(57)【要約】【課題】幅広い範囲にわたって出力電圧を変更することができ、且つ出力電圧の滑らかな変更を可能にする電源装置を提供する。【解決手段】高圧電源１００の出力電圧Ｖｏｕｔは、制御信号Ｖｃｎｔに応じて変わる可変出力部１０１の出力電圧に、負バイアス部１０２が出力する負バイアス電圧が付加されたものとなる。負バイアス部１０２は、制御信号Ｖｃ２によって、可変出力部１０１とは独立にオンオフすることができる。制御回路１０は、制御信号Ｖｃ２により負バイアス部１０２をオンしているときには、制御信号Ｖｃｎｔが０Ｖから５Ｖへ上昇するのにともない、可変出力部１０１の出力電圧を０Ｖから６００Ｖへ上昇するように制御し、負バイアス部１０２をオフしているときには、制御信号Ｖｃｎｔが０Ｖから５Ｖへ上昇するのにともない、可変出力部１０１の出力電圧を６００Ｖから０Ｖへ下降するように制御する。【選択図】図１
2007104748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源装置であって、
制御信号により出力電圧を変更可能な可変電源と、
前記可変電源とは独立にオンオフ可能であり、出力段同士が前記可変電源と直列に接続されることにより前記可変電源の出力電圧にバイアス電圧を付加して前記電源装置の出力電圧とするバイアス電源と、を備え、
前記制御信号の値と前記可変電源の出力電圧との間の増加減少の関係が、前記バイアス電源がオンしているときとオフしているときとの間で逆である電源装置。
【請求項２】
前記可変電源は、前記制御信号に応じて前記可変電源の前記出力電圧を制御する制御部を有しており、
当該制御部は、
前記制御信号の値の増加にともない値が減少する変換信号へ前記制御信号を変換する変換部と、
前記バイアス電源をオンオフする信号に応じて、前記制御信号と前記変換信号とから一方を選択して出力する選択部とを有する請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御信号を生成するとともに前記バイアス電源をオンオフ制御する主制御部を更に備え、
当該主制御部は、前記バイアス電源をオン又はオフする際に、当該バイアス電源のオン又はオフに伴う前記電源装置の出力電圧の変動が略解消される値に前記制御信号を設定する請求項１又は２記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力電圧が可変である可変電源と当該出力電圧にバイアス電圧を付加するバイアス電源とを有する電源装置に関し、特にバイアス電源のオンオフに伴う電源装置の出力電圧の変動を抑制するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式のプリンタの現像装置には、数百Ｖの高電圧を供給する必要がある。かかる高電圧を供給する電源装置として、例えば特許文献１に開示されるものが知られている。現像装置用の電源装置は、トナー等の現像剤を現像ドラムへ付着させることにより潜像を顕在化させる（すなわち現像を行う）のに必要な正電圧を発生するとともに、１ページ分の現像と次の１ページ分の現像との間の期間においては、現像剤の付着を阻止する必要から、負電圧を発生することが望ましい。
【０００３】
図４は、かかる負電圧を発生可能に構成された従来の電源装置の構成例を示す回路図である。図４に示す高圧電源２００は、可変出力部２０１及び負バイアス部１０２を有している。また、高圧電源２００は、主制御部２０４、直流電源１０３及び負荷１０５が接続されることにより、使用に供される。可変出力部２０１は、主制御部２０４が供給する制御信号Ｖｃｎｔに従って正電圧の範囲で出力電圧を変更するように構成されている。負バイアス部１０２は、負のバイアス電圧を出力する。可変出力部２０１と負バイアス部１０２とは、出力段同士が直列に接続されている。それにより、高圧電源２００の出力電圧Ｖｏｕｔとして、可変出力部２０１と負バイアス部１０２との各々の出力電圧の和が、負荷１０５に印加される。
【０００４】
