JPS6181610A

JPS6181610A - ソレノイドドライブ装置

Info

Publication number: JPS6181610A
Application number: JP20372784A
Authority: JP
Inventors: Tomoatsu Imamura; 友厚今村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1984-09-28
Filing date: 1984-09-28
Publication date: 1986-04-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、ソレノイドドライ７′装置に関し、詳細には
、ソレノイドを利用して被駆動体を駆動する装置を使用
した機器一般に通用し得るもので、特に、ディジープリ
ンターや電子タイプライタ−の活字ホイールのシフト装
置やリボンカートリッジのシフト装置、あるいはフロッ
ピーディスクのへ７ドロードマグネソト、さらには、ド
ツトプリンタのワイヤ駆動装置等に適用し得るソレノイ
ドドライブ装置に関する。

（従来技術）一般に、ソレノイドを利用して被駆動体を駆動する装置
においては、ソレノイ°ドの小型化、発熱量の少量化、
および電源の小型化を図るために、ソレノイドには、通
電当初は大きなドライブ電流を流し、被駆動体が所定量
駆動されると小さな保持電流に切り換えている。

このような通電を行う従来のソレノイドドライブ装置と
しては、例えば、第１１図に示すようなものがある。

このソレノイドドライブ装置はドライブ電流供給用のト
ランジスタＴｒｉ、保持電流供給用のトランジスタＴｒ
２、ソレノイドＬ１のフライホイールダイオードＤ１、
逆流防止用のダイオードＤ２および抵抗Ｒ１、Ｒ２を備
えており、トランジスタＴｒｉのエミッタにはドライブ
電源から高電圧ｖｈが、トランジスタＴｒ２のエミッタ
には保持電源から低電圧■βが供給されている。

したがって、第１２図に示すように、抵抗Ｒ１を介して
トランジスタＴｒｉのベースに入力されているドライブ
信号ＤＨがＨからＬ　（ＨｌＬ　ハ２　値信号のハイレ
ベルとローレベルヲ示ス。

）に切り換わると、トランジスタＴｒｉがＯＮとなって
大きなドライブ電流がソレノイドＬ１に流れ、ソレノイ
ドＬ１は大きな電磁力を発生して図示しない被駆動体を
駆動する。そして、所定時間（Ｔ、＋Ｔ２）経過すると
、ドライブ信号ＤＨがＬからＨに切り換わるとともに抵
抗Ｒ２を介してトランジスタＴｒ’ｌのベースに入力さ
れているドライブ信号［）ＬがＨからＬに切り換わり、
トランジスタＴｒｉがＯＦＦとなるとともにトランジス
タＴｒ２がＯＮとなる。したがって、ソレノイドＬ１に
は小さな保持電流が流れ、ソレノイドＬ１はひきつづき
被駆動体を駆動しつづける。そして、所定時間経過後、
ドライブ信号ＤＬがＬからＨに切り換わってトランジス
タＴｒ２がＯＦＦとなり、被駆動体に作用していた電磁
力がなくなって、被駆動体はスプリング等の付勢手段に
より元の位置に復帰する。

しかしながら、このような従来のソレノイドドライブ装
置にあっては、ドライブ電流を、被駆動体を駆動するの
に必要な実時間に、一定の余裕を持たせるための予備時
間を加えた時間だけ通電していた。すなわち、ソレノイ
ドＬ１の発生する電磁力のバラツキやソレノイドＬ１の
発生する電磁力の温度依存性、また、電源電圧や負荷変
動等の影響を受けることなく被駆動体を確実に駆動する
ために、上記実時間（第１２図中Ｔ工に相当する）に加
えて予備時間（第１２図中Ｔ２に相当する）だけ余分に
大きなドライブ電流を流している。その結果、ソレノイ
ドＬ１の発熱量の少量化を十分に行うことができず、こ
の発熱量の少量化の不十分さを緩和するために、ソレノ
イドの小型化も不十分となるという問題点があった。さ
らに、大きなドライブ電流を長時間流すため、電源の小
型化も不十分となるという問題点があった。

（発明の目的）そこで、本発明は、ソレノイド電流の変化に基づいてソ
レノイド電流の通電制御を行うことにより、ドライブ電
流の通電時間を短縮し、ソレノイドの発熱量の十分な少
量化、ソレノイドの十分な小型化および電源の十分な小
型化を実現するソレノイドドライブ装置を提供すること
を目的としている。

