高电压发生设备和成像设备

摘要

本发明涉及高电压发生设备和成像设备。在从开始输出电压到电压达到目标值为止经过的过渡状态期间，高电压发生设备按对应于目标值的变化量，升高输出电压，而不进行反馈控制。

权利要求

1.一种高电压发生设备，包括：

变压器；

切换单元，所述切换单元被配置成驱动所述变压器；

信号生成单元，所述信号生成单元被配置成产生具有预定频率并用于驱动所述切换单元的驱动信号；

电压输出单元，所述电压输出单元被配置成把所述变压器的输出电压改变为直流电压；

电压检测单元，所述电压检测单元被配置成检测直流电压；

设定单元，所述设定单元被配置成设定直流电压的目标电压；以及输出控制单元，被配置为根据由设定单元设定的目标电压来控制与驱动信号的预定频率相对应的每个周期期间的电压变化量，反馈控制单元，被配置为按照所检测到的直流电压和所设定的目标电压进行驱动信号的控制；

其中，在从当开始输出直流电压时直到当直流电压达到目标电压时的过渡状态期间，输出控制单元设定用于把直流电压升高每个周期期间的第一变化量的第一时段和设定用于把直流电压升高比每个周期期间的第一变化量小的第二变化量的在第一时段之后的第二时段，以及其中，当目标电压是第一电压时，输出控制单元把第一时段设置为比当目标电压是小于第一电压的第二电压的时间更长。

2.按照权利要求1所述的高电压发生设备，其中所述驱动信号是PWM信号，并且其中在第一时段中所述PWM信号的占用宽度大于在第二时段中所述PWM信号的占用宽度。

3.按照权利要求2所述的高电压发生设备，其中当所检测到的直流电压超过所述目标电压时，所述占用宽度被立即减小到0，随后当所检测到的直流电压变得小于所述目标电压时，所述PWM信号的占用宽度被逐渐增大。

4.按照权利要求2所述的高电压发生设备，其中当开始输出直流电压时，所述占用宽度被设定成最大时间宽度。

5.一种成像设备，包括：

成像单元，所述成像单元被配置成在记录材料上形成图像；和高电压电源，所述高电压电源被配置成对所述成像单元施加高电压，其中所述高电压电源包括：

变压器，

切换单元，所述切换单元被配置成驱动所述变压器，信号生成单元，所述信号生成单元被配置成产生具有预定频率并用于驱动所述切换单元的驱动信号，电压输出单元，所述电压输出单元被配置成把所述变压器的输出电压改变为直流电压，电压检测单元，所述电压检测单元被配置成检测直流电压；

设定单元，所述设定单元被配置成设定直流电压的目标电压，以及输出控制单元，被配置为根据由设定单元设定的目标电压来控制与驱动信号的预定频率相对应的每个周期期间的电压变化量，反馈控制单元，被配置为按照所检测到的直流电压和所设定的目标电压进行驱动信号的控制；

其中，在从当开始输出直流电压时到当直流电压达到目标电压时的过渡状态期间，输出控制单元设定用于把直流电压升高每个周期期间的第一变化量的第一时段和设定用于把直流电压升高比每个周期期间的第一变化量小的第二变化量的在第一时段之后的第二时段，以及其中，当目标电压是第一电压时，输出控制单元把第一时段设置为比当目标电压是小于第一电压的第二电压的时间更长。

6.按照权利要求5所述的成像设备，其中所述成像单元包括被配置成对载像件充电的充电单元，或者包括被配置成对在载像件上形成的调色剂图像进行转印的转印单元。

说明书

高电压发生设备和成像设备

技术领域

[0001] 本发明涉及输出高电压的高电压发生设备，更具体地说，涉及能够快速把高电压升高到目标电压的高电压发生设备，和包括所述高电压发生设备的成像设备。

背景技术

[0002] 在常规的电子照相成像设备中，充电装置使电子照相感光部件(下面称为感光鼓)的表面均匀带电，曝光装置使感光鼓的带电表面曝光，从而形成静电潜像。显影装置用显影剂(下面称为调色剂)显影静电潜像，从而形成调色剂图像，转印装置把显影的调色剂图像转印到记录材料上。定影装置把调色剂图像定影到记录材料上，从而输出定影的调色剂图像。转印装置包括与感光鼓形成夹持部分，并输送记录材料的转印辊。施加极性与调色剂相反的高电压(下面称为转印偏压)，以致调色剂图像被转印到记录材料上。

[0003] 施加转印偏压的控制将在下面说明。对其施加转印偏压的转印辊的电阻易于随环境温度和湿度变化。当施加的电流值低于期望的转印电流值时，会出现有缺陷的转印。当施加的电流值高于期望的转印电流值时，过度的电流流入记录材料的页边部分(未形成调色剂图像的区域)，在记录材料绕感光鼓一周后，过度电流的影响仍然残留，以致记录材料的痕迹出现在感光鼓上。当小尺寸的记录材料通过转印辊时，大部分的过度转印电流在未被记录材料覆盖的转印辊和感光鼓之间流动，以致会出现称为重影的图像缺陷。为了优化将施加于转印辊的转印偏压，以致不施加过度的转印电流，要测量转印辊的电阻值，然后按照测量结果，恰当地控制转印偏压。这种控制是称为主动转印电压控制(ATVC)的公知控制方法。

[0004] 在ATVC控制中，在打印指令之后的成像处理之前，在使感光鼓旋转预定时间的时候，对转印辊施加转印偏压，测量此时的施加电流值，然后把测量值反馈给控制器。控制器调整转印偏压，以致施加的电流值变成预定值。在成像处理中的转印期间，对转印辊施加调整后的转印偏压。按照这种ATVC控制，即使转印辊的阻抗随着环境的改变而变化，也能够施加以致施加的电流值成为适当值的转印偏压。

[0005] 最近，一种用控制器中的软件执行ATVC控制，而不是用硬件执行ATVC控制的方法已成为主流。这是一种简化和稳定电路结构和控制的有效方法。更具体地说，用软件执行以预定电压的形式，对转印辊施加转印偏压，利用控制器监测此时用硬件检测的施加电流值，并根据监测的电流值和目标电流值，得出要施加的转印偏压(电压值)的处理。不过，如果转印偏压的输出范围和负载变化的范围较宽，那么当执行上述利用软件的控制方法时，会出现下述问题。

[0006] 当起动时施加的偏压的特性随负载条件(例如，负载变动)而大不一样时，在偏压收敛于目标电压之前过去的起动时间会变化，从而会发生过冲(overshoot)或下冲(undershoot)。这会导致图像质量降低，或者感光鼓的退化。

[0007] 日本专利申请公开No.2004-88965讨论了一种成像设备，其中控制器对于每个预定周期(例如，每10ms)，比较通过模-数(A/D)转换而获得的输出值和目标电压，并按照比较结果，控制驱动升压变压器的脉宽调制(PWM)信号，以减小起动时间的变化，从而减小过冲或下冲。

[0008] 日本专利申请公开No.2004-88965讨论了一种根据通过从记录材料的前沿开始多次执行A/D转换而获得的输出值，以及反馈的输出电压，计算阻抗的平均值，并根据两个条件，即，计算的平均值的范围(第一条件)和当前的输出值与目标电压之间的差的范围(第二条件)，计算PWM信号的值(即，PWM信号的高电平和低电平脉冲之中的高电平脉冲的时间宽度，下面称为占用(on-duty)或占用宽度)的方法。按照日本专利申请公开No.2004-88965，利用软件的控制使输出电压收敛于期望的转印偏压所需的时间能够被缩短，从而使过冲或下冲能够被减小。

[0009] 作为快速把高电压升高到目标电压的另一个例子，日本专利申请公开No.9-93920讨论了一种比较电压检测电路的检测电压和稍低于基准电压的第二基准电压，当电压检测电路的检测电压超过第二基准电压时，执行减缓对充当负载的电容器的充电速率的控制的方法。在日本专利申请公开No.9-93920中，从起动时开始顺序设置快速充电区、慢速充电区和维持充电区。在起动开始之后，通过把PWM信号的占用宽度设定成最大占用宽度，输出电压被快速升高。当输出电压变成第二基准电压(例如约90％)时，快速充电区被切换成慢速充电区。在生成PWM信号的脉冲的电路的输入侧，设置积分电路。电容器在起动时的初期被所述积分电路快速充电，而在慢速充电区和维持充电区中，只是被稍微充电和放电，以致抑制过冲或下冲。

