JP2018121042A - フラッパ型ソレノイド及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ソレノイドの可動板のための消音材に粘性物質が付着しても可動板を復帰させる。【解決手段】 可動部材に対向する前記磁性材の対向部に張り付けられた消音材が接触するソレノイドにおいて、消音材が可動部材に対して接触する面積は、磁性材の対向部が可動部材と対向する面の面積よりも小さく、且つ、消音材が可動部材と接触した状態で可動部材の単位面積当りに働く前記可動部材の離間力が所定値より大きいことを特徴とするソレノイド。【選択図】 図８

Description

本発明は、フラッパ型ソレノイドに関し、ソレノイドが可動した際の音を低減する消音材を有するソレノイドに関する。

フラッパ型ソレノイド（以下、ソレノイドとも記述する）には、可動板を吸引した時に可動板と、対向する部材（ヨーク）が接触することで生じる金属音を低減するために消音材が設けられる。この消音材としては、ソレノイドの形状に対して十分に消音効果が発揮されるサイズの部材が貼られる。例えば、特許文献１にはソレノイドの可動板と対向する磁性芯の上に昇温材を設けた構成が提案されている。

特開平７−２９５３１８号公報

ここでソレノイドは可動板の先端を、相手のギア側の爪に引っ掛ける（又は解除する）ことで駆動力の伝達の切り替えに使用される用途が多い。このような構成では、可動板の先端に対向しても受けられた消音材がギアの近傍に配置される、したがって、ギアに塗布されるグリスやオイル等の粘性物質が消音材に付着することもある。粘性物質がソレノイドの消音材に付着すると、ソレノイドの有する可動板の離間力に対し、粘性物質の付着による消音材と可動板間の吸着力がソレノイドの離間力を打ち消す方向に作用する。そのため可動板の戻り時間に遅れが生じたり、場合によっては可動板が復帰しなくなることがあった。

上記課題を解決するための本発明のソレノイドは、コイルと、磁性材と、前記コイルに電流を供給した場合に前記磁性材に近づく方向に動く可動部材と、前記コイルに電流を供給しない場合に前記可動部材を前記磁性材から離間させるための付勢部材と、前記コイルに電流を供給した場合に、前記可動部材とを備え、前記可動部材に対向する前記磁性材の対向部に張り付けられた消音材が接触し、前記消音材が前記可動部材に対して接触する面積は、前記磁性材の前記対向部が前記可動部材と対向する面の面積よりも小さく、且つ、前記消音材が前記可動部材と接触した状態で前記可動部材の単位面積当りに働く前記可動部材の離間力が所定値より大きいことを特徴とする。

また、本発明の他のソレノイドは、コイルと、磁性材と、前記コイルに電流を供給した場合に前記磁性材に近づく方向に動く可動部材と、前記コイルに電流を供給しない場合に前記可動部材を前記磁性材から離間させるための付勢部材と、前記コイルに電流を供給した場合に、前記磁性材とを備え、前記磁性材と対向する前記可動部材の対向部に張り付けられた消音材が接触し、前記消音材が前記磁性材に対して接触する面積は、前記磁性材の前記対向部が前記可動部材と対向する面の面積よりも小さく、且つ、前記消音材が前記磁性材と接触した状態で前記可動部材の単位面積当りに働く前記可動部材の離間力が所定値より大きいことを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、画像を担持するための像担持体と、前記像担持体に対して当接離間される転写部材と、前記転写部材を当接離間するためのソレノイドと、を備え、前記ソレノイドは、コイルと、磁性材と、前記コイルに電流を供給した場合に前記磁性材に近づく方向に動く可動部材と、前記コイルに電流を供給しない場合に前記可動部材を前記磁性材から離間させるための付勢部材と、前記コイルに電流を供給した場合に、前記可動部材とを備え、前記可動部材に対向する前記磁性材の対向部に張り付けられた消音材が接触し、前記消音材が前記可動部材に対して接触する面積は、前記磁性材の前記対向部が前記可動部材と対向する面の面積よりも小さく、且つ、前記消音材が前記可動部材と接触した状態で前記可動部材の単位面積当りに働く前記可動部材の離間力が所定値より大きく、前記ソレノイドに電力を供給するための電源と、を有することを特徴とする。

