JPH07104559B2 - 光学走査用のキヤリツジの支持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は光学走査用のキャリッジの支持装置に関するも
のである。本発明は特に、複写機や光学式文字読取装置
などの光学式走査機構のミラー・キャリッジに有効であ
る。

B.従来技術 ボール・ベアリングの装着具は、物体間に相対運動があ
っても、通常は固定した位置に二つの装置を保持するも
のとしてよく知られている。たとえば、ヒダノによる米
国特許第4593957号は、係合する溝を入れ子式のチャン
ネルにつけた構成を示している。これにより、加工した
溝にボール・ベアリングを保持してベアリング負荷の装
置とし、テーブルとベット間の直線運動に対応する。こ
の特許では、キャリッジを装着し、相対運動に対応する
ためローラ・ベアリングが用いられる。断面がＣまたは
Ｕ字形のレール内にトラック溝が２本つけられ、キャリ
ッジ上の２番目のチャンネル形のレールも同様に、その
中にＶ字形の溝がつけられる。ボール・ベアリングはＶ
字形の溝の中で、チャンネル形の２本のレールの間に置
かれる。この構成では、ボール・ベアリングとＶ字形溝
の間を点接点としており、平坦部は時の経過とともに摩
耗し、ボール・ベアリングおよび各溝に及ぶ。その結
果、寸法安定性と平行度は両方とも失われる。

ワイズカーバー（Wisecarver）による米国特許第366143
1号は、二つの部材に相対運動を与える案内ホイールと
トラックの構成を示している。ここでベアリング・ホイ
ールの周囲はＶ字形の溝とし、側面を傾斜させ、逆Ｖ字
形のトラックの両面を係合させるか、溝に係合するＶ字
形のトラック上を滑るようにしている。すなわちワイズ
カーバーがいっているのは、２本の溝付ローラ（アング
ル・トラックの両側）に接するアングル・トラックであ
る。この構成が複写機の走査機構で問題となるのは明ら
かである。レールの系合面とローラの間の点接点が摩擦
するからである。

上記の従来法では、平坦な側面をトラッキングを行なう
面とし、下側を位置を決める溝付面としたＣ字形の１本
のレールについては言及せず、複写機についても、また
関係装置において走査キャリッジに伴う問題についても
述べていない。

現在、ダブル・キャリッジの複写機や走査装置は、断面
が円形のシャフトを使用し、シャフトまわりにボール・
ベアリングを３個以上配置してこれとの接点をつくるの
が普通である。ここから接点は、シャフトとボール・ベ
アリングの３個の交点において点接点となる。シャフト
とベアリングは両方とも、時がたつにつれ接点が平坦と
なり、キャリッジ位置がずれることになる。さらに、シ
ャフトは、走査方向に直角な小さい溝ができるよう加工
される。したがって、ベアリングがシャフトまわりを回
転するとき、機械が新しい場合は特に騒音が激しくな
る。一般に、従来法による複写機や走査装置では、キャ
リッジは２個とも同じレールに乗り、一方のキャリッジ
は他方のキャリッジの中に入り込む形になる。

C.発明が解決しようとする問題点 既存技術はどれも、摩耗に対応し、キャリッジの移動経
路を予測できるようキャリッジを正確に装着することが
ない。

従って本発明の目的は、摩耗しにくく、キャリッジの移
動経路も一方向から外れないような光学走査用のキャリ
ッジの支持装置を提供することにある。

D.問題点を解決するための手段 本発明は、キャリッジを正確に支持する手段を提供する
ものであり、特に、光学式走査装置においてミラー・キ
ャリッジを案内する機構を設けるときに有効である。ミ
ラー・キャリッジのベアリング面、およびキャリッジを
案内する特殊ベアリングには、型打加工した薄板金を用
いるのがよい。

本発明では、好ましくは同時に研削した２面で平行度が
保たれ、加工した溝で一定の方向性が保たれる。実施例
のベアリングは、ばね負荷を与えた状態で、加工した溝
に股がる。キャリッジ装着具の平行度とキャリッジの移
動経路の基準を設ける手段としては、従来から、精密研
削したシャフト１本か２本を用い、キャリッジ当たり
５、６個のベアリングをシャフトまわりに三角形をなす
よう配置してきたが、これを用いることができる。

