JPH08331833A

JPH08331833A - 片側駆動装置

Info

Publication number: JPH08331833A
Application number: JP6802096A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Nanba; 克宏難波; Mitsutoshi Iko; 光俊位高; Masazo Ishiyama; 雅三石山; Makoto Izawa; 誠伊澤; Toshio Kitaoka; 利夫北岡; Yasuhiro Matsumoto; 安弘松本
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1996-03-25
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】進行方向を横切る方向に幅を有する被駆動部
材をその片側端部を駆動して移動させるリニアモータ利
用の片側駆動装置であって、被駆動部材を進行させる場
合において該被駆動部材の駆動に寄与するリニアモータ
可動子に連結されていない該部材の反対側端部の移動遅
れを従来より解消して該被駆動部材を正規の姿勢、又は
できるだけ正規の姿勢で移動させ得る片側駆動装置を提
供する。【構成】界磁マグネット１１Ａを有する固定子１Ａ
と、電機子コイル２２ａ（２２ｂ）を有する可動子２Ａ
（２Ｂ）を備えたリニアモータＬＤＭａ（ＬＤＭｂ）を
含む片側駆動装置Ａ（Ｂ）において、可動子２Ａ（２
Ｂ）に、画像読み取り装置の走査光学系部材の支持キャ
リッジＣ１（Ｃ２）（被駆動部材）の片側端部が連結さ
れ、固定子１Ａの界磁マグネット１１Ａの磁極の配列パ
ターンと可動子２Ａ（２Ｂ）の電機子コイル２２ａ（２
２ｂ）の配列パターン間に、該可動子の前記キャリッジ
連結側をその反対側より先行させようとする推力が生じ
るように互いに角度をもたせてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、進行方向を横切る
方向に幅を有する被駆動部材をその幅方向における片側
端部を駆動して移動させる片側駆動装置、特にリニアモ
ータ利用の片側駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の片側駆動装置は、例えば、複写
機、イメージスキャナ等における画像読み取り装置の原
稿画像走査光学系の駆動に採用されている。画像読み取
り装置の１例を説明すると、図１１（Ａ）に示すよう
に、原稿を載置する原稿台ガラス９１の下方に照明ラン
プ９２があり、このランプからの光は反射ミラーｍ１、
ｍ２に反射されてガラス９１上の画像読み取り位置９３
に集光され、原稿の反射光はミラーｍ３及び一組のミラ
ーｍ４、ｍ５で反射され、レンズＬＮでリニア撮像素子
であるＣＣＤ撮像部９４に結像される。

【０００３】ランプ９２及びミラーｍ１、ｍ２、ｍ３は
可動キャリッジＣ１に搭載されており、ミラーｍ４、ｍ
５は可動キャリッジＣ２に搭載されている。画像読み取
り時には、ランプ９２及びミラーｍ１、ｍ２、ｍ３がキ
ャリッジＣ１の移動により、また、ミラーｍ４、ｍ５が
キャリッジＣ２の移動によりそれぞれ原稿画像副走査方
向Ｘに駆動される。このとき、ランプ９２及びミラーｍ
１、ｍ２、ｍ３とミラーｍ４、ｍ５は２：１の速度比で
駆動される。従って、画像読み取り位置９３からレンズ
ＬＮに到る距離に変化は生じず、結像状態が保たれる。
ＣＣＤ撮像部９４に結像された像は、光電変換され、図
示しない画像処理回路に送られ、読み取りが完了する。

【０００４】なお、読み取り位置９３とレンズＬＮとの
距離は、レンズＬＮを取り付けた台９５を副走査方向に
延びるガイド部材９６に沿ってレンズモータＬＭにより
移動させることで調整でき、レンズＬＮとＣＣＤ撮像部
９４との距離は、台９５に取り付けたピントモータ９７
により、台９５上を光軸方向に移動できるＣＣＤ撮像部
取り付け台９８を移動させることで調整できる。

【０００５】このような画像読み取り装置における前記
のキャリッジＣ１やＣ２の駆動に片側駆動装置が採用さ
れている。かかる片側駆動装置の代表例は図１１（Ｂ）
に示すものである。図示の片側駆動装置１０は、被駆動
部材であるキャリッジＣ１を駆動するもので、表面にＮ
極とＳ極を副走査方向Ｘに交互に配置してなる界磁マグ
ネット１１を有する断面円形ロッド形状の固定子１と、
この固定子１に嵌合し、該固定子に沿って往復動可能の
電機子コイル２１を有する円筒形可動子２とを備えたリ
ニアモータ１００を備えている。電機子コイル２１は円
筒形のヨーク２２に保持されており、ヨーク２２の両端
部には軸受け２３を設けてある。可動子２はこの軸受け
により固定子１に沿って摺動できる。

