(57)【要約】【課題】極性が入れ替わらない範囲の電圧変更を高速に行うことが可能な高圧電源装置を提供する。【解決手段】高圧電源装置であるコントローラ１０１は、正の電圧値の第１電圧を生成する第１高圧生成部１２及び第１高圧生成部１２直列に接続されて第２電圧を生成する第２高圧生成部１３を有し、第１電圧と第２電圧との和である出力電圧を出力する二次転写高圧出力部８と、第１高圧生成部１２を駆動して出力電圧として第１目標電圧を出力させた状態から、第１目標電圧と同極性で絶対値が低いもしくは第１目標電圧と逆極性の第２目標電圧へ出力電圧を切り替える際に、第１高圧生成部１２の駆動を継続しながら、出力電圧が第２目標電圧となるように第２電圧をフィードバック制御する二次転写高圧制御部１１と、を備える。【選択図】図２
2018113766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の電圧値の第１電圧を生成する第１高圧生成手段及び前記第１高圧生成手段に直列に接続されて第２電圧を生成する第２高圧生成手段を有し、前記第１電圧と前記第２電圧とに基づく出力電圧を出力する高圧出力手段と、
前記第１高圧生成手段を駆動して前記高圧出力手段に前記出力電圧として第１目標電圧を出力させた状態から、前記第１目標電圧と同極性で絶対値が低いもしくは前記第１目標電圧と逆極性の第２目標電圧へ前記出力電圧を切り替える場合、前記第１高圧生成手段の駆動を継続しながら、前記出力電圧が前記第２目標電圧となるように前記第２電圧をフィードバック制御する高圧制御手段と、を備えることを特徴とする、
高圧電源装置。
【請求項２】
前記高圧制御手段は、前記第１高圧生成手段及び前記第２高圧生成手段を駆動させて前記第１目標電圧と同極性である前記第２目標電圧を出力させた状態から、前記第２目標電圧と同極性かつ絶対値の大きい第３目標電圧へ前記出力電圧を切り替える場合、前記第２高圧生成手段の駆動を停止させて、前記出力電圧が前記第３目標電圧となるように前記第１電圧をフィードバック制御することを特徴とする、
請求項１記載の高圧電源装置。
【請求項３】
前記高圧制御手段は、前記第１高圧生成手段及び前記第２高圧生成手段を駆動させて前記第１目標電圧と逆極性である前記第２目標電圧を出力させた状態から、前記第２目標電圧と逆極性の第３目標電圧へ前記出力電圧を切り替える場合、前記第２高圧生成手段の駆動を停止させて、前記出力電圧が前記第３目標電圧となるように前記第１電圧をフィードバック制御することを特徴とする、
請求項１記載の高圧電源装置。
【請求項４】
前記第１高圧生成手段は、第１昇圧トランス、前記第１昇圧トランスの一次側に印加する電圧を制御する第１トランス入力電圧制御手段、及び前記第１昇圧トランスにより昇圧した電圧を整流して前記第１電圧を生成する第１整流手段を有し、
前記第２高圧生成手段は、第２昇圧トランス、前記第２昇圧トランスの一次側に印加する電圧を制御する第２トランス入力電圧制御手段、及び前記第２昇圧トランスにより昇圧した電圧を整流して前記第２電圧を生成する第２整流手段を有し、
前記高圧制御手段は、前記第１トランス入力電圧制御手段に入力する第１電圧制御信号により前記第１昇圧トランスの一次側に印加する電圧を制御することで、前記第１昇圧トランスの出力交流電圧を制御して、前記第１電圧の電圧値を制御するとともに、前記第２トランス入力電圧制御手段に入力する第２電圧制御信号により前記第２昇圧トランスの一次側に印加する電圧を制御することで、前記第２昇圧トランスの出力交流電圧を制御して、前記第２電圧の電圧値を制御することを特徴とする、
請求項１〜３のいずれか１項記載の高圧電源装置。
【請求項５】
前記高圧制御手段は、ＰＷＭ信号である前記第１電圧制御信号により前記第１電圧の電圧値を制御し、ＰＷＭ信号である前記第２電圧制御信号により前記第２電圧の電圧値を制御することを特徴とする、
請求項４記載の高圧電源装置。
【請求項６】
前記出力電圧を検知する出力電圧検知手段をさらに備えており、
前記高圧制御手段は、前記出力電圧検知手段で検知した前記出力電圧の電圧値に基づいて前記第１電圧制御信号及び前記第２電圧制御信号のデューティ比を制御することで、前記第１電圧の電圧値及び前記第２電圧の電圧値を制御することを特徴とする、
請求項５記載の高圧電源装置。
【請求項７】
前記第１高圧生成手段は、前記第１昇圧トランスを駆動する第１トランス駆動手段を更に備え、
前記第２高圧生成手段は、前記第２昇圧トランスを駆動する第２トランス駆動手段を更に備え、
前記高圧制御手段は、前記第１トランス駆動手段に前記第１昇圧トランスを駆動するための第１駆動制御信号を入力することで、前記第１昇圧トランスを駆動させ、前記第２トランス駆動手段に前記第２昇圧トランスを駆動するための第２駆動制御信号を入力することで、前記第１昇圧トランスを駆動させることを特徴とする、
請求項４〜６のいずれか１項記載の高圧電源装置。
【請求項８】
前記高圧制御手段は、ＰＦＭ信号である前記第１駆動制御信号により前記第１トランス駆動手段に前記第１昇圧トランスを駆動させ、ＰＦＭ信号である前記第２駆動制御信号により前記第２トランス駆動手段に前記第２昇圧トランスを駆動させることを特徴とする、
請求項７記載の高圧電源装置。
【請求項９】
前記第１整流手段は前記第１昇圧トランスの二次側に接続された第１ブリーダ抵抗を有し、
前記第２整流手段は前記第２昇圧トランスの二次側に接続された第２ブリーダ抵抗を有し、
前記第１ブリーダ抵抗の抵抗値は前記第２ブリーダ抵抗の抵抗値よりも大きいことを特徴とする、
請求項４〜８のいずれか１項記載の高圧電源装置。
【請求項１０】
前記高圧制御手段は、前記出力電圧を前記第１目標電圧から前記第２目標電圧に切り替える際に、前記出力電圧の電圧値によらずに前記第１高圧生成手段の生成する前記第１電圧を制御し、前記出力電圧の電圧値に基づいて前記第２高圧生成手段の生成する前記第２電圧をフィードバック制御することを特徴とする、
請求項１〜８のいずれか１項記載の高圧電源装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の高圧電源装置と、
所定の像担持体に画像を形成する画像形成手段と、
前記像担持体に形成された画像を、前記高圧電源装置から印加される前記出力電圧により所定の記録材に転写する転写手段と、を備える、
画像形成装置。
【請求項１２】
前記画像形成手段は、階調補正に用いる画像を前記像担持体に形成し、
前記高圧電源装置は、前記転写手段に前記階調補正に用いる画像を転写させないような前記出力電圧を印加することを特徴とする、
