JP2018019043A - ソレノイド駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ソレノイドに印加する電圧を開始電圧から漸次上昇させてソレノイドを作動させる場合に、ソレノイドを作動させた後のソレノイドの発熱を抑制できるソレノイド駆動装置を提供する。【解決手段】ソレノイド１１０は、電圧を印加されて作動する。検知部１２０は、ソレノイド１１０の作動を検知する。制御部２０１は、ソレノイド１１０に印加する電圧を、ソレノイド１１０が作動しない開始電圧から漸次上昇させる。制御部２０１は、検知部１２０によりソレノイド１１０の作動が検知されるとソレノイド１１０に印加する電圧を遮断する。【選択図】図４

Description

本発明は、ソレノイドに電圧を印加して作動させるソレノイド駆動装置に関する。

ソレノイドに電圧を印加して作動させるソレノイド駆動装置が開発されている。特許文献１には、手動操作により交流電源に接続された電源スイッチを、ソレノイドにより電気信号的に遮断して、装置本体への電力供給を停止させる画像形成装置が示される。

ソレノイド駆動装置では、環境温度のばらつきやソレノイドの製品のばらつきに応じて、作動する電圧が異なってくる。そのため、ソレノイド駆動装置では、実際に作動する電圧値よりもかなり大きな電圧を印加して確実に作動させる必要がある。しかし、ソレノイドに必要以上の電圧を印加すると、ソレノイドが作動した際の作動音が大きくなる。

そこで、特許文献２のソレノイド駆動装置では、ソレノイドに印加する電圧を、ソレノイドに印加した際にソレノイドが作動しないレベルの開始電圧からソレノイドが確実に作動する終了電圧まで漸次上昇させている。これにより、電圧の上昇過程においてソレノイドに応じた電圧でソレノイドが静かに作動するようになった。

特開２０００−１１６０２８号公報 特開２０１４−９１９２１号公報

ソレノイド駆動装置では、環境温度のばらつきやソレノイドの製品のばらつきに応じて、ソレノイドが実際に作動する電圧値が大きく異なってくる。そのため、特許文献２のソレノイド駆動装置では、ソレノイドが作動した後にソレノイドに印加する電圧を最大値まで上昇させているため、実際に磁性体が移動した後、ソレノイドにかなり大きな電流が流れてしまう。これにより、ソレノイドの発熱が大きくなる傾向があった。

本発明は、ソレノイドを作動させた後のソレノイドの発熱を抑制できるソレノイド駆動装置を提供することを目的としている。

本発明のソレノイド駆動装置は、電圧を印加されて作動するソレノイドと、前記ソレノイドの作動を検知する検知手段と、前記ソレノイドに印加する電圧を前記ソレノイドが作動しない開始電圧から漸次上昇させ、かつ、前記検知手段により前記ソレノイドの作動が検知されると前記ソレノイドに印加する電圧を遮断する制御手段と、を備えるものである。

本発明によれば、ソレノイドを作動させた後のソレノイドの発熱を抑制できるソレノイド駆動装置を提供することができる。

画像形成装置の構成の説明図である。 画像形成装置の外観の斜視図である。 画像形成装置の制御系のブロック図である。 電源装置の回路図である。 電源スイッチの構成の説明図である。（ａ）はＯＮ状態、（ｂ）はＯＦＦ状態である。 画像形成装置における動作モードの切替の説明図である。 ソレノイドの温度と吸着力の関係の線図である。 ソレノイドのばらつきと吸着力の関係の説明図である。 比較例におけるコイルの印加電圧の説明図である。 コイルの電圧印加時間とコイル温度の関係の説明図である。 測定モードの制御のフローチャートである。 プラグインオフモードの制御のフローチャートである。 実施の形態２における電源回路の回路図である。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

＜実施の形態１＞
実施の形態１では、画像形成装置の電源装置におけるソレノイド駆動装置の実施の形態を説明する。

（画像形成装置）
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１の装置本体１０の上部に画像読取装置１５が配置されている。

画像形成手段の一例である画像形成部２は、記録媒体の一例であるシートに画像を形成する。画像形成部２は、感光ドラム２１の周囲に、帯電ローラ２２、露光装置２３、現像装置２４、転写ローラ２６、及びドラムクリーニング装置２７を配置している。感光ドラム２１は、周面に感光層を有し、矢印Ａ方向に回転駆動される。

帯電ローラ２２は、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されて感光ドラム２１の周面を均一な電位に帯電する。露光装置２３は、帯電された感光ドラム２１の周面にレーザービームを走査して、露光された感光層の電荷を放電させることにより、画像の静電潜像を形成する。

現像装置２４は、回転する現像ローラ２４ａにトナー（磁性トナー）を担持させて感光ドラム２１との対向部へ搬送する。現像装置２４は、現像ローラ２４ａに直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加することにより、現像ローラ２４ａから感光ドラム２１へトナーを移転させて静電潜像をトナー像に現像する。

転写ローラ２６は、感光ドラム２１に当接してシートを挟持搬送する転写部Ｔのニップを形成する。シートカセット１４から給送されたシートＳが転写部Ｔを搬送される過程で、転写ローラ２６にトナーの帯電極性と逆極性の高電圧が印加されることにより、感光ドラム２１に担持されていたトナー像がシートへ転写される。