（発明の構成）本発明は、上記目的を達成させるため、被駆動体を電磁
力で駆動するソレノイドへ直流電源から供給されるソレ
ノイド電流を制御するソレノイドドライブ装置において
、ソレノイド電流を検出する電流検出手段と、ソレノイ
ド電流に基づいて被駆動体の駆動状態を判別する判別手
段と、判別手段の信号に基づいてソレノイドへの通電を
制御する通電制御手段と、を設けたことを特徴とするも
のである。

以下、本発明の実施例に基づいて具体的に説明する。

第１図〜第１０図は本発明の一実施例を示す図であり、
本実施例はディジープリンターのリボンカートリ・ノジ
のシフト機構および活字ホイールのシフト機構に適用し
たものである。

第１図はディジープリンターの全体斜視図である。第１
図において、１はダイカスト製のフレームであり、この
フレーム１の案内条２とフレームｌに固定された案内軸
３とにはキャリヤ４が往復自在に取り付けられている。

このキャリヤ４には花弁形の活字ホイール５が着脱自在
に取り付けられたキャリッジ６が取り付けられており、
また、フレーム１の中央部にはプラテン７がキャリヤ４
の往復動方向に沿って設けられている。

前記キャリッジ６は、第２図に示すように、ダイカスト
製の本体８に各部品が組立てられて構成されている。す
なわち、本体８の中央部下部にはモータ９が取り付けら
れ、モータ９と図示しないユニバーサルジヨイントを介
して連結された駆動軸１０が一端を軸１１（第３図参照
）に回動自在に保持されたアーム１２により保持されて
いる。駆動軸１０の先端には、前記活字ホイール５が取
り付けられており、アーム１２の中間部には磁性体が設
けられている。アーム１２の上下方向両側にはマグネッ
ト１３．１４が配設されている。このマグネット１３．
１４はそれぞれ鉄板と硅素鋼板を積層したヨークを有し
、このヨークにソレノイドが巻回されている。ソレノイ
ドに通電された方のマグネット１３．１４がアーム１２
を吸引して活字ホイール５を上下方向にシフトする。

この活字ホイール５の上下方向のシフトはストッパ１５
．１６により規制される。なお、アーム１２の先端には
ビス１７で本体８に固定された板ばね１８が取り付けら
れている。

再び、第２図において、本体８の前部上方には、ハンマ
ー１９が摺動自在に収納されたホルダー２０が設けられ
ており、ハンマー１９はホルダー２０内に設けられたば
ねにより常時後方に付勢されている。ホルダー２０の後
方には回動自在に支持されたアーマチュア２１の自由端
が位置しており、このアーマチュア２１の自由端にはハ
ンマー１９の後端が連結されている。アーマチュア２１
はマグネット２２に吸引されて回動し、ハンマー１９を
先端方向に突出させて印字を行う。マグネット２１はヨ
ークに巻回されたソレノイドに通電されると、アーマチ
ュア２１を吸引し、アーマチュア２１の回動はストッパ
ー２３．２４により規制される。

また、前記本体８の後方上面にはリボンカートリッジ取
付板２５が固着されており、リボンカートリッジ取付板
２５の両側には相対向する支壁２６ａ、２６ｂが形成さ
れている。両支壁２６ａ、　　　’２６　ｂには同一軸
線上に位置させて所定長さの支軸２７ａ、２７　ｂが固
定されており、これらの支軸２７ａ、２７　ｂには弾性
を有するプラスチックスによる保持部材２８　ａ、２８
　ｂが回動自在に取り付けられている。保持部材２８　
ａ、２８　ｂには、第４図に示すように、係止舌片２９
　ａ、２９　ｂが一体的に立設形成されており、係止舌
片２９　ａ、２９　ｂにはそれぞれ斜面部３０と係止突
部３１とが形成されている。また、保持部材２８ａ、２
日すは図示しない引張ばねにより前方が下方に付勢され
ている。

さらに、前記本体８の中央部には後述するリボンカート
リッジの前部に係合するアッパーストッパー３２が回動
自在に取り付けられている。

アッパーストッパー３２は、第５図に示すように、傾斜
面３３と係止段部３４および突片３５を備えており、ト
グルばね３６により保持状態（第５図中実線）か解除状
態（第５図中一点鎖線）かのいずれか一方に静止するよ
うにされている。

