JPH11136975A - 振動型駆動装置、画像形成装置及び振動型アクチュエータを備えた装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動型アクチュエータの寿命を長くする振動
型駆動装置を提供することにある。 【解決手段】 振動型アクチュエータと、電力発生回路
から電力が供給されて駆動される前記振動型アクチュエ
ータの駆動パラメータを制御回路により制御する駆動制
御手段と、装置の状態を検出して所定の状態となったと
き信号を発生する状態検出手段とを有し、前記駆動制御
手段は、前記状態検出手段の信号を検知すると直ちに前
記制御回路の駆動パラメータを一旦ロックするものであ
る（＃０２〜＃０５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は振動型駆動装置およ
び印刷装置、画像取込装置、画像処理装置等を少なくと
も一つ以上含む画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に振動型アクチュエータは、金属等
の弾性体に対して空間的に互いに９０°の位相差を持っ
た位置に圧電素子を配置し、これらの圧電素子に互いに
９０°の位相差を持つ２相の交番信号を印加することに
よって、前記弾性体上に進行波を発生させ、前記弾性体
と、前記弾性体に加圧手段を介して加圧接触する接触体
とを摩擦力により相対移動させるようにしたもので、弾
性体としてはリング形状、棒状等の形状のものがあり、
また弾性体と圧電素子とで構成されるものを振動体と
し、この振動体を固定とした場合には、前記接触体は移
動体として機能することになる。

【０００３】なお、振動体と接触体との接触部には適切
な摩擦力を得るための摩擦材が接着、塗布、または形成
される。

【０００４】このような振動型アクチュエータの特徴と
しては、電磁力を用いたアクチュエータと比較して低速
での駆動トルクが大きい、応答性がよい、可聴域以上の
振動を利用しているため人間が駆動音を感じないため静
かであるといった点が上げられる。

【０００５】このため、振動型アクチュエータを例えば
電子写真複写機等の画像形成装置の像担持体としての感
光ドラムの駆動源、転写紙等の転写材を感光ドラムとの
転写位置に搬送する転写材搬送手段の駆動源として用い
ることが提案されている。

【０００６】また、一般に振動型アクチュエータは共振
現象を利用しているため、周波数にて速度制御を行う
か、または電圧によって速度制御を行っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、現在の画像
形成装置には、一般に電磁力を利用したアクチュエータ
が用いられ、このようなアクチュエータは駆動原理に摩
擦力を用いていないので、急停止による摩耗が生じ、寿
命に影響するといったことが殆どない。

【０００８】したがって、画像形成装置の状態検出回路
が定常状態でない状態（例えば紙づまりにより扉等を開
いた場合）を検出してアクチュエータの停止動作を行う
場合でも特に工夫することなく停止させることができ
た。

【０００９】しかしながら、このような画像形成装置に
おいて、駆動源に振動型アクチュエータが用いられる場
合、例えば扉の開検知に伴う停止が指令されると、扉の
開検知と同時に電力供給用電源を切断するため、振動型
アクチュエータの駆動回路への電力も供給されなくな
り、振動型アクチュエータが定常駆動速度から急激に停
止することになる。

【００１０】一方、振動型アクチュエータは、移動体と
振動体の間に摩擦材を介して駆動力を伝達しているた
め、従来からある電磁力を用いたアクチュエータと異な
り、急激に停止すると摩擦材にストレスがかかり、アク
チュエータの寿命を短くすることが考えられる。言い換
えると、急停止の寿命に与える影響が大きいという問題
点があった。

【００１１】また、振動型アクチュエータは、一般に周
波数または電圧で駆動制御を行っており、例えば周波数
制御の場合、紙詰まり、電圧の低下などによって状態が
変化し、振動型アクチュエータの速度が低下すると、制
御回路が周波数を低くして速度を上げようと働く。しか
しながら、限界点に達すると、ヒステリシスにより急激
に速度が低下し、急停止してしまう。このとき振動型ア
クチュエータの摩擦材を傷める虞があった。

【００１２】また、電圧制御の場合、制御回路が電圧を
高くして速度を上げようと働く。この場合には、電圧が
過大になり、振動振幅が大きく成り過ぎて、やはり摩擦
部材を傷める虞があった。

【００１３】本出願に係わる第１の発明の目的は、振動
型アクチュエータの寿命を長くすることにある。

【００１４】本出願に係わる第２の発明の目的は、振動
型アクチュエータを用いた装置の状態が定常でない状態
になった場合、急停止を防ぎ振動型アクチュエータの寿
命を長くすることにある。

【００１５】本出願に係わる第３、第４の発明の目的
は、振動型アクチュエータを用いた装置の状態が定常で
ない状態になった場合、振動振幅が大きくなりすぎるの
を防ぎ振動型アクチュエータの寿命を長くすることにあ
る。

