(57)【要約】【課題】出力電圧の高速立ち上げと安定化とを両立する。【解決手段】コントローラ３００は、昇圧トランス１の出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈに達するまでの期間ではスイッチング制御を採用し、出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈ以上になった後の期間では、出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈに達したときのスイッチング制御信号の状態を維持しつつ、供給電圧制御を採用する。スイッチング制御とは、スイッチ回路４を駆動するスイッチング制御信号の周波数またはデューティ比を調整することで出力電圧Ｖｈｐを調整する制御方式である。供給電圧制御とは、昇圧トランス１の１次側に印加される供給電圧Ｖ１を調整することで出力電圧Ｖｈｐを調整する制御方式である。【選択図】図１
2015023735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇圧トランスと、
前記昇圧トランスを駆動するスイッチ回路と、
前記スイッチ回路を駆動するスイッチング制御信号を生成する信号生成部と、
前記昇圧トランスの１次側へ供給電圧を生成する電圧供給回路と、
前記電圧供給回路からの供給電圧の設定値を決定する設定値決定部と、
前記昇圧トランスの２次側における出力電圧を検知する電圧検知回路と、
前記スイッチ回路および前記電圧供給回路を制御する制御部と
を有し、
前記制御部は、前記出力電圧が目標値になる前の閾値に達するまでの期間では、前記スイッチング制御信号の周波数またはデューティ比を調整することで前記出力電圧を調整するスイッチング制御を採用し、前記出力電圧が前記閾値に達した後の期間では、前記出力電圧が前記閾値に達したときの前記スイッチング制御信号の状態を維持しつつ、前記供給電圧を調整することで前記出力電圧を調整する供給電圧制御を採用することを特徴とする電圧発生装置。
【請求項２】
環境条件を検知する環境センサと、
前記環境センサにより検知された環境条件に基づき前記目標値を決定する目標値決定部と
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の電圧発生装置。
【請求項３】
前記目標値に応じて前記供給電圧の設定値を決定する設定値決定部をさらに備え、
前記設定値決定部は、前記出力電圧が前記閾値に達するまでの期間では、前記設定値を一定に維持し、前記出力電圧が前記閾値に達した後の期間では、前記設定値を可変制御することを特徴とする請求項１または２に記載の電圧発生装置。
【請求項４】
前記目標値に応じて前記閾値を決定する閾値決定部をさらに有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電圧発生装置。
【請求項５】
前記出力電圧を印加される負荷のインピーダンスを検出する負荷検出部と、
前記インピーダンスに応じて前記閾値を決定する閾値決定部と
をさらに有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電圧発生装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記閾値である第１閾値と前記目標値よりも大きな第２閾値を前記出力電圧が超える期間では、前記供給電圧制御から前記スイッチング制御に切り替えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電圧発生装置。
【請求項７】
前記信号生成部は、パルス信号であるスイッチング制御信号のオフ時間を固定しつつ周波数を可変制御することで、前記出力電圧を制御することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電圧発生装置。
【請求項８】
前記信号生成部は、パルス信号である前記スイッチング制御信号のデューティ比を可変制御することで、前記出力電圧を制御することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電圧発生装置。
【請求項９】
前記信号生成部は、前記スイッチング制御信号の周波数を高周波から低周波または低周波から高周波にスイープすることで、前記出力電圧を制御することを特徴とする請求項８に記載の電圧発生装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記設定値に応じてパルス幅変調された供給電圧信号を前記電圧供給回路に供給することで、前記供給電圧を可変制御することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の電圧発生装置。
【請求項１１】
前記出力電圧の出力開始を指示する指示を監視する指示監視部をさらに有し、
前記指示監視部が前記指示を検知する前までに、前記目標値、前記設定値および前記閾値が決定され、前記供給電圧が前記設定値へと制御され、
前記指示監視部が前記指示を検知すると、前記制御部は、前記スイッチング制御信号の周波数またはデューティ比を調整し、前記出力電圧の立ち上げを開始することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の電圧発生装置。
【請求項１２】
前記電圧供給回路は、前記昇圧トランスの一次側に並列に接続されたコンデンサを有し、
前記指示監視部が前記指示を検知する前までに、前記コンデンサの両端電圧が前記設定値となるように前記コンデンサが充電されることを特徴とする請求項１１に記載の電圧発生装置。
【請求項１３】
昇圧トランスと、
前記昇圧トランスを駆動するスイッチ回路と、
前記昇圧トランスの１次側へ供給電圧を生成する電圧供給回路と、
前記昇圧トランスの２次側における出力電圧を検知する電圧検知回路と、
前記スイッチ回路および前記電圧供給回路を制御するコントローラと
を有し、
前記コントローラは、
前記昇圧トランスの出力電圧が前記出力電圧の目標値になる前の閾値に達するまでの期間では、前記スイッチ回路に供給されるスイッチング制御信号の周波数またはデューティ比を調整することで前記出力電圧を調整するスイッチング制御を採用し、前記出力電圧が前記閾値に達した後の期間では、前記出力電圧が前記閾値に達したときの前記スイッチング制御信号の状態を維持しつつ、前記供給電圧を調整することで前記出力電圧を調整する供給電圧制御を採用することを特徴とする電圧発生装置。
【請求項１４】
トナー像を形成するための画像形成手段と、
前記画像形成手段に電圧を印加する印加手段と
を有し、
