JP6151998B2 - 電圧発生装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

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電圧を供給する電圧発生装置に関する。

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。

特開２０００−１０２２４９号公報 特開平９−９３９２０号公報

ところで、画像形成装置では、転写電圧として正負の電圧を交互に印加することがある。つまり、正の電圧、負の電圧、正の電圧、負の電圧といったように転写電圧が変化する。たとえば、正の電圧はトナーの転写に使用され、負の電圧は転写残トナーのクリーニングに使用される。ここで正の電圧に着目してみると、正の電圧は目標電圧まで立ち上げられた後に立ち下げられ、一定時間休止してから、再び、正の電圧が目標電圧まで立ち上げられる。このような出力電圧の立ち上げと立ち上げとを繰り返す際に、全体として出力電圧の立ち上げ時間を短縮することが市場から望まれている。そこで、本発明は、出力電圧の立ち上げと立ち上げとを繰り返す際に、全体として出力電圧の立ち上げ時間を短縮することを目的とする。

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であって、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のいずれかであるパラメータ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、前記供給電圧を微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制御部と、
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前記パラメータを記憶する記憶部と
を有し、
前記制御部は、前記目標値に達した前記出力電圧の出力を停止させた後で、再度、前記出力電圧を前記目標値に制御する際に、前記記憶部から前記パラメータを読み出し、当該パラメータにしたがったスイッチ制御信号が出力されるよう前記信号生成部を制御することを特徴とする電圧発生装置を提供する。

本発明によれば、ｎ回目の出力電圧の立ち上げ結果を記憶しておき、ｎ＋１回目の出力電圧の立ち上げの際に利用することで、ｎ＋１回目の出力電圧の立ち上げ時間を短縮することができる。つまり、出力電圧の立ち上げと立ち上げとを繰り返す際に、全体として出力電圧の立ち上げ時間を短縮することができる。

電圧発生装置の機能ブロック図 電圧発生装置の制御方法の一例を示すフローチャート 出力電圧の切り替え例を示す図 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 電圧発生装置の制御方法の一例を示すフローチャート 電圧発生装置の回路図 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 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 （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 電圧発生装置の制御方法の一例を示すフローチャート 電圧発生装置の制御方法の一例を示すフローチャート 画像形成装置の一例を示す図

＜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り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り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。さらに、電圧発生装置は、出力電圧が閾値に達したときのスイッチング制御信号を特徴づけるパラメータを記憶する記憶部を有している。電圧発生装置は、目標値に達した出力電圧の出力を停止させた後で、再度、出力電圧を目標値に制御する際に、記憶部からパラメータを読み出す。さらに、電圧発生装置は、パラメータにしたがったスイッチ制御信号が出力されるよう信号生成部を制御する。このように、ｎ回目の出力電圧の立ち上げの際に調整されたスイッチング制御信号を特徴づけるパラメータを記憶しておき、ｎ＋１回目の出力電圧の立ち上げの際にそのパラメータを使用することで、出力電圧の調整期間を短縮できる。

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は、正の直流電圧を出力するポジティブユニット２０１と、負の直流電圧を出力するネガティブユニット２０２とを有している。図３に示すように、高圧電源部２００が負荷８に対して印加する出力電圧Ｖｈｐとして、正の直流電圧Ｖｈｐ＋と負の直流電圧Ｖｈｐ−を交互に出力することがある。図３においては、区間ａ、ｃ、ｅで、ポジティブユニット２０１が正の直流電圧Ｖｈｐ＋を負荷８に供給する。また、区間ｂ、ｄで、ネガティブユニット２０２が負の直流電圧Ｖｈｐ−を負荷８に供給する。とりわけ、実施例１では、区間ａにおいて１回目に直流電圧Ｖｈｐ＋を立ち上げたときに必要となった制御パラメータが記憶部１７に記憶される。そして、区間ｃにおいて２回目に直流電圧Ｖｈｐ＋が立ち上げられるときに記憶部１７から制御パラメータが読み出されて使用される。よって、２回目においては、制御パラメータの調整期間を短縮できる。なお、ポジティブユニット２０１と、ネガティブユニット２０２とは出力電圧の極性が異なる以外はほぼ同様の構成となるため、以下では、ポジティブユニット２０１を中心に説明することで、ネガティブユニット２０２の説明に代える。

