９が交流成分の負のピーク電圧Vp-を検出する。検出された正のピーク電圧Vp+と負のピーク電圧Vp-は、演算回路I（１５）に入力される。
【００３７】
演算回路I（１５）は、入力されたVp+の絶対値からVp-の絶対値を減算した値に係数α（αは１未満の正の実数）を乗じた値に相当する電圧値Vgを持つ直流電圧を演算回路II（１６）に出力する。下記式（１）は、電圧値Vgの算出式を示す。
【００３８】
【数１】
2015092219.tif 000003
【００３９】
上記式（１）における係数αは、想定される中心値Vcのずれ量および交流成分ピーク検出回路１７の分圧比に鑑みて、Vgが電圧値Vtar（ＤＣ：ＰＷＭ信号によって指定される直流電圧値）よりも小さい値をとるように適切な値を設定する。
【００４０】
電圧値Vtarの直流電圧を元に高圧ＤＣ生成回路１４が生成する高圧直流電圧Vdcの電圧値をVdc_iとすると、上述した電圧値Vgは、電圧値Vdc_iと正弦高圧交流電圧Vacの中心値Vcが一致する場合にはゼロになる。一方、電圧値Vgは、電圧値Vdc_iと中心値Vcのずれ量に応じて増減する。すなわち、中心値Vcが電圧値Vdc_iから見て正方向にずれている場合には、電圧値Vgは正の値をとり、中心値Vcが電圧値Vdc_iから見て負方向にずれている場合には、電圧値Vgは、値Vgは負の値をとる。
【００４１】
演算回路II（１６）は、演算回路I（１５）から電圧値Vgを持つ直流電圧が入力されたことに応答して、Duty比／電圧変換回路１３から入力される直流電圧の電圧値Vtarから電圧値Vgを減算した値に相当する電圧値Vtar’を持つ直流電圧を高圧ＤＣ生成回路１４に出力する。下記式（２）は、電圧値Vtar’の算出式を示す。
【００４２】
【数２】
2015092219.tif 000004
【００４３】
高圧ＤＣ生成回路１４は、演算回路II（１６）から入力される直流電圧（電圧値Vtar’）に基づいて高圧直流電圧Vdcを生成し出力する。
【００４４】
ここで、感光体２の表面に残存した電荷の影響により、正弦高圧交流電圧Vacの中心値Vcが電圧値Vdc_iから見て正方向にずれると、Vtar’がVtarから見て負方向にずれる。その結果、後段の高圧ＤＣ生成回路１４は、電圧値Vdc_iから見て負方向にずれた電圧値Vdc_mを持つ高圧直流電圧Vdcを出力し、この高圧直流電圧Vdc（電圧値Vdc_m）と正弦高圧交流電圧Vacが重畳されると、正弦高圧交流電圧Vacの中心値Vcが負方向にずれる。その結果、交流成分ピーク検出回路１７から出力されるVp+およびVp-が更新され、これを受けて、演算回路I（１５）が出力する電圧値Vgが更新される。
【００４５】
上述したサイクルが繰り返される度に、交流成分ピーク検出回路１７から出力されるVp+の絶対値とVp-の絶対値の差分がゼロに近づき、最終的にVp+の絶対値とVp-の絶対値が等しくなる（すなわち、Vg=0になる）。このとき、正弦高圧交流電圧Vacの中心値Vcは、当初の狙った電圧値Vdc_iに一致する。
【００４６】
つまり、本実施形態によれば、感光体２の表面に残存した電荷の影響で正弦高圧交流電圧Vacの交流波形に不均等な歪みが生じた場合であっても、正弦高圧交流電圧Vacの中心値Vcは、当初に予定していた電圧値Vdc_iに常に一致するようになるので、感光体２の表面電位Vdは、狙った値Vdc_iからずれることがない。なお、上記式（１）における係数αは、Vg=0に収束するまでの所要時間が長くなりすぎたり、オーバーシュートが起こって制御が不安定になったりしないように、適切な値とすることが好ましい。
【００４７】
以上、高圧電源１０ａの機能について概説してきたが、次に、高圧電源１０ａにおいて演算回路I（１５）および演算回路II（１６）が実行する処理の内容を改めて説明する。
【００４８】