[0010] 如上所述，存在增大转印偏压的控制速度，从而减小过冲或下冲的装置。最近，作为提高成像设备的生产率的措施之一，要求进一步缩短自从诸如个人计算机(PC)之类的计算机发出打印指令(发送打印命令)到完成在第一记录材料上的打印为止过去的时间(下面称为第一打印输出时间(FPOT))。当进一步缩短FPOT时，用户能够获得在发出打印指令之后立即完成打印的好处。当FPOT被进一步缩短时，要求进一步缩短执行上述ATVC控制所需的时间。

[0011] 在日本专利申请公开No.2004-88965中讨论的用软件控制电压收敛于目标电压的控制方法也产生一定程度的时间缩短效果。不过，每隔预定时间要执行利用软件的设定更新，以致控制周期被延长。此外，需要与更新的累积次数对应的收敛时间。于是，对输出电压更短时间地收敛于目标电压来说，利用软件的控制存在局限。

[0012] 在日本专利申请公开No.2004-88965中讨论的控制方法中，通过改变用于开关升压变压器的PWM信号的占用宽度，利用开环控制使输出电压收敛于目标电压。在硬件被起动(到达稳定区)之前，不检测输出值，以更新以后的设定值。更具体地说，如果占用宽度和输出电压(无反馈控制情况下，稳定区中的达到电压)具有线性关系，那么能够增大控制方法的速度。不过，具有线性特性的电路不易构成，并且线性特性不易保持，因为它受电路的时间常数和每个元件的变化影响。如果线性特性得不到保持，那么即使它具有相同的时间宽度，输出电压的变化量也会变化，以致输出电压的控制的稳定性和精度降低。提高线性的尝试会相反地增大出现另一种不利影响，比如响应性降低的可能性。

[0013] 在日本专利申请公开No.9-93920中，在执行维持目标电压的控制的维持充电区中，通过稍微增大或减小输出PWM信号的脉冲的电路的输入电压，执行稍微增大或减小输出电压以把输出电压维持在目标电压的控制。不过，在从慢速充电区转变到维持充电区时，输入电压仅仅稍微降低。于是，不易降低过冲电压。为了降低过冲电压，可以使慢速充电区中的起动更加缓慢。不过，如果使起动过于缓慢，那么起动时间被延长。在输出PWM信号的脉冲的电路的输入侧，使用积分电路。如果使用积分电路，那么需要把PWM信号的占用宽度从0增大到最大占用宽度的起动时间(积分时间)。

发明内容

[0014] 本发明的目的在于显著缩短高电压发生设备的起动时间，并且即使在宽范围中设定目标电压，也能够使输出电压在短时间内达到目标电压，而不产生过冲或下冲。

[0015] 按照本发明的一个方面，高电压发生设备包括变压器，配置成驱动变压器的切换单元，配置成产生用于驱动切换单元的驱动信号的信号生成单元，配置成对变压器的输出电压整流，从而输出直流电压的整流单元，配置成检测直流电压的电压检测单元，配置成设定直流电压的目标电压的设定单元，配置成按照电压检测单元检测的直流电压和设定单元设定的目标电压，进行驱动信号的反馈控制的反馈控制单元，和配置成在从开始输出直流电压到直流电压达到目标电压为止经过的过渡状态期间，在不执行反馈控制单元的反馈控制的情况下，进行控制，以把直流电压升高与目标电压对应的变化量的输出控制单元。

[0016] 按照本发明的另一个方面，成像设备包括配置成在记录材料上形成图像的成像单元，和配置成对成像单元施加高电压的高电压电源，其中所述高电压电源包括变压器，配置成驱动变压器的切换单元，配置成产生用于驱动切换单元的驱动信号的信号生成单元，配置成对变压器的输出电压整流，从而输出直流电压的整流单元，配置成检测直流电压的电压检测单元，配置成设定直流电压的目标电压的设定单元，配置成按照电压检测单元检测的直流电压和设定单元设定的目标电压，进行驱动信号的反馈控制的反馈控制单元，和配置成在从开始输出直流电压到直流电压达到目标电压为止经过的过渡状态期间，在不执行反馈控制单元的反馈控制的情况下，进行控制，以把直流电压升高与目标电压对应的变化量的输出控制单元。

[0017] 按照本发明的另一个方面，高电压发生设备包括配置成输出电压的电压输出单元，配置成检测从电压输出单元输出的电压的电压检测单元，配置成设定从电压输出单元输出的电压的目标值的设定单元，配置成按照电压检测单元检测的电压和设定单元设定的目标值，控制电压输出单元的驱动的反馈控制单元，和配置成在从开始从电压输出单元输出电压到电压达到目标值为止经过的过渡状态期间，在不执行反馈控制单元的控制的情况下，进行控制，以把从电压输出单元输出的电压升高与目标值对应的变化量的输出控制单元。

[0018] 按照本发明的另一个方面，成像设备包括配置成在记录材料上形成图像的成像单元，和配置成对成像单元施加高电压的高电压电源，其中所述高电压电源包括配置成输出电压的电压输出单元，配置成检测从电压输出单元输出的电压的电压检测单元，配置成设定从电压输出单元输出的电压的目标值的设定单元，配置成按照电压检测单元检测的电压和设定单元设定的目标值，控制电压输出单元的驱动的反馈控制单元，和配置成在从开始从电压输出单元输出电压到电压达到目标值为止经过的过渡状态期间，在不执行反馈控制单元的控制的情况下，进行控制，以把从电压输出单元输出的电压升高与目标值对应的变化量的输出控制单元。

[0019] 参考附图，根据例证实施例的下述详细说明，本发明的其它特征和方面将变得明显。

附图说明

[0020] 包含在说明书中，并构成说明书的一部分的附图图解说明本发明的例证实施例，特征和各个方面，并且与下面的说明一起，用于解释本发明的原理。

[0021] 图1图解说明当在过渡状态下，高电压发生设备的输出电压达到目标电压时产生的电压波形。

[0022] 图2A-2C是分别图解说明常规的高电压发生设备，按照本发明的第一例证实施例的高电压发生设备，和按照本发明的第二例证实施例的高电压发生设备的功能方框图。

[0023] 图3图解说明按照第一例证实施例的高电压发生设备的电路结构。

[0024] 图4A-4C图解说明在+5kV的目标电压下，高电压发生设备的输出波形的例子。

[0025] 图5A-5C图解说明在+1kV的目标电压下，高电压发生设备的输出波形的例子。

[0026] 图6A-6D图解说明目标电压附近被放大的高电压发生设备的输出波形的例子。

[0027] 图7A和7B图解说明按照第一例证实施例的高电压发生设备的输出波形的例子。

[0028] 图8图解说明按照第一例证实施例的目标电压和定时器时间之间的关系。

[0029] 图9图解说明按照第二例证实施例的高电压发生设备的电路结构。

[0030] 图10图解说明按照本发明的第三例证实施例的高电压发生设备的电路结构。

[0031] 图11A-11C图解说明按照第二和第三例证实施例的高电压发生设备的输出波形的例子。

[0032] 图12A和12B图解说明PWM信号的占用宽度和高输出电压之间的关系。

[0033] 图13A和13B图解说明提供给升压变压器的电源电压和高输出电压之间的关系。

[0034] 图14图解说明隔预定时间之后，PWM信号的占用宽度和高输出电压之间的关系。

[0035] 图15A和15B图解说明按照本发明的例证实施例的高电压发生设备的应用例子。

具体实施方式

[0036] 下面参考附图，详细说明本发明的各个例证实施例、各个特征和各个方面。

[0037] 按照本发明的例证实施例的高电压发生设备利用硬件缩短起动时间，并进一步缩短一个更新周期的时间，从而缩短收敛于目标电压的收敛时间。更具体地说，在起动高电压发生设备之前的阶段中，在起动的过渡状态期间，或者至少为起动的一部分的期间中，按照目标电压的大小，可变地设定电压转换速率(slew rate)或起动期宽度。此外，高电压发生设备中的升压变压器在其中在过渡状态下输出电压以陡峭的电压转换速率达到目标电压的驱动条件下开始被驱动。输出电压能够在短时间内，无任何过冲或下冲地收敛于目标电压，而不管目标电压是高还是低。

