JP2012014009A - 電磁アクチュエータ検査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電磁アクチュエータが接続されているか否か、接続されている電磁アクチュエータのソレノイドが断線しているか否かを検査する。
【解決手段】画像形成装置１は、ＣＰＵ１１の制御下で、トランジスタＴｒ１が、電磁アクチュエータ２０のソレノイド２１への入力電力をＰＷＭ制御して、該電磁アクチュエータ２０をＰＷＭ駆動するとともに、該電磁アクチュエータ２０のＰＷＭ駆動におけるオフのタイミングにおいて、フィルタＦｔ、ダイオードＤ１及び抵抗Ｒ１からなる電圧検出部３０によって、電磁アクチュエータ２０のソレノイド２１に発生する電圧を検出してＣＰＵ１１の入力端子に入力し、ＣＰＵ１１が、該検出電圧に基づいて電磁アクチュエータ２０の接続の有無及びソレノイド２１の断線の有無を判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電磁アクチュエータ検査装置及び画像形成装置に関し、詳細には、電磁アクチュエータが接続されているか否か、接続されている電磁アクチュエータのソレノイドが断線しているか否かを検査する電磁アクチュエータ検査装置及び該電磁アクチュエータ検査装置を搭載する画像形成装置に関する。

プリンタ装置、複写装置、ファクシミリ装置、複合装置塔の画像形成装置においては、アクチュエータが複数用いられており、例えば、モータ、クラッチ、ソレノイド等のコイルの電磁力を動力として利用する電磁アクチュエータが、用紙搬送、トナー供給、作像駆動等において利用されている。

そして、画像形成装置においては、このような電磁アクチュエータが適切に接続されているか、断線しているかを検出する必要があるが、この検出方法としては、従来から、電磁アクチュエータを駆動させて、その負荷電流を電圧に変換して検出することで、電磁アクチュエータが接続されているか、電磁アクチュエータが断線しているかを検出方法が用いられている。

ところが、このように電磁アクチュエータを駆動させて、その負荷電流を電圧に変換する方法にあっては、大きな負荷電流を電圧に変換するために大容量の検出抵抗が必要となること、また、負荷電流を流すために小さな抵抗値の検出抵抗を使用するために、変換される電圧値も小さな電圧値となり、電圧検出用のコンパレータが必要になることから、検出性能の向上及びコストの低減化が要望されている。

また、従来、モータに過電流が流れた場合に出力を停止させる目的で、モータに流れる電流を抵抗で電圧に変換して、その電圧からモータに流れる過電流を過電流検知回路で検知し、過電流検知回路が過電流を検知している間、出力を停止させる技術が開示されている。この従来技術は、過電流検知回路がモータに流れる電流を検出することから、モータの接続・断線の検出にも利用することができる。

しかしながら、上記公報記載の従来技術にあっては、過電流検知回路がモータに流れる電流を検出することから、モータの接続・断線の検出にも利用することができるが、なお、大容量の検出抵抗と電圧検出用のコンパレータが必要となり、検出性能の向上及びコストの低減化を図る上で、改良の必要があった。

そこで、本発明は、電磁アクチュエータの接続及び断線の有無を高精度にかつ安価に検出する電磁アクチュエータ検査装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、ＰＷＭ駆動制御手段の制御下で、駆動手段が、電磁アクチュエータの駆動コイルへの入力電力をＰＷＭ制御して、該電磁アクチュエータをＰＷＭ駆動するとともに、該電磁アクチュエータのＰＷＭ駆動におけるオフのタイミングにおいて、電圧検出手段によって、該電磁アクチュエータの該駆動コイルに発生する電圧を検出し、判定手段が、該検出電圧に基づいて前記電磁アクチュエータの接続の有無と前記駆動コイルの断線の有無のうち少なくともいずれか一方を判定することを特徴としている。

