JP3563634B2 - 回転軸継手、回転軸継手を用いた駆動装置及び、回転軸継手を用いた画像読取り装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばステッピングモータの出力軸と被駆動側軸との間に組み込まれ出力軸側からの振動の伝達を抑えるようにした回転軸継手、及びこの回転軸継手を画像読取りのための走査キャリッジの駆動系に備えた画像読取り装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
各種の文書を大量に読み取ってたとえば電子ファイリングするための画像読取り装置として、従来からイメージスキャナが利用されている。このイメージスキャナは、用紙を手差ししてガラスの原稿台上にセットして読み取るフラットベッド式のものや、比較的小さいサイズの用紙を自動的に給紙する自動給紙装置(ADF)が知られている。このようなフラットベッド式の画像読取り装置については、本願出願人が先に提案して特願平10−128545号及び特願平10−350107号として出願したものがある。
【0003】
このような画像読取り装置では、原稿台の上に載せた原稿から画像を読み取るため、原稿台の全域を光学的に走査するための走査モジュールが本体の中に組み込まれる。この走査モジュールは、原稿台の下方に平行に配置したガイドシャフトに案内されて移動するキャリッジに搭載されたもので、このキャリッジの駆動用としてステッピングモータが一般的に用いられている。
【0004】
画像読取り装置の分野に限らず、ステッピングモータは各種の回転駆動用として用いられているが、低速から高速域での駆動の際に発生する振動及び共振の現象を伴うため、出力軸から被動軸側への振動負荷が設計上の問題の一つとして指摘されることが多い。たとえば、走査モジュールを搭載したキャリッジの駆動用としてステッピングモータを用いると、その出力軸の振動や周速の不安定さがキャリッジにも伝わる。このため、キャリッジが原稿台の下を走査するときの移動速度も微小ではあるものの変動しやすく、読取り画像が不鮮明となったり罫線等に歪みを発生したりする原因となる。
【0005】
ステッピングモータの振動の被動側への伝達を抑えるための一つの有効な手段として、たとえば特公平6−67173号公報に記載されているように、モータの出力軸にダンパを備えることが挙げられる。このダンパは、出力軸周りに環状の金属製フランジと、その外周全周に配置したゴムを用いた弾性部材と、この弾性部材の外周全周に一体化した金属製の慣性体とから構成されたものである。このようなダンパでは、弾性部材がモータの出力軸の回転力を均一に慣性体に伝達してこの慣性体が出力軸の回転力に抗する反力を付与することと、慣性体自身が振動体とはならずにモータの過渡応答特性の減衰振動を抑えることから、出力軸は低速から高速域までなめらかに回転する。
【0006】
したがって、画像読取り装置におけるキャリッジの駆動系に備えるステッピングモータの出力軸にこのようなダンパを取り付けると、キャリッジへの振動の伝達が抑制される。このため、ステッピングモータの出力軸を被動側に直結したままの場合と比べると、画像読取りが大幅に改善されることになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
先の公報に記載のダンパは、要するに、弾性部材及び質点を形成する慣性体の作用によって、出力軸の振動を強制的にダンパで抑止することで、振動源であるモータ本体側についても振動を減衰させ、被動側への影響を少なくしたものである。
【0008】
しかしながら、モータの本体の振動は、出力軸よりも質量が一般的に大きいロータの回転によるものなので、出力軸自身の振動の抑止はある程度達成されてもモータの本体の振動を完全に抑え込むことはできない。そして、出力軸はカップリングを介して被動側と直結されるか、減速用の歯車列またはベルトを介して被動側に連接されるので、出力軸と被動側との間には振動を減衰させるための要素は含まれていない。したがって、ダンパによっても抑えることができないモータの本体の振動の残存成分が、出力軸を介して被動側に伝達されてしまう。