【００１６】本出願に係わる第５の発明の目的は、振動
型アクチュエータを用いた装置の状態が定常でない状態
になった場合、急停止と振動振幅が大きくなりすぎるの
を防ぎ振動型アクチュエータの寿命を長くすることにあ
る。

【００１７】本出願に係わる第６、第７、第８、第９、
第１０の発明の目的は、振動型アクチュエータを用いた
装置の状態が定常でない状態になった場合、急停止およ
び振動振幅が大きくなりすぎるのを防ぎかつ装置を安全
な状態にすることにある。

【００１８】本出願に係わる第１１および第１２の発明
の目的は、振動型アクチュエータを用いた画像形成装置
の状態が定常でない状態になった場合、急停止および振
動振幅が大きくなりすぎるのを防ぎかつ装置を安全な状
態にすることにある。

【００１９】本出願に係わる第１３〜１９の発明の目的
は、振動型アクチュエータの寿命を長くすることにあ
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本出願に係わる第１の発明の目的を実現する振動型
駆動装置は、振動型アクチュエータと、電力発生回路か
ら電力が供給されて駆動される前記振動型アクチュエー
タの駆動パラメータを制御回路により制御する駆動制御
手段と、装置の状態を検出して所定の状態となったとき
信号を発生する状態検出手段とを有し、前記駆動制御手
段は、前記状態検出手段の信号を検知すると直ちに前記
制御回路の駆動パラメータを一旦ロックするものであ
る。

【００２１】本出願に係わる第２の発明の目的を実現す
る振動型駆動装置は、前記駆動制御手段は、前記制御回
路が制御を行う振動型アクチュエータの駆動パラメータ
が交番信号の周波数であり、前記の状態信号を検出する
と直ちに周波数を固定するものである。

【００２２】本出願に係わる第３の発明の目的を実現す
る振動型駆動装置は、前記制御回路が制御を行う振動型
アクチュエータの駆動パラメータが交番信号の電圧であ
り、前記状態検出手段の信号を検出すると直ちに電圧指
令を固定するものである。

【００２３】本出願に係わる第４の発明の目的を実現す
る振動型駆動装置は、前記電力発生回路が、インダクタ
ンス素子をスイッチングすることによって交番信号を出
力する交番信号発生手段、スイッチン素子にスイッチン
グパルスを与えるパルス発生回路、インダクタンス素子
に電力を供給する電力用電源からなる構成とし、前記制
御回路が制御を行う振動型アクチュエータの駆動パラメ
ータが前記スイッチングパルスのパルス幅であり、前記
状態検出手段の信号を検出すると直ちにパルス幅を固定
するものである。

【００２４】本出願に係わる第５の発明の目的を実現す
る振動型駆動装置は、前記振動型アクチュエータの電力
発生回路が、インダクタンス素子をスイッチングするこ
とによって交番信号を出力する交番信号発生手段、スイ
ッチン素子にスイッチングパルスを与えるパルス発生回
路、インダクタンス素子に電力を供給する電力用電源か
らなる構成とし、前記制御回路が制御を行う前記振動型
アクチュエータのパラメータが前記スイッチングパルス
の周波数およびパルス幅であり、前記状態検出手段の状
態信号を検出すると直ちに周波数およびパルス幅を固定
するものである。

【００２５】本出願に係わる第６の発明の振動型駆動装
置は、前記駆動制御手段による駆動パラメータを一旦ロ
ック後、電力用電源からの電圧を段階的に低くしてい
き、最終的に０とするものである。

【００２６】本出願に係わる第７の発明の振動型駆動装
置は、前記駆動制御手段は、パルス幅を段階的に小さく
していくことにより電圧を段階的に低くするものであ
る。

【００２７】本出願に係わる第８の発明の振動型駆動装
置は、前記状態検出手段の検出する状態が電源電圧の低
下とするものである。

【００２８】本出願に係わる第９の発明の振動型駆動装
置は、前記状態検出手段の検出する状態が前記振動型ア
クチュエータの出力の低下とするものである。

【００２９】本出願に係わる第１０の発明の振動型駆動
装置は、高電圧部、駆動部とともに、扉を有する筐体内
に装備され、前記状態検出手段は、検出する状態が前記
扉の開放状態とするものである。

【００３０】本出願に係わる第１１の発明の画像形成装
置は、上記の振動型駆動装置が、駆動系に一個または複
数個用いられたことを特徴とするものである。

【００３１】本出願に係わる第１２の発明の画像形成装
置は、前記状態検出手段の検出する状態が印刷部におけ
る給紙の異常状態とするものである。

【００３２】本出願に係わる第１３の発明の振動型アク
チュエータを有する装置は、弾性体に設けられた電気−
機械エネルギー変換素子に対して周波信号を印加するこ
とで駆動力を得る振動型アクチュエータを備えた装置に
おいて、緊急時における前記振動型アクチュエータの駆
動停止に際して、前記振動型アクチュエータの駆動状態
を徐々に停止状態へ移行させる制御手段を設けたもので
ある。