また、本発明は、前記駆動手段が、前記電磁アクチュエータの前記駆動コイルに接続されているトランジスタであり、前記ＰＷＭ駆動制御手段が、該トランジスタのベースに前記ＰＷＭ信号を出力して該トランジスタをオン／オフ動作させて該電磁アクチュエータをＰＷＭ駆動させ、前記電圧検出手段が、該トランジスタと該電磁アクチュエータの駆動コイルとの接続点電圧を検出することを特徴としてもよい。

さらに、本発明は、前記電圧検出手段が、前記トランジスタと前記電磁アクチュエータの前記駆動コイルとの接続点電圧を積分した積分電圧を検出することを特徴としてもよい。

また、本発明は、前記電圧検出手段が、前記トランジスタと前記電磁アクチュエータの前記駆動コイルとの接続点電圧をダイオードでクランプした状態で検出することを特徴としてもよい。

本発明によれば、ＰＷＭ駆動のオフのタイミングで、電磁アクチュエータの電圧を検出するので、電磁アクチュエータの接続・断線の有無を正確にかつ安価に検出することができる。

本発明の一実施例を適用した画像形成装置の制御基板と電磁アクチュエータの要部回路構成図。 トランジスタのコレクタ部分の電圧波形の一例を示す図。 接続・断線検出信号の信号波形の一例を示す図。 電磁アクチュエータ接続・断線検出処理を示すフローチャート。

以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な実施例であるので、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明によって不当に限定されるものではなく、また、本実施の形態で説明される構成の全てが本発明の必須の構成要件ではない。

図１〜図４は、本発明の電磁アクチュエータ検査装置及び画像形成装置の一実施例を示す図であり、図１は、本発明の電磁アクチュエータ検査装置及び画像形成装置の一実施例を適用した画像形成装置１の制御基板１０及び電磁アクチュエータ２０の要部回路構成図である。

図１において、画像形成装置１は、複写装置、プリンタ装置、複合装置等の電子写真方式またはインク噴射方式等の画像形成方式で用紙、フィルム等の被画像形成媒体（以下、単に、用紙という。）に画像を形成する。画像形成装置１は、この画像形成において、給紙動作、作像動作等を行うのに、電磁アクチュエータ２０が用いられており、制御基板１０の制御下で、電磁アクチュエータ２０のソレノイド（駆動コイル）２１をＰＷＭ駆動して、電磁アクチュエータ２０の図示しない可動鉄心を稼働させて、電磁アクチュエータ２０に割り当てられている動作を行わせる。

制御基板１０は、画像形成装置１の全体の制御を行うとともに、電磁アクチュエータ２０の駆動制御及びアクチュエータ２０の接続・断線検査を行うＣＰＵ１１、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、フィルタＦｔ、ダイオードＤ２、トランジスタＴｒ１及び抵抗Ｒ２等を搭載しており、端子Ｔａ、Ｔｂに電磁アクチュエータ２０のソレノイド２１が接続されている。

ＣＰＵ（ＰＷＭ駆動制御手段、判定手段）１１は、その出力端子が、抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴｒ１のベースに接続されており、トランジスタＴｒ１は、そのエミッタが接地されている。抵抗Ｒ２は、波形整形用の抵抗であり、立上り時のオーバーシュート波形や立下り時のアンダーシュート波形の発生を防止している。トランジスタ（駆動手段）Ｔｒ１は、そのコレクタに、ダイオードＤ２を挟んで、端子Ｔａ、Ｔｂを介して電磁アクチュエータ２０のソレノイド（駆動コイル）２１が接続されているとともに、２４Ｖが印加されている。ＣＰＵ１１は、抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴｒ１のベースに、ＰＷＭ制御信号を出力し、トランジスタＴｒ１は、ベースにＰＷＭ制御信号が入力されると、該ＰＷＭ制御信号に応じて、オン／オフ動作して、トランジスタＴｒ１の接地端子であるエミッタとコレクタとの間、すなわち、ＧＮＤ−コレクタ間に、図２に示すような０Ｖと２４Ｖとの間で周期的に変化するパルス状のＰＷＭ駆動信号を発生させ、このＰＷＭ駆動信号を、端子Ｔａ、Ｔｂを介して電磁アクチュエータ２０のソレノイド２１に供給する。