図１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。なお、コントローラ３００は、ネガティブユニット２０２を使用するときにはネガティブユニット２０２に対しても供給電圧信号（以下、ＰＷＭＮ＿ＣＮＴと称す）を出力する。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。なお、コントローラ３００は、ネガティブユニット２０２を使用するときにはネガティブユニット２０２に対してもスイッチング制御信号（以下、ＣＬＫＮ＿ＣＮＴと称す）を出力する。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。

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。

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。なお、設定値Ｖ１ｓｅｔは、供給電圧Ｖ１の初期値であり、出力電圧Ｖｈｐを制御する際には、設定値Ｖ１ｓｅｔが調整される。設定値Ｖ１ｓｅｔに対する調整量ΔＶ１ｓｅｔと呼ぶことにする。なお、設定値Ｖ１ｓｅｔは、電圧値そのものである必要はなく、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴのＰＷＭ値（デューティ比）であってもよい。ＰＷＭＰ＿ＣＮＴは、パルス幅変調されたパルス波であるため、ＰＷＭ値を変更することで、出力電圧Ｖｈｐが調整される。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。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。

演算部１８と補正部１９はオプションであり、実施例３で詳細に説明する。たとえば、演算部１８は、出力電圧Ｖｈｐが第１の目標値Ｖｔに維持されているときの第１の目標Ｖｔ値とパラメータとの相関関係を演算により取得する。また、補正部１９は、出力電圧Ｖｈｐの目標値が第１の目標値Ｖｔから第２の目標値Ｖｔ'に変更されると、相関関係と第２の目標値Ｖｔ'とに基づいてパラメータを補正する。これにより、記憶部１７に記憶されているパラメータが更新される。

図２、図４、図５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。とりわけ、図２では、１回目の出力電圧Ｖｈｐの立ち上げ処理が示されている。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４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４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。記憶部１７には、定電圧制御領域におけるＰＷＭＰ＿ＣＮＴやＣＬＫＰ＿ＣＮＴを特徴づける制御パラメータ（例：調整値、ＰＷＭ値、デューティ比、周波数、周期など）が記憶され、２回目以降の立ち上げの際に読み出されて使用される。

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。

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）。

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。

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。

Ｓ２０５で、コントローラ３００（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。たとえば、指示監視部１６は、正の直流電圧Ｖｈｐ＋の出力開始の指示（ポジティブユニット２０１の起動指示）を受信する。起動指示を受信すると、Ｓ２０６に進む。

Ｓ２０６で、コントローラ３００は、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴを生成してスイッチ回路４に供給してスイッチ回路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。

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。

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ことが必要な場合もある。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。

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。

Ｓ２１０で、コントローラ３００（供給電圧制御部１２）は、出力電圧Ｖｈｐの供給電圧制御を開始する。たとえば、コントローラ３００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。よって、比較結果に応じて、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴのパルス幅（ＰＷＭ値）が調整される。なお、パルス幅は、Ｖ１ｓｅｔを調整することで変更される。電圧供給回路３は、変更されたＰＷＭＰ＿ＣＮＴに応じて供給電圧Ｖ１を可変制御する。このように、供給電圧制御においては、供給電圧Ｖ１を調整することで、出力電圧Ｖｈｐが調整される。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。

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、上述した定電圧制御は、供給電圧制御方式により実現される。このようにＳ２１０、Ｓ２１１では、供給電圧制御部１２が、出力電圧Ｖｈｐが目標値Ｖｔに近づくように、比較部１４の比較結果に応じてＰＷＭＰ＿ＣＮＴの設定値Ｖ１ｓｅｔを調整する。たとえば、供給電圧制御部１２は、初期の設定値Ｖ１ｓｅｔを微調整値ΔＶ１ｓｅｔだけ調整して、調整後の設定値Ｖ１ｓｅｔ'を決定する（Ｖ１ｓｅｔ'＝Ｖ１ｓｅｔ＋ΔＶ１ｓｅｔ）。初期の設定値Ｖ１ｓｅｔは少量ΔずつＮ回にわたり微調整される（ΔＶ１ｓｅｔ＝Ｎ・Δ）。

Ｓ２１２で、コントローラ３００（指示監視部１６）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、１回目の出力電圧Ｖｈｐの出力を停止する。ここでは、図５のＳ５０１に進む。

