画像形成装置及び電源システム
【課題】所定の駆動周波数領域に対応する第１の電圧発生回路の保証下限電圧よりも絶対値が小さい電圧を安定して出力できる電源部を備えた画像形成装置及び電源システムを提供する。
【解決手段】画像形成装置１００は、転写電圧を出力する電源部２００と、制御部２０１とを有する。電源部は、所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランス２０４ａを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路２０７ａと、逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路２０７ｂと、を有する。制御部は、第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい転写電圧を出力させる場合、上記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で圧電トランスを駆動することで第１の電圧発生回路から出力される電圧と、第２の電圧発生回路から出力される電圧とを重畳した転写電圧を出力させる。
【解決手段】画像形成装置１００は、転写電圧を出力する電源部２００と、制御部２０１とを有する。電源部は、所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランス２０４ａを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路２０７ａと、逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路２０７ｂと、を有する。制御部は、第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい転写電圧を出力させる場合、上記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で圧電トランスを駆動することで第１の電圧発生回路から出力される電圧と、第２の電圧発生回路から出力される電圧とを重畳した転写電圧を出力させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電トランスを用いた画像形成装置と、圧電トランスを用いた電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、転写部材に直流電圧を印加することで像担持体から記録媒体にトナー像を静電的に転写させる電子写真方式の画像形成装置がある。良好な転写を行うために、通常、高圧（商用電源電圧よりも高い数百Ｖ以上の電圧）を転写部材に印加して、１０μＡ程度の電流が流れるようにする。このような高圧を印加するために、電源部は、従来、巻線式の電磁トランスを使用してきた。しかし、電磁トランスは、電源部の小型化・軽量化の妨げとなっていた。そこで、巻線式の電磁トランスに変わり、圧電トランス（圧電セラミックトランス）が用いられている。
【０００３】
圧電トランスを用いた電源部は、所定の共振周波数で最大の電圧を出力する圧電トランスと、共振周波数を含む所定の周波数範囲にわたって圧電トランスを駆動する駆動信号を発生する駆動信号発生ユニットを備える。
【０００４】
このような圧電トランス式の電源部は、特許文献１に開示されている。又、画像形成装置に圧電トランス式の電源部を適用した例が、特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２０６１１３号公報
【特許文献２】特開２００７−６８３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、圧電トランス式の電源部を画像形成装置に用いる場合、次のような課題がある。圧電トランスを周波数制御する場合、駆動周波数が高周波領域に達すると圧電トランスに高周波成分の副振動が発生し、出力特性に不安定な領域（不要共振周波数領域）が発生する。この不要共振周波数が発生する領域を、スプリアス領域という。スプリアス領域の駆動周波数で圧電トランスを制御すると、出力電圧が不安定になる。このため、安定した出力電圧を保証する下限電圧（以下「保証下限電圧」という。）が、個々の電源部の回路構成上のバラツキなどを考慮した上で設定されている。言い換えれば、圧電トランスを駆動する周波数はスプリアス領域の周波数を含まない所定の駆動周波数領域内に収まる駆動周波数である。この所定の駆動周波数領域内の周波数で圧電トランスを駆動する電源部は、上記最大の電圧から保証下限電圧の間に収まる電圧が出力可能電圧として設定される。
【０００７】
よって、従来の圧電トランスを用いた電源部を有する画像形成装置では、転写部材等の被給電部材に安定して電圧を出力する為に出力する電圧が、最大の電圧から保証下限電圧の間に収まる大きさの電圧に制限されるという課題があった。
【０００８】
本発明の目的は、スプリアス領域の周波数を含まない所定の駆動周波数領域に対応する第１の電圧発生回路の保証下限電圧よりも絶対値が小さい電圧を安定して出力できる電源部を備えた画像形成装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、スプリアス領域の周波数を含まない所定の駆動周波数領域に対応する第１の電圧発生回路の保証下限電圧よりも絶対値が小さい電圧を安定して出力できる電源部を備えた電源システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の代表的な構成は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する転写部材と、前記転写部材に転写電圧を出力する電源部であって、所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランスを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路と、前記所定極性とは逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路と、を有する電源部と、前記電源部を制御する制御部と、を有する画像形成装置において、前記制御部は、前記所定の周波数の範囲に対応する前記第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい転写電圧を前記電源部から出力させる場合、前記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で前記圧電トランスを駆動することによって前記第１の電圧発生回路から出力される電圧と、前記第２の電圧発生回路から出力される電圧とを重畳した転写電圧を出力させることを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のその他の代表的な構成は、電子写真方式によって記録材に画像を形成する画像形成装置であって、所定の極性の電圧が出力される画像形成部材と、前記画像形成部材に画像形成する為の電圧を出力する電源部であって、所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランスを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路と、前記所定極性とは逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路と、を有する電源部と、前記電源部を制御する制御部と、を有する画像形成装置において、前記制御部は、前記所定の周波数の範囲に対応する前記第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい画像を形成する為の電圧を前記電源部から出力させる場合、前記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で前記圧電トランスを駆動することによって前記第１の電圧発生回路から出力される電圧と、前記第２の電圧発生回路から出力される電圧とを重畳した画像形成する為の電圧を出力させることを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明のその他の代表的な構成は、所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランスを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路と、前記所定極性とは逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路と、を有する電源部と、前記電源部を制御する制御部と、を有する電源システムにおいて、前記制御部は、前記所定の周波数の範囲に対応する前記第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい電圧を前記電源部から被給電部材に出力させる場合、前記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で前記圧電トランスを駆動することによって前記第１の電圧発生回路から出力される電圧と、前記第２の電圧発生回路から出力される電圧とを重畳した電圧を被給電部材に出力させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第１の電圧発生回路の保証下限電圧よりも絶対値が小さい電圧を被給電部材に安定して出力可能な画像形成装置を提供することが可能である。さらに、第１の電圧発生回路の保証下限電圧よりも絶対値が小さい電圧を被給電部材に安定して出力可能な電源システムを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例に係る画像形成装置の主要部の概略構成を示す模式図である。
【図２】圧電トランスを備える電圧発生回路の回路図である。
【図３】本発明の一実施例における制御部と電源部を説明するブロック図である。
【図４】圧電トランスの駆動周波数に対する出力特性の一例を示すグラフ図である。
【図５】本発明の一実施例における転写ローラに印加する電圧を制御する準備動作時制御の流れを示すフロー図である。
【図６】転写ローラの高圧負荷特性の一例を示すグラフ図である。
【図７】転写電圧を決定するためのテーブルの一例を示すグラフ図である。
【図８】本発明の一実施例における転写ローラに印加する電圧を制御するプリント時制御の流れを示すフロー図である。
【図９】本発明を適用し得る中間転写ベルトを有する画像形成装置の概略構成を示す模式図である。
【図１０】本発明を適用し得る搬送ベルトを有する画像形成装置の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施例で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００１５】
実施例１
本発明の一実施例に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１００の主要部の構成を模式的に示す。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いたレーザービームプリンタである。
【００１６】
画像形成装置１００は、像担持体としてのドラム型の感光体、即ち、感光ドラム１を有する。感光ドラム１は、駆動手段としての駆動モータ（図示せず）によって図示矢印Ｒ１方向（反時計回り）に駆動される。回転する感光ドラム１の表面は、帯電手段としての帯電ローラ２により一様に帯電処理される。この実施例では感光ドラム１の表面は負極性に帯電されるものとする。帯電した感光ドラム１の表面には、露光手段としてのレーザースキャナ３より、画像情報に従ったレーザ光Ｌが照射される。これにより、感光ドラム１上に、画像情報に従った静電潜像が形成される。感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像器４によって、現像剤としてのトナーを用いてトナー像として現像される。本実施例のトナーは、正規の帯電極性（静電潜像を現像可視化するための帯電極性）が負極性のトナーである。この実施例では帯電手段２による感光体の帯電極性と同極性に帯電したトナーにより静電潜像を反転現像しているが、本発明は、感光体の帯電極性とは逆極性に帯電したトナーにより静電潜像を正現像するようにした電子写真装置にも適用できる。
【００１７】
感光ドラム１の回転方向において、現像器４による静電潜像の現像位置より下流側には、感光ドラム１から記録媒体としての記録材Ｐにトナー像を転写するための転写部材として転写ローラ８が配置されている。記録材Ｐとしては紙や樹脂シート等が使用される。転写ローラ８は感光ドラム１に対して押圧付勢され、感光ドラム１と共に記録材Ｐを挟持して搬送する転写ニップ部Ｎを形成している。記録材Ｐは、転写ニップ部Ｎに、記録材を収容する収容部（図示せず）から記録材供給ローラ（図示せず）などによって所定のタイミングで供給される。そのタイミングに合わせて、転写ローラ８にはトナーの正規の極性とは逆極性（本実施例では、正極性）の転写電圧が印加される。この転写電圧によって感光ドラム１と転写ローラ８との間に形成される電界の作用によって、転写ニップ部Ｎにて記録材Ｐへ、感光ドラム１からトナー像が転写される。
【００１８】
その後、記録材Ｐは、定着手段としての定着器（図示せず）に搬送され、ここで加熱及び加圧されることで、その表面にトナー像が定着される。その後、記録材Ｐは、画像形成装置本体の外部に排出される。
【００１９】
又、転写ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１上に残留したトナーは、クリーニング手段としてのクリーニングブレード７によって感光ドラム１上から除去されて回収される。
【００２０】
本実施例では、転写ローラ８としては、発泡弾性体を有する発泡ローラを好適に用いることができる。発泡弾性体の材料としては、ゴム材料としてＮＢＲゴムなどを用いることができる。又、転写ローラ８は、適当な導電性が付与される。導電性の付与方法としては、一般に、次のような方法がある。第１には、ポリマー中に金属酸化物の粉末やカーボンブラックなどの導電性充填剤を配合する方法（電子導電系）である。第２には、ウレタン、ＮＢＲゴム、エピクロルヒドリンゴムなどのイオン導電性ポリマー組成物を用いる方法（イオン導電系）である。
