(57)【要約】【課題】用紙先端の濃度ムラや濃度の希薄化をさらに低減する。【解決手段】定電流制御と定電圧制御とを切り替えて直流電圧の出力を行う直流電源１１０と、直流電圧に交流電圧を重畳した重畳電圧、及び直流電圧のいずれかを出力する交流電源１４０と、交流電源１４０から出力された電圧のうち印加対象に印加されなかった電圧を除去するバイパスコンデンサ１５９と、バイパスコンデンサ１５９に貯まった残留電荷を放電させる放電回路４００と、直流電源１１０を定電圧制御から定電流制御に切り替える切替回路１８０と、所定条件が成立すると、直流電源１１０を定電圧制御から定電流制御に切り替えて徐々に目標電流の値へ近づけるとともに、バイパスコンデンサ１５９に蓄積されている残留電荷を放電させる電源制御部と、直流電圧に基づく直流電流を検出して電源制御部３００に出力する電流検出部４０１と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電流制御と定電圧制御とを切り替えて直流電圧の出力を行う直流電源と、
前記直流電圧に交流電圧を重畳した重畳電圧、及び前記直流電圧のいずれかを出力する交流電源と、
前記交流電源から出力された電圧のうち印加対象に印加されなかった電圧を除去するバイパスコンデンサと、
前記バイパスコンデンサに貯まった残留電荷を放電させる放電回路と、
前記直流電源を前記定電圧制御から前記定電流制御に切り替える切替回路と、
所定条件が成立すると、前記切替回路に信号を送って前記直流電源を前記定電圧制御から前記定電流制御に切り替えて徐々に目標電流の値へ近づけるとともに、前記放電回路に信号を送って前記バイパスコンデンサに蓄積されている残留電荷を放電させる電源制御部と、
前記直流電圧に基づく直流電流を検出して前記電源制御部に出力する電流検出部と、
を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電流検出部は、直流電流を定期的に検出して前記電源制御部に出力し、
前記電源制御部は、次に検出される前記直流電流の出力値が前記目標電流の値となるように、前記直流電源に前記直流電圧を出力させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記所定条件は、前記定電圧制御開始後の所定タイミングの経過である、
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】
前記所定タイミングは、印刷開始基準信号を基準として特定されるタイミングである、
ことを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の電源装置と、
前記電源装置からの電圧印加により、記録媒体にトナーによる画像を転写する転写装置と、
を備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、電源装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、一様に帯電された像担持体上に静電潜像を形成し、形成した静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、形成したトナー像を記録紙に転写して定着することにより、記録紙に画像を形成する。
【０００３】
ところで、記録紙には、通常、凹凸が存在し、凹部は凸部に比べてトナーが転写されにくいため、凹凸の大きい記録紙に画像を形成する場合、凹部にトナーが転写されず画像に白抜けなどの濃度ムラが発生してしまうことがある。
【０００４】
このため、２つの金属ローラ対を流れる電流値の差から、２つの金属ローラ対を通過した記録紙の凹凸を特定し、特定した凹凸に適した付着量となるようにトナー付着量を制御する技術が既に知られている。
【０００５】
また、例えば特許文献１には、直流電源と交流電源とを直列に接続し、被転写体の凹凸の大きさに応じて、直流電圧を転写部に印加して被転写体への画像の転写を行うか、直流電圧と交流電圧とを重畳した重畳電圧を転写部に印加して被転写体への画像の転写を行うかを、リレーで切り替える技術が開示されている。
【０００６】
しかしながら、上述したような従来技術では、電源の構成上、直流電源単体の場合に比べ、直流電源が出力する直流電圧の立ち上がりに時間を要してしまう。
【０００７】
そこで、特許文献２には、転写部に印加する電圧を定電流制御する際に徐々に目標電流の値へ近づけることでアンダーシュートを防いで、電圧の立ち上がり時間を短くする技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したような従来技術では、定電流制御に切り換えた際に、コンデンサに貯まった電荷がディスチャージされる時間がかかってしまうために立ち上がり時間が長くなってしまい、用紙先端に濃度ムラや濃度の希薄化が発生してしまう場合があり、問題があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、用紙先端の濃度ムラや濃度の希薄化をさらに低減することができる電源装置及び画像形成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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、定電流制御と定電圧制御とを切り替えて直流電圧の出力を行う直流電源と、前記直流電圧に交流電圧を重畳した重畳電圧、及び前記直流電圧のいずれかを出力する交流電源と、前記交流電源から出力された電圧のうち印加対象に印加されなかった電圧を除去するバイパスコンデンサと、前記バイパスコンデンサに貯まった残留電荷を放電させる放電回路と、前記直流電源を前記定電圧制御から前記定電流制御に切り替える切替回路と、所定条件が成立すると、前記切替回路に信号を送って前記直流電源を前記定電圧制御から前記定電流制御に切り替えて徐々に目標電流の値へ近づけるとともに、前記放電回路に信号を送って前記バイパスコンデンサに蓄積されている残留電荷を放電させる電源制御部と、前記直流電圧に基づく直流電流を検出して前記電源制御部に出力する電流検出部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、用紙先端の濃度ムラや濃度の希薄化をさらに低減することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態にかかる印刷装置の一例を示す機械的構成図である。