【００３３】本出願に係わる第１４の発明の振動型アク
チュエータを有する装置は、、前記装置の動作状態また
は操作状態、又は駆動環境状態を検出する状態検出手段
が設けられ、該手段にて装置の状態が所定の状態となっ
た時に前記緊急時の駆動停止動作を行わせることを特徴
とする振動型アクチュエータを備えた装置。

【００３４】本出願に係わる第１５の発明の振動型アク
チュエータを有する装置は、前記制御手段は、前記電気
−機械エネルギー変換素子に対して印加される周波信号
を徐々に低下させて前記振動型アクチュエータを停止状
態へ移行させるものである。本出願に係わる第１６の発
明の振動型アクチュエータを有する装置は、前記制御手
段は、前記電気−機械エネルギー変換素子に対して印加
される周波信号の電圧レベルを徐々に低下させるもので
ある。

【００３５】本出願に係わる第１７の発明の振動型アク
チュエータを有する装置は、パルス信号に応答してオ
ン、オフするスイッチング手段のオン、オフ動作により
前記電気−機械エネルギー変換素子に前記パルス信号の
同期に応じた周波数の周波信号を印加する駆動回路が設
けられ、前記制御手段は前記パルス信号の幅を徐々に狭
くすることで、前記緊急時の駆動停止動作を行わせるも
のである。

【００３６】本出願に係わる第１８の発明の振動型アク
チュエータを有する装置は、前記制御手段は、前記電気
−機械エネルギー変換素子に対して印加される周波信号
を徐々に変更することで、前記振動型アクチュエータの
駆動状態を徐々に停止状態に移行させるものである。

【００３７】本出願に係わる第１９の発明の振動型アク
チュエータを有する装置は、前記周波信号の周波数を徐
々に高周波数に変更することで、停止状態へ移行させる
ものである。

【００３８】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施の形態
の動作を示すフローチャート、図２は本実施の形態の振
動型アクチュエータの断面図、図３は図２の振動型アク
チュエータの駆動回路、図４は振動型アクチュエータ，
その駆動回路及び被駆動体を含む振動型駆動装置を搭載
した画像形成装置の概略断面図を示す。

【００３９】図２において、振動型アクチュエータは、
リング状の弾性体３に空間的に互いに９０°の位相差を
有する位置にで電気−機械エネルギー変換素子としての
圧電素子４を接着し、圧電素子（半波長の奇数倍の位置
ずれを有して形成されるＡ相駆動部とＢ相駆動部とを有
する）４のＡ，Ｂ相駆動部に互いに９０°の位相差を持
つ２相の交番信号を印加することによって弾性体３の表
面に進行波を発生させている。

【００４０】また、この弾性体３の駆動部には、移動体
としての回転子１を伝達部材を兼ねるバネ部材２のバネ
力で圧接することによって、前記進行波により弾性体３
に対し回転子１を摩擦駆動するようにしている。なお振
動体と回転子の接触部にはそれぞれ基材とは異なる所定
の摩擦係数を持つ摩擦材２８が設けられている。

【００４１】６は出力軸で、回転子１と一体のバネ部材
２に固定され、回転子１の回転力を取り出すことができ
るようにしている。Ａはモータケースの一方を兼用する
ベース部材で、リング状の弾性体３がビスにより固定さ
れると共に、出力軸６を回転可能に軸支する軸受けが装
着されている。Ｂはモータケースの他方を構成するケー
ス部材で、ベース部材Ａにビスにより取り付けられてい
る。

【００４２】図３はこの振動型アクチュエータを駆動す
るための駆動回路を示し、振動型アクチュエータの駆動
には数百Ｖの電圧が必要であるために、Ａ相駆動用のト
ランス２３、Ｂ相駆動用のトランス２４の各１次側のセ
ンタータップに直流電力電源回路５を接続すると共に、
トランス２３、２４の１次側の両端にＭＯＳＦＥＴ１
９、２０、２１、２２を接続し、スイッチングによって
高圧を得る昇圧回路を用いる。駆動時にはトランス２
３、２４の１次側の両端に接続されたＭＯＳＦＥＴ１９
と２０のゲートには、１８０°移相器９により、またＭ
ＯＳＦＥＴ２１と２２のゲートには、１８０°移相器１
０により互いに１８０°の位相差をもつ任意のパルス
幅、周波数をもったパルスが加えられるようになってい
る。

【００４３】そして、ＭＯＳＦＥＴ１９，２０，２１，
２２のゲートに加えられれるパルスの位相はそれぞれ０
°と１８０°、９０°と２７０°になるように駆動され
る。このように駆動用の回路に対してそれぞれパルス成
形回路７から９０°の位相差を有するパルスが出力され
る。

