(57)【要約】【課題】  高電圧の立ち上げ時にオーバーシュートやアンダーシュートが発生せずに、且つ、短時間で出力電圧を目標電圧に到達する。【解決手段】  高圧の直流電圧の出力を開始してから目標電圧に達するまでの過渡状態の期間に、帰還制御を実行せずに、直流電圧を目標電圧に応じて予め可変設定された変化量で立ち上げる高電圧発生装置。【選択図】  図３
2012034496.tif 000002
【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、前記直流電圧を検出する電圧検出手段とを備えた高圧電源装置において、
前記直流電圧の目標電圧を設定する設定手段と、
前記電圧検出手段で検出した電圧と前記設定手段で設定した電圧に応じて前記駆動信号を帰還制御する帰還制御手段と、
前記直流電圧の出力を開始してから前記目標電圧に達するまでの過渡状態の期間において、前記帰還制御手段による前記帰還制御を行うことなく、前記直流電圧を前記目標電圧に応じた変化量で立ち上げ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２】
前記出力制御手段は、前記直流電圧の出力を開始してから前記目標電圧に達するまでの過渡状態の期間において、前記変化量を可変に制御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】
前記トランスに供給する電源電圧を切り換えることにより、前記変化量を切り換えることを特徴とする請求項２に記載の高電圧発生装置。
【請求項４】
前記直流電圧の出力を開始してから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１変化量で前記直流電圧を立ち上げる第１期間と、前記第１期間に続いて、前記第１変化量よりも小さい第２変化量で前記直流電圧を立ち上げる第２期間を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の高電圧発生装置。
【請求項５】
前記第１期間において、前記第１変化量が所定周期毎に可変設定されることを特徴とする請求項４に記載の高電圧発生装置
【請求項６】
前記駆動信号はＰＷＭ信号であって、
前記ＰＷＭ信号のオンデューティ幅を可変することによって、前記変化量を可変に設定することを特徴とする請求項４乃至５のいずれかの項に記載の高電圧発生装置。
【請求項７】
前記ＰＷＭ信号のオンデューティ幅は、前記電圧検出手段で検出した電圧が目標電圧を超えた時に瞬時に０とされて、その後、前記目標電圧より小さくなった時は、徐々にオンデューティ幅が増加されることを特徴とする請求項６に記載の高電圧発生装置。
【請求項８】
前記ＰＷＭ信号のオンデューティ幅は、前記直流電圧の出力の開始時には、最大の時間幅に設定されることを特徴とする請求項６に記載の高電圧発生装置。
【請求項９】
記録材に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、前記直流電圧を検出する電圧検出手段とを備え、前記画像形成手段に高電圧を印加する高圧電源とを有し、
前記高圧電源は、
前記直流電圧の目標電圧を設定する設定手段と
前記電圧検出手段で検出した電圧と前記設定手段で設定した電圧に応じて前記駆動信号を帰還制御する帰還制御手段と、
前記直流電圧の出力を開始してから前記目標電圧に達するまでの過渡状態の期間において、前記帰還制御手段による前記帰還制御を行うことなく、前記直流電圧を前記目標電圧に応じた変化量で立ち上げ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画像形成装置。
【請求項１０】
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する転写手段を含むことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【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、及び高電圧発生装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真方式の画像形成装置においては、電子写真感光体（以下、感光ドラムという）表面を帯電装置によって一様に帯電し、帯電された感光ドラム表面を露光装置によって露光して静電潜像を形成する。そして、現像装置で静電潜像を現像剤（以下、トナーという）により現像してトナー像を形成し、現像したトナー像を転写装置によって記録材に転写する。そして、定着装置によりトナー像を記録材上に定着して出力する。転写装置としては、感光ドラムとニップ部を形成して記録材を搬送する転写ローラが用いられ、トナーとは逆極性の高電圧（以下、転写バイアスという）が印加されて、トナー像が記録材に転写される。
【０００３】
次に転写バイアスの印加制御について説明する。転写バイアスが印加される転写ローラの抵抗は周囲の温度や湿度に応じて変動しやすく、所望の転写電流値より印加電流値が少なくなってしまうと、転写不良が発生する可能性がある。また、所望の転写電流値より印加電流値が多くなると、記録材の余白部（トナー像が形成されてない箇所）に過度な電流が流れて、その影響が感光ドラムの一周した後も残留して感光ドラムに記録材の跡が現れてしまう。また、サイズの小さい記録材を通紙した場合に、過度な転写電流のうち、記録材に覆われていない転写ローラと感光ドラム間にその大半が流れることでゴーストと呼ばれる画像不良が発生する可能性があった。そこで、過度な転写電流を印加しないように、転写ローラに印加する転写バイアスを最適化するために、転写ローラの抵抗値を測定し、測定結果に応じて転写バイアスを適正に制御している。この制御はＡＴＶＣ制御（Ａｃｔｉｖｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ばれる周知の制御方法である。
【０００４】
ＡＴＶＣ制御は、プリント指示後の画像形成工程に先立って、感光ドラムを所定期間回転させながら転写ローラに転写バイアスを印加し、このときの印加電流値を測定し、測定値をコントローラにフィードバックする。そして、コントローラは、印加電流値が所定値となるように転写バイアスを調整する。調整された転写バイアスを画像形成工程における転写時に転写ローラに印加する。この制御によれば、転写ローラのインピーダンスが環境の変化により変動しても、印加電流値を適正な値とするために転写バイアスを印加するように制御できる。
【０００５】
尚、ＡＴＶＣ制御について、昨今は、ハードウエアによる制御に代えて、コントローラ内のソフトウエアで実行する方法が主流となっている。これは回路構成や制御の簡素化及び安定化を図るために有効な方法である。具体的には、転写バイアスを一定電圧として転写ローラに印加し、その時にハードウエアで検知した印加電流値をコントローラでモニタし、モニタした電流値と目標の電流値とから印加する転写バイアス（電圧値）を求める処理をソフトウエアで実行する制御である。しかし、転写バイアスの出力範囲や負荷変動の範囲が広い場合には上記のソフトウエアによる制御方法を実行すると、次に説明するような課題が発生する。
【０００６】
例えば、負荷条件（負荷変動等）により起動時の印加バイアスの特性が大きく異なってしまうと、目標電圧に収束するまでの起動時間にばらつきが生じたり、また、オーバーシュートやアンダーシュートが生じてしまう可能性がある。これでは、画質の低下や感光ドラムの劣化の原因になる可能性がある。
【０００７】
そこで、一定周期毎（例えば、１０ｍｓ毎）に、Ａ／Ｄ変換して得られた出力値と目標電圧とをコントローラで比較して、比較結果に応じて昇圧トランスを駆動するＰＷＭ信号（Ｐａｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ信号）を制御して起動時間のばらつき、オーバーシュート、アンダーシュートを低減したものが特許文献１に提案されている。
【０００８】
特許文献１では、記録材の先端から複数回Ａ／Ｄ変換して得られた出力値及びフィードバックした出力電圧からインピーダンスの平均値を算出する。そして、算出された平均値の範囲（第１の条件）と、現在の出力値と目標電流値との差分の範囲（第２の条件）の２つの条件に基づきＰＷＭ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、オンデューティ又はオンＤＵＴＹ幅という）を演算する方法が開示されている。特許文献１によれば、ソフトウエアの制御によって所望の転写バイアスに向けて収束する時間を短くしたり、オーバーシュートやアンダーシュートを低減することができる。
【０００９】
また、高電圧を高速に目標電圧に立ち上げるための他の一例として、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するように制御する方法が提案されている。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、起動開始すると、ＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を最大のオンＤＵＴＹ幅にして立ち上げを急速に行う。そして、出力電圧が第２の基準電圧値（約９０％として例示している）となると、緩速充電領域に切り換わる。このＰＷＭ信号のパルスを生成する回路の入力側に積分回路を設けており、積分回路によって立ち上げ時の初期は急速に充電し、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が抑制されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−８８９６５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】