【図２】図２は、画像形成部の一例を示す機械的構成図である。
【図３】図３は、印刷装置の電気的構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、二次転写電源の構成の一例を示す回路図である。
【図５】図５は、電源制御部の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】図６は、印刷装置で行われる転写制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、電源制御部による二次転写電源の制御例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して、電源装置及び画像形成装置の実施の形態を詳細に説明する。以下の実施形態では、本実施形態の画像形成装置を電子写真方式のカラー印刷装置、具体的には、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の４色の色成分画像を記録媒体上で重ね合わせて画像を形成する印刷装置に適用した場合を例に取り説明するが、これに限定されるものではない。
【００１４】
本実施形態の画像形成装置は、電子写真方式で画像を形成する装置であれば、カラー、モノクロを問わず適用でき、例えば、電子写真方式の複写機や複合機（ＭＦＰ：Multifunction  Peripheral）などにも適用できる。なお、複合機とは、印刷機能、複写機能、スキャナ機能、及びファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する装置である。
【００１５】
図１は、実施の形態にかかる印刷装置１の一例を示す機械的構成図である。図１に示すように、画像形成装置である印刷装置１は、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、及び１０Ｋと、中間転写ベルト６０と、支持ローラ６１、６２と、二次転写部対向ローラ（斥力ローラ）６３（負荷及び転写部の一例）と、二次転写ローラ６４と、用紙カセット７０と、給紙ローラ７１と、搬送ローラ対７２と、定着装置９０と、二次転写電源２００（電源装置の一例）とを、備える。
【００１６】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、及び１０Ｋは、図１に示すように、中間転写ベルト６０の移動方向（矢印ａ方向）の上流側から、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの順番で中間転写ベルト６０に沿って配置されている。
【００１７】
図２は、画像形成部１０Ｙの一例を示す機械的構成図である。図２に示すように、画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１１Ｙと、帯電装置２０Ｙと、現像装置３０Ｙと、一次転写ローラ４０Ｙと、クリーニング装置５０Ｙとを、備える。画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１１Ｙ上で作像プロセス（帯電工程、照射工程、現像工程、転写工程、及びクリーニング工程）を行うことにより、感光体ドラム１１Ｙ上にイエローのトナー像（色成分画像）を形成し、中間転写ベルト６０に転写する。
【００１８】
なお、画像形成部１０Ｍ、１０Ｃ、及び１０Ｋは、いずれも画像形成部１０Ｙと共通の構成要素を備えており、画像形成部１０Ｍは、作像プロセスを行うことによりマゼンタのトナー像を形成し、画像形成部１０Ｃは、作像プロセスを行うことによりシアンのトナー像を形成し、画像形成部１０Ｋは、作像プロセスを行うことによりブラックのトナー像を形成する。このため、以下では、画像形成部１０Ｙの構成要素についての説明を主に行い、画像形成部１０Ｍ、１０Ｃ、及び１０Ｋの構成要素については、画像形成部１０Ｙの構成要素の符号に付したＹに替えてそれぞれＭ、Ｃ、Ｋを付すに留め（図１参照）、その説明を省略する。
【００１９】
感光体ドラム１１Ｙは、像担持体であり、矢印ｂ方向に回転駆動する。感光体ドラム１１Ｙは、例えば、外径６０ｍｍの有機感光体である。感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、及び１１Ｋについても同様に、矢印ｂ方向に回転駆動する。
【００２０】
なお、ブラック用の感光体ドラム１１Ｋと、カラー用の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、及び１１Ｃとを、独立して回転駆動できるようにしてもよい。これにより、モノクロ画像を形成する場合にはブラック用の感光体ドラム１１Ｋのみを回転駆動し、カラー画像を形成する場合には感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、及び１１Ｋを同時に回転駆動させることができる。