シート給送部３は、画像形成される未使用のシートＳを、シートカセット１４に積層状態で収容する。ピックアップローラ３１は、シートカセット１４に積載されたシートＳのうち最上面の１枚をシートカセット１４から送り出す。分離部３６は、最上位のシートをレジストローラ３２へ送り出して、重送シートをシートカセット１４へ引き戻す。レジストローラ３２は、停止状態でシートＳを受け入れ、感光ドラム２１上のトナー像が転写部Ｔへ搬送されるタイミングに合わせて、転写部ＴへシートＳを給送する。

定着装置３３は、定着ローラ３３ａと加圧ローラ３３ｂとを圧接して、シートを加熱しつつ挟持搬送する加熱部Ｎのニップを形成する。トナー像を転写されたシートが加熱部Ｎを搬送される過程で、定着ローラ３３ａが画像面を加熱することにより、トナー像が融解して画像がシートＳに定着される。

排出ローラ３５は、定着装置３３から排出されたシートを画像形成装置１の排出部１６に排出して積載する。ドラムクリーニング装置２７は、クリーニングブレードを感光ドラム２１に摺擦させて感光ドラム２１の転写残トナーをクリーニングする。

（画像読取装置）
画像読取装置１５は、原稿台ガラス２８上に載置された原稿Ｍの下面の画像を矢印Ｂ方向に移動する読取ヘッド３０により読み取って画像データを生成する。原稿Ｍは、画像面を下向きにして原稿台ガラス２８上に載置され、開閉自在な押圧板２９に押圧されて、原稿台ガラス２８に密着している。露光装置２３は、画像読取装置１５で生成された画像データを走査線に展開して二値の画像信号を形成し、二値の画像信号によってレーザー光源をＯＮ−ＯＦＦ制御することにより複写画像の静電潜像を形成する。

（両面印刷パス）
両面印刷用の搬送パスＰＴ２は、シートＳの両面に画像を形成する際に使用される。第１面に画像が定着されたシートＳは、後端が排出ローラ３５を通過し終わる前に排出ローラ３５を停止させ、逆転させることにより、搬送パスＰＴ２に導かれる。シートＳは、搬送パスＰＴ２に沿って下降し、搬送パスＰＴ２の下端で向きを変えて、レジストローラ３２に合流する。そして、レジストローラ３２によって、転写部Ｔへ送り出されて第２面にもトナー像が転写され、定着装置３３によって画像がシートの第２面に定着される。その後、両面に画像が形成されたシートが排出ローラ３５によって排出部１６に排出される。

（装置本体）
図２は画像形成装置の外観の斜視図である。図２に示すように、画像形成装置１の装置本体１０の前面側には、操作部１１、左前扉１２、及び右前扉１３が配設されている。左前扉１２及び右前扉１３は、図１に示す画像形成部２を保守点検したり、現像剤補給容器２４ｂを交換したりする際に開閉される。

画像形成装置１は、ユーザーがアクセス可能な場所に電源スイッチ１０１を備える。ユーザーは、電源スイッチ１０１をオンすることで、画像形成装置１を使用可能な状態にすることができる。また、電源スイッチ１０１をオフすることで、画像形成装置１を使用不可能な状態にすることができる。

（画像形成装置の制御系）
図３は画像形成装置の制御系のブロック図である。図４は電源装置の回路図である。

図３に示すように、制御部２０１は、ＲＯＭ２０８に記録されたデータ及びプログラムをＲＡＭ２０９に保持して、ＣＰＵ２１０が必要な演算と処理とを実行することにより、画像形成装置１を総括的に制御する。制御部２０１は、外部のコンピュータ６０から送られてくる画像情報や画像読取装置１５で取り込んだ原稿の画像情報を受信して保持する。制御部２０１は、画像情報を画像処理して露光信号を生成し、画像形成にリンクしたタイミングで画像形成部２に送信する。

操作部１１は、タッチパネルを有する液晶画面、キースイッチ、設定スイッチが配列される。画像形成装置１を使用するとき、ユーザーは、操作部１１を操作して、画像形成枚数、シートサイズ情報、画質等の画像形成条件を指定する。また、ユーザーは、操作部１１を通じて、シートの詰まりやトナー切れ等を通知される。操作部１１は、装置本体（１０：図１）の動作状態を表示する。

図４に示すように、電源スイッチ１０１の入力側の電源端子１０２は、交流電源１３０に接続されている。電源スイッチ１０１の出力側の接点１１５は、電源回路１５０の変圧器１５２に接続されている。電源スイッチ１０１は、手動操作によりＯＮ／ＯＦＦされて、交流電源１３０に対して電源回路１５０を接続／切断する。

電源スイッチ１０１は、ソレノイド１１０を内蔵している。電源スイッチ１０１は、ソレノイド１１０に電圧を印加することにより、電気信号的に電源スイッチ１０１をＯＦＦして、交流電源１３０に対して電源回路１５０を切断することができる。

電源スイッチ１０１がＯＮ状態の場合、電源回路１５０が作動して、出力端子１５４に２４Ｖの直流電圧を出力する。変圧器１５２は、交流電源１３０の１００Ｖの交流電圧を２４Ｖの交流電圧に変換する。ブリッジ回路１５１は、２４Ｖの交流電圧を整流して直流電圧に変換する。大容量コンデンサ１５３は、直流電圧を平滑する。