【０００６】キャリッジＣ１はその進行方向に対し直角
な方向に一定の幅を有し、キャリッジＣ１の一端部ｃ１
１は可動子２の外筒ヨーク２２に固定され、他端部（自
由端部）ｃ１２は摺動子又はローラｃ１３を備え、これ
が固定子１と平行なガイド部材９９上を走行できる。か
くして、図示しない通電制御部を介して電源から電機子
コイル２１に通電することで推力が発生し、可動子２が
固定子１に沿って移動し、これによりキャリッジＣ１が
片側駆動され、それに搭載されたランプ９２等が副走査
方向に移動できる。また、可動子２の反対駆動により当
初位置へ復帰もできる。

【０００７】なお、キャリッジＣ２も例えば固定子１を
共通にする同様の片側駆動装置により、前記の２：１の
速度比を維持するように、駆動される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、進行方
向を横切る方向に幅を有する被駆動部材をその幅方向に
おける片側端部を駆動して進行させるリニアモータ利用
の片側駆動装置によると、被駆動部材を進行させる場合
において、被駆動部材の駆動に寄与するリニアモータ可
動子に連結されていない該部材の端部が、その端部に加
わる移動抵抗と片側端部に加わるモータ駆動による引っ
張り力のため可動子側の端部より遅れて動き、そのため
被駆動部材の姿勢が正規のものより遅れる方向に傾くよ
うにずれる。そのため様々の支障が発生するという問題
がある。

【０００９】前記の画像読み取り装置における片側駆動
装置１０の場合、図１２に示すように、キャリッジＣ１
の自由端部ｃ１２が、固定子１と可動子２とのクリアラ
ンスの範囲内であるとはいえ、可動子２に連結された端
部ｃ１１より遅れる方向に傾いて移動し、また、このキ
ャリッジＣ１の傾きはモータの定速運転時には、一定の
傾き角度をもって維持されてしまう。そのため、画像読
み取り走査に支障をきたす、或いは走査精度が低下する
といった問題が生じる。

【００１０】そこで本発明は、進行方向を横切る方向に
幅を有する被駆動部材をその幅方向における片側端部を
駆動して進行させるリニアモータ利用の片側駆動装置で
あって、被駆動部材を進行させる場合において該被駆動
部材の駆動に寄与するリニアモータ可動子に連結されて
いない該部材の反対側端部の移動遅れを従来より解消し
て該被駆動部材を正規の姿勢、又はできるだけ正規の姿
勢で移動させ得る片側駆動装置を提供することを課題と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、進行方向を横切る方向に幅を有する被駆動
部材をその幅方向における片側端部を駆動して進行させ
る片側駆動装置であり、対向配置された推進用界磁マグ
ネットを含む部分と電機子コイルを含む部分を有し、こ
れら両部分のうち一方を前記進行方向に延びる固定子、
他方を該固定子に沿って動く可動子とするリニアモータ
を含み、該可動子に前記被駆動部材の片側端部を連結し
てあり、前記固定子における界磁マグネットの磁極（又
は電機子コイル）配列パターンと前記可動子における電
機子コイル（又は界磁マグネットの磁極）配列パターン
間に、該可動子の前記被駆動部材連結側をそれとは反対
側より先行させようとする推力が生じるように互いに角
度をもたせてあることを特徴とする片側駆動装置（第１
駆動装置）を提供するものである。

【００１２】また本発明は、前記課題を解決するため、
もう一つの駆動装置として、前記第１の課題を解決する
片側駆動装置において、前記リニアモータが、前記被駆
動部材を一方向に進行させるとき、その可動子の前記被
駆動部材連結側をそれとは反対側より先行させようとす
る可動子推力が発生するものであり、前記被駆動部材の
片側端部とは反対側の端部にも第２のリニアモータを設
けてあり、該第２リニアモータは、対向配置された推進
用界磁マグネットを含む部分と電機子コイルを含む部分
を有し、これら両部分のうち一方を前記被駆動部材の進
行方向に延びる第２の固定子、他方を該第２固定子に沿
って動く第２の可動子とし、該第２可動子に前記被駆動
部材の前記片側端部とは反対側の端部を連結してあり、
前記第２固定子における界磁マグネットの磁極（又は電
機子コイル）配列パターンと前記第２可動子における電
機子コイル（又は界磁マグネットの磁極）配列パターン
間に、前記被駆動部材を前記一方向とは反対方向に進行
させるとき該第２可動子の前記被駆動部材連結側をそれ
とは反対側より先行させようとする推力が生じるように
互いに角度をもたせてあることを特徴とする片側駆動装
置（第２駆動装置）を提供するものである。

