JPH03226260A - 複写機 - Google Patents

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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は複写機、プリンタ、磁気ディスク装置等として
の利用が可能な直線駆動装置に関する。

〈従来の技術〉 第６図は従来の直線駆動装置の模式図である。

図中７４はベースフレームであって、ベースフレーム７
４上には直線駆動装置の主要構成である可動子７１と磁
場形成部材７３の双方が設けられている。

可動子７１は、図外のガイド軸によりベースフレーム７
４上で図示矢印方向に移動自在にされている一方、磁場
形成部材７３はベースフレーム７４上に固定されている
。

磁場形成部材７３からの磁束が鎖交した状態で可動子７
１に所定の励磁電流が供給されると、可動子７１に推進
力Ｆが作用するようなっており、可動子７１に供給する
励磁電流が調節されることで、可動子７１に連結された
図外の被移動対象の位置決め制御が行われるようになっ
ている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来例による場合には、次に述べる
ような欠点が指摘されている。

即ち、可動子７１に励磁電流が供給され推進力Ｆが作用
すると、この推進力Ｆの反作用として磁場形成部材７３
に反力Ｆｒが作用し、これがベースフレーム７４にも伝
達され、結果としてベースフレーム７４が振動したり変
形する等の不都合が発生する。

この欠点は直線駆動装置の適用例が複写機や磁気ディス
ク装置の場合には特に大きな問題となる。

本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであり、その
目的とするところは、磁場形成部材に反力が作用しても
、ベースが振動したり変形する等の不都合が発生しない
ようにした直線駆動装置を提供することにある。

く課題を解決するための手段〉 本発明にかかる直線駆動装置は、磁場形成部材からの磁
束を受けて可動子に推進力を作用せしめ、当該可動子に
連結された被移動対象をベース上にて直線駆動せしめる
装置であって、磁場形成部材が反推進力方向に移動自在
であり、その移動経路を前記ベースに対して傾けである
。

〈作用〉 磁場形成部材からの磁束を受けて可動子に推進力が作用
すると、この推進力により可動子に連結された被移動対
象がベース上で直線駆動する。と同時に、推進力の反作
用としての磁場形成部材に反力が作用する。磁場形成部
材は反推進力方向に移動自在とされているので、この反
力によって磁場形成部材が反推進力方向に移動する。こ
れは磁場形成部材が正規の位置から位置ずれを生じるこ
と意味するが、磁場形成部材の移動経路がベースに対し
て斜めにされているので、磁場形成部材の自重により磁
場形成部材が自然と正規の位置に戻り、当該位置ずれは
自動的に修正される。

〈実施例〉 以下、本発明にかかる直線駆動装置の一実施例について
説明する。第１図は直線駆動装置の平面図、第２図は第
１図におけるＸ−Ｘ線による断面図、第３図は第１図に
おけるＹ−Ｙ線による矢視図、第４図は直線駆動装置の
電気的構成を示すブロック図、第５図は可動体の速度と
枠体に作用する反力及び枠体の偏位との関係を示すグラ
フである。

ここに掲げる直線駆動装置は、スリット露光方式の複写
機に装備されているもので、本体内部のベースフレーム
１（ベースに相当する）上において、第１可動体１０ａ
と第２可動体１０ｂ（両者は被移動対象に相当する）と
を２対１の速度比で図中Ａ方向（スキャン方向）、Ｂ方
向（リターン方向）に交互に直線駆動するような基本構
成となっている。

なお、第１可動体１０ａには４５＠　ミラー、露光ラン
プユニット等の光学ユニットが、第２可動対１０ｂには
直角ミラー等の光学ユニットが夫々搭載されている。こ
れらは何れも図示省略されている。

ベースフレーム１上には、Ａ、Ｂ方向に向けられたシャ
フト３がホルダ２を介して取り付けられている。このシ
ャフト３はベースフレーム１に対して水平に配置されて
いる。また、ベースフレーム１の反シャフト側の側面に
は、シャフト３と同じ方向にレール４（第２図参照）が
取り付けられている。

