JP6135216B2 - 電源装置、画像形成装置、電圧制御方法及び印刷物製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置、画像形成装置、電圧制御方法及び印刷物製造方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置において、静電トナーパターンを用紙に転写する際に、用紙に応じて、直流電圧のみを用いて静電トナーパターンを用紙に転写するか、直流電圧と交流電圧とを重畳した重畳電圧を用いて静電トナーパターンを用紙に転写するかを、使い分ける手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、表面の凹凸が小さく、表面平滑性が高い用紙については、直流電圧のみを用いて静電トナーパターンを用紙に転写し、表面の凹凸が大きく、表面平滑性が低い用紙については、直流電圧と交流電圧とを重畳した重畳電圧を用いて静電トナーパターンを用紙に転写する。表面平滑性が低い用紙の場合、凹部は凸部に比べてトナーが転写されにくいため、重畳電圧を用いることで、トナーを振動させ、凹部へのトナーの転写率を向上させることができる。

上述したような従来技術では、トナーの転写率を一定にするため、定電流制御を用いることが多いが、この場合、電圧に変動が生じるので、放電の発生が懸念される。特に、直流電圧と交流電圧とを重畳した重畳電圧を用いて転写を行う場合、直流電圧と交流電圧とが足し合わされるため、放電の発生がより懸念される。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、放電の発生を抑制可能な電源装置、画像形成装置、電圧制御方法及び印刷物製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様にかかる電源装置は、定電流制御を行い、直流電圧を出力する直流電源と、定電圧制御を行い生成された交流電圧を前記直流電圧に重畳した重畳電圧、及び前記直流電圧のいずれかを出力する交流電源と、前記直流電圧に前記交流電圧が重畳されるか否かを検出する検出部と、を備え、前記直流電源は、前記直流電圧に前記交流電圧が重畳されない場合、第１上限値を基準電圧に設定し、前記直流電圧に前記交流電圧が重畳される場合、前記直流電圧が変動した場合でも前記重畳電圧が放電電圧に達せず、かつ前記第１上限値よりも絶対値が小さい第２上限値を前記基準電圧に設定する設定部と、少なくとも前記直流電圧を含む電圧が前記基準電圧に収まるように前記直流電圧を制御する電圧制御部と、を備える。

本発明によれば、放電の発生を抑制可能という効果を奏する。

図１は、本実施形態の複写システムの全体構成の一例を示す模式図である。 図２は、本実施形態の複写機の作像及び転写にかかる構成の一例を示す模式図である。 図３は、本実施形態の複写機の電気的構成の一例を示すブロック図である。 図４は、本実施形態の二次転写電源１００の構成の一例を示す回路図である。 図５は、本実施形態との比較例を示す図である。 図６は、本実施形態の電圧リミット回路による制御が行われた場合の出力電圧の一例を示す図である。 図７は、本実施形態の直流電源で行われる制御の一例を示すフローチャートである。 図８は、変形例１の二次転写電源の構成の一例を示す回路図である。 図９は、変形例２の二次転写電源の構成の一例を示す回路図である。 図１０は、変形例３の二次転写電源の構成の一例を示す回路図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明にかかる電源装置、画像形成装置、電圧制御方法及び印刷物製造方法の実施形態を詳細に説明する。以下の各実施形態では、本発明の画像形成装置を電子写真方式のモノクロ複写機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。本発明の画像形成装置は、電子写真方式で画像を形成する装置であれば、モノクロ、カラーを問わず適用でき、例えば、電子写真方式の印刷装置や複合機（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。

まず、本実施形態の複写システムの構成について説明する。

図１は、本実施形態の複写システム１の全体構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、複写システム１は、複写機２と、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）３と、フィニッシャ４と、両面反転ユニット５と、拡張給紙トレイ６と、大容量給紙トレイ７と、インサートフィーダ８と、１ビン排紙トレイ９とを、備える。

複写機２は、複写システム１の本体部に該当し、原稿を電子的に読み取って画像データを生成するスキャナ部、スキャナ部によって生成された画像データに基づく画像を作像する作像部、用紙を給紙する給紙部、作像された画像を用紙に転写する転写部など（スキャナ部及び給紙部については図示省略、作像部及び転写部については図１では図示省略）を、備える。以下では、画像が転写された用紙を複写物と称する場合がある。

ＡＤＦ３は、原稿を自動的に複写機２（詳細には複写機２のスキャナ部）に送るものである。

フィニッシャ４は、ステープラ及びシフトトレイなどを有するいわゆる後処理装置であり、複写機２によって複写された複写物にステープル処理などの後処理を施す。なお、フィニッシャ４は、これに限定されるものではなく、ステープル処理、パンチ（穿孔）処理、及び折り処理などの後処理を施すものであればよい。