請求項１１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙等の記録材に画像を形成する複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に用いることができる高圧電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の生産性を向上させるために、画像形成のプロセススピードの向上や、複数枚の記録材への画像形成時に記録材の搬送間隔（紙間）を狭くすることが行われている。電子写真方式の画像形成装置は、記録材へのトナー像の転写に用いる高電圧（転写バイアス）の電圧値の補正や濃度階調補正等の処理を、紙間で行うことがある。高電圧の電圧値の補正は、高圧電源装置の出力電圧の変更により行われる。しかしながら、紙間時間が短くなることで、出力電圧の変更にあてられる時間が短くなる。そのために高圧電源装置の出力電圧を高速に変更する必要がある。特許文献１には、正電圧を生成する高圧生成部と負電圧を生成する高圧生成部とが直列に接続された高圧電源装置を有する電子写真プロセス方式の画像形成装置が開示される。この高圧電源装置は、記録材にトナーを転写するための正の高電圧を生成する高圧生成部を所定のタイミングで停止すると同時に、負の高電圧を生成する高圧生成部を起動する。これにより高圧電源装置の出力電圧が高速に変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−５８５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の高圧電源装置は、正の電圧を出力している高圧生成部を紙間のタイミングで停止して負の電圧を生成する高圧生成部を起動することで、出力電圧を変更する。したがって、出力電圧が高速に変更可能となるのは、出力電圧の極性が入れ替わる場合に限られる。そのために、極性が入れ替わらない範囲で電圧を変更する場合には、特許文献１の高圧電源装置は有効ではない。
【０００５】
本発明は、上記の問題に鑑み、極性が入れ替わらない範囲の電圧変更を高速に行うことが可能な高圧電源装置を提供することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の高圧電源装置は、所定の電圧値の第１電圧を生成する第１高圧生成手段及び前記第１高圧生成手段に直列に接続されて第２電圧を生成する第２高圧生成手段を有し、前記第１電圧と前記第２電圧とに基づく出力電圧を出力する高圧出力手段と、前記第１高圧生成手段を駆動して前記高圧出力手段に前記出力電圧として第１目標電圧を出力させた状態から、前記第１目標電圧と同極性で絶対値が低いもしくは前記第１目標電圧と逆極性の第２目標電圧へ前記出力電圧を切り替える場合、前記第１高圧生成手段の駆動を継続しながら、前記出力電圧が前記第２目標電圧となるように前記第２電圧をフィードバック制御する高圧制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、極性が入れ替わらない範囲の電圧変更を高速に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】画像形成装置の構成説明図。
【図２】コントローラの構成図。
【図３】（ａ）、（ｂ）はＡＴＶＣの説明図。
【図４】紙間ＡＴＶＣのシーケンス説明図。
【図５】紙間ＡＴＶＣ時の二次転写高圧制御部の制御シーケンスの説明図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は画像形成装置の動作を表すフローチャート。
【図７】（ａ）、（ｂ）は濃度階調補正の説明図。
【図８】紙間パッチ画像非転写制御の説明図。
【図９】紙間で濃度階調補正を行う際の二次転写高圧制御部の制御シーケンスの説明図。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は画像形成装置の動作を表すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（画像形成装置の構成）
図１は、本実施形態の高圧電源装置を採用した電子写真プロセスの画像形成装置の構成説明図である。この画像形成装置１００は、例えばカラー複写機やカラー複合機である。画像形成装置１００は、感光ドラム１ａ〜１ｄ、帯電ローラ２ａ〜２ｄ、レーザスキャナ３ａ〜３ｄ、現像器４ａ〜４ｄ、中間転写ベルト５、一次転写ローラ６ａ〜６ｄ、二次転写部７を構成する二次転写ローラ７ａ、７ｂ、及び定着器９を備える。二次転写ローラ７ａは、二次転写高圧生成部８に接続される。用紙等の記録材Ｐは、用紙カセット１０に収納される。
【００１０】
感光ドラム１ａ〜１ｄは、帯電ローラ２ａ〜２ｄによって一様に帯電された後にレーザスキャナ３ａ〜３ｄによって画像信号に応じた露光がなされることで、静電潜像が形成される。感光ドラム１ａ〜１ｄは、現像器４ａ〜４ｄによって静電潜像が現像されてトナー像が形成される。感光ドラム１ａには、例えばイエローのトナー像が形成される。感光ドラム１ｂには、例えばマゼンタのトナー像が形成される。感光ドラム１ｃには、例えばシアンのトナー像が形成される。感光ドラム１ｄには、例えばブラックのトナー像が形成される。このように感光ドラム１ａ〜１ｄは、対応する色のトナー像を担持する像担持体である。また、帯電ローラ２ａ〜２ｄ、レーザスキャナ３ａ〜３ｄ、及び現像器４ａ〜４ｄは、像担持体に画像を形成する画像形成手段である。感光ドラム１ａ〜１ｄ上の各色のトナー像は、一次転写ローラ６ａ〜６ｄによって中間転写ベルト５に多重転写される。中間転写ベルト５に転写されたトナー像は、中間転写ベルト５の回転により二次転写部７へ搬送される。中間転写ベルト５は、各色のトナー像を担持する像担持体である。
【００１１】
記録材Ｐは、用紙カセット１０から二次転写部７に１枚ずつ給紙されて二次転写部７まで搬送される。記録材Ｐは、二次転写部７において、二次転写ローラ７ａと二次転写ローラ７ｂとの間を搬送される。二次転写高圧生成部８は、高圧出力手段であり、二次転写ローラ７ａに転写用の高電圧を印加する。二次転写ローラ７ａが二次転写高圧生成部８から高電圧を印加され、二次転写ローラ７ｂが接地されるために、中間転写ベルト５上のトナー像は、二次転写ローラ７ａと二次転写ローラ７ｂとの間の電界により記録材Ｐに静電的に転写される。記録材Ｐに転写されたトナー像は、定着器９によって定着される。以上のような構成により、画像形成装置１００は、記録材Ｐにカラー画像を形成することができる。
【００１２】
（コントローラ）
図２は、高圧電源装置である二次転写高圧生成部８を含むコントローラの構成図である。コントローラ１０１は、画像形成装置１００に内蔵される。コントローラ１０１は、高電圧を出力する二次転写高圧生成部８の他に、二次転写高圧生成部８の動作を制御する二次転写高圧制御部１１及び画像形成装置１００全体の動作を制御する制御部１６を備える。
【００１３】
制御部１６は、二次転写ローラ７ａに印加される高電圧である二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値や、その出力タイミングを管理する。そのために制御部１６は、二次転写高圧制御部１１に目標電圧や動作タイミングを指示する信号を送信する。二次転写高圧制御部１１は、二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔが制御部１６から指示された目標電圧になるように、二次転写高圧生成部８のディジタルフィードバック制御を行う。二次転写高圧制御部１１は、制御部１６からの動作タイミングの指示に応じて二次転写高圧生成部８の動作タイミングを制御する。二次転写高圧生成部８は、二次転写高圧制御部１１から入力される信号に基づいて高電圧の出力電圧Ｖｏｕｔを生成し、生成した出力電圧Ｖｏｕｔを二次転写ローラ７ａに印加する。また、二次転写高圧生成部８は、出力電圧Ｖｏｕｔ及び出力端に流れる出力電流Ｉｏｕｔをそれぞれ検知信号Ｖｓｎｓ、Ｉｓｎｓに変換し、二次転写高圧制御部１１に入力する。出力電流検知信号Ｉｓｎｓは、二次転写高圧制御部１１で電流値に変換された後に制御部１６に入力される。制御部１６は、後述する前回転ＡＴＶＣ（Active Transfer Voltage Control）や紙間ＡＴＶＣを実行する際、二次転写高圧制御部１１から出力された出力電流検知信号Ｉｓｎｓに基づいて目標電圧を補正する。