【0009】
このように、出力軸の周りにダンパを設けてこの出力軸を被動側に接続してしまう構成では、被動側への振動の伝達を十分に抑えることは不可能である。このため、走査速度の一様性と安定性が最大の課題の走査モジュールを駆動するキャリッジの駆動系に組み込んでも、画像の読取り精度の向上には限界がある。
【0010】
本発明は、モータ側から被動側への振動の伝達を効果的に抑えて被動側の動作を安定化させ得る回転軸継手及び回転軸継手を用いた駆動装置と、この回転軸継手をキャリッジの駆動系に採用することにより良好な画像読取りが可能な画像読取り装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像読み取り装置に用いられる回転軸継手は、回転軸を挿入可能な継手と、弾性体層と、回転時に前記弾性体層の駆動回転方向にねじり負荷を促す質量を持つ慣性体層の順に積層して構成される複数の回転軸継手部材同士を前記継手同士が互いに接しないように結合してなることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づき説明する。
【0014】
図1は本発明の回転軸継手の単体を軸線方向に観た正面図、図2は図1のA−A線矢視による縦断面図である。
【0015】
図において、本発明の回転軸継手1は、モータ(後述)の出力軸に連結される入力側接手2と、この入力側接手2と間隔を開けて同軸配置され被動側の回転軸に連結される出力側接手3と、これらの入力側及び出力側の接手2,3の間に位置する弾性体層4と、この弾性体層4を介して入力側及び出力側の接手2,3と同軸上に連結される慣性体5とから構成されたものである。
【0016】
入力側及び出力側の接手2,3は、たとえば黄銅を素材とした共通部品であり、それぞれモータの出力軸及び被動側の回転軸を差し込む連結孔2a,3aと、これらの連結孔2a,3aのそれぞれの周壁に開けた雌ねじ孔2b,3bと、連結孔2a,3aの基端側の外周に形成され弾性体層4の中に埋没するフランジ2c,3cとを形成している。弾性体層4は、たとえばニトリルゴム,ブチルゴム,シリコーンゴム等を素材とし、入力側及び出力側の接手2,3のフランジ2c,3cに一体に接合されている。また、慣性体5は入力側及び出力側の接手2,3と同様に黄銅を素材とした中心部に開口を持つ円板状のものである。
【0017】
なお、回転軸継手1は入力側及び出力側の接手2,3と弾性体層4と慣性体5の4個の部材の結合であり、製造用金型に予め接手2,3を位置決めして固定しておき溶融させたゴムを金型に注入し、その後ゴムを硬化させることによって一体化する製造が可能である。これに対し、図1及び図2の例では、弾性体層4を第1層4aと第2層4bとし、慣性体5を第1部材5aと第2部材とに分けている。すなわち、入力側接手2と第1層4aと第1部材5aとを一つの部品とし、出力側接手3と第2層4bと第2部材5bとを一つの部品とし、これらの部品を第1部材5aと第2部材5bとの間に通した2本のリベット5cによって一体化した構成としている。このように2個の部品を一体化することで回転軸継手1を構成する場合でも、入力側接手2と出力側接手3との間には第1層4aと第2層4bとによる弾性体の層が形成され、この層に第1部材5aと第2部材5bとによる質点の慣性体が形成される。
【0018】
図3は駆動モータとベルトドライブのためのプーリとの間に本発明の回転軸継手を組み込んだ例を示す要部の平面図である。
【0019】
図示のように、マウント6bに搭載された駆動モータ6の出力軸6aと対峙する位置にプーリ7を回転自在に保持するベース8が配置されている。プーリ7は歯車7aを一体に備えるとともにこの歯車7aの軸をベース8に回転自在に連接し、周面にはループ状のベルト9を巻回している。また、ベース8の側面であって駆動モータ6に対向する部分には、軸受ブロック8aを取り付けてこれに内蔵したボールベアリング8bによって被動軸7bを支持している。この被動軸7bはプーリ7の歯車7aに噛み合うピニオン7cを備えるとともに、駆動モータ6の出力軸6aと同軸上に配置されている。そして、出力軸6aと被動軸7bとの間に回転軸継手1が組み込まれている。