両面反転ユニット５は、用紙の両面に複写を行う場合に、片面に画像が転写された用紙を反転して複写機２（詳細には複写機２の転写部）に戻すものである。

拡張給紙トレイ６は、拡張用の給紙トレイであり、用紙を複写機２の転写部に送る。

大容量給紙トレイ７は、複写機２の給紙部や拡張給紙トレイ６よりも多くの用紙を収納可能な給紙トレイであり、用紙を複写機２の転写部に送る。

インサートフィーダ８は、表紙や合紙などの用紙を複写機２の転写部に送る。

１ビン排紙トレイ９は、１つのビンを排紙先とする排紙トレイであり、複写機２によって複写された複写物が排紙される。

図２は、本実施形態の複写機２の作像及び転写にかかる構成の一例を示す模式図である。図２に示すように、複写機２は、作像部２０と、駆動用ローラ２１、２２と、中間転写ベルト２３と、斥力ローラ２４と、二次転写ローラ２５と、二次転写電源１００とを、備える。

作像部２０は、感光体ドラム２０ａ、帯電装置、現像装置、一次転写ローラ２０ｂ、及びクリーニング装置など（帯電装置、現像装置、及びクリーニング装置については図示省略）を、備える。

作像部２０及び図示せぬ照射装置は、感光体ドラム２０ａ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２０ａ上に静電トナーパターンを形成し、中間転写ベルト２３に転写する。

まず、帯電工程では、図示せぬ帯電装置は、回転駆動されている感光体ドラム２０ａの表面を帯電する。

続いて、照射工程では、図示せぬ照射装置は、感光体ドラム２０ａの帯電面に光変調されたレーザ光を照射し、感光体ドラム２０ａの表面に静電潜像を形成する。

続いて、現像工程では、図示せぬ現像装置は、感光体ドラム２０ａ上に形成された静電潜像をトナーで現像する。これにより、静電潜像をトナーで現像したトナー像である静電トナーパターンが感光体ドラム２０ａ上に形成される。

続いて、転写工程では、一次転写ローラ２０ｂは、感光体ドラム２０ａ上に形成された静電トナーパターンを中間転写ベルト２３に転写（一次転写）する。なお、感光体ドラム２０ａ上には、静電トナーパターン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。

続いて、クリーニング工程では、図示せぬクリーニング装置は、感光体ドラム２０ａ上に残存している未転写トナーを払拭する。

なお本実施形態では、複写機２がモノクロで複写を行う複写機であるため、作像部は単数となっているが、複写機２がカラーで複写可能であれば、作像部は複数となり、使用するトナーの色彩の数に応じた数の作像部を備えることになる。この場合、各作像部は、使用するトナーの色彩は異なるが、構成及び動作は、共通となる。

中間転写ベルト２３は、駆動用ローラ２１、２２や斥力ローラ２４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、駆動用ローラ２１、２２の一方が回転駆動させられることにより無端移動する。

中間転写ベルト２３は、作像部２０（一次転写ローラ２０ｂ）により静電トナーパターンが転写され、転写された静電トナーパターンを斥力ローラ２４と二次転写ローラ２５との間に搬送する。この際、図示せぬ給紙部などにより、用紙Ｐ（記録媒体の一例）が、静電トナーパターンの搬送タイミングに合わせて、斥力ローラ２４と二次転写ローラ２５との間に搬送される。このため、静電トナーパターンと用紙Ｐとの転写位置が一致する。

なお本実施形態では、用紙Ｐは、例えば、表面平滑性が低い（表面の凹凸が大きい）レザック紙や表面平滑性が高い（表面の凹凸が小さい）普通紙であるものとするが、これに限定されるものではない。

斥力ローラ２４は、二次転写ローラ２５との間の二次転写ニップ（図示省略）で、中間転写ベルト２３により搬送された静電トナーパターンを用紙Ｐに転写（二次転写）する。なお、斥力ローラ２４は、転写バイアス用の電源である二次転写電源１００に接続されており、二次転写ローラ２５は、接地されている。

二次転写電源１００（電源装置の一例）は、斥力ローラ２４及び二次転写ローラ２５による二次転写が行われるタイミングで、斥力ローラ２４に高電圧を印加する。ここで、複写機２では、一般的な画像形成装置同様、トナーが負極性に帯電しているため、二次転写電源１００は、斥力ローラ２４に負極性の高電圧を印加することで、トナーに斥力を加え、転写を行うものとする。