前記印加手段として、請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の電圧発生装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電圧発生装置に関し、たとえば、電子写真方式の画像形成装置に直流高電圧を供給する電圧発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、帯電装置に印加する帯電電圧、現像装置に印加する現像電圧、および、転写装置に印加する転写電圧として直流電圧が用いられることが多い。特許文献１によれば、インピーダンスの変動が大きい負荷に対して安定した電力を供給する高圧電源装置が提案されている。この高圧電源装置は、環境状態に応じて、昇圧トランスの１次巻線側に供給する直流電圧の電圧値の変更、信号生成手段により生成されるパルス幅変調信号の間引き、および信号生成手段により生成されるパルス幅変調信号の周波数の変更の少なくとも１つを行う。特許文献２によれば、容量性負荷のための直流高電圧電源装置において、容量性負荷の充電速度の高速化と、オーバーシュートやハンチングのないように出力を安定化することとを両立する発明が記載されている。具体的には、特許文献２の発明は、出力電圧が基準電圧の９０％に達するまでは負荷を急速に充電し、９０％に達すると充電速度を緩やかにしてオーバーシュートやハンチングを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１０２２４９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】
【０００４】
特許文献１の発明は、環境に依存して負荷が大きく変動しても出力電圧を安定化できるかもしれない。しかし、トランスの１次側の直流電圧を変更することにより出力を立ち上げる手法では、出力電圧を高速に立上げることが難しい。これは、トランスの１次側に配置されている電解コンデンサの充電時間がボトルネックになるからである。パルス幅変調信号を間引く手法では、出力能力の強いトランスの出力を定電圧制御する際にリップルが大きくなりやすくなってしまう。さらに、パルス幅変調信号の周波数を変更する手法では、トランスの特性に依存して所望の出力電圧が得られないおそれがある。特許文献２の発明は、ＰＷＭパルスを出力する回路の入力側に積分回路が配置されており、ＰＷＭパルスのオンデューティ幅を最大のデューティ幅まで立ち上げる際の起動時間（積分時間）が必要になってしまう。そこで、本発明は、出力電圧のオーバーシュートやアンダーシュートを抑制しつつ、出力電圧の立ち上げ時間をさらに短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、たとえば、
昇圧トランスと、
前記昇圧トランスを駆動するスイッチ回路と、
前記スイッチ回路を駆動するスイッチング制御信号を生成する信号生成部と、
前記昇圧トランスの１次側へ供給電圧を生成する電圧供給回路と、
前記電圧供給回路からの供給電圧の設定値を決定する設定値決定部と、
前記昇圧トランスの２次側における出力電圧を検知する電圧検知回路と、
前記スイッチ回路および前記電圧供給回路を制御する制御部と
を有し、
前記制御部は、前記出力電圧が前記出力電圧の目標値になる前の閾値に達するまでの期間では、前記スイッチング制御信号の周波数またはデューティ比を調整することで前記出力電圧を調整するスイッチング制御を採用し、前記出力電圧が前記閾値に達した後の期間では、前記出力電圧が前記閾値に達したときの前記スイッチング制御信号の状態を維持しつつ、前記供給電圧を調整することで前記出力電圧を調整する供給電圧制御を採用することを特徴とする電圧発生装置。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、電圧発生装置は、目標値よりも小さい閾値に出力電圧が達するまでの期間ではスイッチング制御によって出力電圧を立ち上げ、その後は出力電圧が閾値に達したときのスイッチング制御信号の状態を維持しつつ供給電圧制御によって出力電圧を目標値に近づける。つまり、スイッチング制御によって出力電圧の高速立ち上げが実現される。さらに、目標値付近では供給電圧制御によって出力電圧を目標値に制御することでオーバーシュートやアンダーシュートが抑制される。このように、本発明は、出力電圧のオーバーシュートやアンダーシュートを抑制しつつ、出力電圧の立ち上げ時間をさらに短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】電圧発生装置の機能ブロック図
【図２】電圧発生装置の制御方法の一例を示すフローチャート
【図３】出力電圧の立ち上げ波形、供給電圧の立ち上げ波形、目標値、閾値および設定値の関係の一例を示す図
【図４】電圧発生装置の回路図
【図５】スイッチング制御と供給電圧制御とのそれぞれの出力電圧立ち上がり時間の一例を示す図
【図６】スイッチング制御信号の周波数と出力電圧との対応関係（昇圧トランスの特性）の一例を示す図
【図７】（Ａ）はスイッチング制御により可変される出力電圧を示し、（Ｂ）は供給電圧制御により可変される出力電圧を示す図
【図８】電圧発生装置の制御方法の一例を示すフローチャート
【図９】スイッチング制御信号のデューティ比と出力電圧との関係（昇圧トランスの特性）の一例を示す図
【図１０】電圧発生装置の機能ブロック図
【図１１】電圧発生装置の回路図
【図１２】電圧発生装置の制御方法の一例を示すフローチャート
【図１３】出力電圧の立ち上げ波形、目標値および閾値の一例を示す図
【図１４】画像形成装置の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜実施例１＞
本実施例の電圧発生装置は、目標値よりも小さい閾値に出力電圧が達するまでの期間はスイッチング制御によって出力電圧を立ち上げ、その後は出力電圧が閾値に達したときのスイッチング制御信号の状態を維持しつつ供給電圧制御によって出力電圧を目標値に近づける。つまり、スイッチング制御によって出力電圧を高速に立ち上げ、目標値付近では供給電圧制御によって出力電圧を目標値に安定的に制御することでオーバーシュートやアンダーシュートが抑制される。
【０００９】
図１は、電圧発生装置１００を構成する高圧電源部２００とコントローラ３００とを示すブロック図である。高圧電源部２００において、電圧供給回路３は、昇圧トランス１の１次側へ供給電圧Ｖ１を生成する電圧供給回路の一例である。電圧供給回路３は、たとえば、コントローラ３００から供給電圧信号（以下、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴと称す）にしたがった供給電圧Ｖ１を生成して昇圧トランス１の１次側に印加する。スイッチ回路４は、コントローラ３００からのスイッチング制御信号（以下、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴと称す）にしたがって昇圧トランス１を駆動する回路である。昇圧トランス１は、電圧供給回路３から供給された１次側電圧（供給電圧Ｖ１）を２次側電圧Ｖ２に昇圧する電圧変換モジュールである。整流回路２は、昇圧トランス１の２次側に接続され、昇圧トランス１の２次側巻線から出力される２次側電圧Ｖ２を整流し、直流の出力電圧Ｖｈｐを生成する回路である。出力検出回路６は、昇圧トランス１の整流後の出力電圧Ｖｈｐを検出する回路である。負荷８は、高圧電源部２００の出力端に接続され、出力電圧Ｖｈｐを印加される負荷である。
