JP2001074066A

JP2001074066A - 磁気駆動装置及びこれを備えた画像形成装置

Info

Publication number: JP2001074066A
Application number: JP25013399A
Authority: JP
Inventors: Riichi Tsuchiya; 利一土谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2001-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】画像形成装置内のクラッチやソレノイドを駆
動する際、必要十分なデューティー比のパルス幅変調電
圧でコイルを駆動でき、消費電力を抑えられるようにす
る。【解決手段】ＣＰＵ１０１からの信号でトランジスタ
１０４を駆動し、コイル１０５に電流を流し、その電流
値を検出する。そして、一定電圧で駆動した時に上記電
流値の変曲点を検知し、そのときの電流値を基に吸引力
特性と照合してコイル１０５へ印加するパルス幅変調電
圧のオン／オフ比（デューティー比）を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイルの磁気吸引
力を利用したソレノイド、クラッチ等の磁気駆動装置及
びこれを備えた画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置において
は、現像剤であるトナーをプリント用紙等の記録材に定
着させることで、メモリ上に記憶されているイメージを
可視化するようにしている。このような画像形成装置
は、レーザビームプリンタや複写機に代表され、その静
粛性から広く利用されている。

【０００３】また、このような画像形成装置におけるプ
リント動作は、公知の電子写真技術、すなわち露光、現
像、転写の各プロセスを経て、プリント用紙等の記録材
上にトナーで可視化した像を担持させ、最後にこのトナ
ー像を該記録材に定着させることで終了するものであ
り、例えば電子写真プリンタは、図７に示すような構成
となっている。

【０００４】図７は一般的な画像形成装置の構成を示す
断面図である。同図中、１は記録材を収納する記録材カ
セットで、その記録材を給送する供給ローラ２の下流に
は記録材を同期搬送する一対のレジストローラ３が設け
られている。また、レジストローラ３の下流にはレーザ
スキャナ部１８からのレーザ光に基づいて感光ドラム４
上にトナー像を形成するプロセスカートリッジ２１が設
けられている。

【０００５】上記感光ドラム４上のトナー像は、転写ロ
ーラ５によって記録材に転写される。また、プロセスカ
ートリッジ２１の下流には記録材上に形成されたトナー
像を熱加圧定着する定着器６が設けられており、この定
着器６の下流には記録材の通過を検知する排紙センサ１
５が設けられている。そして、記録が完了した記録材
は、マシン上部にある積載トレイ（図示せず）に積載さ
れる。

【０００６】また、上記レーザスキャナ部１８は、レー
ザ光を発光するレーザユニット２６、このレーザユニッ
ト２６からのレーザ光を感光ドラム４上に走査するため
のポリゴンモータ２５、結像レンズ群１９、折り返しミ
ラー２０等により構成されている。

【０００７】また、定着器６は、定着ローラ７、該定着
ローラ７を加熱するヒータ８、定着ローラ７に圧接する
加圧ローラ９、サーミスタ等の感温素子１０等により構
成されている。そして、定着ローラ７の内側にヒータ８
が配設されており、定着ローラ７の内周面を加熱する。
この熱は、定着ローラ７自身の熱伝導により表面側に伝
達されるようになっている。

【０００８】また、定着ローラ７の表面にサーミスタ等
の感温素子１０が接触しており、この感温素子１０が検
知した定着ローラ７の表面温度に応じて、温調回路（図
示せず）によりヒータ８への通電を制御し、定着ローラ
７の表面温度が所定の定着温度になるように自動調整し
ている。そして、送られてきた記録材は定着ローラ７と
加圧ローラ９により加熱加圧され、記録材の画像が定着
される。

【０００９】また、上記プロセスカートリッジ２１は、
公知の電子写真プロセスで必要な感光ドラム４、前露光
ランプ２２、一次帯電器２３、現像スリーブ１７を持つ
現像器１６、クリーナブレード２４等から構成されてい
る。

【００１０】なお、図示していないが、上記装置には両
面ユニット装置、正逆回転可能な反転ローラ、及び反転
スイッチバック部が備えられており、また記録材を挟持
搬送する挟持ローラ群１４が設けられている。

【００１１】ここで、上記の電子写真プリンタはレジス
トローラ３の同軸上にクラッチを備えており、このクラ
ッチは、レジストローラ３の位置で一旦記録材を停止さ
せ、感光ドラム４上のトナー像とタイミングを合わせて
接続することで、記録材先端の記録位置を一定とするた
めに使われている。