可変出力部２０１及び負バイアス部１０２は、何れも自励式（ＲＣＣ：リンギングチョークコンバータ方式）のスイッチング電源として構成されている。すなわち、可変出力部２０１は、トランスＴ１、コンデンサＣ１〜Ｃ４、ダイオードＤ１〜Ｄ３、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ５及びトランジスタＱ１、Ｑ２を含んでいる。トランスＴ１の一次コイルＬ１には、当該一次コイルＬ１に流れる電流をオンオフするスイッチング用のトランジスタＱ１が直列に接続されている。一次コイルＬ１とトランジスタＱ１との直列回路は、端子ＴＥ１、配線Ｗ１、及び端子ＴＥ２を通じて直流電源１０３に接続されている。直流電源１０３が供給する正電位を伝える配線Ｗ１と端子ＴＥ２につながる接地電位線との間には、電圧を安定化させるためのコンデンサＣ１が介挿されている。
【０００５】
トランジスタＱ１のベースには抵抗素子Ｒ１を介してトランスＴ１の二次コイルＬ２の一端が接続されている。二次コイルＬ２の他端は、コンデンサＣ２とダイオードＤ２との並列回路を通じて接地電源線に接続されている。また、二次コイルＬ２の他端は、トランジスタＱ２、抵抗素子Ｒ２及びダイオードＤ１の直列回路を通じて配線Ｗ１に接続されている。トランジスタＱ２のベースは制御回路２０に接続されている。
【０００６】
トランスＴ１の三次コイルＬ３の一端はダイオードＤ３、配線Ｗ５及び端子ＴＥ３を通じて負荷１０５の一端に接続されている。負荷１０５の他端は、端子ＴＥ４を通じて接地電位線に接続されている。三次コイルＬ３の他端は、コンデンサＣ３及び抵抗素子Ｒ３の並列回路を通じて配線Ｗ５に接続されている。配線Ｗ５と接地電位線との間には、直列接続された抵抗素子Ｒ３及びＲ５が接続されており、それらの接続部は配線Ｗ４を通じて制御回路２０へ接続されている。配線Ｗ４と接地電源線との間には、配線Ｗ４の電位の過敏な変動を抑えるためにコンデンサＣ４が介挿されている。
【０００７】
他方の負バイアス部１０２も、可変出力部２０１に類似した構成を採る。すなわち、負バイアス部１０２は、トランスＴ２、コンデンサＣ５、Ｃ６、Ｃ１１、ダイオードＤ４、ツェナーダイオードＤ１１、抵抗素子Ｒ６〜Ｒ９、Ｒ１１、Ｒ１２及びトランジスタＱ３、Ｑ４を含んでいる。トランスＴ２の一次コイルＬ４には、当該一次コイルＬ４に流れる電流をオンオフするスイッチング用のトランジスタＱ３が直列に接続されている。一次コイルＬ４とトランジスタＱ３との直列回路は、端子ＴＥ１、配線Ｗ７、及び端子ＴＥ２を通じて直流電源１０３に接続されている。直流電源１０３が供給する正電位を伝える配線Ｗ７と接地電位線との間には、電圧を安定化させるためのコンデンサＣ５が介挿されている。
【０００８】
トランジスタＱ３のベースには抵抗素子Ｒ６を介してトランスＴ２の二次コイルＬ５の一端が接続されている。二次コイルＬ５の他端は接地電源線に接続されている。また、トランジスタＱ３のベースは、抵抗素子Ｒ１２を介して配線Ｗ７に接続され、ツェナーダイオードＤ１１、抵抗素子Ｒ１１及びコンデンサＣ１１を有する回路を通じて接地電位線に接続されている。更に、トランジスタＱ３のベースと接地電位線との間にはトランジスタＱ４が介挿されている。トランジスタＱ４のベースは、主制御部２０４が出力する制御信号Ｖｃ１の電圧を分圧する直列接続された抵抗素子Ｒ７及びＲ８の接続部に接続されている。制御信号Ｖｃ１は、可変出力部２０１及び負バイアス部１０２の双方をオンオフさせるための信号である。
【０００９】
トランスＴ２の三次コイルＬ６の一端はダイオードＤ４及び配線Ｗ８を通じて、可変出力部２０１の三次コイルＬ３の他端に接続されている。三次コイルＬ６の他端は、接地電位線に接続されるとともに、コンデンサＣ６及び抵抗素子Ｒ９の並列回路を通じて配線Ｗ８に接続されている。
【００１０】
主制御部２０４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えるコンピュータで構成されるプリンタの制御部の一部をなすもので、出力電圧制御信号生成部１及び動作・停止指示信号生成部２を有している。出力電圧制御信号生成部１は、出力電圧Ｖｏｕｔを制御する制御信号Ｖｃｎｔを生成する要素であり、動作・停止指示信号生成部２は、高圧電源２００のオンオフを指示する制御信号Ｖｃ１を生成する要素である。動作・停止指示信号生成部２は、プリンタが印刷用紙に画像を印刷する処理を実行する間は、高圧電源２００をオンすべく制御信号Ｖｃ１を生成し、処理を行わない待ち受け期間等においては高圧電源２００をオフすべく制御信号Ｖｃ１を生成する。出力電圧制御信号生成部１は、１ページ分の現像が行われる毎に、高圧電源２００の出力電圧Ｖｏｕｔを正電圧と負電圧との間で変化させるように制御信号Ｖｃｎｔを生成する。