[0038] 图1是在高电压发生设备的其中输出电压以陡峭的电压转换速率达到目标电压的操作期间的输出波形的示意图。图1中图解说明的输出波形B是当高电压发生电路8(图3)中的输出电压按照预定时间常数的曲线，朝着目标电压升高时产生的波形的例子。输出波形A′是当在输出电压达到目标电压以上的驱动条件下驱动升压变压器时产生的，并且时间常数与输出波形B中的时间常数相同。另一方面，就输出电压达到相同目标电压之前过去的时间ta来说，波形A′大大短于波形B。在高电压发生设备中，利用过渡状态的陡峭电压转换速率部分TH，把输出电压升高到目标电压或目标电压附近，然后，高速恒压控制电路(硬件)随后进行维持目标电压的高速反馈控制。电压转换速率是单位时间的电压变化量(V/s)。

[0039] 按照本发明的第一例证实施例的高电压发生设备把从起动开始到输出电压达到目标电压为止过去的过渡状态时期分成紧跟在起动开始之后的高速起动时期，和在输出电压达到目标电压之前过去的恒压控制等待时期，并分别设定充当用于切换高速起动时期和恒压控制等待时期的驱动信号的PWM信号的占用宽度(导通时间宽度)。在输出电压达到目标电压之前过去的恒压控制等待时期中，进行控制，以致占用宽度被减小，从而高电压发生设备的起动能力(下面描述为单位时间升高负载输出单元的电位的电压的大小的能力)降低。可预先按照目标电压的大小，可变地设定过渡状态期间的高速起动时期。

[0040] 图2B是示意地图解说明按照第一例证实施例的高电压发生设备的功能的方框图。图2A是示意地图解说明常规高电压发生设备的方框图。在图2A中图解说明的常规高电压发生设备中，恒压控制块22监测升压电路单元23中的输出单元，以致在进行输入单元的反馈控制时，获得目标电压设定单元21设定的输出。按照第一例证实施例的高电压发生设备包括能够可变地设定高速起动时期T1的块26。

[0041] 首先，参考图3说明高电压发生设备的结构的概况。图3中图解说明的高电压发生设备包括由模拟电路构成的高电压发生电路8，和专用集成电路(ASIC)7，专用集成电路(ASIC)7充当产生待输出给高电压发生电路8以控制高电压发生电路8的输出的硬件控制信号的输出控制单元。高电压发生设备还包括控制和设定ASIC 7产生的硬件控制信号的输出状态的微计算机1。此外，由模拟电路构成的高电压发生电路8包括升压变压器T1、升压电路、输出电压检测电路4、比较器CMP10、和输出电流检测电路9。

[0042] 微计算机1对设置在ASIC 7中的寄存器36设定在预定定时的数据，以设定高电压发生设备中的目标电压，设定开/关定时、PWM信号的占用宽度，和设定后面说明的定时器时间。ASIC 7把用于设定高电压发生电路8的目标电压的高电压控制信号HVCNT、和用于进行高电压发生电路8的切换驱动的PWM信号HVPWM输出到外部，和从外部接收指示高电压发生电路8的输出电压已达到目标电压的目标电压达到信号/HVATN。

[0043] 高电压控制信号HVCNT以来自设置在ASIC 7中的数-模(D/A)转换器的模拟信号的形式被输出到外部。高电压控制信号HVCNT可以PWM信号的形式输出，或者可被在PWM信号的频率下具有改进的响应特性的高阶低通滤波器等转换成直流(DC)电压。

[0044] 输出电流检测电路9使输出电压检测电路4的一端接地，以保持接地(GND)电位，从而在高精度地检测负载电流的时候，防止由负载电流的大小而定的输出电压的检测精度的降低。输出电流检测电路9为上述ATVC控制检测负载电流。

[0045] 下面说明在图3中图解说明的高电压发生设备中的高电压发生电路8的操作的概况。响应从ASIC 7输出的PWM信号，切换驱动升压变压器T1。输出电压检测电路4分压从升压变压器T1输出的高电压，以检测分压电压Vdt，比较器CMP10执行检测的分压电压Vdt与用高电压控制信号HVCNT设定的目标电压Vtgt的比较计算。按照比较计算结果，进行ASIC 7输出的PWM信号的占用宽度的反馈控制。

[0046] 下面说明搭载在ASIC 7中的硬件逻辑电路的结构。首先说明寄存器36中的设定单元。寄存器36包括下述设定单元：

[0047] ·许可或停止PWM信号的输出的启动设定单元131

[0048] ·设定逐渐增大PWM信号的占用宽度的时间宽度的减慢(slow-on)设定单元132[0049] ·设定PWM信号的最大占用宽度的DUTY_max设定单元133

[0050] ·设定在高速起动时期T1中使用的占用宽度的DUTY_Tr1设定单元134[0051] ·设定在恒压控制等待时期T2中使用的占用宽度的DUTY_Tr2设定单元135[0052] ·设定PWM信号的输出之间的时间间隔的定时器设定单元136

[0053] ·设定高电压发生电路8的目标电压的HVtgt设定单元140。

[0054] 下面说明除设置在ASIC 7中的寄存器36外的电路。计算电路30计算按照HVtgt设定单元140中的设定寄存器值唯一确定的定时器时间。计数器块31起按在减慢设定单元132中设定的时间宽度，逐渐把占用宽度从0增大到在DUTY_max设定单元133中设定的最大占用宽度，和从PWM生成单元32输出最大占用宽度的作用。微计算机1能够可变地对DUTY_max设定单元133设定最大占用宽度。在不改变硬件(比如升压变压器T1的绕组数之类的规格)的情况下，能够容易地调整高电压发生设备的起动能力。

[0055] PWM发生单元32按在定时器设定单元136中设定的时间间隔，在与启动设定单元131的设定对应的切换定时，输出具有在DUTY_Tr1设定单元134中设定的占用宽度的PWM信号。PWM信号的输出后面是具有在DUTY_Tr2设定单元135中设定的占用宽度的PWM信号的输出。当指示输出电压达到目标电压的信号/HVATN进入低电平时，使PWM信号的占用宽度瞬间降低到0。随后，控制PWM发生单元32输出占用宽度逐渐增大的PWM信号。当启动设定单元131和目标电压达到信号/HVATN任意之一进入低电平时，输出许可单元33停止输出PWM信号。目标信号生成单元35根据HVtgt设定单元140中的设定寄存器值，生成模拟信号。

[0056] 下面是上面说明的ASIC 7中的硬件逻辑电路的六种功能(a)-(f)：

[0057] (a)设定用微计算机1设定的多个占用宽度的寄存器，允许PWM信号的输出的寄存器，设定目标电压的寄存器，和设定用于逐渐增大PWM信号的占用宽度的时间宽度的寄存器。设定多个占用宽度的寄存器包括设定高速起动时期T1中的PWM信号的占用宽度的寄存器，设定恒压控制等待时期T2中的PWM信号的占用宽度的寄存器，和设定在恒压控制区中能够生成的PWM信号的最大时间宽度的寄存器。

[0058] (b)经D/A转换器，把跟随设定目标电压的寄存器(HVtgt设定单元140)的值的模拟信号输出到ASIC 7的外部。

[0059] (c)计算以设定目标电压的寄存器(HVtgt设定单元140)的值为基础的定时器时间，并将其写入寄存器中。

[0060] (d)按照定时器时间，顺序生成和输出具有在高速起动时期T1中的占用宽度的PWM信号，和具有在恒压控制等待时期T2中的占用宽度的PWM信号。

[0061] (e)用从外部输入的目标电压达到信号(/HVATN)，使PWM信号的占用宽度瞬间降低到0。

[0062] (f)依据在寄存器中设定的时间宽度，把占用宽度逐渐从0增大到预定占用宽度。

[0063] 下面参考图3，说明分别在上述项目(c)和(d)中说明的PWM信号的生成和定时器时间的设定的细节。

[0064] 计算电路30在定时器设定单元136中设定按照HVtgt设定单元140中的设定寄存器值唯一确定的定时器时间。待设定的定时器时间将在下面说明。HVtgt设定单元140中的设定寄存器值和定时器设定单元136中的定时器时间具有线性的相对关系。微计算机1设定启动寄存器131，以开始输出电压。PWM生成单元32按以在定时器设定单元136中设定的定时器时间为基础的时间间隔，输出占用宽度跟随在DUTY_Tr1设定单元134中设定的高速起动时期T1中的占用宽度的PWM信号。利用ASIC 7的功能输出PWM信号。于是，不需要用于把占用宽度从0增大到PWM信号的占用宽度的起动时间。具有设定的占用宽度的PWM信号能够从其第一个脉冲开始立即被输出。当在定时器设定单元136中设定的定时器时间过去之后，随后输出具有跟随用于设定恒压控制等待时期T2中的占用宽度的DUTY_Tr2设定单元135的占用宽度的PWM信号。