【００１３】本発明に係る前記第１及び第２の片側駆動
装置において、各リニアモータにおいて「固定子におけ
る界磁マグネットの磁極（又は電機子コイル）配列パタ
ーンと可動子における電機子コイル（又は界磁マグネッ
トの磁極）配列パターン間に、該可動子の被駆動部材連
結側をそれとは反対側より先行させようとする推力が生
じるように互いに角度をもたせてある」状態の具体例を
列挙すると、次のとおりである。可動子における電機子コイル（又は界磁マグネット
の磁極）配列パターンが被駆動部材幅方向に平行で、固
定子における界磁マグネットの磁極（又は電機子コイ
ル）配列パターンが可動子の被駆動部材連結側に対応す
る側においてそれとは反対側より可動子の一方への進行
方向に先行するように傾斜している。固定子における界磁マグネットの磁極（又は電機子
コイル）配列パターンが被駆動部材幅方向に平行で、可
動子における電機子コイル（又は界磁マグネットの磁
極）配列パターンが可動子の被駆動部材連結側において
それとは反対側より可動子の一方への進行方向とは反対
方向に後退するように傾斜している。

【００１４】上記、のいずれの場合も、前記両パタ
ーン間の傾斜角度は被駆動部材幅方向に対し０度より大
きくするが、可動子に固定子に沿って動くための軸受け
を設けてあるときは（例えば固定子が棒形状のもので、
可動子がこれに嵌まって移動でき、その可動子に固定子
に沿って移動するための軸受けが設けられている場合
は）固定子・可動子軸受け間のクリアランスを考慮し
て、該クリアランスがＣ、可動子軸受けの進行方向長さ
がＬであるとき、傾斜角度θは、θ≧Ｔａｎ^-1（Ｃ／
Ｌ）の条件を満足するように設定することが望ましい。

【００１５】なお、進行方向に複数の軸受けが間隔をあ
けて配列された構成の場合の上記の長さＬは、隣合う軸
受けの間隔とする。また、前記両パターン間の傾斜角度
θとして、θ＜Ｔａｎ^-1〔（３／２）・Ｐ／Ｒ〕の条件
を満足させることが考えられる。但し、Ｐは前記推進用
界磁マグネットにおける各磁極の可動子移動方向の長さ
（磁極ピッチ）、Ｒは該磁極の前記被駆動部材幅方向の
幅である。例えば界磁マグネットが棒形状（シャフト
状）の固定子に設けられている場合、該磁極の幅は、該
固定子の幅乃至外径Ｒと一致することがある。なお、θ
＝Ｔａｎ^-1〔（３／２）・Ｐ／Ｒ〕は推力が０になる角
度を表しており、角度θがこれより大きくなると、推力
がマイナスになってしまう。また、例えば、前記リニア
モータとしてｎ相のリニアモータを採用する場合、前記
パターン間傾斜角度θをＴａｎ^-1（Ｐ／ｎＲ）又は略そ
の角度に設定することが考えられる。但しここで、Ｐは
界磁マグネットにおける各磁極の可動子移動方向の長さ
（磁極ピッチ）、Ｒは該磁極の前記被駆動部材幅方向の
幅である。この場合も、例えば界磁マグネットが棒形状
（シャフト状）の固定子に設けられている場合、該磁極
の幅は、該固定子の幅乃至外径Ｒと一致することがあ
る。このようにｎ相リニアモータを採用するときに、θ
＝Ｔａｎ^-1（Ｐ／ｎＲ）の条件を採用すると、コイルの
各部分で位相が変化し、着磁波形が正弦波から崩れてい
るとき（例えば略台形状の波形のとき）でも、固定子か
ら発生する磁界を滑らかな波形としてとらえ、トルクリ
ップル（つまりコギング）の発生を抑制することができ
る。しかしこれより傾斜させると、得られる推進力が小
さくなっていくので好ましくない。