【００１２】図８はこのようなクラッチ及びソレノイド
を駆動する従来の駆動装置の回路図である。同図中、１
０１はＣＰＵ（中央演算装置）、１０４はソレノイドあ
るいはクラッチのコイル１０５を駆動するためのトラン
ジスタ、１１２はトランジスタ１０４のベース電流を制
限する電流制限用抵抗、１１３は同トランジスタ１０４
のエミッタ抵抗である。

【００１３】上記の回路で、ＣＰＵ１０１の出力ポート
（ＤＯＵＴ）をハイレベルにすると、トランジスタ１
０４はオン（ＯＮ）し、コイル１０５に電流が流れて吸
引力が発生する。このトランジスタ１０４の駆動制御
は、一定時間オンとし、その後あらかじめ決めておいた
デューティー比（ＯＮ／ＯＦＦ比）でＰＷＭ（パルス幅
変調）制御することにより行われる。このとき、デュー
ティー比は、あらかじめ実験などで求めた値としてい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の駆動装置にあっては、コイルの昇温によっ
て吸引力が低下することや、通常はソレノイドオフ時に
ばねの反発力で復帰させるが、このばねの反発力のばら
つきをあらかじめ考慮したデューティー比に設定しなけ
ればならず、電力の無駄が多いという問題点があった。

【００１５】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされもので、余分な電力を消耗することなく、
ソレノイド及びクラッチの駆動を行う駆動装置の提供を
目的としている。

【００１６】また、余分な電力を消耗することなく、ソ
レノイド及びクラッチの駆動を行うことができる画像形
成装置の提供を目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気駆動装
置及び画像形成装置は、次のように構成したものであ
る。

【００１８】（１）コイルの磁気吸引力を利用した磁気
駆動装置であって、前記コイルに流れる電流値を検出す
る検出手段と、一定電圧で駆動したときに前記電流値の
変曲点を検知する検知手段と、その検知した電流値に基
づいて前記コイルへ印加するパルス幅変調電圧のオン／
オフ比を制御する制御手段とを備えた。

【００１９】（２）上記（１）の構成において、制御手
段は検知手段で検知した変曲点の電流値を所定の吸引力
特性と照合してコイルへ印加するパルス幅変調電圧のオ
ン／オフ比を決定するようにした。

【００２０】（３）コイルの磁気吸引力を利用した磁気
駆動装置を備えた画像形成装置であって、前記磁気駆動
装置は、コイルに流れる電流値を検出する検出手段と、
一定電圧で駆動したときに前記電流値の変曲点を検知す
る検知手段と、その検知した電流値に基づいて前記コイ
ルへ印加するパルス幅変調電圧のオン／オフ比を制御す
る制御手段とを有しているようにした。

【００２１】（４）上記（３）の構成において、制御手
段は検知手段で検知した変曲点の電流値を所定の吸引力
特性と照合してコイルへ印加するパルス幅変調電圧のオ
ン／オフ比を決定するようにした。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面につ
いて説明する。なお、ここでは、図７に示す電子写真方
式の画像形成装置におけるソレノイド及びクラッチの駆
動装置について、図８と同一構成要素は同一符号を付し
て説明する。

【００２３】（第１の実施例）図１は本発明の第１の実
施例を示す回路図であり、図８と同様ソレノイドあるい
はクラッチのコイル駆動回路の構成を示している。

【００２４】図１において、１０１は回路全体を制御す
るＣＰＵ、１０４はコイル１０５と直列に接続されたト
ランジスタで、コイル１０５には＋２４Ｖの直流電源が
接続されている。１１２はトランジスタ１０４のベース
電流を制御する電流制限用抵抗、１１３は同トランジス
タ１０４のエミッタ抵抗、１１４はコイル１０５に流れ
る電流を検出するための電流検出用抵抗、１１６はオペ
アンプ（演算増幅器）１１８の入力抵抗、１１５及び１
１７はオペアンプ１１８の増幅率を決定する抵抗で、オ
ペアンプ１１８の出力はＣＰＵ１０１の入力ポート（Ａ
／ＤＩＮ）に与えられる。

【００２５】上記コイル１０５に流れる電流は、電流検
出用抵抗１１４によって電圧に変換され、更にオペアン
プ１１８を用いた増幅回路で増幅される。そして、ＣＰ
Ｕ１０１のＡ／Ｄ入力ポートに入力され、これによりＣ
ＰＵ１０１はコイル１０５に流れる電流値をモニタでき
る構成となっている。

【００２６】ここで、本実施例では、トランジスタ１０
４によりコイル１０５の駆動回路が構成され、そのコイ
ル１０５に流れる電流値を検出する検出手段が電流検出
用抵抗１１４により構成されている。そして、コイル１
０５を一定電圧で駆動したとにその電流値の変曲点を検
知する検知手段と、その検知した電流値を基に吸引力特
性曲線と照合してコイル１０５へ印加するパルス幅変調
（ＰＷＭ）電圧のＯＮ／ＯＦＦ比（デューティー比）を
決める制御手段とがＣＰＵ１０１により構成されてい
る。