[0065] 更具体地说，在开始高电压发生设备的启动之后，PWM生成单元32立即从其第一个脉冲开始，输出具有宽占用宽度的PWM信号，从而以陡峭并且高的电压转换速率瞬间升高输出电压。PWM生成单元32以低的电压转换速率输出具有占用宽度的PWM信号，以致在预先设定的定时器时间过去之后，不会发生过冲、下冲或电压振动。定时器时间被可变地设定成与目标电压保持线性关系的值。于是，能够在取决于目标电压而变化的起动时间宽度中(按电压转换速率)起动高电压发生设备。在定时器时间过去之后，高速起动时期T1被切换成恒压控制等待时期T2。于是，即使在其起动能力被设定为高的高电压发生设备中，按照目标电压的大小，校正最初输出的PWM信号的占用宽度。从而，当目标电压较高时，用具有宽占用宽度的PWM信号的切换时间被延长，从而缩短起动时期。另一方面，当目标电压较低时，切换时间被缩短，从而减小过冲或下冲。更具体地说，可减小过冲或下冲，而不管目标电压是高还是低，输出电压能够在短时间内达到目标电压。

[0066] 下面说明在上述项目(e)和(f)中说明的响应目标电压达到信号/HVATN，控制PWM信号的占用宽度的细节。首先说明设置在高电压发生电路8中的升压变压器T1的外围电路，随后说明输出目标电压达到信号/HVATN的比较器CMP10的操作。

[0067] 从ASIC 7输出的PWM信号HVPWM被输入场效应晶体管(FET)Q4的栅极端子。FET Q4、电源电压Vcc和电阻器R8响应输入FETQ4的栅极端子的PWM信号HVPWM，驱动FET Q5(本例中的功率金属氧化物半导体场效应晶体管(功率MOSFET))的栅极端子。FET Q5切换驱动升压变压器T1。被切换驱动的升压变压器T1输出脉动高电压。在被包括二极管D2、电容器C5和输出电压检测电路4的整流电路整流和变成DC电压之后，从升压变压器T1输出的脉动高电压被输入负载单元HVoutput。输出电压检测电路4对负载单元HVoutput分压输出高电压，以检测分压电压Vdt。比较器CMP10监测检测的分压电压Vdt，并比较分压电压Vdt和响应高电压控制信号HVCNT设定的目标电压Vtgt。当检测电压Vdt等于或小于目标电压Vtgt时，比较检测电压Vdt和目标电压Vtgt的比较器CMP10产生高电平输出，当检测电压Vdt等于或大于目标电压Vtgt时，所述比较器CMP10产生低电平输出。

[0068] 当目标电压达到信号/HVATN进入低电平时，ASIC 7瞬间掩蔽输出许可单元33输出的PWM信号，从而瞬间把PWM信号的占用宽度降低到0。占用宽度在从ASIC 7输出的PWM信号HVPWM中变成低电平逻辑，并在FET Q5的栅极端子变成高电平逻辑。更具体地说，输出固定在高电平的信号。当PWM信号瞬间输出固定在高电平的信号时，FETQ4被断开，与之连接的FET Q5被瞬间断开，从而瞬间关闭高电压发生电路8。

[0069] 另一方面，当使目标电压达到信号/HVATN从低电平变成高电平时，计数器块31向PWM生成单元32输出用于逐渐把占用宽度增大到以在DUTY_max设定单元133中设定的数据为基础的占用宽度。用于逐渐增大占用宽度的时间宽度由减慢设定单元132中的寄存器值确定。PWM生成单元32把减慢PWM信号输出到ASIC 7的外部。

[0070] 更具体地说，当检测电压Vdt超过目标电压Vtgt时，ASIC 7瞬间把PWM信号的占用宽度减小到0，以立即关闭高电压发生电路8。当检测电压Vdt降到目标电压Vtgt之下时，在占用宽度方面增大时间常数，以缓慢开启高电压发生电路8。从而，能够显著减小当使高电压发生电路8保持恒压时因反馈控制而产生的电压振动(也称为波动或摆动)。

[0071] 图4A-4C、图5A-5C和图6A-6D图解说明与当增大常规高电压发生设备的速度时产生的输出波形对比，通过应用上面说明的高电压发生设备中的充当模拟电路的高电压发生电路8和ASIC 7的功能而产生的输出波形的具体例子。

[0072] 在第一例证实施例中，作为例子，本发明被应用于其中升压变压器T1的驱动频率为50kHz(20μs的周期)，包括升压变压器T1和整流电路的升压电路的输入/输出响应时间(延迟时间)为20μs，并且具有利用一个脉冲的切换驱动升高数百伏的起动能力的高电压发生设备。在第一例证实施例中，与驱动频率对应的每个预定周期(每20μs)，DC电压被升高125V、200V和300V中的相应变化量。升压电路的输入/输出响应时间变成最主要的。于是，假定除了上述延迟时间外，不存在任何其它的延迟时间。图4A-4C和图5A-5C分别图解说明目标电压为5kV的情况，和目标电压为1kV的情况，以说明在较宽的范围中可变地设定目标电压的例子。

[0073] 下面参考图4A-4C，说明目标电压为5kV的情况。图4A和4B图解说明在起动其中在起动期间缓慢地切换输出电压的上升曲线的常规高电压发生设备时的输出波形的例子。在常规的高电压发生设备中，通过检测低于目标电压的第二基准电压，减缓输出电压的升高。充当起动之后的高速起动时期T1的过渡区被称为第一过渡区，充当其中起动缓慢的恒压控制等待时期T2的过渡区被称为第二过渡区。在图4A和4B中图解说明的常规高电压发生设备中，在低于目标电压的第二基准电压下检测输出电压。于是，隔20μs后会输出此时能够受到控制的输出电压。即使在检测输出电压的时刻能够停止升压变压器T1的驱动，在其中利用一个脉冲使输出电压升高数百伏的高电压发生设备中，隔20μs后也会出现过冲。这将在下面的具体例子中说明。

[0074] 图4A图解说明其中第二基准电压被设定为目标电压的90％，并且在第一过渡区中，每个脉冲驱动被升压125V的高电压发生设备的输出波形的例子。由于目标电压为5kV，因此用作为目标电压的90％的第二基准电压4.5kV检测输出电压，以进入第二过渡区。不过，在输出电压进入第二过渡区之前，已施加了20μs的脉冲驱动供电。于是，输出电压被升高到4.625kV，从而在输出电压超过4.625kV之后进入第二过渡区。输出电压收敛到目标电压5kV，而不存在任何极大的过冲，因为在4.625kV，输出电压进入第二过渡区。

[0075] 另一方面，图4B图解说明其中第二基准电压被设定为目标电压的90％，并且在第一过渡区中，每个脉冲驱动被升压300V的高电压发生设备的输出波形的例子。由于目标电压为5kV，因此用作为目标电压的90％的第二基准电压4.5kV检测输出电压，以进入第二过渡区。不过，在输出电压进入第二过渡区之前，已施加了20μs的脉冲驱动供电。于是，输出电压被升高到4.8kV，从而在输出电压超过4.8kV之后进入第二过渡区。由于输出电压在4.8kV进入第二过渡区，因此与图4A中图解所示的情况相比，对于5kV以上的过冲的容限较小。不过，输出电压收敛到目标电压5kV，而不存在任何极大的过冲。

[0076] 于是，当目标电压为5kV时，即使高电压发生设备每个脉冲驱动被升压125V，或者通过进一步加速，每个脉冲驱动被升压300V，输出电压也收敛到目标电压5kV，而不存在任何极大的过冲。

[0077] 如果目标电压较低，并且每个脉冲的升压能力较高(例如，高电压发生设备被每个脉冲驱动300V地升压到1kV目标电压)，那么如图5B中所示，会出现过冲。下面参考图5A，首先说明目标电压较低，并且升压能力稍高(例如高电压发生设备被每个脉冲驱动125V地升压到1kV目标电压)的情况。

[0078] 图5A图解说明其中第二基准电压被设定为目标电压的90％，并且在第一过渡区中，每个脉冲驱动被升压125V的高电压发生设备的输出波形的例子。由于目标电压为1kV，因此用作为目标电压的90％的第二基准电压0.9kV检测输出电压，以进入第二过渡区。不过，在输出电压进入第二过渡区之前，已施加了20μs的脉冲驱动供电。于是，输出电压被升高到1kV，从而进入第二过渡区。由于输出电压在1kV进入第二过渡区，因此当在检测第二基准电压之后，输出电压超过1kV时，不存在任何过冲容限(图5A中图解说明的容限电压A)。不过，输出电压收敛于目标电压1kV，而没有任何极大的过冲。