【００４４】８は速度制御回路で、振動型アクチュエー
タ（あるいは被駆動体）の速度を検出する速度検出手段
２６からの速度情報に基づいて速度指令（目標速度）の
値となるようにパルス成形回路７を制御する。

【００４５】また、この速度制御回路８には、後述する
状態センサーで検出した状態信号も入力される。そし
て、この状態信号が入力されると、図１に示す動作を行
う。

【００４６】さらに、直流電力電源回路５に対してコン
デンサ２７を並列に接続して平滑回路を構成している。
したがって、直流電力電源回路５への通電が遮断されて
も（トランスの一次側の電源が遮断されても）、前記コ
ンデンサ２７による平滑回路の特性により、トランスの
二次側電圧はすぐに低下せず、図７に示すように、ある
時定数で徐々に低下し、このため振動型アクチュエータ
はすぐに停止せずに徐々に速度が低下することとなる。

【００４７】図４はこのような振動型アクチュエータを
駆動源として用いたカラー画像形成装置であって、振動
型アクチュエータは各色の画像形成プロセスユニット３
１７，３１８，３１９，３２０の像担持体としての感光
ドラム３４２〜３４５、転写材搬送ベルト３３３を駆動
する駆動ローラ３４８の駆動用に用いられている。

【００４８】前記画像形成プロセスユニットは、転写材
の搬送方向、すなわち転写材搬送ベルト３３３の転写材
搬送方向に沿って並列に並べられており、それぞれシア
ン、マジェンダ、イエロー、ブラックの画像の転写を行
う。

【００４９】まず、カラーリーダ部の構成について説明
する。

【００５０】図４において、１０１はＣＣＤ、３１１は
ＣＣＤ１０１の実装された基板、３１２はプリンタ処理
部、３０１は原稿台ガラス（プラテン）、３０２は原稿
給紙装置（ＤＦ）（なお、この原稿給紙装置３０２の代
わりに不図示の鏡面圧板を装着する構成もある）、３０
３及び３０４は原稿を照明する光源（ハロゲンランプ又
は蛍光灯）、３０５及び３０６は光源３０３・３０４の
光を原稿に集光する反射傘、３０７〜３０９はミラー、
３１０は原稿からの反射光又は投影光をＣＣＤ１０１上
に集光するレンズ、３１４はハロゲンランプ３０３・３
０４と反射傘３０５・３０６とミラー３０７を収容する
キャリッジ、３１５はミラー３０８・３０９を収容する
キャリッジ、３１３は他のＣＰＵ等とのインターフェイ
ス（Ｉ／Ｆ）部である。なお、キャリッジ３１４は速度
Ｖで、キャリッジ３１５は速度Ｖ／２で、ＣＣＤ１０１
の電気的走査（主走査）方向に対して垂直方向に機械的
に移動することによって、原稿の全面を走査（副走査）
する。

【００５１】続いて、プリンタ部の構成について説明す
る。図４において、画像形成プロセスユニットとしての
Ｍ（マゼンタ）画像形成部３１７、Ｃ（シアン）画像形
成部３１８、Ｙ（イエロー）画像形成部３１９、Ｋ
（黒）画像形成部３２０の構成は同一なのでＭ画像形成
部３１７を詳細に説明し、他の画像形成部の説明は省略
する。

【００５２】Ｍ画像形成部３１７において、３４２は感
光ドラムで、ＬＥＤアレー２１０からの光によってその
表面に潜像が形成される。３２１は一次帯電器で、感光
ドラム３４２の表面を所定の電位に帯電させ、潜像形成
の準備をする。３２２は現像器で、感光ドラム３４２上
の潜像を現像して、トナー画像を形成する。なお、現像
器３２２には、現像バイアスを印加して現像するための
スリーブ３４５が含まれている。３２３は転写帯電器
で、転写材搬送ベルト３３３の背面から放電を行い、感
光ドラム３４２上のトナー画像を、転写材搬送ベルト３
３３上の記録紙などへ転写する。本実施の形態では転写
効率がよいため、クリーナ部が配置されていない。な
お、クリーナ部を装着しても問題ないことは言うまでも
ない。

【００５３】次に、記録紙などの上へ画像を形成する手
順を説明する。カセット３４０・３４１に格納された記
録紙等は、ピックアップローラ３３９・３３８により１
枚毎給紙ローラ３３６・３３７で転写材搬送ベルト３３
３上に供給される。給紙された記録紙は、吸着帯電器３
４６で帯電させられる。３４８は転写ベルトローラで、
転写材搬送ベルト３３３を駆動し、かつ、吸着帯電器３
４６と対になって記録紙等を帯電させ、転写材搬送ベル
ト３３３に記録紙等を吸着させる。