【００２７】上記構成の駆動回路において、ＣＰＵ１０
１からコイル１０５のＯＮ信号（ハイレベル）が出力さ
れると、トランジスタ１０４はＯＮし、図２に示す電流
波形の如く電流は徐々に流れ始める。そしてある値まで
電流が流れると可動部（図示せず）が吸引され始める
（動作開始点）。この可動部が移動中は、コイル１０５
自身の起動力が発生するので、電流値は一旦減少し、可
動部の移動が完了すると、再び電流が増加する。ＣＰＵ
１０１は、この電流値の変曲点を検知することで、可動
部の動作完了を認識し、デューティ制御に移動する。

【００２８】図２は上記コイルの電圧波形及び電流波形
を示す図であり、横軸は時間、縦軸は電圧値（Ｖ）、電
流値（Ｉ）を示しており、また異常検知のタイミングを
示している。

【００２９】次に、上記のＣＰＵ１０１によるデューテ
ィ制御処理について説明する。

【００３０】図５は上記コイル１０５による吸引力特性
曲線を示す図であり、本実施例では、３．５mmストロー
クのソレノイドを設定して説明する。同図中の３０１は
デューティー比１００％、すなわち連続印加時の曲線で
ある。３０２はデューティー比８０％、すなわちＯＮ時
間対ＯＦＦ時間が８対２の割合で制御した場合の曲線で
ある。３０３，３０４，３０５はそれぞれデューティ比
が６０％，４０％，２０％の曲線である。

【００３１】ソレノイドＯＦＦのときはＡ線の位置であ
り、吸引動作完了時はＢ線の位置に移行する。ここで例
えば、点ｈの位置で動作開始し、負荷荷重１．５ｋｇと
すれば、点ｈの吸引力１．０ｋｇに１．５ｋｇを加えて
２．５ｋｇで保持すれば良いので、点ｃすなわち３０５
の曲線に設定する。

【００３２】よって、デューティー比は２０％である。
もし、ソレノイドの温度上昇などで、点ｇで可動部が動
作した場合は、点ｅで保持すれば良く、３０３の曲線に
設定するのでデューティー比は６０％となる。

【００３３】図６はソレノイド駆動制御のシーケンス動
作を示すフローチャートである。このフローチャートに
示す制御処理は、図１のＣＰＵ１０１によりあらかじめ
記憶されたプログラムに従って実行されるものである。

【００３４】まず、ＣＰＵ１０１は、１００％デューテ
ィーでソレノイドをＯＮさせる（Ｓ１）。そして、電流
値検出を開始し（Ｓ２）、電流波形が変曲点に達した
か、すなわち可動部が動作したかを判断する（Ｓ３）。
変曲点に達していないときは、次に異常電流か否かを判
定する（Ｓ４）。この異常電流とは、ここでは１００％
デューティーでコイル１０５に電流を流し続けて飽和す
る電流値の９５％の値とし、もし、この異常電流に達し
たときは、異常処理を行う（Ｓ５）。

【００３５】また、上記Ｓ３で変曲点に達したときは、
必要保持力（ｋｇ）＝変曲点の吸引力（ｋｇ）＋負荷荷
重（ｋｇ）＋余裕（ｋｇ）の式から、必要保持力を求め
る（Ｓ６）。

【００３６】次に必要保持力が確保できるデューティー
比をあらかじめ記憶しておいたテーブルから検索し（Ｓ
７）、そののデューティー比でソレノイド駆動信号を出
力する（Ｓ８）。そして、異常電流かを判定し（Ｓ
９）、異常電流が流れたときは、異常処理を行う（Ｓ
５）。また、ＯＦＦ時間となったときは（Ｓ１０）、ソ
レノイドをＯＦＦして（Ｓ１１）、処理を終了する。

【００３７】このように、本実施例では、コイル１０５
の駆動回路と、コイル１０５の電流値検出手段と、一定
電圧で駆動したときにその電流値の変曲点を検知する検
知部を備えて、ＣＰＵ１０１によりその検知した電流値
を基に吸引力特性曲線と照合し、コイル１０５へ印加す
るパルス幅変調（ＰＷＭ）電圧のＯＮ／ＯＦＦ比（デュ
ーティー比）を決めるようにしているので、余分な余裕
を持たせたデューティー比に設定することなく、必要十
分なデューティー比でソレノイド及びクラッチ駆動で
き、消費電力を抑えることができる。