【0020】
出力軸6aは回転軸継手1の入力側接手2の連結孔2aに差し込まれ、図2で説明した雌ねじ孔2bにビス(図示せず)をねじ込んで出力軸6aの周面にこのビスの先端を突き当てることによって固定される。一方、被動軸7bについても出力側接手3の連結孔3aに差し込まれ同様にビスによって連結される。
【0021】
このように駆動モータ6の出力軸6aとプーリ7側の被動軸7bとの間に回転軸継手1を配置することによって、駆動モータ6の振動が被動軸7bに伝わるのを阻止すると同時に被動軸7bのなめらかな回転が得られる。すなわち、回転軸継手1には入力側接手2と出力側接手3との間に弾性体層4があるので、駆動モータ6の出力軸6aに直結されている入力側接手2には駆動モータ6の振動が伝わる。しかし、出力側接手3への回転は弾性体層4を介して伝達されるので、駆動モータ6の振動も弾性体層4に伝達されここで減衰させられる。したがって、出力側接手3への振動の伝達は阻止され、被動軸7bからプーリ7までの駆動機構及びプーリ7に巻かれたベルト9にも駆動モータ6の振動による影響は一切受けない。
【0022】
また、駆動モータ6がステッピングモータであるとき、1パルス進めると出力軸6aは減衰振動を起こし、この振動は出力軸6aに直結した入力側接手2に伝わる。このとき、弾性体層4によって保持されている慣性体5は、回転時の慣性によって回転を続けようとして弾性体層4に回転方向への捩じりを負荷する。この捩じりの負荷を受けた弾性体層4は回転方向と逆向きに復元しようとするので、慣性体5を逆向きに回転させようとする。このような慣性体5の挙動により、回転軸継手の本来の回転伝達の回転方向の減衰振動に対して逆回転方向の反発力を発生し、逆回転方向の減衰振動に対しては正転方向の反発力が作用する。したがって、ステッピングモータのステップ角に対する振動を減衰させて応答性の高い制動が得られる。以上のことから、駆動モータ6がステッピングモータであっても、その出力軸6aの回転は回転軸継手1によって低速回転から高速回転まで被動軸7bをなめらかに回転さることができる。
【0023】
このように本発明の回転軸継手1を備えることで、駆動モータ6の振動がプーリ7側に伝達されることがなくなる。このため、ベルト9はその設定されたテンションを維持しながら振動を伴うことなく安定した状態で走行する。また、弾性体層4とその周りに配置した慣性体5とによる作用によって、駆動モータ6がステッピングモータであっても、被動軸7bを常になめらかに回転させることができ、ベルト9の走行にも微小な速度変動を発生しない。
【0024】
図4は図3に示した駆動機構によって走査モジュール搭載のキャリッジを駆動する構成とした画像読取り装置の斜視図、図5は図4の画像読取り装置の本体の切欠平面図である。
【0025】
図示のように、画像読取り装置は、光学系の走査モジュール(後述)を内蔵した本体11とその上面に開閉自在に取り付けた原稿カバー12と、原稿用紙を搭載してこれを自動給紙する自動給紙装置13とから構成されたものである。
【0026】
本体11はその正面に操作パネル11aを備えるとともに全ての作動機器を制御するコントローラ(図示せず)を内蔵し、その上面には大判の用紙を読み取るための透明ガラスを利用した原稿台11bとを備えたものである。自動給紙装置13は、ハウジング13aとその上端側に取り付けたホッパユニット13bとから構成され、図4に示すように搭載した用紙Pを矢印方向に給紙する給紙機構を内蔵している。この自動給紙装置13を使用するとき、矢印方向に給紙された用紙Pは搬送路内を進んで本体11の後端側の上面の近くに沿って迂回した後、原稿カバー12に設けた回収トレー12aに排出される。
【0027】
本体11の内部には、図5に示すように、用紙の画像を読み取るための走査モジュール(図示せず)を内蔵したキャリッジ14を配置する。このキャリッジ14に内蔵された走査モジュールは、従来周知のCCDを利用した縮小光学画像読取り系としたものである。そして、キャリッジ14は、本体11の正面の操作パネル11aの近傍から本体11の背面の近傍までの間に配置したガイドシャフト15に摺動可能に保持されている。