電源手段の一例である大容量コンデンサ１５３及び電源部２１５は、電源スイッチ１０１の導通が遮断に切り替わった後の検知部１２０、制御部２０１、及びコイル１１３に電力を供給可能である。大容量コンデンサ１５３は、後述するプラグインオフモードへの移行時に、電源スイッチ１０１がＯＦＦされた後も数十秒間にわたって制御部２０１への電力供給を継続することができる。電源部２１５は、大容量コンデンサ１５３の電圧を変換するスイッチング電源を内蔵し、制御部２０１で用いる３．３Ｖの直流電圧と、ソレノイド１１０に用いる１２Ｖの直流電圧と、を出力する。

フォトカプラ１２１は、検知部１２０及び制御部２０１へ電力供給を行う交流電源の導通／遮断を検知する。検知部１２０は、フォトカプラ１２１により交流電源の遮断を検知した時に、ソレノイド１１０が作動したことを検知する。電源スイッチ１０１の出力側の接点１１５は、検知部１２０にも接続されている。検知部１２０は、電源スイッチ１０１がＯＮ状態のとき、交流電源１３０の周波数でフォトカプラ１２１に電流が流れる／遮断を繰り返し、出力電圧をＬｏレベル（０Ｖ）／Ｈｉレベル（３．３Ｖ）を繰り返す。制御部２０１は、検知部１２０の出力電圧がＨｉ／Ｌｏを繰り返すことにより、電源スイッチ１０１がＯＮ状態であると判断する。検知部１２０は、電源スイッチ１０１がＯＦＦ状態になると、フォトカプラ１２１に電流が流れなくなって、出力電圧をＨｉレベル（３．３Ｖ）に上昇させる。制御部２０１は、検知部１２０の出力電圧がＨｉレベルであり続けることにより、電源スイッチ１０１がＯＦＦ状態であると判断する。

制御部２０１は、不揮発性メモリ２１２を備える。制御部２０１は、後述するプラグインＯＦＦ状態（５０１：図６）へ移行する前の各種設定を不揮発性メモリ２１２に記録する。そして、スタンバイ状態（５０２：図６）へ復帰した際に、各種設定を不揮発性メモリ２１２から呼び出して再設定する。

制御部２０１は、増幅回路２１３を備える。増幅回路２１３は、ソレノイド１１０へ印加する電圧を、初期値の最低印加電圧設定値Ｖｍｉｎから次第に上昇させて行く過程でソレノイド１１０を作動させる。これにより、ソレノイド１１０を作動させる電圧を低下させて、ソレノイド１１０の作動音を軽減する。

（電源スイッチ）
図５は電源スイッチの構成の説明図である。図５中、（ａ）はＯＮ状態、（ｂ）はＯＦＦ状態である。図４に示すように、電源スイッチの一例である電源スイッチ１０１は、手動操作により電源電圧の一例である交流電源１３０に対する導通／遮断を切り替え可能である。電源スイッチ１０１は、ソレノイド１１０の作動により導通が遮断に切り替わる。

図５の（ａ）に示すように、電源スイッチ１０１の内部には、永久磁石１１２を使用したソレノイド１１０がある。ソレノイドの一例であるソレノイド１１０は、電圧を印加されて作動する。ソレノイド１１０の内部には、永久磁石１１２、コイル１１３、磁性体１１６、可動磁性体（可動鉄心）１１１、バネ１１４が配置されている。

図５の（ｂ）に示すように、電源スイッチ１０１は、ソレノイド１１０に電圧を印加することにより、電源端子１０２から接点１１５を離間させることができる。電源スイッチ１０１は、ソレノイド１１０を作動させて、永久磁石１１２により磁化された磁性体１１６に吸着された可動磁性体１１１を磁性体１１６から遠ざけることで、電源端子１０２と接点１１５との電気的な接続をＯＦＦさせる。電源スイッチ１０１は、ソレノイド１１０へ電圧を印加することでＯＦＦ状態になる。

付勢部材の一例であるバネ１１４は、移動可能な可動磁性体１１１を可動磁性体１１１の移動方向の一端側へ付勢する。バネ１１４は、磁性体１１６から離間する方向へ可動磁性体１１１を付勢して、接点１１５をＯＦＦ状態に保持することができる。

磁性体１１６は、磁石の一例である永久磁石１１２と接触し、可動磁性体１１１の移動方向の他端側に配置され、バネ１１４の付勢に抗して可動磁性体１１１を他端側へ保持可能である。磁性体１１６は永久磁石１１２により磁化され、可動磁性体１１１を吸着して、ユーザーの手動操作により接触させた接点１１５と電源端子１０２とを導通状態に保持する。

コイルの一例であるコイル１１３は、磁性体１１６を覆うように配置され、永久磁石１１２により磁化された磁性体１１６の磁束と反対方向の磁束を発生するように直流電圧を印加される。電源スイッチ１０１が手動操作によりＯＮされると、永久磁石１１２により磁化された磁性体１１６の吸着力により可動磁性体１１１が吸着状態に保持される。

コイル１１３は、電圧を印加されることにより、永久磁石１１２により磁化された磁性体１１６の吸着力に抗して可動磁性体１１１を移動させて、電源端子１０２から接点１１５を離間させる。すなわち、電源スイッチ１０１をＯＦＦ状態にする。コイル１１３に電圧が印加されると、可動磁性体１１１に作用する永久磁石１１２により磁化された磁性体１１６の磁力が低下し、バネ１１４の付勢力が永久磁石１１２により磁化された磁性体１１６の磁力による吸着力を上回る。これにより、可動磁性体１１１が動き、接点１１５が離れ、電源スイッチ１０１がＯＦＦ状態になる。

