(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスと、前記トランスを駆動するスイッチング手段と、前記スイッチング手段を駆動するための駆動信号を生成する信号生成手段と、前記トランスからの出力電圧を整流して直流電圧を出力する整流手段と、所定極性または前記所定極性とは逆極性の直流電圧を出力可能な高電圧発生装置において、
前記直流電圧の目標電圧を設定する設定手段と、
前記所定極性の直流電圧を出力している状態から前記逆極性の直流電圧の目標電圧を出力するように切り替える際に、前記所定極性の前記第一の直流電圧から前記逆極性の前記目標電圧に達するまでの過渡状態の期間において、第一の変化量で直流電圧を変化させる第一期間と、前記第一期間の次に、前記第一の変化量よりも小さい第二の変化量で前記直流電圧を変化させる第二期間を備え、前記所定極性の前記直流電圧と前記逆極性の前記目標電圧に応じて、前記第一期間と前記第二期間を変更するように制御する期間制御手段と
を有することを特徴とする高電圧発生装置。
【請求項２】
前記期間制御手段は、前記所定極性の前記直流電圧が第一電圧の場合における前記第一期間は、前記所定極性の前記直流電圧が前記第一電圧よりも小さい第二電圧の場合における前記第一期間よりも長くなるように前記第一期間を変更することを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の高電圧発生装置。
【請求項３】
前記期間制御手段は、前記逆極性の前記目標電圧が第一電圧の場合における前記第一期間は、前記逆極性の前記目標電圧が前記第一電圧よりも小さい第二電圧の場合における前記第一期間よりも長くなるように前記第一期間を変更することを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の高電圧発生装置。
【請求項４】
前記期間制御手段は、前記第一期間を長くする場合は、前記第二期間を短くするように変更することを特徴とする請求項２又は３に記載の高電圧発生装置。
【請求項５】
更に、前記整流手段から出力される直流電圧を検出する電圧検出手段と、
前記整流手段から出力される前記直流電圧が前記逆極性の目標電圧に達した後、前記電圧検出手段で検出した直流電圧と前記目標電圧に従い、前記駆動信号を帰還制御する帰還制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高電圧発生装置。
【請求項６】
前記変化量を切り替えるために、前記トランスに供給される電源電圧を可変することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の高電圧発生装置。
【請求項７】
前記駆動信号はＰＷＭ信号であって、前記変化量を切り替えるために、前記ＰＷＭ信号のオンデューティ幅を可変に設定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の高電圧発生装置。
【請求項８】
トランスと、前記トランスを駆動するスイッチング手段と、前記スイッチング手段を駆動するための駆動信号を生成する信号生成手段と、前記トランスからの出力電圧を整流して直流電圧を出力する整流手段と、所定極性または前記所定極性とは逆極性の直流電圧を出力可能な高電圧発生装置において、
前記直流電圧の目標電圧を設定する設定手段と、
前記所定極性の直流電圧を出力している状態から前記逆極性の直流電圧目標電圧を出力するように切り替える際に、前記所定極性の前記第一の直流電圧から前記逆極性の前記目標電圧に達するまでの過渡状態の期間において、第一の変化量で直流電圧を変化させる第一期間と、前記第一期間の次に、前記第一の変化量よりも小さい第二の変化量で前記直流電圧を変化させる第二期間を備え、前記所定極性の前記直流電圧と前記逆極性の前記目標電圧に応じて、前記第一期間における前記第一の変化量を変更するように制御する出力制御手段と
を有することを特徴とする高電圧発生装置。
【請求項９】
前記出力制御手段は、前記所定極性の前記直流電圧が第一電圧の場合における前記第一期間の前記第一の変化量は、前記所定極性の前記直流電圧が前記第一電圧よりも小さい第二電圧の場合における前記第一期間の前記第一の変化量よりも大きくなるように前記第一期間を変更することを特徴とすることを特徴とする請求項８に記載の高電圧発生装置。
【請求項１０】
前記出力制御手段は、前記逆極性の前記目標電圧が第一電圧の場合における前記第一期間の前記第一の変化量は、前逆極性の前記目標電圧が前記第一電圧よりも小さい第二電圧の場合における前記第一期間の前記第一の変化量よりも大きくなるように前記第一期間を変更することを特徴とすることを特徴とする請求項８に記載の高電圧発生装置。
【請求項１１】
更に、前記整流手段から出力される直流電圧を検出する電圧検出手段と、
前記整流手段から出力される前記直流電圧が前記逆極性の目標電圧に達した後、前記電圧検出手段で検出した直流電圧と前記目標電圧に従い、前記駆動信号を帰還制御する帰還制御手段とを備えたことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の高電圧発生装置。
【請求項１２】
前記変化量を切り替えるために、前記トランスに供給される電源電圧を可変することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の高電圧発生装置。
【請求項１３】
前記駆動信号はＰＷＭ信号であって、前記変化量を切り替えるために、前記ＰＷＭ信号のオンデューティ幅を可変に設定することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の高電圧発生装置。
【請求項１４】
前記変化量とは単位時間当たりの前記直流電圧の変化量であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の高電圧発生装置。
【請求項１５】
画像を形成するための画像形成手段と、
トランスと、前記トランスを駆動するスイッチング手段と、前記スイッチング手段を駆動するための駆動信号を生成する信号生成手段と、前記トランスからの出力電圧を整流して直流電圧を出力する整流手段と、所定極性または前記所定極性とは逆極性の直流電圧を出力可能な高電圧発生手段と、
前記直流電圧の目標電圧を設定する設定手段と、
前記所定極性の直流電圧を出力している状態から前記逆極性の直流電圧の目標電圧を出力するように切り替える際に、前記所定極性の前記第一の直流電圧から前記逆極性の前記目標電圧に達するまでの過渡状態の期間において、第一の変化量で直流電圧を変化させる第一期間と、前記第一期間の次に、前記第一の変化量よりも小さい第二の変化量で前記直流電圧を変化させる第二期間を備え、前記所定極性の前記直流電圧と前記逆極性の前記目標電圧に応じて、前記第一期間と前記第二期間を変更するように制御する期間制御手段と
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
画像を形成するための画像形成手段と、
トランスと、前記トランスを駆動するスイッチング手段と、前記スイッチング手段を駆動するための駆動信号を生成する信号生成手段と、前記トランスからの出力電圧を整流して直流電圧を出力する整流手段と、所定極性または前記所定極性とは逆極性の直流電圧を出力可能な高電圧発生手段と、
前記直流電圧の目標電圧を設定する設定手段と、
前記所定極性の直流電圧を出力している状態から前記逆極性の直流電圧の目標電圧を出力するように切り替える際に、前記所定極性の前記第一の直流電圧から前記逆極性の前記目標電圧に達するまでの過渡状態の期間において、第一の変化量で直流電圧を変化させる第一期間と、前記第一期間の次に、前記第一の変化量よりも小さい第二の変化量で前記直流電圧を変化させる第二期間を備え、前記所定極性の前記直流電圧と前記逆極性の前記目標電圧に応じて、前記第一期間における前記第一の変化量を変更するように制御する出力制御手段と
を有することを特徴とする高電圧発生装置。
【請求項１７】
前記画像形成手段は、像担持体を帯電する帯電手段、又は、前記像担持体に形成されたトナー像を転写体に転写するための転写手段を含むことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
トランスと、前記トランスを駆動するスイッチング手段と、前記スイッチング手段を駆動するための駆動信号を生成する信号生成手段と、前記トランスからの出力電圧を整流して直流電圧を出力する整流手段と、所定極性または前記所定極性とは逆極性の直流電圧を出力可能な高電圧発生装置の電圧制御方法において、
前記所定極性の直流電圧を出力している状態から前記逆極性の直流電圧の目標電圧を出力するように切り替える際に、前記所定極性の前記第一の直流電圧から前記逆極性の前記目標電圧に達するまでの過渡状態の期間において、第一の変化量で直流電圧を変化させる第一期間と、前記第一期間の次に、前記第一の変化量よりも小さい第二の変化量で前記直流電圧を変化させる第二期間を備え、前記所定極性の前記直流電圧と前記逆極性の前記直流電圧の目標電圧に応じて、前記第一期間と前記第二期間を変更するように制御することを特徴とする電圧制御方法。
【請求項１９】
トランスと、前記トランスを駆動するスイッチング手段と、前記スイッチング手段を駆動するための駆動信号を生成する信号生成手段と、前記トランスからの出力電圧を整流して直流電圧を出力する整流手段と、所定極性または前記所定極性とは逆極性の直流電圧を出力可能な高電圧発生装置の電圧制御方法において、