二次転写電源１００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、備える。直流電源１１０は、交流電源１４０に直流電圧を出力する。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、選択的に斥力ローラ２４に出力する。

具体的には、二次転写電源１００（交流電源１４０）は、ユーザ設定に応じて、重畳電圧を斥力ローラ２４に印加したり、直流電圧を斥力ローラ２４に印加したりする。なお本実施形態では、用紙Ｐがレザック紙である場合には、斥力ローラ２４を重畳電圧で印加するユーザ設定、用紙Ｐが普通紙である場合には、斥力ローラ２４を直流電圧で印加するユーザ設定が、ユーザにより予め行われることを想定している。

これにより、斥力ローラ２４と二次転写ローラ２５との間に電位差が生じ、トナーが中間転写ベルト２３から用紙Ｐ側へ向かう電圧が生じるため、静電トナーパターンを用紙Ｐに転写することができる。つまり、斥力ローラ２４は、二次転写電源１００（交流電源１４０）から出力された電圧（重畳電圧又は直流電圧）を用いて、トナーを用紙Ｐに転写する。

静電トナーパターンが用紙Ｐに転写され、印刷物が製造されると、図示せぬ定着装置により用紙Ｐの加熱及び加圧が行われ、静電トナーパターンが用紙Ｐに定着される。そして、静電トナーパターンが定着された用紙Ｐは、複写機２から１ビン排紙トレイ９（図１参照）に排紙される。

図３は、本実施形態の複写機２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、複写機２は、二次転写電源１００と、電源制御部２００とを、備える。二次転写電源１００は、直流電源１１０と、交流電源１４０と、出力異常検知部１７０とを、備える。直流電源１１０は、トナー転写用の電源であり、直流出力制御部１１１と、直流駆動部１１２と、直流電圧用トランス１１３と、直流出力検知部１１４とを、有する。交流電源１４０は、トナー振動用の電源であり、交流出力制御部１４１と、交流駆動部１４２と、交流電圧用トランス１４３と、交流出力検知部１４４とを、有する。電源制御部２００は、二次転写電源１００を制御するものであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを有する制御装置により実現できる。

直流出力制御部１１１には、電源制御部２００から、直流電圧の出力の大きさを制御するＤＣ＿ＰＷＭ信号が入力され、また、直流出力検知部１１４から、直流出力検知部１１４により検知された直流電圧用トランス１１３の出力値が入力される。そして直流出力制御部１１１は、入力されたＤＣ＿ＰＷＭ信号のデューティ比及び直流電圧用トランス１１３の出力値に基づき、直流電圧用トランス１１３の出力値がＤＣ＿ＰＷＭ信号で指示された出力値となるように、直流駆動部１１２を介して直流電圧用トランス１１３の駆動を制御する。

直流駆動部１１２は、直流出力制御部１１１からの制御に従って、直流電圧用トランス１１３を駆動する。

直流電圧用トランス１１３は、直流駆動部１１２により駆動され、負極性の直流の高電圧出力を行う。

直流出力検知部１１４は、直流電圧用トランス１１３の直流の高電圧出力の出力値を検知し、直流出力制御部１１１に出力する。また、直流出力検知部１１４は、検知した出力値をＦＢ＿ＤＣ信号（フィードバック信号）として電源制御部２００に出力する。これは、環境や負荷によって転写性が落ちないように、電源制御部２００においてＤＣ＿ＰＷＭ信号のデューティを制御させるためである。

なお本実施形態では、直流電源１１０は、トナーの転写率を一定に保つため、定電流制御を行っているものとする。

交流出力制御部１４１には、電源制御部２００から、交流電圧の出力の大きさを制御するＡＣ＿ＰＷＭ信号（交流制御信号の一例）、また、交流出力検知部１４４から、交流出力検知部１４４により検知された交流電圧用トランス１４３の出力値が入力される。そして交流出力制御部１４１は、入力されたＡＣ＿ＰＷＭ信号のデューティ比、及び交流電圧用トランス１４３の出力値に基づき、交流電圧用トランス１４３の出力値がＡＣ＿ＰＷＭ信号で指示された出力値となるように、交流駆動部１４２を介して交流電圧用トランス１４３の駆動を制御する。

交流駆動部１４２には、交流電圧の出力周波数を制御するＡＣ＿ＣＬＫ信号が入力される。そして交流駆動部１４２は、交流出力制御部１４１からの制御及びＡＣ＿ＣＬＫ信号に基づき、交流電圧用トランス１４３を駆動する。交流駆動部１４２は、ＡＣ＿ＣＬＫ信号に基づき交流電圧用トランス１４３を駆動することで、交流電圧用トランス１４３によって生成される出力波形を、ＡＣ＿ＣＬＫ信号で指示された任意の周波数に制御することができる。