（プラグインオフモード）
図６は画像形成装置における動作モードの切替の説明図である。図６に示すように、画像形成装置（１：図１）は、プリントモード５０３にて画像形成ジョブを実行し、画像形成ジョブが終了するとスタンバイモード５０２へ移行して次の画像形成ジョブを待機する。スタンバイモード５０２は、画像形成を直ちに開始できる状態である。

制御部２０１は、画像形成部２が所定時間稼動しない場合に、電源スイッチ１０１のソレノイド１１０を作動させることにより画像形成部２への電圧印加を遮断する。画像形成装置（１：図１）は、スタンバイモード５０２が一定時間（３分間）続いて、何もプリントがされない場合、スリープモード５０４に移行して、スタンバイモード５０２よりも待機中の消費電力を低下させる。スリープモード５０４では、図１に示す感光ドラム２１等の回転が停止され、定着装置３３、高電圧も停止する。スリープモード５０４のとき、ユーザーからプリント命令等の画像形成ジョブが入力されると、スタンバイモード５０２へ復帰して、画像形成を開始する。

画像形成装置（１：図１）は、スリープモード５０４が一定時間（１時間）続いて、ユーザーからプリント命令等の指示も操作も無い場合、プラグインオフモード５０１に移行して、スリープモード５０４よりも更に消費電力を低下させる。図４に示すように、制御部２０１は、ソレノイド１１０に電圧を印加して、電源スイッチ１０１を自動的にＯＦＦ状態にする。電源スイッチ１０１がＯＦＦ状態の間、画像形成装置１はプラグインオフモード５０１に保たれ、電源回路１５０への電力供給も停止する。

画像形成装置（１：図１）は、プラグインオフモード５０１のとき、ユーザーが手動操作により電源スイッチ１０１をＯＮすると、プラグインオフモード５０１からスタンバイモード５０２に復帰する。

（ソレノイド作動音）
図７はソレノイドの温度と磁性体１１６の吸着力の関係の線図である。図８はソレノイドのばらつきと吸着力の関係の説明図である。図７に示すように、コイル１１３に印加する電圧が変化しても、バネ１１４の反発力は一定である。一方、コイル１１３に印加する電圧が変化すると、可動磁性体１１１に対するコイル１１３及び永久磁石１１２により磁化された磁性体１１６の吸着力が変化する。

図７に示すように、コイル１１３に印加する電圧の増加に伴ってコイル１１３及び永久磁石１１２により磁化された磁性体１１６の吸着力が低下する。そして、コイル１１３及び永久磁石１１２により磁化された磁性体１１６の吸着力がバネ１１４の反発力よりも小さくなると、図５の（ｂ）に示すように、可動磁性体１１１が移動して電源スイッチ１０１がＯＦＦ状態になる。

コイル１１３の磁力は、永久磁石１１２により磁化された磁性体１１６の磁力と逆の極性になっている。このため、図７に示す右肩下がりの領域は、コイル１１３の磁力で永久磁石１１２により磁化された磁性体１１６の磁力を弱めている。印加電圧が高い右肩上がりの領域は、永久磁石１１２により磁化された磁性体１１６の磁力よりもコイル１１３により発生する磁力が上回って、可動磁性体１１１を吸着する領域であるが、実際には使用されていない。

図７に示すように、ソレノイド１１０は、環境温度が高いほど、作動する印加電圧が高くなる傾向がある。したがって、電源スイッチ１０１をＯＦＦ状態とする際にソレノイド１１０に印加する適正な動作電圧は、環境温度に応じて異ならせる必要がある。

図８に示すように、ソレノイド１１０は、製品ごとの個体差の影響で、作動する印加電圧が大きくばらつく。したがって、複数の製品に対応させるには電源スイッチ１０１をＯＦＦ状態とする際にソレノイド１１０に印加する適正な動作電圧を、ソレノイド１１０の製品ごとに異ならせる必要がある。

ここで、電源スイッチ１０１は、ソレノイド１１０の個体差及び環境温度の違いに影響されることなく確実に動作させる必要がある。そして、ソレノイド１１０の個体差及び環境温度の違いがあってもソレノイド１１０を確実に動作させようとすると、平均的な作動電圧の２倍以上の大きな電圧をソレノイド１１０に印加する必要がある。しかし、そのような大きな電圧をソレノイド１１０に印加すると、多くの場合、可動磁性体１１１の移動が衝撃的になり、ソレノイド１１０の作動音が大きくなる。そこで、比較例では、ソレノイド１１０に印加する電圧を、印加した際に可動磁性体１１１が移動しない低い初期値から次第に増加させて、増加過程でソレノイド１１０を作動させている。

（比較例）
図９は比較例におけるコイルの印加電圧の説明図である。図１０はコイルの電圧印加時間とコイル温度の関係の説明図である。図９に示すように、比較例では、コイル１１３に印加する電圧を、最低動作電圧ＶＬが低いソレノイド１１０の最低動作電圧ＶＬよりも低い初期値から始めて、段階的に高くし、最終的に最大印加電圧設定値Ｖｍａｘに到達するように制御する。比較例では、ソレノイド１１０へ印加する電圧／経過時間の関係は、一定の台形となっていて、ソレノイド１１０が動作した後においても一定の電圧を印加し続けている。