【００２１】
まず、帯電工程では、帯電装置２０Ｙは、回転駆動されている感光体ドラム１１Ｙの表面を帯電する。具体的には、帯電装置２０Ｙは、例えばローラ形状の導電性弾性体である帯電ローラに対して直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する。これにより、帯電装置２０Ｙは、帯電ローラと感光体ドラム１１Ｙとの間で直接放電を起こし、感光体ドラム１１Ｙを所定の極性、例えば、マイナス極性に帯電する。
【００２２】
続いて、照射工程では、照射装置は、感光体ドラム１１Ｙの帯電面に光変調されたレーザ光Ｌを照射し、感光体ドラム１１Ｙの表面に静電潜像を形成する。この結果、レーザ光Ｌが照射され感光体ドラム１１Ｙの表面部分の電位の絶対値が低下した部分が静電潜像（画像部）となり、レーザ光Ｌが照射されず電位の絶対値が高く保たれた部分が地肌部となる。
【００２３】
続いて、現像工程では、現像装置３０Ｙは、感光体ドラム１１Ｙ上に形成された静電潜像をイエロートナーで現像し、感光体ドラム１１Ｙ上にイエローのトナー像を形成する。
【００２４】
現像装置３０Ｙは、収容容器３１Ｙと、収容容器３１Ｙに収容された現像スリーブ３２Ｙと、収容容器３１Ｙに収容されたスクリュー部材３３Ｙとを、備える。収容容器３１Ｙには、イエロートナーとキャリアとを有する２成分現像剤が収容されている。現像スリーブ３２Ｙは、現像剤担持体であり、収容容器３１Ｙの開口部を介して感光体ドラム１１Ｙと対向するように配置されている。スクリュー部材３３Ｙは、現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌部材である。スクリュー部材３３Ｙは、現像スリーブ側となる現像剤の供給側と、トナー補給装置から供給を受ける受給側とに配置され、軸受け部材によって収容容器３１Ｙに回転自在に支持されている。
【００２５】
続いて、転写工程では、一次転写ローラ４０Ｙは、感光体ドラム１１Ｙ上に形成されたイエローのトナー像を中間転写ベルト６０に転写する。なお、感光体ドラム１１Ｙ上には、トナー像の転写後においても未転写トナーが僅かながら残存する。
【００２６】
一次転写ローラ４０Ｙは、例えば導電性のスポンジ層を有する弾性ローラであり、中間転写ベルト６０の裏面から感光体ドラム１１Ｙに対して押し当てられるように配置されている。なお、弾性ローラには、一次転写バイアスとして定電流制御されたバイアスが印加されている。一次転写ローラ４０Ｙは、例えば、外形が１６ｍｍであり、心金径が１０ｍｍであり、スポンジ層の抵抗Ｒの値が約３Ｅ７Ωである。なお、スポンジ層の抵抗Ｒの値は、接地された外径３０ｍｍの金属ローラを１０Ｎで押し当てた状態で一次転写ローラ４０Ｙの心金に電圧Ｖを１０００Ｖ印加したときに流れる電流Ｉからオームの法則（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）を用いて算出した値である。
【００２７】
続いて、クリーニング工程では、クリーニング装置５０Ｙは、感光体ドラム１１Ｙ上に残存している未転写トナーを払拭する。クリーニング装置５０Ｙは、クリーニングブレード５１Ｙと、クリーニングブラシ５２Ｙとを、備える。クリーニングブレード５１Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの回転方向に対してカウンタ方向から感光体ドラム１１Ｙと当接している状態で感光体ドラム１１Ｙの表面をクリーニングする。クリーニングブラシ５２Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの回転方向と逆方向に回転しながら感光体ドラム１１Ｙと接触している状態で感光体ドラム１１Ｙの表面をクリーニングする。
【００２８】
図１に戻り、中間転写ベルト６０は、支持ローラ６１、６２や二次転写部対向ローラ６３などの複数のローラに掛け回されたエンドレスのベルトであり、支持ローラ６１、６２の一方が回転駆動させられることにより矢印ａ方向に無端移動する。中間転写ベルト６０には、まず、画像形成部１０Ｙによりイエローのトナー像が転写され、続いて、画像形成部１０Ｍによりマゼンタのトナー像、画像形成部１０Ｃによりシアンのトナー像、画像形成部１０Ｋによりブラックのトナー像が順次重畳して転写される。これにより、中間転写ベルト６０上にフルカラーのトナー像（フルカラーの画像）が形成される。そして中間転写ベルト６０は、形成されたフルカラーのトナー像を二次転写部対向ローラ６３と二次転写ローラ６４との間に搬送する。
【００２９】
中間転写ベルト６０は、例えば、厚さが２０〜２００μｍ（好ましくは、６０μｍ程度）、体積抵抗率が６．０〜１３．０ＬｏｇΩｃｍ（好ましくは、７．５〜１２．５ＬｏｇΩｃｍ、より好ましくは、約９ＬｏｇΩｃｍ）、表面抵抗率が９．０〜１３．０ＬｏｇΩｃｍ（好ましくは、１０．０〜１２．０ＬｏｇΩｃｍ）の無端状カーボン分散ポリイミド樹脂で構成される。体積抵抗率は、三菱化学製ハイレスタ−ＵＰ  ＭＣＰ  ＨＴ４５０  １００Ｖ、１０ｓｅｃでの抵抗測定値であり、表面抵抗率は、三菱化学製ハイレスタ  ＨＲＳプローブ  ５００Ｖ、１０ｓｅｃでの抵抗測定値である。支持ローラ６２は接地されている。
【００３０】
用紙カセット７０には、各トレイに複数の記録媒体Ｐが重ね合わせて収容される。記録媒体は、収容されるトレイ毎に用紙の種別やサイズが異なるものとする。本実施形態では、記録媒体（被転写体の一例）は、例えば、普通紙や凹凸の大きいレザック紙であるものとするがこれに限定されるものではなく、ＯＨＰシートやフィルムなどであってもよい。