【００５４】３４７は紙先端センサで、転写材搬送ベル
ト３３３上の記録紙等の先端を検知する。なお、紙先端
センサの検出信号はプリンタ部からカラーリーダ部へ送
られて、カラーリーダ部からプリンタ部にビデオ信号を
送る際の副走査同期信号として用いられる。

【００５５】この後、記録紙等は、転写材搬送ベルト３
３３によって搬送され、画像形成部３１７〜３２０にお
いてＭＣＹＫの順にその表面にトナー画像が形成され
る。Ｋ画像形成部３２０を通過した記録紙等は、転写材
搬送ベルト３３３からの分離を容易にするため、除電帯
電器３４９で除電された後、転写材搬送ベルト３３３か
ら分離される。

【００５６】３５０は剥離帯電器で、記録紙等が転写材
搬送ベルト３３３から分離する際の剥離放電による画像
乱れを防止するものである。分離された記録紙等は、ト
ナーの吸着力を補って画像乱れを防止するために、定着
前帯電器３５１・３５２で帯電された後、定着器３３４
でトナー画像が熱定着された後、排紙トレー３３５に排
紙される。

【００５７】本実施の形態における画像転写装置の感光
ドラム３４２〜３４５は、図２に示すような回転型振動
型アクチュエータの出力軸である回転軸に直結されてお
り、画像形成プロセス時には速度制御手段によって、４
つの感光ドラムの転写部位（外周）が同じ回転速度（周
速）で駆動される。また転写材搬送ベルト３３３を駆動
する駆動する駆動ローラー３４８の駆動にも振動型アク
チュエータが用いられており、上記４つの転写部位と同
期して駆動される。

【００５８】このような画像形成装置では機器内に上記
のような駆動部位、および転写装置、振動型アクチュエ
ータの駆動用の高圧部を持つ。このため通常使用時、一
般の使用者が駆動時にこれらの部位に可触とならないよ
うにそれらの部位を覆う筐体が設けられている。

【００５９】このような画像形成装置では、例えば紙詰
まりセンサ、電源電圧センサ、扉の開閉センサ等、画像
形成装置の状態を検出する各種状態センサ（不図示）を
具備している。このようなセンサが定常状態でない状態
を検出すると、状態信号を発生する。この信号は図３に
おける速度制御回路８に入力される。

【００６０】本実施の形態においては、パルス幅を固定
して駆動周波数により速度制御を行う。振動型アクチュ
エータは、図８に示すような周波数−速度特性を有して
いるので、駆動周波数を変化させることによって速度制
御を行うことができる。

【００６１】ここで、紙詰まり、電圧の低下、振動型ア
クチュエータの出力の低下などによって、振動型アクチ
ュエータの速度が下がった場合の従来例の動作を図９に
示す。

【００６２】図９において、状態の変化によって振動型
アクチュエータの速度が低下すると（ｓｔｅｐ：ａ）、
制御回路が速度を維持しようとして、周波数を下げる
（ｓｔｅｐ：ｂ）。このとき、振動型アクチュエータの
出し得る最高速度（Ｖｍａｘ ）が目標速度（Ｖｃ ）
よりも低くなると、制御周波数がｆｂ点を越えてｆｃ点
より低い周波数へ行ってしまい、図に示すように速度が
急激に０となり、急停止してしまう（ｓｔｅｐ：ｃ）。
このような動作をすると、振動型アクチュエータの摩擦
面に悪影響を及ぼし、振動型アクチュエータの寿命を短
くする原因となる。また、電源を即座に切断するのも同
様の理由で振動型アクチュエータの寿命を短くする原因
となる。

【００６３】これに対し、本実施の形態では、上記の状
態センサの状態信号が速度制御回路８に入力すると、図
１のフローチャートにしたがって以下の動作を行う。

【００６４】図１のフローチャートについて説明する。
本動作（例えばコピー動作）がスタートすると、駆動周
波数により速度制御（目標速度制御）が実行され（＃０
１）、その間に状態検出センサを正常か否かを調べ（＃
０２）、正常であれば速度制御を実行して目標速度とな
るように周波数を制御する。また、状態検出センサが異
常を検出すると、上記した速度制御動作を禁止し、周波
数を固定する（＃０３）。

【００６５】そして、電源回路５からの電圧を徐々に低
下させ（＃０４）、電源電圧（直流電力電源回路の出力
電圧）が０か否かを調べ（＃０５）、電源電圧が０にな
ると、本動作を終了する。

【００６６】すなわち、状態センサが異常状態を検知す
ると、ただちに周波数を固定し、徐々に電圧を下げ、最
終的に電圧を０としているので、振動型アクチュエータ
のスムーズな停止が行え、例えば振動体の駆動面に設け
られている摩擦材にストレスをかけることがなくなり、
寿命を延ばすことができる。