前記所定極性の直流電圧を出力している状態から前記逆極性の直流電圧の目標電圧を出力するように切り替える際に、前記所定極性の前記第一の直流電圧から前記逆極性の前記目標電圧に達するまでの過渡状態の期間において、第一の変化量で直流電圧を変化させる第一期間と、前記第一期間の次に、前記第一の変化量よりも小さい第二の変化量で前記直流電圧を変化させる第二期間を備え、前記所定極性の前記直流電圧と前記逆極性の前記直流電圧の目標電圧に応じて、前記第一期間における前記第一の変化量を変更するように制御することを特徴とする電圧制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高電圧を出力する高電圧発生装置に関し、特に高速に目標電圧に立ち上げることが可能な高電圧発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式のカラー画像形成装置は、プリントスピードの高速化のために画像を形成するための像担持体としての感光ドラムを各色毎に備える構成（タンデム型とも呼ばれる）が主流となっている。タンデム型のカラー画像形成装置では、例えば中間転写ベルト上に色ズレ検知パターン画像や濃度検知パターン画像を形成し、パッチ画像からの反射光を光学センサで検出して、検出結果に基づき色ズレ補正や濃度補正（これらの補正をキャリブレーションともいう）を実行する。このキャリブレーションは、主に感光ドラムを含むカートリッジの交換時、電源投入時、所定時間の経過後等のタイミングで実行される。尚、上記の色ズレ検知パターン画像や濃度検知パターン画像をあわせた場合は、以下、単にパッチ画像と称する。
【０００３】
カラー画像形成装置においては、複数枚の記録材に連続して画像形成を行う（以下、連続印字ともいう）と装置内温度が上昇する。この温度上昇により、感光ドラムに潜像を形成するための走査光学ユニット及び該ユニット内の部品の温度上昇による影響で変形や歪が生じて、画像の色ズレ量が大きくなる場合がある。また、連続の画像形成による感光ドラムの温度が上昇して画像形成条件が変化し、画像濃度が変動してしまうことがある。このような温度上昇による色ズレや濃度変動を低減するためには、連続した画像形成中においても、温度上昇を監視して所定条件になったらキャリブレーションを実行すれば良い。しかし、連続印字の途中でキャリブレーションのために画像形成動作を一時的に中断することになるため、生産性が著しく低下してしまう。
【０００４】
そこで、連続印字中の生産性を低下させずに、連続印字を行いながら、キャリブレーションを逐次実行して色ズレや濃度を補正する技術が提案されている。例えば、画像の後端と次の画像の先端の間（画像間や紙間ともいう）の非画像形成領域において、各色ごとに複数回に分割してパッチ画像の形成と検知を行う方法がある。これにより、画像形成を一時中断せずに濃度制御を行うことができる。尚、紙間の非画像形成領域に形成されたパッチ画像は、転写ベルト上に残留したトナー回収時と同様のクリーニング機構、例えば、転写ベルトに当接されたクリーニングブレードによって回収される。なお、転写ベルトとして静電転写ベルトを用いた装置であれば、上記のパッチ画像を問題なくクリーニングできる。しかし、中間転写ベルト方式の装置ではクリーニングブレードに対してトナー像を搬送する方向の上流側に二次転写ローラと中間転写ベルトのニップ部が配置される。つまり、二次転写ローラにパッチ画像が付着してしまい、その後に通過する記録材の裏にパッチ画像が付着されて記録材の裏汚れが発生する。そこで、中間転写ベルト方式の装置では、裏汚れを防止するために非画像形成領域がニップ部を通過するタイミングで、２次転写バイアスを瞬時に負バイアスへ切り替える方法が必要とされる。この２次転写バイアスの出力回路は、定常出力時の安定性を優先した回路であり、高電圧の立上げ及び立下げに要する時間は５０ｍｓ〜１００ｍｓ程度である。
【０００５】
カラー画像形成装置を高速化して、生産性を低下させずに紙間にパッチ画像を形成するために、画像形成領域におけるバイアスとは逆極性のバイアスを短時間の間で印加する電気的な技術が必要となる。つまり、上記のような立ち上げ及び立ち下げに要する時間を更に短縮する必要がある。例えば、特許文献１に、正極性と負極性の高電圧電源とを備えて、パッチ画像が転写ニップ部を通過するタイミングで正極性の高電圧電源をオフして、かつ、負極性の高電圧電源をオンする構成において、立ち下げに要する時間を短縮する技術が提案されている。特許文献１は、正バイアス用のトランスから出力された交流電圧の整流平滑用コンデンサと負荷部の容量に充電されていた電荷が負バイアスの電源に引き込まれることにより急速に電圧レベルが低下する。その結果、高電圧バイアスの出力を正極性から負極性に切り替える立ち下げに要する時間を１０ｍｓ〜２０ｍｓ程度に短縮している（特許文献１の図４参照）。これにより、紙間の時間が短時間になっても、転写ニップ部での、記録材の後端部が通過してからパッチ画像の先端到達までの時間内に転写バイアスの出力を負極性に切り替えることが可能となる。
【０００６】
また、高電圧を高速に立ち上げる一例として、特許文献２には、電圧検出回路の検出電圧と基準電圧より若干低い第２の基準電圧とを比較して、電圧検出回路の検出電圧が第２の基準電圧を超えた時は、負荷であるコンデンサへの充電速度を緩やかに制御する技術が提案されている。この特許文献２は、起動時から順次、急速充電領域，緩速充電領域，維持充電領域を備えており、起動を開始するとＰＷＭ信号のオン時間を最大の時間幅となるようにＰＷＭ信号（Ｐａｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ信号）の値（ＰＷＭ信号のパルスのＨとＬのＨの時間幅のことであり、以降、オンデューティ幅又はオンＤＵＴＹ幅という）を大きくして立ち上げを急速に行う。そして、第２の基準電圧値（約９０％として例示している）となる出力電圧を検知すると緩速充電領域に切り換わる。ＰＷＭ信号のパルスを生成する回路の入力側には積分回路が設けられ、立ち上げ時の初期には急速に充電し、その後、緩速充電領域と維持充電領域では僅かに充放電させてオーバーシュートやアンダーシュートを低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−５８５１０号公報
【特許文献２】特開平９−９３９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１のように、高電圧の出力を正極性から負極性に切り替える際における立ち下げ時間が１０ｍｓ〜２０ｍｓ程度に高速化されても、画像形成速度が更に高速化されて紙間の時間が一層短縮されると、パッチ画像の形成のための時間の確保が困難になる。紙間の時間と高電圧の切り替えの時間とパッチ画像の形成動作との関係を図１に示す。紙間である非画像形成領域においてパッチ画像を形成可能な時間は、非画像形成時間から〔二次転写バイアスの立ち上げ時間＋立ち下げ時間〕を差し引いた時間である。紙間の時間がさらに短縮されると、非画像形成領域において、二次転写バイアスの立ち上げ及び立ち下げに要する時間の占める割合が多くなる。従って、図１（ａ）に示すように、パッチ画像を形成する時間は殆どなくなってしまう。そこで、パッチ画像の形成に必要な時間を確保するためには、紙間の時間を図１（ｂ）に示すように長くすればよい。しかし、紙間で色ズレ量と濃度の両方を検知するために必要な時間、つまり、〔パッチ画像に必要な時間＋高圧の立ち下げに要する時間＋立ち上げに要する時間〕を確保することになるため紙間の時間が大幅に長くなり、生産性が低下する。従って、紙間の時間がさらに短縮された場合に、パッチ画像の形成（及び検知）の時間を確保するには、図１（ｃ）に示すように、更に、高電圧発生装置の立ち上げ能力（負荷出力部の電位を単位時間あたりに上昇させる電圧の大きさを表す能力のこととして以降記載する）を飛躍的に向上して、高速に高電圧出力部の極性の切り替えを行う必要がある。
【０００９】
次に、その他の例として説明した特許文献２のような高電圧発生装置で発生する課題について図２を用いて説明する。図２（ａ）に示した波形αｐは、特許文献２の高電圧発生装置を用いて例えば、＋２ＫＶを目標電圧として立ち上げた正極性バイアスの波形例である。これに対し、波形βｐ１及びβｐ２は高電圧発生装置を起動する前に、負荷部の電位が逆極性側の負電位にチャージされていた場合の波形例である。負電位にチャージされていた電荷の放電時間分、立ち上げ時間が長くなる。つまり、図１で説明した非画像形成領域から画像形成領域に移行する際のバイアスの極性切替のための時間が長くなる。また、図２（ｂ）に負極性の高電圧発生回路を用いた場合の例を示す。波形αｎは、例えば、−２ＫＶを目標電圧として立ち上げた負極性バイアスの波形例である。これに対し、波形βｎ１及びβｎ２は高電圧発生装置を起動する前に、負荷部の電位が逆極性側の正電位にチャージされていた場合の波形例である。正電位にチャージされていた電荷の放電時間分、立ち上げに要する時間（電位が降下して負極側に変わるまでの時間分）が長くなる。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、高電圧を発生する装置において、オーバーシュートやアンダーシュートを発生することなく、且つ、短時間で出力電圧を目標電圧に到達することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の高電圧発生装置は、トランスと、前記トランスを駆動するスイッチング手段と、前記スイッチング手段を駆動するための駆動信号を生成する信号生成手段と、前記トランスからの出力電圧を整流して直流電圧を出力する整流手段と、所定極性または前記所定極性とは逆極性の直流電圧を出力可能な高電圧発生装置において、
前記直流電圧の目標電圧を設定する設定手段と、前記所定極性の直流電圧を出力している状態から前記逆極性の直流電圧の目標電圧を出力するように切り替える際に、前記所定極性の前記第一の直流電圧から前記逆極性の前記目標電圧に達するまでの過渡状態の期間において、第一の変化量で直流電圧を変化させる第一期間と、前記第一期間の次に、前記第一の変化量よりも小さい第二の変化量で前記直流電圧を変化させる第二期間を備え、前記所定極性の前記直流電圧と前記逆極性の前記目標電圧に応じて、前記第一期間と前記第二期間を変更するように制御する期間制御手段とを有することを特徴とする。