【００３１】
給紙ローラ７１は、用紙カセット７０のトレイの最上部に位置する記録媒体Ｐに当接されており、当接している記録媒体Ｐを給紙する。
【００３２】
搬送ローラ対７２は、給紙ローラ７１により給紙された記録媒体Ｐを、二次転写部対向ローラ６３と二次転写ローラ６４との間に（矢印ｃ方向）所定のタイミングで搬送する。
【００３３】
二次転写部対向ローラ６３及び二次転写ローラ６４は、二次転写部対向ローラ６３と二次転写ローラ６４との間の二次転写ニップで、中間転写ベルト６０により搬送されたフルカラーのトナー像を、搬送ローラ対７２により搬送された記録媒体Ｐ上に一括転写する。
【００３４】
二次転写部対向ローラ６３（転写装置の一例）は、例えば、外形が２４ｍｍであり、心金径が１６ｍｍであり、導電性のＮＢＲ系ゴム層である。なお、導電性のＮＢＲ系ゴム層の抵抗Ｒの値は、６．０〜１２．０ＬｏｇΩ（又はＳＵＳ）であり、好ましくは、４．０ＬｏｇΩである。二次転写ローラ６４は、例えば、外形が２４ｍｍであり、心金径が１４ｍｍであり、導電性のＮＢＲ系ゴム層である。なお、導電性のＮＢＲ系ゴム層の抵抗Ｒの値は、１次転写ローラ４０Ｙと同様の測定方法で約１Ｅ６Ω以下である。二次転写ローラ６４の体積抵抗は、回転測定で測定した抵抗測定値であり、加重：５Ｎ／片側、バイアス印加：転写ローラ軸に１ＫＶ印加、１ｍｉｎ測定間にローラ１回転の抵抗測定し、平均値を体積抵抗としたものである。
【００３５】
二次転写部対向ローラ６３には、転写バイアス用の二次転写電源２００が接続されている。二次転写電源２００（電源装置の一例）は、二次転写ニップでフルカラーのトナー像を記録媒体Ｐに転写するために、二次転写部対向ローラ６３に電圧を印加する。具体的には、二次転写電源２００は、ユーザ設定に応じて、直流電圧（以下、「ＤＣバイアス」と称する場合がある）のみを二次転写部対向ローラ６３に印加したり、直流電圧と交流電圧とを重畳した重畳電圧（以下、「重畳バイアス」と称する場合がある）を二次転写部対向ローラ６３に印加したりする。これにより、二次転写部対向ローラ６３と二次転写ローラ６４との間に電位差が生じ、トナーが中間転写ベルト６０から記録媒体Ｐ側へ向かう電圧が生じるため、フルカラーのトナー像を記録媒体Ｐに転写することができる。ここで、本実施形態における電位差は、（二次転写部対向ローラ６３の電位）−（二次転写ローラ６４の電位）とする。
【００３６】
定着装置９０は、フルカラーのトナー像が転写された記録媒体Ｐを加熱及び加圧することにより、フルカラーのトナー像を記録媒体Ｐに定着する。そして、フルカラーのトナー像が定着された記録媒体Ｐは、印刷装置１の外部に排紙される。
【００３７】
図３は、印刷装置１の電気的構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、印刷装置１は、二次転写電源２００と、電源制御部３００とを備える。二次転写電源２００は、直流電源１１０と、交流電源１４０とを備える。直流電源１１０と交流電源１４０とは、直列に接続されている。電源制御部３００は、二次転写電源２００を制御するものであり、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）などにより実現できる。
【００３８】
図３に示すように、交流電源１４０は、交流制御部１４１と、交流駆動部１４２と、交流高圧トランス１４３と、交流検出部１４４とを、有する。直流電源１１０は、直流制御部１１１と、直流駆動部１１２と、直流高圧トランス１１３と、直流検出部１１４とを、有する。なお図３に示す例では、二次転写電源２００の動作に用いられる電源入力の図示は、省略している。
【００３９】
交流制御部１４１には、電源制御部３００から交流高圧トランス１４３の交流高圧出力の電流又は電圧を設定するＡＣ＿ＰＷＭ信号（交流出力制御信号）が入力され、また、交流検出部１４４から当該交流検出部１４４により検出された交流高圧トランス１４３の交流高圧出力の出力電流値及び出力電圧値が入力される。そして交流制御部１４１は、入力されたＡＣ＿ＰＷＭ信号で指示された電流又は電圧で、かつ、入力された出力電流値が所定値となるように、交流駆動部１４２を介して交流高圧トランス１４３の駆動を制御する。
【００４０】
交流駆動部１４２には、電源制御部３００から二次転写電源２００の交流電圧の周波数を設定するＣＬＫ信号が入力される。そして交流駆動部１４２は、入力されたＣＬＫ信号及び交流制御部１４１からの制御に従って、交流高圧トランス１４３を駆動する。なお、電源制御部３００からＣＬＫ信号で二次転写電源２００の交流電圧の周波数を交流駆動部１４２に指示するのではなく、交流駆動部１４２が予め用意された固定の周波数を用いるようにしてもよい。
【００４１】
交流高圧トランス１４３は、交流駆動部１４２により駆動され、二次転写電源２００からの交流電圧を変圧して、交流高圧出力を行う。また交流高圧トランス１４３は、直流高圧トランス１１３からの直流高圧出力と交流高圧出力とを重畳した高圧出力を行う。
【００４２】
交流検出部１４４は、交流高圧トランス１４３の交流高圧出力の出力電流値及び出力電圧値を検出し、交流制御部１４１に出力する。また、交流検出部１４４は、検出した出力電流値及び出力電圧値をＡＣ＿ＦＢ＿Ｉ信号として電源制御部３００に出力する。これは、電源制御部３００において、負荷状態を監視するためである。
【００４３】
ここで、交流検出部１４４は、交流制御部１４１において、交流高圧トランス１４３の交流高圧出力の定電流制御及び定電圧制御の両制御を可能とするために、出力電流値及び出力電圧値を検出している。但し本実施形態では、交流制御部１４１は、定電圧制御よりも定電流制御を優先しており、通常は、出力電流値を用いた定電流制御を行っている。本実施形態では、出力電圧値は、交流高圧トランス１４３の交流高圧出力の上限電圧の抑制のために使用され、交流制御部１４１は、出力電圧値を用いて無負荷状態などでの最高電圧を制御する。