【００１１】
高圧電源２００をオフすべき時には制御信号Ｖｃ１はハイレベル（ノーマルレベル）に維持される。それにより、トランジスタＱ４がオンするのでトランジスタＱ３はオフ状態を維持する。その結果、負バイアス部１０２は停止状態となる。また、制御信号Ｖｃ１がハイレベルである時には、可変出力部２０１の制御回路２０は、トランジスタＱ２のベース電位を調整し、トランジスタＱ１をオフ状態に維持する。それにより、可変出力部２０１も停止状態となる。
【００１２】
一方、高圧電源２００をオンすべき時には、制御信号Ｖｃ１はロウレベル（アクティブレベル）に保持される。その結果、トランジスタＱ４がオフするので、トランジスタＱ３には抵抗素子Ｒ１２を通じてベース電流が供給される。それにより、トランジスタＱ３は動作可能となる。トランジスタＱ３はオンオフすることにより一次コイルＬ４を流れる電流をオンオフする。それに伴い、二次コイルＬ５に電圧が誘起され、この電圧がトランジスタＱ３のベースに伝えられることから、フィードバック効果により、トランジスタＱ３は発振する。それにより、一次コイルＬ４にはパルス電流が流れ続ける。
【００１３】
ツェナーダイオードＤ１１、抵抗素子Ｒ１１及びコンデンサＣ１１を有する回路は、トランジスタＱ３のベースの電位が過度に上昇すると、ツェナーダイオードＤ１１が導通することにより、トランジスタＱ３のベース電流を引き下げる。当該回路は、それにより、負バイアス部１０２の出力電圧を安定化させる機能を果たす。
【００１４】
一次コイルＬ４にパルス電流が流れることにより、三次コイルＬ６には、当該三次コイルＬ６、コンデンサＣ６及びダイオードＤ４を環流することによりコンデンサＣ６を充電する充電電流が励起される。コンデンサＣ６の充電電圧が、負バイアス部１０２の出力電圧となる。抵抗素子Ｒ９は、負荷１０５が軽いときの出力電圧を安定化させるために設けられる。コンデンサＣ６は、配線Ｗ８の電位が接地電源線の電位（すなわち接地電位）よりも低くなるように充電される。すなわち、負バイアス部１０２は負のバイアス電圧を出力する。
【００１５】
制御信号Ｖｃ１がロウレベルに保持される時には、制御回路２０は、制御信号Ｖｃｎｔ、及び配線Ｗ４が伝える抵抗素子Ｒ４と抵抗素子Ｒ５との接続部の電位に基づいて、トランジスタＱ２のベース電位を制御する。抵抗素子Ｒ４と抵抗素子Ｒ５との接続部の電位は、出力電圧Ｖｏｕｔの検出値に該当する。制御回路２０は、制御信号Ｖｃｎｔが指示する値に出力電圧Ｖｏｕｔが追随するようにトランジスタＱ２を制御し、それにより、コンデンサＣ２の充電電圧を制御する。すなわち可変出力部２０１は、出力電圧が可変である安定化電源として構成されている。
【００１６】
トランジスタＱ１は、オンオフすることにより一次コイルＬ１を流れる電流をオンオフする。それに伴い、二次コイルＬ２に電圧が誘起され、この電圧がトランジスタＱ１のベースに供給されることから、トランジスタＱ１はトランジスタＱ３と同様に発振する。それにより、一次コイルＬ１にはパルス電流が流れ続ける。その結果、三次コイルＬ３には、当該三次コイルＬ３、ダイオードＤ３及びコンデンサＣ３を環流することによりコンデンサＣ３を充電する充電電流が励起される。コンデンサＣ３の充電電圧が、可変出力部２０１の出力電圧となる。抵抗素子Ｒ９は、負荷１０５が軽いときの出力電圧を安定化させるために設けられる。コンデンサＣ３は、配線Ｗ５の電位が正電位となるように充電される。すなわち、可変出力部２０１は正電圧を出力する。
【００１７】
コンデンサＣ２の充電電圧に応じて、トランジスタＱ１が一次コイルＬ１に生成する電流パルスのデューティ比が変化する。それにより、三次コイルＬ３に誘起される電流の大きさが変化するので、コンデンサＣ３の充電電圧、すなわち可変出力部２０１の出力電圧が変化する。上記の通り、制御回路２０は、コンデンサＣ２の充電電圧を変えることにより、可変出力部２０１の出力電圧を変更する。
【００１８】
プリンタの現像装置では、例えば＋２００Ｖの正電圧と−１００Ｖの負電圧とが必要である。この場合、可変出力部２０１の定格電圧は例えば＋６００Ｖであり、負バイアス部１０２の定格バイアス電圧は−３００Ｖである。可変出力部２０１の出力電圧を定格電圧６００Ｖの範囲内の＋５００Ｖ及び＋２００Ｖの間で変化させることにより、出力電圧Ｖｏｕｔとして＋２００Ｖ及び−１００Ｖが得られる。