【００２１】
本実施例では、金属製の芯金の周りにＮＢＲゴムで形成された発泡弾性層を形成して成る、所謂、イオン導電系発泡ローラを用いた。本実施例の転写ローラ８は、体積抵抗率が１０7Ωｃｍ程度に調整され、ゴム硬度が３０°（アスカーＣ硬度計）である。又、転写ローラ８は、感光ドラム１に対し総圧約９．８Ｎで押圧され、感光ドラム１の回転に伴い従動して回転する。又、転写ローラ８には、詳しくは後述する電源部２００から、電圧を印加することが可能となっている。転写ローラ８は、電源部２００からの出力電圧が印加される被給電部材である。
【００２２】
感光ドラム１から記録材Ｐへ負極性に帯電したトナー像を転写する時（以下「転写時」という。）は、転写ローラ８には電源部２００から正極性の転写電圧が出力される。詳しくは後述するように、転写時には、制御部２０１（図３）は、第１の電圧発生回路２０７ａ（図３）、或いは第１の電圧発生回路２０７ａ及び第２の電圧発生回路２０７ｂ（図３）の両方から電圧を出力させる。又、電源部２００は、転写ローラ８に対して負極性の電圧を出力することが可能である。負極性の電圧は、転写ローラ８に付着したトナーを感光ドラム１へ移動（逆転写）させる際に用いられる。逆転写は、上記転写時以外のタイミングに電源部２００から負極性の電圧を転写ローラ８に出力することで実行される。即ち、転写部材８から像担持体１に向かって付着トナーを移動させる場合、制御部２０１（図３）は、後述する第２の電圧発生回路２０７ｂから転写部材８に転写時の転写電圧とは逆極性の電圧を出力させる。
【００２３】
電源部２００は、圧電トランスを制御して所要の電圧を出力する電圧発生回路を備えている。図２を用いて、圧電トランスを用いた基本的な回路構成を説明する。図２では、正電圧を出力する回路である正電圧発生回路を説明する。図３をも参照して、正電圧発生回路２０７ａは、少なくとも、周波数制御ＩＣ２０３ａ、圧電トランス２０４ａ、整流回路２０５ａ、検出回路２０６ａを有する。圧電トランス２０４ａの二次側電極から出力された交流電圧は、整流平滑回路２０５ａによって正極性の直流電圧に整流平滑され、出力端子１１７から出力される。整流平滑回路２０５ａは、図２では高圧ダイオード１０２、１０３及び高圧コンデンサ１０４によって構成されている。
【００２４】
出力端子１１７からの出力電圧Ｖｏｕｔは転写ローラ８等の被給電部材に供給される。なお、出力電圧は、抵抗１０５、１０６、１０７によって分圧され、コンデンサ１１５及び保護用抵抗１０８を介してオペアンプ１０９の非反転入力端子（＋端子）に入力される。他方、オペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）には、入力端子１１８から入力されたアナログ信号（制御信号（Ｖｃｏｎｔ））が、抵抗１１４を介して入力される。オペアンプ１０９、抵抗１１４及びコンデンサ１１３は、積分回路として機能する。すなわち、抵抗１１４とコンデンサ１１３の部品定数によって決まる積分時定数に応じて平滑化された制御信号Ｖｃｏｎｔが、オペアンプ１０９に入力される。オペアンプ１０９の出力端は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０に接続されている。電圧制御発振器１１０は、入力した制御信号に応じて圧電トランスを駆動する駆動周波数を可変設定する発振器の一例である。
【００２５】
また、電圧制御発振器１１０の出力端は、電界効果トランジスタ１１１のゲートに接続される。電界効果トランジスタ１１１は、発振器の出力信号により駆動されるスイッチング素子の一例である。電界効果トランジスタ１１１のドレインは、インダクタ１１２を介して電源（＋２４Ｖ：Ｖｃｃ）に接続されるとともに、コンデンサ１１６を介して接地されている。インダクタ１１２は、スイッチング素子と電源との間に接続された素子であって、スイッチング素子の駆動により断続的に電圧が印加されるインダクタンス成分を有する素子の一例である。さらに、ドレインは、圧電トランス２０４ａの一次側電極の一方に接続される。圧電トランス２０４ａの一次側電極の他方は接地される。また、電界効果トランジスタ１１１のソースも接地される。
【００２６】
電圧制御発振器１１０は、オペアンプ１０９の出力電圧に応じた周波数で電界効果トランジスタ１１１をスイッチングする。インダクタ１１２及びコンデンサ１１６は、共振回路を形成している。この共振回路により増幅された電圧が駆動電圧として圧電トランス２０４ａの一次側電極に供給される。ここで、オペアンプ１０９、抵抗１１４、コンデンサ１１３、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０は、制御信号Ｖｃｏｎｔを変換して圧電トランス２０４ａを周波数制御する周波数制御ＩＣ２０３ａを構成している。
【００２７】
圧電トランス２０４ａは一次側電極に印加される駆動電圧の周波数に対応した値を有する電圧を出力し、所定の共振周波数で振動する信号が加えられると最大の電圧を出力する。
【００２８】
電圧制御発振器１１０は、入力電圧が上がると出力周波数を上げ、入力電圧が下がると出力周波数を下げるような動作を行う。この条件において、整流平滑回路２０５ａからの出力電圧Ｖｏｕｔが上がると、抵抗１０５を介してオペアンプ１０９の非反転入力端子（＋端子）の入力電圧Ｖｓｎｓも上がり、オペアンプ１０９の出力端子の電圧も上がる。つまり、電圧制御発振器１１０の入力電圧が上がるので、圧電トランス２０４ａの駆動電圧の周波数も上がる。圧電トランス２０４ａは、駆動電圧の周波数が上がると出力電圧を下げる。出力電圧が下がると、オペアンプ１０９の入力電圧Ｖｓｎｓも下がり、オペアンプ１０９の出力端子電圧も下がる。よって、電圧制御発振器１１０の出力周波数も下がり、圧電トランス２０４ａの出力電圧を上げる方向にフィードバック制御が実行される。
【００２９】
このように、図２で示す正電圧発生回路では、フィードバック制御により、オペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）に入力される制御信号（Ｖｃｏｎｔ）の電圧（以下、出力制御値と記す。）で決定される電圧に等しくなるように出力電圧（Ｖｏｕｔ）が定電圧制御される。
【００３０】
上述したように本実施例の電源部２００は、負電圧を出力することが可能であり、具体的には、圧電トランスを備えた負電圧発生回路を備えている。負電圧発生回路は、図２の正電圧発生回路と基本的な構成は同様である。図３をも参照して、負電圧を出力する回路である負電圧発生回路２０７ｂは、周波数制御ＩＣ２０３ｂ、圧電トランス２０４ｂ、整流回路２０５ｂ、検出回路２０６ｂ等によって、構成される。
【００３１】
周波数制御ＩＣ２０３ｂ、圧電トランス２０４ｂ、検出回路２０６ｂは、正電圧発生回路２０７ａの周波数制御ＩＣ２０３ａ、圧電トランス２０４ａ、検出回路２０６ａと同様の回路である。負電圧発生回路２０７ｂの整流平滑回路２０６ｂは、圧電トランス２０４ｂの二次側電極から出力された交流電圧を負極性の直流電圧に整流平滑するように、高圧ダイオードが接続されている。電源部２００による転写ローラ８への正電圧、負電圧の印加タイミング、及びそれらの印加電圧値は、制御部としてのコントローラ２０１によって制御される。
【００３２】
又、電源部２００には、電源部２００から転写ローラ８に電圧を印加することによって転写ローラ８に流れる電流を検知するための電流検知手段として、電流計２０８が接続されている。詳しくは後述するように、コントローラ２０１は、電流計２０８から入力された検知結果に係る信号に基づいて、電源部２００の出力電圧値、即ち転写ローラ８への印加電圧値を制御する。
【００３３】
本実施例では、コントローラ２０１は、電源部２００の制御の他、画像形成装置２００の各部を統括的に制御する。コントローラ２０１は、記憶部としてのＲＯＭ２０９、ＲＡＭ２１０に格納された制御プログラム、検出データに従って、電源部２００を含む画像形成装置１００の各部を制御する。
【００３４】
次に、転写ローラ８に正電圧、負電圧を選択的に出力する電源部２００の構成を図３のブロック図に基づいて説明する。電源部２００は、第１の電圧発生回路である正電圧発生回路２０７ａと第２の電圧発生回路である負電圧発生回路２０７ｂを少なくとも有する。電源部２００は、コントローラ２０１によって以下のモードで動作可能である。先ず、正電圧発生回路２０７ａの形成した正電圧のみを出力する第１制御モードである。次に、正電圧発生回路２０７ａの形成した正電圧と、負電圧発生回路２０７ｂの形成した負電圧を重畳して形成された正電圧を出力する第２制御モードである。次に、負電圧発生回路２０７ｂの形成した負電圧のみを出力する第３制御モードである。
【００３５】
第１制御モード、第２制御モードにおける電源部２００の正電圧発生回路２０７ａの動作について説明する。制御部であるコントローラ２０１に搭載されたＭＰＵ（マイクロコンピュータ）２０２のＤ／Ａポート２０２ａ（正電圧信号出力部）から、正電圧発生回路２０７ａの出力電圧を可変設定する制御信号Ｖｃｏｎｔ＿＋が出力され、周波数制御ＩＣ２０３ａに入力される。ＭＰＵ（マイクロコンピュータ）２０２は、正電圧発生回路２０７ａが所望の電圧を出力するように制御信号Ｖｃｏｎｔ＿＋を可変設定する。周波数制御ＩＣ２０３ａにて、制御信号Ｖｃｏｎｔ＿＋が駆動周波数に変換される。この周波数により圧電トランス２０４ａは動作し、圧電トランス２０４ａの周波数特性及び昇圧比に応じた電圧を出力する。その後、圧電トランス２０４ａの出力は整流回路２０５ａにより正電圧に整流平滑され、高圧出力Ｖｏｕｔから被給電部材（ここでは、転写ローラ８）に供給される。一方、整流後の電圧は検出回路２０６ａを介して周波数制御ＩＣ２０３ａに帰還され、整流回路２０６ａによる入力電圧Ｖｓｎｓ＿＋が、制御信号Ｖｃｏｎｔ＿＋によって設定される電圧と等電位になるように周波数制御ＩＣ２０３ａの出力が制御される。周波数制御ＩＣ２０３ａ、圧電トランス２０４ａ、整流回路２０５ａ、検出回路２０６ａなどによって、正電圧を出力する正電圧発生回路２０７ａが構成される。
【００３６】
第２制御モード、第３制御モードにおける電源部２００の負電圧発生回路２０７ｂの動作について説明する。負電圧を出力する場合の動作も、上記正電圧の出力の場合の動作と同様である。コントローラ２０１に搭載されたＭＰＵ（マイクロコンピュータ）２０２のＤ／Ａポート２０２ｂ（負電圧信号出力部）から、負極性の制御信号Ｖｃｏｎｔ＿−が出力され、周波数制御ＩＣ２０３ｂに入力される。周波数制御ＩＣ２０３ｂにて、制御信号Ｖｃｏｎｔ＿−が周波数に変換される。この周波数により圧電トランス２０４ｂは動作し、該圧電トランス２０４ｂの周波数特性及び昇圧比に応じた電圧を出力する。その後、圧電トランス２０４ｂの出力は整流回路２０５ｂにより負電圧に整流平滑され、高圧出力Ｖｏｕｔが被給電部材（本実施例では転写ローラ８）に供給される。一方、整流後の電圧は検出回路２０６ｂを介して周波数制御ＩＣ２０３ｂに帰還され、整流回路２０６ｂによる入力電圧Ｖｓｎｓ＿−が、制御信号Ｖｃｏｎｔ＿−によって設定される電圧と等電位になるように周波数制御ＩＣ２０３ｂの出力が制御される。周波数制御ＩＣ２０３ｂ、圧電トランス２０４ｂ、整流回路２０５ｂ、検出回路２０６ｂなどによって、負電圧を出力する負電圧発生回路２０７ｂが構成される。
【００３７】
図４は、本実施例の圧電トランスの駆動周波数に対する出力特性を示す。なお、図４は圧電トランスの交流出力電圧を整流平滑回路で直流電圧に変換したものとして示している。即ち、該特性は、図４のグラフのように、共振周波数ｆ０において出力電圧が最大となるような裾広がり形状を示す。駆動周波数を変化させることにより、出力電圧の可変制御が可能である。ただし、前述のスプリアス領域は、図４に示すように、共振周波数ｆ０よりも十分に高い高周波数領域に発生し易い。スプリアス領域の周波数で圧電トランスを制御すると、圧電トランスから出力される電圧が不安定になり、高画質な画像が得られなくなる。
【００３８】
従って、前述のスプリアス領域外の適宜の周波数範囲内であれば、駆動周波数を共振周波数ｆ０から共振周波数ｆ０より順次高い周波数へと変化させて行くことで、圧電トランスの出力電圧を順次低減させて行くことが可能である。また、駆動周波数を共振周波数ｆ０から共振周波数ｆ０より順次低い周波数へと変化させて行くことで、圧電トランスの出力電圧を順次低減させて行くことも可能である。尚、共振周波数ｆ０よりも十分に低い領域もスプリアス領域となる、駆動周波数を共振周波数ｆ０から共振周波数ｆ０より順次低い周波数へと変化させて行く場合でも、スプリアス領域外の適宜の周波数範囲内で変化させる必要がある。
【００３９】
このような圧電トランスの周波数に対する出力特性と電圧発生回路の回路構成上のバラツキなどを考慮して、圧電トランスを、スプリアス領域の周波数を含まない所定の周波数の範囲内（図４のαの領域）で可変設定される駆動周波数で駆動する。即ち、正電圧発生回路２０７ａは、所定の周波数の範囲内で可変設定される第１の駆動周波数で圧電トランスを駆動する回路である。又、正電圧発生回路２０７ａの出力可能な電圧は、共振周波数ｆ０によって設定される最大の出力電圧から保証下限電圧の間に収まる電圧が出力可能電圧として設定される。保障下限電圧が、第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値である。具体的な周波数は、共振周波数ｆ０から１７５ＫＨｚの間で駆動される。正電圧発生回路２０７ａは、保証下限電圧Ｖｍｉｎは７００Ｖに設定されており、３６００Ｖから７００Ｖの間で電圧を安定して出力可能である。
【００４０】
負電圧発生回路２０７ｂは、第２の駆動周波数１７０ＫＨｚで圧電トランスを駆動することによって、−１０００Ｖを出力することが可能である。尚、負電圧発生回路２０７ｂの圧電トランスを駆動する第２の駆動周波数は、正電圧発生回路２０７ａと同様に、所定の周波数の範囲内で可変設定してもよい。この場合は、共振周波数ｆ０によって設定される最大の出力電圧から保証下限電圧の間に収まる負電圧が出力可能電圧として設定される。
【００４１】
次に、転写ローラ８に印加する電圧の制御方法について説明する。