[0079] 另一方面，图5B图解说明其中第二基准电压被设定为目标电压的90％，并且在起动时，每个脉冲驱动被升压300V的高电压发生设备的输出波形的例子。由于目标电压为1kV，因此用作为目标电压的90％的第二基准电压0.9kV检测输出电压，以进入第二过渡区。不过，在输出电压进入第二过渡区之前，已施加了20μs的脉冲驱动供电。于是，输出电压被升高到1.2kV，从而在输出电压超过1.2kV之后进入第二过渡区。于是，当输出电压进入第二过渡区时，已产生200V的极大过冲(图5B中图解说明的过冲电压B)。更具体地说，当高电压发生设备的起动能力不是很大时，不存在问题。如果高电压发生设备的起动能力被进一步增大，以致仅仅输入几个脉冲以进一步缩短起动时间，输出电压就被升高到目标电压，那么会出现极大的过冲。

[0080] 另一方面，图4C和5C图解说明按照第一例证实施例的高电压发生设备的输出波形的例子。按照第一例证实施例的高电压发生电路8把控制时期(时域)分成紧接在开始起动之后的高速起动时期T1(第一过渡区)、在输出电压达到目标电压之前过去的恒压控制等待时期T2(第二过渡区)、和在输出电压达到目标电压之后过去的恒压控制时期T3(稳定区)。在第一过渡区中，输出具有在寄存器[DUTY_tr1设定单元134]中设定的占用宽度的PWM信号，输出电压按作为第一变化量的300V/脉冲的较高电压转换速率升高。在第二过渡区中，输出具有在寄存器[DUTY_tr2设定单元135]中设定的占用宽度的PWM信号，输出电压按作为第二变化量的50V/脉冲的较低电压转换速率升高。当输出电压达到目标电压时，PWM信号的占用宽度被瞬间减小到0，从而快速停止高电压发生电路8的升压操作。当输出电压达到目标电压时，电压转换速率低至50V/脉冲。于是，紧接在输出电压达到目标电压之后出现的最大过冲量被减小到低至50V。

[0081] 充当高速起动时期T1的第一过渡区中的定时器时间被设定成对应于目标电压的预定值。在这个例子中，当目标电压为+5kV时和当目标电压为+1kV时，第一过渡区中的定时器时间分别被设定为0.3ms和0.04ms，如图8中所示。结果，第一过渡区不由与较低的第二基准电压的检测对应的反馈控制确定，而是由预先可变地设定的定时器时间确定。从而，紧接在输出电压达到目标电压之后出现的过冲被减小，而不管目标电压是+5kV还是+1kV，从而输出电压能够在短时间内达到目标电压。

[0082] 下面在比较第一例证实施例中的输出波形的例子和常规波形的例子的时候，参考图6A-6D说明紧接在输出电压达到目标电压之后执行的恒压控制时期T3(稳定区)中的操作。图6D图解说明第一例证实施例中的输出波形的例子。为了增大起动时间，要求增大紧接在开始起动之后的PWM信号的占用宽度，以使响应更快。不过，当使响应更快时，在恒压控制操作中，输出电压易于相对于用作边界的目标电压升高和下降，从而反复过冲。这图解说明于图6A中。在输出电压进入第二过渡区之后，输出电压每个脉冲输入被升高50V。当输出电压达到目标电压时，切换被立即关闭。在切换被立即关闭之后，充入电容负载中的电荷被自然放电，以致输出电压下降。更具体地说，即使高电压发生电路8的切换被立即关闭，输出电压也不会按自然放电速率或更大的速率下降。当输出电压降到目标电压时，高电压发生电路8再次开始切换。重复这种用当开始切换时输入的脉冲再次升高输出电压，随后输出电压达到目标电压，然后当切换再次被关闭时，输出电压下降的控制。不过，即使在切换被关闭之前输入的脉冲的数目为1，当输出电压达到目标电压时，也已输入了一个脉冲。于是，出现与一个脉冲对应的电压(本例中，50V)上的较小电压振动(也被称为波动或摆动)。

[0083] 图6B图解说明在输出电压进入第二过滤区之后，当按每个输入脉冲100V地升高输出电压时产生的输出波形的例子。由于与图6A中图解说明的现象相似的现象，出现过冲。不过，过冲量为100V，是图6A中图解说明的过冲量的两倍。利用负载电容和电阻，按自然放电的时间常数确定过冲电压降到目标电压的电压转换速率。于是，过冲以是图6A中图解说明的周期的两倍的周期重复。

[0084] 在日本专利申请公开No.9-93920中讨论的高电压发生设备中，在为维持目标电压而控制的维持充电区中，通过稍稍增大和减小PWM电路的输入电压，稍稍增大和减小输出电压，以降低目标电压的电压振动。不过，在从慢速充电区过渡到维持充电区时，输入电压仅仅稍稍降低。于是，当输出电压达到目标电压时的过冲易于被增大，如图6C中图解所示。

[0085] 另一方面，在按照图6D中图解说明的本例证实施例的高电压发生设备的输出波形中，当检测电压超过目标电压时，PWM信号的占用宽度被瞬间减小到0，随后从0开始增大占用宽度，以致当输出电压再次降低到目标电压之下时，重新开始切换。于是，使紧接在输出电压达到目标电压之后出现的过冲小于在图6C中图解说明的过冲，恒压控制时期T3中的电压起动能力被降低。于是，在图6D中图解说明的本例证实施例中，能够使在稳定区中产生的电压振动(波动或摆动)明显小于在图6A和6B中图解说明的那些电压振动。

[0086] 在本例证实施例中，利用其中第一过渡区中的PWM信号的占用宽度恒定的例子，说明了按照目标电压的大小，改变第一过渡区中的定时器时间的方法。另一方面，如下所述，可以使用可变地控制PWM信号的占用宽度的方法。可变地控制第一过渡区中的PWM信号的占用宽度的方法使定时器时间的可变控制易行，并且能够产生与上述方法基本相似的效果。下面说明可变地控制第一过渡区中的PWM信号的占用宽度的方法中的操作的例子。

[0087] <可变地控制PWM信号的占用宽度的操作的例子>

[0088] (1)分别设定充当第一时期的第一过渡区中的初始PWM信号的占用宽度，和在过渡到充当在第一时期之后的第二时期的第二过渡区时的PWM信号的占用宽度，并在第一过渡区中逐渐改变占用宽度。第一过滤区中的初始占用宽度和过渡到第二过渡区时的占用宽度被设定成与目标电压无关的预定值。为了按照目标电压的大小，改变第一过渡区中的定时器时间，执行在第一过渡区中按预定阶跃量改变占用宽度的控制。

[0089] 图7A图解说明当第一过滤区中的初始PWM信号的占用宽度为50％，过渡到第二过渡区时的PWM信号的占用宽度为10％的时候产生的波形的例子。图7A图解说明目标电压为+5kV和+2.5kV的情况。当目标电压为+5kV时，占用宽度被降低-2％/脉冲，当目标电压为+2.5kV时，占用宽度被降低-4％/脉冲。更具体地说，按照目标电压的大小，可变地设定第一过渡区。

[0090] (2)分别设定第一过渡区中的初始PWM信号的占用宽度，和在过渡到第二过渡区时的PWM信号的占用宽度，并在第一过渡区中逐渐改变占用宽度。过渡到第二过渡区时的占用宽度，和按其逐渐改变占用宽度的阶跃量(变化量)被设定成与目标电压无关的预定值。按照目标电压的大小，改变第一过渡区中的定时器时间。更具体地说，可变地设定第一过渡区中，在开始起动时的初始占用宽度。

[0091] 例如，图7B图解说明当过渡到第二过渡区时的占用宽度为10％，按其逐渐改变占用宽度的阶跃量为-2％时产生的波形的例子。图7B图解说明目标电压为+5kV和+2.5kV的情况。当目标电压为+5kV时，开始起动时的占用宽度被设定为50％，当目标电压为+2.5kV时，开始起动时的占用宽度被设定为30％。更具体地说，按照目标电压的大小，可变地设定第一过渡区。

[0092] 如上所述，按照本例证实施例，取决于目标电压，可变地设定第一过渡区中的PWM信号的占用宽度，在高速起动时期T1中立即输出PWM信号。更具体地说，能够以随着与目标电压相应的高分辨率变化的起动时的时间宽度，立即启动高电压发生电路8。