交流電圧用トランス１４３は、交流駆動部１４２により駆動されて交流電圧を生成し、生成した交流電圧と直流電圧用トランス１１３から出力された直流の高電圧とを重畳して重畳電圧を生成し、生成した重畳電圧を斥力ローラ２４に出力（印加）する。なお交流電圧用トランス１４３は、交流電圧を生成しない場合には、直流電圧用トランス１１３から出力された直流の高電圧を斥力ローラ２４に出力（印加）する。斥力ローラ２４に出力された電圧（重畳電圧又は直流電圧）は、その後、二次転写ローラ２５を介して直流電源１１０内に帰還する。

交流出力検知部１４４は、交流電圧用トランス１４３の交流電圧の出力値を検出し、交流出力制御部１４１に出力する。また、交流出力検知部１４４は、検出した出力値をＦＢ＿ＡＣ信号（フィードバック信号）として電源制御部２００に出力する。これは、環境や負荷によって転写性が落ちないように、電源制御部２００においてＡＣ＿ＰＷＭ信号のデューティを制御させるためである。

なお本実施形態では、交流電源１４０は、定電圧制御を行っているものとするが、これに限定されるものではなく、定電流制御を行うようにしてもよい。

また、交流電圧用トランス１４３（交流電源１４０）が生成する交流電圧は、正弦波及び矩形波のいずれであってもよいが、本実施形態では、短パルス状矩形波であるものとする。これは、交流電圧の波形を短パルス状矩形波にすることで、より画像品質の向上に寄与できるためである。

出力異常検知部１７０は、二次転写電源１００の出力ライン上に配置されており、電線の地絡等によって出力異常が発生した際には、ＳＣ信号を電源制御部２００に出力する。これにより、電源制御部２００による二次転写電源１００からの高圧出力を停止するための制御が可能となる。

図４は、本実施形態の二次転写電源１００の構成の一例を示す回路図である。

直流電源１１０には、電源制御部２００からＤＣ（−）＿ＰＷＭ信号が入力され、入力されたＤＣ（−）＿ＰＷＭ信号は積分されて、電流制御回路１２２（コンパレータ）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１２８は、二次転写電源１００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。

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１２１（コンパレータ）に入力する。そして電圧制御回路１２１（電圧制御部の一例）は、直流電圧の出力値が基準電圧（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ＦＢ＿ＤＣ（−）信号として電源制御部２００にフィードバックする。

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、ダイオード及びコンデンサ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。

交流電源１４０には、電源制御部２００からＡＣ＿ＰＷＭ信号が入力され、電圧制御回路１５１（コンパレータ）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１００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。

また、交流電流検出回路１６０は、二次転写電源１００の出力ラインである交流バイパス用コンデンサ１５９の低圧側で交流電流を検出し、検出した交流電流の出力値を電流制御回路１５２（コンパレータ）に入力する。そして電流制御回路１５２は、交流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、検出した交流電流の出力値をＦＢ＿ＡＣ信号として電源制御部２００にフィードバックする。

交流高圧トランスの交流駆動回路１５３は、電源制御部２００から入力されるＡＣ＿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、ＡＣ＿ＣＬＫと同一の周期を持つ出力を生成する。

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斥力ローラ２４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から斥力ローラ２４に出力（印加）される。

出力異常検出回路１７１は、二次転写電源１００の出力ライン上で電線の地絡等による出力異常を検知し、ＳＣ信号を電源制御部２００に出力する。

前述したように本実施形態では、直流電源１１０が定電流制御を行っているため、直流電源１１０から出力される直流電圧は、接続負荷によって変動するが、変動が大きく直流電圧が所定の電圧レベルを超えてしまうと、気体中に電流が流れる放電状態が発生しやすくなる。

これは、直流電圧のみを用いて転写を行う場合だけでなく、直流電圧と交流電圧とを重畳した重畳電圧を用いて転写を行う場合も同様である。但し、重畳電圧の場合、直流電圧と交流電圧とが足し合わされるため、直流電圧のみの場合に比べ、重畳電圧が所定の電圧レベルを超えやすくなる。

このため本実施形態では、直流電源１１０が電圧リミット回路１３０を備えており、二次転写電源１００の出力電圧（直流電圧及び重畳電圧）が、放電状態が発生しやすくなる所定の電圧レベルを超えないように制御する。