また、本発明の他の画像形成装置は、画像を担持するための像担持体と、前記像担持体に対して当接離間される転写部材と、前記転写部材を当接離間するためのソレノイドと、を備え、前記ソレノイドは、コイルと、磁性材と、前記コイルに電流を供給した場合に前記磁性材に近づく方向に動く可動部材と、前記コイルに電流を供給しない場合に前記可動部材を前記磁性材から離間させるための付勢部材と、前記コイルに電流を供給した場合に、前記磁性材とを備え、前記磁性材と対向する前記可動部材の対向部に張り付けられた消音材が接触し、前記消音材が前記磁性材に対して接触する面積は、前記磁性材の前記対向部が前記可動部材と対向する面の面積よりも小さく、且つ、前記消音材が前記磁性材と接触した状態で前記可動部材の単位面積当りに働く前記可動部材の離間力が所定値より大きく、前記ソレノイドに電力を供給するための電源と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ソレノイドの可動板のための消音材に粘性物質が付着しても可動板を復帰させることができる。

本発明に係る画像形成装置の概略図 実施例に係る欠歯ギア機構の概略図 実施例に係る一次転写離間機構の概略図 実施例に係る一次転写離間機構のカム配置 実施例に係る一次転写離間機構のカム位相関係 実施例に係るソレノイド駆動回路 実施例に係るソレノイド構成図 実施例に係るソレノイド寸法図 実施例に係る消音材サイズとフラッパ動作時間の関係 実施例に係る複数の消音材とした時の寸法図

［実施例１］
本発明のフラッパ型ソレノイドが適用される装置の一例として画像形成装置を挙げて説明する。以下に、画像形成装置の一例としてのカラーレーザービームプリンタ１００（以下、プリンタ本体１００と記述する）の構成を図１に示す。プリンタ本体１００は着脱自在なプロセスカートリッジ５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を備えている。以降の説明では、各色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋに係る構成において、各色を示す符号が省略されている場合にはすべての色の機能及び構成に共通なものとして色に係る符号を省略して説明する。プロセスカートリッジ５は、それぞれ現像剤としてのトナー（以降トナーと記述する）が格納されているトナー容器２３を有する。そして更に、感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像ローラ３、クリーニング手段４、廃トナー容器２４で一体的に構成され、露光手段７と共に画像形成手段１０１の一例を成している。露光手段７から出射されるレーザ光により公知である電子写真プロセスの一連の処理が行われ、感光体ドラム１上に未定着トナー像が形成される。

転写手段の一例である中間転写ユニット１０２は、像担持体である中間転写体としてのベルト８、駆動ローラ９、二次転写対向ローラ１０と、感光ドラム１に対向して中間転写ベルト８の内側に配設された転写部材としての一次転写ローラ６から構成される。感光体ドラム１上のトナー像は、公知の電子写真プロセス処理によって矢印α方向に駆動する中間転写ベルト８へ転写され、更に、中間転写ベルト８上に重ね合わされたトナー像は二次転写ローラ１１部まで搬送されてきた記録材としての用紙Ｐに転写される。ここで、中間転写ベルト８上に残ったトナーは、中間転写ベルトクリーニング手段２１によって除去され、廃トナー回収容器２２へ回収される。

給紙カセット１３に積載された記録紙Ｐは、給紙ローラ１４、搬送ローラ１５、レジストローラ１６を介して、所定のタイミングで二次転写ローラ１１に搬送される。

二次転写ローラ１１で記録紙Ｐに転写されたトナー像は定着装置１７内の加熱ローラ１８及び加圧ローラ１９によって記録紙Ｐに定着され、排紙ローラ２０を介して排出される。

２５は本体の制御を行うための電気回路が搭載された制御基板であり、制御基板２５にはＣＰＵ２６が搭載されている。ＣＰＵ２６は、記録紙Ｐの搬送に関する駆動源（不図示）やプロセスカートリッジ５の駆動源（不図示）の制御、画像形成に関する制御、更には故障検知に関する制御など、本体の動作を一括して制御している。また、スイッチング電源２８は、電源ケーブル２９から入力される交流電源電圧を、本体で使用するＤＣ電圧に変換し、制御基板２５などに電力として供給している。