【００１４】
二次転写高圧生成部８の構成について説明する。二次転写高圧生成部８は、第１高圧生成部１２、第２高圧生成部１３、出力電圧検知部１４、及び出力電流検知部１５を備える。第１高圧生成部１２は、主に記録材Ｐにトナー像を転写するための正極の高電圧（転写バイアス）を生成する。第２高圧生成部１３は、主に二次転写ローラ７ａに付着したトナーを中間転写ベルト５に移してクリーニングするための負極の高電圧（クリーニングバイアス）を生成する。第１高圧生成部１２及び第２高圧生成部１３は、それぞれ二次転写高圧制御部１１に接続されており、二次転写高圧制御部１１から入力される信号に応じて駆動する。第１高圧生成部１２と第２高圧生成部１３とは直列に接続される。
【００１５】
第１高圧生成部１２は、トランス入力電圧制御回路１２ａ、トランス駆動回路１２ｂ、昇圧トランス１２ｃ、及び高圧平滑化回路１２ｄを有している。第１高圧生成部１２は、二次転写高圧制御部１１から入力される目標電圧を指示する電圧制御信号であるPOS_CTRL信号と昇圧トランス１２ｃの駆動制御信号であるPOS_CLK信号とに基づいて、正極の高電圧を生成する。POS_CTRL信号は周波数一定のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号である。POS_CLK信号は周波数一定且つデューティ比固定の矩形波である。
【００１６】
トランス入力電圧制御回路１２ａは、POS_CTRL信号によって昇圧トランス１２ｃに印加する電圧を制御するシリーズレギュレータ回路である。トランス入力電圧制御回路１２ａは、平滑回路を構成する抵抗Ｒ１１及びコンデンサＣ１１と、非反転増幅回路を構成するオペアンプＩＣ１及び抵抗Ｒ１２、Ｒ１３と、トランジスタＱ１１と、コンデンサＣ１２とを有する。二次転写高圧制御部１１から入力されるPOS_CTRL信号の振幅は、例えば３．４［Ｖ］である。抵抗Ｒ１１及びコンデンサＣ１１は、POS_CTRL信号を平滑し、例えば０〜３．４［Ｖ］の電圧信号としてオペアンプＩＣ１に入力する。オペアンプＩＣ１、抵抗Ｒ１２、及びＲ１３は、例えば６倍の増幅度を持っており、入力される電圧信号を０〜２０．４［Ｖ］に増幅して出力する。オペアンプＩＣ１の出力は、電流増幅を行うトランジスタＱ１１を介して昇圧トランス１２ｃの一次側及び電圧安定化のためのコンデンサＣ１２に入力される。POS_CTRL信号のデューティ比が大きくなると、昇圧トランス１２ｃの一次側に入力される電圧が高くなり、昇圧トランス１２ｃの二次側から出力される出力交流電圧も高くなる。つまりPOS_CTRL信号のデューティ比を変更することで、昇圧トランス１２ｃの出力交流電圧を制御することができる。
【００１７】
トランス駆動回路１２ｂは、スイッチング動作により昇圧トランス１２ｃを駆動する。トランス駆動回路１２ｂは、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）Ｑ２１と、コンデンサＣ２１と、を有している。トランス駆動回路１２ｂは、昇圧トランス１２ｃの一次側の巻線の、トランス入力電圧制御回路１２ａが接続される端とは逆の端に接続される。トランス駆動回路１２ｂは、ＦＥＴＱ２１に入力されるPOS_CLK信号によりスイッチング動作を行い、コンデンサＣ２１と昇圧トランス１２ｃの一次側巻線とを共振させる。これにより昇圧トランス１２ｃがフライバック共振動作する。
【００１８】
高圧平滑化回路１２ｄは、昇圧トランス１２ｃによって昇圧された交流電圧を整流して平滑化する。高圧平滑化回路１２ｄは、ダイオードＤ３１と、コンデンサＣ３１と、ブリーダ抵抗Ｒ３１とを有する。ダイオードＤ３１は、昇圧トランス１２ｃによって昇圧された交流電圧を整流する。コンデンサＣ３１は、ダイオードＤ３１によって整流された交流電圧を平滑化する。ブリーダ抵抗Ｒ３１は、平滑化された交流電圧が印加される負荷（ここでは二次転写ローラ７ａ）に並列になるように、昇圧トランス１２ｃの二次側に接続される。
【００１９】
第２高圧生成部１３は、高圧平滑化回路１３ｄのダイオードＤ６１の整流極性が、第１高圧生成部１２の高圧平滑化回路１２ｄのダイオードＤ３１とは逆である点を除き、第１高圧生成部１２と同様の構成である。ダイオードＤ３１の整流極性が正極、ダイオードＤ６１の整流極性が負極である。第２高圧生成部１３は、二次転写高圧制御部１１から入力される目標電圧を指示する電圧制御信号であるNEG_CTRL信号と昇圧トランス１３ｃの駆動制御信号であるNEG_CLK信号とに基づいて、高電圧を生成する。NEG_CTRL信号は周波数一定のＰＷＭ信号である。NEG_CLK信号は周波数一定且つデューティ比固定の矩形波である。第２高圧生成部１３が生成する高電圧は、第１高圧生成部１２で生成される高電圧と同極性で絶対値が低い、もしくは第１高圧生成部１２で生成される高電圧とは逆極性である。第２高圧生成部１３の構成の説明は省略する。
【００２０】
第１高圧生成部１２がａ点に生成する高電圧は、二次転写高圧生成部８のｂ点を基準電圧とした電圧Ｖｂａである。第２高圧生成部１３がｂ点に生成する高電圧は、接地を基準電圧とした電圧Ｖｇｂである。二次転写高圧生成部８がｃ点に生成する出力電圧Ｖｏｕｔは、接地を基準電圧とした電圧であり、電圧Ｖｂａと電圧Ｖｇｂとの和（Ｖｇｂ＋Ｖｂａ）となる。
【００２１】
画像形成装置１００では、転写バイアスがクリーニングバイアスよりも絶対値が大きく、出力時間も長い。そのために第２高圧生成部１３のブリーダ抵抗Ｒ６１は、第１高圧生成部１２のブリーダ抵抗Ｒ３１よりも抵抗値が小さく構成される。ブリーダ抵抗Ｒ６１がブリーダ抵抗Ｒ３１よりも抵抗値が大きい場合、転写バイアス出力時にｂ点での電圧降下が大きくなってしまうためである。ｂ点での電圧降下が大きくなると、二次転写ローラ７ａに所望の電圧を印加しようとした際、第１高圧生成部１２が生成する電圧Ｖｂａを、より大きくする必要がある。その結果、第１高圧生成部１２に、より大きな昇圧トランス１２ｃを用いなければならなくなり、コストアップとなる。
【００２２】
二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔは、出力電圧検知部１４により検知される。出力電圧検知部１４は、抵抗Ｒ４１及び抵抗Ｒ４２を有する。出力電圧Ｖｏｕｔは、抵抗Ｒ４１と抵抗Ｒ４２とにより例えば０〜３．４［Ｖ］の範囲で分圧され、出力電圧検知信号Ｖｓｎｓとして二次転写高圧制御部１１に入力される。
【００２３】
二次転写高圧生成部８のｃ点に流れる出力電流Ｉｏｕｔは、出力電流検知部１５により検知される。出力電流検知部１５は、オペアンプＩＣ３、電流検知抵抗Ｒ５１、及び基準電圧ＤＣ１を有する。電流検知抵抗Ｒ５１は、接地とｃ点との間の電流が流れる経路上に設けられており、オペアンプＩＣ３の出力端と負入力端子とを負帰還接続する。そのためオペアンプＩＣ３の出力電圧は、正入力端子に入力される基準電圧ＤＣ１を基準として、電流検知抵抗Ｒ５１に流れる電流に応じて変化する。オペアンプＩＣ３の出力電圧は、出力電流検知信号Ｉｓｎｓとして二次転写高圧制御部１１に入力される。