また、本発明の他の高電圧発生装置は、トランスと、前記トランスを駆動するスイッチング手段と、前記スイッチング手段を駆動するための駆動信号を生成する信号生成手段と、前記トランスからの出力電圧を整流して直流電圧を出力する整流手段と、所定極性または前記所定極性とは逆極性の直流電圧を出力可能な高電圧発生装置において、前記直流電圧の目標電圧を設定する設定手段と、前記所定極性の直流電圧を出力している状態から前記逆極性の直流電圧目標電圧を出力するように切り替える際に、前記所定極性の前記第一の直流電圧から前記逆極性の前記目標電圧に達するまでの過渡状態の期間において、第一の変化量で直流電圧を変化させる第一期間と、前記第一期間の次に、前記第一の変化量よりも小さい第二の変化量で前記直流電圧を変化させる第二期間を備え、前記所定極性の前記直流電圧と前記逆極性の前記目標電圧に応じて、前記第一期間における前記第一の変化量を変更するように制御する出力制御手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の画像形成装置は、画像を形成するための画像形成手段と、トランスと、前記トランスを駆動するスイッチング手段と、前記スイッチング手段を駆動するための駆動信号を生成する信号生成手段と、前記トランスからの出力電圧を整流して直流電圧を出力する整流手段と、所定極性または前記所定極性とは逆極性の直流電圧を出力可能な高電圧発生手段と、前記直流電圧の目標電圧を設定する設定手段と、前記所定極性の直流電圧を出力している状態から前記逆極性の直流電圧の目標電圧を出力するように切り替える際に、前記所定極性の前記第一の直流電圧から前記逆極性の前記目標電圧に達するまでの過渡状態の期間において、第一の変化量で直流電圧を変化させる第一期間と、前記第一期間の次に、前記第一の変化量よりも小さい第二の変化量で前記直流電圧を変化させる第二期間を備え、前記所定極性の前記直流電圧と前記逆極性の前記目標電圧に応じて、前記第一期間と前記第二期間を変更するように制御する期間制御手段とを有することを特徴とする。
また、本発明の他の画像形成装置は、画像を形成するための画像形成手段と、トランスと、前記トランスを駆動するスイッチング手段と、前記スイッチング手段を駆動するための駆動信号を生成する信号生成手段と、前記トランスからの出力電圧を整流して直流電圧を出力する整流手段と、所定極性または前記所定極性とは逆極性の直流電圧を出力可能な高電圧発生手段と、前記直流電圧の目標電圧を設定する設定手段と、前記所定極性の直流電圧を出力している状態から前記逆極性の直流電圧の目標電圧を出力するように切り替える際に、前記所定極性の前記第一の直流電圧から前記逆極性の前記目標電圧に達するまでの過渡状態の期間において、第一の変化量で直流電圧を変化させる第一期間と、前記第一期間の次に、前記第一の変化量よりも小さい第二の変化量で前記直流電圧を変化させる第二期間を備え、前記所定極性の前記直流電圧と前記逆極性の前記目標電圧に応じて、前記第一期間における前記第一の変化量を変更するように制御する出力制御手段とを有することを特徴とする。
また、本発明の電圧制御方法は、トランスと、前記トランスを駆動するスイッチング手段と、前記スイッチング手段を駆動するための駆動信号を生成する信号生成手段と、前記トランスからの出力電圧を整流して直流電圧を出力する整流手段と、所定極性または前記所定極性とは逆極性の直流電圧を出力可能な高電圧発生装置の電圧制御方法において、前記所定極性の直流電圧を出力している状態から前記逆極性の直流電圧の目標電圧を出力するように切り替える際に、前記所定極性の前記第一の直流電圧から前記逆極性の前記目標電圧に達するまでの過渡状態の期間において、第一の変化量で直流電圧を変化させる第一期間と、前記第一期間の次に、前記第一の変化量よりも小さい第二の変化量で前記直流電圧を変化させる第二期間を備え、前記所定極性の前記直流電圧と前記逆極性の前記直流電圧の目標電圧に応じて、前記第一期間と前記第二期間を変更するように制御することを特徴とする。
また、本発明の他の電圧制御方法は、トランスと、前記トランスを駆動するスイッチング手段と、前記スイッチング手段を駆動するための駆動信号を生成する信号生成手段と、前記トランスからの出力電圧を整流して直流電圧を出力する整流手段と、所定極性または前記所定極性とは逆極性の直流電圧を出力可能な高電圧発生装置の電圧制御方法において、
前記所定極性の直流電圧を出力している状態から前記逆極性の直流電圧の目標電圧を出力するように切り替える際に、前記所定極性の前記第一の直流電圧から前記逆極性の前記目標電圧に達するまでの過渡状態の期間において、第一の変化量で直流電圧を変化させる第一期間と、前記第一期間の次に、前記第一の変化量よりも小さい第二の変化量で前記直流電圧を変化させる第二期間を備え、前記所定極性の前記直流電圧と前記逆極性の前記直流電圧の目標電圧に応じて、前記第一期間における前記第一の変化量を変更するように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
従って本発明によれば、高電圧を発生する装置において、負荷部が逆極性に帯電され、逆極性電位が大小の様々な値であった場合において、オーバーシュートやアンダーシュートを発生せずに、且つ、短時間で出力電圧を目標値に到達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像形成装置における紙間（非画像）領域とパッチ画像の形成領域との時間関係を説明した図である。
【図２】負荷部が逆極性側の電位にチャージされていた場合における高電圧の立上げ波形を示す図である。
【図３】高電圧発生装置の出力値が過渡のスルーレート状態で到達目標値に達する高電圧波形を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に従う高電圧発生装置の回路構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例１〜３に従う正及び負バイアスの高圧制御信号と高電圧出力値との関係を示す図である。
【図６】本発明の実施例１に従う高電圧出力波形と各信号のタイミングを示した図である。
【図７】容量性の負荷部を有した状態で正負バイアスを交互に出力した波形を示す図である。
【図８】本発明の実施例１に従う高電圧の立上げ波形を示す図である。
【図９】本発明の実施例１に従う高電圧の立上げ波形を条件ごとに示す図である。
【図１０】本発明の実施例２に従う高電圧発生装置の回路構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施例２に従う高電圧出力波形と各信号のタイミングを示した図である。
【図１２】本発明の実施例２に従う高電圧の立上げ波形を示す図である。
【図１３】本発明の実施例２に従う高電圧の立上げ波形を条件ごとに示す図である。
【図１４】ＤＵＴＹ幅と高電圧出力値（帰還制御せずに定常域で到達する値）の関係を示す図である。
【図１５】ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ幅と所定時間経過後の高電圧出力値（過渡状態）の関係を示す図である。
【図１６】本発明の実施例３に従う高電圧発生装置の回路構成を示す図である。
【図１７】予め設定される高速立上げ期間Ｔ１の条件（タイマ時間、スルーレート）と補正値との関係を示す図である。
【図１８】高電圧発生装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図１９】高電圧発生装置の適用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、上述した課題を解決するための本発明の具体的な構成について、以下に実施例に基づき説明する。尚、以下に示す実施例は一例であって、この発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１６】
本発明の実施例の高電圧発生装置は、高電圧発生装置の起動前における電圧の立ち上げの過渡状態の期間又は少なくとも電圧の立ち上げの一部の期間で、スルーレート又は立ち上げ期間の幅を目標電圧の大きさと負荷部の逆極性側の電位の大きさを考慮して可変設定する点が特徴である。さらに、高電圧発生装置の昇圧トランスは、出力電圧が過渡状態の期間において急峻な高いスルーレートで目標電圧に到達する駆動条件で駆動が開始されるようにする。そして、目標電圧の大小に関わらず、オーバーシュートやアンダーシュートなく、且つ、短時間で目標電圧へ収束可能としている。なお、本発明におけるスルーレートとは、単位時間あたりに電圧を変化させる際の電圧の変化量のことである。
【００１７】
本発明における、急峻な高いスルーレートで目標電圧に到達する高電圧発生装置の動作時の出力波形の模式図を図３に示す。図３の出力波形Ｂは、高電圧発生装置の出力電圧が予め定められた時定数の曲線に従って目標電圧に向けて上昇する場合の例である。波形Ａ’は出力電圧が目標電圧以上に到達する駆動条件で昇圧トランスを駆動した場合の出力波形であり、時定数は出力波形Ｂと同じである。一方、同じ目標電圧に到達するまでの時間ｔａは、波形Ａ’で示す方が大幅に短くなっている。このように過渡状態において急峻な高いスルーレートの部分ＴＨを用いて出力電圧を目標電圧または目標電圧の近傍まで立ち上げ、その後、波形Ａのとおり、高速に定電圧制御回路（ハードウエア）により目標電圧を維持するための高速な帰還制御を実行するようにした高電圧発生装置である。
以下、図面を参照しながら本発明の好適ないくつかの実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明の実施例１の高電圧発生装置は、起動開始から目標電圧に到達するまでの過渡状態の期間を起動開始直後の高速立ち上げ期間と目標電圧到達前の定電圧制御待機期間の２つに分割する。そして、高速立ち上げ期間と定電圧制御待機期間とで昇圧トランスを駆動する駆動信号（本実施例ではＰＷＭ信号）のオンデューティ幅（以降、オンＤＵＴＹ幅と記載する）を夫々設定する。目標電圧到達前の定電圧制御待機期間ではオンＤＵＴＹ幅が狭くなり立ち上げ能力が低めに抑制される。そして、この過渡状態の高速立上げ期間を目標電圧の大きさに負荷部の逆極性側の電位（電圧）の大きさを考慮した補正値に応じて可変設定することを特徴とする。
【００１９】
本実施例の高電圧発生装置の主要となる機能を模式的に表したブロック図を図１８（ｂ）に示す。なお、図１８（ａ）は従来の高電圧発生装置を例示した図である。従来の高電圧発生装置は、目標電圧設定部２１で設定した出力電圧となるように、定電圧制御ブロック２２で昇圧回路部２３の出力部をモニタするとともに入力部に帰還制御したものである。図１８（ｂ）に示す本実施例の高電圧発生装置は、高速立上げ期間を可変設定できるブロック（６６、７６）と、ブロック（６６、７６）で可変する量を逆極性となる負荷電位の大きさに応じて補正処理するブロック（６５、７５）とを更に備えたものである。