図６は、演算回路I（１５）が実行する処理のフローチャートを示す。本実施形態において、演算回路I（１５）は、交流成分ピーク検出回路１７から交流波形の正負のピーク電圧（Vp+、Vp-）が入力されたことに応答して、Vp+の絶対値からVp-の絶対値を減算した値に係数α（１未満の正の実数）を乗じた値に相当する電圧値Vgを生成し、演算回路II（１６）に出力する（ステップ１０１）。演算回路I（１５）は、この処理を繰り返し実行する。
【００４９】
一方、図７は、演算回路II（１６）が実行する処理のフローチャートを示す。図５に示すように、本実施形態においては、高圧ＤＣ生成回路１４が生成する直流電圧Vdcが演算回路II（１６）にフィードバックされるように構成されている。演算回路II（１６）は、高圧直流電圧Vdcの検出値が電圧値Vdc_i（電圧値Vtarの直流電圧を元に高圧ＤＣ生成回路１４が生成する高圧直流電圧Vdcの電圧値）の９０％に達したか否かを判断する（ステップ２０１）。
【００５０】
その結果、高圧直流電圧Vdcの検出値が電圧値Vdc_iの９０％に満たない間は（ステップ２０１、Ｎｏ）、Duty比/電圧変換回路１３から入力される直流電圧（電圧値Vtar）をそのまま高圧ＤＣ生成回路１４に出力する（ステップ２０２）。
【００５１】
一方、高圧直流電圧Vdcの検出値が電圧値Vdc_iの９０％に達した場合は（ステップ２０１、Ｙｅｓ）、演算回路I（１５）から入力された電圧値Vgに基づいて電圧値Vtar’の直流電圧を高圧ＤＣ生成回路１４に出力する（ステップ２０３）。その後、処理はステップ２０１に戻り、以降、上述した手順をくり返す。
【００５２】
上述した手順で生成・出力された高圧交流電圧Vacと高圧直流電圧Vdcは、高圧電源１０ａ内で重畳され、帯電出力として帯電ローラ３に出力される。
【００５３】
なお、上述した手順において、高圧直流電圧Vdcの検出値が電圧値Vdc_iの９０％に達しない限り、Duty比/電圧変換回路１３から入力される直流電圧（電圧値Vtar）をそのまま高圧ＤＣ生成回路１４に出力するようにしたのは、以下の理由による。つまり、高圧直流電圧や高圧交流電圧の立ち上がり時に電圧値Vtar’の直流電圧を高圧ＤＣ生成回路１４に出力してしまうと、高圧直流電圧の立ち上がり時間に影響を及ぼす虞があるため、高圧直流電圧が必要十分に立ち上がるのを待って、直流電圧の電圧値をVtarからVtar’に変更するようにしたものである。したがって、“９０％”という閾値はあくまで例示であり、この値に限らず適切な閾値を設定することができる。
【００５４】
以上、感光体２の表面電位Vdを狙った値Vdc_iに一致させる目的で、高圧ＤＣ生成回路１４へ出力する直流電圧の電圧値を動的に変更する構成について説明してきたが、図８に示すように、正弦高圧交流電圧Vacの中心値Vcが短時間で急激に変動するようなケースでは、中心値Vcの急変動にリアルタイムに追従したピーク値（Vp+、Vp-）を演算回路Ｉ（１５）に出力することが求められる。
【００５５】
この点につき、本発明の第２実施形態では、交流成分ピーク検出回路１７で検出されるピーク値（Vp+、Vp-）を出力交流電圧の１周期毎に更新して演算回路Ｉ（１５）に出力する構成を採用する。以下、その内容について具体的に説明する。
【００５６】
（第２実施形態）
【００５７】
図９は、本発明の第２実施形態である帯電装置１００ｂの回路ブロック図を示す。なお、図９においては、先に説明した第１実施形態の帯電装置１００ａと共通する要素について同じ符号を用いる。以下においては、第１実施形態と共通する事項の説明を適宜省略し、専ら、第１実施形態との相違点について説明するものとする。
【００５８】
図９に示すように、本実施形態の帯電装置１００ｂにおける高圧電源１０ｂは、第１実施形態の交流成分ピーク検出回路１７の後段にピーク値出力制御回路３０を備えている。ピーク値出力制御回路３０は、正負のピーク検出回路１８，１９のそれぞれの後段に設けられる、サンプリング回路（３１，３４）、パルス幅変調回路Ａ，Ｂ（３２，３５）およびピーク値更新回路（３３，３６）を含んで構成されている。
【００５９】