次に本実施例における一次転写ローラ６の当接離間機構について図２と図３を用いて説明する。一次転写ローラ６の当接離間動作のための駆動伝達を行う欠歯ギアは、図２中の第１欠歯ギア７０、第２欠歯ギア７１及びその同軸にある係止爪７２の３つが軸方向に並列配置される構成となっている。そして、係止爪７２はフラッパ型電磁ソレノイド６０（以下、ソレノイド６０と称す）のフラッパ６１に引っ掛かった状態で駆動が停止している。ここでソレノイド６０のフラッパ６１を動作し、係止爪７２を解除すると、第２欠歯ギア７１が第１欠歯ギア７０との間に組み込まれたバネ７４の力により回転動作を開始する。第２欠歯ギア７１が駆動され、決められた位相（第２欠歯ギア７１と第１欠歯ギア７０の歯型が同位相となる位相）で両ギアが係合し、駆動が連結される。そして、第１欠歯ギア７０が駆動源からの入力ギア７５と噛み合い、駆動が出力軸７６に伝達される。出力軸７６の駆動力は、不図示のギア列を介し、最終的に図３中の最終出力ギア７８へ伝達される。ここで、最終出力ギア７８は、欠歯ギア対（７０、７１）が１周する毎に決まった位相分、動作するよう構成されている。

一次転写ローラ６の離間は最終出力ギア７８と同軸上に位相固定された離間カム７９、８０（図４参照）がある。そして、それに追従して動く左右の離間スライダ８１が往復運動することにより一次転写ローラ軸受８２がスライダ８１の傾斜面より押し上げられ一次転写ローラ６が離間される。ここで、離間カム７９は図３中の左側のスライダ８１を動かす為のカムであり、これによりＢｋの一次転写ローラ６Ｋの当接離間を行っている。一方、離間カム８０は図３中の右側のスライダ８１を動かす為のカムであり、これによりＹ，Ｍ，Ｃの一次転写ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ（図３中は転写ローラを１本のみ記載している）の当接離間を行っている。

また、図５は本実施例における離間カム７９、８０の状態を示したものである。尚、本実施例においては図２中の第２欠歯ギア７１が１周回転するごとに図３中の最終出力ギア７８が時計周りに１／３回転（１２０°回転）するものとする。

始めにスタンバイモードの場合にはＢｋ用の離間カム７９及びＹ、Ｍ、Ｃ用の離間カム８０は左右両方のスライダ８１を共に動かす位相となり、全ての一次転写ローラ６が離間される。スタンバイ状態からカラーモードへ遷移する際には、第２欠歯ギア７１を１周回転させる。これによって離間カム７９、８０は左右両方のスライダ８１を共に動かさない位相となり、全ての一次転写ローラ６が当接する。更に、第２欠歯ギア７１を１周回転させると、離間カム７９は左側のスライダ８１を動かさず、離間カム８０は右側のスライダ８１を動かす位相となり、Ｂｋ用の転写ローラ６Ｋだけ当接されたモノクロモードへと遷移する。更に第２欠歯ギア７１が１周回転すると再びスタンバイモードへと遷移する。このように、ＣＰＵ２６はソレノイド６０を１回駆動する毎に一時転写ローラの当接状態を切替えることが可能となっている。

図６に本実施例におけるソレノイド６０の駆動回路を示す。本実施例ではＣＰＵ２６がトランジスタ９０をＯＮ／ＯＦＦすることで、ソレノイド６０の駆動を制御している。ここで、９１はベース抵抗、９２はトランジスタ９０をＯＦＦした時に電流を回生させるためのダイオードである。

次に、図７に本実施例におけるソレノイド６０の構成を示す。図７（ａ）は、ソレノイド６０を側面から見た図であり、可動部材（可動板）としてのフラッパ６１はフレーム６２の一部を支点とし、付勢部材としてのバネ６３によって磁性材としての鉄心６５から引き離された状態となっている。この鉄心６５にはコイル６４が巻かれており、このコイル６４にスイッチング電源２８からケーブル６７を介して電流を流すことで磁性材としての鉄心に磁力が発生し、フラッパ６１が引き寄せられる。６６はフラッパ６１を引き寄せた際にフラッパ６１と対向する対向部としてのフレーム６２の接触した際の打撃音を緩和させる為の消音材である。尚、図７（ｂ）は、図７（ａ）のソレノイド６０をフラッパ側から見た図（フラッパは記載していない）である。また、図８（ａ）ではフレーム６２におけるフラッパ６１の支点からバネ６３及び消音材６６までの具体的な寸法を示している。また、図８（ｂ）は消音材６６及びフレーム６２における消音材貼り付け部の寸法をそれぞれ示している。