【0028】
本体11内の操作パネル11a側には、図3に示した駆動モータ6とプーリ7を保持したベース8とによる駆動機構をそのまま組み込む。そして、本体1の奥側に配置された被動プーリ16との間にベルト9を架け渡し、このベルト9にキャリッジ14が固定されている。
【0029】
このような画像読取り装置では、自動給紙装置13を使用するときの自動給紙モードでは、キャリッジ14は図6の(a)で示すように本体11の左端部側に停止させる。この自動給紙モードではホッパユニット13bから給紙される用紙Pが通過していくとき、キャリッジ14に内蔵された走査モジュールがこの用紙Pの画像を読み取る。
【0030】
また、原稿台11bを用いて大判の用紙等から画像を読み取るときには、駆動モータ6を作動して、キャリッジ14を図6の(a)の位置から同図の(b)に示すように原稿台1bの最も手前側に対応する位置まで移動させる。そして、この図6の(b)に示す位置を原点として図において左側に移動して用紙を走査して画像を読み取る。
【0031】
このようなキャリッジ14の移動による原稿台11b上の原稿からの画像読取りでは、図3に示した回転軸継手1を含む駆動機構によりベルト9が走行駆動される。したがって、図3で説明したように、駆動モータ6の振動がプーリ7やベルト9に伝わらず、ベルト9は微小な揺れ等を一切伴うことなく軽快に走行する。そして、回転軸継手1の弾性体層4と慣性体5とによって、駆動モータ6がステッピングモータタイプであっても被動軸7bが常に滑らかに回転し、ベルト9の走行速度の微小な変動もない。したがって、キャリッジ14は揺れ動いたりせずに常に安定した走査速度を維持し、原稿台11b上の原稿から画像を高精度で読み取ることができる。
【0032】
【発明の効果】
本願の発明では、駆動機構の駆動モータがステッピングモータであっても、モータ本体側からの振動の被動側への伝達がなく、しかも滑らかな被動側の回転が得られ、被動側の機器を高精度で作動させることができる。
【0033】
請求項2の発明では、走査モジュールを備えるキャリッジを高精度で一様な速度に制御できると同時に揺れ動きを伴わない走行に設定できるので、原稿台上の原稿の画像を高精度で読み取ることができ、高品質の画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回転軸継手をその軸線方向に観た正面図
【図2】図1のA−A線矢視による回転軸継手の縦断面図
【図3】駆動モータの出力軸とプーリによるベルトドライブ機構の被動軸との間に本発明の回転軸継手を配置した例を示す平面図
【図4】本発明の回転軸継手を走査モジュール搭載のキャリッジの駆動機構に備えた画像読取り装置の概略斜視図
【図5】図4の画像読取り装置の本体の一部切欠平面図
【図6】(a)自動給紙モードのときのキャリッジの停止位置を示す概略図
(b)原稿台上の原稿を読み取るモードのキャリッジの原点位置設定を示す概略図
【符号の説明】
1 回転軸継手
2 入力側接手
3 出力側接手
2a,3a 連結孔
2b,3b 雌ねじ孔
2c,3c フランジ
4 弾性体層
4a 第1層
4b 第2層
5 慣性体
5a 第1部材
5b 第2部材
5c リベット
6 駆動モータ
6a 出力軸
6b マウント
7 プーリ
7a 歯車
7b 被動軸
7c ピニオン
8 ベース
8a 軸受ブロック
8b ボールベアリング
9 ベルト
11 本体
11b 原稿台
12 原稿カバー
12a 回収トレー
13 自動給紙装置
13a ハウジング
13b ホッパユニット
14 キャリッジ
15 ガイドシャフト
16 被動プーリ
P 用紙
Claims (1)
- 回転軸を挿入可能な継手と、弾性体層と、回転時に前記弾性体層の駆動回転方向にねじり負荷を促す質量を持つ慣性体層の順に積層して構成される複数の回転軸継手部材同士を前記継手同士が互いに接しないように結合してなることを特徴とする、画像読み取り装置に用いられる回転軸継手。
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