図５は、コントローラ３００が実行する２回目以降の出力電圧Ｖｈｐの立ち上げ動作を示すフローチャートである。図３を用いて説明したように、この動作は、区間ｃ、ｅにおける出力電圧Ｖｈｐの立ち上げ動作である。区間ａで正の直流電圧Ｖｈｐ＋が立ち上げられると、区間ｂでは、正の直流電圧Ｖｈｐ＋の出力が停止され、負の直流電圧Ｖｈｐ−が立ち上げられる。さらに、区間ｃでは、再度、正の直流電圧Ｖｈｐ＋が立ち上げられる。１回目の立ち上げによって、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴやＣＬＫＰ＿ＣＮＴの制御パラメータは確定しているため、２回目の立ち上げにおいてはその制御パラメータを微調整すればよい。特に、１回目と２回目の時間間隔が短い場合は、環境変動や各部品の変化も小さいため、制御パラメータの調整量はわずかであろう。

Ｓ５０１で、コントローラ３００は、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴやＣＬＫＰ＿ＣＮＴの制御パラメータを記憶部１７に記憶する。これにより、１回目の立ち上げにより確定したＰＷＭＰ＿ＣＮＴの制御パラメータ（例：調整後の設定値Ｖ１ｓｅｔ'または微調整値ΔＶ１ｓｅｔ）やＣＬＫＰ＿ＣＮＴの制御パラメータ（例：調整後の周波数、オフ時間、デューティ比またはこれらの調整値など）が記憶部１７に保持される。

Ｓ５０２で、コントローラ３００（スイッチング制御部１３）は、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴの出力を停止する。ＣＬＫＰ＿ＣＮＴの出力が停止すると、スイッチ回路４は昇圧トランス１を駆動できなくなるため、昇圧トランスＴ１は２次側電圧Ｖ２を出力できなくなり、出力電圧Ｖｈｐの出力が停止する。

Ｓ５０３で、コントローラ３００（供給電圧制御部１２）は、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴの出力を停止する。Ｓ５０４で、コントローラ３００（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。たとえば、指示監視部１６は、２回目以降の正の直流電圧Ｖｈｐ＋の出力開始の指示（ポジティブユニット２０１の起動指示）を受信する。起動指示を受信すると、Ｓ５０５に進む。これにより、２回目以降の正の直流電圧Ｖｈｐ＋の立ち上げが開始される。

Ｓ５０５で、コントローラ３００（供給電圧制御部１２）は、記憶部１７に記憶されている制御パラメータ（記憶値）を読み出し、制御パラメータに応じたＰＷＭＰ＿ＣＮＴを生成して出力する。制御パラメータは、設定値Ｖ１ｓｅｔとその調整値Δｖ１ｓｅｔであってもよいし、設定値Ｖ１ｓｅｔに調整値Δｖ１ｓｅｔを反映させた調整後の設定値Ｖ１ｓｅｔ'であってもよい。供給電圧制御部１２が、設定値Ｖ１ｓｅｔ'に対応したＰＷＭＰ＿ＣＮＴを出力すると、電圧供給回路３は、設定値Ｖ１ｓｅｔ'に対応した供給電圧Ｖ１を生成して出力する。これにより、１回目に出力電圧Ｖｈｐが定電圧制御されているときに使用されていた供給電圧Ｖ１が昇圧トランス１の１次側に印加される。

Ｓ５０６で、コントローラ３００（スイッチング制御部１３）は、記憶部１７に記憶されている制御パラメータ（記憶値）を読み出し、制御パラメータに応じたＣＬＫＰ＿ＣＮＴを生成して出力する。制御パラメータは、たとえば、周波数またはデューティ比Ｄである。オフ時間τｏｆｆも記憶部１７から読み出されてもよい。スイッチング制御部１３が、１回目に最終的に使用されていた周波数のＣＬＫＰ＿ＣＮＴを出力することで、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴに応じてスイッチ回路４が昇圧トランス１を駆動する。これにより、出力電圧Ｖｈｐは目標電圧Ｖｔに極めて近い値まで立ち上がる。このように、コントローラ３００は、目標値Ｖｔに達した出力電圧Ｖｈｐの出力を停止させた後で、再度、出力電圧Ｖｈｐを目標値Ｖｔに制御する際に、記憶部１７からパラメータを読み出し、当該パラメータにしたがったスイッチ制御信号が出力されるようスイッチング制御部１３を制御する。