【００４２】
先ず、準備動作時制御について説明する。準備動作時制御は、記録媒体にトナー像を転写する際の転写ローラ８に電源部２００が出力する転写電圧を決定する為の制御である。画像形成が行われる前において、準備動作時制御は、感光ドラム１が回転駆動されると共に実行され、コントローラ２０１によって制御される。
【００４３】
図５は準備動作時制御のフローチャートである。先ず、コントローラ２０１のＭＰＵ２０２は、電源部２００の正電圧発生回路２０７ａから転写ローラ８に初期電圧Ｖｎを出力させる（Ｓ１０１）。初期電圧Ｖｎは、ＲＯＭ２０９に格納されている電圧であり、準備動作時制御時の転写に関する部材の抵抗を検出するために電源部が出力する電圧である。又、初期電圧Ｖｎは固定であっても、装置の周囲環境やプリント枚数に応じて変更してもよい。ＭＰＵ２０２は、初期電圧Ｖｎに応じた制御信号Ｖｃｏｎｔ＿＋を正電圧発生回路２０７ａに出力する。
【００４４】
ＭＰＵ２０２は、初期電圧Ｖｎの出力によって転写ローラ８に流れる電流を、電流検知手段である電流計２０８により検知する（Ｓ１０２）。次に、ＭＰＵ２０２は、電流計２０８の検知結果Ｉｎを、ＲＯＭ２０９に格納された目標電流Ｉ０と比較する（Ｓ１０３）。本実施例では、目標電流Ｉ０は１５μＡである。ＭＰＵ２０２は、電流計２０８の検知結果Ｉｎが目標電流Ｉ０に対し所定範囲内に達していないと判断した場合は、現在の初期電圧Ｖｎに対し所定の量の電圧ΔＶが加算された電圧Ｖｎ＋１を電源部２００から転写ローラ８に印加させる（Ｓ１０４）。ＭＰＵ２０２は、現在の初期電圧Ｖｎに対し所定の量の電圧ΔＶが加算された電圧Ｖｎ＋１を、新たな初期電圧Ｖｎとして記憶部であるＲＡＭ２１０に記録する。ＭＰＵ２０２は、電流計２０８の検知結果Ｉｎが目標電流Ｉ０に対し所定範囲内に達するまで、ステップ１０２〜１０４の動作を繰り返す。そして、ＭＰＵ２０２は、電流計２０８の検知結果Ｉｎが目標電流Ｉ０に対し所定範囲内に達したと判断した場合は、そのときの初期電圧Ｖｎを転写電圧用の基準電圧Ｖｔ０として決定して、記憶部であるＲＡＭ２１０に記録する（Ｓ１０５）。
【００４５】
次に、プリント時制御について説明する。プリント時制御は、記録材Ｐにトナー像を転写して記録材に画像を形成する転写時に行われる。プリント時制御は、トナー像を感光ドラム１から記録材Ｐに転写するために電源部２００から転写ローラ８に転写電圧を出力する制御であり、コントローラ２０１によって制御される。
【００４６】
プリント時制御では、コントローラ２０１のＭＰＵ２０２は、準備動作時制御によって得られた基準電圧Ｖｔ０をＲＯＭ２０９に格納された変換テーブルを用いて、記録材Ｐの抵抗やプロセススピードを考量した転写電圧Ｖｔ１に変換する。そして、この転写電圧Ｖｔ１を記録材Ｐの先端が転写ニップ部Ｎに到達するタイミングに合わせて電源部２００から転写ローラ８に出力する。即ち、ＭＰＵ２０２は、転写電圧Ｖｔ１を、転写ニップ部Ｎに記録材Ｐが入ってくるのと略同時に、電源部２００から転写ローラ８に印加させ、感光ドラム１上のトナーを記録材Ｐに転写させる。このように、コントローラ２０１は、トナー像の転写を開始する前に電流検知手段が検知する電流値によって画像形成時に転写部材に出力する転写電圧を決定することが可能である。
【００４７】
本実施例の転写ローラ８は、イオン導電系のものであることから、環境変化に対する電気抵抗の変動が比較的大きい。図６は、本実施例の転写ローラ８の各環境における高圧負荷特性（印加電圧値に対して検出される電流値の特性）を示すもので、横軸は転写ローラ８への印加電圧値、縦軸は電源２００から転写ローラ８に流れる電流値である。図６には、高温高湿環境（ＨＨ環境）（３０℃／８０％Ｒｈ）、常温常湿環境（ＮＮ環境）（２３℃／５０％Ｒｈ）、低温低湿環境（ＬＬ環境）（１５℃／１０％Ｒｈ）の各環境についてのグラフを示す。
【００４８】
ここで、ＨＨ環境（３０℃／８０％Ｒｈ）において画像形成動作を行う場合のプリント時制御について、更に詳しく説明する。
【００４９】
図６で説明するように、ＨＨ環境（３０℃／８０％Ｒｈ）は、他の環境よりも、同一の印加電圧に対して検出電流が大きい。つまり、ＨＨ環境では転写ローラ８は、電気抵抗値が低くなる環境であり、最適な転写電流を流す為には、電源部２００から低い電圧を出力する必要がある。
【００５０】
プリント信号がＤＣコントローラ２０１のＭＰＵ２０２に送られると、ＭＰＵ２０２は上述のような準備動作時制御を開始する。準備動作時制御では、ＭＰＵ２０２は、電流計２０８の検知結果Ｉｎが目標電流Ｉ０に対して所定範囲内に収束したときの初期電圧Ｖｎを、基準電圧Ｖｔ０として決定する。ここでは、目標電流Ｉ０が１５μＡであるので、ＨＨ環境ではＶｔ０＝７１０Ｖと算出される。
【００５１】
そして、ＭＰＵ２０２は、プリント時制御に入る。図８は、プリント時制御のフローチャートである。先ず、ＭＰＵ２０２は、基準電圧Ｖｔ０を転写電圧Ｖｔ１に変換する（Ｓ２０１）。即ち、本実施例では、一例として図７に示すようなＶｔ０とＶｔ１との関係を示すグラフを数式とした変換テーブルがＲＯＭ２０９に格納されている。ＭＰＵ２０２は、この変換テーブルを用いて、基準電圧Ｖｔ０から転写電圧Ｖｔ１を算出する。ここでは、Ｖｔ１＝３００Ｖと算出される。しかしながら、この転写電圧Ｖｔ１＝３００Ｖは、電源部２００の保証下限電圧Ｖｍｉｎ＝７００Ｖを下回っている。
【００５２】
ここで、図７のグラフから、転写電圧Ｖｔ１が保証下限電圧Ｖｍｉｎ＝７００Ｖであるときの基準電圧Ｖｔ０の値は１３５０Ｖであることが分かる。即ち、準備動作時制御で得られた基準電圧Ｖｔ０の値が１３５０Ｖ以下となった場合は、転写電圧Ｖｔ１が保証下限電圧Ｖｍｉｎ以下となる。
【００５３】
そこで、図８に示すように、ＭＰＵ２０２は、基準電圧Ｖｔ０が１３５０Ｖより大きいか否かを判断する（Ｓ２０２）。ここで、ＭＰＵ２０２がＶｔ０≦１３５０Ｖであると判断する場合は、次のような場合である。即ち、所定の周波数の範囲に対応する第１の駆動周波数で正電圧発生回路２０７ａの圧電トランスを駆動しても、正電圧発生回路２０７ａが出力できない大きさの電圧（相対的に絶対値が低い電圧）を、電源部２００から転写ローラ８に出力する場合である。
【００５４】
よって、ＭＰＵ２０２がＶｔ０≦１３５０Ｖであると判断する場合は、負電圧発生回路２０７ｂの出力を、正電圧発生回路２０７ａの出力に重畳させて転写ローラ８に転写電圧Ｖｔ１を印加する（Ｓ２０３）。即ち、ＭＰＵ２０２は、Ｖｔ０≦１３５０Ｖであると判断する場合は、電源部２００を第２制御モードで動作させる。
【００５５】
このようにＭＰＵ２０２は、プリント制御時に、基準電圧Ｖｔ０が１３５０Ｖより大きい場合は、正電圧制御信号Ｖｃｏｎｔ＿＋のみを電源部２００に出力する。そして、電圧Ｖｔ０が１３５０Ｖ以下の場合は、正電圧制御信号Ｖｃｏｎｔ＿＋と負電圧制御信号Ｖｃｏｎｔ＿−とを電源部２００に出力する。
【００５６】
尚、検知電圧を転写電圧に変換して、ステップＳ２０２において転写電圧が保証下限電圧より大きいか否かを判断しても良い。
【００５７】
このように、本実施例の画像形成装置１００は、トナー像を担持する像担持体１と、像担持体上のトナー像を記録媒体Ｐに転写する転写部材８と、転写部材８に転写電圧を出力する電源部２００と、を有する。電源部２００は、所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランス２０４ａを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路２０７ａと、上記所定極性とは逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路２０７ｂと、を有する。又、本実施例の画像形成装置１００は、電源部２００を制御する制御部２０１を有する。そして、本実施例では、制御部２０１は、上記所定の周波数の範囲に対応する第１の電圧発生回路２０７ａの出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい転写電圧を電源部２００から出力させる場合、次のような転写電圧を出力させる。即ち、上記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で圧電トランス２０４ａを駆動することによって第１の電圧発生回路２０７ａから出力される電圧と、第２の電圧発生回路２０７ｂから出力される電圧とを重畳した転写電圧を出力させる。尚、第１の電圧発生回路２０７ａの圧電トランス２０４ａは、上記所定の周波数の範囲内で可変設定される第１の駆動周波数によって駆動される第１の圧電トランスである。又、一実施態様では、第２の電圧発生回路２０７ｂは、第２の駆動周波数によって駆動される第２の圧電トランスを備える。そして、一実施態様では、上記第２の駆動周波数は、固定の周波数である。
【００５８】
具体的には、この実施例では３００Ｖの転写電圧を出力する場合、ＭＰＵ２０２は正電圧の制御信号Ｖｃｏｎｔ＿＋を１３００Ｖ、負電圧の出力設定信号Ｖｃｏｎｔ＿−を−１０００Ｖと設定する。これにより、正電圧発生回路２０７ａが＋１３００Ｖの電圧を発生し、負電圧発生回路２０７ｂが−１０００Ｖの電圧を発生し、電源部２００はこれらを重畳した＋３００Ｖの電圧を出力する。
【００５９】
これにより、電源部２００から転写電圧Ｖｔ１＝３００Ｖを出力するために、正電圧発生回路２０７ａから出力する正電圧を１３００Ｖ、即ち、保証下限電圧Ｖｍｉｎ＝７００Ｖより大きな値とすることができる。従って、電源部２００から、保証下限電圧を下回る電圧を転写電圧として、転写ローラ８に供給することが可能となる。
【００６０】
このように、本実施例では、目的の転写電圧Ｖｔ１が圧電トランスの保証下限電圧Ｖｍｉｎ以下になると判断される場合には、保証下限電圧Ｖｍｉｎを上回る正電圧に、負電圧を重畳することで、電源部２００の出力電圧を目的の転写電圧Ｖｔ１に制御する。本実施例では、負電圧発生回路２０７ｂから出力する電圧を−１０００Ｖとし、正電圧発生回路
２０７ａの保証下限電圧Ｖｍｉｎよりも絶対値が大きい電圧とした。このように、所定の周波数の範囲に対応する第１の電圧発生回路２０７ａの出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい転写電圧を出力する場合、次のようにする。即ち、第２の電圧発生回路２０７ｂから出力される電圧の絶対値を、第１の電圧発生回路２０７ａの出力電圧範囲下限値の絶対値よりも大きくする。この理由は、第２制御モードにおいて、正電圧発生回路２０７ａの出力する電圧を確実に保証下限電圧Ｖｍｉｎよりも大きくすることで、正電圧発生回路２０７ａの出力をより安定させるためである。
【００６１】
一方、ＨＨ環境以外の環境では、ＭＰＵ２０２は、Ｖｔ０＞１３５０Ｖであると判断することになる（Ｓ２０２）。ＨＨ環境以外の環境は、高圧負荷が小さく、換言すれば転写ローラ８の電気抵抗が大きく、電源部２００から高い転写電圧を出力する必要がある環境である。ＨＨ環境以外の環境は、例えば、ＮＮ環境（Ｖｔ０＝２１００Ｖ、Ｖｔ１＝１５００Ｖ）、ＬＬ環境（Ｖｔ０＝３６００Ｖ、Ｖｔ１＝２５００Ｖ）である。この場合、ＭＰＵ２０２は、電源部２００を第１制御モードで動作させる（Ｓ２０４）。
【００６２】
表１は、正電圧のみを印加する場合、重畳電圧（正電圧と負電圧）のみを印加する場合、正電圧と重畳電圧（正電圧と負電圧）とを切り替えて印加する場合のそれぞれにおける高圧出力範囲の違いを、重畳する負電圧が−１０００Ｖであるものとして示す。正電圧は、最大４０００Ｖ出力可能である。
【００６３】
【表１】
【００６４】
表１から、本実施例のように、正電圧と重畳電圧（正電圧と負電圧）とを切り替えて印加する場合の電源部２００の高圧出力範囲が広いことが分かる。常に負電圧を重畳する構成では、電源部２００としての正の電圧出力範囲が狭くなってしまう。
【００６５】
以上、本実施例の画像形成装置１００は、正電圧発生回路２０７ａを所定の駆動周波数領域内で駆動させても出力できない正電圧を転写ローラ８に出力する場合に、コントローラ２０１により正電圧と負電圧を重畳するように制御する。これにより、本実施例の画像形成装置１００では、転写に必要な電圧を電源部２００から安定して出力することが可能となる。
【００６６】
また、第２制御モードにおいて、正電圧発生回路２０７ａが出力する電圧を固定にして、負電圧発生回路２０７ｂの出力電圧を可変にするように構成してもよい。この場合、正電圧発生回路２０７ａが出力する電圧は保証下限電圧よりも十分に大きな固定電圧である。また、第２制御モードにおいて、所望の重畳電圧を出力するのに、正電圧発生回路２０７ａ、負電圧発生回路２０７ｂを共に可変制御しても良い。この場合も、どちらの回路も、下限保証電圧よりも大きい電圧を出力することで、安定して所望の電圧を出力することが可能である。
【００６７】
本実施例では、転写電圧は正極性であるものとして説明したが、転写電圧が負極性である場合にも、本発明を同様に適用することができる。この場合、電源部２００は、転写電圧としては、負電圧発生回路２０７ｂの負極性出力電圧のみと、負電圧発生回路２０７ｂの出力電圧と正電圧発生回路２０７ａの出力電圧の重畳電圧（負極性電圧）とを切り替えて出力することになる。
【００６８】
本実施例の電源部２００の負電圧発生回路２０７ｂは、駆動周波数を可変設定する構成としたが、駆動周波数を固定として入力電圧を可変設定する構成でもよい。
【００６９】
又、本実施例の電源部２００の負電圧発生回路２０７ｂは、圧電トランスを用いた電圧発生回路として説明したが、圧電トランスの代わりに電磁トランスを用いてもよい。さらに、負電圧発生回路２０７ｂはトランスレスの構成であってもよい。
【００７０】
又、本実施例では、画像形成装置１００は単色画像形成装置であるものとして説明したが、図９で示すような中間転写体を用いたカラー画像形成装置にも適用することができる。図９のカラー画像形成装置において、図１を参照して説明した画像形成装置１００のものと同一又はそれに相当する構成、機能を有する要素には同一の参照番号を付して詳しい説明は省略する。
【００７１】