【００４４】
直流制御部１１１には、電源制御部３００から直流高圧トランス１１３の直流高圧出力の電流又は電圧を設定するＤＣ＿ＰＷＭ信号（直流出力制御信号）が入力され、また、直流検出部１１４から当該直流検出部１１４により検出された直流高圧トランス１１３の直流高圧出力の出力電流値及び出力電圧値が入力される。そして直流制御部１１１は、入力されたＤＣ＿ＰＷＭ信号で指示された電流又は電圧で、かつ、入力された出力電流値が所定値となるように、直流駆動部１１２を介して直流高圧トランス１１３の駆動を制御する。
【００４５】
また直流制御部１１１には、電源制御部３００から、定電流制御と定電圧制御との切り替えを指示する切替信号が入力され、直流制御部１１１は、入力された切替信号に応じて、定電流制御と定電圧制御とを切り替える。本実施形態では、直流電源１１０は、トナーの転写率を一定に保つため、定電流制御を主に行うが、直流電圧の立ち上がり時間を早めるため、定電圧制御を行うこともある。なお、定電流制御の場合、直流制御部１１１は、直流高圧トランス１１３の電流値がＤＣ＿ＰＷＭ信号で指示された電流値となるように、直流駆動部１１２を介して直流高圧トランス１１３の駆動を制御する。また、定電圧制御の場合、直流制御部１１１は、直流高圧トランス１１３の電圧値がＤＣ＿ＰＷＭ信号で指示された電圧値となるように、直流駆動部１１２を介して直流高圧トランス１１３の駆動を制御する。
【００４６】
直流駆動部１１２は、直流制御部１１１からの制御に従って、直流高圧トランス１１３を駆動する。
【００４７】
直流高圧トランス１１３は、直流駆動部１１２により駆動され、二次転写電源２００からの直流電圧を変圧して、直流高圧出力を行う。
【００４８】
直流検出部１１４は、直流高圧トランス１１３の直流高圧出力の出力電流値及び出力電圧値を検出し、直流制御部１１１に出力する。また、直流検出部１１４は、検出した出力電流値及び出力電圧値をＤＣ＿ＦＢ＿Ｉ信号及びＤＣ＿ＦＢ＿Ｖ信号として電源制御部３００に出力する。これは、電源制御部３００において、負荷状態を監視するためである。
【００４９】
ここで、直流検出部１１４は、直流制御部１１１において、直流高圧トランス１１３の直流高圧出力の定電流制御及び定電圧制御の両制御を可能とするために、出力電流値及び出力電圧値を検出している。但し本実施形態では、直流制御部１１１は、定電圧制御よりも定電流制御を優先しており、通常は、出力電流値を用いた定電流制御を行っている。本実施形態では、出力電圧値は、直流高圧トランス１１３の直流高圧出力の上限電圧の抑制のために使用され、直流制御部１１１は、出力電圧値を用いて無負荷状態などでの最高電圧を制御する。
【００５０】
ここでは、二次転写電源２００のみで直流と交流とを重畳した高圧出力を行う例について記載したが、電圧レベルが高い時は電源自体を作ることが困難になるので、直流電源及び交流電源をリレーで切り替える方式で直流と交流とを重畳した高圧出力を行うようにしてもよい。
【００５１】
図４は、二次転写電源２００の構成の一例を示す回路図である。
【００５２】
直流電源１１０には、電源制御部３００からＤＣ（−）＿ＰＷＭ信号及び切替信号が入力され、切替回路１８０に入力される。切替回路１８０は、切替信号が定電圧制御（ＣＶ）への切り替えを指示する場合（本実施形態では、切替信号がＨｉｇｈの場合）、ＤＣ（−）＿ＰＷＭ信号を電流制御回路（コンパレータ）１２２に出力し、切替信号が定電流制御（ＣＣ）への切り替えを指示する場合（本実施形態では、切替信号がＬｏｗの場合）、ＤＣ（−）＿ＰＷＭ信号を電圧制御回路（コンパレータ）１２１に出力する。
【００５３】
電流制御回路（コンパレータ）１２２に出力されたＤＣ（−）＿ＰＷＭ信号は積分されて、電流制御回路（コンパレータ）１２２に入力される。積分されたＤＣ（−）＿ＰＷＭ信号の値は、電流制御回路１２２における基準電圧となる。また、直流電流検出回路１３２は、二次転写電源２００の出力ライン上で直流電源１１０が出力した直流電流を検出し、検出した直流電流の出力値を電流制御回路１２２に入力する。そして電流制御回路１２２は、基準電圧に対し直流電流が小さい場合には直流高圧トランスの直流駆動回路１２３を積極的に駆動させ、基準電圧に対し直流電流が大きい場合には直流高圧トランスの直流駆動回路１２３の駆動を規制する。これにより、直流電源１１０は、定電流性を確保している。
【００５４】
また、直流電圧検出回路１２６は、直流電源１１０が出力した直流電圧を検出し、検出した直流電圧の出力値を電圧制御回路（コンパレータ）１２１に入力する。そして電圧制御回路１２１は、直流電圧の出力値が上限に達した際には、直流高圧トランスの直流駆動回路１２３の駆動を規制する。また、直流電圧検出回路１２７は、直流電圧検出回路１２６により検出された直流電圧の出力値をＤＣ＿ＦＢ＿Ｖ信号として電源制御部３００にフィードバックする。
【００５５】
電流制御回路１２２及び電圧制御回路１２１の制御に従った直流駆動回路１２３の駆動により、直流高圧トランスの１次側巻線Ｎ１＿ＤＣ（−）１２４及び直流高圧トランスの２次側巻線Ｎ２＿ＤＣ（−）１２５にて生成された出力はダイオード１３０及びコンデンサ１３１によって平滑された後、直流電圧として交流電源入力部１５７から交流電源１４０に入力され、交流高圧トランスの２次側巻線Ｎ２＿ＡＣ１５６に印加される。
【００５６】