【００１１】
上記のように、転写バイアスの制御の高速化及びオーバーシュート、アンダーシュートを低減するための工夫がなされている。昨今、更に、画像形成装置の生産性を向上する対策の一つとしてＰＣ等のコンピュータからプリント指示（プリントコマンド送信）後、最初の記録材への印字が完了するまでの時間（以下、ＦＰＯＴ（Ｆｉｒｓｔ  Ｐｒｉｎｔ  Ｏｕｔ  Ｔｉｍｅ）という）を更に短縮することが求められている。ＦＰＯＴをより短縮することにより、ユーザにとっては、プリント指示してから短時間でプリントが完了するというメリットが享受できる。このＦＰＯＴを更に短縮する場合は、上記で説明したＡＴＶＣ制御に要する時間を更に短縮する必要がある。
【００１２】
特許文献１に記載のソフトウエアによって目標電圧に収束させる制御方式でも、ある程度、時間の短縮効果は得られる。しかし、ソフトウエアのよる設定更新が一定のインターバルで実行されるため制御周期が長くなる。さらに、更新回数の累積分の収束時間が必要となる。そのために、更に短時間で目標電圧に収束させるには、ソフトウエアによる制御では限界がある。
【００１３】
また、特許文献１では、昇圧トランスをスイッチングするＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を変更して、オープンループ制御で目標電圧に収束する制御方式である。この制御方式は、ハードウエアの立ち上がり（定常領域への到達）を待ってから出力値を検出して、次の設定値を更新する。つまり、オンＤＵＴＹ幅と出力電圧（帰還制御なしで定常領域で到達する値）が直線性の関係をもつ特性であれば高速化ができる。しかし、直線性の特性を持つ回路を構成することは容易でなく、回路の時定数や各素子のばらつきの影響を受けて直線性を保つことは難しい。この直線性が保たれていないと同じ時間幅の変化量であっても出力電圧の変化量に違いが生じて、出力電圧の制御の安定性及び精度が低下してしまう。なお、この直線性を改善しようとすると、逆に応答性が低下する等の他の弊害が発生する可能性が懸念される。
【００１４】
また、特許文献２では、目標電圧を維持する制御を実行する維持充電領域では、ＰＷＭ信号のパルスを出力する回路に対して僅かな入力電圧の増減によって、出力電圧を僅かに増減させて目標電圧に維持する制御を行う。しかし、緩速充電領域から維持充電領域に遷移する時は、僅かにしか入力電圧が減少されないので、オーバーシュート電圧の低減が難しいという課題がある。このオーバーシュート電圧を低減するには、緩速充電領域での立ち上げをより緩やかにすれば良いものの、緩やかにしすぎると立ち上げ時間が長くなってしまう。また、ＰＷＭのパルスを出力する回路の入力側に積分回路を用いる回路であり、積分回路を用いた場合はＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を０から最大のオンＤＵＴＹ幅まで立ち上げる際の起動時間（積分時間）がかかってしまう。
【００１５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、高電圧発生装置の立ち上げ時間が大幅に短縮され、目標電圧が広範囲に設定されても、オーバーシュートやアンダーシュートが発生することなく、且つ短時間で出力電圧を目標値に到達させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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、前記直流電圧を検出する電圧検出手段とを備えた高圧電源装置において、前記直流電圧の目標電圧を設定する設定手段と、前記電圧検出手段で検出した電圧と前記設定手段で設定した電圧に応じて前記駆動信号を帰還制御する帰還制御手段と、前記直流電圧の出力を開始してから前記目標電圧に達するまでの過渡状態の期間において、前記帰還制御手段による前記帰還制御を行うことなく、前記直流電圧を前記目標電圧に応じた変化量で立ち上げ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。
【００１７】
また、本発明の画像形成装置は、記録材に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、前記直流電圧を検出する電圧検出手段とを備え、前記画像形成手段に高電圧を印加する高圧電源とを有し、前記高圧電源は、前記直流電圧の目標電圧を設定する設定手段と前記電圧検出手段で検出した電圧と前記設定手段で設定した電圧に応じて前記駆動信号を帰還制御する帰還制御手段と、前記直流電圧の出力を開始してから前記目標電圧に達するまでの過渡状態の期間において、前記帰還制御手段による前記帰還制御を行うことなく、前記直流電圧を前記目標電圧に応じた変化量で立ち上げ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
【発明の効果】
【００１８】
従って本発明によれば、立ち上げ時間が大幅に短縮され、かつ、目標電圧が広範囲に設定される高電圧発生装置において、立ち上げ時にオーバーシュートやアンダーシュートが発生せずに、且つ、短時間で出力電圧を目標電圧に到達することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】高電圧発生装置の出力値が過渡状態において目標電圧に達する際の電圧波形を示す図である。
【図２】高電圧発生装置の機能ブロック図である。
【図３】実施例１の高電圧発生装置の回路構成を示す図である。
【図４】＋５ＫＶ目標における高電圧発生装置の立ち上げ電圧波形例を示す図である。
【図５】＋１ＫＶ目標における高電圧発生装置の立ち上げ電圧波形例を示す図である。
【図６】高電圧発生装置が出力した電圧波形の目標値付近を拡大した図である。
【図７】実施例１の高電圧発生装置の立ち上げ電圧波形例を示す図である。
【図８】実施例１の目標電圧とタイマ時間との関係を示す図である。
【図９】実施例２の高電圧発生装置の回路構成を示す図である。
【図１０】実施例３の高電圧発生装置の回路構成を示す図である。
【図１１】実施例２、３の高電圧発生装置の立ち上げ電圧波形例を示す図である。
【図１２】ＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅と高電圧出力値の関係を示す図である。
【図１３】昇圧トランスに供給される電源電圧と高電圧出力値の関係を示す図である。
【図１４】ＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅と所定時間経過後の高電圧出力値の関係を示す図である。
【図１５】本発明の高電圧発生装置の適用例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
本発明の実施例の高電圧発生装置は、ハードウエアによる立ち上がり時間を短縮して、かつ、１更新周期の時間をさらに短縮することで目標電圧への収束時間を短縮するものである。具体的には、高電圧発生装置の起動前の段階において、立ち上げの過渡状態の期間、または、少なくとも立ち上げの一部の期間において、スルーレートまたは立ち上げ期間幅を目標電圧の大きさに応じ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において急峻なスルーレートで目標電圧に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、出力電圧を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。
【００２２】
急峻なスルーレートで目標電圧に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１に示す。図１の出力波形Ｂは、高電圧発生回路８における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波形例である。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。その一方、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。この過渡状態の急峻な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に示すように、高速な定電圧制御回路（ハードウエア）によって目標電圧を維持するための高速な帰還制御（フィードバック制御ともいう）が行われるようにした高電圧発生装置である。ここで、スルーレートとは単位時間あたりの電圧変化量（Ｖ／ｓ）である。
【００２３】
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】
【００２４】
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期間の領域を起動開始直後の高速立ち上げ期間と目標電圧に到達する前の定電圧制御待機期間の２つに分割し、高速立ち上げ期間と定電圧制御待機期間とでスイッチングするための駆動信号としてのＰＷＭ信号のオンデューティ幅（導通時間幅であり、以降オンＤＵＴＹ幅と記載する）を夫々設定する。そして、この目標電圧に到達する前の定電圧制御待機期間では、オンＤＵＴＹ幅が狭くなり、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）が低下するように制御される。そして、目標電圧の大きさに応じてこの過渡状態期間における高速立ち上げ期間を予め可変設定することを特徴とする。