【００１０】
環境センサ５は、環境条件（例：水分量、湿度または温度）を検知するセンサである。コントローラ３００は、スイッチ回路４および電圧供給回路３を制御する制御部の一例である。コントローラ３００は、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴを出力するポートと、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴを出力するポートと、出力電圧Ｖｈｐに比例した電圧（便宜上この電圧も出力電圧Ｖｈｐと称す）を入力する入力ポートを有する。コントローラ３００は、環境センサ５や出力検出回路６の検知結果に基づいてＰＷＭＰ＿ＣＮＴやＣＬＫＰ＿ＣＮＴを生成し、電圧供給回路３やスイッチ回路４を制御する。なお、出力検出回路６は、昇圧トランス１の２次側における出力電圧Ｖｈｐを検知する電圧検知回路の一例である。
【００１１】
コントローラ３００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含み、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することで様々な機能を実現する。目標値設定部１０は、環境センサ５により検知された環境条件に基づき目標値Ｖｔを決定する目標値決定部として機能する。つまり、目標値設定部１０は、環境センサ５の検知結果から昇圧トランス１の出力電圧Ｖｈｐの目標値Ｖｔを決定する。閾値設定部１１は、たとえば、環境センサ５の検知結果、昇圧トランス１の目標値Ｖｔまたは負荷８のインピーダンスのいずれかに応じて閾値Ｔｈを決定する閾値決定部として機能する。設定値決定部１５は、環境センサ５の検知結果、目標値Ｖｔまたは閾値Ｔｈに応じて供給電圧Ｖ１の設定値Ｖ１ｓｅｔを決定し、供給電圧制御部１２に設定する。供給電圧制御部１２は、設定値決定部１５により設定された設定値Ｖ１ｓｅｔに応じて供給電圧信号ＰＷＭＰ＿ＣＮＴを生成し、電圧供給回路３に供給する。設定値決定部１５は、電圧供給回路３からの供給電圧Ｖ１の設定値Ｖ１ｓｅｔを決定する設定値決定部の一例である。スイッチング制御部１３は、スイッチ回路を駆動するスイッチング制御信号を生成する信号生成部の一例である。スイッチング制御部１３は、たとえば、比較部１４における閾値Ｔｈと出力電圧Ｖｈｐとの比較結果に応じてＣＬＫＰ＿ＣＮＴを生成し、スイッチ回路４に供給する。比較部１４は、出力電圧Ｖｈｐの目標値Ｖｔよりも小さい閾値Ｔｈと出力電圧Ｖｈｐとを比較する比較部の一例である。起動指示監視部１６は、上位のコントローラから高圧電源部２００を起動することを示す起動指示を受信したか否かを監視する。なお、起動指示は、出力電圧Ｖｈｐの出力開始を指示する命令である。
【００１２】
図２、図３を用いて電圧発生装置１００の動作について説明する。図２は、コントローラ３００に備わるＣＰＵが実行するプログラムの各ステップを示すフローチャートである。ＣＰＵはＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することで、上述した各部として機能する。図３は、出力電圧Ｖｈｐと供給電圧Ｖ１との関係および制御の切り替えを説明するための図である。実施例１では、図３に示すように、高圧電源部２００を起動してから出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈに到達するまでの領域をスイッチング制御領域と呼ぶことにする。また、出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈに到達したとき以降の制御領域を供給電圧制御領域と呼ぶことにする。とりわけ、実施例１では、出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｖｔに到達したことを比較部１４が検知すると、コントローラ３００は、スイッチング制御領域から供給電圧制御領域に遷移する。スイッチング制御領域は出力電圧Ｖｈｐを高速に立ち上げる領域（高速立ち上げ領域）であり、供給電圧制御領域は出力電圧Ｖｈｐを目標値Ｖｔに対して精度よくかつ安定して制御する領域である。なお、供給電圧制御領域は、さらに、出力電圧Ｖｈｐを閾値Ｔｈから目標値Ｖｔまで上昇させる領域（安定立ち上げ領域）と、出力電圧Ｖｈｐを目標値Ｖｔに維持する領域（定電圧制御領域）とに分かれている。
【００１３】
Ｓ２０１で、コントローラ３００（目標値設定部１０）は、環境センサ５の検知結果（環境条件）に応じて出力電圧Ｖｈｐの目標値Ｖｔを決定する。目標値Ｖｔは、環境条件と目標値Ｖｔとの対応関係を表すテーブルまたは数式などを用いて決定される。
【００１４】
Ｓ２０２で、コントローラ３００（閾値設定部１１）は、目標値Ｖｔに基づき、出力電圧Ｖｈｐがオーバーシュートしないような閾値Ｔｈを決定する。たとえば、コントローラ３００は、テーブルまたは数式などを用いて目標値Ｖｔから閾値Ｔｈを決定する。たとえば、目標値Ｖｔの９０％の電圧値が閾値Ｔｈとして決定される（Ｔｈ＝０．９Ｖｔ）。
【００１５】
Ｓ２０３で、コントローラ３００（設定値決定部１５）は、目標値Ｖｔに基づき、供給電圧Ｖ１の設定値Ｖ１ｓｅｔを決定する。たとえば、コントローラ３００は、テーブルまたは数式などを用いて目標値Ｖｔから設定値Ｖ１ｓｅｔを決定する。
【００１６】
Ｓ２０４で、コントローラ３００（供給電圧制御部１２）は、設定値決定部１５により決定された設定値Ｖ１ｓｅｔと一致する供給電圧Ｖ１が電圧供給回路３から出力されるように、設定値Ｖ１ｓｅｔに基づきＰＷＭＰ＿ＣＮＴを生成して電圧供給回路３に供給する。電圧供給回路３は、供給電圧Ｖ１が設定値Ｖ１ｓｅｔに一致するよう供給電圧Ｖ１を調整する。その結果、供給電圧Ｖ１は設定値Ｖ１ｓｅｔに維持される。このように供給電圧Ｖ１は予め所望の電圧に立ち上げられる。電圧供給回路３にはコンデンサが設けられており、そのコンデンサの両端電圧が供給電圧Ｖ１となるように充電される。よって、予めコンデンサの充電を済ませておくことで、出力電圧Ｖｈｐの立ち上げ時間をさらに短縮できるであろう。
【００１７】
Ｓ２０５で、コントローラ３００（起動指示監視部１６）は、コントローラ３００を制御する上位のコントローラから高圧電源部２００を起動することを示す起動指示を受信したか否かを判定する。起動指示を受信すると、Ｓ２０６に進む。
【００１８】
Ｓ２０６で、コントローラ３００は、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴを用いてスイッチ回路４を駆動し、出力電圧Ｖｈｐの出力を昇圧トランス１に開始させる。
【００１９】
Ｓ２０７で、コントローラ３００（比較部１４）は、出力電圧Ｖｈｐと閾値Ｔｈとを比較し、出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈ以上になったかどうかを判定する。出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈ未満であれば、Ｓ２０８に進む。