【００１９】
図５は、高圧電源２００について制御信号Ｖｃｎｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の関係を示すグラフである。図５の例では、制御信号Ｖｃｎｔは、０〜５Ｖの範囲で可変であり、それに伴って、可変出力部２０１の出力電圧は０〜＋６００Ｖの範囲内で変化する。主制御部２０４は、制御信号Ｖｃｎｔを約４．２Ｖに設定することにより、出力電圧Ｖｏｕｔとして＋２００Ｖを実現し、制御信号Ｖｃｎｔを約１．７Ｖに設定することにより、出力電圧Ｖｏｕｔとして−１００Ｖを実現する。出力電圧Ｖｏｕｔが急激に変化すると、高圧電源２００に過大な突入電流を生じるなど、高圧電源３００を含めた機器の過渡的な負荷が増大するおそれがある。このため、直線６１及び折れ線６２が示すように、主制御部２０４は、制御信号Ｖｃｎｔを段階的に変化させ、それにより出力電圧Ｖｏｕｔを段階的に一方から他方の値へ移行させる。
【００２０】
高圧電源２００が適用されるプリンタの設計変更が行われることにより、現像装置に供給する高電圧の値を変更しなければならない場合がある。例えば、上記の例において、＋２００Ｖを＋５００Ｖに変更して、＋５００Ｖと−１００Ｖとの出力電圧が必要となる場合を想定し得る。この場合、可変出力部２０１を設計変更し、その定格電圧を例えば６００Ｖから９００Ｖに高めることによって対応することができる。しかしながら、設計変更には高いコストを要する。
【００２１】
これに対して、負バイアス部１０２が−３００Ｖを出力するものであることから、負バイアス部１０２をオンオフ制御することにより、高圧電源２００の構成を実質上維持しつつ、＋５００Ｖと−１００Ｖとを出力させる使用方法を想定することができる。図６は、高圧電源２００に対するかかる使用態様を示す回路図である。
【００２２】
図６に示す高圧電源３００は、制御信号Ｖｃ１に代えて、負バイアス部１０２を可変出力部２０１とは独立にオンオフ制御する制御信号Ｖｃ２が負バイアス部１０２に入力される点において、図４に示した高圧電源２００とは異なっているに過ぎない。一方、高圧電源３００を制御する主制御部１０４は、制御信号Ｖｃ２を生成する負バイアス部動作・停止指示信号生成部３を有する点において、図４に示した主制御部２０４とは異なっている。制御信号Ｖｃ２をハイレベル（ノーマルレベル）に設定することにより、負バイアス部１０２はオフし、逆にロウレベル（アクティブレベル）に設定することによりオンする。
【００２３】
図７は、高圧電源３００について制御信号Ｖｃｎｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の関係を示すグラフである。制御信号Ｖｃ２をハイレベルに設定することにより負バイアス部１０２をオフし、制御信号Ｖｃ１を約４．２Ｖに設定することにより、出力電圧Ｖｏｕｔとして＋５００Ｖを得ることができる。一方、制御信号Ｖｃ２をロウレベルに設定することにより負バイアス部１０２をオンし、制御信号Ｖｃｎｔを約１．７Ｖに設定することにより、出力電圧Ｖｏｕｔとして−１００Ｖを得ることができる。
【００２４】
出力電圧Ｖｏｕｔを急激に変化させないために、直線７１、７２及び折れ線７３が示すように、主制御部１０４は、制御信号Ｖｃｎｔを段階的に変化させ、それにより出力電圧Ｖｏｕｔを段階的に一方から他方の値へ移行させる。しかしながら、出力電圧Ｖｏｕｔを＋５００Ｖと−１００Ｖとの間で変更するためには、負バイアス部１０２をオンとオフとの間で切り替える必要がある。このため、制御信号Ｖｃｎｔを変更する中の何れかの時点で、直線７１と直線７２との間での出力電圧Ｖｏｕｔの飛躍、すなわち３００Ｖ幅の飛躍が不可避的に生じるという問題点があった。
【特許文献１】特開２０００−２３２７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、幅広い範囲にわたって出力電圧を変更することを可能にすると同時に、出力電圧の滑らかな変更を可能にする電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明のうち第１の態様に係るものは、電源装置であって、制御信号により出力電圧を変更可能な可変電源と、前記可変電源とは独立にオンオフ可能であり、出力段同士が前記可変電源と直列に接続されることにより前記可変電源の出力電圧にバイアス電圧を付加して前記電源装置の出力電圧とするバイアス電源と、を備え、前記制御信号の値と前記可変電源の出力電圧との間の増加減少の関係が、前記バイアス電源がオンしているときとオフしているときとの間で逆であるものである。