本体８上には、第６図に示すリボンカートリフジ３７が
セットされる。リボンカートリッジ３７は、はぼＵ字状
に形成されてその両側には前記保持部材２８　ａ、２８
　ｂの係止舌片２９ａ、２９ｂが係合する係止突片３８
が形成されており、さらに、この係止突片３８には係止
舌片２９ａ、２９ｂに嵌合してカートリッジｒの前後位
置を決定する支壁３９が形成されている。また、リボン
カートリッジ屏には前記アッパーストッパー３２と係合
する係合部４０が形成されている。リボンカートリッジ
ｒはその内部に無端帯状のインキリボン４１が収納され
ている。

このリボンカートリッジ３７は、単に上方より押し下げ
ることにより保持部材２８ａ、２８　ｂの係止舌片２９
　ａ、２９　ｂが撓み、その係止突部３１がリボンカー
トリッジ３７の係止突片３８に係合してセットされる。

セットされたリボンカートリッジ３７は、印字時、前記
活字ホイール５の上下シフトに連動して、第２図に示す
押上杆４２により、その前部が押し上げられるが、この
リボンカートリソシ３７の上下方向のシフトはアッパー
ストッパー３２の係止段部３４と突片３５で規制される
。このリボンカートリッジ３７のシフトに際し可動され
る部品は、リボンカートリッジ３７自体と保持部材２８
ａ、２８　ｂだけであり、可動重量がきわめて軽量で、
振動発生等も少ない。

リボンカートリッジ３７の上下シフトは、第７図に示す
、リボンリフト機構招により行われる。リボンリフト機
構４３は、リボンマグネット４４と、吸引板４５を有し
支持軸４６に回転自在に支持されたりフトレバ４７と、
吸引板４５をリボンマグネット４４から離隔する方向に
付勢するスプリング４８と、を備えており、リボンマグ
ネット４４は鉄板と硅素鋼板を積層したヨークと、ヨー
クに巻回したソレノイドと、を備えている。リボンリフ
ト機構４３はソレノイドに通電されると、吸引板４５が
リボンマグネ・シト４４に吸引されて、リフトレバ４７
がリボンカートリッジ３７をシフトする。

そして、このようなリボンカートリッジ３７のシフトお
よび前記活字ホイール５のシフトに用いられるソレノイ
ドのドライブは第８図および第９図のドライブ装置によ
り行われる。第８図において、Ｌ２はリボンリフト機構
４３のリボンマグネット４４あるいは活字ホイール５シ
フト用のマグネット１３．１４に使用されているソレノ
イドであり、ソレノイドＬ２には、ソレノイド電流Ｉｓ
として、トランジスタＴｒ３より大きなドライブ電流Ｉ
ｄが、そして、トランジスタＴｒ４から小さな保持電流
１ｈが供給される。

トランジスタＴｒ３のエミッタ端子にはドライブ用電源
ｖｈが接続され、トランジスタＴｒ４のエミッタ端子に
は保持用電源ＶＸが接続されている。ソレノイド電流Ｉ
ｓは電流検出手段としての抵抗Ｒｓによりその電圧降下
として検出され、このソレノイド電流Ｉｓに基づいて判
別手段４９が被駆動体（リボンリフト機構４３の場合は
吸引板４５、活字ホイール５のシフトの場合はアーム１
２）の駆動状態を判別している。判別手段４９は、コン
デンサＣ１および抵抗Ｒ３で構成される微分回路５０と
、抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、コンパレータＣ０Ｍ１および
基準電源Ｖａで構成される比較回路５１を備えている。

微分回路５０はソレノイド電流Ｉｓを微分してコンパレ
ータＣ０Ｍ１のプラス端子に出力し、比較回路５１は、
入力される微分値５１が基準電源Ｖａを抵抗Ｒ４、Ｒ５
で分圧した比較電圧Ｖｃ以上になるとＨとなり、比較電
圧Ｖｃ以下になるとＬとなるシュミット信号ＳＰを通電
制御手段であるコントロールユニット５２に出カスる。