【００２０】
まず、図４に基づき本実施例の高電圧発生装置の構成について説明する。図４に示す高電圧発生装置は、アナログ回路で構成された正極性と負極性の高電圧発生回路と、ハードウエア制御信号を生成して夫々の高電圧発生回路に出力するＡＳＩＣ７とを備える。そして、ＡＳＩＣ７のハードウエア制御信号の出力状態を制御及び設定するマイクロコントローラ１を備えている。更に、高電圧発生回路のアナログ回路で構成された部分は、昇圧トランス（Ｔ１、Ｔ５１）と昇圧回路と、コンパレータとが正負バイアス用に夫々構成され、更に出力電圧検出回路４とオフセット電位設定回路３を備えている。
【００２１】
マイクロコントローラ１は、高電圧発生装置の目標電圧の設定やオンオフのタイミング、ＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅の設定、また、後述するタイマ時間の設定等を行うために、ＡＳＩＣ７内のレジスタ３６に対して所定タイミングでデータを設定する。ＡＳＩＣ７は、高電圧発生回路の目標電圧を設定する高圧制御信号ＨＶＣＮＴをＤ／Ａコンバータを介してアナログ信号として外部に出力する。また、高電圧発生回路をスイッチングするＰＷＭ信号ＨＶＰＷＭを外部に出力し、高電圧発生回路の出力値が目標電圧に到達したことを示す目標電圧到達信号／ＨＶＡＴＮが外部から入力される。尚、高圧制御信号ＨＶＣＮＴは、ＰＷＭ信号の形態で出力し、そのＰＷＭ信号の周波数における応答特性を良くした高次のローパスフィルタ等でＤＣ電圧値に変換したものでも良い。また、正負バイアスの夫々に同様に構成されている部分も多く、正極性の高電圧を発生する正バイアス用は（Ｐ）、負極性の高電圧を発生する負バイアス用は（Ｎ）として、以降、図に示す。また、以降、記載の（Ｐ）（Ｎ）も同様に正バイアス用、負バイアス用を示すものとし、正負両極性で共通に示される部分は（Ｐ）（Ｎ）を省いて示す。
【００２２】
次に、図４に示す高電圧発生装置における高電圧発生回路の動作について説明する。正バイアス用の昇圧トランスＴ１は、ＡＳＩＣ７から出力されたＰＷＭ信号ＨＶＰＷＭ（Ｐ）に基づいてスイッチングされる。昇圧トランスＴ１から出力された高電圧は出力電圧検出回路４で分圧されて検出される。検出された分圧電圧Ｖｄｔは高圧制御信号ＨＶＣＮＴ（Ｐ）により設定された目標電圧Ｖｔｇｔ（Ｐ）とコンパレータＣＭＰ１０で比較演算され、この比較演算の結果に応じてＡＳＩＣ７が出力するＰＷＭ信号ＨＶＰＷＭ（Ｐ）のオンＤＵＴＹ幅が帰還制御される。負バイアスも同様に帰還制御される。尚、この帰還制御はフィードバック制御とも呼ばれる。
【００２３】
次に、ＡＳＩＣ７に搭載されるハードウエアロジック回路の構成について説明する。ＡＳＩＣ７は、正バイアス用の信号の生成と制御を行う回路ブロック３７と、負バイアス用で同様のブロック８７とを備えている。また、レジスタ３６内に構成されるトリガ設定部１３０は、高圧制御信号のＨＶＣＮＴ（Ｐ）とＨＶＣＮＴ（Ｎ）の出力値を更新するタイミングを決定するものであり、マイクロコントローラ１によって制御される。
【００２４】
次に、レジスタ３６の他の設定部を説明する。レジスタ３６の内部の詳細は、以下のとおりである。
・ＰＷＭ信号の出力を許可または停止するＥｎａｂｌｅ設定部（１３１、１８１）。
・ＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を徐々に広げていく時間を設定するスローオン設定部（１３２、１８２）。
・ＰＷＭ信号の最大オンＤＵＴＹ幅を設定するＤＵＴＹ＿ｍａｘ設定部（１３３、１８３）。
・高速立上げ期間に使用されるオンＤＵＴＹ幅を設定するＤＵＴＹ＿Ｔｒ１設定部（１３４、１８４）。
・定電圧制御待機期間に使用されるオンＤＵＴＹ幅を設定するＤＵＴＹ＿Ｔｒ２設定部（１３５、１８５）。
・高速立上げ期間の時間幅を設定するタイマ設定部（１３６、１８６）。
・トリガ設定部１３０から次のトリガ信号が出力された際に取り込まれる正バイアス回路の目標電圧を予め設定するＨＶｎｅｘｔ設定部（１３９、１８９）。
・トリガ信号によってレジスタＨＶｎｅｘｔ設定部１３９から値が取り込んで保持されるＨＶｔｇｔ設定部（１３８、１８８）。
尚、この各設定部は正負夫々の極性用に構成されており、（Ｐ）（Ｎ）を付して図４に示す。
【００２５】
次に、ＡＳＩＣ７内の回路モジュールについて説明する。ＡＳＩＣ７内の差分演算回路は２つのレジスタ設定値の差分値を算出し、算出した差分値に応じて一意的に決定されるタイマ時間が導出される。カウンタブロック（３１、８１）は、スローオン設定部（１３２、１８２）に設定された時間幅でオンＤＵＴＹ幅０からＤＵＴＹ＿ｍａｘ設定部（１３３、１８３）に設定された最大オンＤＵＴＹ幅まで徐々にオンＤＵＴＹ幅の広がった値をＰＷＭ生成部（３２、８２）から出力する。尚、高電圧発生装置の立ち上げ能力はこの最大オンＤＵＴＹ幅に応じて変化するため、ＤＵＴＹ＿ｍａｘ設定部（１３３、１８３）をマイクロコントローラ１で設定可能にして、部品の構成（昇圧トランス巻線数等）を変更せずに、その立ち上げ能力を容易に調整することができる。ＰＷＭ生成部（３２、８２）は、ＤＵＴＹ＿Ｔｒ１設定部（１３４、１８４）に設定されたオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号をタイマ設定部（１３６、１８６）に設定された時間幅でＥｎａｂｌｅ設定部（１３１、１８１）の設定に応じた切り替えタイミングで出力する。また、このＰＷＭ信号に引き続いてＤＵＴＹ＿Ｔｒ２設定部（１３５、１８５）に設定されたオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号を出力し、出力値が目標値に到達したことを示す信号／ＨＶＡＴＮがＬになるとＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅は０とされる。その後、スローオンで徐々にオンＤＵＴＹ幅を広げていくＰＷＭ信号を出力するように制御される。出力許可部（３３、８３）は、レジスタＥｎａｂｌｅ（１３１、１８１）または目標電圧到達信号／ＨＶＡＴＮのいずれかがＬｏｗになることによってＰＷＭ信号の出力を停止するように制御する。レジスタへのデータ取り込みとデータ更新を行うＣａｐｔｕｒｅ部（３４、８４）は、トリガ信号に基づいてＨＶｎｅｘｔ設定部（１３９、１８９）のデータを取り込んでＨＶｔｇｔ設定部（１３８、１８８）に書き込みを行う。目標信号生成部（３５、８５）は、ＨＶｔｇｔ設定部（１３８、１８８）のレジスタ値に基づいたアナログ信号を生成する。
【００２６】
次に、上記で説明したＡＳＩＣ７のハードウエアロジック回路に備えられる機能を以下に示す。
（ａ）マイクロコントローラ１により、複数のＤＵＴＹ値設定レジスタ、ＰＷＭ信号の出力ＥＮＡＢＬＥレジスタ、出力目標電圧の設定レジスタ、ＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を徐々に広げていくスローオンの時間幅を設定するレジスタ、高圧制御信号の出力値を更新するタイミングを決定するトリガ信号の設定レジスタの値を設定する。複数のＤＵＴＹ値設定レジスタは、高速立上げ期間Ｔ１のＤＵＴＹ設定レジスタと定電圧制御待機期間Ｔ２のＤＵＴＹ設定レジスタと定電圧制御領域で生成可能なＰＷＭ信号の最大オンＤＵＴＹ幅を設定するレジスタとから構成される。
（ｂ）上記トリガ信号によって、出力目標値を予め設定されたレジスタ値から内部レジスタに取り込む。
（ｃ）上記内部レジスタに取り込まれた値に従ったアナログ信号をＤ／Ａコンバータを介してＡＳＩＣ外部に出力する。
（ｄ）現在出力されている極性の目標電圧を次に出力される逆極性側の目標電圧に対応した補正値を算出し、この補正値に応じたタイマ時間が設定されてレジスタに書き込まれる。
（ｅ）上記のタイマ時間に応じて、高速立上げ期間Ｔ１のオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号と定電圧制御待機期間Ｔ２のオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号が順に生成され出力される。
（ｆ）外部から入力される目標値到達信号／ＨＶＡＴＮによってＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅は瞬時に０とされる。
（ｇ）上記オンＤＵＴＹ幅０から所定のオンＤＵＴＹ幅に広げる際に、レジスタに設定された上記スローオンの時間幅で段階的にオンＤＵＴＹ幅が増加される。
（ｈ）以上の機能が正バイアス用と負バイアス用としてそれぞれ独立して制御される。
次に、上記（ｂ）と（ｃ）で説明した正バイアスと負バイアスの出力目標電圧の設定とトリガ信号による内部レジスタへの取り込み機能の詳細について図６を用いて説明する。図６は本実施例の高電圧発生装置から出力される正負両極性の電圧波形に対して、各信号とのタイミングを示したものである。一例として、正バイアス出力の＋４ＫＶから負バイアス出力の−１．５ＫＶに出力電圧が切り替えられ、その後、再び正バイアス出力の＋４ＫＶに出力電圧が切り替えられる状態を示す。
【００２７】
マイクロコントローラ１はレジスタＨＶｎｅｘｔ（Ｐ）とレジスタＨＶｎｅｘｔ（Ｎ）に次のトリガタイミングで設定更新する値を予め設定する。トリガ信号が出力されると、この予め設定されたレジスタＨＶｎｅｘｔ（Ｐ）とレジスタＨＶｎｅｘｔ（Ｎ）の値は夫々レジスタＨＶｔｇｔ（Ｐ）とレジスタＨＶｔｇｔ（Ｎ）の内部レジスタにトリガ信号の立ち上がりエッジに同期して取り込まれて目標電圧が更新される。図６の例では、トリガ信号に同期して、正バイアス出力設定が＋４ＫＶから０Ｖ（オフ）に変更され、負バイアス出力設定が０Ｖ（オフ）から−１．５ＫＶに変更され、出力極性が切り替えられる状態を示している。正バイアス目標信号生成部３５は、この更新されたレジスタＨＶｔｇｔ（Ｐ）に取り込まれた値に従ったアナログ信号をＡＳＩＣ７の外部に出力する。目標信号生成部８５は、このレジスタＨＶｔｇｔ（Ｎ）に取り込まれた値に従ったアナログ信号をＡＳＩＣ７の外部に出力する。差分演算回路３０は、ＨＶｔｇｔ（Ｐ）設定部１３８の値をＨＶｎｅｘｔ（Ｐ）設定部１３９に付した補正値を演算してタイマ時間を算出し、このタイマ時間に応じて図中に示す高速立上げ期間のタイマＮの時間が決定される。タイマＰも同様の方法で決定される。