【００２０】
Ｓ２０８で、コントローラ３００（スイッチング制御部１３）は、出力電圧Ｖｈｐがさらに上昇するようにＣＬＫＰ＿ＣＮＴを調整し、Ｓ２０７に戻る。たとえば、コントローラ３００は、出力電圧Ｖｈｐが増加するようにＣＬＫＰ＿ＣＮＴの周波数（周期Ｔ）を所定の調整値だけ変更する。たとえば、コントローラ３００は、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴの周波数を低下させることで、出力電圧Ｖｈｐを上昇させる。つまり、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴの周波数が高い周波数から低い周波数へとスイープされる。なお、出力電圧Ｖｈｐを上昇させるためには、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴの周波数を増加させる必要がある場合もある。この場合は、コントローラ３００がＣＬＫＰ＿ＣＮＴの周波数を増加させる。つまり、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴの周波数が低い周波数から高い周波数へとスイープされる。このようにスイッチング制御領域は、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴの周波数を調整することで、出力電圧Ｖｈｐを立ち上げる。供給電圧Ｖ１の設定値Ｖ１ｓｅｔを調整して出力電圧Ｖｈｐを上昇させる供給電圧制御と比較して、スイッチング制御では、より高速に出力電圧Ｖｈｐを閾値Ｔｈまで立ち上げることができる。なお、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴはパルス信号であるが、オフ時間τｏｆｆは固定されたまま、周波数だけが変更される。このように、スイッチング制御部１３は、パルス信号であるスイッチング制御信号のオフ時間を固定しつつ周波数を可変制御することで、出力電圧を制御する信号生成部として機能する。
【００２１】
Ｓ２０７で出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈに到達すると、Ｓ２０９以降のステップ（つまり供給電圧制御領域）に遷移する。Ｓ２０９で、コントローラ３００（スイッチング制御部１３）は、出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈに到達したときのＣＬＫＰ＿ＣＮＴの周波数ｆ１をＲＡＭに保持し、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴの周波数をｆ１に固定する。
【００２２】
Ｓ２１０で、コントローラ３００（供給電圧制御部１２）は、出力電圧Ｖｈｐと目標値Ｖｔとを比較部１４に比較させ、出力電圧Ｖｈｐが目標値Ｖｔに近づくように比較結果に応じてＰＷＭＰ＿ＣＮＴを調整する。ＰＷＭＰ＿ＣＮＴは、設定値Ｖ１ｓｅｔに応じてパルス幅変調された供給電圧信号である。電圧供給回路３は、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴに応じて供給電圧Ｖ１を可変制御する。図３が示すように、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴの周波数を固定し、供給電圧Ｖ１を調整することで、出力電圧Ｖｈｐの変化は緩やかとなり、オーバーシュートやハンチングが発生しにくくなる。出力電圧Ｖｈｐが目標値Ｖｔに到達すると、Ｓ２１１に進む。
【００２３】
Ｓ２１１で、コントローラ３００（供給電圧制御部１２）は、出力電圧Ｖｈｐが目標値Ｖｔに維持されるようＰＷＭＰ＿ＣＮＴにより定電圧制御を実行する。つまり、定電圧制御は、供給電圧制御方式により実現される。
【００２４】
Ｓ２１２で、コントローラ３００は、上位のコントローラから終了指示を受信したかどうかを判定する。終了指示を受信すると、コントローラ３００は、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴやＣＬＫＰ＿ＣＮＴの出力を停止し、高圧電源部２００を停止させる。
【００２５】
図４は高圧電源部２００の各部を構成する回路の一例を示す回路図である。電圧供給回路３の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１の制御端子に、保護抵抗Ｒ１を介して、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴが入力される。ＦＥＴ  Ｑ１の電流流出端子は抵抗Ｒ２を介して電源Ｖｃｃに接続されている。ＦＥＴ  Ｑ１の電流流入端子は接地されている。ＦＥＴ  Ｑ１の電流流出端子はさらにコンデンサＣ１の一端と、抵抗Ｒ３の一端とに接続されている。コンデンサＣ１の他端は接地されている。抵抗Ｒ３の他端はトランジスタＱ２のベースに接続されている。トランジスタＱ２のコレクタは抵抗Ｒ４を介して電源に接続されている。トランジスタＱ２のエミッタはコンデンサＣ２を介して接地されている。さらに、トランジスタＱ２のエミッタは、トランスＴ１の一次巻き線の一端に接続されている。ＰＷＭＰ＿ＣＮＴによってＦＥＴ  Ｑ１が駆動され、さらにトランジスタＱ２が制御される。これにより、コンデンサＣ２に所定の電圧（供給電圧Ｖ１）が印加される。コンデンサＣ２の両端電圧（充電電圧）が、昇圧トランス１を構成するトランスＴ１の１次側に印加されることになる。
【００２６】
スイッチ回路４は、ＦＥＴ  Ｑ３によって構成されている。ＦＥＴ  Ｑ３の制御端子には保護抵抗Ｒ５を介してＣＬＫＰ＿ＣＮＴが印加される。ＦＥＴ  Ｑ３の電流流出端子はトランスＴ１の一次巻き線の他端に接続されている。ＦＥＴ  Ｑ３の電流流出端子と電流流入端子との間にはコンデンサＣ３が設けられている。昇圧トランス１とコンデンサＣ３は共振回路を形成している。
【００２７】
整流回路２は、ダイオードＤ１とコンデンサＣ４とで構成されている。ダイオードＤ１のアノードはトランスＴ１の２次巻線の一端に接続されている。ダイオードＤ１のカソードはコンデンサＣ４の一端と抵抗Ｒ７の一端と抵抗Ｒ８の一端と抵抗Ｒ１０の一端とに接続されている。コンデンサＣ４の他端はトランスＴ１の２次巻線の他端に接続されているとともに、接地されている。抵抗Ｒ７の他端も接地されている。このように昇圧トランス１の２次側電圧Ｖ２はダイオードＤ１によって整流され、コンデンサＣ４によって平滑化されて、出力電圧Ｖｈｐとなる。直流電圧である出力電圧Ｖｈｐが負荷８に印加される。出力検出回路６は、出力電圧Ｖｈｐを抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９の抵抗比で分圧する分圧回路（電圧検知回路）である。出力電圧Ｖｈｐに比例した電圧がコントローラ３００に入力される。
【００２８】