【００２７】
この構成によれば、可変電源とバイアス電源とが備わるので、電源装置の出力電圧として、可変電源の出力電圧にバイアス電源のバイアス電圧が付加された電圧が得られる。また、バイアス電源をオンオフすることにより、電源装置の出力電圧を、バイアス電圧分高めたり、低くしたりすることができる。したがって、幅広い範囲にわたって電源装置の出力電圧を変更することができる。バイアス電源のオンオフに伴ってバイアス電圧は不連続に変化するが、制御信号の値と可変電源の出力電圧との間の増加減少の関係が、バイアス電源がオンしているときとオフしているときとの間で逆であるので、制御信号の値を適切に設定することにより、バイアス電源のオンオフに伴って、可変電源の出力電圧をバイアス電圧の変化分を相殺するように不連続的に変化させることができる。それにより、バイアス電源のオンオフに伴う電源装置の出力電圧の変動を抑えることができる。なお、バイアス電圧は、電源装置の出力電圧を可変電源の出力電圧よりも高くする正バイアスであっても、逆に低くする負バイアスであってもよい。また、制御信号の値は、電圧であっても電流であってもよく、またデジタルで表現される数値であってもよい。
【００２８】
本発明のうち第２の態様に係るものは、第１の態様に係る電源装置であって、前記可変電源は、前記制御信号に応じて前記可変電源の前記出力電圧を制御する制御部を有しており、当該制御部は、前記制御信号の値の増加にともない値が減少する変換信号へ前記制御信号を変換する変換部と、前記バイアス電源をオンオフする信号に応じて、前記制御信号と前記変換信号とから一方を選択して出力する選択部とを有するものである。
【００２９】
この構成によれば、可変電源の出力電圧を制御する制御部が、変換部と選択部とを有するので、バイアス電源をオンオフする信号に応じて、制御信号と変換信号とが切り替えられて、出力電圧の制御が行われる。このため、可変電源の制御信号の値と可変電源の出力電圧との間の増加減少の関係が、バイアス電源がオンしているときとオフしているときとの間で逆となる可変電源を容易に構成することができる。なお、変換部及び選択部は、ソフトウェアを要しないハードウェアでも、ソフトウェアに従って動作するコンピュータでも構成可能である。
【００３０】
本発明のうち第３の態様に係るものは、第１又は第２の態様に係る電源装置であって、前記制御信号を生成するとともに前記バイアス電源をオンオフ制御する主制御部を更に備え、当該主制御部は、前記バイアス電源をオン又はオフする際に、当該バイアス電源のオン又はオフに伴う前記電源装置の出力電圧の変動が略解消される値に前記制御信号を設定するものである。
【００３１】
この構成によれば、主制御部が備わるので、バイアス電源をオン又はオフする際に、バイアス電源のオン又はオフに伴う電源装置の出力電圧の変動が略解消され、電源装置の出力電圧のスムーズな制御が実現する。
【発明の効果】
【００３２】
以上のように本発明によれば、幅広い範囲にわたって出力電圧を変更することができ、しかも、出力電圧を滑らかに変更することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１は、本発明の実施の形態１による高圧電源とその周辺回路との構成を示す回路図である。本実施の形態による高圧電源１００は、可変出力部１０１及び負バイアス部１０２を備えている。また、高圧電源１００は、主制御部１０４、直流電源１０３及び負荷１０５が接続されることにより、使用に供される。可変出力部１０１を除いて、負バイアス部１０２、直流電源１０３、主制御部１０４、及び負荷１０５は、図４又は図６に示した同一符号の装置部分と同一に構成されるので、それらについての詳細な説明は略する。
【００３４】
また、可変出力部１０１は、制御回路２０が制御回路１０に置き換えられている点を除いて、図４又は図６に示した可変出力部２０１と同一に構成される。このため、制御回路１０を除く可変出力部１０１の部分についての詳細な説明は略する。