図９の画像形成装置は、４色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナーをそれぞれ有する現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを有し、各現像器が現像ユニット４であるロータリドラムに装着されている。現像ユニット４は、現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを装着した状態で回転自在に支持され、所望の現像装置（例えば現像装置４ａ）を感光ドラム１に対向接触する現像位置に回転移動することができる。
【００７２】
各色のトナーは、図１の画像形成装置１００と同様に、感光ドラム１上に形成された静電潜像をトナー像として現像するのに用いられる。感光ドラム１は図中矢印方向Ａ方向に回転駆動される。現像されたトナー像は１次転写部材８１によって中間転写体である中間転写ベルト５に転写される。中間転写ベルト５は、張架ローラ１６、１７に架け渡されており、図中矢印Ｂ方向に回転駆動される。転写されたトナー像上に次に形成したトナー像を順次重畳することで、フルカラートナー像を中間転写ベルト５上に形成する。
【００７３】
中間転写ベルト上に重ねられたトナー像は、二次転写部材９によって記録材Ｐに転写される。この二次転写における記録媒体は記録材Ｐである。その後、記録材Ｐは、定着手段としての定着器（図示せず）に搬送され、ここで加熱及び加圧されることで、その表面にトナー像が定着される。その後、記録材Ｐは、画像形成装置の装置本体の外部に排出される。
【００７４】
図９に示すように、二次転写部材９に電圧を供給する電源部２００において、本実施例を適用することが可能である。電源部２００から、トナーと逆極性の電圧を二次転写部材９に出力することでトナーを中間転写ベルト８に二次転写し、トナーと同極性の電圧を二次転写部材９に出力することでトナーを中間転写ベルト８から感光ドラム１に移動させることが可能である。
【００７５】
この構成により、正電圧発生回路を所定の周波数の範囲内の駆動周波数で駆動させても出力できない正電圧を二次転写部材９に出力する場合に、正電圧と負電圧を重畳するように切り替えて制御する。これにより、転写電圧を電源部２００から安定して出力することが可能となる。そのため、環境に拘わらず安定した良好な画像を形成することができる。又、図９の画像形成装置の１次転写部材８１に電圧を供給する電源部２０でも、本実施例は適用することが可能である。記録媒体は、１次転写の際は中間転写ベルト８であり、２次転写の際は記録材Ｐである。
【００７６】
図１０で説明するタンデム型の直接転写方式のカラー画像形成装置３００にも適用可能である。このカラー画像形成装置３００は、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成する複数の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを有する。図１０のカラー画像形成装置３００において、図１を参照して説明した画像形成装置１００のものと同一又はそれに相当する構成、機能を有する要素には同一の参照番号を付して詳しい説明は省略する。尚、図１０において参照番号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかの色用に設けられた要素であることを表している。このカラー画像形成装置３００は、記録材Ｐを担持して搬送する搬送部材としての搬送ベルト３０１を有する。記録材Ｐは、吸着部材としての吸着ローラ３０２と搬送ベルト３０１との接触部において、吸着ローラ３０２によって電圧が印加されて、搬送ベルト３０１上に静電的に吸着される。例えば、吸着ローラ３０２に正極性の直流電圧（吸着電圧）を印加することで、記録材Ｐを転写ベルト３０１に静電的に吸着させることができる。そして、各感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに形成されたトナー像は、転写ベルト３０１に担持されて各転写ニップ部ＮＹ、ＮＭ、ＮＣ、ＮＫを通過する記録媒体である記録材Ｐ上に、各転写ローラ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋの作用により順次に転写される。
【００７７】
このようなカラー画像形成装置３００においても、各転写ローラ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋに電圧を供給する電源部でも、本実施例を適用することで同様の効果を得ることができる。
【００７８】
実施例２
本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例１のものと同じである。従って、実施例１のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００７９】
本実施例では、画像形成装置１００は、環境検知手段としての環境センサーを有する。そして、環境センサーの検知結果に基づいて制御部であるコントローラ２０１が電源部２００を制御する。即ち、本実施例では、環境センサーの検知結果に基づいて、転写ローラ８の電気抵抗値（或いは転写ローラ８に流れる電流値）を予測し、その結果に基づいて電源部２００を制御する。この構成によって、準備時制御を省力して転写電圧を決定することが可能になる。
【００８０】
環境センサーは、画像形成装置１００の周辺の温度及び湿度を検知する。実施例１にて説明した圧電トランスの特性や転写ローラ８の高圧負荷特性から、電源部２００において正電圧と負電圧の重畳が必要な環境と不要な環境との境界について、環境センサーの出力電圧に閾値を設けることができる。これにより、環境センサーにより検知された画像形成装置１００の周辺の環境に応じて、実施例１と同様に電源部２００から、転写電圧として次のような電圧を選択的に出力することができる。即ち、電源負荷の小さい環境では正電圧発生回路２０７ａの正極性出力電圧のみを、電源負荷の大きい環境では正電圧発生回路２０７ａの出力電圧と負電圧発生回路２０７ｂの出力電圧の重畳電圧（正極性電圧）を選択的に出力することができる。これにより、実施例１と同様の効果が得られる。
【００８１】
その他の実施例
本発明は、転写ローラ８以外の転写部材（パッド状部材、ブラシ状部材、コロナ放電部材等）に電源部から転写電圧を出力する場合にも適用できる。また、被給電部材として帯電部材２（ローラ状部材、ブラシ状部材、コロナ放電部材等）に帯電電圧を出力する場合に適用可能である。又、現像部材４に対しても現像電圧を出力する場合にも適用可能である。又、電源部によって電圧が印加される被給電部材は、転写部材に限定されるものではなく、図１０の画像形成装置の吸着部材としての吸着ローラ３０２であってもよい。この場合も、例えば吸着ローラ３０２として電気抵抗値の環境変動が比較的大きいものを用いる場合などにおいて、目的の吸着電圧が電源部の保証下限電圧を下回り、正電圧又は負電圧のみの印加では安定した電圧を印加できないことがある。そこで、吸着ローラ３０２に関しても、上記実施例と同様にして本発明を適用することで、同様の効果を得ることができる。このように、画像形成に関わる画像形成部材を被給電部材として電源部から電力を出力する場合に、本発明は適用可能である。
【００８２】
即ち、本発明は、電子写真方式によって記録材に画像を形成する、次のような画像形成装置に適用可能である。画像形成装置は、所定の極性の電圧が出力される画像形成部材と、画像形成部材に画像形成する為の電圧を出力する電源部と、を有する。この電源部は、所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランスを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路と、上記所定極性とは逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路と、を有する。又、画像形成装置は、電源部を制御する制御部を有する。そして、制御部は、上記所定の周波数の範囲に対応する第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい画像を形成する為の電圧を電源部から出力させる場合、次のような画像を形成する為の電圧を出力させる。即ち、上記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で圧電トランスを駆動することによって第１の電圧発生回路から出力される電圧と、第２の電圧発生回路から出力される電圧とを重畳した画像形成する為の電圧を出力させる。
【００８３】
また、本発明は、画像形成装置以外であっても適用可能である。少なくとも、電源部と、電源部を制御する制御部を有する電源システムに適用可能である。電源システムとして、例えば、正電圧発生回路と負電圧発生回路を制御する制御部をＩＣ回路として電源部内に設けた構成が考えられる。
【００８４】
即ち、本発明は、次のような電源システムに適用可能である。電源システムは、所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランスを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路と、上記所定極性とは逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路と、を備える電源部を有する。又、電源システムは、電源部を制御する制御部を有する。そして、制御部は、上記所定の周波数の範囲に対応する第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい電圧を電源部から被給電部材に出力させる場合、次のような電圧を被給電部材に出力させる。即ち、上記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で圧電トランスを駆動することによって第１の電圧発生回路から出力される電圧と、第２の電圧発生回路から出力される電圧とを重畳した電圧を被給電部材に出力させる。
【符号の説明】
【００８５】
１ 感光ドラム
８ 転写ローラ
２００ 電源部
２０７ａ 正電圧発生回路
２０７ｂ 負電圧発生回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電トランスを用いた画像形成装置と、圧電トランスを用いた電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、転写部材に直流電圧を印加することで像担持体から記録媒体にトナー像を静電的に転写させる電子写真方式の画像形成装置がある。良好な転写を行うために、通常、高圧（商用電源電圧よりも高い数百Ｖ以上の電圧）を転写部材に印加して、１０μＡ程度の電流が流れるようにする。このような高圧を印加するために、電源部は、従来、巻線式の電磁トランスを使用してきた。しかし、電磁トランスは、電源部の小型化・軽量化の妨げとなっていた。そこで、巻線式の電磁トランスに変わり、圧電トランス（圧電セラミックトランス）が用いられている。
【０００３】
圧電トランスを用いた電源部は、所定の共振周波数で最大の電圧を出力する圧電トランスと、共振周波数を含む所定の周波数範囲にわたって圧電トランスを駆動する駆動信号を発生する駆動信号発生ユニットを備える。
【０００４】
このような圧電トランス式の電源部は、特許文献１に開示されている。又、画像形成装置に圧電トランス式の電源部を適用した例が、特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２０６１１３号公報
【特許文献２】特開２００７−６８３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、圧電トランス式の電源部を画像形成装置に用いる場合、次のような課題がある。圧電トランスを周波数制御する場合、駆動周波数が高周波領域に達すると圧電トランスに高周波成分の副振動が発生し、出力特性に不安定な領域（不要共振周波数領域）が発生する。この不要共振周波数が発生する領域を、スプリアス領域という。スプリアス領域の駆動周波数で圧電トランスを制御すると、出力電圧が不安定になる。このため、安定した出力電圧を保証する下限電圧（以下「保証下限電圧」という。）が、個々の電源部の回路構成上のバラツキなどを考慮した上で設定されている。言い換えれば、圧電トランスを駆動する周波数はスプリアス領域の周波数を含まない所定の駆動周波数領域内に収まる駆動周波数である。この所定の駆動周波数領域内の周波数で圧電トランスを駆動する電源部は、上記最大の電圧から保証下限電圧の間に収まる電圧が出力可能電圧として設定される。
【０００７】
よって、従来の圧電トランスを用いた電源部を有する画像形成装置では、転写部材等の被給電部材に安定して電圧を出力する為に出力する電圧が、最大の電圧から保証下限電圧の間に収まる大きさの電圧に制限されるという課題があった。
【０００８】