【００２８】
次に、上記（ｄ）で説明したタイマ時間の決定（補正）方法の詳細について説明する。差分演算回路（３０、８０）は、現在出力中の極性側の目標電圧の値を示すレジスタＨＶｔｇｔの値を、次のトリガタイミングで更新される逆極性側の目標電圧の値を示すレジスタＨＶｎｅｘｔの値に対応した補正値を算出し、算出された補正値に応じて一意的に決定されるタイマ時間をタイマ設定部（１３６、１８６）に設定する。本実施例の差分演算回路（３０、８０）における補正値は、オフセット電位設定回路３が設けられることによって、レジスタＨＶｔｇｔとレジスタＨＶｎｅｘｔの値の差分量で求められる。
【００２９】
オフセット電位設定回路３は出力電圧検出回路４の一端の電圧をＧＮＤ電位ではなく、所定の電位Ｖｏｆｓｅｔで保持させて正負の極性を問わず出力電圧の検出を可能とし、高精度に負荷電流の検出を行うものである。このオフセット電位設定回路３を設けて同じ出力電圧検出回路４で正負の出力電圧を検出可能とした場合における、高圧制御信号ＨＶＣＮＴ（Ｐ）と高電圧出力値との関係を図５（ａ）に、高圧制御信号ＨＶＣＮＴ（Ｎ）と高電圧出力値との関係を図５（ｂ）に示す。オフセット電位設定回路３を設けることによって、高圧制御信号の出力値がＶｏｆｓｅｔの時に正負バイアスともに高電圧出力値は０Ｖとなる。正バイアスは、出力制御信号がＶｏｆｓｅｔ〜Ｖｃｃの電圧範囲で設定され、出力制御信号ＨＶＣＮＴ（Ｐ）がＶｐの時にＨＶｐの高電圧が出力されることを示す。従って、出力制御信号ＨＶＣＮＴ（Ｐ）の電圧値からＶｏｆｓｅｔを引いた電圧値（Ｖｐ−Ｖｒｅｆ０）に比例した高電圧が出力されるように構成される。負バイアスは、出力制御信号ＨＶＣＮＴ（Ｎ）が０〜Ｖｏｆｓｅｔの電圧範囲で設定され、出力制御信号がＶｎの時にＨＶｎの高電圧が出力されることを示す。従って、Ｖｏｆｓｅｔから出力制御信号ＨＶＣＮＴ（Ｎ）の電圧値を引いた電圧値（Ｖｐ−Ｖｏｆｓｅｔ）に比例した高電圧が出力されるように構成されている。その結果、上述の補正値は│（Ｖｐ−Ｖｒｅｆ０）-（Ｖｒｅｆ０−Ｖｎ）│＝│Ｖｐ−Ｖｎ│として、決定することが可能となる。尚、差分演算回路（３０、８０）によって算出された補正値とタイマ設定部（１３６、１８６）の値は後述する図１７で示すとおり直線性の相対関係となる。
【００３０】
次に、上記（ｅ）で説明したタイマ時間とＰＷＭ信号の生成について図４を用いて説明する。マイクロコントローラ１がトリガ設定部１３０のレジスタの値を設定することによりトリガ信号が出力されると、ＰＷＭ生成部（３２、８２）は、高速立上げ期間Ｔ１のオンＤＵＴＹ幅を設定するＤＵＴＹ＿Ｔｒ１設定部（１３４、１８４）に従ったオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号をタイマ設定部（１３６、１８６）に設定されているタイマ時間に基づいた時間幅で出力する。このＰＷＭ信号の出力はＡＳＩＣ７によって実行されるため、オンＤＵＴＹ幅０からこのオンＤＵＴＹ幅へ拡げるための立ち上げ時間は不要であり、最初のパルスからオンＤＵＴＹ幅を有したＰＷＭ信号を瞬時に出力することが可能となる。タイマ設定部（１３６、１８６）に設定された時間を経過すると、続けて定電圧制御待機期間Ｔ２のオンＤＵＴＹ幅を設定するＤＵＴＹ＿Ｔｒ２設定部（１３５、１８５）に従ったオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号を出力する。
【００３１】
つまり、ＰＷＭ生成部（３２、８２）は、高電圧発生装置の起動開始直後にオンＤＵＴＹ幅が広いＰＷＭ信号を最初のパルスから出力して瞬時に高スルーレートでの出力電圧立上げを行う。そして、予め設定されたタイマ時間が経過した後に、続いて、オーバーシュートの発生しない低いスルーレートとなるオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号を出力する。このタイマ時間は、現在出力中の極性側の目標電圧を次に更新される逆極性側の目標電圧に付した補正値に対して直線性の関係を保した値に可変設定されるため、この極性間の設定補正値に応じて可変された立上げ時間幅で高電圧発生装置を起動させることとなる。そして、このタイマ時間経過後に、高速立上げ期間Ｔ１から定電圧制御待機期間Ｔ２へ切り替わる。
【００３２】
従って、立ち上げ能力が飛躍的に高くされた高電圧発生装置においても、最初に出力されるオンＤＵＴＹ幅の広いＰＷＭ信号を出力するタイマ時間幅がこの極性間の補正値の大きさに応じて補正される。つまり、負荷電位が高電圧発生装置の出力範囲外となる逆極性側の負電位であった場合でも、その負極性電位の大きさに応じて、高速立上げ期間Ｔ１となるタイマ時間が補正される。そのため、この補正値が大きいときはオンＤＵＴＹ幅の広いＰＷＭ信号でスイッチング時間を長くして立上げ期間が短縮され、一方、この補正値が小さいときは同スイッチング時間を短くしてオーバーシュートが低減される。つまり、正極性と負極性の双方を出力する高電圧電源装置において、起動前における逆極性の負荷電位の大小に関わらず、オーバーシュート無く、且つ、短時間で出力電圧を目標電圧に到達させることが可能となる。
【００３３】
次に、上記（ｆ）と（ｇ）で説明した目標電圧到達信号／ＨＶＡＴＮによるＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅制御の詳細について説明する。まず、正バイアスの高電圧発生回路に構成される昇圧トランスＴ１を含む周辺の回路について説明し、続けて目標電圧到達信号／ＨＶＡＴＮ（Ｐ）を出力するコンパレータＣＭＰ１０の動作について説明する。負バイアスの高電圧発生回路については、正バイアスと同様に動作するため説明を省略する。
【００３４】
ＡＳＩＣ７から出力されたＰＷＭ信号ＨＶＰＷＭ（Ｐ）はＦＥＴ  Ｑ４のゲート端子に入力される。ＦＥＴ  Ｑ４と電源電圧Ｖｃｃ及び抵抗器Ｒ８は、ＦＥＴ  Ｑ４のゲート端子に入力されたＰＷＭ信号に従ってパワーＭＯＳＦＥＴ  Ｑ５のゲート端子を駆動する。パワーＭＯＳＦＥＴ  Ｑ５は昇圧トランスＴ１をスイッチング駆動する。スイッチング駆動された昇圧トランスＴ１は脈流の高電圧を出力する。昇圧トランスＴ１によって出力された脈流の高電圧は高圧ダイオードＤ２と高圧コンデンサＣ５と抵抗器Ｒ９と出力電圧検出回路４からなる整流器で整流されて直流電圧化され、負荷部ＨＶｏｕｔｐｕｔに出力される。負荷部ＨＶｏｕｔｐｕｔに出力された高電圧は、出力電圧検出回路４により分圧されて検出される。検出された分圧電圧ＶｄｔはコンパレータＣＭＰ１０によってモニタされて、高圧制御信号ＨＶＣＮＴ（Ｐ）により設定された目標電圧値Ｖｔｇｔ（Ｐ）と比較される。検出電圧値Ｖｄｔと目標電圧値Ｖｔｇｔ（Ｐ）を比較したコンパレータＣＭＰ１０は、検出電圧値Ｖｄｔが目標電圧値Ｖｔｇｔ（Ｐ）以下の場合にはＨｉｇｈを出力し、目標電圧値Ｖｔｇｔ（Ｐ）以上の場合にはＬｏｗを出力する。
【００３５】
ＡＳＩＣ７は、目標電圧到達信号／ＨＶＡＴＮ（Ｐ）がＬｏｗになると、出力許可部３３で出力するＰＷＭ信号ＨＶＰＷＭ（Ｐ）を瞬時にマスクすることにより、ＰＷＭ信号ＨＶＰＷＭ（Ｐ）のオンＤＵＴＹ幅を瞬時に０とする。ここで、オンＤＵＴＹ幅は、ＡＳＩＣ出力部のＨＶＰＷＭ（Ｐ）ではＬｏｗ論理となる。パワーＭＯＳＦＥＴ  Ｑ５のゲート端子部ではＨｉｇｈ論理となる。つまり、Ｈｉｇｈ固定の信号を出力する。ＰＷＭ信号ＨＶＰＷＭ（Ｐ）が瞬時にＨｉｇｈ固定の信号を出力すると、ＦＥＴ  Ｑ４をオンし、接続されるＭＯＳＦＥＴ  Ｑ５を瞬時にオフさせて高電圧発生回路を瞬時にオフする。
【００３６】
一方、目標電圧到達信号／ＨＶＡＴＮ（Ｐ）がＬｏｗからＨｉｇｈになると、カウンタブロック３１は、ＤＵＴＹ＿ｍａｘ（Ｐ）設定部１３３に設定されたデータに基づいたオンＤＵＴＹ幅に向けて、段階的にオンＤＵＴＹ幅を広げていくようにデータをＰＷＭ生成部３２に出力する。ＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を段階的に広げていく際の時間幅はスローオン設定部１３２のレジスタ値によって決定される。そして、ＰＷＭ生成部３２はＡＳＩＣ７の外部にこのスローオン設定部１３２のレジスタ値によって決定されたＰＷＭ信号を出力する。
【００３７】
つまり、ＡＳＩＣ７は、検出電圧値Ｖｄｔが目標電圧値Ｖｔｇｔ（Ｐ）を超えたときには瞬時にＰＷＭ信号ＨＶＰＷＭ（Ｐ）のオンＤＵＴＹ幅を瞬時に０として高電圧発生回路を急速にオフする。また、ＡＳＩＣ７は、検出電圧値Ｖｄｔが目標電圧値Ｖｔｇｔを下回った時にはオンＤＵＴＹ幅の立ち上げに時定数を持たせることで高電圧生成回路を緩やかにオンする。その結果、一定電圧を保持するための帰還制御によって発生する電圧振動（リップル、ハンチングともいう）を大幅に低減することが可能となる。
【００３８】
次に、以上で説明した正負両極性を出力する高電圧発生装置のアナログ回路とＡＳＩＣ７によって生成される高電圧波形の具体例を図７、図８、図９に示し、従来の高電圧発生装置を単純に高速化した場合の高電圧波形と対比しながら説明を行う。まず、高電圧出力部に容量性負荷を有した状態において、正極性バイアスと負極性バイアスを交互に出力した場合の高電圧波形例を図７に示す。図７の波形αは、負荷電位が０Ｖの状態から目標電圧−１ＫＶとして負極性バイアスを生成し、その後に、目標電圧を０Ｖになるように正極性の方向にバイアスを切り替えた場合の波形例である。波形αの負バイアス立上げ時間をＴαｎ、−１ＫＶの電位を保持する帰還制御期間をＴｗ、正バイアス立上げ時間をＴαｐで示す。
【００３９】