【００２４】
二次転写高圧制御部１１の構成について説明する。二次転写高圧制御部１１は、二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧となるように、ディジタルフィードバック制御を行う。二次転写高圧制御部１１は、制御部１６から目標電圧信号と動作タイミング信号とを取得する。動作タイミング信号は、出力電圧ＶｏｕｔのＯＮ／ＯＦＦや、出力電圧Ｖｏｕｔの高速変更制御の切り替えに関するタイミング信号である。また、二次転写高圧制御部１１は、二次転写高圧生成部８から出力電圧検知信号Ｖｓｎｓ及び出力電流検知信号Ｉｓｎｓを取得する。二次転写高圧制御部１１は、出力電圧検知信号Ｖｓｎｓ及び出力電流検知信号ＩｓｎｓをそれぞれＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換した結果を、それぞれ出力電圧値及び出力電流値に変換して平均化処理を行う。これにより出力電圧値Ｖｖａｌ及び出力電流値Ｉｖａｌが導出される。二次転写高圧制御部１１は、制御部１６から入力された目標電圧信号が指示する目標電圧と出力電圧値Ｖｖａｌとの偏差に応じてフィードバック演算を行い、POS_CTRL信号あるいはNEG_CTRL信号のデューティ比を制御する。これにより二次転写高圧制御部１１は、二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔをフィードバック制御する。また二次転写高圧制御部１１は、出力電流値Ｉｖａｌを制御部１６に入力する。
【００２５】
制御部１６の構成について説明する。制御部１６は、画像形成装置１００全体の動作を制御するプロセッサである。制御部１６は、二次転写高圧制御部１１から出力電流値Ｉｖａｌを取得し、後述する前回転ＡＴＶＣや紙間ＡＴＶＣにおいて、二次転写ローラ７ａへの印加電圧と出力電流値Ｉｖａｌとの関係に基づいて目標電圧を決定する。制御部１６は、画像形成処理時に、目標電圧を指示する目標電圧信号及び動作タイミング信号を二次転写高圧制御部１１に入力する。
【００２６】
（転写バイアス制御）
画像形成時に二次転写高圧生成部８から二次転写部７へ印加される電圧（転写バイアス）の決定方法について説明する。中間転写ベルト５から記録材Ｐにトナー像を転写する際、画像形成に関わるトナー量によらず印加電圧を一定にするために、二次転写高圧生成部８は、定電圧制御により二次転写部７に所定の転写バイアスを印加する。この際、二次転写高圧生成部８は、二次転写部７に適切な目標電流Ｉｔｒｇを流す必要がある。二次転写部７に流れる電流が少ない場合、中間転写ベルト５上のトナー像が十分転写されず、電流が多い場合、異常放電が起きて画像不良が発生するためである。しかし、二次転写部７を構成する二次転写ローラ７ａは、気温や湿度といった周辺環境によってインピーダンス特性が変化する。そこで前回転ＡＴＶＣが行われる。図３は、ＡＴＶＣの説明図である。
【００２７】
前回転ＡＴＶＣは、画像形成のための準備動作中に二次転写部７に適切な目標電流Ｉｔｒｇを流すことのできる基準電圧Ｖｂ１を算出する処理である。図３（ａ）により前回転ＡＴＶＣを説明する。前回転ＡＴＶＣは、画像形成に先だって、その準備期間である前回転時に実行される。二次転写高圧制御部１１は、二次転写ローラ７ａに印加される二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔ（印加電圧）をＶ１〜Ｖ４と段階的に上昇させ、各印加電圧に応じた二次転写部７の電流Ｉ１〜Ｉ４を検知する。二次転写高圧制御部１１は、検知した電流値が最初に目標電流Ｉｔｒｇを超えた出力電圧Ｖ４とその直前の出力電圧Ｖ３との二点を用いて、二次転写ローラ７ａの電圧と電流との特性（Ｖ−Ｉ特性）を線形近似（Ｙ＝ΔＩ４３／ΔＶ４３）する。目標電流Ｉｔｒｇに最も近い（３）点と（４）点の二点で線形近似するのは、二次転写ローラ７ａのＶ−Ｉ特性が非線形であり、電流値が大きく異なる範囲でＶ−Ｉ特性を線形近似すると精度がよくないためである。二次転写高圧制御部１１は、目標電流Ｉｔｒｇと検知した電流Ｉ３の差ΔＩｔ３を算出する。二次転写高圧制御部１１は、電流差ΔＩｔ３と、線形近似したＶ−Ｉ特性（Ｙ＝ΔＩ４３／ΔＶ４３）と、出力電圧Ｖ３との関係から、基準電圧Ｖｂ１（＝Ｖ３＋ΔＩｔ３／Ｙ）を決定する。
【００２８】
また、二次転写部７では、記録材Ｐが二次転写部７を搬送される通紙時に、二次転写ローラ７ａの他に記録材Ｐによる抵抗が発生する。そのために二次転写部７に実際に印加される基準電圧Ｖｂには、基準電圧Ｖｂ１に記録材Ｐの抵抗を考慮した電圧が加算される。基準電圧Ｖｂに加算する記録材Ｐの抵抗を考慮した電圧を紙電圧Ｖｐと呼ぶ。紙電圧Ｖｐは、画像形成装置１００中に搭載された環境センサ（不図示）によって取得される温度及び湿度、記録材Ｐの素材種類、及び記録材Ｐの表面か裏面かによって異なる抵抗等に基づいて設定される。紙電圧Ｖｐは、画像形成装置１００中に搭載された記憶装置（不図示）内に予め保持される。二次転写時に二次転写ローラ７ａに印加される転写バイアスは、基準電圧Ｖｂ１と紙電圧Ｖｐとの和となる。これにより二次転写部７は、通紙時に適切な目標電流Ｉｔｒｇが流れることになる。
【００２９】
しかし、連続して画像形成処理を行うことで、画像形成装置１００内の温度や湿度が変化し、且つ二次転写ローラ７ａの電気的特性が耐久の進行で変化する。そのために画像形成処理中に二次転写ローラ７ａのインピーダンスが変化し、前回転ＡＴＶＣで算出した基準電圧Ｖｂ１では適切な目標電流Ｉｔｒｇが流せなくなる。そのために二次転写高圧制御部１１は、紙間ＡＴＶＣにより基準電圧Ｖｂ１を補正する。紙間ＡＴＶＣでは、連続画像形成時の記録材Ｐ１と記録材Ｐ１の次に二次転写部７を通過する記録材Ｐ２との紙間において検知した出力電流値Ｉｖａｌ、及び前回転ＡＴＶＣ時に線形近似した二次転写ローラ７ａのＶ−Ｉ特性により、基準電圧Ｖｂ１が補正される。
【００３０】
前回転ＡＴＶＣで算出した基準電圧Ｖｂ１を２５００［Ｖ］、紙間ＡＴＶＣで補正した基準電圧Ｖｂ２を２４００［Ｖ］、記録材の紙電圧Ｖｐを５００［Ｖ］として紙間ＡＴＶＣのシーケンスを説明する。図４は、紙間ＡＴＶＣのシーケンス説明図である。
【００３１】
二次転写ローラ７ａのＶ−Ｉ特性は非線形である。したがって、基準電圧Ｖｂを紙間で精度よく算出するためには、紙間で転写時と同等の電流を流せる電圧、すなわち基準電圧Ｖｂにできるだけ近い電圧を印加した状態で電流を検知することが望ましい。ここで紙間ＡＴＶＣ実施直前の記録材Ｐ１への転写バイアスを第１目標電圧（＝Ｖｂ１＋Ｖｐ＝３０００［Ｖ］）とする。二次転写高圧生成部８は、第１目標電圧で記録材Ｐ１が転写を終えた時点で、出力電圧（第１目標電圧）を前回転ＡＴＶＣで算出した基準電圧Ｖｂ１である第２目標電圧（Ｖｂ１＝２５００［Ｖ］）に立ち下げる。二次転写高圧制御部１１は、第２目標電圧（Ｖｂ１＝２５００［Ｖ］）印加中に所定の間隔で出力電流を複数回検知し、検知した結果に対して平均化処理を行う。二次転写高圧制御部１１は、平均化処理を行った結果を出力電流値Ｉｂ１とし、印加した基準電圧Ｖｂ１と出力電流値Ｉｂ１とに応じて基準電圧Ｖｂ１を補正して基準電圧Ｖｂ２を導出する。
【００３２】