本発明を複数のキャリッジに応用した場合、キャリッジ
間の相対運動に対応するキャリッジ装着機構を提供す
る。これは表面が平らな加工したレールとローラ・フォ
ロワを用い、もう一つのローラ・フォロワはこの平レー
ルの表面に対し、係合する溝と畝を備える。実施例に示
すように、Ｃ字形で面が平行なレールは、平行かつ正確
な経路でキャリッジ２個をスムーズに移送できるようキ
ャリッジと交差する。

本発明は、走査装置のミラー・キャリッジを案内する機
構に適用でき、精密シャフトをこれまで通りの方法で用
いる場合よりも多くの利点を与える。第１に、シャフト
の全長で直線度を保つのは難しい。第２に、精密シャフ
トは、型打加工した薄板金よりもかなり高価である。第
３に、別個のシャフト２本で平行度を保つのは難しい。
第４に、シャフトとベアリングの接点が、ここで開示し
た装置のような線接点ではなく点接点であるため、接点
応力はきわめて大きい。本発明は、ミラー・キャリッジ
の側面それぞれに型打加工を施す設計である。このよう
な型は鋳型で機械表面に装着され、鋳型に押し込められ
るだぼを使ってその位置が決められる。

E.実施例 第２図は現在の標準的な複写機10の概略図であり、その
透明プラテン11の位置関係を示す。複写時にはドキュメ
ントがこのプラテン上にくる。この複写機にはランプ1
4、15があり、これがプラテン11の所定位置に置かれる
ドキュメント（図示せず）に光を当てる。複写機10は折
り畳み式の光学系を用い、この中で反射光は、各キャリ
ッジ（第２図には図示なし）に装着されるミラー16、1
7、反射レンズ18、およびミラー19に向けられる。後者
の２要素は所定位置に固定される。

光は、二つのキャリッジに含まれるミラー16、17で反射
したあと、回転ドラム20の光伝導体に向けられる。この
あと、電荷を帯びた光伝導体を選択的に放電して現像す
る方法は周知のとおりである。画像の最終調整は機械内
部で行なわれ、調整された画像は複写用紙に転写され、
このあと複写媒体に定着または溶触付着される。

複写機10で特徴的なダブル・キャリッジは、ミラー17の
キャリッジがミラー16のキャリッジの速度の1/2の速度
で動くという構成であり、このとき両キャリッジは、ド
ラム20の光導電体表面の動きと同期してプラテン11を走
査する。複写機10とその各要素の動作についてはよく知
られているが、本発明を適用する環境には特に効果が大
きい。

第１図は、キャリッジを装着するレール・アセンブリ2
7、28に照らして、ミラー16、17とこれに対応するキャ
リッジ24、25の関係を示す等角投影図である。レール・
アセンブリ27、28は機械の外枠（第１図には図示なし）
にしっかり取り付けられる。プラテン11（第１図）に置
かれるドキュメントから反射した光が、ミラー16、17に
よって固定反射レンズ18に向けられる経路も示した。レ
ール・アセンブリ27、28の面29/30、31/32に対するキャ
リッジ24、25の装着については、以下の第３図から第５
図の説明とあわせて述べる。従来の機構によれば、キャ
リッジ25はキャリッジ24の速度の半分の速度で動き、結
果的に光路の長さを一定に保つ。

本発明は、光学系が上述の線に沿う複写機に適用すると
特に有効である。ここでキャリッジ24、25を装着するレ
ールは、その動作、たとえば走査中にミラー・キャリッ
ジを前後に案内するなどの動作に応じて設計される。

キャリッジ24、25のレール・アセンブリ27、28は、本発
明により、平レールの上下の面29、30（レール・アセン
ブリ27）、および面31、32（レール・アセンブリ28）を
持つ。二つのキャリッジ24、25が動く面は別々である。
平行度はウェブ（垂直部）によって維持され、これが一
端では面29、30、他端では面31、32相互間で一定の位置
関係を保つ。これは、たとえば断面がＣ字形の１本の棒
の外側に２本の平レールをつくることが実現できる。レ
ールの２面は、その間の平行度および寸法を正確に保つ
のと同じ方法で加工される。