電圧リミット回路１３０は、重畳検出回路１３１と、基準電圧設定回路１３２と、電圧制御回路１２１とを、有する。

重畳検出回路１３１（検出部の一例）は、直流電圧に交流電圧が重畳されるか否かを検出する。本実施形態では、重畳検出回路１３１は、電源制御部２００からのＡＣ＿ＰＷＭ信号の入力の有無を検出することで、直流電圧に交流電圧が重畳されるか否かを検出する。

例えば、重畳検出回路１３１は、電源制御部２００からのＡＣ＿ＰＷＭ信号の入力をパルス入力によるエッジ検出で検知すると、基準電圧の第１上限値から当該第１上限値よりも絶対値が小さい第２上限値への切り替えを基準電圧設定回路１３２に指示する。また例えば、重畳検出回路１３１は、電源制御部２００からのＡＣ＿ＰＷＭ信号の入力がパルス入力によるエッジ検出で検知されなくなると、基準電圧の第２上限値から第１上限値への切り替えを基準電圧設定回路１３２に指示する。

本実施形態では、第１上限値は−１２ｋＶ、第２上限値は−７ｋＶを想定しているが、これに限定されるものではない。

基準電圧設定回路１３２（設定部の一例）は、重畳検出回路１３１により直流電圧に交流電圧が重畳されないことが検出された場合、第１上限値を基準電圧に設定し、重畳検出回路１３１により直流電圧に交流電圧が重畳されることが検出された場合、第２上限値を基準電圧に設定する。

本実施形態では、基準電圧設定回路１３２は、重畳検出回路１３１によりＡＣ＿ＰＷＭ信号の入力が検出され、第１上限値から第２上限値への切り替えが指示されると、第２上限値を基準電圧に設定する。また基準電圧設定回路１３２は、重畳検出回路１３１によりＡＣ＿ＰＷＭ信号の入力が検出されなくなり、第２上限値から第１上限値への切り替えが指示されると、第１上限値を基準電圧に設定する。

電圧制御回路１２１は、少なくとも直流電圧を含む電圧が、基準電圧設定回路１３２により設定された基準電圧に収まるように直流電圧を制御する。前述したように、本実施形態では、直流電源１１０が出力した直流電圧は、直流電圧検出回路１２６により検出され、検出された直流電圧の出力値が電圧制御回路１２１に入力される。このため電圧制御回路１２１は、直流電源１１０が出力した直流電圧が、基準電圧設定回路１３２により設定された基準電圧（第１上限値又は第２上限値）に収まるように直流電圧を制御する。

詳細には、電圧制御回路１２１は、直流電源１１０が出力した直流電圧が、基準電圧設定回路１３２により設定された基準電圧に達すると、直流高圧トランスの直流駆動回路１２３の駆動を規制し、直流電源１１０が出力した直流電圧が、基準電圧に収まるように制御する。

以下、図５及び図６を参照しながら、本実施形態の電圧リミット回路１３０による制御が行われない場合の出力電圧と、本実施形態の電圧リミット回路１３０による制御が行われた場合の出力電圧との相違を説明する。

図５は、基準電圧の切り替えが行われない場合の出力電圧の一例を示す図であり、本実施形態との比較例を示す図である。図６は、基準電圧の切り替えが行われた場合の出力電圧の一例を示す図であり、本実施形態の電圧リミット回路１３０による制御が行われた場合の出力電圧の一例を示す図である。

図５に示す例では、基準電圧の切り替えが行われないので、基準電圧、即ち、直流電圧の上限値は固定値となる。また図５に示す例では、上限値は、放電領域となる電圧値よりも絶対値が小さい電圧値（図５に示す例では、放電領域となる電圧値よりも高い電圧値）に固定されている。このため、直流電圧のみの出力の場合、図５に示す例のように、直流電圧の電圧値が一部の区間で変動しても、直流電圧の電圧値が上限値を超えないように規制されるため、直流電圧の電圧値が放電領域となる電圧値に達することはない。

但し、重畳電圧の出力の場合、前述したように、直流電圧の成分と交流電圧の成分とが足し合わされるので、図５に示す例のように、重畳電圧の出力は、直流電圧のみの出力に交流電圧のみの出力をオフセットした出力となる。ここで、図５に示す例では、直流電圧の電圧値が狙いの電圧値となっていれば、重畳電圧の電圧値も放電領域となる電圧値に達してはいないが、直流電圧の電圧値が変動し、上限値を超えないように規制された区間では、重畳電圧の電圧値が放電領域となる電圧値に達してしまっている。