コントロールユニット５２は、第９図に示すように、Ｄ
フリ・７プフロソプＦＦＩ、ＦＦ２、インバータＩＮＩ
およびＮＡＮＤ回路ＮＡＮＤ１を備え、コントロールユ
ニット５２には前記シュミット信号ＳＰの他に、該プリ
ンターの電源の投入時に入力されるリセット信号ＲＥＳ
ＥＴと、活字ホイール５あるいはリボンカートリッジ３
７のシフト開始を指示するドライブ信号ＤＶと、が入力
されている。コントロールユニット５２はドライブ信号
ＤＶがＨからＬに切り換わると、ドライブ信号’　　Ｄ
ＶＨがＨからＬに切り換わり、その後シュミット信号Ｓ
Ｐが一度りからＨに切り換わった後再度りに戻ってから
Ｈに切り換わると、ドライブ信号ＤＶＨがＬからＨに切
り換わるとともにドライブ信号ＤＶＬがＨからＬに切り
換わる。

そして、ドライブ信号ＤＶがＬからＨに切り換わると、
ドライブ信号ＤＶＬがＬからＨに切り換わる。ドライブ
信号ＤＶＨは第８図に示すように、抵抗Ｒ７を介してト
ランジスタＴｒ３のベース端子に入力されており、ドラ
イブ信号ＤＶＬは抵抗Ｒ８を介してトランジスタＴ　ｒ
　４のベース端子に入力されている。なお、第８図中、
Ｄ３は逆流防止用ダイオードであり、Ｄ４はソレノイド
Ｌ２のフライホイールダイオードである。

次に作用を説明する。

ディジープリンターは印字時、活字ホイール５を回転す
るとともに上下シフトして印字活字を選択し、この活字
ホイール５の上下シフトと連動してリボンカートリッジ
３７を上下シフトする。これら活字ホイール５やリボン
カートリッジ３７のシフトは、第８．９図に示すソレノ
イドドライブ装置により、マグネット１３．１４あるい
はリボンマグネット４４のソレノイドＬ２への通電を制
御することにより行っている。

以下、ソレノイドＬ２への通電制御を、第１０図に基づ
いて説明する。

ディジープリンターの電源が投入されると、リセット信
号ＲＥＳＥＴが所定時間だけＨとなって、コントロール
ユニット５２のフリップフロップＦＦＩのＱ出力をＬに
整える。その後、データが入力され、印字活字の選択等
プリンターの動作を制御するメインコントロールユニッ
ト（図外）より活字ホイール５あるいはリボンカートリ
ッジ３７のシフトを指令するドライブ信号ＤＶがＨから
Ｌに切り換わると、ＮＡＮＤ回路ＮＡＮＤ　１にインバ
ータＩＮＩで反転されて入力されているドライブ信号Ｄ
Ｖの反転信号ＤＶがＬからＨに切り換わる。したがって
、ＮＡＮＤ回路ＮＡＮＤ１からトランジスタＴｒ３に出
力されているドライブ信号ＤＶＨｆＪ＜ＨからＬに切り
換わり、トランジスタＴｒ３がＯＮとなってソレノイド
Ｌ２に大きなドライブ電流【ｄがソレノイド電流Ｉｓと
して流れる。ドライブ電流ｔｄは当初、時間の経過とと
もに増加するが、被駆動体が運動エネルギーを獲得し、
所定の運動量に達すると、飽和して次第に減少する。こ
のドライブ電流１ｄの減少は被駆動体がストッパ等に衝
突すると顕著に現れ、その後、再び増加しようとする。

このときの微分回路５０におけるドライブ電流Ｉｄの微
分値Ｓｌは、ドライブ電流１ｄの減少とともに低下し、
増加しようとするところで急激に立ち上がって比較電圧
Ｖｃ以上の値となる。したがって、判別回路４９がコン
トロールユニット５２に出力するシュミット信号ＳＰは
ドライブ電流Ｉｄの通電とともにＬからＨに切り換わり
、これによりフリップフロップＦＦＩのＱ出力もＬから
Ｈに切り換わる。その後、ドライブ電流１ｄが飽和して
微分値Ｓｔが比較電圧Ｖｃ以下に低下すると、シュミッ
ト信号ＳＰはＨからＬに切り換わる。そして、ドライブ
電流Ｉｄが再び増加しようとしたときに、微分値ｓｒが
急激に立ち上がって比較電圧Ｖｃ以上となり、シュミッ
ト信号ＳＰが再びＬからＨに切り換わる。このシュミッ
ト信号ＳＰのＬからＨへの切り換わりにより、フリップ
フロップＦＦＬの６出力がＨからＬに切り換わってフリ
ップフロップＦＦ２のＱ出力がＬからＨに切り換わる。