図３（ｂ）は、このときの補正量ΔＶｂの算出方法の説明図である。まず、二次転写高圧制御部１１は、第２目標電圧（基準電圧Ｖｂ１）出力時の出力電流値Ｉｂ１と目標電流Ｉｔｒｇとの差ΔＩｂ１（＝Ｉｔｒｇ−Ｉｂ１）を算出する。次に、二次転写高圧制御部１１は、算出した電流値の差ΔＩｂ１と、前回転ＡＴＶＣで線形近似したＶ−Ｉ特性（Ｙ＝ΔＩ４３／ΔＶ４３）との関係から、基準電圧Ｖｂ１の補正量ΔＶｂ（＝ΔＩｂ１／Ｙ）を導出する。最後に、二次転写高圧制御部１１は、補正量ΔＶｂ（−１００［Ｖ］）を基準電圧Ｖｂ１（＝２５００［Ｖ］）に加算することで、補正した基準電圧Ｖｂ２（＝Ｖｂ１＋ΔＶｂ＝２４００［Ｖ］）を導出する。このとき、二次転写部７に流れる実際の電流は電流値Ｉｂ２であり目標電流Ｉｔｒｇとの誤差はΔＩｂ２となる。このように紙間ＡＴＶＣにより基準電圧Ｖｂ１が基準電圧Ｖｂ２に補正され、二次転写部７に流れる電流と目標電流Ｉｔｒｇとの誤差がΔＩｂ１からΔＩｂ２へと小さくなる。
【００３３】
基準電圧Ｖｂ２の算出後、次の記録材Ｐ２が二次転写ローラ７ａに搬送されるまでに、転写バイアスは、次の記録材Ｐ２に応じた第３目標電圧（Ｖｂ２＋Ｖｐ＝２９００［Ｖ］）まで立ち上げられる必要がある。ここで紙間時間を６０ミリ秒、電流検知に必要な時間を２５ミリ秒とすると、二次転写高圧生成部８は、出力電圧Ｖｏｕｔの立ち下げと立ち上げを、合わせて４０ミリ秒以内に終える必要がある。例えば二次転写高圧生成部８は、出力電圧Ｖｏｕｔの立ち下げを２５ミリ秒、立ち上げを１５ミリ秒で完了する必要がある。
【００３４】
紙間ＡＴＶＣ時の二次転写高圧制御部１１の制御シーケンスについて説明する。二次転写高圧制御部１１は、記録材Ｐ１への転写時に、記録材Ｐ１の転写バイアス（第１目標電圧＝Ｖｂ１＋Ｖｐ）と出力電圧値Ｖｖａｌとの偏差からPOS_CTRL信号のデューティ比をフィードバック制御する。二次転写高圧制御部１１は、記録材Ｐ１の転写終了後、POS_CTRL信号のデューティ比を転写終了時点の値に固定する。その状態で二次転写高圧制御部１１は、NEG_CLK信号を第２高圧生成部１３に入力して昇圧トランス１３ｃを駆動させる。また二次転写高圧制御部１１は、NEG_CTRL信号のデューティ比を前回転ＡＴＶＣで算出した基準電圧Ｖｂ１（第２目標電圧）と出力電圧値Ｖｖａｌとの偏差に応じてフィードバック制御する。二次転写高圧制御部１１は、電流検知後、検知結果である出力電流値Ｉｖａｌに応じて基準電圧Ｖｂ１を補正して基準電圧Ｖｂ２を算出（紙間ＡＴＶＣ）する。その後、二次転写高圧制御部１１は、NEG_CLK信号を停止することで、昇圧トランス１３ｃの駆動を停止する。二次転写高圧制御部１１は、記録材Ｐ２の転写バイアス（第３目標電圧＝Ｖｂ２＋Ｖｐ）と出力電圧値Ｖｖａｌとの偏差に応じてPOS_CTRL信号のデューティ比をフィードバック制御する。
【００３５】
図５は、紙間ＡＴＶＣ時の二次転写高圧制御部１１の制御シーケンスの説明図である。図中「ＦＢ」は、目標電圧値と出力電圧値との偏差が無くなるように、POS_CTRL信号もしくはNEG_CTRL信号のデューティ比をフィードバック制御することを示す。フィードバック制御は、例えばＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御により行われる。また「ＣＯＮＳＴ」は、出力電圧値によらず、POS_CTRL信号のデューティ比を一定にすることを示す。
【００３６】
まず、二次転写高圧制御部１１は、第２高圧生成部１３を駆動させずに第１高圧生成部１２を駆動して記録材Ｐ１へのトナー像の転写を行うために、POS_CLK信号により昇圧トランス１２ｃを駆動する。そして二次転写高圧制御部１１は、出力電圧検知部１４により検知した出力電圧値と第１目標電圧（３０００［Ｖ］）との偏差に基づいて、POS_CTRL信号のデューティ比をＰＩＤ制御する。これにより二次転写高圧制御部１１は、出力電圧Ｖｏｕｔをフィードバック制御し、第１目標電圧（３０００［Ｖ］）となった出力電圧Ｖｏｕｔを二次転写高圧生成部８のｃ点から出力することができる。
【００３７】
次に、二次転写高圧制御部１１は、紙間ＡＴＶＣを実行するために、POS_CTRL信号を、記録材Ｐ１にトナー像を転写し終えた時点のデューティ比に固定する。トナー像を転写し終えた時点の出力電圧Ｖｏｕｔは転写バイアス（第１目標電圧：Ｖｂ１＋Ｖｐ）であり、このデューティ比で第１高圧生成部１２を駆動させれば、第２目標電圧（基準電圧Ｖｂ１：２５００［Ｖ］）よりも高い電圧を出力可能である。これと同時に二次転写高圧制御部１１は、NEG_CLK信号を発生することにより第２高圧生成部１３の昇圧トランス１３ｃを駆動する。そして二次転写高圧制御部１１は、出力電圧検知部１４により検知した出力電圧値と第２目標電圧（２５００［Ｖ］）との偏差に基づいて、NEG_CTRL信号のデューティ比をＰＩＤ制御する。これにより二次転写高圧制御部１１は、出力電圧Ｖｏｕｔをフィードバック制御し、第２目標電圧（２５００［Ｖ］）となった出力電圧Ｖｏｕｔを二次転写高圧生成部８のｃ点から出力することができる。
【００３８】
紙間ＡＴＶＣを行うことで、二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔを高速に立ち下げることができる。これは以下の理由による。第１高圧生成部１２の高圧平滑化回路１２ｄは、ブリーダ抵抗Ｒ３１の抵抗値が大きいために、平滑コンデンサＣ３１の放電が遅い。したがって、二次転写高圧制御部１１がPOS_CTRL信号のデューティ比を下げて第１高圧生成部１２のみで出力電圧Ｖｏｕｔを立ち下げようとしても、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧に達するまでに時間がかかる。第２高圧生成部１３の起動は、第１高圧生成部１２の高圧平滑化回路１２ｄの放電よりも速い。そこで二次転写高圧制御部１１は、出力電圧Ｖｏｕｔの立ち下げ時に第２高圧生成部１３を起動し、出力電圧Ｖｏｕｔが第２目標電圧（２５００［Ｖ］）となるようフィードバック制御をする。これにより、二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔは、高圧生成回路１２のみを制御して出力電圧Ｖｏｕｔを立ち下げるよりも高速に立ち下がる。なお、二次転写高圧制御部１１は、紙間ＡＴＶＣの間もPOS_CLK信号により第１高圧生成部１２の昇圧トランス１２ｃの駆動を継続する。
【００３９】
二次転写高圧制御部１１は、二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔが第２目標電圧（２５００［Ｖ］）に収束した後に、二次転写高圧生成部８の出力電流を出力電流検知部１５により検知する。出力電流検知部１５は、電流検知を一定間隔で４回実行し、その結果の平均化処理を行って出力電流値を算出する。二次転写高圧制御部１１は、印加した出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値と出力電流値とに応じて基準電圧Ｖｂを再算出して補正する。二次転写高圧制御部１１は、NEG_CTRL信号及びNEG_CLK信号を停止することで第２高圧生成部１３を停止させる。それと同時に二次転写高圧制御部１１は、出力電圧検知部１４により検知した出力電圧値と第３目標電圧（２９００［Ｖ］）との偏差に基づいて、POS_CTRL信号のデューティ比をＰＩＤ制御する。これにより二次転写高圧制御部１１は、出力電圧Ｖｏｕｔをフィードバック制御し、第３目標電圧（２９００［Ｖ］）となった出力電圧Ｖｏｕｔを二次転写高圧生成部８のｃ点から出力することができる。