【００３５】
このように、本実施の形態による高圧電源１００は、従来の高圧電源２００に僅少な配線の変更のみを加えた想定回路である高圧電源３００対して、単に制御回路２０を制御回路１０へ置き換えるのみで構成可能である。すなわち、高圧電源１００は、従来の高圧電源２００に実質上、制御回路２０のみを置き換えることによって構成可能である点に注目すべきである。
【００３６】
なお、可変出力部１０１は本発明の可変電源の一実施形態に該当し、負バイアス部１０２は本発明のバイアス電源の一実施形態に該当する。また、制御回路１０は本発明の制御部の一実施形態に該当し、主制御部１０４は本発明の主制御部の一実施形態に該当する。更に、高圧電源１００そのもの、又は、高圧電源１００に主制御部１０４を加えた装置は、何れも本発明の電源装置の一実施形態に該当する。
【００３７】
図２は、制御回路１０の構成を示すブロック図である。制御回路１０は、変換回路１１、マルチプレクサ１２、制御電圧生成回路１３、及び論理積回路１４を有している。変換回路１１は本発明の変換部の一実施形態に該当し、マルチプレクサ１２は本発明の選択部の一実施形態に該当する。
【００３８】
図４に関して述べたとおり、制御信号Ｖｃｎｔは、一例として０〜５Ｖの範囲で可変である。主制御部１０４は、不図示のデジタル・アナログ変換回路（ＤＡコンバータ）を備えており、制御信号Ｖｃｎｔは、コンピュータが算出したデジタル形式の信号からアナログ形式の信号へ変換された上で、制御回路１０へ入力される。変換回路１１は、入力された制御信号Ｖｃｎｔを、５Ｖ−Ｖｃｎｔに変換する。従って、制御信号Ｖｃｎｔが０Ｖから５Ｖまで上昇するのに伴い、変換回路１１が出力する変換信号は、逆に５Ｖから０Ｖへ減少する。変換回路１１は、例えばＯＰアンプ（演算増幅器）を用いることにより、一方の入力信号である制御信号Ｖｃｎｔを他方の入力信号である５Ｖの一定電圧から差し引いた差を出力する回路として構成することが可能である。
【００３９】
マルチプレクサ１２は、入力された制御信号Ｖｃｎｔと変換信号とのうちから、選択信号に応じて一方を選択して出力する。かかるマルチプレクサ１２として、複数のアナログ信号を選択信号に応じて選択し出力する市販の集積回路を用いることができる。論理積回路１４は、制御信号Ｖｃ１がロウレベルであり、且つ制御信号Ｖｃ２がハイレベルである場合に限って、ロウレベルの信号を出力する。論理積回路１４の出力信号は、マルチプレクサ１２に選択信号として入力される。
【００４０】
マルチプレクサ１２は、選択信号がロウレベルであるときには変換信号を選択し、選択信号がハイレベルであるときには制御信号Ｖｃｎｔを選択する。従って、主制御部１０４が、高圧電源１００を動作させるべく制御信号Ｖｃ１をアサートする（アクティブレベルであるロウレベルにする）とともに、負バイアス部１０２をオンすべく制御信号Ｖｃ２をアサートする（アクティブレベルであるロウレベルにする）ときには、マルチプレクサ１２は、制御信号Ｖｃｎｔを選択する。一方、主制御部１０４が、高圧電源１００を動作させるべく制御信号Ｖｃ１をアサートするとともに、負バイアス部１０２をオフすべく制御信号Ｖｃ２をニゲートする（ノーマルレベルであるハイレベルにする）ときには、マルチプレクサ１２は、変換回路１１が出力する変換信号を選択する。
【００４１】
制御電圧生成回路１３は、図４の制御回路２０にも用いられている回路であり、マルチプレクサ１２からの出力信号が指示する出力電圧Ｖｏｕｔに、配線Ｗ４を通じて入力される出力電圧Ｖｏｕｔの検出値が収束するように、トランジスタＱ２に供給するベース電圧或いはベース電流を制御する。図２には略しているが、制御電圧生成回路１３は、入力される制御信号Ｖｃ１がハイレベル（ノーマルレベル）であるときには、出力電圧ＶｏｕｔをゼロにすべくトランジスタＱ２のベース電圧又はベース電流を制御する。
【００４２】
図３は、高圧電源１００について制御信号Ｖｃｎｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の関係を示すグラフである。一例として、図６の高圧電源３００の場合と同様に、可変出力部１０１の定格電圧は＋６００Ｖであり、負バイアス部１０２の定格電圧は−３００Ｖであるとする。以下の説明においては、高圧電源１００は動作中であることが前提であるので、制御信号Ｖｃ１はロウレベル（アクティブレベル）であるとする。