交流電源１４０には、電源制御部３００からＡＣ＿ＰＷＭ信号が入力され、電圧制御回路（コンパレータ）１５１に入力される。入力されたＡＣ＿ＰＷＭ信号の値は、電圧制御回路１５１における基準電圧となる。また、交流電圧検出回路１６２は、交流高圧トランスの１次側巻線Ｎ３＿ＡＣ１５５によって生じる相互誘導電圧から交流電圧の出力値を予測し、予測した交流電圧の出力値を電圧制御回路１５１に入力する。これは、交流電圧は直流電圧と重畳されるため、交流電源１４０自身の出力（交流電圧）のみを二次転写電源２００の出力ライン上で検出することが困難なためである。そして電圧制御回路１５１は、基準電圧に対し交流電圧が小さい場合には交流高圧トランスの交流駆動回路１５３を積極的に駆動させ、基準電圧に対し交流電圧が大きい場合には交流高圧トランスの交流駆動回路１５３の駆動を規制する。これにより、交流電源１４０は、定電圧性を確保している。
【００５７】
また、交流電流検出回路１６０は、二次転写電源２００の出力ラインである交流バイパス用コンデンサ（バイパスコンデンサの一例）１５９の低圧側で、交流バイパス用コンデンサ１５９に流れる電流を検出し、検出した電流の出力値を電流制御回路（コンパレータ）１５２に入力する。そして電流制御回路１５２は、交流電源１４０が駆動している場合、入力された電流の出力値が上限に達した際には、交流高圧トランスの交流駆動回路１５３の駆動を規制する。また、交流電流検出回路１６１は、交流電流検出回路１６０により検出された電流の出力値をＡＣ＿ＦＢ＿Ｉ信号として電源制御部３００にフィードバックする。
【００５８】
交流高圧トランスの交流駆動回路１５３は、電源制御部３００から入力されるＣＬＫ信号と電圧制御回路１５１及び電流制御回路１５２とのＡＮＤ論理に従って駆動し、ＣＬＫと同一の周期を持つ出力を生成する。
【００５９】
交流駆動回路１５３の駆動により、交流高圧トランスの１次側巻線Ｎ１＿ＡＣ１５４にて生成された交流電圧は、２次側巻線Ｎ２＿ＡＣ１５６に印加されている直流電圧に重畳されて、高圧出力部１５８から重畳電圧として二次転写部対向ローラ（斥力ローラ）６３に出力（印加）される。但し、交流電源１４０が駆動していない場合は、２次側巻線Ｎ２＿ＡＣ１５６に印加されている直流電圧がそのまま高圧出力部１５８から二次転写部対向ローラ（斥力ローラ）６３に出力（印加）される。
【００６０】
一般的に、昇圧トランスの２次側巻線は、グランド及び高電圧出力用端子に接続されるため、２次側巻線の低圧側（入力側）が高電圧になることは想定されていない。しかしながら、本実施形態では、二次転写電源２００が重畳電圧を出力する場合、直流電源１１０によって生成された直流高電圧を交流高圧トランスの２次側巻線Ｎ２＿ＡＣ１５６の低圧側（入力側）に入力し、更に交流電圧を重畳しているため、通常よりも２次側巻線の低圧側（入力側）が高電圧になる。この結果、一般的な交流高圧トランスを用いると、２次側巻線の絶縁が取れず、交流高圧トランス内部で電流のリークが生じる恐れがある。
【００６１】
このため、交流高圧トランスに対し、二次転写電源２００の最大出力電圧（重畳電圧の最大値）、即ち、交流電源１４０の最大出力電圧だけでなく、交流電源１４０の最大出力電圧と直流電源１１０の最大出力電圧とを印加しても耐えうるように耐圧性を向上させている。具体的には、交流高圧トランスの２次側巻線Ｎ２＿ＡＣ１５６の低圧側（入力側）における巻線の間隔を一般的な交流高圧トランスよりも広くし、二次転写電源２００の最大出力電圧に耐えうるようにしている。
【００６２】
より詳細に説明すると、通常、昇圧トランスは、入力側よりも出力側の方が、電圧が高くなるので、巻線の間隔は、出力側になるほど広くなる。このため、２次側巻線Ｎ２＿ＡＣ１５６の低圧側（入力側）における巻線の間隔を、直流電源の最大出力電圧に耐えうる間隔とし、交流高圧トランスの２次側巻線Ｎ２＿ＡＣ１５６の高圧側（出力側）における巻線の間隔を、二次転写電源２００の最大出力電圧（重畳電圧の最大値）に耐えうる間隔としている。
【００６３】
なお、直流電圧単独で出力する場合の直流電流の狙い値（電流制御回路における基準電圧に相当）の方が、直流電圧に交流電圧を重畳して出力する場合の直流電流の狙い値よりも数割程度値が大きくなる。同様に、直流電流の出力が狙い値になった場合の直流電圧の値も、直流電圧単独で出力する場合の方が直流電圧に交流電圧を重畳して出力する場合よりも値が大きくなる。このため、一見すると、交流電源１４０の最大出力電圧と直流電源１１０の最大出力電圧とが同時に交流高圧トランスに印加されることはなく、交流高圧トランスは、交流電源１４０の最大出力電圧と直流電源１１０の最大出力電圧とを印加しても耐えうるまでの耐圧性は要求されないようにも思える。
【００６４】
しかしながら、直流電圧に交流電圧を重畳して出力する場合であっても用紙等の抵抗など条件によっては、一時的に交流電源１４０の最大出力電圧と直流電源１１０の最大出力電圧とが同時に交流高圧トランスに印加されることがある。このため、交流高圧トランスに対し、交流電源１４０の最大出力電圧と直流電源１１０の最大出力電圧とを印加しても耐えうるように耐圧性を向上させている。
【００６５】
また、交流高圧トランスの２次側巻線Ｎ２＿ＡＣ１５６だけではなく、交流駆動回路１５３、１次側巻線Ｎ１＿ＡＣ１５４、１次側巻線Ｎ３＿ＡＣ１５５など２次側巻線Ｎ２＿ＡＣ１５６の周辺回路についても耐圧性を向上させるようにしてもよい。
【００６６】
具体的には、２次側巻線Ｎ２＿ＡＣ１５６の周辺回路は、交流高圧トランスの２次側巻線Ｎ２＿ＡＣ１５６に対し二次転写電源２００の最大出力電圧が出力されても耐えうるだけの絶縁距離を確保して配置している。ここで、交流駆動回路１５３、１次側巻線Ｎ１＿ＡＣ１５４、１次側巻線Ｎ３＿ＡＣ１５５、及び２次側巻線Ｎ２＿ＡＣ１５６などにより交流高圧トランスを構成しているため、交流高圧トランス内において、十分な絶縁距離を確保して配置されている。なお、具体的な絶縁距離は、二次転写電源２００の最大出力電圧、交流高圧トランスの構造及び材質、２次側巻線Ｎ２＿ＡＣ１５６の巻数、並びに交流高圧トランス内の絶縁体の厚さ及び材質などに応じて決定できる。