キャリッジはローラ上に装着される。ローラはレール面
29、30、31、32を転がり、従来法にみられるような点接
点がないため、摩擦は最小になる。第３図のキャリッジ
24の左端に示すのはローラ33、34、35、同右端に示すの
はローラ38である。

これと同様、ローラ41、42、43によってキャリッジ25が
装着される。ローラはそれぞれのキャリッジに回転可能
に取り付けられてレール上を動くため、摩擦がなく、よ
って機械の耐用期間でこの機構の寸法安定性が維持され
る。

第４図は、キャリッジがレール上を転がるとき、正確な
トラッキングを行なうための溝45の詳細を示す。溝は各
レールの下部へ向かって加工され、キャリッジはこの溝
付トラックに適合するローラを運ぶ。第４図で溝45はレ
ール上面29の下方へ加工され、ローラ34は、溝45に適合
するよう突き出た畝を持つ。これにより、キャリッジの
動作は前後の振動に対して安定に保たれる。

キャリッジ24の端部装着アセンブリ46は第５図に示し
た。ローラ34は、特殊カラー50に溝45と係合する畝があ
る標準的なベアリングと考えられる。ローラ34はまた偏
心軸（プラテン）51にも取り付けられる。ローラ34は、
カラー50とともに金属の板ばね48によって負荷され、キ
ャリッジがレールから外れるのを防ぎ、レールの摩耗を
その耐用期間にわたって補う。ローラ34には、これに負
荷を加える板ばね48によって上側にバイアスがかかり、
溝付ローラや溝付トラックの摩耗は、正確なトラッキン
グを行なう機構に影響を与えることはない。キャリッジ
の位置は上面29、30によって決まるため、溝付トラック
や溝付ローラの摩耗は、機械の耐用期間中、キャリッジ
の位置決めに影響しない。

溝45と、円周上のカラー50がつくる畝の関係はもちろん
可逆的である。すなわち、畝を下側に突き出し、溝45
は、ローラ34の円周上の溝と係合するレール29の下側に
すれば結果は同じになる。しかしそれでも上面によっ
て、キャリッジは後部で平行に走査し、一方、溝と畝の
組合せは前部から後部へキャリッジに追従する。

Ｃ字形の平レールには、正確に位置決めした穴とスロッ
トがあり、それぞれ外枠内側に位置決め穴にあるだぼに
嵌合する。これにより、レールを外枠に合わせて取り付
けるとき再調整する必要はなくなる。

ここから、平レールと点接点を持つローラは、これと別
の、レール上を移動するキャリッジの位置を保つ溝付面
とともに図示した。

第３図は本発明による設計の背面図を示す。前部のレー
ル・アセンブリ27には上面29、30がある。これらの面は
研削盤を平行に配置して同時に研削される。ミラー・キ
ャリッジはそれぞれ前部に標準ベアリングを２個（33/3
5と41/43）を持ち、これらの面上を移動する。これによ
ってキャリッジは前部で平行に走査することができる。

第５図は、第３図と第４図に示すキャリッジ24の左側に
取り付けられるアセンブリ46を示す。この構成のベアリ
ングはローラ33、34、35に対応する。第１図と第３図に
示すとおり、レール28にも上記と同様に研削される上面
31、32がある。さらに、下面30は加工した溝を持ち、同
じような加工溝を31、32の下側に設ければ安定性は一層
高められる。各キャリッジは、ローラ33、35および41、
43（図示なし）に対して標準ベアリングを備えて上面を
移動し、ローラ34、42はそれぞれ特殊カラーを備えて下
部の溝にかかり、移動する。特殊カラーの形状と逆にな
っている。溝はレールの下面にあるため、汚染の影響は
少ない。すなわち、ほこりなどを巻き込むことがない。