Ｓ５０７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、上述した定電圧制御は、供給電圧制御方式により実現される。

Ｓ５０８で、コントローラ３００（指示監視部１６）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、２回目の出力電圧Ｖｈｐの出力を停止する。ここでは、図５のＳ５０１に戻る。

図２に示した１回目の立ち上げ動作と、図５に示した２回目の立ち上げ動作とを比較すると、工程が大幅に削減されていることがわかる。つまり、１回目の立ち上げによってスイッチング制御信号の周波数と供給電圧信号の設定値の微調整が完了しているため、２回目の立ち上げではこれらの微調整処理を削減できる。これにより、１回目の立ち上げ動作と、図５に示した２回目の立ち上げ動作とでは、立ち上げ時間が大幅に短縮される。

図６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。

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。

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。

＜スイッチング制御の利点＞
図６、図７および図８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６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。

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。

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。

図７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。

図７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。

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。

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８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８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。

＜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。

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。

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。

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。

図９（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９（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９（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９（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。

ところで、２回目以降の出力電圧Ｖｈｐの立ち上げでは、コンデンサＣ２の両端電圧が、記憶部１７に記憶されている設定値に対応した供給電圧となるように、コンデンサＣ２が充電される。コンデンサＣ２の充電は、記憶部１７に記憶されている制御パラメータにしたがったＣＬＫＰ＿ＣＮＴでスイッチ回路４が駆動される前までに完了しなければならない。コンデンサＣ２の充電が不十分だと、出力電圧Ｖｈｐの高速での立ち上げができなくなる。そのため、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴによる供給電圧Ｖ１の設定は、コンデンサＣ２への充電時間に対して十分余裕がある段階で行われる。

画像形成装置ででは、連続した複数枚の画像を形成するときに高電圧を連続して出力する。このとき、転写ローラのトナークリーニングは紙間で実行されるため、１回目と２回目の高電圧の立ち上げ間隔は非常に短くなる。よって、１回目と２回目とでは、環境状態の変化が十分に小さく、供給電圧Ｖ１とスイッチング制御周波数の初期化は必要ない。また、１回目と２回目とでは、出力電圧Ｖｈｐの目標値Ｖｔは原則として同じである。よって、２回目以降の立ち上げの際にＣＬＫＰ＿ＣＮＴの周波数スイープ（出力電圧Ｖｈｐの粗調）も不要である。つまり、周波数スイープ時間を短縮できる。また、供給電圧制御領域での供給電圧Ｖ１による出力電圧Ｖｈｐの微調整も必要ないか、または、僅かに必要となる程度にすぎない。

実施例１によれば、電圧発生装置１００は、目標値Ｖｔよりも小さい閾値Ｔｈに出力電圧Ｖｈｐ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Ｖｈｐを立ち上げる。電圧発生装置１００は、その後、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によって出力電圧Ｖｈｐを目標値Ｖｔに近づける。つまり、電圧発生装置１００は、スイッチング制御によって出力電圧Ｖｈｐを高速に立ち上げ、目標値Ｖｔ付近では供給電圧制御によって出力電圧Ｖｈｐを目標値Ｖｔに安定的に制御する。これにより、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しつつ、出力電圧Ｖｈｐの立ち上げ時間をさらに短縮することが可能となる。

さらに、電圧発生装置１００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を特徴づけるパラメータを記憶する記憶部１７を有している。電圧発生装置１００は、目標値Ｖｔに達した出力電圧Ｖｈｐの出力を停止させた後で、再度、出力電圧Ｖｈｐを目標値Ｖｔに制御する際に、記憶部１７からパラメータを読み出す。さらに、電圧発生装置１００は、パラメータにしたがったスイッチ制御信号が出力されるよう信号生成部を制御する。このように、ｎ回目の出力電圧の立ち上げの際に調整されたスイッチング制御信号を特徴づけるパラメータを記憶しておき、ｎ＋１回目以降の出力電圧の立ち上げの際にそのパラメータを使用することで、出力電圧Ｖｈｐの調整期間を短縮できる。とりわけ、スイッチング制御信号の周波数スイープ時間を短縮できるようになる。