【００２５】
本実施例の高電圧発生装置の機能を模式的に表したブロック図を図２（ｂ）に示す。尚、図２（ａ）は従来の高電圧発生装置を模式的にブロック図で例示したものである。（ａ）に示す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を帰還制御した構成である。そして、本実施例の高電圧発生装置は、高速立ち上げ期間Ｔ１を可変設定できるブロック２６を有する点が特徴である。
【００２６】
まず、図３に基づき高電圧発生装置の構成の概要について説明する。図３の高電圧発生装置は、アナログ回路で構成された高電圧発生回路８と、高電圧発生回路８に出力するハードウエア制御信号を生成して、高電圧発生回路８からの出力を制御する出力制御部としてのＡＳＩＣ７とを有している。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を有している。さらに、アナログ回路で構成された高電圧発生回路８は、昇圧トランスＴ１と昇圧回路と出力電圧検出回路４とコンパレータＣＭＰ１０と出力電流検出回路９とから構成される。
【００２７】
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、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、ＡＳＩＣ７内に設けられたレジスタ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８の目標電圧を設定する高圧制御信号ＨＶＣＮＴと高電圧発生回路８をスイッチング駆動するＰＷＭ信号ＨＶＰＷＭを外部に出力し、高電圧発生回路８の出力電圧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。
【００２８】
高圧制御信号ＨＶＣＮＴは、ＡＳＩＣ７内に設けられたＤ／Ａコンバータからアナログ信号として外部に出力される。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電圧値に変換した出力ものでも良い。
【００２９】
出力電流検出回路９は、出力電圧検出回路４の一端を仮想接地してＧＮＤ電位を保持させて、負荷電流の大きさに依存して出力電圧の検出精度の低下を防止するとともに、高精度な負荷電流の検出を行う。尚、上記のＡＴＶＣ制御のための負荷電流はこの出力電流検出回路９によって検出される。
【００３０】
次に、図３に示す高電圧発生装置における高電圧発生回路８の動作概要について説明する。昇圧トランスＴ１は、ＡＳＩＣ７から出力されたＰＷＭ信号に基づいて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により設定された目標電圧Ｖｔｇｔ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ＡＳＩＣ７が出力するＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅が帰還制御される。
【００３１】
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。まず、レジスタ３６内部の設定部を説明する。レジスタ３６は、以下の設定部で構成される。
・ＰＷＭ信号の出力を許可または停止するＥｎａｂｌｅ設定部１３１
・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
・ＰＷＭ信号の最大のオンＤＵＴＹ幅を設定するＤＵＴＹ＿ｍａｘ設定部１３３
・高速立ち上げ期間Ｔ１に使用されるオンＤＵＴＹ幅を設定するＤＵＴＹ＿Ｔｒ１設定部１３４
・定電圧制御待機期間Ｔ２に使用されるオンＤＵＴＹ幅を設定するＤＵＴＹ＿Ｔｒ２設定部１３５
・ＰＷＭ信号出力の時間間隔を設定するタイマ設定部１３６
・高電圧発生回路８の目標電圧値を設定するＨＶｔｇｔ設定部１４０
次に、ＡＳＩＣ７に構成されるレジスタ３６以外の回路について説明する。演算回路３０は、ＨＶｔｇｔ設定部１４０のレジスタ設定値に応じて一意的に決定されるタイマ時間を算出する。カウンタブロック３１は、スローオン設定部１３２に設定された時間幅でオンＤＵＴＹ幅０からＤＵＴＹ＿ｍａｘ設定部１３３に設定された最大オンＤＵＴＹ幅まで徐々に時間幅を広げた値をＰＷＭ生成部３２から出力するように機能する。この最大オンＤＵＴＹ幅は、ＤＵＴＹ＿ｍａｘ設定部１３３に対してマイクロコントローラ１により可変設定可能であり、ハードウエア（昇圧トランスの巻線数の仕様等）を変更せずに高電圧発生装置の立ち上げ能力を容易に調整可能である。
【００３２】
ＰＷＭ生成部３２は、ＤＵＴＹ＿Ｔｒ１設定部１３４に設定されたオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号をタイマ設定部１３６に設定された時間間隔で、かつ、Ｅｎａｂｌｅ設定部１３１の設定に応じた切替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に設定されたオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号を出力し、出力値が目標電圧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幅は瞬時に０とされる。その後、スローオンで徐々にオンＤＵＴＹ幅が広がっていくＰＷＭ信号を出力するように制御される。出力許可部３３は、Ｅｎａｂｌｅ設定部１３１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。目標信号生成部３５は、ＨＶｔｇｔ設定部１４０のレジスタ値に基づいたアナログ信号を生成する。
【００３３】
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（ａ）〜（ｆ）の６つの機能を以下に示す。
【００３４】
（ａ）マイクロコントローラ１によって設定される複数のオンＤＵＴＹ幅の設定レジスタと、ＰＷＭ信号の出力ＥＮＡＢＬＥ用のレジスタと、目標電圧の設定レジスタと、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とを構成する。複数のオンＤＵＴＹ幅の設定レジスタは、高速立ち上げ期間Ｔ１のＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅の設定レジスタと定電圧制御待機期間Ｔ２のＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅の設定レジスタと定電圧制御領域で生成可能なＰＷＭ信号の最大の時間幅を設定するレジスタとから構成される。
（ｂ）上記、目標電圧の設定レジスタの値（ＨＶｔｇｔ設定部１４０）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。
（ｃ）上記、目標電圧の設定レジスタの値（ＨＶｔｇｔ設定部１４０）に基づいたタイマ時間が算出されてレジスタに書き込まれる。
（ｄ）上記のタイマ時間に応じて、高速立ち上げ期間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。
（ｅ）外部から入力される目標電圧到達信号（／ＨＶＡＴＮ）によってＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を瞬時に０とする。
（ｆ）上記、オンＤＵＴＹ幅０から所定のオンＤＵＴＹ幅に徐々に広げる際に、レジスタに設定された上記のスローオンの時間幅で段階的にオンＤＵＴＹ幅が増加される。
次に、上記（ｃ）と（ｄ）で説明したＰＷＭ信号の生成、及び、タイマ時間設定の詳細について図３を用いて説明する。
【００３５】
演算回路３０は、ＨＶｔｇｔ設定部１４０のレジスタの設定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に設定する。設定されるタイマ時間については、後述する。ＨＶｔｇｔ設定部１４０の値とタイマ設定部１３６の値は直線性の相対関係としている。マイクロコントローラ１によってＥｎａｂｌｅレジスタ１３１を設定することによって電圧出力が開始される。そして、ＰＷＭ生成部３２は、上記の高速立ち上げ期間Ｔ１のオンＤＵＴＹ幅の値が設定されたＤＵＴＹ＿Ｔｒ１設定部１３４の値に従ったオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号をタイマ設定部１３６に設定されているタイマ時間に基づいた時間間隔で出力する。このＰＷＭ信号の出力はＡＳＩＣ７の機能によって実行されるため、オンＤＵＴＹ幅０からこのオンＤＵＴＹ幅へ広げるための立ち上げ時間は不要であり、ＰＷＭ信号の最初のパルスから設定したオンＤＵＴＹ幅を有したＰＷＭ信号を瞬時に出力することが可能である。このタイマ設定部１３６に設定された時間が経過すると、次に、定電圧制御待機期間Ｔ２のオンＤＵＴＹ幅の値を設定するＤＵＴＹ＿Ｔｒ２設定部１３５に従ったオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号を出力する。
【００３６】