[0093] 此外，当检测电压超过目标电压时，进行控制，以致通过瞬间把PWM信号的占用宽度减小到0，把检测电压维持在目标电压。结果，即使在其起动能力被进一步增强，并且其中目标电压被设定成宽范围中的某个值的高电压发生设备中，输出电压也能够在较短时间内，无任何过冲地达到目标电压。

[0094] 在起动过渡区中，响应具有最大占用宽度的PWM信号，以较高的电压转换速率开始电压的输出，在维持目标电压的稳定区中，以较低的电压转换速率输出电压。从而，即使在其起动能力被进一步增强，并且其中输出电压在短时间内达到目标电压的高电压发生设备中，也能够减小稳定区中的电压振动(波动或摆动)。

[0095] 下面说明本发明的第二例证实施例。按照第二例证实施例的高电压发生设备事先按照目标电压的大小，可变地设定起动过渡状态下的电压转换速率。在第二例证实施例中，事先产生当保持与目标电压的线性关系时可变地设定的电压，产生的电压被施加于升压变压器，以等待起动。利用可变设定的升压变压器用电压和具有最大占用宽度的PWM信号，开始切换驱动，从而进行控制，以致输出电压以过渡状态的陡峭且高的电压转换速率达到目标电压。

[0096] 图2C是示意地图解说明按照第二例证实施例的高电压发生设备的功能的方框图。除了图2A中图解说明的常规高电压发生设备之外，按照本例证实施例的高电压发生设备还包括能够可变地设定高速起动时期T1中的起动过渡状态下的电压转换速率的块27。块27具有改变变压器电源电压的功能。

[0097] 图9图解说明按照第二例证实施例的高电压发生设备。与前面在第一例证实施例中描述的构成元件和信号类似的构成元件和信号被赋予相同的附图标记，从而不再重复它们的说明。图9中图解说明的高电压发生设备包括由模拟电路构成的高电压发生电路8，和起产生硬件控制信号的输出控制单元作用的ASIC 2，所述硬件控制信号被输出给高电压发生电路8，以控制高电压发生电路8的输出。高电压发生设备还包括控制和设定出自ASIC2的硬件控制信号的输出状态的微计算机1。此外，高电压发生电路8包括升压变压器T1，升压电路，输出电压检测电路4，产生驱动升压变压器T1的PWM信号的PWM控制电路15，产生连接到升压变压器T1的电源电压的变压器电压发生电路11，比较器CMP10，和输出电流检测电路9。

[0098] 通过对设置在ASIC 2中的寄存器(未示出)设定在预定定时的数据，微计算机1能够控制高电压发生设备的目标电压的变化和开/关定时。ASIC 2把用于设定高电压发生电路8的目标电压的高电压控制信号HVCNT、用于设定高电压发生电路8的开/关的开/关控制信号/HVON、和具有在高电压发生电路8中使用的预定周期的时钟信号CLK输出到外部。

[0099] 高电压控制信号HVCNT以来自设置在ASIC 2中的D/A转换器的模拟信号的形式，被输出到外部。高电压控制信号HVCNT可以PW信号的形式被输出，或者可被在PWM信号的频率下具有改进的响应特性的高阶低通滤波器等转换成DC电压，在这种情况下，能够实现类似的功能。

[0100] 下面说明图9中图解说明的高电压发生设备中的高电压发生电路8的操作的概况。变压器电压发生电路11事先产生与从ASIC 2输出的高电压控制信号HVCNT对应的电压，并在起动时和在稳定时，把该电压提供给升压变压器T1。响应从PWM控制电路15输出的PWM信号，升压变压器T1被切换驱动。输出电压检测电路4对从升压变压器T1输出的高电压分压，以检测分压电压Vdt，比较器CMP10进行检测的分压电压Vdt和响应高电压控制信号HVCNT设定的目标电压Vtgt之间的比较计算。按照比较计算结果，反馈控制PWM控制电路输出的PWM信号的占用宽度。用反馈控制的占用宽度，切换驱动升压变压器T1。

[0101] 起动开始前的电容器C4等待所述起动，同时响应高电压控制信号HVCNT，电容器C4被事先充入与变压器电压发生电路11产生的电压对应的电力。起动时的电压转换速率由事先充入的电力和所述电压可变地设定。以与提供给升压变压器T1的电压对应的电压转换速率，升高输出给负载单元HVoutput的电压。

[0102] 下面说明图9中图解说明的高电压发生设备中的高电压发生电路8的操作的细节。首先说明可变地输出PWM信号的PWM控制电路15以及比较器CMP10的操作。比较器CMP10的输出和具有经电阻器R6和电容器C3从时钟信号CLK变化而来的伪三角波的三角波信号被连接到PWM控制电路15。PWM控制电路15包括比较器CMP 15，FET Q3，电阻器R2、R3和R4，和电容器C2。比较器CMP 15执行连接到非反相输入单元的三角波信号和反相输入单元的电压之间的比较计算，从而可变地设定PWM信号的占用宽度。反相输入单元的电压越低，则待输出的PWM信号的低电平侧的占用宽度越小。

[0103] 比较器CMP10进行检测的分压电压Vdt和目标电压Vtgt之间的比较计算，从而如果检测电压Vdt等于或小于目标电压Vtgt，那么产生低电平输出，从而断开FET Q3，如果检测电压Vdt等于或大于目标电压Vtgt，那么产生高电平输出，从而接通FET Q3。当FET Q3被接通时，比较器CMP15中的反相输入单元立即降到0V的电位。于是，CMP 15的输出立即进入高电平，以致高电压发生电路8被快速关闭。

[0104] 另一方面，当FET Q3被断开时，电荷从电源电压Vreg，经电阻器R2～R4被充入电容器C2中。充电的时间常数由电源电压Vreg，以及电阻器R2～R4和电容器C2的值确定。按照该时间常数，使占用宽度从0开始适度增大。通过借助电阻器R2和R3对电源电压Vreg分压，获得电容器C2的最大电压，比较器CMP 15输出的PWM信号的最大占用宽度由电容器C2的最大电压设定。

[0105] 更具体地说，PWM控制电路15瞬间把占用宽度降低到0，以便当检测电压Vdt超过目标电压Vtgt时，快速关闭高电压发生电路8。当检测电压Vdt降到目标电压Vtgt之下时，起动被赋予时间常数，从而缓慢地开启高电压发生电路8。结果，能够显著降低在用于维持恒压的反馈控制中产生的电压振动(波动或摆动)。按照本例证实施例的高电压发生设备中的稳定区中的输出波形与第一例证实施例中在图6D中图解说明的输出波形相似。

[0106] 下面说明高电压发生电路8中的升压变压器T1的外围电路。从PWM控制电路15输出的PWM信号被输入FET Q4的栅极端子。FETQ4，电源电压Vcc和电阻器R8响应输入FET Q4的栅极端子的PWM信号，驱动功率MOSFET Q5的栅极端子。功率MOSFET Q5切换驱动升压变压器T1。被切换驱动的升压变压器T1输出脉动高电压。升压变压器T1输出的脉动高电压被包括高电压二极管D2和高电压电容器C5的整流器整流，被改变成直流电压，并被输出给负载单元HVoutput。输出电压检测电路4分压输出给负载单元HVoutput的高电压，以检测分压电压Vdt。比较器CMP10监测检测的分压电压Vdt，并比较检测电压Vdt与响应高电压控制信号HVCNT设定的目标电压Vtgt，从而进行维持目标电压的反馈控制。

[0107] FET Q2响应开/关控制信号/HVQN，直接控制功率MOSFET Q5的栅极端子，以致当高电压发生电路8被开启和关闭时，能够减小响应延迟时间。如果响应延迟时间可被稍微延迟，那么代替开/关控制信号/HVON和FET Q2，通过把从ASIC 2输出的时钟信号CLK固定为高电平输出，可开启和关闭高电压发生电路8。

[0108] 下面说明用于产生连接到升压变压器T1的电源电压的变压器电压发生电路11。变压器电压发生电路11包括运算放大器OP1，电阻器R1和R10～R13，二极管D1，和晶体管Q1。运算放大器OP1电流驱动晶体管Q1，以执行反馈控制，以致响应高电压控制信号HVCNT和通过非反相放大电源电压Vcc的分压电压而改变的电压，维持与从ASIC 2输入的高电压控制信号HVCNT对应的输出。利用由晶体管Q1放大的电流，把电荷充入与升压变压器T1连接的电容器C4中。二极管D1构成当运算放大器OP1从电容器C4中放出电流时的电流通路。变压器电压发生电路11产生变压器驱动电压，所述变压器驱动电压具有与高电压控制信号HVCNT对应的电压成比例的线性关系。高电压发生电路8具有当待切换驱动的PWM信号的占用宽度被固定时，输出与连接到升压变压器T1的电源电压成比例的输出电压(无反馈控制情况下，稳定区中的达到电压)的性质。图13A和13B图解说明这种性质。在本例证实施例中，进行反馈控制，以减小PWM信号的占用宽度，以进行把输出电压维持在目标电压的控制。