したがって、コントロールユニット５２はドライブ信号
ＤＶＨをＬからＨに切り換えるとともにドライブ信号Ｄ
ＶＬをＨからＬに切り換える。その結果、トランジスタ
Ｔｒ３がＯＦＦとなってトランジスタＴｒ４がＯＮとな
り、ソレノイドＬ２には小さな保持電流Ｉｈがソレノイ
ド電流Ｉｓとして供給される。このように、被駆動体、
すなわち、活字ホイール５シフト用のアーム１２やリボ
ンカートリッジ３７シフト用のりフトレハ４７の作動を
判別し、その作動に必要な時間だけ大きなドライブ電流
ｒｄを流し、その後は作動状態を保持するのに必要な小
さな保持電流１ｈを流すことができる。したがって、節
電することができるだけでなく、ソレノイドＬ２の発熱
量を最少限度に抑えることができ、電源やソレノイドＬ
２を十分小型化することができる。また、ソレノイドＬ
２の発生する電磁力のバラツキやソレノイドＬ２の発生
する電磁力の温度依存性、また、電源電圧や負荷変動等
の影響を受けることなく被駆動体を確実に駆動すること
ができる。

その後、ドライブ信号ＤＶがＬからＨに切り換わると、
フリップフロップＦＦ２のＱ出力がＬからＨに切り換わ
る。したがって、トランジスタＴｒ４がＯＦＦとなって
、保持電流Ｉｈ、すなわち、ソレノイド電流Ｉｓの供給
が停止される。なお、第１２図中破線は従来例による波
形を示している。

なお、上記実施例においては、本発明をディジープリン
ターのリボンカートリッジあるいは活字ホイールのシフ
ト用ソレノイドに適用した場合について述べたが、これ
に限るものではなく、ソレノイドを利用した機器一般に
適用することができる。また、上記実施例においては、
ソレノイド電流の微分値を所定の正の比較電圧と比較す
ることにより、被駆動体の駆動を判別していたが、微分
値を所定の負の比較電圧と比較して被駆動体がストッパ
等に衝突する前に大きなドライブ電流から小さな保持電
流に切り換えてもよい。この場合には、被駆動体のスト
ッパ等への衝突を緩和でき、衝撃音を小さくすることが
できる。

（効果）本発明においては、被駆動体の駆動状態に基づいてソレ
ノイドへの通電を制御することができるので、ソレノイ
ド使用機器の消費電力を節減することができるとともに
、ソレノイドの発熱量を十分少量化することができ、電
源やソレノイドを十分小型化することができる。また、
ソレノイドの電磁力のバラツキや温度依存性、電源電圧
や負荷の変動等の影響を受けることなく、被駆動体を確
実に駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１０図は本発明の一実施例を示す図であり、
第１図は本発明を通用したディジープリンターの全体概
略図、第２図はそのキャリッジの上面図、第３図はその
活字ホイールのシフト機構の正面図、第４図はそのリボ
ンカートリッジの保持部材の斜視図、第５図はそのアッ
パーストッパーの側面図、第６図はそのリボンカートリ
ッジの斜視図、第７図はそのリボンリフト機構の斜視図
、第８図はそのソレノイドドライブ装置の回路図、第９
図はそのソレノイドドライブ装置のコントロールユニッ
トの回路図、第１０図はそのソレノイドドライブ装置の
作用を示す波形図である。第１１図および第１２図は従
来のソレノイドドライブ装置の一例を示す図であり、第
１１図はその回路図、第１２図はその作用を示す波形図
である。１２−・−・アーム（被駆動体）、４７−・−リフトレバ（被駆動体）、４９−−−−−一判別手段、５０−・−微分回路、５１−−−−一比較回路、５２−・−−−−コントロールユニッ）　ＣＪ電制御手
段）、Ｌ２−　・−・ソレノイド、Ｒｓ−ｍ−・−・抵抗（電流検出手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被駆動体を電磁力で駆動するソレノイドへ直流電
源から供給されるソレノイド電流を制御するソレノイド
ドライブ装置において、ソレノイド電流を検出する電流
検出手段と、ソレノイド電流に基づいて被駆動体の駆動
状態を判別する判別手段と、判別手段の信号に基づいて
ソレノイドへの通電を制御する通電制御手段と、を設け
たことを特徴とするソレノイドドライブ装置。
（２）前記判別手段が、ソレノイド電流を微分する微分
回路と、微分値を所定の大きさと比較する比較回路とか
ら構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のソレノイドドライブ装置。