【００４３】
制御信号Ｖｃ２をロウレベルに設定することにより負バイアス部１０２をオンし、それにより、出力電圧Ｖｏｕｔに−３００Ｖの負バイアスが付加することができる。このときの制御信号Ｖｃｎｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係は直線５２で表される。すなわち、制御信号Ｖｃｎｔが０Ｖから５Ｖまで上昇するのに伴い、出力電圧Ｖｏｕｔは−３００Ｖから＋３００Ｖまで上昇する。
【００４４】
一方、制御信号Ｖｃ２をハイレベルに設定することにより負バイアス部１０２をオフし、それにより、出力電圧Ｖｏｕｔへの負バイアスの付加を停止することができる。このときの制御信号Ｖｃｎｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係は直線５１で表される。すなわち、制御信号Ｖｃｎｔが０Ｖから５Ｖまで上昇するのに伴い、出力電圧Ｖｏｕｔは＋６００Ｖから０Ｖまで下降する。
【００４５】
従って、制御信号Ｖｃ２をロウレベルに設定するとともに、制御信号Ｖｃｎｔを約１．７Ｖに設定することにより、出力電圧Ｖｏｕｔとして−１００Ｖを得ることができる。また、制御信号Ｖｃ２をハイレベルに設定するとともに、制御信号Ｖｃｎｔを約０．８Ｖに設定することにより、出力電圧Ｖｏｕｔとして＋５００Ｖを得ることができる。
【００４６】
出力電圧Ｖｏｕｔを急激に変化させないために、直線５１，５２及び折れ線５４が示すように、主制御部１０４は、制御信号Ｖｃｎｔを段階的に変化させ、それにより出力電圧Ｖｏｕｔを段階的に一方から他方の値へ移行させる。特に、主制御部１０４は、二つの直線５１と５２とが交差する交点５３、すなわち制御信号Ｖｃｎｔが約３．８Ｖとなる点において、動作点を一方の直線から他方の直線へ連続的に移し替えるべく、制御信号Ｖｃ２を変更する。そうすることにより、制御信号Ｖｃ２の変更に伴って負バイアス部１０２のオンオフ状態が変化することにより、３００Ｖ幅のバイアス電圧の飛躍が生じるにも拘わらず、出力電圧Ｖｏｕｔとしては不変であり得る。この過程は、具体的には、負バイアス部１０２のオンオフに伴って、３００Ｖ幅のバイアス電圧の飛躍が生じると同時に、可変出力部１０１の出力電圧が、バイアス電圧の変化を相殺するように３００Ｖ幅の飛躍を生じることにより達成されるものである。
【００４７】
このように、高圧電源１００は、制御信号Ｖｃｎｔを適切な値に設定した上で、制御信号Ｖｃ２を変更することにより、出力電圧Ｖｏｕｔの変動を抑えつつ、負バイアス部１０２のオンオフを行うことを可能としている。それにより、正負の値を含む広い範囲で、出力電圧Ｖｏｕｔを滑らかに変更することが可能となっている。特に、負バイアス部１０２のオンオフを行うためには、制御信号Ｖｃｎｔをある値に設定して、制御信号Ｖｃ２のレベルを変更するだけで足り、制御信号Ｖｃｎｔを同時にシフトさせる必要がない。従って、主制御部１０４に、制御信号Ｖｃｎｔを制御信号Ｖｃ２の変更と同時にジャンプさせるための特別な構造を要しない。
【００４８】
［その他の実施の形態］
（１）  上記実施の形態では、主制御部１０４は、制御信号Ｖｃｎｔを交点５３に設定した上で、制御信号Ｖｃ２を変更した。それにより出力電圧Ｖｏｕｔの変動を抑えることができた。これに対して、制御信号Ｖｃｎｔが交点５３に一致しなくても、突入電流が実質的に問題とならない程度に、交点５３に近い範囲に設定するのであれば、本発明の課題は達成される。
【００４９】
（２）  上記実施の形態では、負バイアス部１０２が生成するバイアス電圧は、負バイアス電圧であったが、負バイアス部１０２に代えて、正のバイアス電圧を生成するバイアス部を用いても良い。これにより、高圧電源１００は、出力電圧Ｖｏｕｔとして、専ら正電圧を出力することとなるが、広い正電圧の範囲で、出力電圧Ｖｏｕｔを滑らかに変更することが可能となる。また、上記実施の形態では、可変出力部１０１が生成する出力電圧は正電圧であったが、可変出力部１０１に代えて、負電圧を出力する可変出力部を採用することも可能である。
【００５０】