記憶部１７は、出力電圧Ｖｈｐが目標値Ｖｔに維持されているときの供給電圧Ｖ１の設定値Ｖ１ｓｅｔからの微調整値ΔＶ１ｓｅｔまたは出力電圧Ｖｈｐの出力を停止するときに、制御部によって調整された設定値Ｖ１ｓｅｔ'を記憶していてもよい。コントローラ３００は、目標値に達した出力電圧の出力を停止させた後で、再度、出力電圧を目標値に制御する際にこの記憶値を利用する。たとえば、コントローラ３００は、記憶部１７から微調整値ΔＶ１ｓｅｔを読み出して、設定値Ｖ１ｓｅｔに微調整値ΔＶ１ｓｅｔを適用して電圧供給回路３を制御し、設定値Ｖ１ｓｅｔと微調整値ΔＶ１ｓｅｔに対応した供給電圧Ｖ１'を生成させてもよい。同様に、コントローラ３００は、記憶部１７から調整後の設定値Ｖ１ｓｅｔ'を読み出して、設定値Ｖ１ｓｅｔ'を用いて電圧供給回路３を制御し、設定値Ｖ１ｓｅｔ'に対応した供給電圧Ｖ１'を生成させてもよい。これにより、供給電圧Ｖ１の調整時間も短縮できる。

図３を用いて説明したように、ポジティブユニット２０１の出力電圧Ｖｈｐ＋の極性は、ポジティブユニット２０１と交互に負荷を駆動する他の電圧発生装置であるネガティブユニット２０２の出力電圧Ｖｈｐ−の極性と異なっている。正の出力電圧Ｖｈｐ＋はトナーの転写に使用され、負の出力電圧Ｖｈｐ−は転写残トナーのクリーニングに使用されるからである。コントローラ３００が、ポジティブユニット２０１からの出力電圧Ｖｈｐ＋の供給を停止させる期間は、ネガティブユニット２０２が負荷８に出力電圧Ｖｈｐ−を供給している期間である。転写期間とクリーニング期間は交互に生じるからである。本発明は、このように出力電圧の立ち上げと立ち上げとを繰り返す際に、全体として出力電圧の立ち上げ時間を短縮することが可能となる。これは、２回目以降の出力電圧の立ち上げ時間が短縮されるからである。

＜実施例２＞
実施例１では、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴとＰＷＭＰ＿ＣＮＴとの両方を停止することで、出力電圧Ｖｐｈを停止するものとして説明した。しかし、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴの停止は必ずしも必要ではない。そこで、実施例２では、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴを維持したままＣＬＫＰ＿ＣＮＴを停止させることで、出力電圧Ｖｐｈを停止する事例について説明する。なお、実施例２において実施例１と共通する事項について同一の参照符号を与付することで、説明の簡潔化を図る。

図１０は、コントローラ３００が実行する２回目以降の出力電圧Ｖｈｐの立ち上げ動作を示すフローチャートである。１回目の動作についてはすでに実施例１で説明したとおりである。Ｓ２１２で終了指示が受信されると、Ｓ１００１に進む。

Ｓ１００１で、コントローラ３００は、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴの制御パラメータを記憶部１７に記憶する。これにより、１回目の立ち上げにより確定したＣＬＫＰ＿ＣＮＴの制御パラメータ（例：周波数、オフ時間、デューティ比など）が記憶部１７に保持される。次にＳ５０２に進む。Ｓ５０２では、コントローラ３００（スイッチング制御部１３）は、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴの出力を停止する。次にＳ５０３をスキップしてＳ５０４に進む。ここで、コントローラ３００は、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴの制御パラメータを維持したままＰＷＭＰ＿ＣＮＴの出力を継続する。つまり、出力電圧Ｖｈｐが低下しても、供給電圧Ｖ１は調整されない。Ｓ５０４で、コントローラ３００（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。２回目以降の正の直流電圧Ｖｈｐ＋の立ち上げが指示されると、Ｓ５０６に進む。Ｓ５０６で、コントローラ３００（スイッチング制御部１３）は、記憶部１７に記憶されている制御パラメータ（記憶値）を読み出し、制御パラメータに応じたＣＬＫＰ＿ＣＮＴを生成して出力する。Ｓ５０７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。Ｓ５０８で、コントローラ３００（指示監視部１６）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、２回目の出力電圧Ｖｈｐの出力を停止する。ここでは、図１０のＳ１００１に戻る。