このため図５に示す例では、放電状態が発生してしまい、複写機２の破損や出力画像に異常が発生してしまう。

一方、図６に示す例では、基準電圧の切り替えが行われるので、基準電圧、即ち、直流電圧の上限値は、直流電圧のみの出力の場合、第１上限値となり、重畳電圧の出力の場合、第１上限値よりも絶対値が小さい第２上限値（図５に示す例では、第１上限値よりも大きい第２上限値）となる。

第１上限値は、放電領域となる電圧値よりも絶対値が小さい電圧値（図６に示す例では、放電領域となる電圧値よりも高い電圧値）となるため、直流電圧のみの出力の場合、図５に示す例と同様、直流電圧の電圧値が第１上限値を超えないように規制されるため、直流電圧の電圧値が放電領域となる電圧値に達することはない。

また第２上限値は、第１上限値よりも大きい電圧値となるため、重畳電圧の出力の場合、直流電圧の電圧値は、直流電圧のみの出力の場合よりも大きい電圧値に規制されることになる。このため、図６に示す例では、直流電圧の電圧値が上限値を超えないように規制されても、重畳電圧の電圧値が放電領域となる電圧値に達していない。

このため図６に示す例では、放電状態の発生を抑制でき、複写機２の破損や出力画像の異常を防止できる。また、不要な電力を使用しないことになるため、省電力効果も見込める。

次に、本実施形態の直流電源の動作について説明する。

図７は、本実施形態の直流電源１１０で行われる制御の一例を示すフローチャートである。

まず、基準電圧設定回路１３２は、第１上限値を基準電圧に設定する（ステップＳ１０１）。

続いて、重畳検出回路１３１は、電源制御部２００からＡＣ＿ＰＷＭ信号の入力があるか否かを検出する（ステップＳ１０３）。

ＡＣ＿ＰＷＭ信号の入力が検出された場合（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、基準電圧設定回路１３２は、既に第２上限値を基準電圧に設定していれば（ステップＳ１０５でＹｅｓ）、基準電圧を第２上限値のままとし、ステップＳ１０３へ戻る。

一方、基準電圧設定回路１３２は、第２上限値を基準電圧に設定していなければ（ステップＳ１０５でＮｏ）、基準電圧を第２上限値に設定し（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０３へ戻る。

またＡＣ＿ＰＷＭ信号の入力が検出されなかった場合（ステップＳ１０３でＮｏ）、基準電圧設定回路１３２は、既に第１上限値を基準電圧に設定していれば（ステップＳ１０９でＹｅｓ）、基準電圧を第１上限値のままとし、ステップＳ１０３へ戻る。

一方、基準電圧設定回路１３２は、第１上限値を基準電圧に設定していなければ（ステップＳ１０９でＮｏ）、基準電圧を第１上限値に設定し（ステップＳ１１１）、ステップＳ１０３へ戻る。

以上のように本実施形態では、直流電圧のみの出力の場合、直流電圧の基準電圧は第１上限値となり、重畳電圧の出力の場合、直流電圧の基準電圧は第１上限値よりも絶対値が小さい第２上限値となり、直流電源１１０から出力される直流電圧が、基準電圧に収まるように制御される。このため本実施形態によれば、直流電圧のみの出力を行う場合だけでなく、重畳電圧の出力を行う場合においても、出力電圧が放電領域となる電圧値に達しないように制御され、放電の発生を抑制することができ、複写機の破損や出力画像の異常を防止できる。また、不要な電力を使用しないことになるため、省電力効果も見込める。

（変形例）
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

（変形例１）
上記実施形態では、電源制御部２００からのＡＣ＿ＰＷＭ信号の入力の有無を検出することで、直流電圧に交流電圧が重畳されるか否かを検出したが、交流電源１４０から重畳電圧が出力されているか否かを検出することで、直流電圧に交流電圧が重畳されるか否かを検出するようにしてもよい。

図８は、変形例１の二次転写電源２０１の構成の一例を示す回路図である。図８に示す例では、直流電源２１０が備える電圧リミット回路２３０が、基準電圧設定回路１３２と、電圧制御回路１２１とを、有しており、二次転写電源２０１が、重畳検出回路２３１を有している。