トランジスタＴｒ１のコレクタに接続されているダイオードＤ２は、回生電流用のダイオードであり、電磁アクチュエータ２０をＰＷＭ駆動させた場合におけるオフタイミング時の逆起電圧の発生を防止する。

フィルタＦｔは、２つの抵抗Ｒ３、Ｒ４と２つのコンデンサＣ１、Ｃ２を備えた２段の積分回路であり、電磁アクチュエータ２０をＰＷＭ駆動させた場合に、ＰＷＭ制御周期で変動するトランジスタＴｒ１のコレクタ部分の電圧を定電圧に変換して、電磁アクチュエータ２０の接続・断線検出信号として生成する。

ダイオードＤ１は、電圧クランプ用のダイオードであり、５Ｖ電源に接続されている。ダイオードＤ１は、フィルタＦｔによって生成された電磁アクチュエータ２０の接続・断線検出信号を５Ｖ電源でクランプして、ＣＰＵ１１の入力端子に過電圧が印加されることを防止している。

抵抗Ｒ１は、論理固定用の抵抗であり、電磁アクチュエータ２０が未接続であったり、断線している場合に、ＣＰＵ１１の入力端子の論理が不定になることを防止している。

上記フィルタＦｔ、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１は、全体として、電磁アクチュエータ２０のＰＷＭ駆動におけるオフのタイミングにおいて、該電磁アクチュエータ２０のソレノイド（駆動コイル）２１に発生する電圧を検出する電圧検出部（電圧検出手段）３０として機能している。

そして、トランジスタＴｒ１によってＰＷＭ制御される電磁アクチュエータ２０のソレノイド２１に供給される駆動電圧のオンデューティ（Ｄｕｔｙ）と、フィルタＦｔで変換される定電圧の電圧値Ｖcontは、電磁アクチュエータ２０の駆動電源を、Ｖcc（本実施例では、ＤＣ２４Ｖ）、ＰＷＭ制御のオンデューティを、Ｄ［％］としたとき、次式（１）で示す関係にある。

Ｖcnt＝Ｖcc×（１００−Ｄ）／１００・・・（１）
次に、本実施例の作用について説明する。本実施例の画像形成装置１は、電磁アクチュエータ２０をＰＷＭ制御駆動中に、電磁アクチュエータ２０の接続・断線検出処理を行って、電磁アクチュエータ２０が接続されているか否か、また、電磁アクチュエータ２０のソレノイド２１が断線しているか否かを安価にかつ高精度に検出する。

本実施例の画像形成装置１は、画像処理装置１全体を制御するＣＰＵ１１を搭載する制御基板１０に、電磁アクチュエータ２０のソレノイド２１が接続されており、該制御基板１０に搭載されているトランジスタＴｒ１のベースに、ＣＰＵ１１の出力端子からＰＷＭ制御信号を出力して、トランジスタＴｒ１を所定のオンデューティでオン／オフ動作させる。トランジスタＴｒ１がオン／オフ動作することで、ダイオードＤ２を挟んだ端子Ｔａと端子Ｔｂに接続されている電磁アクチュエータ２０のソレノイド２１に該オンデューティでＰＷＭ制御されたＰＷＭ駆動電圧が印加され、電磁アクチュエータ２０が駆動制御される。

このときのトランジスタＴｒ１のコレクタ部分の電圧波形は、上記図２のように示すことができ、ＰＷＭ制御周期で、オン／オフを繰り返す。

フィルタＦｔは、このときの電磁アクチュエータ２０のソレノイド２１の端子Ｔｂの電圧、すなわち、トランジスタＴｒ１のコレクタ部分の電圧を、定電圧に変換し、ダイオードＤ１で５Ｖ電源にクランプして接続・断線検出信号として、ＣＰＵ１１の入力端子に入力する。この接続・断線検出信号Ｓａは、図３のように示すことができ、本実施例の画像形成装置１では、ＰＷＭ制御のオンデューティ（Ｄｕｔｙ）が５０％に設定されていて、上記式（１）によって、フィルタＦｔによって１２Ｖの定電圧に変換されるが、ダイオードＤ１によって、さらに５Ｖ近傍にクランプされるため、５Ｖ程度での定電圧に飽和する。