図７（ａ）は、上記波形αに対して、負荷電位が０Ｖではなく逆極性側にチャージされていた場合において、同じタイミングで高電圧発生装置をオンオフした波形βａを示したものである。波形βａは負荷電位が＋３ＫＶにチャージされた状態から目標電圧を-１ＫＶとして負極性バイアスを生成し、その後に、目標電圧を＋３ＫＶとして正極性の方向にバイアスを切り替えた例である。波形βａの負バイアス立上げ時間をＴβｎ（ａ）、−１ＫＶの電位を保持する帰還制御期間をＴｗ（ａ）、正バイアス立上げ時間をＴβｐ（ａ）で示す。この波形βａは、波形αの場合と異なり負荷電位が正負の極性に繰り返しチャージする必要があるため、その分の立上げ時間が長くなっている。その結果、−１ＫＶの電位を保持する帰還制御期間がＴｗからＴｗ（ａ）に減少するとともに、＋３ＫＶの負荷電位に戻る時間が（Ｔβｐ（ａ）−Ｔαｐ）分遅延してしまう。尚、図７の電圧値の具体例は、オンする極性バイアスの目標電圧に対して、予め負荷部にチャージされている残留電荷による負荷電位の大きさ割合が大きくなる例であれば他の電圧例でも遅延が生じる状況は同様となる。
【００４０】
図７（ｂ）は、＋３ＫＶの負荷電位に戻る時間を波形αと同じになるように高電圧発生装置のオンオフタイミングを変更したものである。負荷電位が＋３ＫＶである期間は波形αと同等であるものの、−１ＫＶの電位を保持する帰還制御期間がＴｗ（ｂ）に減少してしまう。この状態は、図１（ａ）で説明したように、画像形成装置においてはパッチ画像を形成する期間が著しく短くなってしまうことに相当する。
【００４１】
図７（ｃ）は、負荷電位が逆極性側にチャージされていた場合においても、立上げ時間が短くなるように、立上げ能力（スルーレート）を飛躍的に向上させた本実施例に対応する波形例βｃを示したものである。波形βｃの負バイアス立上げ時間をＴβｎ（ｃ）、−１ＫＶの電位を保持する帰還制御期間をＴｗ（ｃ）、正バイアス立上げ時間をＴβｐ（ｃ）で示す。波形α、βａ、βｂと比較して、急峻な高いスルーレートで立ち上げが行われて、立上げ時間は波形αと同等にまで短縮されている。
【００４２】
この負荷部が逆極性側にチャージされた状態において、この逆極性電位の大きさに応じた補正値で、高速立上げ期間Ｔ１の時間幅を可変設定して高電圧発生装置を起動させた波形例を図８に示す。図８では、負荷電位が各電位（＋５００Ｖ、＋１ＫＶ、＋２ＫＶ、＋４ＫＶ）にチャージされていた状態から、負極性バイアスを各目標値（−２５０Ｖ、−５００Ｖ、−１ＫＶ）まで立ち上げた夫々の波形例を示している。立ち上げ時の急峻な高スルーレートと目標電圧到達前の緩やかな低スルーレートは各波形で共通である。次に、図８から同じパラメータでいくつかの波形を抜き出したものを図９に示して説明する。
【００４３】
図９（ａ）は、負荷電位が各電位（＋５００Ｖ、＋２ＫＶ、＋４ＫＶ）にチャージされていた状態から、負極性バイアスを目標値−１ＫＶまで立ち上げた各波形を図８から抜き出したものである。図９（ａ）において、高速立上げ期間を夫々Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ１ｃ、目標電圧到達前の定電圧制御待機期間をそれぞれＴ２ａ、Ｔ２ｂ、Ｔ２ｃで示す。逆極性側にチャージされていた負荷電位の大きさが補正量となり、負バイアス目標電圧にこの補正量を加えた補正値に応じて、高速立上げ期間が可変設定され、全て１ｍｓで目標電圧−１ＫＶに到達している。
【００４４】
図９（ｂ）は、負荷電位が＋５００Ｖにチャージされた状態から、負極性バイアスを各目標値（−２５０Ｖ、−５００Ｖ、−１ＫＶ）まで立ち上げた各波形を図８から抜き出したものである。図９（ｂ）において、高速立上げ期間をそれぞれＴ１ｄ、Ｔ１ｅ、Ｔ１ｆ、目標電圧到達前の定電圧制御待機期間をそれぞれＴ２ｄ、Ｔ２ｅ、Ｔ２ｆで示す。逆極性側にチャージされていた負荷電位の大きさを加えた補正値に応じて、高速立上げ期間Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ１ｃが可変設定され、全ての場合で１ｍｓで目標値−１ＫＶに到達している。
【００４５】
これら図８及び図９で説明した高速立上げ期間を可変設定するタイマ時間と逆極性側にチャージされていた負荷電位を加えた補正値との関係を図１７（ａ）に示す。この図は、目標電圧の大きさに負荷部の逆極性電位の大きさを加えた補正値に応じて高速立上げ期間Ｔ１となるタイマ時間が比例した状態で設定されることを示している。つまり、図１７に示すような関係で高速立上げ期間Ｔ１のタイマ時間を可変設定することにより、高電圧発生装置の出力の立ち上げを図８のような波形とすることが可能となる。例えば図１７（ａ）で補正量が４ＫＶの場合は、補正するタイマ時間は０．５ｍｓであり、スルーレートは９．５ＫＶ／ｍｓとなる。
【００４６】
以上説明したように、本実施例によれば、所定極性の電圧から所定極性とは逆極性の電圧に切り替える際に、目標電圧の大きさと負荷部の逆極性電位（所定極性の電位）の大きさを考慮した補正値に応じて、予め可変設定されるタイマ時間を設け、このタイマ時間に至って、高速立上げ期間のＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を可変設定する。これにより、負荷部の逆極性電位が大小様々な値であったとしても、立ち上げのオンＤＵＴＹ幅がこの補正値に応じて高分解能で可変された状態で高電圧発生回路を起動することが可能になる。その結果、負荷部の逆極性電位の大きさによらず、短時間で出力電圧を目標電圧に到達させることが可能となる。
【実施例２】
【００４７】
本発明の実施例２の高電圧発生装置は、高電圧発生装置の起動開始から目標電圧に到達するまでの過渡状態の期間を起動開始直後の高速立上げ期間と目標電圧到達前の定電圧制御待機期間の２つに分割する。そして、高速立上げ期間と定電圧制御待機期間とで昇圧トランスを駆動する駆動信号（本実施例ではＰＷＭ信号）のオンＤＵＴＹ幅を夫々設定するものである。この目標電圧到達前の定電圧制御待機期間ではＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅が狭くなり立ち上げ能力が低めに設定される。そして、この高速立上げ期間のスルーレートを、目標電圧の大きさに負荷部の逆極性電位の大きさを考慮した補正値に応じて可変設定することを特徴とする。そのため、本実施例では、この補正値と直線性の関係を保って可変設定されるオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号を生成する。そして、起動開始とともに、可変設定されたオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号を用いてスイッチングを開始させて、出力電圧が過渡状態の急峻な高いスルーレート状態にして目標電圧に到達するようにしたものである。
【００４８】
次に、本実施例の高電圧発生装置の主要となる機能を模式的に示したブロック図を図１８（ｃ）に示す。本実施例の高電圧発生装置は、図１８（ａ）に示す従来の高電圧発生装置に対して、高速立上げ期間Ｔ１のスルーレートを可変設定できるブロック（６７、７７）と、そのブロック（６７、７７）での可変量を逆極性となる負荷の電位の大きさに応じて補正処理するブロック（６５、７５）とをさらに備えている。
【００４９】
まず、図１０に本実施例の高電圧発生装置の構成を示す。尚、先に実施例１で説明した内容と同じ構成要素や信号には同じ参照番号や記号を付し、その説明は省略する。図１０に示す高電圧発生装置は、アナログ回路で構成された正極性および負極性の高電圧発生回路と、高電圧発生回路に出力するハードウエア制御信号を生成するＡＳＩＣ２と、ＡＳＩＣ２のハードウエア制御信号の出力状態を制御及び設定するマイクロコントローラ１とを備えている。さらに、高電圧発生回路のアナログ回路で構成された部分は、昇圧トランス（Ｔ１、Ｔ５１）と昇圧回路と、昇圧トランス（Ｔ１、Ｔ５１）を駆動するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成回路（４５、９５）、最大ＤＵＴＹ設定回路（４１、９１）、コンパレータ（ＣＭＰ１０、ＣＭＰ５０）が正負バイアス各々に備えられ、さらに出力電圧検出回路４とオフセット電位設定回路３とから構成される。
【００５０】
マイクロコントローラ１は、ＡＳＩＣ２内に設けられる目標値設定用レジスタのＨＶｔｇｔ部（１６０、１６２）とオンオフ設定用レジスタのＯＮＯＦＦ設定部（１６１、１６３）に対して、所定のタイミングでデータ設定して、高電圧発生装置の目標出力値の変更やオンオフのタイミングを制御する。また、ＡＳＩＣ２は、ＨＶｔｇｔ部（１６０、１６２）に応じた高圧制御信号ＨＶＣＮＴをＤ／Ａコンバータを介してアナログ信号として外部に出力する。また、ＯＮＯＦＦ設定部（１６１、１６３）に応じたオンオフ制御信号／ＨＶＯＮと、高電圧発生回路で使用される所定周期のクロック信号ＣＬＫとを外部に出力する。タイマ５は、オンオフ制御信号／ＨＶＯＮから所定時間遅れたタイミング信号ＴＨＳＷ（Ｐ）を生成し外部に出力する。また、このタイミング信号ＴＨＳＷ（Ｐ）に従って高速立上げ期間から定電圧制御待機期間への切り替えが行われる。尚、正負バイアス夫々で同様に構成されている部分は、正極性の高電圧を発生する正バイアス用は（Ｐ）、負極性の高電圧を発生する負バイアス用は（Ｎ）を付している。また、以降に記載の（Ｐ）（Ｎ）も同様に正バイアス用、負バイアス用を示し、正負両極性で共通に示される部分は（Ｐ）（Ｎ）を省いて示す。
【００５１】
次に、図１０の高電圧発生装置における高電圧発生回路の動作概要について説明する。なお、ここでは、正バイアスの発生動作について説明して、負バイアスについては極性が逆であるのみで同様の動作であるため説明は省略する。
【００５２】
図１０において、最大ＤＵＴＹ設定回路４１は、ＡＳＩＣ２から出力された各種信号に応じて、後述する可変電圧Ｖｄｕｔｙを予め生成し、生成した可変電圧Ｖｄｕｔｙを起動時および定常時にＰＷＭ生成回路４５に供給する。ＰＷＭ生成回路４５は供給された可変電圧Ｖｄｕｔｙに応じたオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号に基づいて昇圧トランスＴ１がスイッチング駆動される。昇圧トランスＴ１から出力された高電圧は出力電圧検出回路４で分圧されて検出され、検出された分圧電圧Ｖｄｔは高圧制御信号ＨＶＣＮＴ（Ｐ）により設定された目標電圧Ｖｔｇｔ（Ｐ）とコンパレータＣＭＰ１０で比較演算される。そして、比較演算結果に応じてＰＷＭ生成回路４５が出力するＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅が帰還制御される。この帰還制御されたオンＤＵＴＹ幅で昇圧トランスＴ１がスイッチング駆動される。つまり、最大ＤＵＴＹ設定回路４１でオンＤＵＴＹ幅の最大幅が可変設定され、そのオンＤＵＴＹ幅の範囲内で出力電圧が目標電圧となるように帰還制御される。尚、このオンＤＵＴＹ幅の最大幅は、マイクロコントローラ１で可変可能であるため、ハードウエア（昇圧トランスの巻線仕様等）を変更することなく高電圧発生装置の立ち上げ能力を容易に調整できるという利点がある。