＜スイッチング制御の利点＞
図４、図５および図６を用いて実施例１の詳細な動作について説明する。ＰＷＭＰ＿ＣＮＴは、一種のパルス信号である。供給電圧制御部１２は、設定値Ｖ１ｓｅｔに応じたデューティ比でＰＷＭＰ＿ＣＮＴを生成し、電圧供給回路３に供給して駆動する。図４が示すように、電圧供給回路３のコンデンサＣ２が充電され、コンデンサＣ２の両端電圧が供給電圧Ｖ１として昇圧トランス１の１次側に印加される。コンデンサＣ２は、昇圧トランス１の一次側に並列に接続されている。
【００２９】
ところで、電圧供給回路３の設定値Ｖ１ｓｅｔを調整することで、昇圧トランス１の出力電圧Ｖｈｐを制御することができる。電圧供給回路３による出力電圧Ｖｈｐの制御（供給電圧制御）では、昇圧トランス１のスイッチング駆動と、昇圧トランス１の１次側への電圧供給とが並行して実行される。そのため、コンデンサＣ２の充電時間に応じて、出力電圧Ｖｈｐの立ち上がり時間が長くなってしまうという課題がある。
【００３０】
一方、本実施例では、コンデンサＣ２が所望の電圧（Ｖ１ｓｅｔ）に予め充電された後で、スイッチ回路４が高速に昇圧トランス１の出力電圧を立ち上げる。これによって、昇圧トランス１の出力電圧Ｖｈｐのさらなる高速立ち上げが可能となる。
【００３１】
図５は、供給電圧制御による立ち上げ時間とスイッチング制御による立ち上げ時間とを示した図である。供給電圧制御では、スイッチ回路４が一定駆動され、電圧供給回路３の設定値Ｖ１ｓｅｔを調整することで昇圧トランス１の出力電圧Ｖｈｐが調整される。スイッチング制御では、昇圧トランス１の設定値Ｖ１ｓｅｔを一定とし、スイッチ回路４の制御によって出力電圧Ｖｈｐが調整される。
【００３２】
図５に示すように、供給電圧制御では、スイッチング制御に比べて昇圧トランス１の出力電圧Ｖｈｐの立ち上がりが遅い。これは、供給電圧制御の立ち上げ時間が、コンデンサＣ２の充電時間に依存しているためである。一方、スイッチング制御では、コンデンサＣ２が予め充電された状態でスイッチング駆動のみによって出力電圧Ｖｈｐが制御される。そのため、コンデンサＣ２の充電時間に立ち上がり時間が依存しない。
【００３３】
そこで、本実施例では、出力電圧Ｖｈｐの高速立ち上げのため、スイッチング制御を採用している。とりわけ、上位コントローラから起動指示が来る（Ｓ２０５でＹＥＳとなる）前までに、コントローラ３００は、設定値Ｖ１ｓｅｔを決定し、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴを電圧供給回路３に供給して、コンデンサＣ２を予め充電する。図３が示すように、コンデンサＣ２が予め充電され、供給電圧Ｖ１が設定値Ｖ１ｓｅｔに維持される。
【００３４】
ところで、設定値Ｖ１ｓｅｔは、昇圧トランス１の出力特性に依存して決定される。図６は、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴのオフ時間τｏｆｆをある一定の値で固定して周波数変調駆動したときの出力電圧Ｖｈｐの一例を示している。ＣＬＫＰ＿ＣＮＴはパルス信号であり、オフ時間を制御したり、周波数変調を適用したりすることが可能である。図６が示すように、出力電圧Ｖｈｐは、供給電圧Ｖ１（設定値Ｖ１ｓｅｔ）とＣＬＫＰ＿ＣＮＴの周波数に応じて異なる。このような特性を持つ昇圧トランス１では、ある設定値Ｖ１ｓｅｔを用いて出力可能な出力電圧Ｖｈｐの上限値が目標値Ｖｔより低いことがある。たとえば、設定値Ｖ１ｓｅｔを１Ｖに設定してしまうと、Ｖｈｐを３ｋＶにすることができない。この場合は、設定値Ｖ１ｓｅｔを８Ｖに設定し、かつ、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴの周波数を６０ｋＨｚ以上に設定すれば、Ｖｈｐを３ｋＶにすることができる。なお、上述した設定値Ｖ１ｓｅｔを決定するためのテーブルや数式は、昇圧トランス１の出力特性が考慮されて、決定されている。
【００３５】
＜供給電圧制御の利点＞
実施例１では、コントローラ３００（制御方式切替部）がスイッチング制御と供給電圧制御とを切り替えることで、出力電圧Ｖｈｐの高速立ち上げと、出力電圧Ｖｈｐの安定化とを達成している。スイッチング制御の利点についてはすでに説明したので、ここでは、供給電圧制御の利点について説明する。
【００３６】
出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈに到達するまではスイッチング制御が採用される。スイッチング制御では、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴのパルスのオフ時間をある値に固定しつつ周波数を制御することによってスイッチ回路４を駆動して、昇圧トランス１の１次側に電力が供給される。
【００３７】
より具体的に説明すると、整流回路２は、昇圧トランス１の２次側に出力された交流の２次側電圧Ｖ２を整流して直流電圧（出力電圧Ｖｈｐ）を出力する。比較部１４が出力検出回路６により検出された出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈに未到達であると判定するときは、スイッチング制御部１３が、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴのオフ時間τｏｆｆをある値に固定したまま、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴの周波数を高周波から低周波方向へスイープさせる。これにより、昇圧トランス１の１次側のスイッチング駆動のデューティ比が上昇するため、昇圧トランス１の１次側に供給される電力が増加する。ＣＬＫＰ＿ＣＮＴのパルスのオフ時間τｏｆｆは昇圧トランス１とコンデンサＣ３の共振回路によって決定される。よって、共振電圧が形成されるのに十分な時間が必要である。実施例１のような特性の昇圧トランス１では、単純にオフ時間τｏｆｆを固定せずにデューティ比を変更する（たとえば、周波数を固定してデューティ比Ｄを上げる）と、共振電圧の形成時間が不十分になって、共振電圧の波形が崩れてしまうことがある。その結果、昇圧トランス１の１次側の電力がうまく２次側に変換されなくなってしまうだろう。そのため、オフ時間τｏｆｆの設定は重要となる。
【００３８】
出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈに到達したことを比較部１４が検知すると、スイッチング制御部１３は、１次側の制御方式をスイッチング制御から供給電圧制御に切り替える。スイッチング制御部１３は、出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈに到達した時点の周波数ｆ１にＣＬＫＰ＿ＣＮＴの周波数を固定してスイッチ回路４の駆動を継続する。周波数ｆ１が固定されるため、スイッチング制御による出力電圧Ｖｈｐの上昇も停止する。
【００３９】