【００６７】
また、直流電圧と交流電圧との両電圧が交流高圧トランス内を介して出力されるため、二次転写電源２００の最大出力電圧に対して適切な太さの巻線を使用することで、２次側巻線Ｎ２＿ＡＣ１５６の抵抗値を低減し、大きな熱の発生も防止している。
【００６８】
ここで、二次転写電源２００における交流バイパス用コンデンサ１５９の性質について説明する。
【００６９】
交流バイパス用コンデンサ１５９は、交流電源１４０から出力された電圧（直流電圧又は重畳電圧）のうち二次転写部対向ローラ６３（印加対象の一例）に出力（印加）されなかった電圧を除去するためのものである。これにより、二次転写部対向ローラ６３に出力（印加）されなかった重畳電圧が直流電源１１０に回り込むことを防止でき、また、交流電源１４０内の損失を抑えることができる。
【００７０】
但し、直流電源１１０の起動時には、交流バイパス用コンデンサ１５９内に電荷が蓄電されていないため、当該交流バイパス用コンデンサ１５９のインピーダンスは非常に低く、直流電源１１０から出力された直流電圧は、当該交流バイパス用コンデンサ１５９に流れ込んでしまう。このため、直流電源１１０は、交流バイパス用コンデンサ１５９内に電荷が蓄積されるまで、二次転写部対向ローラ６３に十分な電力を供給することができず、立ち上がり時間に遅延が生じてしまい、用紙先端に濃度ムラや濃度の希薄化が発生してしまう場合があり、問題があった。なお、立ち上がりとは、電位差のない状態（０ｋＶ）から、プラスマイナスを問わず電位差のある状態になることである。また、参考まで、立ち下がりとは、プラスマイナスを問わず電位差のある状態から、電位差のない状態（０ｋＶ）になることである。
【００７１】
このため本実施形態では、図４に示すように、直流電圧検出回路１２６と電圧制御回路（コンパレータ）１２１との間にトランジスタ等の放電回路４００を挿入した。また、本実施形態では、直流電流検出回路１３２により検出された直流電流の出力値をＤＣ＿ＦＢ＿Ｉ信号として電源制御部３００にフィードバックする直流電流検出回路４０１（電流検出部の一例）も設けた。
【００７２】
電源制御部３００は、切替回路１８０に切替信号を出力して定電圧制御から定電流制御に切り替える際に、放電回路４００に対して放電信号を出力し、交流バイパス用コンデンサ１５９に蓄積されている残留電荷を放電させる。
【００７３】
また、直流電流検出回路４０１は、直流電流検出回路１３２（電流検出部の一例）により検出された直流電流の出力値をＤＣ＿ＦＢ＿Ｉ信号として電源制御部３００にフィードバックする。
【００７４】
電源制御部３００は、直流電流検出回路１３２により検出された直流電流の出力値が目標電流の値に到達すると、Ｉ／Ｏ制御部３１０から放電終了の指示を行う。
【００７５】
これにより、直流電圧と交流電圧を所定の条件に従って印加し、立ち上がりの定電圧制御から定電流制御に切り替える際に、交流バイパス用コンデンサ１５９の残留電荷をある程度放電させて素早く目標電圧に到達させることで、直流電源１１０による直流電圧の立ち上がり時間を早めている。従って本実施形態によれば、用紙先端であっても、紙表面の凹凸の凹部へトナーが転写し、凹凸の大きい紙に対しても良好な画像を得られるので、用紙先端の濃度ムラや濃度の希薄化をさらに低減することができる。
【００７６】
図５は、印刷装置１が備える電源制御部３００の構成の一例を示すブロック図である。図５に示すように、電源制御部３００は、Ｉ／Ｏ制御部３１０と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）３２０と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）３３０と、ＣＰＵ３４０とを、備える。
【００７７】
Ｉ／Ｏ制御部３１０は、各種信号の入出力を制御するものであり、二次転写電源２００との間でやりとりされる信号の入出力などを制御する。
【００７８】
ＲＡＭ３２０は、揮発性の記憶装置（メモリ）であり、ＣＰＵ３４０などの作業領域として使用される。
【００７９】
ＲＯＭ３３０は、不揮発性の読出用の記憶装置（メモリ）であり、電源制御で実行される各種プログラムや電源制御で実行される各種処理に使用されるデータなどを記憶する。なおＲＯＭ３３０をフラッシュメモリなどで実現し、書き込みも行えるようにしてもよい。
【００８０】
例えばＲＯＭ３３０は、所定タイミングの一例として、直流電源１１０に定電圧制御への切り替えを行わせる定電圧切替タイミング（第１タイミング）及び直流電源１１０に定電流制御への切り替えを行わせる定電流切替タイミング（第２タイミング）を特定する特定情報を記憶する。特定情報は、例えば、印刷開始基準を示す印刷開始基準信号を基準として定電圧切替タイミング及び定電流切替タイミングを特定している。
【００８１】
ＣＰＵ３４０は、印刷開始基準信号の入力を受け付けたり、オペレーションパネルなどの操作部からユーザ設定を受け付けたりする。ユーザは、例えば、記録紙が普通紙である場合、操作部から、高圧出力のユーザ設定として「ＤＣバイアスのみで高圧出力」を入力し、記録紙が凹凸の大きいレザック紙である場合、操作部から、高圧出力のユーザ設定として「重畳バイアスで高圧出力」を入力する。そしてＣＰＵ３４０は、Ｉ／Ｏ制御部３１０を介して、ユーザ設定に応じた高圧出力を二次転写電源２００に行わせる。
【００８２】