【００３８】（第２の実施例）次に、本発明の第２の実
施例を図３の回路図に基づいて説明する。なお、図１の
第１の実施例と重複する説明は同一符号を付して省略す
る。

【００３９】図３中、１２１はトランジスタ１０４と共
にコイル１０５の駆動回路を構成するトランジスタ、１
２０はそのエミッタ抵抗、１１９はトランジスタ１２０
のベース電流を制限する電流制限用抵抗であり、この回
路の処理は、第１の実施例と同様である。

【００４０】第１の実施例と本実施例との違いは、トラ
ンジスタ１２１，１０４をインバーテッド・ダーリント
ン接続したことである。こうすることによって駆動回路
の増幅率を高め、大電流の駆動を可能にできる。したが
って、大電流タイプのソレノイド及びクラッチを駆動す
ることができる。

【００４１】（第３の実施例）次に、本発明の第３の実
施例を説明する。図４は本実施例のソレノイド駆動装置
の回路図であり、図１及び図３の第１の実施例及び第２
の実施例と重複する説明は同一符号を付して省略する。

【００４２】図４中、１２４はコンパレータで、コイル
１０５に異常電流が流れるとその出力はハイレベルとな
り、トランジスタ１０４と共にコイル１０５の駆動回路
を構成するトランジスタ１２６のベース電流を制限す
る。１２３はコンパレータ１２４にヒステリシスを持た
せるための抵抗、１２０はコンパレータ１２４の入力抵
抗、１２５はトランジスタ１２６のベース電流を制限す
る電流制限用抵抗である。

【００４３】また、１２１，１２２は分圧用の抵抗で、
異常検知電圧はこの抵抗１２１と抵抗１２２の電圧比で
決まる電圧値で決められる。この回路の処理も、第１の
実施例と同様である。

【００４４】第１の実施例と本実施例との違いは、コイ
ル１０５の異常電流を検知した際に、駆動用のトランジ
スタ１０４とは別の駆動用のトランジスタ１２６によっ
て電流を制限する点である。こうすることによって、一
方のトランジスタ１０４がショート破壊した場合でも、
発熱を抑えることができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コイルの駆動回路と、コイルの電流値検出手段と、一定
電圧で駆動したときにその電流値の変曲点を検知する検
知手段と、その検知した電流値を基にコイルへ印加する
パルス幅変調（ＰＷＭ）電圧のＯＮ／ＯＦＦ比（デュー
ティー比）を決める制御手段とを備えたので、余分な余
裕を持たせたデューティー比に設定することなく、必要
十分なデューティー比で駆動でき、消費電力を抑えるこ
とができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す回路図

【図２】コイルの電圧及び電流波形を示す図

【図３】本発明の第２の実施例の構成を示す回路図

【図４】本発明の第３の実施例の構成を示す回路図

【図５】コイルによる吸引力特性曲線を示す図

【図６】実施例のシーケンス制御動作を示すフローチ
ャート

【図７】一般的な画像形成装置の構成を示す断面図

【図８】従来例の構成を示す回路図

【符号の説明】

３レジストローラ４感光ドラム５転写ローラ６定着装置１６現像器１８レーザスキャナ部２１プロセスカートリッジ２４クリーナブレード１０１ＣＰＵ１０４トランジスタ１０５コイル１１８オペアンプ１２１トランジスタ１２４コンパレータ１２６トランジスタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コイルの磁気吸引力を利用した磁気駆動
装置であって、前記コイルに流れる電流値を検出する検
出手段と、一定電圧で駆動したときに前記電流値の変曲
点を検知する検知手段と、その検知した電流値に基づい
て前記コイルへ印加するパルス幅変調電圧のオン／オフ
比を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする磁気
駆動装置。
【請求項２】制御手段は検知手段で検知した変曲点の
電流値を所定の吸引力特性と照合してコイルへ印加する
パルス幅変調電圧のオン／オフ比を決定することを特徴
とする請求項１記載の磁気駆動装置。
【請求項３】コイルの磁気吸引力を利用した磁気駆動
装置を備えた画像形成装置であって、前記磁気駆動装置
は、コイルに流れる電流値を検出する検出手段と、一定
電圧で駆動したときに前記電流値の変曲点を検知する検
知手段と、その検知した電流値に基づいて前記コイルへ
印加するパルス幅変調電圧のオン／オフ比を制御する制
御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】制御手段は検知手段で検知した変曲点の
電流値を所定の吸引力特性と照合してコイルへ印加する
パルス幅変調電圧のオン／オフ比を決定することを特徴
とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】磁気駆動装置はソレノイドであることを
特徴とする請求項３または４記載の画像形成装置。
【請求項６】磁気駆動装置はクラッチであることを特
徴とする請求項３または４記載の画像形成装置。