そして、ＣＰＵ１１は、入力端子に入力される接続・断線検出信号の電圧に基づいて、電磁アクチュエータ２０の接続・断線検出を行う。すなわち、電磁アクチュエータ２０が接続され、断線もしていない場合には、ＣＰＵ１１の入力端子には５Ｖ程度の電圧が入力されるが、電磁アクチュエータ２０が未接続、または、断線している場合には、ＣＰＵ１１の入力端子には、論理固定用の抵抗Ｒ１により接地レベル（ＧＮＤレベル）の電圧が入力されることになる。ＣＰＵ１１は、この入力電圧の電圧差を、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗの論理で認識して、電磁アクチュエータ２０が接続されているか、また、ソレノイド２１が断線しているか否かの検出を行う。ＣＰＵ１１は、入力電圧がＨｉｇｈのときには、電磁アクチュエータ２０が接続されていて、断線もしていない状態であると判断し、入力電圧がＬｏｗのときには、電磁アクチュエータ２０が未接続、または、電磁アクチュエータ２０のソレノイド２１が断線している状態であると判断する。

すなわち、ＣＰＵ１１は、図４に示すように、入力端子の入力電圧の論理がＨｉｇｈであるかチェックし（ステップＳ１０１）、入力電圧の論理がＨｉｇｈであると、電磁アクチュエータ２０が接続されており、かつ、ソレノイド２１が断線していない状態であると判定する（ステップＳ１０２）。

ステップＳ１０１で、入力電圧の論理がＬｏｗであると、ＣＰＵ１１は、電磁アクチュエータ２０が接続されていないか、または、電磁アクチュエータ２０のソレノイド２１が断線していると判定する（ステップＳ１０３）。

そして、上記実施例において、ＣＰＵ１１の入力端子の入力電圧がＨｉｇｈ論理であると判断する閾値電圧Ｖｉｓの最小値を、２Ｖとした場合、上記（１）式及びダイオードＤ１による電圧クランプにより、ＰＷＭ制御のオンデューティが０％（＝入力電圧が５Ｖ）〜９１．６％（＝入力電圧が２．０１６Ｖ）の範囲において、電磁アクチュエータ２０の接続・断線の検出を行うことができる。

このように、ＰＷＭ制御のオンデューティが０％のときであっても、電磁アクチュエータ２０の接続・断線の検出を行うことができるため、電磁アクチュエータ２０を駆動させていないときにも、電磁アクチュエータ２０の接続・断線の検出を行うことができる。

このように、本実施例の画像形成装置１は、ＣＰＵ１１の制御下で、トランジスタＴｒ１が、電磁アクチュエータ２０のソレノイド（駆動コイル）２１への入力電力をＰＷＭ制御して、該電磁アクチュエータ２０をＰＷＭ駆動するとともに、該電磁アクチュエータ２０のＰＷＭ駆動におけるオフのタイミングにおいて、フィルタＦｔ、ダイオードＤ１及び抵抗Ｒ１からなる電圧検出部３０によって、電磁アクチュエータ２０のソレノイド２１に発生する電圧を検出してＣＰＵ１１の入力端子に入力し、ＣＰＵ１１が、該検出電圧に基づいて電磁アクチュエータ２０の接続の有無及びソレノイド２１の断線の有無を判定している。

したがって、ＰＷＭ制御駆動のオフのタイミングで、電磁アクチュエータ２０のソレノイド２１の電圧を検出することで、電磁アクチュエータ２０の接続の有無及びソレノイド２１の断線の有無を検出しているので、従来のような検出抵抗やコンパレータを用いることなく、電磁アクチュエータ２０の接続の有無及びソレノイド２１の断線の有無を高精度にかつ安価に検出することができる。