【００６７】なお、前述のごとく、一般の安定化電源で
は平滑回路の特性により、一次側の電源を切断しても、
二次側電圧は直に低下せず、図７に示すように、ある時
定数で徐々に低下し、このため振動型アクチュエータは
すぐに停止せずに徐々に速度が低下することとなる。

【００６８】したがって、上記電圧を徐々に低下させる
動作は、単に一次側の電源を切断するだけでも良い。ま
た、図３に示す回路構成では、電解コンデンサ２７の容
量をある程度大きくしておけば、直流電力電源回路５の
出力を切断しても、電解コンデンサ２７が放電完了する
までには電圧が図７と同様に徐々に低下する。このた
め、単に直流電力電源回路５の出力を切断するだけで良
い。なお、単に電源を切断する場合は、図１のフローチ
ャートの＃０５の電圧が０となったか否かの判断を行う
ステップを省略することができる。

【００６９】（第２の実施の形態）図１０は第2の実施
の形態を示す。本実施形態における振動型駆動装置にお
ける振動型アクチュエータ及び駆動回路は第１の実施の
形態と同様であり、異なる点は図１０に示す制御動作だ
けである。

【００７０】図３の回路において、MOSFET１９〜２２の
ゲートに加えるパルスのパルス幅を変化させると、図５
のようにトランスに流入する電流量を調整できるので、
トランスの２次側に出力される電圧を変えることができ
る。

【００７１】振動型アクチュエータの駆動速度と印加電
圧は図６のような関係にあるので、結局パルス幅で速度
を変えることができる。したがって、パルス幅によって
も速度制御を行うことができる。第2の実施の形態では
駆動周波数を固定してパルス幅を変えることによって速
度制御を行う。

【００７２】次に、図１１を用いて第2の実施の形態の
動作を説明する。図１１は、横軸をパルス幅、縦軸を速
度を示し、紙詰まりや電圧の低下などで振動型アクチュ
エータの速度特性がPN１からPN２に変化すると、速度が
低下する（step ：a）。すると従来の回路では速度を維
持しようとして制御回路がパルス幅を大きくする（ste
p：ｂ）。この結果、パルス幅が限界パルス幅PW２まで
大きくなってしまう。図３の回路では、パルス幅が大き
くなると回路に流れる電流が増大し、図１１のように回
路の損失が大きくなり、駆動回路に大きな負担がかか
る。

【００７３】また、紙詰まりのような場合、振動型アク
チュエータの振動体の振動振幅とパルス幅の関係は正常
時とほとんど変わらないので、振動振幅が大きくなりす
ぎて摩擦部材等に大きな負荷が加わってしまう。

【００７４】この結果、振動型アクチュエータの寿命を
縮めてしまう。これに対して本実施の形態では、図１０
に示すように、パルス幅により速度制御を行っている時
に（＃１１）、状態検出センサが紙詰まり等の異常を検
出すると（＃１２）、直ちに速度制御を禁止してパルス
幅を固定する（＃１３）。こうすることによって電流や
振動振幅が過大になることを防ぐことができる。

【００７５】またパルス幅を固定後に電圧を徐々に下げ
（＃１４）、最終的に０とする（＃１５）。

【００７６】こうすることによって振動型アクチュエー
タがスムーズに停止し、摩擦部材にストレスをかけずに
寿命を延ばすことができる。なお、一般の安定化電源で
は平滑回路の特性により一次側の電源を切断しても、二
次側電圧はすぐに低下せず図7のようにある時定数で徐
々に低下する。したがって電圧を徐々に低下させる動作
は単に一次側の電源を切断するだけでもよい。また図３
のような回路では電解コンデンサ27の容量をある程度大
きくしておけば、直流電圧電源回路７の出力を切断して
も、電解コンデンサ27が放電完了するまでは電圧が図７
と同様に徐々に低下する。

【００７７】したがって、この場合でも単に直流電圧電
源回路５の出力を切断するだけでよい。なお単に電源を
切断する場合は図１の電圧が０となったかの判断は省略
することができる。

【００７８】また、図１１ではパルス幅を固定してから
電圧を下げる動作に入っているが、電圧を下げる代わり
に、状態センサの信号が入力されると、パルス幅を徐々
に下げていく動作を行ってもよいし、パルス幅及び電圧
の両者を徐々に下げても良い。

【００７９】なお、図３の回路は本発明の一例を示す回
路であり、本発明を限定するものではない。すなわちイ
ンダクタンス素子をスイッチングして高圧を得る回路す
べてに適用できる。

【００８０】（第３の実施の形態）図１２は第３の実施
の形態を示す。

【００８１】図３のような振動波アクチュエータの駆動
回路においてクロック発振器６の周波数が同じであると
すると周波数で速度制御したときはダイナミックレンジ
が大きく、パルス幅で制御したときは分解能が上がる。