ここでは、まず、パルス幅変調回路（Ａ，Ｂ）の機能について説明する。第１実施形態において説明したように、本実施形態においては、制御基板２０から高圧ＡＣ生成回路１２に対してＡＣクロック信号が入力されており、高圧ＡＣ生成回路１２は当該ＡＣクロック信号に基づいて高圧交流電圧Vacの出力周波数を決定している。
【００６０】
本実施形態においては、同じＡＣクロック信号がパルス幅変調回路（Ａ，Ｂ）にも入力されており、パルス幅変調回路（Ａ，Ｂ）は、制御基板２０から入力されるＡＣクロック信号に基づいてパルス信号を生成する。以下、図１０に基づいてパルス信号の生成機構を説明する。
【００６１】
パルス幅変調回路（Ａ，Ｂ）に対してＡＣクロック信号が入力されると、パルス幅変調回路（Ａ，Ｂ）は、図１０（ａ）に点線で示すＡＣクロック信号（Duty比50%のパルス信号）を微分して、図１０（ａ）に太線で示す微分波形を生成する。
【００６２】
次にパルス幅変調回路（Ａ，Ｂ）は、コンパレータを用いて微分波形と所定の基準電圧を比較することによって、微分波形の立ち上がりからは、図１０（ｂ）に太線で示す変調したパルス信号（イ）を生成し、微分波形の立下りからは、図１０（ｃ）に太線で示す変調したパルス信号（ロ）を生成する。なお、図１０（ｂ）（ｃ）においては、元の微分波形を破線で示している。図１０（ｂ）（ｃ）に示すように、変調したパルス信号（イ），（ロ）は、元のＡＣクロック信号よりもDuty比の小さいパルス波形となっている。
【００６３】
パルス幅変調回路（Ａ，Ｂ）は、生成したパルス信号（イ），（ロ）をサンプリング回路（３１，３４）およびピーク値更新回路（３３，３６）のそれぞれに対して出力する。
【００６４】
続いて、サンプリング回路（３１，３４）およびピーク値更新回路（３３，３６）の機能について説明する。ピーク値検知回路（１８，１９）は、一方向に電流を流してコンデンサに電荷を蓄えることでピーク値（Vp+、Vp-）を検出するが、ピーク値（Vp+、Vp-）を更新するためには、コンデンサに蓄えた電荷を一度リセットしてから、改めて蓄電し直す必要がある。この点につき、ピーク値更新回路（３３，３６）は、図１１（ａ）に示すように、パルス幅変調回路（Ａ，Ｂ）から入力されるパルス信号（イ）がＨｉの時に、ピーク値検知回路（１８，１９）のコンデンサに蓄えられた電荷を放出させるように構成されている。その結果、ピーク値検知回路（１８，１９）は、パルス幅変調回路（Ａ，Ｂ）から入力されるパルス信号（イ）に同期して放電と充電を繰り返す。
【００６５】
一方、サンプリング回路（３１，３４）は、図１１（ｂ）に示すように、パルス幅変調回路（Ａ，Ｂ）から入力されるパルス信号（ロ）がＨｉの時に、放電と充電を繰り返しているピーク値検知回路（１８，１９）の出力をサンプリングするように構成されており、サンプリングしたピーク値（Vp+、Vp-）を演算回路I（１５）に出力する。
【００６６】
上述したパルス幅変調回路Ａ，Ｂ（３２，３５）、ピーク値更新回路（３３，３６）およびサンプリング回路（３１，３４）の協働により、ピーク検出回路（１８，１９）が検知したピーク値（Vp+、Vp-）が高圧交流電圧Vacの出力周波数の1周期毎に更新される形で演算回路I（１５）に出力される。
【００６７】
なお、図１１では、交流電圧波形の上側のピーク値についてのみ説明したが、本実施形態においては、波形下側に対しても上述したのと同様の機構でコンデンサのリセットとピーク値（Vp+、Vp-）のサンプリングが実施される。ただし、波形下側のピーク値を検知する場合には、パルス信号（ロ）がＨｉの時に、ピーク値更新回路（３３，３６）がピーク値検知回路（１８，１９）のコンデンサに蓄えられた電荷を放出させ、パルス信号（イ）がＨｉの時に、サンプリング回路（３１，３４）がピーク値検知回路（１８，１９）の出力をサンプリングする。
【００６８】
以上、ピーク値（Vp+、Vp-）を出力交流電圧の１周期毎に更新して演算回路Ｉ（１５）に出力するための機構について説明してきたが、上述した機構を実現するためには、パルス幅変調回路Ａ，Ｂ（３２，３５）が生成するパルス信号のパルス幅が所定の条件を満たしている必要がある。以下、本実施形態において求められるパルス信号のパルス幅について、図１２に基づいて説明する。