第１可動体１０ａ、第２可動対１０ｂの下部端側には、
シャフト３と対となった軸受１１ａ　、ｌｌｂが設けら
れている。一方、第１可動体１０ａ、第２可動対１０ｂ
の上部他端側には、レール４上を転がるローラ１２ａ　
、１２ｂ（図示せず）が夫々設けられている（第２図参
照）。

即ち、第１可動体１０ａ、第２可動対１０ｂは、互いに
独立に、シャフト３等によりＡ、Ｂ方向に移動自在にさ
れている。また、シャフト３との位置関係を考慮して、
ローラ１２ａ　、１２ｂにより第１可動体１０ａ、第２
可動対１０ｂの他端側か夫々支えられるようになってい
る。

更に、第１可動体１０ａの両端には可動子２０ａが、第
２可動体１０ｂの両端には可動子２０ｂが夫々設けられ
ている。

可動子２０ａについて詳しく説明する。これは、ヨーク
２１ａ（又はヨーク２２ａ）に３相コイル２３ａが取り
付けられた構造となっている。また、図示されていない
が、３相コイル２３ａの中央部には、後述する磁場形成
部材３０ａ（又は３０ｂ）の磁極を検出するためのホー
ル素子が設けられている。更に、ヨーク１２ａの上部に
は、第２図に示すように上記したローラ１２ａが取り付
けられており、その下部には、可動子２０ａ　、言い換
えると、第１可動体１０ａの移動位置を検出するための
リニアエンコーダ１３ａが取り付けられている。

なお、リニアエンコーダ１３ａと対となった固定子スケ
ール１３ｃは、第１図に示すように、ベースフレーム１
上で固定部材５を介して取り付けられている。

一方、可動子２０ｂについても全く同様であるので説明
は省略するが、リニアエンコーダ１３ｂについては固定
子スケール１３ｃが共用されている。

次に、磁場形成部材３０ａ　、３０ｂについて説明する
。

磁場形成部材３０ａは、長尺状の金属板である固定子ヨ
ーク３２ａ上に永久磁石３１ａをＮ極、Ｓ極と複数個交
互に着磁せしめた構造となっている。

一方、磁場形成部材３０ｂについても磁場形成部材３０
ａと全く同一構造であるので説明は省略する。

ただ、両者はその両端部が連結板３３．３４により互い
に連結されており、これで、磁場形成部材３０ａ、連結
板３３、磁場形成部材３０ｂ、連結板３４からなる枠体
が形成されるようになっている（以下、これを単に枠体
Ｃとする）。

なお、上記した可動子２０ａと磁場形成部材３０ａ、３
０ｂとでリニアモータａが構成される一方、可動子２０
ｂと磁場形成部材３０ａ　、　３０ｂとでリニアモータ
ｂが構成されるようになっており、両者は後述するりニ
アモーフ制御回路５０の下で独立に制御されるようにな
っている。

上記した枠体ＣはＡ、Ｂ方向からシャフト３が貫通され
ており、シャフト３に沿って所定量だけ移動自在にされ
ている。また、枠体Ｃの内部において第１可動体１０ａ
、第２可動体１０ｂが移動自在にされるようになってお
り、如何なる位置であっても可動子２０ａ　、２０ｂと
磁場形成部材３０ａ　、３０ｂとのギャップ長は一定に
されるようになっている。

なお、ベースフレーム１上には、固定部材４３を介して
バネ４０が取り付けられており、このバネ４０の先端部
が枠体における連結板３３の面に接触するようになって
いる。

更に詳しく説明すると、磁場形成部材３０ａの内面には
、シャフト３と対となった軸受３５が合計２個設けられ
ている。この軸受３５は、軸受１１ａ　、　１１ｂとは
違って、枠体ＣについてのＡＳＢ方向と図中Ｙ方向の動
きを規制するもので、後述するローラ６がないとするな
らば、枠体が上下方向（重力方向）に所定量移動するこ
とが可能なようになっている。