つまり、ＰＷＭ生成部３２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することで瞬時に急峻な高いスルーレートで出力電圧の立ち上げを行う。そして、予め設定されたタイマ時間が経過した後に、オーバーシュート、アンダーシュート、電圧振動が発生しないように、低いスルーレートのオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号を出力する。このタイマ時間は、目標電圧と直線性の関係を保った値に可変に設定されるため、目標電圧に応じて可変された立ち上げ時間幅（スルーレート）で高電圧発生装置を起動することができる。そして、このタイマ時間経過後に、高速立ち上げ期間Ｔ１から定電圧制御待機期間Ｔ２へ切り替わる。従って、立ち上げ能力が高く設定された高電圧発生装置においても、最初に出力されるＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅が目標電圧値の大きさに応じて補正される。これにより、目標電圧が大きいときはオンＤＵＴＹ幅の広いＰＷＭ信号でスイッチングする時間を長くして、立ち上げ期間を短縮し、一方、目標電圧が小さいときは、スイッチングする時間を短くして、オーバーシュートやアンダーシュートが低減される。つまり、目標電圧の大小によらず、オーバーシュートやアンダーシュートを低減し、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。
【００３７】
次に、上記（ｅ）と（ｆ）で説明した目標電圧到達信号／ＨＶＡＴＮによるＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅の制御詳細について説明する。まず、高電圧発生回路８に構成される昇圧トランスＴ１の周辺回路について説明し、次に、目標電圧到達信号／ＨＶＡＴＮを出力するコンパレータＣＭＰ１０の動作について説明する。
【００３８】
ＡＳＩＣ７から出力されたＰＷＭ信号ＨＶＰＷＭ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ＦＥＴ  Ｑ５（本例ではパワーＭＯＳＦＥＴである）のゲート端子を駆動する。ＦＥＴ  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から出力された脈流の高電圧はダイオードＤ２とコンデンサＣ５と出力電圧検出回路４からなる整流回路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。検出された検出電圧値ＶｄｔはコンパレータＣＭＰ１０によってモニタされ、高圧制御信号ＨＶＣＮＴにより設定された目標電圧値Ｖｔｇｔと比較される。検出電圧値Ｖｄｔと目標電圧値Ｖｔｇｔ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以下の場合にはＨｉｇｈを出力し、目標電圧値Ｖｔｇｔ以上の場合にはＬｏｗを出力する。
【００３９】
ＡＳＩＣ７は、目標電圧到達信号／ＨＶＡＴＮがＬｏｗになると、出力許可部３３で出力するＰＷＭ信号を瞬時にマスクして、ＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を瞬時に０にする。尚、オンＤＵＴＹ幅はＡＳＩＣ出力部のＨＶＰＷＭではＬｏｗ論理となる。ＦＥＴ  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信号が瞬時にＨｉｇｈ固定の信号を出力すると、ＦＥＴ  Ｑ４をオフし、接続されるＦＥＴ  Ｑ５を瞬時にオフさせて高電圧発生回路８を瞬時にオフする。
【００４０】
一方、目標電圧到達信号／ＨＶＡＴＮがＬｏｗからＨｉｇｈになると、カウンタブロック３１は、ＤＵＴＹ＿ｍａｘ設定部１３３に設定されたデータに基づいたオンＤＵＴＹ幅に向けて時間幅を段階的に広げていくためのデータをＰＷＭ生成部３２に出力する。オンＤＵＴＹ幅を段階的に広げていくため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の外部にスローオンのＰＷＭ信号を出力する。
【００４１】
つまり、ＡＳＩＣ７は、検出電圧値Ｖｄｔが目標電圧値Ｖｔｇｔを超えたときには瞬時にＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を０として高電圧発生回路８を瞬時にオフする。また、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て高電圧生成回路８を緩やかにオンさせる。これにより、定電圧に維持する際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。
【００４２】
次に、上記で説明した高電圧発生装置のアナログ回路とＡＳＩＣ７の機能を適用して生成される出力波形の具体例を図４、図５、図６に示す。尚、従来の高電圧発生装置を高速化した場合の出力波形と対比しながら説明を行う。
【００４３】
本実施例では、一例として、昇圧トランスの駆動周波数を５０ＫＨｚ（２０μｓ周期）、昇圧トランス及び整流回路からなる昇圧回路の入出力応答時間（遅延時間）を２０μｓ、１パルスのスイッチング駆動で数百Ｖの立ち上げ能力を有する高電圧発生装置に適用した場合を説明する。本実施例では、駆動周波数に対応した所定周期毎（２０μｓ毎）に１２５Ｖ，２００Ｖ，３００Ｖの夫々の変化量で直流電圧を上昇させる例を説明する。尚、上記の遅延時間はこの昇圧回路の入出力応答時間が支配的となるため、その他の遅延時間は無いものと仮定して説明する。また、目標電圧を５ＫＶとした場合を図４に、目標電圧を１ＫＶとした場合を図５に示して、目標電圧が広範囲で可変設定される例を説明する。
【００４４】
まず、目標電圧を５ＫＶとした場合の例を図４に基づき説明する。図４（ａ）と図４（ｂ）は、立ち上げ途中で出力電圧の上昇カーブを緩やかに切り替える高電圧発生装置において、目標電圧より低い第２の基準電圧を検知することによって出力電圧の立ち上げを緩やかにする従来の高電圧発生装置の立ち上げ時の出力波形例である。尚、以後、起動後の高速立ち上げ期間Ｔ１となる過渡領域を第１過渡領域、続いて緩やかな立ち上げとなる定電圧制御待機期間Ｔ２の過渡領域を第２過渡領域という。図４（ａ）と図４（ｂ）の従来の高電圧発生装置では、目標電圧より低い基準電圧で出力電圧を検知するため、その時点で制御できるのは、２０μｓ以降に出力される電圧となる。仮に、検知した段階から瞬時に昇圧トランスの駆動を停止可能な場合であっても、１パルスで出力部を数百Ｖ昇圧する高電圧発生装置では、２０μｓ後にはオーバーシュートが発生してしまう。この様子を以下に具体例で説明する。
【００４５】
図４（ａ）は、第２の基準電圧を９０％に設定し、第１過渡領域では１パルス駆動で１２５Ｖずつ昇圧していく高電圧発生装置の出力波形の一例である。目標電圧が５ＫＶであるので、目標の９０％である４．５ＫＶで第２の基準電圧による検知が行われて第２過渡領域となる。ただし、第２過渡領域に入る２０μｓ前に、パルス駆動された電力が既に投入されているため、出力電圧は４．６２５ＫＶまで昇圧し、４．６２５ＫＶを超えてから第２過渡領域に入ることになる。４．６２５ＫＶから第２過渡領域となったため、大きなオーバーシュートなく目標値の５ＫＶまで収束していく。
【００４６】
一方、図４（ｂ）は、第２の基準電圧を９０％に設定し、第１過渡領域では１パルス駆動で３００Ｖずつ昇圧していく高電圧発生装置の場合の波形の一例である。目標電圧が５ＫＶであるので、目標の９０％である４．５ＫＶで第２の基準電圧による検知が行われて第２過渡領域となる。ただし、第２過渡領域に入る２０μｓ前に、パルス駆動された電力が既に投入されているため、出力電圧は４．８ＫＶまで昇圧し、４．８ＫＶを超えてから第２過渡領域に入る。４．８ＫＶから第２過渡領域となったため、５ＫＶ超えのオーバーシュートに対する余裕は図４（ａ）に比べて少ないが、大きなオーバーシュートなく目標値の５ＫＶまで収束していく。
【００４７】
従って、目標電圧が５ＫＶの場合には、高電圧発生装置が１パルス駆動で昇圧していく電圧が１２５Ｖであっても、また、さらに高速化した３００Ｖであっても、大きなオーバーシュートなく目標値の５ＫＶまで収束していく。
【００４８】
しかし、図５（ｂ）に示すように目標電圧値が小さく、且つ、１パルスあたりの昇圧能力が高い（例えば、目標１ＫＶ、１パルス駆動で３００Ｖ昇圧する）場合にはオーバーシュートが発生する。まず、目標電圧が小さく昇圧能力がやや高い場合（例えば、目標１ＫＶ、１パルス駆動で１２５Ｖ昇圧する）について図５（ａ）を用いて説明する。
【００４９】
図５（ａ）は、第２の基準電圧を９０％に設定し、第１過渡領域では１パルス駆動で１２５Ｖずつ昇圧していく高電圧発生装置の場合の出力波形の一例である。目標電圧が１ＫＶであるので、目標の９０％である０．９ＫＶで第２の基準電圧による検知が行われて第２過渡領域となる。ただし、第２過渡領域に入る２０μｓ前に既にパルス駆動された電力が投入されているため、出力電圧は１ＫＶまで昇圧して第２過渡領域に入る。１ＫＶから第２過渡領域となったため、第２の基準電圧の検知時から１ＫＶを超える際のオーバーシュートに対する余裕はないが（図のマージン電圧Ａ）、大きなオーバーシュートなく目標値の１ＫＶで収束される。
【００５０】