【００６９】
第１に、ピーク値を更新を考慮した場合、図１２（ａ）に示すように、ピーク値検知回路（１８，１９）のコンデンサの放電時間τd（コンデンサに蓄えられた電荷が抜けきるまでに要する時間）が経過するまでの間、変調したパルス信号（イ）のＨｉ状態が維持されなければならず、また一方で、変調したパルス信号（イ）がＬｏｗになってから交流出力電圧が最大となる１／４ＴＣＬ（ＴＣＬ：ＡＣクロック信号周期）が到来するまでの期間に、ピーク値検知回路（１８，１９）のコンデンサの充電時間τｃが確保されなければならない。したがって、変調後のパルス信号（イ）のパルス幅Ｔに求められる条件は、下記式（３）で表される。
【００７０】
【数３】
2015092219.tif 000005
【００７１】
第２に、ピーク値のサンプリングを考慮した場合、図１２（ｂ）に示すように、１／２ＴＣＬ（ＴＣＬ：ＡＣクロック信号周期）が経過した時点からサンプリングが完了するまでの期間τsより長い期間にわたって、変調したパルス信号（ロ）のＨｉ状態が維持されなければならない。したがって、変調後のパルス信号（ロ）のパルス幅Ｔに求められる条件は、下記式（４）で表される。
【００７２】
【数４】
2015092219.tif 000006
【００７３】
なお、図１２では、交流電圧波形の上側のピーク値についてのみ説明したが、波形下側に対してはパルス信号（ロ）がＨｉの時にピーク値の更新を行い、パルス信号（イ）Ｈｉの時にサンプリングを行うので、結果として、変調後のパルス信号（イ）および（ロ）のパルス幅は、いずれも、上記式（１）および（２）を同時に満たす必要がある。
【００７４】
以上、本実施形態において求められるパルス信号のパルス幅について説明してきたが、本実施形態では、パルス幅変調回路Ａ，Ｂ（３２，３５）において、上記式（１）および（２）を同時に満たすパルス信号が生成されるように、ＡＣクロック信号の微分に用いるコンデンサや抵抗の定数とコンパレータに用いる基準電圧を調整する。
【００７５】
以上、第２実施形態の高圧電源１０ｂの機能について説明してきたが、次に、高圧電源１０ｂにおいて、パルス幅変調回路Ａ（３２）およびパルス幅変調回路Ｂ（３５）が実行する処理の内容を改めて説明する。
【００７６】
図１３は、パルス幅変調回路Ａ（３２）が実行する処理のフローチャートを示す。パルス幅変調回路Ａ（３２）は、制御基板２０から入力されるＡＣクロック信号を微分する（ステップ３０１）。続くステップ３０２では、パルス幅変調回路Ａ（３２）は、コンパレータを用いて微分値と所定の基準電圧ａと比較する。
【００７７】
その結果、微分値が基準電圧ａより大きい場合は（ステップ３０２、Ｙｅｓ）、パルス幅変調回路Ａ（３２）の出力（イ）をＨｉにしてピーク値更新回路３３およびサンプリング回路３１に出力する（ステップ３０３）。一方、微分値が基準電圧ａ以下の場合は（ステップ３０２、Ｎｏ）、パルス幅変調回路Ａ（３２）の出力（イ）をＬｏｗにしてピーク値更新回路３３およびサンプリング回路３１に出力する（ステップ３０４）。パルス幅変調回路Ａ（３２）は、上述した処理を繰り返し実行する。
【００７８】
図１４は、パルス幅変調回路Ｂ（３５）が実行する処理のフローチャートを示す。パルス幅変調回路Ｂ（３５）は、制御基板２０から入力されるＡＣクロック信号を微分する（ステップ４０１）。続くステップ４０２では、パルス幅変調回路Ｂ（３５）は、コンパレータを用いて微分値と所定の基準電圧ｂと比較する。
【００７９】
その結果、微分値が基準電圧ｂより小さい場合は（ステップ４０２、Ｙｅｓ）、パルス幅変調回路Ｂ（３５）の出力（ロ）をＨｉにしてピーク値更新回路３３およびサンプリング回路３１に出力する（ステップ４０３）。一方、微分値が基準電圧ｂ以上の場合は（ステップ４０２、Ｎｏ）、パルス幅変調回路Ｂ（３５）の出力（ロ）をＬｏｗにしてピーク値更新回路３３およびサンプリング回路３１に出力する（ステップ４０４）。パルス幅変調回路Ｂ（３５）は、上述した処理を繰り返し実行する。