また、本実施例の画像形成装置１は、ＣＰＵ１１からトランジスタＴｒ１のベースへＰＷＭ信号を出力して、トランジスタＴｒ１をオン／オフ動作させて、電磁アクチュエータ２０をＰＷＭ駆動させ、電圧検出部３０が、トランジスタＴｒ１と電磁アクチュエータ２０のソレノイド２１との接続点電圧を検出している。

したがって、より一層安価かつ高精度に電磁アクチュエータ２０の接続の有無及びソレノイド２１の断線の有無を検出することができる。

さらに、本実施例の画像形成装置１は、電圧検出部３０が、トランジスタＴｒ１と電磁アクチュエータ２０のソレノイド２１との接続点電圧を積分した積分電圧を検出している。

したがって、電磁ソレノイド２０のＰＷＭ駆動のオン／オフのタイミングに関わらず、電磁アクチュエータ２０の接続の有無及びソレノイド２１の断線の有無を高精度にかつ安価に検出することができる。

また、本実施例の画像形成装置１は、電圧検出ぶ３０が、トランジスタＴｒ１と電磁アクチュエータ２０のソレノイド２１との接続点電圧をダイオードＤ１でクランプした状態で検出している。

したがって、広範囲のＰＷＭ駆動のオン／オフデューティにおいて、電磁アクチュエータ２０の接続の有無及びソレノイド２１の断線の有無を高精度にかつ安価に検出することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例で説明したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明は、電磁アクチュエータを用いて可動部分を稼働させて画像形成する画像形成装置に利用することができる。

１ 画像形成装置
１０ 制御基板
１１ ＣＰＵ
Ｒ１ 抵抗
Ｄ１ ダイオード
Ｆｔ フィルタ
Ｄ２ ダイオード
Ｔｒ１ トランジスタ
Ｒ２ 抵抗
Ｔａ、Ｔｂ 端子
Ｒ３、Ｒ４ 抵抗
Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ
２０ 電磁アクチュエータ
２１ ソレノイド

特開２０００−２２３４８５号公報

Claims (5)

1. 電磁アクチュエータの駆動コイルへの入力電力をＰＷＭ制御して、該電磁アクチュエータをＰＷＭ駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段にＰＷＭ信号を出力して前記電磁アクチュエータをＰＷＭ駆動させるＰＷＭ駆動制御手段と、
   前記電磁アクチュエータのＰＷＭ駆動におけるオフのタイミングにおいて、該電磁アクチュエータの前記駆動コイルに発生する電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電圧検出手段の検出した電圧に基づいて、前記電磁アクチュエータの前記駆動手段への接続の有無と前記駆動コイルの断線の有無のうち少なくともいずれか一方を判定する判定手段と、
   を備えていることを特徴とする電磁アクチュエータ検査装置。
2. 前記駆動手段は、前記電磁アクチュエータの前記駆動コイルに接続されているトランジスタであり、
   前記ＰＷＭ駆動制御手段は、前記トランジスタのベースに前記ＰＷＭ信号を出力して該トランジスタをオン／オフ動作させて前記電磁アクチュエータをＰＷＭ駆動させ、
   前記電圧検出手段は、前記トランジスタと前記電磁アクチュエータの前記駆動コイルとの接続点電圧を検出することを特徴とする請求項１記載の電磁アクチュエータ検査装置。
3. 前記電圧検出手段は、前記トランジスタと前記電磁アクチュエータの前記駆動コイルとの接続点電圧を積分した積分電圧を検出することを特徴とする請求項２記載の電磁アクチュエータ検査装置。
4. 前記電圧検出手段は、前記トランジスタと前記電磁アクチュエータの前記駆動コイルとの接続点電圧をダイオードでクランプした状態で検出することを特徴とする請求項２または請求項３記載の電磁アクチュエータ検査装置。
5. 可動部分を電磁アクチュエータで動作させて画像形成するとともに、該電磁アクチュエータの接続の有無及び断線の有無を検出する電磁アクチュエータ検査部を搭載する画像形成装置において、
   前記電磁アクチュエータ検査部として、請求項１から請求項４のいずれかに記載の電磁アクチュエータ検査装置を搭載していることを特徴とする画像形成装置。

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