（３）  上記実施の形態では、制御回路１０は、ソフトウェアを要しないハードウェアのみで構成されるものとした。この場合、制御回路１０は、単一チップに作り込まれる集積回路、特にＡＳＩＣとして構成されるのが、高精度化、小型化等の観点から好ましい。これに対して、制御回路１０を、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えソフトウェアに従って動作するコンピュータで構成しても良い。但し、ハードウェアのみで構成する方が、応答速度、簡素な構成によるコスト節減等の観点から望ましい。
【００５１】
また、制御回路１０の特徴的部分である変換回路１１、マルチプレクサ１２、及び論理積回路１４のみを、アナログ形式に変換される前の制御信号Ｖｃｎｔを処理するコンピュータにより実現してもよい。この場合、マルチプレクサ１２からの出力信号をアナログ形式に変換した上で、制御電圧生成回路１３へ入力すると良い。また、この場合には、コンピュータで実現される変換回路１１、マルチプレクサ１２、及び論理積回路１４は、主制御部１０４の一部として、主制御部１０４に組み込んでも良い。それにより、制御回路１０は、図４に示した従来の高圧電源２００の制御回路２０と同等の構成となり、高圧電源１００として高圧電源２００と実質同一の構成を採ることが可能となる。なお、この場合には、主制御部の一部を含めた構成が、本発明の電源装置の一実施形態に該当する。
【００５２】
（４）  上記実施の形態では、制御信号Ｖｃｎｔはアナログ信号であるとした。これに対して、制御回路１０がデジタル信号であって、変換回路１１及びマルチプレクサ１２は、デジタル信号を処理するデジタル回路により構成しても良い。また、制御電圧生成回路１３もデジタル信号を処理する回路として構成しても良い。
【００５３】
（５）  上記実施の形態では、マルチプレクサ１２は、選択信号がロウレベル（アクティブ）である時に変換信号を選択し、ハイレベル（ノーマルレベル）である時に制御信号Ｖｃｎｔを選択した。これとは逆に、マルチプレクサ１２は、選択信号がロウレベル（アクティブ）である時に制御信号Ｖｃｎｔを選択し、ハイレベル（ノーマルレベル）である時に変換信号を選択してもよい。この場合には、図３において交点５３の位置は、制御信号Ｖｃｎｔが約１．２Ｖの位置となる。
【００５４】
（６）  上記実施の形態では、可変出力部１０１及び負バイアス部１０２は、何れも自励式のスイッチング電源として構成された。これに対して、可変出力部１０１及び負バイアス部１０２は、スイッチング用トランジスタＱ２及びＱ３のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行う制御部を有するスイッチング電源の構成を採ることも可能であり、スイッチング電源以外の構成を採ることも可能である。
【００５５】
（７）  上記実施の形態では、図３に示すように制御信号Ｖｃｎｔと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の関係は、傾きが正及び負である二直線で表現される線形な関係であった。これに対して、当該関係は、それぞれ増加及び減少の傾向を有する二曲線で表現される非線形な関係であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施の形態による電源装置の回路図である。
【図２】図１の電源装置の制御回路の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の電源装置の動作を示すグラフである。
【図４】従来の電源装置の回路図である。
【図５】図４の従来装置の動作を示すグラフである。
【図６】従来の電源装置の想定された使用形態を示す回路図である。
【図７】図６の使用形態における電源装置の動作を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
１０  制御回路（制御部）
１１  変換回路（変換部）
１２  マルチプレクサ（選択部）
１００  高圧電源（電源装置）
１０１  可変出力部（可変電源）
１０２  負バイアス部（バイアス電源）
１０４  主制御部
Ｖｏｕｔ  出力電圧
Ｖｃｎｔ、Ｖｃ１、Ｖｃ２  制御信号
【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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