一方、図５（ｂ）は、第２の基準電圧を９０％に設定し、起動時には、１パルス駆動で３００Ｖずつ昇圧していく高電圧発生装置の場合の波形の一例である。目標電圧が１ＫＶであるので、目標の９０％である０．９ＫＶで第２の基準電圧による検知が行われて第２過渡領域となる。ただし、第２過渡領域に入る２０μｓ前に既にパルス駆動された電力が投入されているため、出力電圧は１．２ＫＶまで昇圧し、１．２ＫＶを超えてから第２過渡領域に入る。従って、第２過渡領域に入った時には、既に２００Ｖの大きなオーバーシュートが発生してしまう（図のオーバーシュート電圧Ｂ）。つまり、高電圧発生回路の立ち上げ能力がそれほど大きくない場合には問題がないが、例えば、立ち上げ時間を更に短縮するために、数パルスが入力されるだけで目標電圧まで昇圧するように高電圧発生装置の立ち上げ能力を更に高くした場合には、大きなオーバーシュートが発生することになる。
【００５１】
これに対し、本実施例の高電圧発生装置の出力波形の一例を図４（ｃ）及び図５（ｃ）に示す。本実施例の高電圧発生回路８は、起動開始直後の高速立ち上げ期間Ｔ１（第１過渡領域）と目標電圧到達前の定電圧制御待機期間Ｔ２（第２過渡領域）と、目標電圧に到達した後の定電圧制御期間Ｔ３（定常領域）の３つに制御期間（時間領域）を分割する。第１過渡領域では、レジスタ〔ＤＵＴＹ＿Ｔｒ１設定部１３４〕に設定された値のオンＤＵＴＹ幅となるＰＷＭ信号が出力され、第１変化量として３００Ｖ／パルスの高いスルーレートで電圧が上昇していく。第２過渡領域では、レジスタ〔ＤＵＴＹ＿Ｔｒ２設定部１３５〕に設定された値のオンＤＵＴＹ幅となるＰＷＭ信号が出力され、第２変化量として５０Ｖ／パルスの比較的低いスルーレートで電圧が上昇していく。そして、出力電圧が目標電圧に到達すると、ＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅は瞬時に０とされ、高電圧発生回路８の昇圧動作は急速に停止する。目標電圧に到達した時は、５０Ｖ／パルスの低いスルーレートとなっているため、目標電圧到達直後のオーバーシュートの最大量は５０Ｖと小さい値に低減される。
【００５２】
高速に立ち上げる期間である第１過渡領域のタイマ時間は目標電圧に応じた所定値に設定される。本例では、図８で示すように、目標電圧が＋５ＫＶの場合に０．３ｍｓに設定され、目標電圧が＋１ＫＶの場合に０．０４ｍｓに夫々可変設定される。その結果、低い第２の基準電圧の検知に応じた帰還制御ではなく、予め可変設定されたタイマ時間で第１過渡領域が決定される。これにより、目標値が＋５ＫＶであっても＋１ＫＶであっても、目標電圧の大きさに関わらず目標電圧への到達直後のオーバーシュートが低減され、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。
【００５３】
次に、目標電圧に到達した後の定電圧制御期間Ｔ３（定常領域）の動作について、本実施例の出力波形の一例を従来の波形の一例と対比しながら図６を用いて説明する。尚、本実施例の出力波形の一例は図６（ｄ）に示している。立ち上げ時間を速くするためには、起動開始後のＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を大きくして応答を速くする必要がある。しかし、応答を速くした場合には、定電圧制御動作時において、目標電圧を境界として出力電圧が上下してオーバーシュートを繰り返す動作になりやすい。この様子を図６（ａ）に示す。第２過渡領域に入って１パルスの入力で５０Ｖずつ昇圧しており、目標電圧に到達するとスイッチングが瞬時にオフされる。スイッチングが瞬時にオフされた後は、容量性の負荷にチャージされた電荷が自然放電することにより電圧値が降下する。つまり、瞬時に高電圧発生回路８のスイッチングがオフされても電圧は自然放電以上の速さでは降下しない。電圧が目標電圧まで降下すると高電圧発生回路８は再びスイッチングを開始する。スイッチングを開始すると、パルスが入力されて再び電圧が上昇し、その後、目標電圧に到達し、スイッチングが再びオフされて電圧が降下するという制御を繰り返す。しかし、スイッチングがオフされるまでに入力されたパルスが１パルスであっても、目標電圧に達したときには既にその１パルス分は入力されているため、その分の電圧、この例では５０Ｖの小さな電圧振動（リップル、ハンチングともいう）は発生することになる。
【００５４】
図６（ｂ）では、第２過渡領域に入って、１パルスの入力で１００Ｖずつ昇圧していく場合の出力波形の一例を示す。図６（ａ）と同様の現象によりオーバーシュートが発生する。但し、オーバーシュート量は２倍の１００Ｖとなり、オーバーシュートした電圧が目標電圧まで降下する際のスルーレートは、負荷の容量と抵抗値による自然放電による時定数で決定される。従って、図６（ａ）の場合と比較して、２倍の周期でオーバーシュートを繰り返すことになる。
【００５５】
また、上記した特許文献２で例示したような高電圧発生装置では、目標電圧を維持するように制御する維持充電領域では、僅かなＰＷＭ回路への入力電圧の増減によって出力電圧を僅かに増減させて目標電圧の電圧振動を小さくするものである。しかし、緩速充電領域から維持充電領域への遷移時において、僅かにしか入力電圧が減少されないため、図６（ｃ）に示すように目標電圧到達時点のオーバーシュートは大きくなりやすい。
【００５６】
一方、図６（ｄ）に示す本実施例の高電圧発生装置の出力波形では、検出電圧が目標電圧を超えたときには瞬時にＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を０とし、その後、出力電圧が降下し、再び目標電圧以下となるとオンＤＵＴＹ幅０からのスローオンの時間幅でスイッチングが再開される。そのため、図６（ｃ）と比較して目標電圧への到達直後のオーバーシュートが低減され、定電圧制御期間Ｔ３における電圧の立ち上げ能力は小さくなる。従って、図６（ｄ）に示す本実施例では、図６（ａ）や図６（ｂ）と比較して定常領域で発生する電圧振動（リップル、ハンチング）も大幅に低減することが可能になる。
【００５７】
尚、上述した本実施例では、第１過渡領域のタイマ時間を目標電圧の大きさに応じて可変する方法として、第１過渡領域中でのＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅が一定である例で説明した。これに対して、以下に示すように、ＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を可変制御する方式でもよい。第１過渡領域中でのＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を可変制御する方式は、容易にタイマ時間の可変制御を実現することができる方式であり上記の方式と略同様の効果を得ることができる。以下に、第１過渡領域中でのＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を可変制御する方式の動作例を説明する。
【００５８】
＜ＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅の可変制御の動作例＞
（１）第１期間である第１過渡領域の初期のＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅と、第１期間に続く第２期間である第２過渡領域に移行する時のＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を夫々設定し、第１過渡領域内において徐々にオンＤＵＴＹ幅を変化させていく。第１過渡領域の初期のオンＤＵＴＹ幅と第２過渡領域に移行する時のオンＤＵＴＹ幅は目標電圧によらず所定値に設定する。目標電圧の大きさに応じて第１過渡領域のタイマ時間を可変するために、第１過渡領域内でオンＤＵＴＹ幅を所定のステップ量、変化させていくように制御する。
【００５９】
例えば、第１過渡領域の初期のＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を５０％として、第２過渡領域に移行する時のＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を１０％とした時の波形の一例を図７（ａ）に示す。尚、図７では、目標電圧は＋５ＫＶと＋２．５ＫＶの場合を例示している。目標電圧が＋５ＫＶの時は１パルスで−２％ずつオンＤＵＴＹ幅を減少させていき、目標電圧が＋２．５ＫＶの時は１パルスで−４％ずつオンＤＵＴＹ幅を減少させていく。つまり、目標値の大きさに応じて第１過渡領域が可変設定される。
【００６０】
（２）第１過渡領域の初期のＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅と、第２過渡領域に移行する時のＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を夫々設定し、第１過渡領域内において、徐々にオンＤＵＴＹ幅を変化させていく。第２過渡領域に移行する時のオンＤＵＴＹ幅と徐々にオンＤＵＴＹ幅を変化させていく際のステップ量（変化量）は、目標電圧値によらず所定値に設定する。ただし、目標電圧の大きさに応じて第１過渡領域のタイマ時間を可変する。つまり、第１過渡領域における起動開始時の初期のオンＤＵＴＹ幅を可変に設定する。
【００６１】
例えば、第２過渡領域に移行する時のオンＤＵＴＹ幅を１０％とし、徐々にオンＤＵＴＹ幅を変化させていくステップ量を−２％とした時の波形の一例を図７（ｂ）に例示する。尚、図７では、目標電圧は＋５ＫＶと＋２．５ＫＶの場合を例示した。目標電圧が＋５ＫＶの時は起動開始時のオンＤＵＴＹ幅が５０％で設定され、目標電圧が＋１ＫＶの時は起動開始時のオンＤＵＴＹ幅が３０％で設定される。つまり、目標値の大きさに応じて第１過渡領域が可変設定される。