[0109] 在等待起动期间，当PWM控制电路15输出具有最大占用宽度的PWM信号，并且响应高电压控制信号HVCNT而可变地产生的电压被施加于升压高压器T1的时候，它被布置在下游的FET Q2强制关闭。于是，如果FET Q2被断开，那么能够响应具有最大占用宽度的PWM信号，立即开始切换。

[0110] 下面说明可变地设定在本例证实施例中可变地设定的起动过渡状态中的电压转换速率的操作的例子。当起动高电压发生电路8时，施加由变压器电压发生电路11充入电容器C4中的电力量(电压值)，从而，所述电力量变成确定输出电压升高时的电压转换速率的一个要素(输入驱动条件之一)。确定输出电压升高时的电压转换速率的另一个要素(输入驱动条件之一)是开始切换时的最大占用宽度。在本例证实施例中，起动时的最大占用宽度是与目标电压无关的固定值。于是，高电压发生电路8具有只按照变压器电压发生电路11的输出值改变起动时的电压转换速率的性质。图13B图解说明PWM信号的占用宽度和经过预定时间后的输出高电压(对应于过渡状态下的电压上升曲线或电压转换速率)之间的关系。从图13B中可看出，在经过相同时间后获得的过渡状态下的输出电压与连接到升压变压器T1的电源电压成正比。

[0111] 按照本例证实施例的高电压发生设备利用这种直接关系，在连接到升压变压器T1的电源电压下，可变地设定输出电压的在过渡状态下的电压转换速率。连接到升压变换器T1的电源电压是按照目标电压的大小可变地设定的。于是，当起动高电压发生电路8时，能够高精度并且高分辨率地可变设定起动时的电压转换速率。例如，当目标电压较低时，电压转换速率被可变地设定成减小，以致降低过冲。另一方面，当目标电压较高时，电压转换速率被可变地设定成增大，以致缩短起动时期。此外，利用使得输出电压在硬件被急速起动的输出状态(在其时间常数达到缓和倾斜的曲线之前发生的状态)下达到目标电压的占用宽度线性起动高电压发生电路8。当硬件发现输出电压达到目标电压时，占用宽度被立即减小到0，以断开升压电路。从而，能够进一步减小起动时的过冲。

[0112] 下面参考图11A和11B，说明按照本例证实施例的高电压发生设备中的输出波形的具体例子。图11A图解说明当不应用按照本例证实施例的方法时产生的输出波形的例子，图11B图解说明当应用按照本例证实施例的方法时产生的输出波形的例子。图11A图解说明当起动过渡状态下的电压转换速率与目标电压的大小无关地恒定不变时产生的输出波形的例子。每个脉冲驱动(20μs)，输出电压被升高200V。当目标电压为+5kV时，在0.5ms时，输出电压达到目标电压。如同样在第一例证实施例中所述，在升压电路的输入和输出中出现响应延迟时间。于是，在发现输出电压达到目标电压的时刻，在该时刻之前已施加了20μs的驱动供电。更具体地说，产生最大200V的过冲。+5kV时的200V是被减小到低至目标电压的约4％的过冲量。不过，过冲量取决于高电压发生电路8的起动能力，即，起动过渡状态下的电压转换速率。于是，即使目标电压为+1kV，也出现最大200V的过冲。
+1kV时的200V是作为目标电压的20％的过冲量。

[0113] 另一方面，图11B图解说明其中按照目标电压的大小，可变地设定起动过渡状态下的电压转换速率的本例证实施例的输出波形的例子。当目标电压为+5kV时，类似于图11A，过冲量被减小到低至目标电压的约4％。当目标电压为+1kV时，提供给升压变压器T1的电压被事先可变地设定成减小的值。于是，电压转换速率被减小到每个脉冲输出电压被升高40V的较低电压转换速率。结果，在0.5ms时，输出电压达到目标电压，从而过冲量被减小到最大40V。更具体地说，当目标电压为+1kV时，过冲量为40V。于是，过冲量约为目标电压的4％，从而能够使之明显小于图11A中图解说明的过冲量。

[0114] 如上所述，按照本例证实施例，事先产生取决于输出电压可变地设定的电压，在施加产生的电压的情况下，等待起动。从而，能够按以与输出电压相应的高分辨率而变化的起动时的电压转换速率，瞬间起动高电压发生电路8。此外，当检测电压超过目标电压时，进行瞬间把占用宽度减小到0以使检测电压维持在目标电压的控制。即使高电压发生设备的起动能力被增强，从而目标电压被设定为较宽范围中的某个值，过冲也被减小，从而输出电压能够在短时间内达到目标电压。

[0115] 在起动过渡区中，响应具有最大占用宽度的PWM信号，以较高的电压转换速率开始电压的输出，随后，在使输出电压维持在目标电压的稳定区中，以较低的电压转换速率输出电压。从而，即使其起动能力被进一步增强并且其中输出电压在短时间内达到目标电压的高电压发生设备也能够减小稳定区中的电压振动(波动或摆动)。

[0116] 下面说明本发明的第三例证实施例。按照第三例证实施例的高电压发生设备预先按照目标电压的大小，可变地设定起动过渡状态下的电压转换速率。在第三例证实施例中，产生具有在保持与目标电压的线性关系时可变地设定的占用宽度的PWM信号。利用具有在起动开始时可变地设定的占用宽度的PWM信号，开始切换，以致输出电压按过渡状态下的陡峭电压转换速率达到目标电压。图2C是示意地图解说明按照本例证实施例的高电压发生设备的主要功能的方框图，该高电压发生设备与第二例证实施例中的高电压发生设备类似。除了在图2A中图解说明的常规高电压发生设备之外，按照本例证实施例的高电压发生设备还包括能够可变地设定起动过渡状态下的电压转换速率的块27。在块27中改变PWM信号的占用宽度。

[0117] 图10图解说明按照第三例证实施例的高电压发生设备。在本例证实施例中，代替在第二例证实施例中的PWM控制电路15内连接的电源电压Vreg，连接最大DUTY设定电路41的输出，代替在第一例证实施例中连接到升压变压器T1的变压器电压发生电路11，连接具有固定值的电源电压Vcc。通过从在第二例证实施例中描述的变压器电压发生电路11中除去电流放大电路部分，以低成本形成最大DUTY设定电路41。与已在第一和第二例证实施例中说明的相似的构成元件和信号被赋予相同的附图标记，从而不再重复它们的说明。

[0118] 首先说明图10中图解说明的高电压发生设备中的高电压发生电路8的操作概况。最大DUTY设定单元41响应从ASIC 2输出的高电压控制信号HVCNT，产生下面说明的可变电压Vduty，并在起动时和在稳定时，把产生的可变电压Vduty提供给PWM控制电路45。PWM控制电路45产生具有与供给的可变电压Vduty对应的占用宽度的PWM信号，从而响应所述PWM信号，升压变压器T1被切换驱动。输出电压检测电路4分压来自升压变压器T1的输出高电压，以检测分压电压Vdt，比较器CMP10进行检测的分压电压Vdt和响应高电压控制信号HVCNT而设定的目标电压Vtgt之间的比较计算。按照比较计算结果，反馈控制PWM控制电路45输出的PWM信号的占用宽度。利用反馈控制的占用宽度，切换驱动升压变压器T1。
更具体地说，最大DUTY设定电路41可变地设定最大占用宽度，并进行反馈控制，以致在占用宽度的范围中，输出电压变成目标电压Vtgt。

[0119] 下面说明图10中图解说明的高电压发生设备中的高电压发生电路8的操作的细节。高电压发生电路8中的升压变压器T1的外围电路与第二例证实施例中的相似，从而不再重复它们的说明。将说明最大DUTY设定电路41和PWM控制电路45。

[0120] 最大DUTY设定电路41包括运算放大器OP1和电阻器R10～R13，非反相放大高电压控制信号HVCNT，和电源电压Vcc的分压电压，并把非反相放大的信号和电压输出给PWM控制电路45。最大DUTY设定电路41生成用于设定最大占用宽度同时保持与对应于高电压控制信号HVCNT的输出电压成比例的线性关系的基准电压Vduty，并把基准电压Vduty输出给PWM控制电路45。