【００４０】
二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔは、第２目標電圧（２５００［Ｖ］）から第３目標電圧（２９００［Ｖ］）への変更時には高速に立ち上がる。これは、第２高圧生成部１３のブリーダ抵抗Ｒ６１の抵抗値が小さく、コンデンサＣ６１の放電が早いためである。
【００４１】
（画像形成時の紙間ＡＴＶＣの動作）
図６は、画像形成装置１００の動作を表すフローチャートである。ここでは、紙間ＡＴＶＣが実行されるタイミングと、制御部１６及び二次転写高圧制御部１１の動作と、について説明する。図６（ａ）は、画像形成装置１００の全体動作を表す。図６（ｂ）は、画像形成処理時の二次転写高圧制御部１１の動作を表す。図６（ｃ）は、紙間ＡＴＶＣを実行時の二次転写高圧制御部１１の動作を表す。
【００４２】
画像形成装置１００のメイン電源スイッチが操作されて電源オン状態になると、制御部１６は、初期化処理を行って、スタンバイ状態に移行する（Ｓ１１、Ｓ１２）。スタンバイ状態になると、制御部１６は、画像形成装置１００のユーザインタフェースやネットワークを介して接続された外部装置から、画像形成を指示するプリントジョブを取得するまで待機する（Ｓ１３：N）。
【００４３】
プリントジョブを取得した場合（Ｓ１３：Y）、制御部１６は、画像形成処理の実行前に二次転写ローラ７ａの前回転（画像形成準備動作）を行い、その後、画像形成処理を実行する（Ｓ１４、Ｓ１５）。制御部１６は、前回転を実行時に上述の前回転ＡＴＶＣを実行する。プリントジョブが複数枚の記録材Ｐに対する連続した画像形成処理を指示する場合、制御部１６は、必要に応じて紙間ＡＴＶＣを実行する。プリントジョブに応じた画像形成処理が終了すると（Ｓ１６）、制御部１６は、後回転を行いスタンバイ状態に移行し（Ｓ１２）、次のプリントジョブの取得まで待機する。
【００４４】
Ｓ１５の画像形成処理の実行時の二次転写高圧制御部１１の動作について、図６（ｂ）により説明する。この際、二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔのフィードバック制御が二次転写高圧制御部１１によって行われるが、出力電圧の出力開始タイミングや目標電圧は、制御部１６によって指示される。
【００４５】
二次転写高圧制御部１１は、画像形成処理が開始されると、二次転写高圧生成部８の第１高圧生成部１２を駆動させることで、トナー像を中間転写ベルト５から記録材Ｐへ転写するための転写バイアスを出力させる（Ｓ２１）。二次転写高圧制御部１１は、第１高圧生成部１２が目標電圧を出力電圧Ｖｏｕｔ（転写バイアス）として出力するように制御する。二次転写高圧生成部８は、紙間ＡＴＶＣを実行する必要性があるかの条件判断を行う（Ｓ２２）。
【００４６】
紙間ＡＴＶＣの実行必要性の判断条件は、例えば前回転ＡＴＶＣ、もしくは前回の紙間ＡＴＶＣからの連続画像形成枚数である。この枚数は画像形成装置１００の内部温度や湿度が過度に変化する前となるよう、例えば５０枚に設定されている。紙間ＡＴＶＣを実行する必要がある場合（Ｓ２２：Y）、二次転写高圧制御部１１は、紙間ＡＴＶＣを実行する（Ｓ２３）。二次転写高圧制御部１１は、紙間ＡＴＶＣの結果に基づいて基準電圧Ｖｂを補正する。
【００４７】
紙間ＡＴＶＣが実行された後、あるいは紙間ＡＴＶＣを実行する必要がない場合（Ｓ２２：N）、二次転写高圧制御部１１は、プリントジョブで指示されたすべての画像形成処理が終了したかを判定する（Ｓ２４）。終了していない場合（Ｓ２４：N）、二次転写高圧制御部１１は、Ｓ２１以降の処理を画像形成処理が終了するまで繰り返し実行する。終了している場合（Ｓ２４：Y）、二次転写高圧制御部１１は、プリントジョブに応じた画像形成処理を終了する。
【００４８】
Ｓ２３の紙間ＡＴＶＣの二次転写高圧制御部１１の処理について、図６（ｃ）により説明する。
【００４９】
紙間ＡＴＶＣが開始されると、二次転写高圧制御部１１は、中間転写ベルト５上のトナー像を記録材Ｐに転写し終えた時点で、POS_CTRL信号のデューティ比を画像後端時の値に固定する（Ｓ３１）。二次転写高圧制御部１１は、NEG_CLK信号を出力することで第２高圧生成部１３を駆動する（Ｓ３２）。二次転写高圧制御部１１は、二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔが第２目標電圧となるようにNEG_CTRL信号のディーティ比をフィードバック制御する（Ｓ３３）。
【００５０】
その後、二次転写高圧制御部１１は、複数回、出力電流の検知を行い、検知結果に対して平均化処理を行った値を二次転写高圧生成部８の出力電流値として取得する（Ｓ３４）。二次転写高圧制御部１１は、NEG_CLK信号を停止して第２高圧生成部１３の駆動を停止する（Ｓ３５）。二次転写高圧制御部１１は、二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔが、制御部１６により設定された第３目標電圧となるようにPOS_CTRL信号のデューティ比をフィードバック制御する（Ｓ３６）。
【００５１】
以上のように二次転写高圧生成部８は、短い紙間時間で紙間ＡＴＣＶを実現するために、出力電圧Ｖｏｕｔの立ち上げ時に、転写バイアスを生成する第１高圧生成部１２を駆動したまま、第２高圧生成部１３を駆動する。これにより出力電圧Ｖｏｕｔの高速な立ち下げと高速な立ち上げとが可能となる。
【００５２】
なお、本実施形態では、トランス入力電圧制御回路１２ａ、１３ａから入力される電圧により、昇圧トランス１２ｃ、１３ｃの出力交流電圧を制御するが、昇圧トランス１２ｃ、１３ｃの出力交流電圧の制御方法は、これに限られない。例えば、昇圧トランス１２ｃ、１３ｃに入力される電圧を一定とする。この場合、二次転写高圧制御部１１は、昇圧トランス駆動回路１２ｂ、１３ｂにオフ時間が一定のＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）信号を入力することで、昇圧トランス１２ｃ、１３ｃの出力交流電圧を制御することができる。ＰＦＭ信号が昇圧トランス１２ｃ、１３ｃの駆動制御のための駆動制御信号となる。また、本実施形態では転写バイアスの極性を正極として説明したが、画像形成装置１００の構成によっては、転写バイアスの極性が負極となってもよい。
【００５３】
画像形成装置１００は、感光ドラム１のトナー像を中間転写ベルト５を介して記録材Ｐに転写する構成の他に、中間転写ベルト５を介さずに、感光ドラム１のトナー像を直接記録材Ｐに転写する構成であってもよい。また、画像形成装置１００は、複数の感光ドラム１ａ〜１ｄを備えたフルカラーの画像形成を行う構成の他に、１つの感光ドラム１によりモノカラーの画像形成を行う構成であってもよい。
【００５４】
（濃度階調補正時の処理）
画像形成装置１００は、記録材Ｐに形成する画像を適性な色味にするために濃度階調補正を行う。濃度階調補正では、中間転写ベルト５上の濃度検知用のトナー像に光を照射し、その反射光を検知することで、該トナー像のトナー量が検知される。トナー量の検知結果に基づいて記録材Ｐに形成するトナー像のトナー濃度を調整することで、形成した画像を適正な色味にすることができる。濃度階調補正で検知される中間転写ベルト５上の濃度検知用のトナー像は、記録材Ｐに転写されない。