なお、連結板３３．３４の面上には、図示されていない
がシャフト３が通る穴が夫々形成されており、この穴径
はシャフト３よりも大きめに設定されている。

この枠体Ｃの両側面に相当する磁場形成部材３０ａ、３
０ｂの裏面には、枠体を支えるローラ６が２個ずつ夫々
設けられており、このローラ６は第３図に示すようにベ
ースフレーム１の側面に形成された長穴４２に沿って滑
るようになっている。この長穴４２はローラ６よりも大
きめに設定されており、ベースフレームｌに対してＢ方
向を下に角度が付けられている。

つまり枠体Ｃはシャフト３によってＡ、Ｂ方向に移動規
制されるも、この移動経路はベースフレーム１に対して
斜め、言い換えると、長穴４２の方向に設定されている
。従って、枠体Ｃが第３図に示す初期位置からＡ方向に
移動するには、これに何らかの外力が作用する必要があ
るが、この外力の作用がなくなると、枠体Ｃに作用する
重力の長穴４２の方向の分力により、枠体ＣがＢ方向に
自然と移動するようになっている。そして枠体Ｃの連結
板３３の面にバネ４０が接触し、枠体Ｃが元の初期位置
に自動的に戻されるようになっている。なお、バネ４０
は枠体ＣがＢ方向に移動してローラ６が大きな衝撃力で
長穴４２のＡ方向エツジに接触することを防止するため
に設けられている。

なお、枠体Ｃに作用する重力の長穴４２の方向の分力の
大きさは、枠体Ｃのベースフレーム１に対する摺動負荷
変動等を考慮して設定する。

次に、リニアモータ制御回路５０について第４図を参照
して説明する。

リニアエンコーダ１３ａの位置検出信号は、位相が９０
°のＡ相、Ｂ相信号及び原点検出用のＺ信号からなり、
波形成形器５１ａを介してマイクロプロセッサたるＭＰ
Ｕ５１に導かれており、これで第１可動体１０ａの移動
位置のデータがＭＰＵ５１に逐次導入されるようになっ
ている。

ＭＰＵ５１では予め第１可動体１０ａの速度パターンの
データが予めインプットされており、このデータを逐次
読み出すとともに、上記移動位置のデータと比較し、こ
の比較結果を信号として３相ドライバ５２ａに逐次出力
するようになっている。この３相ドライバ５２ａではＭ
ＰＵ５１からの信号に応した電流を生成するような回路
構成となっており、３相コイル２３ａに夫々供給するよ
うになっている。

なお、以上の事柄はりニアモータａに関しての説明であ
るが、リニアモータｂについても全く同様であるので説
明は省略する。

従って、リニアモータ制御回路５０は、リニアエンコー
ダ１３ａ　、１３ｂの各出力をフィードバック信号とし
て用い、リニアモータａ、ｂに発生する推力を夫々調節
して、第１可動体１０ａ、第２可動体１０ｂを閉ループ
でもって独立に速度制御するようになっている。

上記のように構成された直線駆動装置により第１可動体
１０ａ　、第２可動体１０ｂは、第５図上段に示す速度
パターンで速度制御される。

ここで、リニアモータａ、ｂに推進力Ｆ　ａ　（ｔ）、
Ｆｂ（ｔ）を夫々発生させると、推進力Ｆの反作用とし
て枠体Ｃに反力Ｆ　ｒ　（＝−Ｆａ　（ｔ）　−Ｆ　ｂ
（１）が作用する。第５図中段は枠体Ｃに作用する反力
Ｆｒの大きさを、第５図下段は枠体Ｃの初期位置からの
偏位を夫々示している。

以下、詳しく説明すると、期間Ｔ１では、推進力Ｆによ
り第１可動体１０ａ、第２可動体１０ｂがスキャン方向
（Ａ方向）に移動する。すると、反力Ｆｒにより枠体Ｃ
がＢ方向に若干移動するが、バネ４０の復元力により直
ぐに元の初期位置に戻る。

期間Ｔ２では、第１可動体１０ａ、第２可動体ＩＯｂが
等速度運動であるので、枠体Ｃに反力Ｆｒが作用するこ
ともなく、枠体Ｃは初期位置のままである。

期間Ｔ３では、上記とは逆の方向の推進力Ｆにより第１
可動体１０ａ　、第２可動体１０ｂがリターン方向（Ｂ
方向）に急激に戻された後、推進力Ｆの方向が反転され
、再び第１可動体１０ａ、第２可動体１０ｂがフィード
方向（Ａ方向）に急激に戻される。