このように実施例２で、コントローラ３００は、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴの出力を継続したままＣＬＫＰ＿ＣＮＴの出力を停止することで、出力電圧Ｖｐｈを停止する。昇圧トランス１の１次側に印加される供給電圧Ｖ１を決定しているＰＷＭＰ＿ＣＮＴの出力は継続される。また、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴの制御パラメータ（例：ＰＷＭ設定値）は変更されることなく、そのまま維持される。これによって、コンデンサＣ２の両端電圧が供給電圧Ｖ１に維持されるようコンデンサＣ２は充電されているため、２回目以降ではコンデンサＣ２の充電時間が削減される。また、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴを停止させる動作（Ｓ５０３）や記憶値に基づいてＰＷＭＰ＿ＣＮＴの生成と出力を再開する動作（Ｓ５０５）を省略できるため、これらの要していた処理時間を削減できる。つまり、出力電圧Ｖｈｐをさらに高速に立ち上げることが可能となる。なお、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴの出力を継続するために、Ｓ１００１でＰＷＭＰ＿ＣＮＴの制御パラメータが記憶部１７に記憶されてもよい。

＜実施例３＞
実施例１、２では、１回目の立ち上げによって出力電圧Ｖｈｐが目標値Ｖｔに維持されているときのＰＷＭＰ＿ＣＮＴとＣＬＫＰ＿ＣＮＴの制御パラメータを記憶部１７が記憶する。よって、目標値ＶｔとＰＷＭＰ＿ＣＮＴとＣＬＫＰ＿ＣＮＴの制御パラメータとの間には相関関係が存在する。つまり、ある目標値Ｖｔを達成するための特定の制御パラメータが記憶部１７には記憶されているといえる。なお、この相関関係は、昇圧トランス１の特性バラつきに依存する。

ところで、１回目と２回目とで目標値Ｖｔが変更されることがある。たとえば、１回目の立ち上げから２回目の立ち上げまでに長時間が経過すると、環境条件が変化するため、目標値Ｖｔを変更しなければならない。

両面画像形成においても、１面目の目標値Ｖｔと、２面目の目標値Ｖｔとを変更する必要がある。１面目にトナー画像を記録紙に熱定着すると、記録紙の抵抗値が変化する。この場合、１面目の目標値Ｖｔよりも、２面目の目標値Ｖｔを高く設定しなければならない。このように、１回目と２回目とで目標値Ｖｔが変更される場合、２回目の立ち上げについてもＳ２０１からＳ２１１のすべてのステップを実行しなければならず、高速立ち上げは困難であった。

そこで、実施例３において、コントローラ３００は、１回目の立ち上げによって得られた相関関係を２回目の目標値Ｖｔに適用することで、記憶部１７に記憶されている制御パラメータを補正する。これにより、１回目の目標値Ｖｔと２回目の目標値Ｖｔとが変更されたとしても、出力電圧Ｖｈｐを高速に２回目の目標値Ｖｔへ制御することが可能となる。

図１１は、コントローラ３００が実行する２回目以降の出力電圧Ｖｈｐの立ち上げ動作を示すフローチャートである。すでに説明したステップには同一の参照符号を付与している。図１１と図５とを比較すると分かるように、Ｓ５０１とＳ５０２との間にＳ１１０１が設けられ、Ｓ５０４とＳ５０５との間にＳ１１０２およびＳ１１０３が追加されている。

Ｓ１１０１で、コントローラ３００（演算部１８）は、目標値Ｖｔと制御パラメータとの相関関係を求め、記憶部１７に記憶する。相関関係は、たとえば、関数または関数を定義する係数である。たとえば、目標値ＶｔとＰＷＭＰ＿ＣＮＴの調整後の設定値Ｖ１ｓｅｔ'が１次関数ｆｐ（Ｖｔ）＝ｃｐ＊Ｖｔによって定義されると仮定する。この場合、演算部１８は、調整後の設定値Ｖ１ｓｅｔ'を目標値Ｖｔで除算することで、係数ｃｐを算出し、記憶部１７に記憶する。同様に、目標値ＶｔとＣＬＫＰ＿ＣＮＴの調整後の周波数ｆ１が１次関数ｆｃ（Ｖｔ）＝ｃｃ＊Ｖｔによって定義されると仮定する。この場合、演算部１８は、調整後の周波数ｆ１を目標値Ｖｔで除算することで、係数ｃｃを算出し、記憶部１７に記憶する。その後、Ｓ５０２ないしＳ５０４が実行され、Ｓ１１０２に進む。このように、なお、コントローラ３００の演算部１８は、出力電圧Ｖｈｐが第１の目標値Ｖｔに維持されているときの第１の目標値Ｖｔとパラメータとの相関関係を取得する取得部として機能する。