【００６２】
以上、説明したように、本実施例によれば、目標電圧に応じて第１過渡領域におけるＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を予め可変設定し、高速立ち上げ期間においてＰＷＭ信号が瞬時に出力されるようにした。すなわち、立ち上げ時の時間幅が目標電圧に応じて高い分解能で可変された状態の立ち上げ時間幅で、且つ、瞬時に高電圧発生回路８を起動させることが可能になる。
【００６３】
さらに、検出電圧が目標電圧を超えたときには瞬時にＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を０として、検出電圧が目標電圧に維持されるように制御する。その結果、高電圧発生装置の立ち上げ能力が更に高くされ、且つ、目標電圧が広範囲の値に設定された高電圧発生装置においても、オーバーシュートなく、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。
【００６４】
また、立ち上げの過渡領域では、最大値となるオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号によって高いスルーレートで電圧の出力を開始し、その後、目標電圧を維持する定常領域では低いスルーレートで電圧を出力するようにした。これにより、立ち上げ能力が更に高くされ、且つ、短時間で目標電圧に到達する高電圧発生装置であっても、定常領域での電圧振動（リップル、ハンチング）を低減することが可能となる。
【実施例２】
【００６５】
実施例２の高電圧発生装置は、立ち上げの過渡状態におけるスルーレートを目標電圧の大きさに応じて予め可変設定することを特徴とする。実施例２では、目標電圧と直線性の関係を保って可変設定される電圧を予め生成し、生成された電圧を昇圧トランスに印加して起動を待機する。そして、この可変設定された昇圧トランス用の電圧と最大のオンＤＵＴＹ幅となるＰＷＭ信号を用いてスイッチング駆動を開始させ、出力が過渡状態の急峻な高いスルーレート状態のまま目標電圧に達するように制御するものである。
【００６６】
次に、本実施例の高電圧発生装置の機能を模式的に表したブロック図を図２（ｃ）に示す。図２（ａ）に示す従来の高電圧発生装置に対し、高速立ち上げ期間Ｔ１において立ち上げの過渡状態のスルーレートを可変設定できるブロック２７をさらに備えている。このブロック２７はトランス供給電圧を可変する機能を備える。
【００６７】
まず、図９に基づき本実施例の高電圧発生装置を説明する。尚、先に実施例１で説明したものと同様の構成要素や信号には同じ参照番号、記号を付して説明は省略する。図９に示す高電圧発生装置は、アナログ回路で構成された高電圧発生回路８と、高電圧発生回路８に出力するハードウエア制御信号を生成して、高電圧発生回路８からの出力を制御する出力制御部として機能するＡＳＩＣ２とを有する。更に、ＡＳＩＣ２から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を有している。さらに、高電圧発生回路８は、昇圧トランスＴ１と昇圧回路と、出力電圧検出回路４と、昇圧トランスＴ１を駆動するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御回路１５と、昇圧トランスＴ１に接続される電源電圧を生成するトランス電圧生成回路１１と、コンパレータＣＭＰ１０と、出力電流検出回路９とから構成されている。
【００６８】
マイクロコントローラ１は、ＡＳＩＣ２内に設けられた不図示のレジスタに対して、所定のタイミングでデータを設定して高電圧発生装置の目標電圧の変更やオンオフのタイミング等を制御することができる。ＡＳＩＣ２は、高電圧発生回路８の目標電圧を設定する高圧制御信号ＨＶＣＮＴと、高電圧発生回路８のオンオフを設定するオンオフ制御信号／ＨＶＯＮと、高電圧発生回路８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。
【００６９】
高圧制御信号ＨＶＣＮＴは、ＡＳＩＣ２内に構成されたＤ／Ａコンバータからアナログ信号として外部に出力される。尚、高圧制御信号ＨＶＣＮＴは、ＰＷＭ信号で出力して、出力した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電圧値に変換した信号でも同様の機能を実行可能である
次に、図９に示す高電圧発生装置における高電圧発生回路８の動作概要について説明する。トランス電圧生成回路１１は、ＡＳＩＣ２から出力された高圧制御信号ＨＶＣＮＴに応じた電圧を予め生成し、起動時および定常時に昇圧トランスＴ１に供給する。昇圧トランスＴ１は、ＰＷＭ生成回路１５から出力されたＰＷＭ信号で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により設定された目標電圧ＶｔｇｔとコンパレータＣＭＰ１０で比較演算される。そして、この比較演算結果に応じてＰＷＭ生成回路が出力する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。
【００７０】
尚、起動開始前のコンデンサＣ４には、高圧制御信号ＨＶＣＮＴの値に応じてトランス電圧生成回路１１で生成された電圧に応じた電力が予めチャージされた状態で起動待機されている。この予めチャージされた電力値及び電圧値によって起動時のスルーレートが可変設定される。そして、昇圧トランスＴ１に供給された電圧値に応じたスルーレートで負荷部ＨＶｏｕｔｐｕｔに出力される電圧値が上昇していく。
【００７１】
次に、図９に示す高電圧発生装置における高電圧発生回路８の動作詳細について説明する。まず、ＰＷＭ信号を可変に出力するＰＷＭ制御回路１５とコンパレータＣＭＰ１０の動作について説明する。ＰＷＭ制御回路１５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接続されている。ＰＷＭ制御回路１５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が構成されている。コンパレータＣＭＰ１５は、非反転入力部に接続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幅を可変に設定する。反転入力部の電圧値が低いほど、Ｌｏｗ側のオンＤＵＴＹ幅が狭いＰＷＭ信号を出力する。
【００７２】
コンパレータＣＭＰ１０は検出電圧値Ｖｄｔと目標電圧値Ｖｔｇｔとを比較演算し、検出電圧値Ｖｄｔが目標電圧値Ｖｔｇｔ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の出力は瞬時にＨｉｇｈとなって高電圧発生回路８は急速にオフ状態とされる。
【００７３】
一方、ＦＥＴ  Ｑ３がオフすると、コンデンサＣ２には、電源電圧Ｖｒｅｇ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源電圧Ｖｒｅｇ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回路が構成される。また、コンデンサＣ２の電圧値は電源電圧Ｖｒｅｇ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信号の最大オンＤＵＴＹ幅が設定される。
【００７４】
つまり、ＰＷＭ制御回路１５は、検出電圧値Ｖｄｔが目標電圧値Ｖｔｇｔ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８を急速にオフする。そして、検出電圧値Ｖｄｔが目標電圧値Ｖｔｇｔ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８を緩やかにオンする。その結果、一定電圧を維持するための帰還制御において発生する電圧振動（リップル、ハンチング）を大幅に低減することが可能となる。尚、この本実施例の高電圧発生装置における定常領域の出力波形は、実施例１の図６（ｄ）で示したものと同様の波形となる。
【００７５】
次に、高電圧発生回路８の昇圧トランスＴ１の周辺回路について説明する。上述のＰＷＭ制御回路１５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により設定された目標電圧値Ｖｔｇｔと比較されて目標電圧を維持する帰還制御が行われる。
【００７６】
尚、オンオフ制御信号／ＨＶＯＮ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低減することが可能となる。尚、応答遅延時間が若干遅くなっても問題ない場合には、オンオフ制御信号／ＨＶＯＮ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出力に固定することによって高電圧発生回路８をオンオフする構成としても良い。
【００７７】