これにより、ソレノイド１１０の個体差による最低動作電圧ＶＬのばらつきや環境温度の違いに関係なく、個々のソレノイド１１０に最低動作電圧ＶＬを印加して磁性体１１１を移動させることができる。

しかし、ソレノイド１１０においては、ソレノイド１１０の作動完了後、最大印加電圧設定値Ｖｍａｘまで印加電圧が上昇し、続いて最大印加電圧設定値Ｖｍａｘが保持される。このため、比較例では、ソレノイド１１０の作動完了後に、ハッチングで示すように無駄な電力が消費され、コイル１１３が温度上昇してしまう。図１０に示すように、抵抗値０．９６Ωのソレノイド１１０に電圧を印加し続けている間、経過時間ｔに伴ってコイル１１３の温度Ｔ［℃］が上昇する。
Ｔ＝２１．４９５ｔ＋２７．３４４

コイル１１３の抵抗が低い場合は温度上昇の傾きが大きくなり、コイル１１３の抵抗が高い場合は温度上昇の傾きが小さくなる。固体差で最低動作電圧が低いコイル１１３は、抵抗が低い場合が多く、そのため、同じ印加電圧でも多くの電流が流れて温度上昇の速度が高くなる。

そこで、実施の形態１では、ソレノイド１１０に印加する電圧を開始電圧から漸次上昇させて、ソレノイド１１０の作動が完了すると、速やかにソレノイド１１０に対する電圧印加を停止させている。

（電圧印加の停止）
図４に示すように、検知手段の一例である検知部１２０は、ソレノイド１１０の作動を検知する。信号スイッチの一例である電源スイッチ１０１は、ソレノイド１１０の作動により導通／遮断が切り替わる。検知部１２０は、電源スイッチ１０１のＯＮ／ＯＦＦ状態を検知することで、ソレノイド１１０の作動を検知する。

制御手段の一例である制御部２０１は、ソレノイド１１０に印加する電圧を、ソレノイド１１０が作動しない開始電圧の一例である最低印加電圧設定値Ｖｍｉｎから漸次上昇させる。そして、制御部２０１は、検知部１２０によりソレノイド１１０の作動が検知されるとソレノイド１１０に印加する電圧を遮断する。一方、制御部２０１は、ソレノイド１１０に印加する電圧が予め設定された終了電圧の一例である最大印加電圧設定値Ｖｍａｘに達すると、検知部１２０によりソレノイド１１０の作動が検知されなくても、ソレノイド１１０に印加する電圧を遮断する。

ユーザーは、ソレノイド１１０を最初に使用する際に、制御部２０１による測定モードを実行させて、ソレノイド１１０の個体差に応じた最低印加電圧設定値Ｖｍｉｎ及び最大印加電圧設定値Ｖｍａｘを設定する。制御部２０１は、測定モードで設定された最低印加電圧設定値Ｖｍｉｎ及び最大印加電圧設定値Ｖｍａｘを使用して、画像形成装置１のプラグインオフモードへの切り替えを制御する。

（測定モード）
図１１は測定モードの制御のフローチャートである。図４に示すように、ソレノイド１１０の作動を検知しているときに検知部１２０及び制御部２０１に供給されていた電力は、ソレノイド１１０の作動により遮断されてしまう。このため、電源手段の一例である大容量コンデンサ１５３は、ソレノイド１１０が作動した後に検知部１２０及び制御部２０１に電力を供給可能である。電源スイッチ１０１のＯＦＦ後も制御部２０１を作動させて画像形成装置（１：図１）をＯＦＦに導くため、電源回路１５０の出力端子１５４に大容量コンデンサ１５３を設け、制御部２０１に電源部２１５を設けている。

電源部２１５は、大容量コンデンサ１５３に蓄積された電力を用いて、制御部２０１で使用する３．３Ｖの電圧と、増幅回路２１３で使用する１２Ｖの電圧とを生成する。これにより、電源スイッチ１０１のＯＦＦ後も数十秒間、制御部２０１及び検知部１２０を作動させ続けることができる。必要であれば、ソレノイド１１０への電圧印加も、数秒間継続できる。電源スイッチ１０１のＯＦＦ後、時間経過とともに大容量コンデンサ１５３の電圧が低下して、画像形成装置１内に蓄積された電圧はすべて放電される。

制御部２０１は、操作部（１１：図３）を通じたユーザーの実行指令に応答して測定モードを実行し、スリープモードからプラグインオフモードへ移行する際のソレノイド１１０の最低印加電圧設定値Ｖｍｉｎと最大印加電圧設定値Ｖｍａｘを設定する。

図１１に示すように、ＣＰＵ２１０は、コイル１１３へ印加する電圧Ｖｏｕｔの初期設定を１Ｖに設定する（Ｓ７２１）。ＣＰＵ２１０は、ソレノイド１１０への電圧Ｖｏｕｔの印加を開始する（Ｓ７２２）。

ＣＰＵ２１０は、ソレノイド１１０へ電圧Ｖｏｕｔを印加したまま１０ｍｓｅｃ待ち（Ｓ７２３）、検知部１２０の出力電圧を取り込んで、ソレノイド１１０の動作完了（電源スイッチ１０１のＯＦＦ）か否かを確認する（Ｓ７２４）。