【００８２】本第３の実施形態は、広ダイナッミクレン
ジかつ高分解能を達成するために周波数を粗動に、パル
ス幅を微動するために使ったり、両者を適宜組み合わせ
て制御する。

【００８３】このような制御回路の場合の動作フローを
図１２に示す。駆動周波数をパルス幅により調整して速
度制御を行っている時に（＃２１）、状態センサから異
常状態の信号が出力されると（＃２２）、駆動周波数、
パルス幅の両方を直ちに固定する（＃２３）。その後電
圧を徐々に下げ（＃２４）、最終的に０とする（＃２
５）。

【００８４】こうすることによって、振動型アクチュエ
ータがスムーズに停止し、摩擦部材にストレスをかけず
に寿命を延ばすことができる。

【００８５】なお、一般の安定化電源では平滑回路の特
性により一次側の電源を切断しても、二次側電圧はすぐ
に低下せず図7のようにある時定数で徐々に低下する。
したがって電圧を徐々に低下させる動作は単に一次側の
電源を切断するだけでもよい。また図３のような回路で
は電解コンデンサ27の容量をある程度大きくしておけ
ば、直流電圧電源回路７の出力を切断しても、電解コン
デンサ27が放電完了するまでは電圧が図７と同様に徐々
に低下する。

【００８６】したがってこの場合でも単に直流電圧電源
回路７の出力を切断するだけでよい。なお単に電源を切
断する場合は図１の電圧が０となったかの判断は省略す
ることができる。

【００８７】また図１１では周波数とパルス幅を固定し
てから電圧を下げる動作に入っているが、電圧を下げる
動作に代えて、状態センサの信号が入力されるとパルス
幅を徐々に下げていく動作を行ってもよい。なお図３の
回路は本発明の一例を示す回路であり限定するものでは
ない。すなわちインダクタンス素子をスイッチングして
高圧を得る回路すべてに適用できる。また、停止動作に
際して電圧を下げる代わりに、周波数を徐々に高周波数
側にシフトしても良い。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
振動型アクチュエータを用いた装置が定常状態でない状
態になったときにの動作を停止するときに、振動型アク
チュエータが急停止したり、振動振幅が過大にならない
ようにするのでアクチュエータの寿命を長くする効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の動作を示すフロー
チャート

【図２】本発明の実施の形態に用いられる振動型アクチ
ュエータの断面図

【図３】本発明の実施の形態に用いられる駆動回路図

【図４】本発明の振動型駆動装置を用いた画像形成装置
の概略図

【図５】図３の回路におけるパルス幅とトランスの一次
側を流れる電流の関係を示す図

【図６】振動型アクチュエータの印加電圧と駆動速度の
関係を示す図

【図７】容量性の素子を持つ振動型アクチュエータ駆動
回路の電力供給用電源の切断時の電圧の変化の様子を示
す図

【図８】振動型アクチュエータの駆動回路に与えるパル
スの周波数と駆動速度の関係を示す図

【図９】第１の実施の形態および従来例の動作を表す図

【図１０】第２の実施の形態の動作を示すフローチャー
ト

【図１１】第２の実施の形態および従来例の動作を表す
図

【図１２】第３の実施の形態の動作を示すフロー図

【主な符号の説明】

１ 振動体 ２ 加圧ばね ３ 固定子 ４ 圧電素子 ５ 直流電力電源回路 ７ パルス成形回路 ８ 速度制御回路 ９，10 １８０°移相回路 19〜22 MOSFET 23，24 昇圧トランス 25振動型アクチュエータ 26速度検出手段 27電解コンデンサ 28摩擦部材 ３１７〜３２０ 画像形成および転写部位 ３４２〜３４４ 画像転写ドラム ３３３ 紙搬送用ベルト ３４８ 紙搬送用ローラ