図７（Ａ）は、スイッチング制御における出力電圧Ｖｈｐの変化の一例を示す図である。図７（Ｂ）は、供給電圧制御における出力電圧Ｖｈｐの変化の一例を示す図である。上述したように、スイッチング制御は、供給電圧制御と比較して、出力電圧Ｖｈｐの高速立上げが可能である。一方で、スイッチング制御は、図７（Ａ）に示すように、周波数を変調すると出力電圧Ｖｈｐの変化幅が大きい。そのため、定電圧制御領域ではリップルが大きくなる。一方で、図７（Ｂ）が示すように、供給電圧制御であればリップルは小さい。そこで、出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈに到達した時点で供給電圧制御に切り換えることで、出力電圧Ｖｈｐを目標値Ｖｔに精度よく近づけるとともに、安定して維持できるようになる。
【００４０】
以上説明したように、実施例１によれば、コントローラ３００は、出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈに達するまでの期間では、スイッチング制御信号の周波数を調整することで出力電圧Ｖｈｐを調整するスイッチング制御を採用する。これにより、出力電圧Ｖｈｐを高速に立ち上げることが可能となる。コントローラ３００は、出力電圧Ｖｈｐが閾値に達した後の期間では、出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈに達したときのスイッチング制御信号の状態を維持する。さらに、コントローラ３００は、供給電圧Ｖ１を調整することで出力電圧Ｖｈｐを調整する供給電圧制御を採用する。これにより、出力電圧Ｖｈｐがオーバーシュートやアンダーシュートしにくくなり、目標値Ｖｔに安定して維持されるようになる。このように、実施例１では、スイッチング制御によって出力電圧を高速に立ち上げ、目標値付近では供給電圧制御によって出力電圧を目標値に制御することで、オーバーシュートやアンダーシュートが抑制される。また、出力電圧Ｖｈｐが目標値Ｖｔに維持される定電圧制御領域では、供給電圧制御が採用されるため、リップルやハンチング等の電圧振動を小さくすることができる。
【００４１】
コントローラ３００が、目標値Ｖｔ、閾値Ｔｈ、設定値Ｖ１ｓｅｔを予め実行しておくことで、さらに、立ち上げ時間を短縮できるであろう。とりわけ、起動指示監視部１６が起動指示を検知する前までに、コントローラ３００が、目標値Ｖｔ、閾値Ｔｈ、設定値Ｖ１ｓｅｔを決定し、供給電圧Ｖ１を設定値Ｖ１ｓｅｔへと制御する。電圧供給回路３は、昇圧トランス１の一次側に並列に接続されたコンデンサＣ２を有している。よって、起動指示監視部１６が起動指示を検知する前までに、コンデンサＣ２の両端電圧が設定値Ｖ１ｓｅｔとなるようにコンデンサＣ２が充電される。そして、起動指示監視部１６が起動指示を検知すると、コントローラ３００は、スイッチング制御信号の周波数またはデューティ比を調整し、出力電圧Ｖｈｐの立ち上げを開始する。よって、充電時間が出力電圧Ｖｈｐの立ち上げ時間に影響しにくくなり、出力電圧Ｖｈｐのさらなる高速立ち上げが実現されよう。
【００４２】
コントローラ３００は、環境センサ５により検知された環境条件に基づき目標値Ｖｔを決定するため、環境条件が変化しても適切に目標値Ｖｔを決定することができる。適切に目標値Ｖｔを決定することで、出力電圧Ｖｈｐを安定して制御できるようになろう。
【００４３】
図３が示すように、設定値決定部１５は、出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈに達するまでの期間では、設定値Ｖ１ｓｅｔを一定に維持し、出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈ以上になった後の期間では、設定値Ｖ１ｓｅｔを可変制御することで、供給電圧Ｖ１を調整する。これにより、出力電圧Ｖｈｐの供給電圧制御が実現される。
【００４４】
閾値設定部１１は、目標値Ｖｔなどに応じて閾値Ｔｈを決定することで、出力電圧Ｖｈｐのオーバーシュートやアンダーシュートを抑制できる。
【００４５】
＜実施例２＞
実施例１では、オンとオフとを繰り返すパルス信号であるスイッチング制御信号のオフ時間τｏｆｆを固定しつつ周波数（周期Ｔ）を制御することで、スイッチング制御を実現していた。一方で、周波数以外のパラメータを制御することでスイッチング制御を実現することも可能である。そこで、実施例２では、スイッチング制御信号のデューティ比Ｄを制御することで、スイッチング制御を実現する。なお、その他の点は実施例１と同一であるため、説明を省略する。
【００４６】
図８は、コントローラ３００に備わるＣＰＵが実行するプログラムの各ステップを示すフローチャートである。図２に示したフローチャートと共通する点については同一の参照符号を付与することで説明の簡明化を図る。Ｓ２０１ないしＳ２０６を実行し、Ｓ２０７に進む。Ｓ２０７で、コントローラ３００（比較部１４）は、出力電圧Ｖｈｐと閾値Ｔｈとを比較し、出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈ以上になったかどうかを判定する。出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈ未満であれば、Ｓ８０１に進む。
【００４７】
Ｓ８０１で、コントローラ３００（スイッチング制御部１３）は、スイッチング制御信号ＣＬＫＰ＿ＣＮＴのデューティ比Ｄを所定量Δだけ増加し、Ｓ２０７に進む。デューティ比Ｄは、スイッチング制御信号ＣＬＫＰ＿ＣＮＴの周期Ｔとパルスがオンとなる時間（τｏｎ）とで定義される（Ｄ＝τｏｎ／Ｔ）。ここで、スイッチング制御信号ＣＬＫＰ＿ＣＮＴの周期Ｔとパルスがオフとなる時間はオフ時間τｏｆｆであるから、Ｔ＝τｏｎ＋τｏｆｆである。スイッチング制御部１３は、周期Ｔを固定しつつ、τｏｎを増加することで、デューティ比Ｄを増加する。Ｓ２０７で、出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈ以上になったと判定されると、Ｓ８０３に進む。
【００４８】
Ｓ８０２で、スイッチング制御部１３は、出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈに達したときのデューティ比Ｄ０をＲＡＭに保持し、デューティ比ＤをＤ０に固定する。その後、Ｓ２１０、Ｓ２１１では、デューティ比ＤがＤ０に固定された状態で、供給電圧制御が実行される。
【００４９】
図９は、スイッチング制御信号ＣＬＫＰ＿ＣＮＴのデューティ比を制御したときの昇圧トランス１の出力電圧Ｖｈｐの一例を示した図である。図９によれば、デューティ比Ｄが大きいほど出力電圧Ｖｈｐが高くなることが示されている。同様に、デューティ比Ｄが小さいほど、出力電圧Ｖｈｐは低くなる。
【００５０】