本実施例では、説明の簡略化のため、ソレノイド６０の取付姿勢とフラッパ６１の重量の影響は無いものとして説明する。本実施例において、ソレノイド６０がフラッパ６１を引き寄せた状態におけるバネ６３の力（図８（ａ）中の矢印方向の力）Ｆａ＝９００［ｍＮ］とした時、消音材６６部におけるフラッパ６１には、レバー比で決まる離間力Ｆｂ＝３００［ｍＮ］の力が作用する。この時の消音材６６の単位面積あたりに作用する離間力Ｆｃは次の式１の計算で求めることができる。
Ｆｃ＝３００［ｍＮ］／（１２×２）［ｍｍ^２］＝１２．５［ｍＮ／ｍｍ^２］・・・（式１）
また、消音材６６のサイズ（１２［ｍｍ］×２［ｍｍ］）は、フレーム６２における消音材の貼り付け部の面積（１５［ｍｍ］×４［ｍｍ］）に対して２／５（２／３以下）のサイズとしている。

図９は、本実施例におけるソレノイド６０の消音材６６に粘性物質を付着した場合と付着しない場合（ＡとＢ、Ａは付着有り、Ｂは付着無し）において、消音材６６の単位面積あたりのフラッパ離間力と、フラッパ復帰時間の測定結果の一例である。ここで、復帰時間とは、ＣＰＵ２６がトランジスタ９０をＯＦＦしてからフラッパ６１が第２欠歯ギア７１引っ掛かる位置まで戻る時間である。本実施例において、図２中の第２欠歯ギア７１が１周回転する時間は１８０［ｍｓｅｃ］であり、ＣＰＵ２６は一次転写ローラ６の当接状態を変更（フラッパ６１を吸引）する際、図６のトランジスタ９０を１００［ｍｓｅｃ］間ＯＮし、その後ＯＦＦしている。つまり、ＣＰＵ２６がトランジスタ９０をＯＦＦしてから８０［ｍｓｅｃ］以内にフラッパ６１が第２欠歯ギア７１引っ掛かる位置までに戻る必要がある。

図９において、粘性物質が付着したサンプルＡにおいては、消音材６６の単位面積当たりの離間力Ｆｃが小さくなるにつれて、復帰時間が長くなる傾向が顕著である。この理由は、サンプルＡの消音材６６に付着した粘性物質の粘着力がフラッパ６１の離間力を妨げているからである。粘着物質が付着したサンプルＡにおいても復帰時間が８０［ｍｓｅｃ］以内とするための離間力の所定値は、図９よりＦｃ＞８．５［ｍＮ／ｍｍ^２］が必要である。従って、上記の式（１）で算出した離間力（Ｆｃ＝１２．５）であれば消音材６６に粘性物質が付着した場合であっても復帰時間は８０［ｍｓｅｃ］以内となることを示している。

このように構成すれば、消音材６６に粘性が生じた場合であってもフラッパ６１の復帰時間に与える影響、すなわち、動作時間の遅れを低減することができる。本実施例では、約２倍以下に低減することができる。

本実施例では、消音材６６を１枚とする構成で説明したが、例えば、その他の構成として図１０に示すように、消音材６６を複数枚（図１０では例として２枚）としてもよい。図１０のように２枚（２つ）の消音材を対向部としてのフレーム６２上の異なる位置に張り付ける構成としてもよい。このように、消音材を複数枚とした場合でも、消音材６６の合計の面積が図８（ｂ）と同じであれば、同程度の効果が期待できる。

以上、説明したように本実施例の消音材を用いることによる、粘性物質が付着して消音材が粘性を持つ状態が発生した場合でも、フラッパの動作が影響を受け難くすることが可能となる。なお、粘性物質が付着する以外に、消音材の材料の物性が変更されて粘性を持つ状態になった場合でも本発明を適用すれば上記と同様の効果を奏する。

また、上記実施例においては消音材を鉄心に対するフラッパの対向部に張り付ける構成について説明した。しかし、この構成に限らず、フラッパ側に消音材を張り付けた構成でも適用可能である。

６０ フラッパ型電磁ソレノイド
６１ フラッパ
６２ フレーム
６３ バネ
６４ コイル
６５ 鉄心
６６ 消音材
６７ ケーブル

Claims (10)