本発明の目的は、スプリアス領域の周波数を含まない所定の駆動周波数領域に対応する第１の電圧発生回路の保証下限電圧よりも絶対値が小さい電圧を安定して出力できる電源部を備えた画像形成装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、スプリアス領域の周波数を含まない所定の駆動周波数領域に対応する第１の電圧発生回路の保証下限電圧よりも絶対値が小さい電圧を安定して出力できる電源部を備えた電源システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の代表的な構成は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する転写部材と、前記転写部材に転写電圧を出力する電源部であって、所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランスを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路と、前記所定極性とは逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路と、を有する電源部と、前記電源部を制御する制御部と、を有する画像形成装置において、前記制御部は、前記所定の周波数の範囲に対応する前記第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい転写電圧を前記電源部から出力させる場合、前記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で前記圧電トランスを駆動することによって前記第１の電圧発生回路から出力される電圧と、前記第２の電圧発生回路から出力される電圧とを重畳した転写電圧を出力させることを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のその他の代表的な構成は、電子写真方式によって記録材に画像を形成する画像形成装置であって、所定の極性の電圧が出力される画像形成部材と、前記画像形成部材に画像形成する為の電圧を出力する電源部であって、所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランスを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路と、前記所定極性とは逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路と、を有する電源部と、前記電源部を制御する制御部と、を有する画像形成装置において、前記制御部は、前記所定の周波数の範囲に対応する前記第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい画像を形成する為の電圧を前記電源部から出力させる場合、前記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で前記圧電トランスを駆動することによって前記第１の電圧発生回路から出力される電圧と、前記第２の電圧発生回路から出力される電圧とを重畳した画像形成する為の電圧を出力させることを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明のその他の代表的な構成は、所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランスを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路と、前記所定極性とは逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路と、を有する電源部と、前記電源部を制御する制御部と、を有する電源システムにおいて、前記制御部は、前記所定の周波数の範囲に対応する前記第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい電圧を前記電源部から被給電部材に出力させる場合、前記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で前記圧電トランスを駆動することによって前記第１の電圧発生回路から出力される電圧と、前記第２の電圧発生回路から出力される電圧とを重畳した電圧を被給電部材に出力させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第１の電圧発生回路の保証下限電圧よりも絶対値が小さい電圧を被給電部材に安定して出力可能な画像形成装置を提供することが可能である。さらに、第１の電圧発生回路の保証下限電圧よりも絶対値が小さい電圧を被給電部材に安定して出力可能な電源システムを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例に係る画像形成装置の主要部の概略構成を示す模式図である。
【図２】圧電トランスを備える電圧発生回路の回路図である。
【図３】本発明の一実施例における制御部と電源部を説明するブロック図である。
【図４】圧電トランスの駆動周波数に対する出力特性の一例を示すグラフ図である。
【図５】本発明の一実施例における転写ローラに印加する電圧を制御する準備動作時制御の流れを示すフロー図である。
【図６】転写ローラの高圧負荷特性の一例を示すグラフ図である。
【図７】転写電圧を決定するためのテーブルの一例を示すグラフ図である。
【図８】本発明の一実施例における転写ローラに印加する電圧を制御するプリント時制御の流れを示すフロー図である。
【図９】本発明を適用し得る中間転写ベルトを有する画像形成装置の概略構成を示す模式図である。
【図１０】本発明を適用し得る搬送ベルトを有する画像形成装置の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施例で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００１５】
実施例１
本発明の一実施例に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１００の主要部の構成を模式的に示す。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いたレーザービームプリンタである。
【００１６】
画像形成装置１００は、像担持体としてのドラム型の感光体、即ち、感光ドラム１を有する。感光ドラム１は、駆動手段としての駆動モータ（図示せず）によって図示矢印Ｒ１方向（反時計回り）に駆動される。回転する感光ドラム１の表面は、帯電手段としての帯電ローラ２により一様に帯電処理される。この実施例では感光ドラム１の表面は負極性に帯電されるものとする。帯電した感光ドラム１の表面には、露光手段としてのレーザースキャナ３より、画像情報に従ったレーザ光Ｌが照射される。これにより、感光ドラム１上に、画像情報に従った静電潜像が形成される。感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像器４によって、現像剤としてのトナーを用いてトナー像として現像される。本実施例のトナーは、正規の帯電極性（静電潜像を現像可視化するための帯電極性）が負極性のトナーである。この実施例では帯電手段２による感光体の帯電極性と同極性に帯電したトナーにより静電潜像を反転現像しているが、本発明は、感光体の帯電極性とは逆極性に帯電したトナーにより静電潜像を正現像するようにした電子写真装置にも適用できる。
【００１７】
感光ドラム１の回転方向において、現像器４による静電潜像の現像位置より下流側には、感光ドラム１から記録媒体としての記録材Ｐにトナー像を転写するための転写部材として転写ローラ８が配置されている。記録材Ｐとしては紙や樹脂シート等が使用される。転写ローラ８は感光ドラム１に対して押圧付勢され、感光ドラム１と共に記録材Ｐを挟持して搬送する転写ニップ部Ｎを形成している。記録材Ｐは、転写ニップ部Ｎに、記録材を収容する収容部（図示せず）から記録材供給ローラ（図示せず）などによって所定のタイミングで供給される。そのタイミングに合わせて、転写ローラ８にはトナーの正規の極性とは逆極性（本実施例では、正極性）の転写電圧が印加される。この転写電圧によって感光ドラム１と転写ローラ８との間に形成される電界の作用によって、転写ニップ部Ｎにて記録材Ｐへ、感光ドラム１からトナー像が転写される。
【００１８】
その後、記録材Ｐは、定着手段としての定着器（図示せず）に搬送され、ここで加熱及び加圧されることで、その表面にトナー像が定着される。その後、記録材Ｐは、画像形成装置本体の外部に排出される。
【００１９】
又、転写ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１上に残留したトナーは、クリーニング手段としてのクリーニングブレード７によって感光ドラム１上から除去されて回収される。
【００２０】
本実施例では、転写ローラ８としては、発泡弾性体を有する発泡ローラを好適に用いることができる。発泡弾性体の材料としては、ゴム材料としてＮＢＲゴムなどを用いることができる。又、転写ローラ８は、適当な導電性が付与される。導電性の付与方法としては、一般に、次のような方法がある。第１には、ポリマー中に金属酸化物の粉末やカーボンブラックなどの導電性充填剤を配合する方法（電子導電系）である。第２には、ウレタン、ＮＢＲゴム、エピクロルヒドリンゴムなどのイオン導電性ポリマー組成物を用いる方法（イオン導電系）である。
【００２１】
本実施例では、金属製の芯金の周りにＮＢＲゴムで形成された発泡弾性層を形成して成る、所謂、イオン導電系発泡ローラを用いた。本実施例の転写ローラ８は、体積抵抗率が１０7Ωｃｍ程度に調整され、ゴム硬度が３０°（アスカーＣ硬度計）である。又、転写ローラ８は、感光ドラム１に対し総圧約９．８Ｎで押圧され、感光ドラム１の回転に伴い従動して回転する。又、転写ローラ８には、詳しくは後述する電源部２００から、電圧を印加することが可能となっている。転写ローラ８は、電源部２００からの出力電圧が印加される被給電部材である。
【００２２】
感光ドラム１から記録材Ｐへ負極性に帯電したトナー像を転写する時（以下「転写時」という。）は、転写ローラ８には電源部２００から正極性の転写電圧が出力される。詳しくは後述するように、転写時には、制御部２０１（図３）は、第１の電圧発生回路２０７ａ（図３）、或いは第１の電圧発生回路２０７ａ及び第２の電圧発生回路２０７ｂ（図３）の両方から電圧を出力させる。又、電源部２００は、転写ローラ８に対して負極性の電圧を出力することが可能である。負極性の電圧は、転写ローラ８に付着したトナーを感光ドラム１へ移動（逆転写）させる際に用いられる。逆転写は、上記転写時以外のタイミングに電源部２００から負極性の電圧を転写ローラ８に出力することで実行される。即ち、転写部材８から像担持体１に向かって付着トナーを移動させる場合、制御部２０１（図３）は、後述する第２の電圧発生回路２０７ｂから転写部材８に転写時の転写電圧とは逆極性の電圧を出力させる。
【００２３】
電源部２００は、圧電トランスを制御して所要の電圧を出力する電圧発生回路を備えている。図２を用いて、圧電トランスを用いた基本的な回路構成を説明する。図２では、正電圧を出力する回路である正電圧発生回路を説明する。図３をも参照して、正電圧発生回路２０７ａは、少なくとも、周波数制御ＩＣ２０３ａ、圧電トランス２０４ａ、整流回路２０５ａ、検出回路２０６ａを有する。圧電トランス２０４ａの二次側電極から出力された交流電圧は、整流平滑回路２０５ａによって正極性の直流電圧に整流平滑され、出力端子１１７から出力される。整流平滑回路２０５ａは、図２では高圧ダイオード１０２、１０３及び高圧コンデンサ１０４によって構成されている。
【００２４】
出力端子１１７からの出力電圧Ｖｏｕｔは転写ローラ８等の被給電部材に供給される。なお、出力電圧は、抵抗１０５、１０６、１０７によって分圧され、コンデンサ１１５及び保護用抵抗１０８を介してオペアンプ１０９の非反転入力端子（＋端子）に入力される。他方、オペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）には、入力端子１１８から入力されたアナログ信号（制御信号（Ｖｃｏｎｔ））が、抵抗１１４を介して入力される。オペアンプ１０９、抵抗１１４及びコンデンサ１１３は、積分回路として機能する。すなわち、抵抗１１４とコンデンサ１１３の部品定数によって決まる積分時定数に応じて平滑化された制御信号Ｖｃｏｎｔが、オペアンプ１０９に入力される。オペアンプ１０９の出力端は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０に接続されている。電圧制御発振器１１０は、入力した制御信号に応じて圧電トランスを駆動する駆動周波数を可変設定する発振器の一例である。
【００２５】
また、電圧制御発振器１１０の出力端は、電界効果トランジスタ１１１のゲートに接続される。電界効果トランジスタ１１１は、発振器の出力信号により駆動されるスイッチング素子の一例である。電界効果トランジスタ１１１のドレインは、インダクタ１１２を介して電源（＋２４Ｖ：Ｖｃｃ）に接続されるとともに、コンデンサ１１６を介して接地されている。インダクタ１１２は、スイッチング素子と電源との間に接続された素子であって、スイッチング素子の駆動により断続的に電圧が印加されるインダクタンス成分を有する素子の一例である。さらに、ドレインは、圧電トランス２０４ａの一次側電極の一方に接続される。圧電トランス２０４ａの一次側電極の他方は接地される。また、電界効果トランジスタ１１１のソースも接地される。
【００２６】
電圧制御発振器１１０は、オペアンプ１０９の出力電圧に応じた周波数で電界効果トランジスタ１１１をスイッチングする。インダクタ１１２及びコンデンサ１１６は、共振回路を形成している。この共振回路により増幅された電圧が駆動電圧として圧電トランス２０４ａの一次側電極に供給される。ここで、オペアンプ１０９、抵抗１１４、コンデンサ１１３、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０は、制御信号Ｖｃｏｎｔを変換して圧電トランス２０４ａを周波数制御する周波数制御ＩＣ２０３ａを構成している。
【００２７】
圧電トランス２０４ａは一次側電極に印加される駆動電圧の周波数に対応した値を有する電圧を出力し、所定の共振周波数で振動する信号が加えられると最大の電圧を出力する。
【００２８】
電圧制御発振器１１０は、入力電圧が上がると出力周波数を上げ、入力電圧が下がると出力周波数を下げるような動作を行う。この条件において、整流平滑回路２０５ａからの出力電圧Ｖｏｕｔが上がると、抵抗１０５を介してオペアンプ１０９の非反転入力端子（＋端子）の入力電圧Ｖｓｎｓも上がり、オペアンプ１０９の出力端子の電圧も上がる。つまり、電圧制御発振器１１０の入力電圧が上がるので、圧電トランス２０４ａの駆動電圧の周波数も上がる。圧電トランス２０４ａは、駆動電圧の周波数が上がると出力電圧を下げる。出力電圧が下がると、オペアンプ１０９の入力電圧Ｖｓｎｓも下がり、オペアンプ１０９の出力端子電圧も下がる。よって、電圧制御発振器１１０の出力周波数も下がり、圧電トランス２０４ａの出力電圧を上げる方向にフィードバック制御が実行される。
【００２９】
このように、図２で示す正電圧発生回路では、フィードバック制御により、オペアンプ１０９の反転入力端子（−端子）に入力される制御信号（Ｖｃｏｎｔ）の電圧（以下、出力制御値と記す。）で決定される電圧に等しくなるように出力電圧（Ｖｏｕｔ）が定電圧制御される。
【００３０】