このように、実施例２では、昇圧トランス１の立ち上げに先立って供給電圧Ｖ１が設定されたあと、デューティ比Ｄが制御されたＣＬＫＰ＿ＣＮＴによってスイッチ回路４が駆動される。つまり、スイッチング制御が開始される。とりわけ、昇圧トランス１の出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈに到達するまでは、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴのデューティ比Ｄを上昇させることで、昇圧トランス１の出力電圧Ｖｈｐが上昇する。出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈに到達すると、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴのデューティ比ＤがＤ０に固定され、デューティ比Ｄ０のＣＬＫＰ＿ＣＮＴによってスイッチ回路４が継続して駆動される。また、出力電圧Ｖｈｐの制御方式が、スイッチング制御から供給電圧制御（ＰＷＭＰ＿ＣＮＴによる制御）に切り換えられる。よって、供給電圧制御によって、出力電圧Ｖｈｐが目標値Ｖｔに維持されるように定電圧制御される。つまり、供給電圧制御によって安定して出力電圧Ｖｈｐが制御される。
【００５１】
このように実施例２では、スイッチング制御部１３は、パルス信号であるスイッチング制御信号のデューティ比Ｄを可変制御することで出力電圧Ｖｈｐを制御する信号生成部として機能する。つまり、コントローラ３００は、スイッチング制御信号のデューティ比Ｄを制御することで、スイッチング制御を実現し、実施例１と同様の効果を達成している。つまり、実施例２は、スイッチング制御によって出力電圧Ｖｈｐを高速に閾値Ｔｈまで立ち上げることができる。その後は、供給電圧制御によって精度よく出力電圧Ｖｈｐが目標値Ｖｔに維持される。スイッチング制御では、周波数やデューティ比Ｄのどちらを可変しても出力電圧Ｖｈｐの変化幅が大きくなるため高速化には有利であるが、安定性では供給電圧制御の方が有利である。そこで、出力電圧Ｖｈｐの最初の立ち上げ区間ではスイッチング制御が実行され、出力電圧Ｖｈｐの最後の立ち上げ区間（微調整区間）では供給電圧制御が実行される。出力電圧Ｖｈｐの維持区間でも供給電圧制御が実行される。よって、出力電圧Ｖｈｐの高速立ち上げと、安定性とを両立することができる。
【００５２】
＜実施例３＞
実施例３は、実施例１、２の構成に負荷８のインピーダンスの変動をさらに考慮する発明である。そのため、実施例１、２と共通する部分については同一の参照符号を付与することで説明の簡潔化を図る。
【００５３】
図１０は電圧発生装置１００を示すブロック図である。図１０では、負荷８に流れる電流を検知するための電流検知回路７が設けられている。負荷８に流れる電流は負荷８のインピーダンスに連動して変化する。よって、負荷８に流れる電流から負荷８のインピーダンスを特定できる。よって、電流検知回路７は、出力電圧Ｖｈｐを印加される負荷８のインピーダンスを検出する負荷検出部としても機能する。
【００５４】
図１１は高圧電源部２００の回路構成値一例を示す図である。電流検知回路７は、抵抗Ｒ１７、Ｒ１８、Ｒ１９とオペアンプＯＰ１を有している。オペアンプＯＰ１の反転入力端子は、抵抗Ｒ９および接地電位に接続されている。オペアンプＯＰ１の非反転入力端子は抵抗Ｒ１７の一端と抵抗Ｒ１８の一端とに接続されている。抵抗Ｒ１７の他端は電源に接続されている。抵抗Ｒ１８の他端は接地されている。抵抗Ｒ１８の他端はオペアンプＯＰ１の出力端子に接続されている。抵抗Ｒ１７、Ｒ１８はオペアンプＯＰ１の基準電圧を決める抵抗である。図１１から明らかなように抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ９には負荷に流れる電流Ｉｈｐと相関のある電流が流れる。電流Ｉｈｐを電流検知回路７で検出し、検出値をコントローラ３００に渡す。つまり、抵抗Ｒ１９によって電流Ｉｈｐは電流から電圧に変換されて、コントローラ３００に渡される。コントローラ３００は、環境センサ５の検知結果や電流検知回路７の検知結果に基づき昇圧トランス１の目標値Ｖｔや設定値Ｖ１ｓｅｔ、閾値Ｔｈを決定する。このように、コントローラ３００の閾値設定部１１は、電流検知回路７の検知結果である負荷８のインピーダンスに応じて閾値Ｔｈを決定する閾値決定部として機能する。なお、負荷８のインピーダンスに応じて目標値Ｖｔが決定され、目標値Ｖｔに応じて閾値Ｔｈが決定されてもよい。このように、間接的に、環境センサ５の検知結果から閾値Ｔｈが決定されてもよい。
【００５５】
図１２は、コントローラ３００に備わるＣＰＵが実行するプログラムの各ステップを示すフローチャートである。図１２では、図２に示したＳ２０３がＳ１２０１に置換されている。もちろん、Ｓ２０８、Ｓ２０９は実施例２のＳ８０１、Ｓ８０２に置換されてもよい。Ｓ２０１、Ｓ２０２が実行された後でＳ１２０１に進む。なお、Ｓ２０２において、閾値設定部１１は、目標値Ｖｔと閾値Ｔｈとの差が常に一定値ｖとなるように、閾値Ｔｈを決定してもよい（Ｔｈ＝Ｖｔ−ｖ）。
【００５６】
図１３に示すように、閾値設定部１１は、目標値Ｖｔが高ければ目標値Ｖｔに対する閾値Ｔｈの割合を大きくする（Ｔｈ１＝Ｖｔ１−ｖ）。つまり、Ｔｈ１＝０．９・Ｖｔ１となる。一方で、目標値Ｖｔが相対的に低ければ、閾値設定部１１は、目標値Ｖｔに対する閾値Ｔｈの割合を小さくする（Ｔｈ２＝Ｖｔ−ｖ）。つまり、Ｔｈ２＝０．８・Ｖｔ２となる。これは、高い電圧を出力する場合に比べて低い電圧を出力する場合の方が、昇圧トランス１の出力能力を上げやすいからである。これは、オーバーシュートを招きやすい。そこで、この閾値決定方法を用いることで、目標値Ｖｔが低ければ、目標値Ｖｔと差分ｖとの比を小さくし、早めにスイッチング制御から供給電圧制御領域へ切り替えられる。その結果、スイッチング制御が適用される領域よりも供給電圧制御が適用される領域の方が相対的に広くなり、オーバーシュートを抑制しやすくなる。一方、目標値Ｖｔが高ければ、目標値Ｖｔと差分ｖとの比を大きくし、遅めにスイッチング制御から供給電圧制御領域へ切り替えられる。つまり、スイッチング制御が適用される領域よりも供給電圧制御が適用される領域の方が相対的に狭くなり、高速立ち上げが可能となる。
【００５７】
Ｓ１２０１で、コントローラ３００（設定値決定部１５）は、環境センサ５の検知した環境条件（例：温度や湿度）またはその派生情報（例：目標値または閾値）に基づいて設定値Ｖ１ｓｅｔを決定する。たとえば、コントローラ３００（設定値決定部１５）は、環境条件に基づき、初期の設定値Ｖ１ｓｅｔ０を決定し、供給電圧制御部１２に設定する。設定値決定部１５は、たとえば、テーブルまたは数式などを用いて環境条件、目標値Ｖｔまたは閾値Ｔｈから初期の設定値Ｖ１ｓｅｔ０を決定する。供給電圧制御部１２は、負荷８のインピーダンスを決定するための初期の供給電圧Ｖ１ａを昇圧トランス１に印加するよう電圧供給回路３を制御する。昇圧トランス１の１次側に初期の供給電圧Ｖ１ａが印加されると、２次側に接続された負荷８に電流Ｉｈｐが流れる。それを電流検知回路７が検知し、設定値決定部１５に報告する。設定値決定部１５は、検知された電流Ｉｈｐから負荷８のインピーダンスを求めてもよい。設定値決定部１５は、電流Ｉｈｐまたはインピーダンスに基づき、設定値Ｖ１ｓｅｔを決定する。設定値Ｖ１ｓｅｔは、たとえば、目標値Ｖｔと電流Ｉｈｐ（負荷８のインピーダンス）から決定される。この決定方法は、予め数式化されていてもよい。