次に昇圧トランスＴ１に接続される電源電圧を生成するトランス電圧生成回路１１について説明する。トランス電圧生成回路１１は、オペアンプＯＰ１と抵抗器Ｒ１、Ｒ１０〜Ｒ１３とダイオードＤ１とトランジスタＱ１とから構成される。オペアンプＯＰ１はＡＳＩＣ２から入力された高圧制御信号ＨＶＣＮＴとＶｃｃ電圧値の分圧値を非反転増幅して可変された電圧とに応じて高圧制御信号ＨＶＣＮＴに対応した出力を維持するように、トランジスタＱ１を電流駆動して帰還制御を行う。そして、トランジスタＱ１によって増幅された電流によって昇圧トランスＴ１に接続されているコンデンサＣ４に電荷がチャージされる。なお、ダイオードＤ１は、オペアンプＯＰ１がコンデンサＣ４から電流を放電する場合の電流経路を構成するものである。トランス電圧生成回路１１は、高圧制御信号ＨＶＣＮＴの電圧値に比例して直線性の関係をもつトランス駆動用の電圧を生成する。尚、高電圧発生回路８は、スイッチング駆動するＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅が固定の場合は、昇圧トランスＴ１に接続される電源電圧の値に比例した出力電圧（帰還制御なしで定常域で到達する値）を出力する特性となる。この特性を図１３（ａ）に示す。本実施例では、このＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を減ずるように帰還制御することによって目標電圧に維持する制御が行われる。
【００７８】
尚、起動待機時において、ＰＷＭ制御回路１５は最大オンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号を出力し、昇圧トランスＴ１には高圧制御信号ＨＶＣＮＴの値に応じて可変生成された電圧が印加されている状態であるが、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。従って、ＦＥＴ  Ｑ２をオフすれば、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。
【００７９】
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を可変設定する動作例について説明する。トランス電圧生成回路１１によってコンデンサＣ４にチャージされた電力量（電圧値）は、高電圧発生回路８の起動時に投入されるものであり、出力電圧の立ち上げのスルーレートを決定する１つの要素（入力駆動条件の１つ）となる。また、出力電圧の立ち上げのスルーレートを決定する他の要素（入力駆動条件の１つ）として、スイッチング開始時の最大オンＤＵＴＹ幅も影響する。本実施例では、起動時における最大オンＤＵＴＹ幅は目標電圧に依らず固定値とする。従って、起動開始時のスルーレートはトランス電圧生成回路１１の出力値にのみ応じて可変される特性の高電圧発生回路８である。ここで、ＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅と所定時間経過後の高電圧出力値（過渡状態の電圧上昇の曲線、スルーレートに相当）の関係を測定した特性を図１３（ｂ）に示す。この図によれば、同じ時間経過後に到達する過渡状態の出力電圧値は、昇圧トランスＴ１に接続される電源電圧の値に正比例することがわかる。
【００８０】
本実施例の高電圧発生装置は、この正比例の特性を用いて出力の過渡状態におけるスルーレートを昇圧トランスＴ１に接続される電源電圧の値で可変設定するようにした点が特徴である。そして、昇圧トランスＴ１に接続される電源電圧を目標電圧の大きさに応じて可変設定したので、高電圧発生回路８の起動時において、立ち上げ時のスルーレートを高精度、かつ、高分解能に可変設定することが可能になる。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されて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て立ち上げ期間が短縮する。さらに、ハードウエアの立ち上がりが急峻な出力状態（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、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として昇圧回路をオフするようにした。これにより、立ち上げ時のオーバーシュートをより低減することが可能となる。
【００８１】
次に、本実施例の高電圧発生装置における出力波形の具体例を図１１を用いて説明する。図１１（ａ）に本実施例の方法を適用しない場合の出力波形例を、図１１（ｂ）に本実施の方法を適用した場合の出力波形の一例を示す。図１１（ａ）は、立ち上げの過渡状態のスルーレートが目標電圧の大きさに依らず一定な場合の出力波形の一例である。出力電圧は１パルス駆動（２０μｓ）で２００Ｖずつ昇圧していき、目標電圧が＋５ＫＶの時は０．５ｍｓで目標電圧に到達する。実施例１でも説明したように、昇圧回路の入出力には応答遅延時間が発生するため、目標電圧への到達を検知した時点では既に２０μｓ前に駆動された電力が投入されている。つまり、最大２００Ｖのオーバーシュートが発生することになる。但し、＋５ＫＶ時の２００Ｖは、目標値に対して４％程度に小さく低減されたオーバーシュートの量となる。しかし、このオーバーシュートの量は、高電圧発生回路８の立ち上げ能力、つまり立ち上げの過渡時のスルーレートに依存しているため、目標値が＋１ＫＶであっても最大２００Ｖのオーバーシュートが発生してしまう。＋１ＫＶ時の２００Ｖは、目標値に対して２０％という大きなオーバーシュート量となる。
【００８２】
一方、図１１（ｂ）は、立ち上げの過渡状態のスルーレートを目標電圧の大きさに応じて可変設定した本実施例の出力波形の一例である。目標電圧が＋５ＫＶの時は、図１１（ａ）同様に、目標電圧に対して４％程度に小さく低減されたオーバーシュート量となる。目標電圧が＋１ＫＶの時は、昇圧トランスに供給される電圧が低減された値に予め可変設定されるため、１パルスで４０Ｖずつ昇圧する低いスルーレートに低減される。その結果、０．５ｍｓで目標電圧に到達し、オーバーシュートは最大４０Ｖに低減される。つまり、目標値＋１ＫＶ時の４０Ｖであるので、４％程度のオーバーシュート量となり図１１（ａ）に比べて大幅に低減することが可能となる。
【００８３】
以上、説明したように本実施例によれば、出力電圧に応じて可変設定される電圧を予め生成し、この生成した電圧が印加された状態で起動を待機するようにした。これにより、立ち上げのスルーレートが出力電圧に応じて高分解能で可変された状態のスルーレートで且つ瞬時に高電圧発生回路を起動させることが可能になる。さらに、検出電圧値が目標電圧値を超えたときには瞬時にオンＤＵＴＹ幅を０として目標に維持する制御を行うようにしたので、高電圧発生装置の立ち上げ能力が高くされ、目標電圧が広範囲な値に設定された場合であっても、オーバーシュートを低減し、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。
【００８４】
また、立ち上げの過渡領域では、最大値となるオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号で高いスルーレートで電圧の出力を開始し、その後、目標電圧を維持する定常領域では低いスルーレートで電圧を出力するようにした。これにより、立ち上げ能力が更に高くされ、且つ、短時間で目標電圧に到達する高電圧発生装置であっても、定常領域での電圧振動（リップル、ハンチング）を低減することが可能となる。
【実施例３】
【００８５】
実施例３の高電圧発生装置は、立ち上げの過渡状態のスルーレートを目標電圧の大きさに応じて予め可変設定することを特徴とする。実施例３では、目標電圧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、起動開始とともにこの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において急峻なスルーレートのまま目標電圧に達するようにしたものである。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すブロック図は図２（ｃ）であり実施例２と同様である。なお、図２（ａ）に示す従来の高電圧発生装置に対し、立ち上げの過渡状態のスルーレートを可変設定できるブロック２７をさらに備えている。そして、ブロック２７においてＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を可変するようにしたものである。
【００８６】
実施例３の高電圧発生装置を図１０に示す。本実施例では、実施例２におけるＰＷＭ制御回路１５内に接続される電源電圧Ｖｒｅｇの代わりに、最大ＤＵＴＹ設定回路４１の出力が接続され、実施例１で昇圧トランスＴ１に接続されていたトランス電圧生成回路１１の代わりに、固定値の電源電圧Ｖｃｃが接続されている。最大ＤＵＴＹ設定回路４１は、実施例２で説明したトランス電圧生成回路１１から電流増幅回路の部分を削除したものであり、低コストで構成されている。尚、既に実施例１、２において説明したものと同様の構成要素や信号には同じ参照番号や記号を付して説明は省略する。
【００８７】
まず、図１０に示す高電圧発生装置における高電圧発生回路８の動作概要について説明する。最大ＤＵＴＹ設定回路４１は、ＡＳＩＣ２から出力された高圧制御信号（ＨＶＣＮＴ）に応じて、後述する可変電圧Ｖｄｕｔｙを生成し、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により設定された目標電圧ＶｔｇｔとコンパレータＣＭＰ１０で比較演算される。そして、この比較演算結果に応じてＰＷＭ生成回路が出力するオンＤＵＴＹ幅が帰還制御される。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幅について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。
【００８８】