【００５５】
したがって、二次転写ローラ７ａに濃度検知用のトナー像のトナーが付着して汚れることを防ぐため、二次転写高圧生成部８は、二次転写ローラ７ａに非転写バイアスを印加する必要がある。「非転写バイアス」は、電圧極性が転写バイアスと逆極性であり、中間転写ベルト５上のトナーが二次転写部７を通過しても二次転写ローラ７ａに付着しない電圧である。濃度階調補正は、前回転時と紙間で行われる。紙間で濃度階調補正を行うためには、短い紙間時間で二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔを転写バイアスから非転写バイアスへ高速に変更する必要がある。図７は、濃度階調補正の説明図である。
【００５６】
図７（ａ）により前回転時の濃度階調補正を説明する。画像形成装置１００は、光源となるＬＥＤ（Light Emitting Diode）１７が、中間転写ベルト５上のトナー像を照射できる位置に配置される。画像形成装置１００は、ＬＥＤ１７からの光のトナー像による反射光を受光してトナー濃度を検知するための光電子素子１８を備える。画像形成装置１００は、中間転写ベルト５上の残トナーを清掃するためのクリーニングローラ２０を備える。
【００５７】
画像形成装置１００は、濃度階調補正では、濃度測定用の画像信号に基づいて、中間転写ベルト５上の非画像領域にパッチ画像１９ａ〜１９ｅと呼ばれる四角形状の濃度測定用のトナー像を形成する。非画像領域とは、中間転写ベルト５上のトナー像坦持領域のうち、記録材Ｐに転写されない領域である。前回転時には中間転写ベルト５の全面が非画像領域であり、連続画像形成時には紙間が非画像領域となる。
【００５８】
中間転写ベルト５上のパッチ画像１９ａ〜１９ｅは、中間転写ベルト５の回転により搬送され、ＬＥＤ１７の光が照射される照射スポットを通過する。その際、パッチ画像１９はＬＥＤ１７から照射された光を反射する。光電子素子１８は、パッチ画像１９が反射した反射光を受光し、電気信号に変換して出力する。コントローラ１０１の制御部１６は、光電子素子１８の出力信号をＡ／Ｄ変換した濃度値により、パッチ画像１９のトナー量を測定する。制御部１６は、複数回トナー量を測定して平均化処理を行う。制御部１６は、その結果に基づいて、形成する画像が適正な色味になるように、以降の画像処理における画像のトナー量を補正する。中間転写ベルト５上のパッチ画像１９ａ〜１９ｅは、クリーニングローラ２０によって除去される。パッチ画像１９ａ〜１９ｅが除去された中間転写ベルト５は、次の画像形成に利用される。
【００５９】
パッチ画像１９ａ〜１９ｅが二次転写部７を通過する際にパッチ画像１９ａ〜１９ｅのトナーが付着しないように、二次転写ローラ７ａは、二次転写高圧生成部８によってトナーと同極性（負極性）である非転写バイアスが印加される。二次転写ローラ７ａに非転写バイアスが印加されていない場合、中間転写ベルト５上に形成されたパッチ画像１９ａ〜１９ｅのトナーが、二次転写ローラ７ａに付着してしまう。二次転写ローラ７ａに付着したトナーは、以降の画像形成時に搬送されてくる記録材Ｐに付着し、画像不良の原因となる。そのためにパッチ画像１９ａ〜１９ｅの付着を防止する必要がある。
【００６０】
前回転時の濃度階調補正では、中間転写ベルト５は全領域が非画像領域であるために、二次転写ローラ７ａには常に非転写バイアスが印加される。したがって二次転写高圧生成部８は、出力電圧Ｖｏｕｔを高速変更する必要はない。しかし図７（ｂ）に示すように紙間でパッチ画像１９ｆ、１９ｇを形成する濃度階調補正では、短い紙間時間で転写バイアスと非転写バイアスとを切り替える必要がある。
【００６１】
画像形成処理中に紙間で濃度階調補正を行う場合、まず感光ドラム１が、記録材Ｐ１に転写するためのトナー像２１ａを中間転写ベルト５上に転写する。その後、同様に感光ドラム１は、パッチ画像１９ｆを中間転写ベルト５に転写し、続いて、記録材Ｐ２に転写するためのトナー像２１ｂを中間転写ベルト５に転写する。
【００６２】
中間転写ベルト５に転写されたトナー像２１ａ、２１ｂ及びパッチ画像１９ｆは、中間転写ベルト５によって搬送される。ＬＥＤ１７の照射スポットをパッチ画像１９ｆが通過するタイミングで、光電子素子１８はＬＥＤ１７の反射光からパッチ画像１９ｆのトナー量を測定する。この測定結果に応じて、濃度階調補正が行われる。その後、トナー像２１ａ、２１ｂ及びパッチ画像１９ｆは二次転写部７まで搬送される。画像領域のトナー像２１ａ、２１ｂは、二次転写部７において記録材Ｐに転写される。転写時には、二次転写ローラ７ａには二次転写高圧生成部８によって転写バイアスが印加されている。
【００６３】
しかし、紙間においても転写バイアスが印加されていると、中間転写ベルト５の画像領域外に形成されたパッチ画像１９ｆのトナーが、二次転写ローラ７ａに付着する。そのために二次転写高圧生成部８は、トナー像２１ａの転写が終わった時点からパッチ画像１９ｆの先端が二次転写ローラ７ａに到達するまでの間に、二次転写ローラ７ａに印加する正の転写バイアスを負の非転写バイアスまで低下させる。二次転写高圧生成部８は、正の転写バイアスが負の非転写バイアスまで低下するように出力電圧Ｖｏｕｔを立ち下げる。またパッチ画像１９ｆが二次転写ローラ７ａを抜けてから記録材Ｐ２の先端が二次転写ローラ７ａに到達するまでの間に、二次転写高圧生成部８は、記録材Ｐ２の転写バイアスまで出力電圧Ｖｏｕｔを立ち上げる。
【００６４】
図８は、紙間でパッチ画像１９を二次転写ローラ７ａに転写しないようにするための紙間パッチ画像非転写制御の説明図である。紙間パッチ画像非転写制御の実施直前の転写バイアスを第１目標電圧（Ｖｂ＋Ｖｐ＝３０００［Ｖ］）とする。二次転写高圧生成部８は、第１目標電圧で記録材Ｐ１への転写を終えた時点で、第１目標電圧である出力電圧Ｖｏｕｔを非転写バイアスである第２目標電圧（−１０００［Ｖ］）に立ち下げる。パッチ画像１９は、第２目標電圧（−１０００［Ｖ］）の印加中に二次転写ローラ７ａを通過する。二次転写高圧生成部８は、パッチ画像１９の後端が二次転写ローラ７ａを通過した後、記録材Ｐ２の先端が二次転写ローラ７ａに搬送されるまでの間に出力電圧Ｖｏｕｔを立ち上げる。ここでは、出力電圧Ｖｏｕｔは、第２目標電圧から転写バイアスである第３目標電圧（Ｖｂ＋Ｖｐ：３０００［Ｖ］）に立ち上げられる。ここで紙間時間を６０ミリ秒、パッチ画像１９が二次転写ローラ７ａを抜けるのに必要な時間を２５ミリ秒とすると、二次転写高圧生成部８は出力電圧Ｖｏｕｔの立ち下げと立ち上げを合わせて４０ミリ秒以内に終える必要がある。例えば二次転写高圧生成部８は、出力電圧Ｖｏｕｔの立ち下げを２５ミリ秒、立ち上げを１５ミリ秒で完了する必要がある。
【００６５】
図９は、紙間で濃度階調補正を行う際の二次転写高圧制御部１１の制御シーケンスの説明図である。まず、二次転写高圧制御部１１は、第１高圧生成部１２のみを駆動させて二次転写を行うため、POS_CLK信号を出力して昇圧トランス１２ｃを駆動する。そして二次転写高圧制御部１１は、出力電圧検知部１４により検知した出力電圧Ｖｏｕｔと第１目標電圧（３０００［Ｖ］）との偏差から、POS_CTRL信号のデューティ比をＰＩＤ制御する。
【００６６】