ＣＰＵ２１０は、ソレノイド１１０の動作完了でなければ（Ｓ７２４のＮｏ）、電圧印加開始から３０００ｍｓｅｃ経過しているか否かを確認する（Ｓ７２７）。ＣＰＵ２１０は、３０００ｍｓｅｃ経過してなければ（Ｓ７２７のＮｏ）、出力電圧Ｖｏｕｔに０．１Ｖ加算する（Ｓ７２９）。ＣＰＵ２１０は、３０００ｍｓｅｃ経過していれば（Ｓ７２７のＹｅｓ）、ソレノイド１１０の動作異常と判断してサービスマンコールを行い、電圧印加を停止し、動作終了する（Ｓ７２８）。

ＣＰＵ２１０は、ソレノイド１１０の動作完了であれば（Ｓ７２４のＹｅｓ）、ソレノイド１１０への電圧印加を停止する（Ｓ７２５）。ＣＰＵ２１０は、最終の出力電圧Ｖｏｕｔを用いて最低印加電圧設定値Ｖｍｉｎ及び最大印加電圧設定値Ｖｍａｘを設定し、不揮発性メモリ２１２に記憶する（Ｓ７２６）。すなわち、制御部２０１は、予めソレノイド１１０を作動させた時の電圧値に基づいて開始電圧の一例である最低印加電圧設定値Ｖｍｉｎ及び終了電圧の一例である最大印加電圧設定値Ｖｍａｘを設定する。

ソレノイド１１０へ印加する最低印加電圧設定値Ｖｍｉｎ及び最大印加電圧設定値Ｖｍａｘは次式となる。
Ｖｍｉｎ＝Ｖｏｕｔ−０．５ ［Ｖ］
Ｖｍａｘ＝Ｖｏｕｔ×２ ［Ｖ］

（プラグインオフモードへの切替制御）
図１２はプラグインオフモードの制御のフローチャートである。図４に示すように、制御部２０１は、設定モードで設定した最低印加電圧設定値Ｖｍｉｎ及び最大印加電圧設定値Ｖｍａｘを用いてプラグインオフモードの制御を実行する。制御部２０１は、手動操作により電源スイッチ１０１が導通に切り替えられた状態で画像形成が所定時間以上実行されない場合に、ソレノイド１１０を作動させて電源スイッチ１０１を遮断に切り替える。

図１２に示すように、ＣＰＵ２１０は、画像形成装置１における画像形成ジョブが終了すると（Ｓ７０１）、スタンバイモード５０２へ移行する（Ｓ７０２）。

ＣＰＵ２１０は、スタンバイモード５０２のまま３分間が経過したか否かを判断する（Ｓ７０３）。ＣＰＵ２１０は、スタンバイモード５０２のまま３分間以上が経過していると（Ｓ７０３のＹｅｓ）、スリープモード５０４へ移行する（Ｓ７０４）。

ＣＰＵ２１０は、スリープモードのまま１時間が経過したかを判断する（Ｓ７０５）。ＣＰＵ２１０は、スリープモードのまま１時間以上が経過していると（Ｓ７０５のＹｅｓ）、プラグインオフモードへ移行する（Ｓ７０６）。

ＣＰＵ２１０は、最低印加電圧設定値Ｖｍｉｎを不揮発性メモリ２１２から読み出して、ソレノイド１１０へ印加する電圧Ｖｏｕｔの初期値を最低印加電圧設定値Ｖｍｉｎに設定する（Ｓ７０７）。ＣＰＵ２１０は、ソレノイド１１０へ電圧Ｖｏｕｔの印加を開始する（Ｓ７０８）。

ＣＰＵ２１０は、ソレノイド１１０へ電圧Ｖｏｕｔを印加して１０ｍｓｅｃ待ち（Ｓ７０９）、検知部１２０の出力電圧を取り込んで、ソレノイド１１０の動作完了（電源スイッチ１０１のＯＦＦ）か否かを確認する（Ｓ７１０）。ＣＰＵ２１０は、ソレノイド１１０の動作完了でなければ（Ｓ７１０のＮｏ）、電圧印加開始から１０００ｍｓｅｃ経過しているか否かを確認する（Ｓ７１２）。

ＣＰＵ２１０は、１０００ｍｓｅｃ経過してなければ（Ｓ７１２のＮｏ）、電圧Ｖｏｕｔと最大印加電圧設定値Ｖｍａｘとを比較する（Ｓ７１４）。そして、電圧Ｖｏｕｔが最大印加電圧設定値Ｖｍａｘ未満であれば（Ｓ７１４のＹｅｓ）、出力電圧Ｖｏｕｔに０．１Ｖ加算する（Ｓ７１５）。しかし、電圧Ｖｏｕｔが最大印加電圧設定値Ｖｍａｘ以上であれば（Ｓ７１４のＮｏ）、ソレノイド１１０の動作異常と判断してサービスマンコールを行い、電圧印加を停止し、動作終了する（Ｓ７１３）。

ＣＰＵ２１０は、１０００ｍｓｅｃ経過していれば（Ｓ７１２のＹｅｓ）、ソレノイド１１０の動作異常と判断してサービスマンコールを行い、電圧印加を停止し、動作終了する（Ｓ７１３）。ＣＰＵ２１０は、ソレノイド１１０の動作完了であれば（Ｓ７１０のＹｅｓ）、ソレノイド１１０への電圧印加を停止し、動作終了する（Ｓ７１１）。

なお、図６に示すように、制御部２０１は、図１１、図１２のフローチャートとは無関係に、ユーザーの指示、操作、画像形成ジョブの受信等があれば、各モードから別のモードへ移行する。