【００５３】
まず、ＰＷＭ信号を可変出力するＰＷＭ生成回路４５とコンパレータＣＭＰ１０の動作について説明する。ＰＷＭ生成回路４５には、コンパレータＣＭＰ１０の出力と、クロック信号ＣＬＫを抵抗器Ｒ６とコンデンサＣ３により擬似三角波とした三角波信号が入力される。ＰＷＭ生成回路４５内には、コンパレータＣＭＰ１５とＦＥＴ  Ｑ３と抵抗器Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４とコンデンサＣ２を有している。コンパレータＣＭＰ１５は、非反転入力部に入力された三角波信号と反転入力部の電圧を比較演算してＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を可変出力する。反転入力部の電圧値が低いほど、Ｌｏｗ側のＤＵＴＹ幅が狭いＰＷＭ信号を出力する。
【００５４】
コンパレータＣＭＰ１０は検出電圧値Ｖｄｔと目標電圧値Ｖｔｇｔ（Ｐ）とを比較演算し、検出電圧値Ｖｄｔが目標電圧値Ｖｔｇｔ（Ｐ）以下の場合には、Ｌｏｗを出力してＦＥＴ  Ｑ３をオフさせる。検出電圧値Ｖｄｔが目標電圧値Ｖｔｇｔ（Ｐ）以上の場合には、Ｈｉｇｈを出力してＦＥＴ  Ｑ３をオンさせる。ＦＥＴ  Ｑ３がオンすると、コンパレータＣＭＰ１５の反転入力部が瞬時に０Ｖ電位に降下するため、コンパレータＣＭＰ１５の出力はＨｉｇｈとなって高電圧発生回路は瞬時にオフ状態とされる。
【００５５】
一方、ＦＥＴ  Ｑ３がオフすると、コンデンサＣ２には、後述する最大ＤＵＴＹ設定回路４１で生成された直流電圧Ｖｄｕｔｙから抵抗器Ｒ２〜Ｒ４を介して電荷がチャージされる。この充電の時定数は電圧Ｖｄｕｔｙと抵抗器Ｒ２〜Ｒ４とコンデンサＣ２の値によって決定される。この時定数によって、オンＤＵＴＹ幅が０から緩やかに広げられる。
【００５６】
また、コンデンサＣ２の電圧値は電圧Ｖｄｕｔｙを抵抗器Ｒ２とＲ３で分圧した電圧値が最大値とされ、このコンデンサＣ２の最大電圧値によってコンパレータＣＭＰ１５が出力するＰＷＭ信号の最大のオンＤＵＴＹ幅が設定される。つまり、ＰＷＭ生成回路１５は、入力される電圧Ｖｄｕｔｙの大きさに応じて可変される最大のオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号を生成し、検出電圧値Ｖｄｔが目標電圧Ｖｔｇｔ（Ｐ）を超えたときには瞬時にオンＤＵＴＹ幅を０として高電圧発生回路を瞬時にオフする。そして、検出電圧値Ｖｄｔが目標電圧Ｖｔｇｔ（Ｐ）を下回った時には立ち上げに時定数を持たせて高電圧発生回路を緩やかに起動させる。その結果、一定電圧を維持するための帰還制御によって発生する電圧振動（リップル、ハンチングともいう）が大幅に低減される。
【００５７】
次に、高電圧発生回路に構成される昇圧トランスＴ１の周辺回路について説明する。上述のＰＷＭ生成回路４５から出力されたＰＷＭ信号はＦＥＴ  Ｑ４のゲート端子に入力される。ＦＥＴ  Ｑ４と電源電圧Ｖｃｃ及び抵抗器Ｒ８は、ＦＥＴ  Ｑ４のゲート端子に入力されたＰＷＭ信号に従ってパワーＭＯＳＦＥＴ  Ｑ５のゲート端子を駆動する。パワーＭＯＳＦＥＴ  Ｑ５は昇圧トランスＴ１をスイッチング駆動する。スイッチング駆動された昇圧トランスＴ１は脈流の高電圧を出力する。昇圧トランスＴ１によって出力された脈流の高電圧は高圧ダイオードＤ２と高圧コンデンサＣ５と抵抗器Ｒ９と出力電圧検出回路４からなる整流器で整流されて直流電圧化され、負荷部ＨＶｏｕｔｐｕｔに出力される。負荷部ＨＶｏｕｔｐｕｔに出力された高電圧は、出力電圧検出回路４により分圧されて検出される。検出された分圧電圧ＶｄｔはコンパレータＣＭＰ１０によってモニタされており、高圧制御信号ＨＶＣＮＴ（Ｐ）により設定された目標電圧値Ｖｔｇｔ（Ｐ）と比較されて目標電圧を維持する帰還制御が行われる。
【００５８】
尚、ＰＷＭ生成回路４５は、起動待機時において最大のオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号を出力しているが、下流に配置されるＦＥＴ  Ｑ２によって強制的にオフ状態にされているだけである。従って、ＦＥＴ  Ｑ２がオフされると、瞬時に最大オンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号でスイッチングを開始することが可能となる。また、オンオフ制御信号／ＨＶＯＮ（Ｐ）はパワーＭＯＳＦＥＴ  Ｑ５のゲート端子をＦＥＴ  Ｑ２で直接制御するため、オンオフ時の応答遅延時間を小さくすることができる。なお、応答遅延時間が若干長くなっても良い場合は、オンオフ制御信号／ＨＶＯＮ（Ｐ）及びＦＥＴ  Ｑ２の代わりに、ＡＳＩＣ２から出力されるクロック信号ＣＬＫをＨｉｇｈ状態に固定することにより高電圧発生回路をオンオフする構成にしても良い。
【００５９】
次に、最大ＤＵＴＹ設定回路４１について説明する。最大Ｄｕｔｙ設定回路４１は、差動増幅回路４３とオペアンプＯＰ４１とから構成される。差動増幅回路４３には、正バイアスの高圧制御信号ＨＶＣＮＴ（Ｐ）と負バイアスの高圧制御信号ＨＶＣＮＴ（Ｎ）が接続されており、正バイアスの高圧制御信号ＨＶＣＮＴ（Ｐ）に対して、負バイアスの高圧制御信号ＨＶＣＮＴ（Ｎ）を補正量として付した補正電圧が生成される。また、差動増幅回路４３にはスルーレートの可変切替を行うタイミング信号ＴＨＳＷ（Ｐ）が接続されており、このタイミング信号ＴＨＳＷ（Ｐ）によって差動増幅回路４３の出力値は所定の固定値へ切り替えて出力される。タイミング信号ＴＨＳＷ（Ｐ）は、タイマ５によって設定されたタイマ時間幅でオンオフ制御信号／ＨＶＯＮから遅延された信号である。このタイマ５によって設定された時間幅で高速立上げ期間Ｔ１から定電圧制御待機期間Ｔ２への切り替えが行われる。
【００６０】
オペアンプＯＰ４１は差動増幅回路４３から出力された補正電圧をバッファして電圧Ｖｄｕｔｙを出力する。そして、この電圧Ｖｄｕｔｙの値に応じて、ＰＷＭ生成回路４５によって生成されるＰＷＭ信号の最大オンＤＵＴＹ幅が可変される。
【００６１】
次に、正バイアスと負バイアスの出力目標電圧の設定と各信号と出力電圧とのタイミングとについて図１１を用いて説明する。図１１は本実施例の高電圧発生装置から出力される正負両極性の電圧波形に対して、各信号とのタイミングを示したものである。一例として、正バイアス出力の＋４ＫＶから負バイアス出力の−１．５ＫＶに切り替えられ、その後、再び正バイアス出力の＋４ＫＶに切り替えられる状態を示している。マイクロコントローラ１は目標値設定用レジスタのＨＶｔｇｔ部（１６０、１６２）に各極性の目標電圧を予め設定する。ＡＳＩＣ２は、設定されたＨＶｔｇｔ部（１６０、１６２）に応じたアナログ信号を常時出力しているが、ＦＥＴ（Ｑ２、Ｑ５２）がオンすることによって高電圧発生回路は強制オフ状態で起動待機されている。そして、オンオフ設定用レジスタのＯＮＯＦＦ設定部（１６１、１６３）がアクティブオンにされることによって／ＨＶＯＮ信号が出力され、ＦＥＴ（Ｑ２、Ｑ５２）がオフし、各極性の高電圧発生装置が起動開始される。その後、タイマ５の時間幅に応じて遅延されたタイミング信号／ＴＨＳＷでスルーレートが切り替えられることにより、高速立上げ期間Ｔ１から定電圧制御待機期間Ｔ２へ切り替えられる。
【００６２】
次に、本実施例で可変設定する立ち上げ過渡状態のスルーレートとオンＤＵＴＹ幅の関係について図１２、図１３を用いて説明する。図１２（ａ）は、高電圧発生回路をスイッチング駆動するＰＷＭ信号のＤＵＴＹ幅と出力電圧値〔帰還制御せずに定常状態で到達する値〕との関係について、出力部の電圧を急峻に立ち上げる昇圧回路を用いてその特性を測定し例示したものである。トランスの供給電圧と出力の電圧値には比例関係があるので、６Ｖ入力と１２Ｖ入力の場合とで出力値が半分になる関係の特性曲線となっている。しかし、スイッチング駆動するＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅と出力電圧とには比例関係がなく大きく歪んでいる。
【００６３】
入力電圧１２Ｖの場合の特性曲線において、オンＤＵＴＹ幅２７％付近のポイントＤａとオンＤＵＴＹ幅４３％付近のポイントＤｂは、スイッチング駆動されるオンＤＵＴＹ幅が異なっていても、その出力電圧〔帰還制御せずにで定常域で到達する値〕は略同じで約２５００Ｖである。しかしながら、その立ち上がりのスルーレート特性は図１２（ｂ）に示すように大きく異なることがわかった。帰還制御せずに出力電圧が飽和する到達値は同じ２５００Ｖであっても、オンＤＵＴＹ幅が大きいＤｂの方がより速く立ち上がっている。そこで、出力過渡状態におけるこのオンＤＵＴＹ幅と所定時間経過後の高電圧出力値（過渡状態の出力上昇カーブ、スルーレートに相当）の特性曲線を測定したものを図１３に示す。同じ時間経過後に到達する過渡状態の出力電圧値は、オンＤＵＴＹ幅に略比例する特性となることがわかった。
【００６４】
そこで、本実施例の高電圧発生装置は、このオンＤＵＴＹ幅と過渡状態の出力電圧が比例する特性を用いて、出力過渡状態のスルーレートを可変設定するようにしたものである。起動開始時の最大オンＤＵＴＹ幅を目標電圧に応じた値に予め可変設定しておき、高電圧発生回路を起動する。つまり、スルーレートが目標電圧に応じて可変設定されて負荷電圧を上昇させていく。例えば、目標電圧が小さいときにはスルーレートが小さくなるように可変設定することでオーバーシュートが低減される。一方、目標電圧が大きいときはスルーレートが大きくなるように可変設定されることで立上げ期間が短縮される。その際に、ハードウエアの立ち上がりが急峻なカーブ状態（時定数が緩い傾斜カーブに至る前の状態）の時に目標電圧に到達するようなオンＤＵＴＹ幅で直線的に立ち上げる。続いて目標電圧への到達がハードウエアにより検知されると、オンＤＵＴＹ幅を瞬時に０とし急速に高電圧発生回路をオフする。