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 潤 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 熱田 暁生 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動型アクチュエータと、電力発生回路
   から電力が供給されて駆動される前記振動型アクチュエ
   ータの駆動パラメータを制御回路により制御する駆動制
   御手段と、装置の状態を検出して所定の状態となったと
   き信号を発生する状態検出手段とを有し、 前記駆動制御手段は、前記状態検出手段の信号を検知す
   ると直ちに前記制御回路の駆動パラメータを一旦ロック
   することを特徴とする振動型駆動装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記駆動制御手段
   は、前記制御回路が制御を行う振動型アクチュエータの
   駆動パラメータが交番信号の周波数であり、前記の状態
   信号を検出すると直ちに周波数を固定することを特徴と
   する振動型駆動装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記制御回路が制御
   を行う振動型アクチュエータの駆動パラメータが交番信
   号の電圧であり、前記状態検出手段の信号を検出すると
   直ちに電圧指令を固定することを特徴とする振動型駆動
   装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記電力発生回路
   が、インダクタンス素子をスイッチングすることによっ
   て交番信号を出力する交番信号発生手段、スイッチン素
   子にスイッチングパルスを与えるパルス発生回路、イン
   ダクタンス素子に電力を供給する電力用電源からなる構
   成とし、前記制御回路が制御を行う振動型アクチュエー
   タの駆動パラメータが前記スイッチングパルスのパルス
   幅であり、前記状態検出手段の信号を検出すると直ちに
   パルス幅を固定することを特徴とする振動型駆動装置。
5. 【請求項５】 請求項１において、前記振動型アクチ
   ュエータの電力発生回路が、インダクタンス素子をスイ
   ッチングすることによって交番信号を出力する交番信号
   発生手段、スイッチン素子にスイッチングパルスを与え
   るパルス発生回路、インダクタンス素子に電力を供給す
   る電力用電源からなる構成とし、前記制御回路が制御を
   行う前記振動型アクチュエータのパラメータが前記スイ
   ッチングパルスの周波数およびパルス幅であり、前記状
   態検出手段の状態信号を検出すると直ちに周波数および
   パルス幅を固定することを特徴とする振動型駆動装置。
6. 【請求項６】 請求項１、２、３、４又は５において、
   前記駆動制御手段による駆動パラメータを一旦ロック
   後、電力用電源からの電圧を段階的に低くしていき、最
   終的に０とすることを特徴とする振動型駆動装置。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記駆動制御手段
   は、パルス幅を段階的に小さくしていくことにより電圧
   を段階的に低くすることを特徴とする振動型駆動装置。
8. 【請求項８】 請求項１、２、３、４、５、６又は７に
   おいて、前記状態検出手段の検出する状態が電源電圧の
   低下であることを特徴とする振動型駆動装置。
9. 【請求項９】 請求項１、２、３、４、５、６又は７に
   おいて、前記状態検出手段の検出する状態が前記振動型
   アクチュエータの出力の低下であることを特徴とする振
   動型駆動装置。
10. 【請求項１０】 請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８又は９において、高電圧部、駆動部とともに、扉を有
    する筐体内に装備され、前記状態検出手段は、検出する
    状態が前記扉の開放状態であることを特徴とする振動型
    駆動装置。
11. 【請求項１１】 請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９又は１０に記載の振動型駆動装置が、駆動系に一
    個または複数個用いられたことを特徴とする電子写真式
    の画像形成装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１において、前記状態検出手
    段の検出する状態が印刷部における給紙の異常状態であ
    ることを特徴とする画像形成装置。
13. 【請求項１３】 弾性体に設けられた電気−機械エネル
    ギー変換素子に対して周波信号を印加することで駆動力
    を得る振動型アクチュエータを備えた装置において、 緊急時における前記振動型アクチュエータの駆動停止に
    際して、前記振動型アクチュエータの駆動状態を徐々に
    停止状態へ移行させる制御手段を設けたことを特徴とす
    る振動型アクチュエータを備えた装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３において、前記装置の動作
    状態または操作状態、又は駆動環境状態を検出する状態
    検出手段が設けられ、該手段にて装置の状態が所定の状
    態となった時に前記緊急時の駆動停止動作を行わせるこ
    とを特徴とする振動型アクチュエータを備えた装置。
15. 【請求項１５】 請求項１３又は１４において、前記制
    御手段は、前記電気−機械エネルギー変換素子に対して
    印加される周波信号を徐々に低下させて前記振動型アク
    チュエータを停止状態へ移行させることを特徴とする振
    動型アクチュエータを有する装置。
16. 【請求項１６】 請求項１５において、前記制御手段
    は、前記電気−機械エネルギー変換素子に対して印加さ
    れる周波信号の電圧レベルを徐々に低下させることを特
    徴とする振動型アクチュエータを備えた装置。
17. 【請求項１７】 請求項１３又は１４において、パルス
    信号に応答してオン、オフするスイッチング手段のオ
    ン、オフ動作により前記電気−機械エネルギー変換素子
    に前記パルス信号の同期に応じた周波数の周波信号を印
    加する駆動回路が設けられ、前記制御手段は前記パルス
    信号の幅を徐々に狭くすることで、前記緊急時の駆動停
    止動作を行わせることを特徴とする振動型アクチュエー
    タを備えた装置。
18. 【請求項１８】 請求項１３又は１４において、前記制
    御手段は、前記電気−機械エネルギー変換素子に対して
    印加される周波信号を徐々に変更することで、前記振動
    型アクチュエータの駆動状態を徐々に停止状態に移行さ
    せることを特徴とする振動型アクチュエータを備えた装
    置。
19. 【請求項１９】 請求項１８において、前記周波信号の
    周波数を徐々に高周波数に変更することで、停止状態へ
    移行させることを特徴とする振動型アクチュエータを備
    えた装置。