【００８０】
最後に、ピーク値出力制御回路３０とピーク値出力制御回路３０の協働により実行される処理の内容を図１５に示すフローチャートに基づいて改めて説明する。
【００８１】
まず、ステップ５０１で、正負のピーク値検知回路（１８，１９）が正弦高圧交流電圧Vacのピーク値（Vp+、Vp-）を検知する。続くステップ５０２では、ピーク値検知回路（１８，１９）がパルス幅変調回路（Ａ，Ｂ）の出力（イ）がＨｉか否かを判断する（ステップ５０２）。その結果、出力（イ）がＨｉでない場合は（ステップ５０２、Ｎｏ）、そのままステップ５０４に進む。一方、出力（イ）がＨｉの場合は（ステップ５０２、Ｙｅｓ）、ピーク値検知回路（１８，１９）がコンデンサの放電を実施し、検知したピーク値（Vp+、Vp-）をリセットした後にステップ５０４に進む。
【００８２】
続くステップ５０４では、サンプリング回路（３１，３４）がパルス幅変調回路（Ａ，Ｂ）の出力（ロ）がＨｉか否かを判断する（ステップ５０４）。その結果、出力（ロ）がＨｉでない場合は（ステップ５０４、Ｎｏ）、そのままステップ５０１に戻る。一方、出力（ロ）がＨｉの場合は（ステップ５０４、Ｙｅｓ）、サンプリング回路（３１，３４）がピーク値検知回路（１８，１９）の出力をサンプリングし、サンプリングしたピーク値（Vp+、Vp-）を演算回路I（１５）に出力する。
【００８３】
以上、説明したように、本発明の第２実施形態によれば、ピーク検出回路（１８，１９）が検知したピーク値（Vp+、Vp-）を高圧交流電圧Vacの出力周波数の1周期毎に更新して演算回路I（１５）に出力することができるので、正弦高圧交流電圧Vacの中心値Vcが短時間で急激に変動するような事態が発生した場合でも、感光体２の表面電位Vdを狙った値Vdc_iに維持することができる。
【００８４】
以上、本発明について実施形態をもって説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、当業者が推考しうる実施態様の範囲内において、本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８５】
２…感光体
３…帯電ローラ
４…露光部
５…現像器
６…１次転写部
７…中間ベルト
８…除電器
１０…高圧電源
１１…Duty比／電圧変換回路
１２…高圧ＡＣ生成回路
１３…Duty比／電圧変換回路
１４…高圧ＤＣ生成回路
１５…演算回路Ｉ
１６…演算回路ＩＩ
１７…交流成分ピーク検出回路
１８…正のピーク検出回路
１９…負のピーク検出回路
２０…制御基板
３０…ピーク値出力制御回路
３１，３４…サンプリング回路
３３，３６…ピーク値更新回路
３２，３５…パルス幅変調回路
１００…帯電装置
１０００…画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８６】
【特許文献１】特開２０１１−８０３３号公報
【図１】
2015092219.tif 000007
【図２】
2015092219.tif 000008
【図３】
2015092219.tif 000009
【図４】
2015092219.tif 000010
【図５】
2015092219.tif 000011
【図６】
2015092219.tif 000012
【図７】
2015092219.tif 000013
【図８】
2015092219.tif 000014
【図９】
2015092219.tif 000015
【図１０】
2015092219.tif 000016
【図１１】
2015092219.tif 000017
【図１２】
2015092219.tif 000018
【図１３】
2015092219.tif 000019
【図１４】
2015092219.tif 000020
【図１５】
2015092219.tif 000021