電源制御部３００は、高圧出力（直流電圧出力又は重畳電圧出力）を二次転写電源２００に行わせる場合、ＲＯＭ３３０に記憶されている特定情報に基づいて、直流電源１１０による直流電圧の出力を制御する。具体的には、電源制御部３００は、特定情報に基づいて、定電圧制御及び定電流制御への切り替えを直流電源１１０に行わせる。
【００８３】
次に、実施形態の印刷装置１の動作について説明する。
【００８４】
図６は、実施形態の印刷装置１で行われる転写制御処理の一例を示すフローチャートである。まず、電源制御部３００は、印刷開始基準信号の入力が受け付けられてからの経過時間、及びＲＯＭ３３０に記憶された特定情報から第１タイミング（直流電源１１０に定電圧制御への切り替えを行わせる定電圧切替タイミング）を特定する。
【００８５】
図６に示すように、電源制御部３００は、第１タイミングになると（ステップＳ１のＹｅｓ）、Ｉ／Ｏ制御部３１０から定電圧定電流制御信号を定電圧制御側に指示する（ステップＳ２）。
【００８６】
次いで、電源制御部３００は、印刷開始基準信号の入力が受け付けられてからの経過時間、及びＲＯＭ３３０に記憶された特定情報から第２タイミング（直流電源１１０に定電流制御への切り替えを行わせる定電流切替タイミング）を特定する。
【００８７】
図６に示すように、電源制御部３００は、第２タイミングになると（ステップＳ３のＹｅｓ）、Ｉ／Ｏ制御部３１０から定電圧定電流制御信号を定電流制御側に指示する（ステップＳ４）。
【００８８】
続いて、図６に示すように、電源制御部３００は、放電回路４００を制御し、交流バイパス用コンデンサ１５９に蓄積されている残留電荷の放電を行う（ステップＳ５）。
【００８９】
次に、電源制御部３００は、電流が目標値に到達しているかを特定する（ステップＳ６）。
【００９０】
電源制御部３００は、目標電流の値に到達すると（ステップＳ６のＹｅｓ）、交流バイパス用コンデンサ１５９に蓄積されている残留電荷の放電をストップさせる（ステップＳ７）。
【００９１】
図７は、電源制御部３００による二次転写電源２００の制御例を示すグラフである。なお、グラフ内の点線は電圧値を示し、実線は電流値を示す。
【００９２】
図７に示す制御例は、記録媒体Ｐと記録媒体Ｐの間で定電圧制御で十分に交流バイパス用コンデンサ１５９にチャージを行った後、定電流制御に切り替えて電流を制御した際の印加電圧の変化を示したものである。
【００９３】
電源制御部３００は、第１タイミングになると、Ｉ／Ｏ制御部３１０から２次転写逆バイアスの定電圧制御への切替信号を二次転写電源２００に出力して定電圧出力を指示する。二次転写電源２００は、定電圧制御された電源を出力する。
【００９４】
電源制御部３００は、第２タイミングになると、Ｉ／Ｏ制御部３１０から２次転写逆バイアスの定電流制御への切替信号を二次転写電源２００に出力して定電流出力を指示する。二次転写電源２００は、定電流制御された電源を出力する。このとき、電源制御部３００は、放電回路４００に対して放電信号を出力して交流バイパス用コンデンサ１５９に蓄積されている残留電荷の放電を開始し、図７に示すように目標電流の値に到達すると放電を終了させる。電源制御部３００は、この放電制御により、従来よりも早く目標電圧に到達させることができる。
【００９５】
以上のように、二次転写電源２００は、直流電源１１０と、直流電源１１０と直列に接続された交流電源１４０とを、有する。交流電源１４０は、直流電源１１０から出力された直流電圧に交流電圧を重畳した重畳電圧と、直流電源１１０から出力された直流電圧とを、選択的に出力する。印刷装置１は、交流電源１４０から出力された電圧を用いて、トナー像を記録媒体Ｐに転写する。
【００９６】
従って、記録媒体Ｐが表面平滑性の低いレザック紙である場合、重畳電圧でトナーを双方向（転写方向及びその逆方向）に移動させて（振動させて）転写を行うため、凹部へのトナーの転写率が向上し、濃度ムラなどの発生を防止できるため、画像品質を向上できる。また、記録媒体Ｐが表面平滑性の高い普通紙である場合、直流電圧でトナーを転写方向に移動させて転写を行うため、トナーの散りを抑制でき、画像のにじみなどの発生を防止できるため、画像品質を向上できる。
【００９７】
このように本実施形態によれば、直流電圧と交流電圧を所定の条件に従って印加し、立ち上がりの定電圧制御から定電流制御へ制御を切り替える際に、交流バイパス用コンデンサ１５９に蓄積されている残留電荷をある程度放電させることで、素早く目標電圧に到達させることができる。これにより、用紙先端であっても、紙表面の凹凸の凹部へトナーが転写し、凹凸の大きい紙に対しても良好な画像を得られるので、用紙先端の濃度ムラや濃度の希薄化をさらに低減することができる。
【符号の説明】
【００９８】
６３        転写装置
１００      画像形成装置
１１０      直流電源
１４０      交流電源
１５９      バイパスコンデンサ
１８０      切替回路
２００      電源装置
３００      電源制御部
４００      放電回路
４０１      電流検出部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９９】
【特許文献１】特開２０１２−０４２８３５号公報
【特許文献２】特開２０１５−１３８４９３号公報
【図１】
2018146897.tif 000003
【図２】
2018146897.tif 000004
【図３】
2018146897.tif 000005
【図４】
2018146897.tif 000006
【図５】
2018146897.tif 000007
【図６】
2018146897.tif 000008
【図７】
2018146897.tif 000009