【００５８】
供給電圧Ｖ１、目標値Ｖｔ、昇圧トランス１のスイッチング制御周波数が同じであれば、負荷８が重くなる（インピーダンスが小さくなる）ほど、負荷８に印加される電圧が高くなる。反対に、負荷８が軽くなる（インピーダンスが大きくなる）ほど、負荷８に印加される電圧が低くなる。そこで、負荷８が重くなった場合でも負荷８が軽い場合と同様の昇圧トランス１の電圧特性を得るためには、供給電圧Ｖ１の調整が必要となる。たとえば、設定値決定部１５は、負荷８が重い場合には供給電圧Ｖ１を高く設定することで、負荷８が軽い場合には供給電圧Ｖ１を低く設定する。これにより、負荷８が重い場合、昇圧トランス１の１次側に流れる電流量が増加（昇圧トランス１の１次側の電力が増加）する。その結果、負荷８が軽く供給電圧Ｖ１が低い場合と同等の昇圧トランス１の出力特性が得られる。
【００５９】
このように、実施例３によれば、まず、環境条件に応じて目標値Ｖｔと閾値Ｔｈとが決定される。負荷８の検知結果に応じて供給電圧Ｖ１の設定値Ｖ１ｓｅｔが、昇圧トランス１の起動に先立って、決定される。さらに、出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈに到達するまでは、スイッチング制御が実行される。出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈに到達した後では、供給電圧制御が実行される。これにより、出力電圧Ｖｈｐの高速立ち上げと安定化とを両立できる。さらに、負荷８のインピーダンスの変動を考慮して供給電圧Ｖ１を調整することで、昇圧トランス１の出力特性を維持することができる。
【００６０】
＜その他＞
上述した実施例では、スイッチング制御部１３は、スイッチング制御信号のオフ時間を固定しつつ周波数を制御したり、スイッチング制御信号のデューティ比を制御したりすることで、昇圧トランス１を駆動していた。しかし、本発明で適用できるスイッチング制御信号は、上記の例に限らず、デューティ比が可変の信号（デューティ制御信号）であってもよし、オフ時間が固定されない周波数が可変の信号（周波数制御信号）であってもよい。周波数制御信号に関して、スイッチング制御部１３は、周波数を高周波から低周波へまたは低周波から高周波へスイープすることで、出力電圧Ｖｈｐを上昇させる。また、供給電圧制御部１２は、設定値Ｖ１ｓｅｔに応じてパルス幅変調された供給電圧信号を電圧供給回路３に供給することで、供給電圧Ｖ１を可変制御してもよい。
【００６１】
なお、実施例１ないし実施例３では、閾値Ｔｈ１は１つの固定値として説明したが、複数の閾値Ｔｈが使用されてもよい。たとえば、閾値設定部１１は、目標値Ｖｔより低い第１閾値Ｔｈ１と、目標値Ｖｔより高い第２閾値Ｔｈ２とを比較部１４に設定してもよい。比較部１４の比較結果が、出力電圧Ｖｈｐが第１閾値Ｔｈ１以下であることを示していれば、コントローラ３００はスイッチング制御を採用する。同様に、比較部１４の比較結果が、出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈ２以上であることを示していれば、コントローラ３００はスイッチング制御を採用する。一方で、比較部１４の比較結果が、出力電圧Ｖｈｐが第１閾値Ｔｈ１と第２閾値Ｔｈ２との間にあることを示していれば、コントローラ３００は供給電圧制御を採用する。大きな負荷変動が発生すると、出力電圧Ｖｈｐが目標値Ｖｔから大きくかい離することがある。このような場合に、コントローラ３００は、電圧変化幅が大きいスイッチング制御によって出力電圧Ｖｈｐを目標値Ｖｔに高速に戻すことが可能となる。このように、コントローラ３００は、出力電圧Ｖｈｐが第１閾値Ｔｈ１と目標値Ｖｔよりも大きな第２閾値Ｔｈ２を超える期間では、供給電圧制御からスイッチング制御に切り替える制御部として機能する。
【００６２】
また、実施例１ないし実施例３では、正の電圧を出力する場合の動作について説明したが、負の電圧を出力する場合においても適用可能である。なお、負の電圧の場合は、上記の閾値（電圧値）Ｔｈ１は、目標値（電圧値）Ｖｔよりも大きい値となるが、絶対値でみれば閾値Ｔｈ１が目標値Ｖｔよりも小さい関係になる。なお、負の電圧の場合でも前記のように複数の閾値Ｔｈを設定しても良い。
【００６３】
上述した電圧発生装置１００は、様々な電子機器に使用可能であり、たとえば、電子写真方式の画像形成装置の高圧電源装置として適用できる。図１４は、電子写真方式の多色画像形成装置の一例を示す図である。多色の画像形成装置１１０は、タンデム式のカラーレーザビームプリンタであり、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ねあわせることで多色画像を出力する。
【００６４】
感光体１１３は図中矢印の方向に回転し、高圧電源部２００から帯電電圧を印加された帯電ローラ１１６によって一様な電圧に帯電する。露光装置１１１によって感光体１１３の表面に静電潜像が形成される。現像ローラ１１５には、高圧電源部２００から現像電圧が印加されており、静電潜像を現像する。現像ローラ１１５は、静電潜像をトナー像に現像する現像手段の一例である。また、高圧電源部２００は、現像ローラ１１５に現像電圧を印加する印加手段として機能する。一次転写ローラ１１８には、高圧電源部２００から一次転写電圧が印加されている。これにより、トナー画像が感光体１１３から中間転写体１１９に一次転写される。中間転写体１１９にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー画像が多重転写される。
【００６５】
カセット１２２に格納された記録紙１２１は給紙ローラ１２３によって搬送路へ送り出される。記録紙１２１は、搬送ローラ対１２５およびレジストローラ対１２６によって、二次転写ニップ部に搬送される。二次転写ニップ部に設置された二次転写ローラ１２８には、高圧電源部２００から二次転写電圧が印加されている。二次転写ローラ１２８によって、トナー画像が中間転写体１１９から記録紙１２１上に転写される。トナー画像は、定着器１２９で、記録紙１２１上に熱定着する。
【００６６】
上述した電圧発生装置１００を画像形成装置１１０に採用することで、画像形成装置１１０のＦＰＯＴを短縮できる。ＦＰＯＴはファーストプリントアウトタイムの略称であり、画像形成装置１１０を起動してから１枚目の画像を出力するまでに必要となる待ち時間のことである。とりわけ、スイッチング制御により出力電圧Ｖｈｐを高速に立ち上げることができるため、画像形成装置１１０のＦＰＯＴを短縮できる。さらに、出力電圧Ｖｈｐを安定化できるため、たとえば、出力電圧が不安定になることによって生じる画像不良などを少なくすることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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