上述したように本実施例の電源部２００は、負電圧を出力することが可能であり、具体的には、圧電トランスを備えた負電圧発生回路を備えている。負電圧発生回路は、図２の正電圧発生回路と基本的な構成は同様である。図３をも参照して、負電圧を出力する回路である負電圧発生回路２０７ｂは、周波数制御ＩＣ２０３ｂ、圧電トランス２０４ｂ、整流回路２０５ｂ、検出回路２０６ｂ等によって、構成される。
【００３１】
周波数制御ＩＣ２０３ｂ、圧電トランス２０４ｂ、検出回路２０６ｂは、正電圧発生回路２０７ａの周波数制御ＩＣ２０３ａ、圧電トランス２０４ａ、検出回路２０６ａと同様の回路である。負電圧発生回路２０７ｂの整流平滑回路２０６ｂは、圧電トランス２０４ｂの二次側電極から出力された交流電圧を負極性の直流電圧に整流平滑するように、高圧ダイオードが接続されている。電源部２００による転写ローラ８への正電圧、負電圧の印加タイミング、及びそれらの印加電圧値は、制御部としてのコントローラ２０１によって制御される。
【００３２】
又、電源部２００には、電源部２００から転写ローラ８に電圧を印加することによって転写ローラ８に流れる電流を検知するための電流検知手段として、電流計２０８が接続されている。詳しくは後述するように、コントローラ２０１は、電流計２０８から入力された検知結果に係る信号に基づいて、電源部２００の出力電圧値、即ち転写ローラ８への印加電圧値を制御する。
【００３３】
本実施例では、コントローラ２０１は、電源部２００の制御の他、画像形成装置２００の各部を統括的に制御する。コントローラ２０１は、記憶部としてのＲＯＭ２０９、ＲＡＭ２１０に格納された制御プログラム、検出データに従って、電源部２００を含む画像形成装置１００の各部を制御する。
【００３４】
次に、転写ローラ８に正電圧、負電圧を選択的に出力する電源部２００の構成を図３のブロック図に基づいて説明する。電源部２００は、第１の電圧発生回路である正電圧発生回路２０７ａと第２の電圧発生回路である負電圧発生回路２０７ｂを少なくとも有する。電源部２００は、コントローラ２０１によって以下のモードで動作可能である。先ず、正電圧発生回路２０７ａの形成した正電圧のみを出力する第１制御モードである。次に、正電圧発生回路２０７ａの形成した正電圧と、負電圧発生回路２０７ｂの形成した負電圧を重畳して形成された正電圧を出力する第２制御モードである。次に、負電圧発生回路２０７ｂの形成した負電圧のみを出力する第３制御モードである。
【００３５】
第１制御モード、第２制御モードにおける電源部２００の正電圧発生回路２０７ａの動作について説明する。制御部であるコントローラ２０１に搭載されたＭＰＵ（マイクロコンピュータ）２０２のＤ／Ａポート２０２ａ（正電圧信号出力部）から、正電圧発生回路２０７ａの出力電圧を可変設定する制御信号Ｖｃｏｎｔ＿＋が出力され、周波数制御ＩＣ２０３ａに入力される。ＭＰＵ（マイクロコンピュータ）２０２は、正電圧発生回路２０７ａが所望の電圧を出力するように制御信号Ｖｃｏｎｔ＿＋を可変設定する。周波数制御ＩＣ２０３ａにて、制御信号Ｖｃｏｎｔ＿＋が駆動周波数に変換される。この周波数により圧電トランス２０４ａは動作し、圧電トランス２０４ａの周波数特性及び昇圧比に応じた電圧を出力する。その後、圧電トランス２０４ａの出力は整流回路２０５ａにより正電圧に整流平滑され、高圧出力Ｖｏｕｔから被給電部材（ここでは、転写ローラ８）に供給される。一方、整流後の電圧は検出回路２０６ａを介して周波数制御ＩＣ２０３ａに帰還され、整流回路２０６ａによる入力電圧Ｖｓｎｓ＿＋が、制御信号Ｖｃｏｎｔ＿＋によって設定される電圧と等電位になるように周波数制御ＩＣ２０３ａの出力が制御される。周波数制御ＩＣ２０３ａ、圧電トランス２０４ａ、整流回路２０５ａ、検出回路２０６ａなどによって、正電圧を出力する正電圧発生回路２０７ａが構成される。
【００３６】
第２制御モード、第３制御モードにおける電源部２００の負電圧発生回路２０７ｂの動作について説明する。負電圧を出力する場合の動作も、上記正電圧の出力の場合の動作と同様である。コントローラ２０１に搭載されたＭＰＵ（マイクロコンピュータ）２０２のＤ／Ａポート２０２ｂ（負電圧信号出力部）から、負極性の制御信号Ｖｃｏｎｔ＿−が出力され、周波数制御ＩＣ２０３ｂに入力される。周波数制御ＩＣ２０３ｂにて、制御信号Ｖｃｏｎｔ＿−が周波数に変換される。この周波数により圧電トランス２０４ｂは動作し、該圧電トランス２０４ｂの周波数特性及び昇圧比に応じた電圧を出力する。その後、圧電トランス２０４ｂの出力は整流回路２０５ｂにより負電圧に整流平滑され、高圧出力Ｖｏｕｔが被給電部材（本実施例では転写ローラ８）に供給される。一方、整流後の電圧は検出回路２０６ｂを介して周波数制御ＩＣ２０３ｂに帰還され、整流回路２０６ｂによる入力電圧Ｖｓｎｓ＿−が、制御信号Ｖｃｏｎｔ＿−によって設定される電圧と等電位になるように周波数制御ＩＣ２０３ｂの出力が制御される。周波数制御ＩＣ２０３ｂ、圧電トランス２０４ｂ、整流回路２０５ｂ、検出回路２０６ｂなどによって、負電圧を出力する負電圧発生回路２０７ｂが構成される。
【００３７】
図４は、本実施例の圧電トランスの駆動周波数に対する出力特性を示す。なお、図４は圧電トランスの交流出力電圧を整流平滑回路で直流電圧に変換したものとして示している。即ち、該特性は、図４のグラフのように、共振周波数ｆ０において出力電圧が最大となるような裾広がり形状を示す。駆動周波数を変化させることにより、出力電圧の可変制御が可能である。ただし、前述のスプリアス領域は、図４に示すように、共振周波数ｆ０よりも十分に高い高周波数領域に発生し易い。スプリアス領域の周波数で圧電トランスを制御すると、圧電トランスから出力される電圧が不安定になり、高画質な画像が得られなくなる。
【００３８】
従って、前述のスプリアス領域外の適宜の周波数範囲内であれば、駆動周波数を共振周波数ｆ０から共振周波数ｆ０より順次高い周波数へと変化させて行くことで、圧電トランスの出力電圧を順次低減させて行くことが可能である。また、駆動周波数を共振周波数ｆ０から共振周波数ｆ０より順次低い周波数へと変化させて行くことで、圧電トランスの出力電圧を順次低減させて行くことも可能である。尚、共振周波数ｆ０よりも十分に低い領域もスプリアス領域となる、駆動周波数を共振周波数ｆ０から共振周波数ｆ０より順次低い周波数へと変化させて行く場合でも、スプリアス領域外の適宜の周波数範囲内で変化させる必要がある。
【００３９】
このような圧電トランスの周波数に対する出力特性と電圧発生回路の回路構成上のバラツキなどを考慮して、圧電トランスを、スプリアス領域の周波数を含まない所定の周波数の範囲内（図４のαの領域）で可変設定される駆動周波数で駆動する。即ち、正電圧発生回路２０７ａは、所定の周波数の範囲内で可変設定される第１の駆動周波数で圧電トランスを駆動する回路である。又、正電圧発生回路２０７ａの出力可能な電圧は、共振周波数ｆ０によって設定される最大の出力電圧から保証下限電圧の間に収まる電圧が出力可能電圧として設定される。保障下限電圧が、第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値である。具体的な周波数は、共振周波数ｆ０から１７５ＫＨｚの間で駆動される。正電圧発生回路２０７ａは、保証下限電圧Ｖｍｉｎは７００Ｖに設定されており、３６００Ｖから７００Ｖの間で電圧を安定して出力可能である。
【００４０】
負電圧発生回路２０７ｂは、第２の駆動周波数１７０ＫＨｚで圧電トランスを駆動することによって、−１０００Ｖを出力することが可能である。尚、負電圧発生回路２０７ｂの圧電トランスを駆動する第２の駆動周波数は、正電圧発生回路２０７ａと同様に、所定の周波数の範囲内で可変設定してもよい。この場合は、共振周波数ｆ０によって設定される最大の出力電圧から保証下限電圧の間に収まる負電圧が出力可能電圧として設定される。
【００４１】
次に、転写ローラ８に印加する電圧の制御方法について説明する。
【００４２】
先ず、準備動作時制御について説明する。準備動作時制御は、記録媒体にトナー像を転写する際の転写ローラ８に電源部２００が出力する転写電圧を決定する為の制御である。画像形成が行われる前において、準備動作時制御は、感光ドラム１が回転駆動されると共に実行され、コントローラ２０１によって制御される。
【００４３】
図５は準備動作時制御のフローチャートである。先ず、コントローラ２０１のＭＰＵ２０２は、電源部２００の正電圧発生回路２０７ａから転写ローラ８に初期電圧Ｖｎを出力させる（Ｓ１０１）。初期電圧Ｖｎは、ＲＯＭ２０９に格納されている電圧であり、準備動作時制御時の転写に関する部材の抵抗を検出するために電源部が出力する電圧である。又、初期電圧Ｖｎは固定であっても、装置の周囲環境やプリント枚数に応じて変更してもよい。ＭＰＵ２０２は、初期電圧Ｖｎに応じた制御信号Ｖｃｏｎｔ＿＋を正電圧発生回路２０７ａに出力する。
【００４４】
ＭＰＵ２０２は、初期電圧Ｖｎの出力によって転写ローラ８に流れる電流を、電流検知手段である電流計２０８により検知する（Ｓ１０２）。次に、ＭＰＵ２０２は、電流計２０８の検知結果Ｉｎを、ＲＯＭ２０９に格納された目標電流Ｉ０と比較する（Ｓ１０３）。本実施例では、目標電流Ｉ０は１５μＡである。ＭＰＵ２０２は、電流計２０８の検知結果Ｉｎが目標電流Ｉ０に対し所定範囲内に達していないと判断した場合は、現在の初期電圧Ｖｎに対し所定の量の電圧ΔＶが加算された電圧Ｖｎ＋１を電源部２００から転写ローラ８に印加させる（Ｓ１０４）。ＭＰＵ２０２は、現在の初期電圧Ｖｎに対し所定の量の電圧ΔＶが加算された電圧Ｖｎ＋１を、新たな初期電圧Ｖｎとして記憶部であるＲＡＭ２１０に記録する。ＭＰＵ２０２は、電流計２０８の検知結果Ｉｎが目標電流Ｉ０に対し所定範囲内に達するまで、ステップ１０２〜１０４の動作を繰り返す。そして、ＭＰＵ２０２は、電流計２０８の検知結果Ｉｎが目標電流Ｉ０に対し所定範囲内に達したと判断した場合は、そのときの初期電圧Ｖｎを転写電圧用の基準電圧Ｖｔ０として決定して、記憶部であるＲＡＭ２１０に記録する（Ｓ１０５）。
【００４５】
次に、プリント時制御について説明する。プリント時制御は、記録材Ｐにトナー像を転写して記録材に画像を形成する転写時に行われる。プリント時制御は、トナー像を感光ドラム１から記録材Ｐに転写するために電源部２００から転写ローラ８に転写電圧を出力する制御であり、コントローラ２０１によって制御される。
【００４６】
プリント時制御では、コントローラ２０１のＭＰＵ２０２は、準備動作時制御によって得られた基準電圧Ｖｔ０をＲＯＭ２０９に格納された変換テーブルを用いて、記録材Ｐの抵抗やプロセススピードを考量した転写電圧Ｖｔ１に変換する。そして、この転写電圧Ｖｔ１を記録材Ｐの先端が転写ニップ部Ｎに到達するタイミングに合わせて電源部２００から転写ローラ８に出力する。即ち、ＭＰＵ２０２は、転写電圧Ｖｔ１を、転写ニップ部Ｎに記録材Ｐが入ってくるのと略同時に、電源部２００から転写ローラ８に印加させ、感光ドラム１上のトナーを記録材Ｐに転写させる。このように、コントローラ２０１は、トナー像の転写を開始する前に電流検知手段が検知する電流値によって画像形成時に転写部材に出力する転写電圧を決定することが可能である。
【００４７】
本実施例の転写ローラ８は、イオン導電系のものであることから、環境変化に対する電気抵抗の変動が比較的大きい。図６は、本実施例の転写ローラ８の各環境における高圧負荷特性（印加電圧値に対して検出される電流値の特性）を示すもので、横軸は転写ローラ８への印加電圧値、縦軸は電源２００から転写ローラ８に流れる電流値である。図６には、高温高湿環境（ＨＨ環境）（３０℃／８０％Ｒｈ）、常温常湿環境（ＮＮ環境）（２３℃／５０％Ｒｈ）、低温低湿環境（ＬＬ環境）（１５℃／１０％Ｒｈ）の各環境についてのグラフを示す。
【００４８】
ここで、ＨＨ環境（３０℃／８０％Ｒｈ）において画像形成動作を行う場合のプリント時制御について、更に詳しく説明する。
【００４９】
図６で説明するように、ＨＨ環境（３０℃／８０％Ｒｈ）は、他の環境よりも、同一の印加電圧に対して検出電流が大きい。つまり、ＨＨ環境では転写ローラ８は、電気抵抗値が低くなる環境であり、最適な転写電流を流す為には、電源部２００から低い電圧を出力する必要がある。
【００５０】
プリント信号がＤＣコントローラ２０１のＭＰＵ２０２に送られると、ＭＰＵ２０２は上述のような準備動作時制御を開始する。準備動作時制御では、ＭＰＵ２０２は、電流計２０８の検知結果Ｉｎが目標電流Ｉ０に対して所定範囲内に収束したときの初期電圧Ｖｎを、基準電圧Ｖｔ０として決定する。ここでは、目標電流Ｉ０が１５μＡであるので、ＨＨ環境ではＶｔ０＝７１０Ｖと算出される。
【００５１】
そして、ＭＰＵ２０２は、プリント時制御に入る。図８は、プリント時制御のフローチャートである。先ず、ＭＰＵ２０２は、基準電圧Ｖｔ０を転写電圧Ｖｔ１に変換する（Ｓ２０１）。即ち、本実施例では、一例として図７に示すようなＶｔ０とＶｔ１との関係を示すグラフを数式とした変換テーブルがＲＯＭ２０９に格納されている。ＭＰＵ２０２は、この変換テーブルを用いて、基準電圧Ｖｔ０から転写電圧Ｖｔ１を算出する。ここでは、Ｖｔ１＝３００Ｖと算出される。しかしながら、この転写電圧Ｖｔ１＝３００Ｖは、電源部２００の保証下限電圧Ｖｍｉｎ＝７００Ｖを下回っている。
【００５２】
ここで、図７のグラフから、転写電圧Ｖｔ１が保証下限電圧Ｖｍｉｎ＝７００Ｖであるときの基準電圧Ｖｔ０の値は１３５０Ｖであることが分かる。即ち、準備動作時制御で得られた基準電圧Ｖｔ０の値が１３５０Ｖ以下となった場合は、転写電圧Ｖｔ１が保証下限電圧Ｖｍｉｎ以下となる。
【００５３】
そこで、図８に示すように、ＭＰＵ２０２は、基準電圧Ｖｔ０が１３５０Ｖより大きいか否かを判断する（Ｓ２０２）。ここで、ＭＰＵ２０２がＶｔ０≦１３５０Ｖであると判断する場合は、次のような場合である。即ち、所定の周波数の範囲に対応する第１の駆動周波数で正電圧発生回路２０７ａの圧電トランスを駆動しても、正電圧発生回路２０７ａが出力できない大きさの電圧（相対的に絶対値が低い電圧）を、電源部２００から転写ローラ８に出力する場合である。
【００５４】
よって、ＭＰＵ２０２がＶｔ０≦１３５０Ｖであると判断する場合は、負電圧発生回路２０７ｂの出力を、正電圧発生回路２０７ａの出力に重畳させて転写ローラ８に転写電圧Ｖｔ１を印加する（Ｓ２０３）。即ち、ＭＰＵ２０２は、Ｖｔ０≦１３５０Ｖであると判断する場合は、電源部２００を第２制御モードで動作させる。
【００５５】