Ｓ１１０２で、コントローラ３００は、目標値Ｖｔが変更されたかどうか、または、変更すべきかどうかを判定する。たとえば、コントローラ３００（指示監視部１６）は、上位のコントローラから目標値Ｖｔの変更を指示されたときは、目標値Ｖｔを変更すべきと判定する。コントローラ３００（指示監視部１６）は、変更後の目標値Ｖｔ'が上位のコントローラから指示されたときは、目標値Ｖｔが変更されたと判定してもよい。あるいは、コントローラ３００が前回の起動時刻から今回の起動時刻までの経過時間をタイマーやカウンタにより計測し、経過時間が閾値時間を超えていれば、目標値Ｖｔを変更すると判定してもよい。目標値Ｖｔを変更すべきときはＳ１１０３に進む。一方、目標値Ｖｔを変更すべきでなければ、Ｓ５０５に進む。なお、変更後の目標値Ｖｔ'は予め記憶部１７に記憶されていてもよい。また、実施例１で説明したように、変更後の目標値Ｖｔ'は環境条件に応じて決定されてもよい。

Ｓ１１０３で、コントローラ３００（補正部１９）は、記憶部１７に記憶されている制御パラメータと相関関係を読み出し、相関関係に基づき制御パラメータを補正する。たとえば、補正部１９は、係数ｃｐを読み出し、係数ｃｐと変更後の目標値Ｖｔ'とを関数ｆｐ（Ｖｔ）に代入して、補正後の設定値Ｖ１ｓｅｔ"を演算する。同様に、補正部１９は、係数ｃｃを読み出し、係数ｃｃと変更後の目標値Ｖｔ'とを関数ｆｃ（Ｖｔ）に代入して、補正後の周波数ｆ１"を演算してもよい。補正部１９は、このようにして求めた制御パラメータを記憶部１７に書き込むことで、制御パラメータを更新する。その後は、Ｓ５０５、Ｓ５０６において補正後の制御パラメータが使用される。

以上述べたように実施例３によれば、演算部１８は、出力電圧Ｖｈｐが第１の目標値Ｖｔに維持されているときの第１の目標Ｖｔ値とパラメータとの相関関係を演算により取得する。また、補正部１９は、出力電圧Ｖｈｐの目標値が第１の目標値Ｖｔから第２の目標値Ｖｔ'に変更されると、相関関係と第２の目標値Ｖｔ'とに基づいてパラメータを補正する。これにより、記憶部１７に記憶されているパラメータが更新される。つまり、コントローラ３００は、目標値Ｖｔと制御パラメータとの相関関係を更新しながら記憶部１７に保持することで、変更後の目標値Ｖｔ'に相関関係を適用して制御パラメータを補正できる。たとえば、１回目と２回目とで目標値Ｖｔが異なる場合にも、１回目の定電圧制御において得られた相関関係から、２回目の立ち上げ動作用の制御パラメータを求めることが可能となる。よって、目標値Ｖｔが変更されたときも、出力電圧の高速立ち上げが可能となる。

＜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。

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。

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１２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。

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。

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。

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。

実施例１ないし３では、ポジティブユニット２０１を中心に説明したが、ネガティブユニット２０２に本発明を適用してもよい。さらに、制御パラメータや相関関係の記憶は、正の直流電圧Ｖｈｐ＋から負の直流電圧Ｖｈｐ−に切り替えるタイミング、正の直流電圧Ｖｈｐ＋の出力を停止するタイミング、負の直流電圧Ｖｈｐ−から正の直流電圧Ｖｈｐ＋に切り替えるタイミングに適用可能である。また、制御パラメータや相関関係の記憶は、負の直流電圧Ｖｈｐ−の出力を停止するタイミングなどに適用されてもよい。制御パラメータの読み出しや補正は、出力停止状態から正の直流電圧Ｖｈｐ＋または負の直流電圧Ｖｈｐ−を出力するタイミングに適用可能である。