第６図のダブル・キャリッジ装置は、第２図と似ている
が、ミラーを４個使っている点が異なる。プラテンやド
キュメントのガラス51は元のドキュメント、本その他の
複写対象を受ける。第２図と同様、元になる対象は、第
６図に示すようにキャリッジが右側の基準端で走査を始
めるとき静止したままである。第１キャリッジ52は第１
ミラー54を担持し、プラテン51から受けた光の像を第２
キャリッジ55の方へ反射する。光はこれにより、固定レ
ンズ58を通ってミラー56、57で二重に反射され、このあ
と固定ミラー59で光導電体のドラム60へ反射される。こ
れに続く現象と転写は前述のとおりである。

第６図の単一ローラ53と62は、第２図のローラ38と同様
の機能を持つ。ローラは、それぞれチャンネル材の上面
に追従し、経路に沿ったアセンブリ46は、第１図の要素
（レール・アセンブリ）27、28と類似の他端にあるチャ
ンネルのレールの上面とともに働く。ローラ61は、駆動
ホイールあるいはスプロケット62と共通のシャフトのま
わりを自由に回転する。後者はモータ（図示なし）から
くるベルト（または同等のもの）を受け、キャリッジを
起動する。一方のキャリッジ52も同様に駆動されるか、
または適当な機構と組み合わせられ、キャリッジ52と55
に必要な相対運動を与える。適正走査を実現するため、
ここに説明した機構と類似のダブル・キャリッジを起動
する方法はいくつか考えられる。その一つが、R.O.ジョ
ーンズ、W.F.プライス・ジュニア、G.E.シーマー、M.H.
ウルリッヒ（R.O.Jones、W.F.Price、Jr.、G.E.Sieme
r、M.H.Ulrish）による共通出願の米国特許第4634267
号、“光導電体走査装置と調整方法”（Photoconductor
Scanning Apparatus And Method for Adjustment）で
ある。

F.発明の効果 本発明によれば、従来のように円形でなく、平坦なレー
ル面を用いることにより、摩耗しにくく、係合用の溝及
び畝を用いることにより、方向性が保たれる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、通常は第２図の環境で使用できるキャリッジ
２個の斜視図であり、本発明に応じた案内レールとキャ
リッジ装着具の関係の概略を示す。 第２図は、代表的な複写機まわりの概略図であり、ダブ
ル走査キャリッジの配置と動作の概要を示す。 第３図は、本発明に応じて装着し、第１図と第２図の構
造において有効なダブル・キャリッジ構造の後面図であ
る。 第４図は、第３図の溝およびローラの畝が係合する構造
の拡大図である。 第５図は、第１図から第４図までの実施例のベアリング
装着具の側面図である。 第６図は、本発明によるダブル・ミラー・キャリッジを
用いた４ミラー装置の要素を示す。 10……複写機、11……プラテン、20、60……ドラム、2
4、25、52、55……キャリッジ、27、28……レール・ア
センブリ、29、30、31、32……レール面、33、34、35、
38、41、42、43、53、61、62……ローラ、45……溝、46
……アセンブリ、50……カラー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウイリアム・ハリイ・ネルソン アメリカ合衆国コロラド州ルイースヴイ レ、サウス・バーカナン・アヴエニユー 202番地 (72)発明者 ワルター・フランクリン・プライス、ジユ ニア アメリカ合衆国コロラド州ロングモント、 シヤーマン、ストリート2413番地 (56)参考文献 特開 昭51−22432（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−157626（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−4536（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−96632（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−103662（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−132116（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学走査用のキャリッジの支持装置にし
   て、 研削仕上げされた平坦な上面及び下面を有する第１のレ
   ールと、 上記第１のレールと平行な第２のレールであって、研削
   仕上げされた平坦な上面を有するものと、 上記キャリッジの１側に回転可能に軸支された２つのロ
   ーラであって、上記第１のレールの上面を転動して上記
   キャリッジを支持するものと、 上記キャリッジの他側に回転可能に軸支された１つのロ
   ーラであって、上記第２のレールの上面を転動して上記
   キャリッジを支持するものと、 上記キャリッジの上記１側に回転可能に軸支された１つ
   の案内ローラであって、上記第１のレールの下面に圧接
   されるものと、 上記第１のレールの下面及び上記案内ローラに設けられ
   た相互に契合する溝及び畝であって、上記案内ローラの
   転動を上記溝及び畝により案内するためのものと、 を具備する光学走査用のキャリッジの支持装置