重畳検出回路２３１は、交流電源１４０から重畳電圧が出力されているか否かを検出することで、直流電圧に交流電圧が重畳されるか否かを検出する。例えば、重畳検出回路２３１は、交流電源１４０から出力された電圧に対して、抵抗による分圧を行い、分圧の結果得られた電圧値を確認することで、交流電源１４０から重畳電圧が出力されているか否かを検出する。そして、重畳検出回路２３１は、交流電源１４０から重畳電圧が出力されていることを検出した場合、基準電圧の第１上限値から第２上限値への切り替えを基準電圧設定回路１３２に指示し、交流電源１４０から重畳電圧が出力されていることを検出しなくなった場合、基準電圧の第２上限値から第１上限値への切り替えを基準電圧設定回路１３２に指示する。

基準電圧設定回路１３２は、重畳検出回路２３１により重畳電圧の出力が検出され、第１上限値から第２上限値への切り替えが指示されると、第２上限値を基準電圧に設定する。また基準電圧設定回路１３２は、重畳検出回路２３１により重畳電圧の出力が検出されなくなり、第２上限値から第１上限値への切り替えが指示されると、第１上限値を基準電圧に設定する。

（変形例２）
変形例１では、直流電源２１０が出力した直流電圧が、基準電圧設定回路１３２により設定された基準電圧に収まるように直流電圧を制御したが、交流電源１４０が出力した重畳電圧が、基準電圧設定回路１３２により設定された基準電圧に収まるように直流電圧を制御するようにしてもよい。

図９は、変形例２の二次転写電源３００の構成の一例を示す回路図である。図９に示す例では、直流電源３１０が備える電圧リミット回路３３０が、基準電圧設定回路１３２と、電圧制御回路１２１とを、有しており、直流電源３１０が、重畳電圧検出回路３３４を有している。

重畳電圧検出回路３３４は、交流電源１４０が出力した重畳電圧を検出し、検出した重畳電圧の出力値を電圧制御回路１２１に入力する。そして電圧制御回路１２１は、交流電源１４０が出力した重畳電圧が、基準電圧設定回路１３２により設定された基準電圧（第１上限値又は第２上限値）に収まるように直流電圧を制御する。

（変形例３）
上記実施形態では、直流電源１１０が出力した直流電圧が、基準電圧設定回路１３２により設定された基準電圧に収まるように直流電圧を制御したが、交流電源１４０が出力した重畳電圧が、基準電圧設定回路１３２により設定された基準電圧に収まるように直流電圧を制御するようにしてもよい。

図１０は、変形例３の二次転写電源４００の構成の一例を示す回路図である。図１０に示す例では、直流電源４１０が備える電圧リミット回路４３０が、重畳検出回路１３１と、基準電圧設定回路１３２と、電圧制御回路１２１とを、有しており、直流電源４１０が、重畳電圧検出回路３３４を有している。

なお、重畳電圧検出回路３３４及び電圧制御回路１２１の動作は、変形例２と同様である。

（変形例４）
上記実施形態及び各変形例では、トナーが負極性に帯電しているため、二次転写電源は、斥力ローラ２４に負極性の高電圧を印加することで、トナーに斥力を加え、転写を行う例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、二次転写電源は、二次転写ローラ２５に正極性の高電圧を印加することで、トナーに引力を加え、転写を行うようにしてもよい。

（変形例５）
なお、上述した実施形態及び各変形例は、一例を示すものであり、構成やプロセス条件が変わっても本発明を実現できることを他の画像形成装置や種々の画像形成環境で確認している。

１ 複写システム
２、１００２ 複写機
３ ＡＤＦ
４ フィニッシャ
５ 両面反転ユニット
６ 拡張給紙トレイ
７ 大容量給紙トレイ
８ インサートフィーダ
９ １ビン排紙トレイ
２０ 作像部
２０ａ 感光体ドラム
２０ｂ 一次転写ローラ
２１、２２ 駆動用ローラ
２３ 中間転写ベルト
２４ 斥力ローラ
２５ 二次転写ローラ
１００、２０１、３００、４００ 二次転写電源
１１０、２１０、３１０、４１０ 直流電源
１１１ 直流出力制御部
１１２ 直流駆動部
１１３ 直流電圧用トランス
１１４ 直流出力検知部
１２１ 電圧制御回路
１２２ 電流制御回路
１２３ 直流駆動回路
１２４ １次側巻線Ｎ１＿ＤＣ（−）
１２５ ２次側巻線Ｎ２＿ＤＣ（−）
１２６ 直流電圧検出回路
１２７ 直流電圧検出回路
１２８ 直流電流検出回路
１３０、２３０、３３０、４３０ 電圧リミット回路
１３１、２３１ 重畳検出回路
１３２ 基準電圧設定回路
１４０ 交流電源
１４１ 交流出力制御部
１４２ 交流駆動部
１４３ 交流電圧用トランス
１４４ 交流出力検知部
１５１ 電圧制御回路
１５２ 電流制御回路
１５３ 交流駆動回路
１５４ １次側巻線Ｎ１＿ＡＣ
１５５ １次側巻線Ｎ３＿ＡＣ
１５６ ２次側巻線Ｎ２＿ＡＣ
１５７ 交流電源入力部
１５８ 高圧出力部
１５９ 交流バイパス用コンデンサ
１６０ 交流電流検出回路
１６１ 交流電流検出回路
１６２ 交流電圧検出回路
１７０ 出力異常検知部
１７１ 出力異常検出回路
２００ 電源制御部
３３４ 重畳電圧検出回路