【００６５】
その結果、出力電圧上昇時のスルーレートが高くオンＤＵＴＹ幅に対する出力電圧値（帰還制御せずに定常域で到達する値）の特性が比例関係にない高電圧発生回路の場合であっても、本実施の高電圧発生装置におけるオンＤＵＴＹ幅の制御ではこのオンＤＵＴＹ幅−出力電圧値（帰還制御せずに定常域で到達する値）の特性に依存した目標制御を行わないため、精度や安定性に問題ない制御を行うことが可能となる。
【００６６】
次に、以上説明した正負両極性を出力する高電圧発生装置のアナログ回路とＡＳＩＣ７によって生成される高電圧波形の具体例を図１４及び図１５に示して説明する。尚、本実施例で説明する高電圧発生装置の立ち上げ波形は、実施例１の図７（ｃ）で説明した波形例βｃと基本的には同様な波形である。図１４に示す高電圧波形の具体例は、負荷部が逆極性側にチャージされた状態において、この逆極性電位の大きさに応じて、高速立上げ期間Ｔ１のスルーレートを可変設定して高電圧発生装置を起動させたものである。図１４では、負荷電位が各電位（＋５００Ｖ、＋１ＫＶ、＋２ＫＶ、＋４ＫＶ）にチャージされていた状態から、負極性バイアスを各目標値（−２５０Ｖ、−５００Ｖ、−１ＫＶ）まで立ち上げた各波形例を示している。目標電圧到達前で緩やかに切り替えられたスルーレートは各波形で共通である。この図１２から同じパラメータでいくつかの波形を抜き出したものを図１５に示して説明する。
【００６７】
図１５（ａ）は、負荷電位が各電位（＋５００Ｖ、+1ＫＶ、＋２ＫＶ、＋４ＫＶ）にチャージされていた状態から、負極性バイアスを目標値−１ＫＶまで立ち上げた各波形を図１２から抜き出したものであり、高速立上げ期間をＴ１、目標値到達前の定電圧制御待機期間をＴ２、定電圧保持の帰還制御期間をＴｗで示す。逆極性側にチャージされていた負荷電位の大きさが補正量となり、負バイアス目標値にこの補正量を付した補正値に応じて、高速立上げ期間Ｔ１のスルーレートが可変設定された状態で起動され、高速立上げ期間Ｔ１の経過後には全て同じ電圧に到達し、トータル１ｍｓで目標電圧−１ＫＶに到達している。
【００６８】
図１５（ｂ）は、負荷電位が＋５００Ｖにチャージされていた状態から、負極性バイアスを各目標値（−２５０Ｖ、−５００Ｖ、−１ＫＶ）まで立ち上げた各波形を図１２から抜き出したものである。ここで期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔｗは図１３（ａ）と同様である。また、逆極性側にチャージされていた負荷電位の大きさを考慮した補正値に応じて、高速立上げ期間Ｔ１のスルーレートが可変設定されて起動される。図１５（ａ）とは異なり、高速立上げ期間Ｔ１の経過後に到達する電圧は、この補正値に応じて可変された状態となる。そして、全て１ｍｓで目標電圧−１ＫＶに到達している。
【００６９】
これら図１４及び図１５で説明した高速立上げ期間Ｔ１で予め可変設定されるスルーレートと逆極性側にチャージされていた負荷電位を考慮した補正値との関係を図１７（ｂ）に示す。目標電圧の大きさに負荷部の逆極性電位の大きさを考慮した補正値に応じてスルーレートが比例した状態で設定される。そして、図１７（ｂ）に示す関係で高速立上げ期間Ｔ１のスルーレートを予め可変設定して、高電圧発生装置の出力電圧の立ち上げを図１４のような波形として高速化することが可能となる。
【００７０】
以上説明したように、本実施例によれば、出力電圧の大きさに、負荷部の逆極性電位の大きさを考慮した補正値に応じて、ＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を可変設定して高スルーレートで起動するようにした。これにより、負荷部が逆極性であり、逆極性電位が大小様々な値であったとしても、立ち上げ時のスルーレートがこの補正値に応じて高解能で可変された状態で高電圧発生回路を起動させることが可能になる。その結果、負荷部の逆極性電位の大きさによらず、出力電圧を飛躍的な短時間で目標電圧に到達させることが可能となる。
【実施例３】
【００７１】
実施例２での高電圧発生装置では、負荷部にチャージされた逆極性電位（正極性）は、負バイアスを起動させる直前に出力されていた正極性バイアスの目標値から予測するものであった。本実施例では、正負両極性の出力電圧を検出できるように構成された電圧検出回路４によって、起動前に逆極性の負荷電位を検出するものである。そして、目標電圧の大きさに、更に、検出した負荷部の逆極性電位の大きさを考慮した補正値に応じて、立ち上げ過渡状態のスルーレートを可変設定するものである。
【００７２】
また、正負両極性の出力電圧を検出できる高電圧発生装置は、逆極性となる高電圧発生回路が構成されていないにも関わらず、その他の要因で逆極性の負荷電位にチャージされてしまう状況が発生する電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。本実施例の高電圧発生装置はこのような状況下で適用される単極性の高電圧発生装置である。機能を模式的に示したブロック図を図１８（ｄ）に示す。図１８（ａ）に示す従来の高電圧発生装置に対して、逆極性側にチャージされた負荷電位を予め検出するブロック２４をさらに備えたものである。
【００７３】
次に、高電圧発生装置の構成について図１６に示して説明する。尚、既に実施例１および実施例２で説明した内容と同じ構成要素や信号には同じ参照番号や記号を付し、その説明は省略する。オフセット電位設定回路３は出力電圧検出回路４の一端の電圧をＧＮＤ電位ではなく、所定の電位Ｖｏｆｓｅｔを保持させることにより正負の極性を問わず出力電圧の検出を可能とさせる。出力電圧検出回路４によって検出された負荷電圧の検出値Ｖｓｎｓは、マイクロコントローラ１によってモニタされる。マイクロコントローラ１は、起動前にモニタした負荷電圧の検出値Ｖｓｎｓに応じて、高速立上げ期間Ｔ１のスルーレート設定用レジスタのＴＨｓｅｔ１部１５１に可変した値の書き込みを行う。ＴＨｓｅｔ２部のレジスタには予め定電圧制御待機期間Ｔ２に用いられるスルーレートの固定値が設定されている。ＡＳＩＣ２はＯＮＯＦＦ設定部１４１によって高電圧発生回路を起動すると、まずＴＨｓｅｔ１部１５１のレジスタ値に応じたスルーレート可変信号ＴＨＣＮＴを出力し、続いてタイマ８に設定された時間経過後に、ＴＨｓｅｔ２部のレジスタ値に応じたスルーレート可変信号ＴＨＣＮＴを出力する。１５２はスルーレートを切り替えるためのスイッチである。
【００７４】
その結果、負荷部が逆極性に帯電され、逆極性電位が大小様々な値であったとしても、目標電圧の大きさに負荷部の逆極性電位の大きさを考慮した補正値に応じて可変設定されたスルーレートで高電圧発生回路を起動することが可能になる。その結果、負荷部の逆極性電位の大きさによらず、出力電圧を飛躍的な短時間で目標値に到達させることが可能となる。
【００７５】
（高電圧発生装置の適用例）
なお、上記で説明した実施例１乃至実施例３の高電圧発生装置は、前述した電子写真方式の画像形成装置に適用することができる。電子写真方式の画像形成装置としてレーザビームプリンタを例にあげて高電圧発生装置の適用例を説明する。
【００７６】
上記の実施例で説明した高電圧発生装置は、電子写真方式のプリンタの画像形成部に対して高電圧を印加するための高圧電源として適用可能である。図１９（ａ）に電子写真方式のプリンタの一例であるレーザビームプリンタの概略構成を示す。レーザビームプリンタ２００は、潜像が形成される像担持体としての感光ドラム２１１、感光ドラム２１１を一様に帯電する帯電部２１７、感光ドラム２１１に形成された潜像をトナーで現像する現像部２１２を備えている。そして、感光ドラム２１１に現像されたトナー像をカセット２１６から供給された記録材としてのシート（不図示）に転写部２１８によって転写して、シートに転写したトナー像を定着器２１４で定着してトレイ２１５に排出する。この感光ドラム２１１、帯電部２１７、現像部２１２、転写部２１８が画像形成部である。
【００７７】
図１９（ｂ）はレーザビームプリンタ２００に設けられる複数の高圧電源（上記実施例１乃至３に記載の高電圧発生装置）から出力された高電圧を帯電部、現像部、転写部の夫々に出力する構成を示している。高圧電源１（図の５０１）は帯電部２１７に高電圧を出力し、高圧電源２（図の５０２）は現像部２１２に高電圧を出力し、高圧電源３（図の５０３）は転写部２１８に高電圧を出力する。夫々の高圧電源１乃至３から出力される高電圧の値は、制御部としてのコントローラへ５００から出力される制御信号に応じて必要な電圧値に制御される。そして、例えば、帯電部２１７に高電圧を出力した際に、帯電部２１７に流れる電流を上記の電流検出回路で検出して、検出した電流値が所定値になるように出力を調整する。また、転写部２１８に高電圧を出力した際に、転写部２１８に流れる電流を上記の電流検出回路で検出して、検出した電流値が所定値になるように出力を調整する。また、現像部２１２に高電圧を出力した際に、上記の電圧検出回路で電圧を検出して、検出した電圧が所定値になるように出力を調整する。このように、画像形成のための高電圧の印加のために適用可能である。より具体的には、記録材と記録材の間（紙間ともいう）で前述した色ずれ検知用や濃度検知用のパッチ画像を形成する際に、高速に高電圧を正極性と負極性に切り替え可能になり、記録材の無い領域で画像を形成しても、その画像が転写ローラに転写しないように制御できる。
【００７８】
以上説明したように、上記実施例１乃至４で説明した高圧電源を電子写真方式のプリンタの高圧電源として適用すれば、画像形成装置の高速化やＦＰＯＴの短縮化が可能となる。
【符号の説明】
【００７９】
１  マイクロコントローラ
２  ＡＳＩＣ
３  オフセット電位設定回路
４  出力電圧検出回路３２  ＰＷＭ生成回路（正バイアス用）
３６  レジスタ３７  正バイアスの信号の生成及び制御を行う回路ブロック
８２  ＰＷＭ生成回路（負バイアス用）
８７  負バイアスの信号の生成及び制御を行う回路ブロック
Ｔ１、Ｔ５１  昇圧トランス
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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