第１可動体１０ａ　、第２可動体１０ｂがリターン方向
（Ｂ方向）に急激に戻され、反力Ｆｒか枠体Ｃに作用す
ると、枠体Ｃはフィード方向（入方向）に移動し、初期
位置から大きくずれることになる。

その後の期間Ｔ４では、期間ＴＩ、Ｔ２での動作と全く
同じ運動がなされるが、期間Ｔ３での位置ずれの影響が
未だ残っている。

だが、本実の直線駆動装置では、時間の経過とともに、
この位置ずれを自動的に無くすことができる。即ち、枠
体Ｃがフィード方向（入方向）に移動すると、枠体Ｃに
作用する重力の長穴４２の方向の分力により、枠体Ｃが
リターン方向（Ｂ方向）に自然と移動しようとするから
である。

また、期間Ｔ３において枠体Ｃに作用する反力Ｆｒは、
枠体Ｃが移動することで、ベースフレーム１に伝達され
ず、ベースフレームｌが振動したり変形する等の不都合
が発生しない。

ただ、期間Ｔ１において第１可動体１０ａ　、第２可動
体ｌＯｂがフィード方向（Ａ方向）に移動したときに枠
体Ｃに作用する反力Ｆｒは、バネ４０を介してベースフ
レーム１に伝達されるとはいえ、このときの反力エネル
ギーは、期間Ｔ３の場合と比較すると温かに小さいので
、実際上問題とならない。

従って、本実の直線駆動装置による場合には、第１可動
体１０ａ、第２可動体１０ｂが第５図上段に示すような
速度パターンで直線移動しても、装置本体に振動が発生
せず、枠体Ｃの偏位も問題とならない。しかも枠体Ｃを
初期位置に戻すに当たり新たな動力源を必要と廿ず、僅
かな設計変更のみで良いので、コスト的な面で非常に実
用的であり、ここに高性能で低価格な複写機を提供する
ことが可能となる。

なお、本発明にかかる直線駆動装置は複写機だけの適用
例に止まらず、プリンタ、磁気ディスク装置等としても
利用することが可能である。

〈発明の効果〉 以上、本発明にかかる直線駆動装置による場合には、可
動子に作用する推進力の反作用として磁墳形成部材に反
力が作用しても、磁場形成部材が反推進力方向に直線移
動自在となっているので、反力がベースに伝達されず、
ベースが振動したり変形する等の不都合が発生しない。

一方において、磁場形成部材が移動自在にされたことに
より新たに磁場形成部材の位置ずれの問題が発生するが
、磁場形成部材の移動経路がベースに対して傾けである
ので、何ら外力を加えることなく磁場形成部材の自重に
より正規の位置に自然と戻る。

従って、装置の性能アップと低価格化とを推進する上で
非常に大きな意義がある。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図にかけては本発明にかかる直線駆動装
置の一実施例を説明するための図であって、第１図は直
線駆動装置の平面図、第２図は第１図におけるＸ−Ｘ線
による断面図、第３図は第１図におけるＹ−Ｙ線による
矢視図、第４図は直線駆動装置の電気的構成を示すブロ
ック図、第５図は可動体の速度と枠体に作用する反力及
び枠体の偏位との関係を示すグラフである。第６図は従
来の直線駆動装置を説明するための模式図である。 ・・ベースフレーム ・・・第１可動体 ・・・第２可動体 、２０ｂ　　・・・可動子 、３０ｂ　　・・・磁場形成部材 ・・枠体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁場形成部材からの磁束を受けて可動子に推進力
   を作用せしめ、当該可動子に連結された被移動対象をベ
   ース上にて直線駆動せしめる直線駆動装置において、磁
   場形成部材が反推進力方向に移動自在であり、その移動
   経路を前記ベースに対して傾けてあることを特徴とする
   直線駆動装置。