特開２０１２−４２８３５号公報

Claims (10)

1. 定電流制御を行い、直流電圧を出力する直流電源と、
   定電圧制御を行い生成された交流電圧を前記直流電圧に重畳した重畳電圧、及び前記直流電圧のいずれかを出力する交流電源と、
   前記直流電圧に前記交流電圧が重畳されるか否かを検出する検出部と、
   を備え、
   前記直流電源は、
   前記直流電圧に前記交流電圧が重畳されない場合、第１上限値を基準電圧に設定し、前記直流電圧に前記交流電圧が重畳される場合、前記直流電圧が変動した場合でも前記重畳電圧が放電電圧に達せず、かつ前記第１上限値よりも絶対値が小さい第２上限値を前記基準電圧に設定する設定部と、
   少なくとも前記直流電圧を含む電圧が前記基準電圧に収まるように前記直流電圧を制御する電圧制御部と、
   を備える電源装置。
2. 前記検出部は、前記交流電圧の大きさを制御する交流制御信号の入力の有無を検出し、
   前記設定部は、前記交流制御信号の入力が検出されると、前記第２上限値を前記基準電圧に設定する請求項１に記載の電源装置。
3. 前記設定部は、前記交流制御信号の入力が検出されなくなると、前記第１上限値を前記基準電圧に設定する請求項２に記載の電源装置。
4. 前記検出部は、前記交流電源から前記重畳電圧が出力されているか否かを検出し、
   前記設定部は、前記重畳電圧の出力が検出されると、前記第２上限値を前記基準電圧に設定する請求項１に記載の電源装置。
5. 前記設定部は、前記重畳電圧の出力が検出されなくなると、前記第１上限値を前記基準電圧に設定する請求項４に記載の電源装置。
6. 少なくとも前記直流電圧を含む電圧は、前記直流電圧である請求項１〜５のいずれか１つに記載の電源装置。
7. 少なくとも前記直流電圧を含む電圧は、前記重畳電圧である請求項１〜５のいずれか１つに記載の電源装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の電源装置を備える画像形成装置。
9. 定電流制御を行い、直流電圧を出力する第１出力ステップと、
   定電圧制御を行い生成された交流電圧を前記直流電圧に重畳した重畳電圧、及び前記直流電圧のいずれかを出力する第２出力ステップと、
   前記直流電圧に前記交流電圧が重畳されるか否かを検出する検出ステップと、
   前記直流電圧に前記交流電圧が重畳されない場合、第１上限値を基準電圧に設定し、前記直流電圧に前記交流電圧が重畳される場合、前記直流電圧が変動した場合でも前記重畳電圧が放電電圧に達せず、かつ前記第１上限値よりも絶対値が小さい第２上限値を前記基準電圧に設定する設定ステップと、
   少なくとも前記直流電圧を含む電圧が前記基準電圧に収まるように前記直流電圧を制御する電圧制御ステップと、
   を含む電圧制御方法。
10. 定電流制御を行い、直流電圧を出力する第１出力ステップと、
    定電圧制御を行い生成された交流電圧を前記直流電圧に重畳した重畳電圧、及び前記直流電圧のいずれかを出力する第２出力ステップと、
    前記直流電圧に前記交流電圧が重畳されるか否かを検出する検出ステップと、
    前記直流電圧に前記交流電圧が重畳されない場合、第１上限値を基準電圧に設定し、前記直流電圧に前記交流電圧が重畳される場合、前記直流電圧が変動した場合でも前記重畳電圧が放電電圧に達せず、かつ前記第１上限値よりも絶対値が小さい第２上限値を前記基準電圧に設定する設定ステップと、
    少なくとも前記直流電圧を含む電圧が前記基準電圧に収まるように前記直流電圧を制御する電圧制御ステップと、
    前記第２出力ステップで出力された電圧を用いて画像を記録媒体に転写し、印刷物を製造する製造ステップと、
    を含む印刷物製造方法。

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