（実施の形態１の効果）
実施の形態１によれば、上述した比較例における課題が解決されている。ソレノイド１１０の個体差や環境温度の違いに影響されることなく、ソレノイド１１０に対して適正な動作電圧を適正な時間だけ印加することができる。ソレノイド１１０の個体差のバラつきに応じた適切な動作電圧をソレノイド１１０に印加することができる。このため、ソレノイド１１０を低い作動音で確実に作動させるとともに、作動後のソレノイド１１０の発熱を回避できる。ソレノイド１１０の動作後に電圧印加を停止させることで、ソレノイド１１０の温度上昇を防ぐことができる。

実施の形態１では、ソレノイド１１０に印加する電圧が予め設定された終了電圧に達すると、検知部１２０によりソレノイド１１０の作動が検知されなくてもソレノイド１１０に印加する電圧を遮断する。このため、電源スイッチ１０１に作動できない機構的な問題がある状態でコイル１１３に過剰な電圧が印加されることを回避できる。

実施の形態１では、バネ１１４が可動磁性体１１１を移動方向の一端側へ付勢し、永久磁石１１２がバネ１１４の付勢に抗して可動磁性体１１１を他端側へ保持可能である。このため、ソレノイド１１０に電圧を印加しなくても、電源スイッチ１０１のＯＮとＯＦＦの両方を保持可能である。

実施の形態１では、コイル１１３は、永久磁石１１２により磁化された磁性体１１６に重ねて配置され、永久磁石１１２により磁化された磁性体１１６の磁束と反対方向の磁束を発生するように直流電圧を印加される。このため、低い電流値で電源スイッチ１０１を作動させることができる。また、図７の右肩上がりの領域を使用して電源スイッチ１０１を双方向に作動させることも可能である。

実施の形態１では、電源スイッチ１０１は、手動操作により交流電源１３０に対する導通／遮断を切り替え可能であるが、ソレノイド１１０の作動により導通が遮断に切り替わる。このため、電源スイッチ１０１の外観状態からプラグインオフモードであることを直感的に理解できる。また、電源スイッチ１０１を操作して行うプラグインオフモードからスタンバイモードへの復帰も直感的に理解し易い。

＜実施の形態２＞
実施の形態１では、図４に示すように、検知部１２０により電源スイッチ１０１の下流側の交流電圧を検知して可動磁性体１１１の移動を検知する実施の形態を説明した。これに対して、実施の形態２では、図１３に示すように、電源スイッチ１０１に連動した検知スイッチ２２０のＯＮ／ＯＦＦを検知して可動磁性体１１１の移動を検知する実施の形態を説明する。実施の形態２では、可動磁性体１１１の移動を検知する検知部以外の構成及び制御は実施の形態１と同様である。このため、図１３中、実施の形態１と共通する構成には図４と共通の符号を付して重複する説明を省略する。

（検知部）
図１３は実施の形態２における電源回路の回路図である。図１３に示すように、スイッチの一例である検知スイッチ２２０は、ソレノイド１１０の作動により導通／遮断が切り替わる。制御部２０１は、検知スイッチ２２０が遮断に切り替わることでソレノイド１１０の作動を検知する。電源スイッチ１０１は、図４に示す一対の電源端子１０２と接点１１５の他に、検知部として、ＯＮ／ＯＦＦ検知用の検知スイッチ２２０（端子２２３と接点２２４）を有する。接点１１５と接点２２４とは磁性体１１１に連動しているため、端子２２３と接点２２４のＯＮ／ＯＦＦを検知することで、磁性体１１１の移動完了を検知することができる。

ＯＮ／ＯＦＦ検知用の端子２２３は３．３Ｖの電池２２２に接続され、接点２２４は抵抗２２１を介して接地電位に接続されている。電源スイッチ１０１がＯＮ状態のとき、検知スイッチ２２０は、制御部２０１に３．３Ｖを出力する。一方、可動磁性体１１１が移動完了して電源スイッチ１０１がＯＦＦすると、検知スイッチ２２０は、制御部２０１に０Ｖを出力する。

制御部２０１は、図１２のフローチャートの制御を実行して、スリープモードが１時間続くと（Ｓ７０５のＹｅｓ）、プラグインオフモードへ移行する（Ｓ７０６）。制御部２０１は、ソレノイド１１０へ印加する電圧Ｖｏｕｔを最低印加電圧設定値Ｖｍｉｎから次第に上昇させる（Ｓ７０９〜Ｓ７１５）。そして、検知スイッチ２２０の出力が３．３Ｖから０Ｖに低下すると（Ｓ７１０のＹｅｓ）、ソレノイド１１０へ印加する電圧を停止する（Ｓ７１１）。

＜実施の形態３＞
実施の形態１、２では、画像形成装置１におけるプラグインオフモードの自動切り替え制御の実施の形態を説明した。これに対して、実施の形態３では、画像形成装置１以外の機器におけるプラグインオフモードの自動切り替え制御の実施の形態を説明する。

（プラグインオフモードの切替制御）
画像形成装置１に搭載された画像読取装置１５あるいは単独で使用される画像読取装置においても、実施の形態１、２の電源スイッチ１０１を用いたプラグインオフモードの自動切り替え制御を実施可能である。画像読取装置は、読み取る原稿を自動給送する原稿自動供給装置を備えているものであってもよい。

画像形成装置１に接続されて針綴じ等のシート処理を行うシート処理装置においても、実施の形態１、２の電源スイッチ１０１を用いたプラグインオフモードの自動切り替え制御を実施可能である。