ところで、負荷変動が大きい場合、定電圧制御中に、出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈよりも低下することがある。この場合、コントローラ３００は、供給電圧制御からスイッチング制御に切り替えて出力電圧Ｖｈｐを閾値Ｔｈに達成させてもよい。あるいは、定電圧制御に移行したときに、コントローラ３００は、閾値Ｔｈをより小さな閾値Ｔｈ'に変更する。つまり、出力電圧の目標値と閾値の差の絶対値を大きくして目標電圧に対して閾値をより遠ざけることで、出力電圧Ｖｈｐが閾値Ｔｈ'を下回りにくくしてもよい。これにより、供給電圧制御領域からスイッチング制御領域へ簡単に戻らなくなるため、供給電圧制御によって出力電圧Ｖｈｐが安定的に制御されよう。

上述した実施例では、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴを停止した後にＰＷＭＰ＿ＣＮＴを停止させているが、順番は逆であってもよい。すなわち、ＰＷＭＰ＿ＣＮＴを停止させた後で、ＣＬＫＰ＿ＣＮＴを停止しても同様の効果が得られる。

Claims (9)

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であって、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のいずれかであるパラメータ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、前記供給電圧を微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制御部と、
   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前記パラメータを記憶する記憶部と
   を有し、
   前記制御部は、前記目標値に達した前記出力電圧の出力を停止させた後で、再度、前記出力電圧を前記目標値に制御する際に、前記記憶部から前記パラメータを読み出し、当該パラメータにしたがったスイッチ制御信号が出力されるよう前記信号生成部を制御することを特徴とする電圧発生装置。
2. 前記記憶部は、前記出力電圧が前記目標値に維持されているときの前記供給電圧の設定値からの微調整値も記憶しており、
   前記制御部は、前記目標値に達した前記出力電圧の出力を停止させた後で、再度、前記出力電圧を前記目標値に制御する際に、さらに、前記記憶部から前記供給電圧の微調整値を読み出して、当該設定値に当該微調整値を適用して前記電圧供給回路を制御し、当該設定値と当該微調整値に対応した供給電圧を生成させることを特徴とする請求項１に記載の電圧発生装置。
3. 前記記憶部は、前記出力電圧の出力を停止するときに、前記制御部によって調整された前記供給電圧の設定値も記憶しており、
   前記制御部は、前記目標値に達した前記出力電圧の出力を停止させた後で、再度、前記出力電圧を前記目標値に制御する際に、さらに、前記記憶部から調整後の設定値を読み出して、当該設定値を用いて前記電圧供給回路を制御し、当該設定値に対応した供給電圧を生成させることを特徴とする請求項１に記載の電圧発生装置。
4. 前記制御部は、前記スイッチング制御信号の生成と前記供給電圧の生成とを停止することで、前記目標値に達した前記出力電圧の出力を停止させ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。
5. 前記制御部は、前記スイッチング制御信号の生成を停止することで前記目標値に達した前記出力電圧の出力を停止させるが、前記供給電圧の生成を維持させることを特徴とする請求項１に記載の電圧発生装置。
6. 前記電圧発生装置の前記出力電圧の極性は、負荷を駆動する他の電圧発生装置の出力電圧の極性と異なっており、
   前記電圧発生装置から出力電圧を供給していた状態から前記電圧発生装置からの出力電圧の供給を停止させる期間、または、前記電圧発生装置からの出力電圧の供給を停止させている期間に、前記他の電圧発生装置が前記負荷に出力電圧を供給す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。
7. 前記制御部は、前記出力電圧が前記目標値に達すると前記閾値を前記目標値から遠ざけるように切り換えて、前記供給電圧制御から前記スイッチング制御に戻らないように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。
8. 前記出力電圧が第１の目標値に維持されているときの、当該第１の目標値と前記パラメータとの相関関係を取得する取得部と、
   前記出力電圧の目標値が前記第１の目標値から第２の目標値に変更されると、前記相関関係と前記第２の目標値とに基づいて前記パラメータを補正して、前記記憶部に記憶されている前記パラメータを更新する補正部と
   をさらに有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電圧発生装置。
9. 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８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。