このようにＭＰＵ２０２は、プリント制御時に、基準電圧Ｖｔ０が１３５０Ｖより大きい場合は、正電圧制御信号Ｖｃｏｎｔ＿＋のみを電源部２００に出力する。そして、電圧Ｖｔ０が１３５０Ｖ以下の場合は、正電圧制御信号Ｖｃｏｎｔ＿＋と負電圧制御信号Ｖｃｏｎｔ＿−とを電源部２００に出力する。
【００５６】
尚、検知電圧を転写電圧に変換して、ステップＳ２０２において転写電圧が保証下限電圧より大きいか否かを判断しても良い。
【００５７】
このように、本実施例の画像形成装置１００は、トナー像を担持する像担持体１と、像担持体上のトナー像を記録媒体Ｐに転写する転写部材８と、転写部材８に転写電圧を出力する電源部２００と、を有する。電源部２００は、所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランス２０４ａを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路２０７ａと、上記所定極性とは逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路２０７ｂと、を有する。又、本実施例の画像形成装置１００は、電源部２００を制御する制御部２０１を有する。そして、本実施例では、制御部２０１は、上記所定の周波数の範囲に対応する第１の電圧発生回路２０７ａの出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい転写電圧を電源部２００から出力させる場合、次のような転写電圧を出力させる。即ち、上記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で圧電トランス２０４ａを駆動することによって第１の電圧発生回路２０７ａから出力される電圧と、第２の電圧発生回路２０７ｂから出力される電圧とを重畳した転写電圧を出力させる。尚、第１の電圧発生回路２０７ａの圧電トランス２０４ａは、上記所定の周波数の範囲内で可変設定される第１の駆動周波数によって駆動される第１の圧電トランスである。又、一実施態様では、第２の電圧発生回路２０７ｂは、第２の駆動周波数によって駆動される第２の圧電トランスを備える。そして、一実施態様では、上記第２の駆動周波数は、固定の周波数である。
【００５８】
具体的には、この実施例では３００Ｖの転写電圧を出力する場合、ＭＰＵ２０２は正電圧の制御信号Ｖｃｏｎｔ＿＋を１３００Ｖ、負電圧の出力設定信号Ｖｃｏｎｔ＿−を−１０００Ｖと設定する。これにより、正電圧発生回路２０７ａが＋１３００Ｖの電圧を発生し、負電圧発生回路２０７ｂが−１０００Ｖの電圧を発生し、電源部２００はこれらを重畳した＋３００Ｖの電圧を出力する。
【００５９】
これにより、電源部２００から転写電圧Ｖｔ１＝３００Ｖを出力するために、正電圧発生回路２０７ａから出力する正電圧を１３００Ｖ、即ち、保証下限電圧Ｖｍｉｎ＝７００Ｖより大きな値とすることができる。従って、電源部２００から、保証下限電圧を下回る電圧を転写電圧として、転写ローラ８に供給することが可能となる。
【００６０】
このように、本実施例では、目的の転写電圧Ｖｔ１が圧電トランスの保証下限電圧Ｖｍｉｎ以下になると判断される場合には、保証下限電圧Ｖｍｉｎを上回る正電圧に、負電圧を重畳することで、電源部２００の出力電圧を目的の転写電圧Ｖｔ１に制御する。本実施例では、負電圧発生回路２０７ｂから出力する電圧を−１０００Ｖとし、正電圧発生回路
２０７ａの保証下限電圧Ｖｍｉｎよりも絶対値が大きい電圧とした。このように、所定の周波数の範囲に対応する第１の電圧発生回路２０７ａの出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい転写電圧を出力する場合、次のようにする。即ち、第２の電圧発生回路２０７ｂから出力される電圧の絶対値を、第１の電圧発生回路２０７ａの出力電圧範囲下限値の絶対値よりも大きくする。この理由は、第２制御モードにおいて、正電圧発生回路２０７ａの出力する電圧を確実に保証下限電圧Ｖｍｉｎよりも大きくすることで、正電圧発生回路２０７ａの出力をより安定させるためである。
【００６１】
一方、ＨＨ環境以外の環境では、ＭＰＵ２０２は、Ｖｔ０＞１３５０Ｖであると判断することになる（Ｓ２０２）。ＨＨ環境以外の環境は、高圧負荷が小さく、換言すれば転写ローラ８の電気抵抗が大きく、電源部２００から高い転写電圧を出力する必要がある環境である。ＨＨ環境以外の環境は、例えば、ＮＮ環境（Ｖｔ０＝２１００Ｖ、Ｖｔ１＝１５００Ｖ）、ＬＬ環境（Ｖｔ０＝３６００Ｖ、Ｖｔ１＝２５００Ｖ）である。この場合、ＭＰＵ２０２は、電源部２００を第１制御モードで動作させる（Ｓ２０４）。
【００６２】
表１は、正電圧のみを印加する場合、重畳電圧（正電圧と負電圧）のみを印加する場合、正電圧と重畳電圧（正電圧と負電圧）とを切り替えて印加する場合のそれぞれにおける高圧出力範囲の違いを、重畳する負電圧が−１０００Ｖであるものとして示す。正電圧は、最大４０００Ｖ出力可能である。
【００６３】
【表１】
【００６４】
表１から、本実施例のように、正電圧と重畳電圧（正電圧と負電圧）とを切り替えて印加する場合の電源部２００の高圧出力範囲が広いことが分かる。常に負電圧を重畳する構成では、電源部２００としての正の電圧出力範囲が狭くなってしまう。
【００６５】
以上、本実施例の画像形成装置１００は、正電圧発生回路２０７ａを所定の駆動周波数領域内で駆動させても出力できない正電圧を転写ローラ８に出力する場合に、コントローラ２０１により正電圧と負電圧を重畳するように制御する。これにより、本実施例の画像形成装置１００では、転写に必要な電圧を電源部２００から安定して出力することが可能となる。
【００６６】
また、第２制御モードにおいて、正電圧発生回路２０７ａが出力する電圧を固定にして、負電圧発生回路２０７ｂの出力電圧を可変にするように構成してもよい。この場合、正電圧発生回路２０７ａが出力する電圧は保証下限電圧よりも十分に大きな固定電圧である。また、第２制御モードにおいて、所望の重畳電圧を出力するのに、正電圧発生回路２０７ａ、負電圧発生回路２０７ｂを共に可変制御しても良い。この場合も、どちらの回路も、下限保証電圧よりも大きい電圧を出力することで、安定して所望の電圧を出力することが可能である。
【００６７】
本実施例では、転写電圧は正極性であるものとして説明したが、転写電圧が負極性である場合にも、本発明を同様に適用することができる。この場合、電源部２００は、転写電圧としては、負電圧発生回路２０７ｂの負極性出力電圧のみと、負電圧発生回路２０７ｂの出力電圧と正電圧発生回路２０７ａの出力電圧の重畳電圧（負極性電圧）とを切り替えて出力することになる。
【００６８】
本実施例の電源部２００の負電圧発生回路２０７ｂは、駆動周波数を可変設定する構成としたが、駆動周波数を固定として入力電圧を可変設定する構成でもよい。
【００６９】
又、本実施例の電源部２００の負電圧発生回路２０７ｂは、圧電トランスを用いた電圧発生回路として説明したが、圧電トランスの代わりに電磁トランスを用いてもよい。さらに、負電圧発生回路２０７ｂはトランスレスの構成であってもよい。
【００７０】
又、本実施例では、画像形成装置１００は単色画像形成装置であるものとして説明したが、図９で示すような中間転写体を用いたカラー画像形成装置にも適用することができる。図９のカラー画像形成装置において、図１を参照して説明した画像形成装置１００のものと同一又はそれに相当する構成、機能を有する要素には同一の参照番号を付して詳しい説明は省略する。
【００７１】
図９の画像形成装置は、４色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナーをそれぞれ有する現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを有し、各現像器が現像ユニット４であるロータリドラムに装着されている。現像ユニット４は、現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを装着した状態で回転自在に支持され、所望の現像装置（例えば現像装置４ａ）を感光ドラム１に対向接触する現像位置に回転移動することができる。
【００７２】
各色のトナーは、図１の画像形成装置１００と同様に、感光ドラム１上に形成された静電潜像をトナー像として現像するのに用いられる。感光ドラム１は図中矢印方向Ａ方向に回転駆動される。現像されたトナー像は１次転写部材８１によって中間転写体である中間転写ベルト５に転写される。中間転写ベルト５は、張架ローラ１６、１７に架け渡されており、図中矢印Ｂ方向に回転駆動される。転写されたトナー像上に次に形成したトナー像を順次重畳することで、フルカラートナー像を中間転写ベルト５上に形成する。
【００７３】
中間転写ベルト上に重ねられたトナー像は、二次転写部材９によって記録材Ｐに転写される。この二次転写における記録媒体は記録材Ｐである。その後、記録材Ｐは、定着手段としての定着器（図示せず）に搬送され、ここで加熱及び加圧されることで、その表面にトナー像が定着される。その後、記録材Ｐは、画像形成装置の装置本体の外部に排出される。
【００７４】
図９に示すように、二次転写部材９に電圧を供給する電源部２００において、本実施例を適用することが可能である。電源部２００から、トナーと逆極性の電圧を二次転写部材９に出力することでトナーを中間転写ベルト８に二次転写し、トナーと同極性の電圧を二次転写部材９に出力することでトナーを中間転写ベルト８から感光ドラム１に移動させることが可能である。
【００７５】
この構成により、正電圧発生回路を所定の周波数の範囲内の駆動周波数で駆動させても出力できない正電圧を二次転写部材９に出力する場合に、正電圧と負電圧を重畳するように切り替えて制御する。これにより、転写電圧を電源部２００から安定して出力することが可能となる。そのため、環境に拘わらず安定した良好な画像を形成することができる。又、図９の画像形成装置の１次転写部材８１に電圧を供給する電源部２０でも、本実施例は適用することが可能である。記録媒体は、１次転写の際は中間転写ベルト８であり、２次転写の際は記録材Ｐである。
【００７６】
図１０で説明するタンデム型の直接転写方式のカラー画像形成装置３００にも適用可能である。このカラー画像形成装置３００は、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成する複数の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを有する。図１０のカラー画像形成装置３００において、図１を参照して説明した画像形成装置１００のものと同一又はそれに相当する構成、機能を有する要素には同一の参照番号を付して詳しい説明は省略する。尚、図１０において参照番号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかの色用に設けられた要素であることを表している。このカラー画像形成装置３００は、記録材Ｐを担持して搬送する搬送部材としての搬送ベルト３０１を有する。記録材Ｐは、吸着部材としての吸着ローラ３０２と搬送ベルト３０１との接触部において、吸着ローラ３０２によって電圧が印加されて、搬送ベルト３０１上に静電的に吸着される。例えば、吸着ローラ３０２に正極性の直流電圧（吸着電圧）を印加することで、記録材Ｐを転写ベルト３０１に静電的に吸着させることができる。そして、各感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに形成されたトナー像は、転写ベルト３０１に担持されて各転写ニップ部ＮＹ、ＮＭ、ＮＣ、ＮＫを通過する記録媒体である記録材Ｐ上に、各転写ローラ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋの作用により順次に転写される。
【００７７】
このようなカラー画像形成装置３００においても、各転写ローラ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋに電圧を供給する電源部でも、本実施例を適用することで同様の効果を得ることができる。
【００７８】
実施例２
本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例１のものと同じである。従って、実施例１のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００７９】
本実施例では、画像形成装置１００は、環境検知手段としての環境センサーを有する。そして、環境センサーの検知結果に基づいて制御部であるコントローラ２０１が電源部２００を制御する。即ち、本実施例では、環境センサーの検知結果に基づいて、転写ローラ８の電気抵抗値（或いは転写ローラ８に流れる電流値）を予測し、その結果に基づいて電源部２００を制御する。この構成によって、準備時制御を省力して転写電圧を決定することが可能になる。
【００８０】
環境センサーは、画像形成装置１００の周辺の温度及び湿度を検知する。実施例１にて説明した圧電トランスの特性や転写ローラ８の高圧負荷特性から、電源部２００において正電圧と負電圧の重畳が必要な環境と不要な環境との境界について、環境センサーの出力電圧に閾値を設けることができる。これにより、環境センサーにより検知された画像形成装置１００の周辺の環境に応じて、実施例１と同様に電源部２００から、転写電圧として次のような電圧を選択的に出力することができる。即ち、電源負荷の小さい環境では正電圧発生回路２０７ａの正極性出力電圧のみを、電源負荷の大きい環境では正電圧発生回路２０７ａの出力電圧と負電圧発生回路２０７ｂの出力電圧の重畳電圧（正極性電圧）を選択的に出力することができる。これにより、実施例１と同様の効果が得られる。
【００８１】
その他の実施例
本発明は、転写ローラ８以外の転写部材（パッド状部材、ブラシ状部材、コロナ放電部材等）に電源部から転写電圧を出力する場合にも適用できる。また、被給電部材として帯電部材２（ローラ状部材、ブラシ状部材、コロナ放電部材等）に帯電電圧を出力する場合に適用可能である。又、現像部材４に対しても現像電圧を出力する場合にも適用可能である。又、電源部によって電圧が印加される被給電部材は、転写部材に限定されるものではなく、図１０の画像形成装置の吸着部材としての吸着ローラ３０２であってもよい。この場合も、例えば吸着ローラ３０２として電気抵抗値の環境変動が比較的大きいものを用いる場合などにおいて、目的の吸着電圧が電源部の保証下限電圧を下回り、正電圧又は負電圧のみの印加では安定した電圧を印加できないことがある。そこで、吸着ローラ３０２に関しても、上記実施例と同様にして本発明を適用することで、同様の効果を得ることができる。このように、画像形成に関わる画像形成部材を被給電部材として電源部から電力を出力する場合に、本発明は適用可能である。