次に濃度階調補正用のパッチ画像１９が二次転写ローラ７ａに転写されないようにするために、二次転写高圧生成部８は、二次転写ローラ７ａに非転写バイアスを印加する。そのために二次転写高圧制御部１１は、記録材Ｐ１にトナー像を転写し終えたときのPOS_CTRL信号をその時点でのデューティ比に固定し、NEG_CLK信号を出力して第２高圧生成部１３の昇圧トランス１３ｃを駆動する。そして二次転写高圧制御部１１は、出力電圧検知部１４により検知した出力電圧Ｖｏｕｔと第２目標電圧（−１０００［Ｖ］）との偏差に基づいて、NEG_CTRL信号のデューティ比をＰＩＤ制御する。本制御により二次転写高圧生成部８は出力電圧Ｖｏｕｔを高速に立ち下げることができる。
【００６７】
二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔが第２目標電圧（−１０００［Ｖ］）に収束した後、中間転写ベルト５上のパッチ画像１９が二次転写部７を通過する。この際、二次転写ローラ７ａは、転写バイアスと逆極性で、パッチ画像１９と同極性である負の電圧が印加されている。そのためにパッチ画像１９は転写されることなく中間転写ベルト５に坦持される。なお、二次転写高圧制御部１１は、パッチ画像１９が二次転写部７を通過する間もPOS_CLK信号により第１高圧生成部１２の昇圧トランス１２ｃの駆動を継続する。
【００６８】
パッチ画像１９が二次転写部７を通過した後、二次転写高圧制御部１１は、NEG_CLK信号を停止することで第２高圧生成部１３を停止させる。それと同時に二次転写高圧制御部１１は、出力電圧検知部１４により検知した出力電圧Ｖｏｕｔと第３目標電圧（３０００［Ｖ］）との偏差から、POS_CTRL信号のデューティ比をＰＩＤ制御する。本制御により二次転写高圧生成部８は、出力電圧Ｖｏｕｔを高速に立ち上げることができる。
【００６９】
第２目標電圧（−１０００［Ｖ］）から第３目標電圧（３０００［Ｖ］）に二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔを変更する場合において、第２高圧生成部１３のブリーダ抵抗Ｒ６１の抵抗値は小さく、平滑コンデンサＣ６１の放電が早い。二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔは、平滑コンデンサＣ６１の放電によって高速に立ち上がるため、第１高圧生成部１２のみで第２目標電圧を出力した場合よりも高速に立ち上がる。これにより、紙間パッチ画像非転写制御に要する出力電圧Ｖｏｕｔの立ち下げと立ち上げのトータル時間を短縮することができる。
【００７０】
（画像形成時の濃度階調補正）
図１０は、画像形成装置１００の動作を表すフローチャートである。ここでは、濃度階調補正が実行されるタイミングと、制御部１６及び二次転写高圧制御部１１の動作と、について説明する。図１０（ａ）は、画像形成装置１００の全体動作を表しており、図６（ａ）と同じ処理である。そのために図１０（ａ）の説明は省略する。図１０（ｂ）は、画像形成処理実行時の二次転写高圧制御部１１の動作を表す。図６（ｃ）は、パッチ画像の非転写制御時の二次転写高圧制御部１１の動作を表す。
【００７１】
図１０（ａ）のＳ１５の画像形成処理の実行時の処理について、図１０（ｂ）により説明する。この際、二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔのフィードバック制御は二次転写高圧制御部１１によって行われるが、出力を開始するタイミングや目標電圧は、制御部１６によって指示される。
【００７２】
二次転写高圧制御部１１は、画像形成処理が開始されると、二次転写高圧生成部８の第１高圧生成部１２を駆動させることで、トナー像を中間転写ベルト５から記録材Ｐへ転写するための転写バイアスを出力させる（Ｓ５１）。二次転写高圧制御部１１は、第１高圧生成部１２が目標電圧を出力電圧Ｖｏｕｔ（転写バイアス）として出力するように制御する。二次転写高圧生成部８は、濃度階調補正を実行する必要性があるかの条件判断を行う（Ｓ５２）。
【００７３】
濃度階調補正の実行必要性の判断条件は、例えば画像形成装置１００の温度や湿度の変化や、前回の濃度階調補正からの連続画像形成枚数である。濃度階調補正を実行する必要がある場合（Ｓ４２：Y）、二次転写高圧制御部１１は、パッチ画像の非転写制御を実行する（Ｓ４３）。パッチ画像の非転写制御後、あるいは濃度階調補正を実行する必要がない場合（Ｓ４２：N）、二次転写高圧制御部１１は、プリントジョブで指示されたすべての画像形成処理が終了したかを判定する（Ｓ４４）。終了していない場合（Ｓ４４：N）、二次転写高圧制御部１１は、Ｓ４１以降の処理を画像形成処理が終了するまで繰り返し実行する。終了している場合（Ｓ４４：Y）、二次転写高圧制御部１１は、プリントジョブに応じた画像形成処理を終了する。
【００７４】
濃度階調補正時に行われるＳ４３のパッチ画像の非転写制御の処理について、図１０（ｃ）により説明する。
【００７５】
パッチ画像の非転写制御を開始すると、二次転写高圧制御部１１は、中間転写ベルト５上のトナー像を記録材Ｐに転写し終えた時点で、POS_CTRL信号のデューティ比を画像後端時の値に固定する（Ｓ５１）。二次転写高圧制御部１１は、NEG_CLK信号を出力することで第２高圧生成部１３を駆動する（Ｓ５２）。二次転写高圧制御部１１は、二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔが第２目標電圧となるようにNEG_CTRL信号のディーティ比をフィードバック制御する（Ｓ５３）。
【００７６】
その後、二次転写高圧制御部１１は、NEG_CLK信号を停止して第２高圧生成部１３の駆動を停止する（Ｓ５４）。二次転写高圧制御部１１は、二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔが、制御部１６により設定された第３目標電圧となるようにPOS_CTRL信号のデューティ比をフィードバック制御する（Ｓ５５）。
【００７７】
以上のように、本実施例では短い紙間時間で濃度階調補正を行うために、二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔの立ち下げ時に、転写バイアスを生成する第１高圧生成部１２を駆動させたまま第２高圧生成部１３を動作させる。これにより、二次転写高圧生成部８の出力電圧Ｖｏｕｔの高速な立ち下げ及び立ち上げが可能となり、パッチ画像の二次転写ローラ７ａへの付着を防止することが可能となり、紙間での濃度階調補正を可能としている。
【００７８】
以上のように本実施形態の画像形成装置１００は、正と負の２つの高圧生成部（第１高圧生成部１２、第２高圧生成部１３）を直列に接続した構成の高圧電源装置を備える。２つの高圧生成部を備える高圧電源装置により、一方の高圧生成部で電圧を出力している状態から、同極性で絶対値の低い電圧あるいは逆極性の電圧に、出力電圧を高速に変更可能となる。これにより出力電圧変更後の電圧極性が正負のいずれにおいても、出力電圧を高速に変更することが可能となる。そのために画像形成装置１００は、より高速な画像形成が可能となる。
【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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