1. コイルと、磁性材と、前記コイルに電流を供給した場合に前記磁性材に近づく方向に動く可動部材と、前記コイルに電流を供給しない場合に前記可動部材を前記磁性材から離間させるための付勢部材と、前記コイルに電流を供給した場合に、前記可動部材と、前記可動部材に対向する前記磁性材の対向部に張り付けられた消音材が接触するソレノイドにおいて、
   前記消音材が前記可動部材に対して接触する面積は、前記磁性材の前記対向部が前記可動部材と対向する面の面積よりも小さく、且つ、前記消音材が前記可動部材と接触した状態で前記可動部材の単位面積あたりに働く前記可動部材の離間力が所定値より大きいことを特徴とするソレノイド。
2. コイルと、磁性材と、前記コイルに電流を供給した場合に前記磁性材に近づく方向に動く可動部材と、前記コイルに電流を供給しない場合に前記可動部材を前記磁性材から離間させるための付勢部材と、前記コイルに電流を供給した場合に、前記磁性材と、前記磁性材と対向する前記可動部材の対向部に張り付けられた消音材が接触するソレノイドにおいて、
   前記消音材が前記磁性材に対して接触する面積は、前記磁性材の前記対向部が前記可動部材と対向する面の面積よりも小さく、且つ、前記消音材が前記磁性材と接触した状態で前記可動部材の単位面積あたりに働く前記可動部材の離間力が所定値より大きいことを特徴とするソレノイド。
3. 前記接触する面積は、前記対向部の前記対向する面の面積の２／３以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のソレノイド。
4. 前記消音材の前記接触する面積をＳ（ｍｍ２）とすると、前記可動部材の離間力をＦ（ｍＮ）とした場合、Ｆ÷Ｓ＞８．５（ｍＮ／ｍｍ２）であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のソレノイド。
5. 複数の前記消音材を有し、前記複数の前記消音材の夫々は、異なる位置に張り付けられており、前記複数の消音材の前記接触した面積の合計はＳ（ｍｍ２）であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のソレノイド。
6. 記録材に画像を形成する画像形成装置において、
   画像を担持するための像担持体と、
   前記像担持体に対して当接離間される転写部材と、
   前記転写部材を当接離間するためのソレノイドと、を備え、
   前記ソレノイドは、コイルと、磁性材と、前記コイルに電流を供給した場合に前記磁性材に近づく方向に動く可動部材と、前記コイルに電流を供給しない場合に前記可動部材を前記磁性材から離間させるための付勢部材と、前記コイルに電流を供給した場合に、前記可動部材とを備え、前記可動部材に対向する前記磁性材の対向部に張り付けられた消音材が接触し、前記消音材が前記可動部材に対して接触する面積は、前記磁性材の前記対向部が前記可動部材と対向する面の面積よりも小さく、且つ、前記消音材が前記可動部材と接触した状態で前記可動部材の単位面積あたりに働く前記可動部材の離間力が所定値より大きく、
   前記ソレノイドに電力を供給するための電源と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 記録材に画像を形成する画像形成装置において、
   画像を担持するための像担持体と、
   前記像担持体に対して当接離間される転写部材と、
   前記転写部材を当接離間するためのソレノイドと、を備え、
   前記ソレノイドは、コイルと、磁性材と、前記コイルに電流を供給した場合に前記磁性材に近づく方向に動く可動部材と、前記コイルに電流を供給しない場合に前記可動部材を前記磁性材から離間させるための付勢部材と、前記コイルに電流を供給した場合に、前記磁性材とを備え、前記磁性材と対向する前記可動部材の対向部に張り付けられた消音材が接触し、前記消音材が前記磁性材に対して接触する面積は、前記磁性材の前記対向部が前記可動部材と対向する面の面積よりも小さく、且つ、前記消音材が前記磁性材と接触した状態で前記可動部材の単位面積あたりに働く前記可動部材の離間力が所定値より大きく、前記ソレノイドに電力を供給するための電源と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
8. 前記接触する面積は、前記対向部の前記対向する面の面積の２／３以下であることを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置。
9. 前記消音材の前記接触する面積をＳ（ｍｍ２）とすると、前記可動部材の離間力をＦ（ｍＮ）とした場合、Ｆ÷Ｓ＞８．５（ｍＮ／ｍｍ２）であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 複数の前記消音材を有し、前記複数の前記消音材の夫々は、異なる位置に張り付けられており、前記複数の消音材の前記接触した面積の合計はＳ（ｍｍ２）であることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
    

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