電子写真プロセス以外の画像形成プロセス、例えばインクジェット方式を採用した画像形成装置においても、実施の形態１、２の電源スイッチ１０１を用いたプラグインオフモードの自動切り替え制御を実施可能である。

＜その他の実施の形態＞
本発明のソレノイド駆動装置は、実施の形態１、２で説明した具体的な構成には限定されない。実施の形態１、２の構成の一部又は全部を等価な部材に置き換えた別の実施の形態でも実施可能である。

実施の形態１、２に記載されている構成・数値などは、実施の形態１、２の制御が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであるから、特に決定的な記載が無い限り、本発明をそれらの要件に限定する趣旨のものではない。

実施の形態１、２では、ソレノイド１１０は、電源スイッチ１０１をＯＮ→ＯＦＦの片方向に作動させるために使用された。しかし、ソレノイド１１０は、電源スイッチ１０１をＯＦＦ→ＯＮの片方向、或いは、ＯＮ→ＯＦＦ、ＯＦＦ→ＯＮの双方向に作動させるために使用されてもよい。

実施の形態１、２では、装置の電源スイッチ１０１を作動せるためにソレノイド１１０が使用された。しかし、ソレノイド１１０は、電源スイッチ１０１以外のスイッチを作動させてもよい。ソレノイド１１０は、プラグインオフモードの制御以外の目的でこれらのスイッチを作動させてもよい。

実施の形態１、２では、永久磁石１１２により磁化された磁性体１１６でスイッチのＯＮ状態を保持し、バネ１１４でスイッチのＯＦＦ状態を保持した。しかし、永久磁石１１２により磁化された磁性体１１６でスイッチのＯＦＦ状態を保持し、バネ１１４でスイッチのＯＮ状態を保持してもよい。

実施の形態１、２では、画像形成装置１におけるソレノイド駆動装置の実施の形態を説明した。しかし、本発明のソレノイド駆動装置は、工作機械、コンピュータ、船舶、自動車、自動車のステアリングロック装置等でも実施できる。

１：画像形成装置、１０１：電源スイッチ（信号スイッチ）、１０２：電源端子、１１０：ソレノイド、１１１：可動磁性体、１１２：永久磁石、１１３：コイル、１１４：バネ（付勢部材）、１１５：接点、１１６：磁性体、１２０：検知部、１２１：フォトカプラ、１３０：交流電源、１５０：電源回路、１５１：ブリッジ回路、１５２：変圧器、１５３：大容量コンデンサ、１５４：出力端子、２０１：制御部（制御手段）、２０８：ＲＯＭ、２０９：ＲＡＭ、２１０：ＣＰＵ、２１２：不揮発性メモリ、２１３：増幅回路、２２０：検知スイッチ

Claims (9)

1. 電圧を印加されて作動するソレノイドと、
   前記ソレノイドの作動を検知する検知手段と、
   前記ソレノイドに印加する電圧を前記ソレノイドが作動しない開始電圧から漸次上昇させ、かつ、前記検知手段により前記ソレノイドの作動が検知されると前記ソレノイドに印加する電圧を遮断する制御手段と、を備える、
   ことを特徴とするソレノイド駆動装置。
2. 前記制御手段は、前記開始電圧から漸次上昇される電圧が予め設定された終了電圧に達すると、前記検知手段により前記作動が検知されなくても前記ソレノイドに印加する電圧を遮断する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のソレノイド駆動装置。
3. 前記検知手段及び前記制御手段へ電力供給を行う交流電源の導通／遮断を検知するフォトカプラを備え、
   前記検知手段は、前記フォトカプラにより前記交流電源の遮断を検知した時に前記ソレノイドの作動を検知する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のソレノイド駆動装置。
4. 前記ソレノイドの作動により導通／遮断が切り替わるスイッチを備え、
   前記検知手段は、前記スイッチが遮断に切り替わることで前記ソレノイドの作動を検知する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のソレノイド駆動装置。
5. 前記ソレノイドの作動を検知しているときに前記検知手段及び前記制御手段に供給されていた電力が前記ソレノイドの作動により遮断され、
   前記ソレノイドが作動した後に前記検知手段及び前記制御手段に電力を供給可能な電源手段を更に備える、
   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駆動装置。
6. 前記ソレノイドは、
   移動可能な磁性体と、
   前記磁性体を前記磁性体の移動方向の一端側へ付勢する付勢部材と、
   前記磁性体の移動方向の他端側に配置され、前記付勢部材の付勢に抗して前記磁性体を前記他端側へ保持可能な磁石と、
   電圧を印加されることにより前記磁性体を吸着して前記一端側と前記他端側とのうち少なくとも一方へ移動させるコイルと、を有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のソレノイド駆動装置。
7. 前記コイルは、前記他端側に配置され、前記磁石の磁束と反対方向の磁束を発生するように直流電圧を印加される、
   ことを特徴とする請求項６に記載のソレノイド駆動装置。
8. 前記制御手段は、予め前記ソレノイドを作動させた時の電圧値に基づいて前記開始電圧及び前記終了電圧を設定することを特徴とする請求項２に記載のソレノイド駆動装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のソレノイド駆動装置と、
   記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記画像形成手段が所定時間稼動しない場合に、前記ソレノイド駆動装置のソレノイドを作動させることにより前記画像形成手段への電圧印加を遮断する、
   ことを特徴とする画像形成装置。

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