【００８２】
即ち、本発明は、電子写真方式によって記録材に画像を形成する、次のような画像形成装置に適用可能である。画像形成装置は、所定の極性の電圧が出力される画像形成部材と、画像形成部材に画像形成する為の電圧を出力する電源部と、を有する。この電源部は、所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランスを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路と、上記所定極性とは逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路と、を有する。又、画像形成装置は、電源部を制御する制御部を有する。そして、制御部は、上記所定の周波数の範囲に対応する第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい画像を形成する為の電圧を電源部から出力させる場合、次のような画像を形成する為の電圧を出力させる。即ち、上記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で圧電トランスを駆動することによって第１の電圧発生回路から出力される電圧と、第２の電圧発生回路から出力される電圧とを重畳した画像形成する為の電圧を出力させる。
【００８３】
また、本発明は、画像形成装置以外であっても適用可能である。少なくとも、電源部と、電源部を制御する制御部を有する電源システムに適用可能である。電源システムとして、例えば、正電圧発生回路と負電圧発生回路を制御する制御部をＩＣ回路として電源部内に設けた構成が考えられる。
【００８４】
即ち、本発明は、次のような電源システムに適用可能である。電源システムは、所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランスを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路と、上記所定極性とは逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路と、を備える電源部を有する。又、電源システムは、電源部を制御する制御部を有する。そして、制御部は、上記所定の周波数の範囲に対応する第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい電圧を電源部から被給電部材に出力させる場合、次のような電圧を被給電部材に出力させる。即ち、上記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で圧電トランスを駆動することによって第１の電圧発生回路から出力される電圧と、第２の電圧発生回路から出力される電圧とを重畳した電圧を被給電部材に出力させる。
【符号の説明】
【００８５】
１ 感光ドラム
８ 転写ローラ
２００ 電源部
２０７ａ 正電圧発生回路
２０７ｂ 負電圧発生回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する転写部材と、前記転写部材に転写電圧を出力する電源部であって、所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランスを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路と、前記所定極性とは逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路と、を有する電源部と、前記電源部を制御する制御部と、を有する画像形成装置において、
前記制御部は、前記所定の周波数の範囲に対応する前記第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい転写電圧を前記電源部から出力させる場合、前記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で前記圧電トランスを駆動することによって前記第１の電圧発生回路から出力される電圧と、前記第２の電圧発生回路から出力される電圧とを重畳した転写電圧を出力させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記所定の周波数の範囲に対応する前記第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい転写電圧を出力する場合、前記第２の電圧発生回路から出力される電圧の絶対値は、前記第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値の絶対値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第１の電圧発生回路の前記圧電トランスは、前記所定の周波数の範囲内で可変設定される第１の駆動周波数によって駆動される第１の圧電トランスであり、前記第２の電圧発生回路は、第２の駆動周波数によって駆動される第２の圧電トランスを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第２の駆動周波数は、固定の周波数であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記転写部材から前記像担持体に向かって付着トナーを移動させる場合、前記制御部は、前記第２の電圧発生回路から前記転写部材に転写電圧とは逆極性の電圧を出力させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記記録媒体は、記録材であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記記録媒体は、中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
電子写真方式によって記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
所定の極性の電圧が出力される画像形成部材と、前記画像形成部材に画像形成する為の電圧を出力する電源部であって、所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランスを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路と、前記所定極性とは逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路と、を有する電源部と、前記電源部を制御する制御部と、を有する画像形成装置において、
前記制御部は、前記所定の周波数の範囲に対応する前記第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい画像を形成する為の電圧を前記電源部から出力させる場合、前記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で前記圧電トランスを駆動することによって前記第１の電圧発生回路から出力される電圧と、前記第２の電圧発生回路から出力される電圧とを重畳した画像形成する為の電圧を出力させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランスを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路と、前記所定極性とは逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路と、を有する電源部と、前記電源部を制御する制御部と、を有する電源システムにおいて、
前記制御部は、前記所定の周波数の範囲に対応する前記第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい電圧を前記電源部から被給電部材に出力させる場合、前記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で前記圧電トランスを駆動することによって前記第１の電圧発生回路から出力される電圧と、前記第２の電圧発生回路から出力される電圧とを重畳した電圧を被給電部材に出力させることを特徴とする電源システム。
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する転写部材と、前記転写部材に転写電圧を出力する電源部であって、所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランスを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路と、前記所定極性とは逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路と、を有する電源部と、前記電源部を制御する制御部と、を有する画像形成装置において、
前記制御部は、前記所定の周波数の範囲に対応する前記第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい転写電圧を前記電源部から出力させる場合、前記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で前記圧電トランスを駆動することによって前記第１の電圧発生回路から出力される電圧と、前記第２の電圧発生回路から出力される電圧とを重畳した転写電圧を出力させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記所定の周波数の範囲に対応する前記第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい転写電圧を出力する場合、前記第２の電圧発生回路から出力される電圧の絶対値は、前記第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値の絶対値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第１の電圧発生回路の前記圧電トランスは、前記所定の周波数の範囲内で可変設定される第１の駆動周波数によって駆動される第１の圧電トランスであり、前記第２の電圧発生回路は、第２の駆動周波数によって駆動される第２の圧電トランスを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第２の駆動周波数は、固定の周波数であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記転写部材から前記像担持体に向かって付着トナーを移動させる場合、前記制御部は、前記第２の電圧発生回路から前記転写部材に転写電圧とは逆極性の電圧を出力させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記記録媒体は、記録材であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記記録媒体は、中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
電子写真方式によって記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
所定の極性の電圧が出力される画像形成部材と、前記画像形成部材に画像形成する為の電圧を出力する電源部であって、所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランスを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路と、前記所定極性とは逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路と、を有する電源部と、前記電源部を制御する制御部と、を有する画像形成装置において、
前記制御部は、前記所定の周波数の範囲に対応する前記第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい画像を形成する為の電圧を前記電源部から出力させる場合、前記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で前記圧電トランスを駆動することによって前記第１の電圧発生回路から出力される電圧と、前記第２の電圧発生回路から出力される電圧とを重畳した画像形成する為の電圧を出力させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
所定の周波数の範囲内で可変設定される駆動周波数によって駆動される圧電トランスを備え、所定極性の電圧を出力する第１の電圧発生回路と、前記所定極性とは逆極性の電圧を出力する第２の電圧発生回路と、を有する電源部と、前記電源部を制御する制御部と、を有する電源システムにおいて、
前記制御部は、前記所定の周波数の範囲に対応する前記第１の電圧発生回路の出力電圧範囲下限値よりも絶対値が小さい電圧を前記電源部から被給電部材に出力させる場合、前記所定の周波数の範囲内の駆動周波数で前記圧電トランスを駆動することによって前記第１の電圧発生回路から出力される電圧と、前記第２の電圧発生回路から出力される電圧とを重畳した電圧を被給電部材に出力させることを特徴とする電源システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−８５６０（Ｐ２０１２−８５６０Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８１６９（Ｐ２０１１−１１８１６９）
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]