[0121] 代替在第二例证实施例中描述的PWM控制电路15中的电源电压Vreg，使最大DUTY设定电路41产生的DC电压Vduty连接到PWM控制电路45。当FET Q3被断开时，电荷从最大DUTY设定电路41产生的DC电压Vduty经电阻器R2～R4被充入电容器C2中。充电时间常数由直流电压Vduty，以及电阻器R2～R4和电容器C2的值确定。依据该时间常数，占用宽度从0被适度增大。

[0122] 更具体地说，PWM控制电路45产生具有按照输入电压Vduty的大小变化的最大占用宽度的PWM信号，同时类似于第一和第二例证实施例，当检测电压Vdt超过目标电压Vtgt时，瞬间把占用宽度减小到0，以立即关闭高电压发生电路8。当检测电压Vdt降到目标电压Vtgt之下时，对起动赋予时间常数，以缓慢开启高电压发生电路8。结果，能够显著抑制电压振动(波动或摆动)。按照本例证实施例的高电压发生设备中的稳定区的输出波形与在第一例证实施例中的图6D中图解说明的输出波形类似。

[0123] 电容器C2的电压被保持为在稳定时通过利用电阻器R2和R3分压DC电压Vduty而获得的电压。比较器CMP 15输出的PWM信号的最大占用宽度由稳定时的电压设定。按与高电压控制信号HVCNT成比例的电压，可变地设定由最大DUTY设定电路41产生的DC电压Vduty。更具体地说，与高电压控制信号HVCNT成比例地可变设定PWM信号的最大占用宽度。

[0124] 当在等待起动期间，PWM控制电路45输出具有最大占用宽度的PWM信号时，它被布置在下游的FET Q2强制断开。于是，如果FET Q2被断开，那么能够响应具有最大占用宽度的PWM信号，立即开始切换。

[0125] 下面参考图12A和12B，图13A和13B，以及图14，说明在本例证实施例中可变地设定的起动过渡状态下的电压转换速率与占用宽度之间的关系。

[0126] 图12以利用急速升高输出单元的电压的升压电路测量的特性曲线的形式，图解说明用于切换驱动高电压发生电路8的PWM信号的占用宽度和输出电压(在没有反馈控制的情况下，稳定状态下的达到电压)之间的关系。如在第二例证实施例的图13A中所示，变压器电源电压和输出电压具有比例关系。于是，所述特性曲线指出当输入电压为6V时产生的输出电压是当输入电压为12V时产生的输出电压的一半。不过，用于进行切换驱动的PWM信号的占用宽度和输出电压没有比例关系，而是变化极大。

[0127] 在当输入电压为12V时获得的特性曲线中，在占用宽度约27％的点Da，和在占用宽度约43％的点Db的输出电压(无反馈控制的情况下，稳定区中的达到电压)都约为2500V，即使在进行切换驱动的PWM信号的相应点的占用宽度彼此不同。不过，在相应点的起动时的电压转换速率彼此大不相同，如图12B中所示。即使在没有反馈控制的情况下使在相应点的输出电压达到饱和的达到电压都为2500V，在具有更大的占用宽度的点Db的输出电压也上升得更快。图14以测量的特性曲线的形式，图解说明输出电压的过渡状态下的占用宽度和在经过预定时间后的输出高电压(对应于过渡状态下的电压上升曲线或电压转换速率)之间的关系。在经过相同时间之后获得的过渡状态下的输出电压基本与占用宽度成正比。

[0128] 按照本例证实施例的高电压发生设备利用占用宽度和过渡状态下的输出电压相互成比例的性质，可变地设定输出电压的过渡状态下的电压转换速率。起动开始时的最大占用宽度被预先设定成对应于目标电压的值，以起动高电压发生电路8。更具体地说，在按照目标电压可变地设定电压转换速率的时候，升高负载电压。例如，当目标电压较低时，电压转换速率被可变地设定成减小，以致过冲被减小。另一方面，当目标电压较高时，电压转换速率被可变地设定成增大，以致缩短起动时期。在这种情况下，利用使得输出电压以硬件被急速起动的电压转换速率(在其时间常数达到缓和倾斜的曲线之前出现的状态)达到目标电压的时间宽度线性起动高电压发生单元8。当硬件随后发现输出电压达到目标电压时，占用宽度被立即减小到0，以快速断开高电压发生电路8。

[0129] 结果，在按照本例证实施例的高电压发生设备中，即使其中当输出电压升高时，电压转换速率较高，并且输出电压(无反馈控制情况下，稳定区中的达到电压)与占用宽度不具有比例关系的高电压发生电路8也不执行取决于占用宽度和输出电压(无反馈控制情况下，稳定区中的达到电压)之间的关系的控制。于是，能够避免在常规的高电压发生电路中出现的控制精度和稳定性的降低。按照本例证实施例的高电压发生设备中的输出波形与在第二例证实施例的图11B中图解说明的输出波形相似。

[0130] 如上所述，按照本例证实施例，产生具有取决于输出电压而可变地设定的占用宽度的PWM信号，响应具有可变地设定的占用宽度的PWM信号，高电压发生设备被瞬间起动。从而，能够以随取决于输出电压的高分辨率而变化的电压转换速率，在起动时瞬间起动高电压发生电路8。此外，当检测电压超过目标电压时，PWM信号的占用宽度被瞬间减小到0，从而控制目标电压的维持。即使当高电压发生设备的起动能力被增大，并且目标电压被设定成宽范围中的某个值时，也能够减小过冲，并且输出电压能够在短时间内达到目标电压。
其中PWM信号的占用宽度和输出电压(稳定状态下的达到电压)无比例关系的升压电路使得能够实现高度精确并且稳定的电压控制。

[0131] 在起动过渡区中，响应具有最大占用宽度的PWM信号，起动电压的输出，而在维持后续目标电压的稳定区中，通过向起动赋予平缓时间常数，以增大占用宽度，输出电压。即使其起动能力被增强，并且其中输出电压在短时间内达到目标电压的高电压发生设备也能够减小整个稳定区中的电压振动(波动或摆动)。

[0132] 按照上面说明的第一到第三例证实施例的高电压发生设备可被应用于电子照相成像设备。下面以激光打印机作为电子照相成像设备的一个例子，说明高电压发生设备的应用例子。

[0133] 在上述例证实施例中说明的高电压发生设备适于用作对电子照相打印机中的成像单元施加高电压的高压电源。图15A图解说明作为电子照相打印机的例子的激光打印机的示意结构。激光打印机200包括作为上面形成潜像的载像件的感光鼓211，使感光鼓211均匀带电的充电单元217，和用调色剂使在感光鼓211上形成的潜像显影的显影单元212。转印单元218把在感光鼓211上显影的调色剂图像转印到从盒216供给的充当记录材料的片材(未示出)上，定影装置214定影转印到所述片材上的调色剂图像，并把片材排出到托盘215。感光鼓211、充电单元217、显影单元212和转印单元218构成成像单元。

[0134] 图15B图解说明其中从设置在激光打印机200中的多个高电压电源501～503(按照第一到第三例证实施例任意之一的高电压发生设备)输出的高电压被分别输出到充电单元217、显影单元212和转印单元218的结构。第一高电压电源501向充电单元217输出高电压，第二高电压电源502向显影单元212输出高电压，第三高电压电源503向转印单元218输出高电压。响应从充当控制单元的控制器500输出的控制信号，从高电压电源501～
503输出的高电压分别被控制成需要的电压。例如，当高电压被输出到充电单元217时，上述输出电流检测电路9检测流过充电单元217的电流，从而调整输出，以致检测电流具有预定值。当高电压被输出到转印单元218时，输出电流检测电路9检测流过转印单元218的电流，从而调整输出，以致检测电流具有预定值。当高电压被输出到显影单元212时，上述输出电压检测电路4检测电压，从而调整输出，以致检测电压具有预定值。从而，高电压电源适用于施加成像用高电压。更具体地说，当执行上述ATVC控制时，在连续对多个记录材料进行成像的时候，在记录材料之间(也称为在片材之间)，适用在第一到第三例证实施例中说明的转印单元218的高电压起动操作。从而，能够高速进行和ATC控制中一样的施加高电压的操作。

[0135] 如上所述，如果在第一到第三例证实施例中说明的高电压电源被用作电子照相打印机的高电压电源，那么能够提高成像设备的速度，能够缩短FPOT。

[0136] 尽管参考例证实施例，说明了本发明，不过显然本发明并不局限于公开的例证实施例。下述权利要求的范围应被给予最宽广的解释，以包含所有修改、等同结构和功能。