次に、図１０に示す高電圧発生装置における高電圧発生回路８の動作詳細について説明する。高電圧発生回路８の昇圧トランスＴ１の周辺回路については、実施例２と同様であるため説明を省略し、最大ＤＵＴＹ設定回路４１及びＰＷＭ制御回路４５について説明する。
【００８９】
最大ＤＵＴＹ設定回路４１には、オペアンプＯＰ１と抵抗器Ｒ１０〜Ｒ１３とが構成され、高圧制御信号ＨＶＣＮＴとＶｃｃ電圧値の分圧値を非反転増幅して、ＰＷＭ制御回路１５に出力する。最大ＤＵＴＹ設定回路４１は、高圧制御信号ＨＶＣＮＴの出力電圧値に比例して直線性の関係を保って最大オンＤＵＴＹ幅を設定する基準電圧Ｖｄｕｔｙを生成してＰＷＭ制御回路４５に出力する。
【００９０】
ＰＷＭ制御回路４５は、実施例２で説明したＰＷＭ制御回路１５内の電源電圧Ｖｒｅｇの代わりに上述した最大ＤＵＴＹ設定回路で生成した直流電圧Ｖｄｕｔｙが接続されている。ＦＥＴ  のＱ３がオフした状態のときには、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を介して電荷がコンデンサＣ２にチャージされる。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幅を０から緩やかに広げていく回路が構成される。
【００９１】
つまり、ＰＷＭ制御回路４５は、入力される電圧Ｖｄｕｔｙの大きさに応じて可変される最大オンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号を生成するとともに、実施例１及び実施例２と同様に、検出電圧値Ｖｄｔが目標電圧値Ｖｔｇｔ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８を瞬時にオフする。また、検出電圧値Ｖｄｔが目標電圧値Ｖｔｇｔを下回った時には立ち上げに時定数を持たせることで高電圧発生回路８を緩やかにオンさせる。その結果、電圧振動（リップル、ハンチングともいう）を大幅に抑制することが可能となる。尚、この本実施例の高電圧発生装置における定常領域の出力波形は、実施例１の図６（ｄ）で示したものと同様の出力波形となる。
【００９２】
また、コンデンサＣ２の電圧は定常時には直流電圧Ｖｄｕｔｙを抵抗器Ｒ２とＲ３で分圧した電圧値に保持され、この定常時の電圧値によってコンパレータＣＭＰ１５が出力するＰＷＭ信号の最大オンＤＵＴＹ幅が設定される。また、最大ＤＵＴＹ設定回路４１で生成した直流電圧Ｖｄｕｔｙは、高圧制御信号ＨＶＣＮＴに比例した電圧で可変設定される。つまり、ＰＷＭ信号の最大オンＤＵＴＹ幅は、高圧制御信号ＨＶＣＮＴに比例して可変設定される。
【００９３】
また、ＰＷＭ制御回路４５は、起動待機時においてこの最大オン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。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。
【００９４】
次に、本実施例で可変設定する立ち上げの過渡状態のスルーレートとＤＵＴＹの関係について図１２、図１３、図１４を用いて説明する。
【００９５】
図１２（ａ）は、高電圧発生回路８をスイッチング駆動するＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅と出力電圧値（帰還制御なしで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て例示したものである。実施例２の図１３（ａ）で説明したように、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幅と出力電圧は比例関係ではなく大きく変動している。
【００９６】
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ＤＵＴＹ幅が異なっていても、その出力電圧値〔帰還制御なしで定常域で到達する値〕は同じ約２５００Ｖとなっている。しかし、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る。帰還制御なしで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、出力の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（過渡状態の電圧上昇曲線、スルーレートに相当）の特性曲線を測定したものを図１４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、ＤＵＴＹ幅にほぼ正比例する特性となることがわかった。
【００９７】
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値が比例する特性を用いて、出力の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設定しておき、高電圧発生回路８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た状態で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はスルーレートが小さくなるように可変設定されて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て立ち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スルーレート（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時間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８をオフする。
【００９８】
その結果、出力電圧の上昇時のスルーレートが高くＤＵＴＹ幅に対する出力電圧値（帰還制御なしで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制御ではこのオンＤＵＴＹ幅−出力電圧（帰還制御なしで定常域で到達する値）の特性に依存した制御を行わないため、従来の高電圧発生回路で生じていた制御の精度や安定性の問題を回避することが可能となる。尚、本実施例の高電圧発生装置における出力波形は、実施例２の図１１（ｂ）で示したものと同様の波形となる。
【００９９】
以上、説明したように本実施例によれば、出力電圧値に応じて可変設定されるオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号を生成し、この可変設定されたオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号で瞬時に起動するようにした。これにより、立ち上げ時のスルーレートが出力電圧に応じて高分解能で可変された状態のスルーレートで且つ瞬時に高電圧発生回路を起動させることが可能になる。さらに、検出電圧が目標電圧を超えたときには瞬時にＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅を０として目標電圧の維持の制御を行うようにしたので、高電圧発生装置の立ち上げ能力が高くされ、目標電圧が広範囲な値に設定された場合でも、オーバーシュートが低減でき、且つ短時間で出力電圧を目標電圧に到達させることができる。そして、ＰＷＭ信号のオンＤＵＴＹ幅と出力電圧（定常域の到達電圧）とに比例関係がない昇圧回路であっても、精度良く、かつ、安定性が高い、電圧制御が可能となる。
【０１００】
また、立ち上げの過渡領域では、最大値となるオンＤＵＴＹ幅のＰＷＭ信号で出力を開始する一方、その後の目標電圧を維持する定常領域ではオンＤＵＴＹ幅を広くする立ち上げ側に対して緩やかな時定数を持たせて出力するようにした。これにより、立ち上げ能力が高く、且つ、短時間で目標電圧に到達する高電圧発生装置であっても、定常領域での電圧振動（リップル、ハンチングともいう）を全域に渡って低減することが可能となる。
【０１０１】
（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の高電圧発生装置を例えば、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。
【０１０２】
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１５（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。
【０１０３】
図８（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、連続的に複数枚の記録材に画像形成を実行している際の記録材と記録材の間（紙間ともいう）で前述のＡＴＶＣ制御を実行する際に、上記の実施例１乃至４で説明した転写部２１８による高圧立ち上げ動作を適用することができる。これによりＡＴＶＣ制御のような高電圧の印加動作を高速に実行可能となる。
【０１０４】
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】
【０１０５】
１  マイクロコンピュータ
４  出力電圧検出回路
７  ＡＳＩＣ
８  高電圧発生回路８
９  出力電流検出回路
３６  レジスタ
【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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