【００１６】また、前記いずれの場合においても、固定
子として推進用界磁マグネットを有する棒形状のものを
採用するとき、機械加工可能で、着磁可能である材料か
ら形成した直線棒状部材の中心部に強磁性体材料からな
る固定子ヨークを挿入し、その後、該棒状部材に着磁し
て形成した固定子を採用してもよい。この固定子は、従
来の固定子のように棒状ヨークにリング形状の磁石をＮ
極、Ｓ極が交互に並ぶように嵌合して形成したものにお
いて固定子表面が凹凸になり、これを平滑にしようとし
ても後加工は困難であるため高い精度を得ることは困難
であり、また、この凹凸のため可動子の負荷が大きくな
るところ、固定子表面を平滑に形成できるとともに、中
心部に強磁性体ヨークを挿入したまま後で着磁されてい
ることにより、磁束密度の高い着磁が得られ、それだけ
高い推力を得ることができる利点がある。

【００１７】また、このような固定子を含め、推進用界
磁マグネットが設けられた棒状部材の中心部に強磁性体
ヨークが挿入された固定子を用いるとともに、強磁性体
材料からなる可動子ヨークの内側に固定子に対向させて
電機子コイルを設けた可動子を採用してもよい。このよ
うな固定子及び可動子の組み合わせを採用すると、固定
子ヨーク−磁石−電機子コイル−可動子ヨークの間に磁
気ループを形成することができ、結果的に磁気を閉じ込
めることができ、これにより固定子ヨークと可動子ヨー
ク間の磁束密度が高くなり、高い推力を得ることができ
る。

【００１８】

【作用】本発明の第１駆動装置によると、被駆動部材を
片側駆動するリニアモータにおいて、その可動子に被駆
動部材の片側端部を連結してあり、固定子における界磁
マグネットの磁極（又は電機子コイル）配列パターンと
前記可動子における電機子コイル（又は界磁マグネット
の磁極）配列パターンが、該可動子の前記被駆動部材連
結側をそれとは反対側よりも、一方への進行方向へ先行
させようとする推力が生じるように互いに角度をもって
いるので、可動子が推進力を受けて該進行方向へ動かさ
れるとき、可動子がこれに連結された被駆動部材の自由
端部を該進行方向に振り動かす力を与えるように該被駆
動部材を駆動し、これにより、従来ならば遅れて移動し
ていた被駆動部材の反対側端部が、可動子に連結された
端部に対し問題となる遅れをとることなく共に移動し、
被駆動部材の正しい姿勢が維持され、その姿勢で進行せ
しめられる。

【００１９】また、本発明の第２駆動装置によると、各
リニアモータが前記第１駆動装置におけるリニアモータ
と同様に作用する。そして、被駆動部材を一方向に進行
させるときには、その一方向への進行に関して固定子パ
ターンと可動子パターンが、該可動子の被駆動部材連結
側をそれとは反対側より先行させようとする推力が生じ
るように互いに角度をもっている一方のリニアモータに
より該被駆動部材を進行させ、且つ、その正しい姿勢を
維持しながら進行させることができる。被駆動部材の復
帰動作にあたっても、他方のリニアモータにより被駆動
部材を正しい姿勢を維持して復帰させることができる。
また、被駆動部材の姿勢が問題にならないときには両モ
ータを使って高速駆動もできる。

【００２０】前記第１及び第２のいずれの片側駆動装置
においても、リニアモータにおいて、可動子に固定子に
沿って移動するための軸受けが設けられている場合にお
いて、前記パターン間傾斜角度θが前記のＴａｎ^-1（Ｃ
／Ｌ）以上であるときは、被駆動部材の傾きが一層確実
に抑制される。

【００２１】また、前記第１及び第２のいずれの片側駆
動装置においても、リニアモータがｎ相リニアモータで
あるとき、前記パターン間傾斜角度θが前記のＴａｎ^-1
（Ｐ／ｎＲ）又は略その角度であるときは、トルクリッ
プル（つまりコギング）の発生を抑制することができ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１（Ａ）は本発明に係る片側駆
動装置Ａ、Ｂを採用した画像読み取り装置の概略構成を
示す図であり、図１（Ｂ）は片側駆動装置Ａ及びＢと、
装置Ａにより駆動されるキャリッジＣ１、装置Ｂにより
駆動されるキャリッジＣ２の平面図である。なお、図１
（Ａ）では駆動装置Ａ、Ｂは鎖線でその位置だけを示し
ている。

【００２３】この画像読み取り装置は反射ミラー等を支
持するキャリッジＣ１、Ｃ２の片側駆動装置Ａ、Ｂの点
を除けば、基本的には図１１に示す従来画像読み取り装
置と同構造のものである。図１１に示す装置におけると
同じ部品には同じ参照符号を付してある。これら部品の
動作も図１１の装置と同様である。この画像読み取り装
置における片側駆動装置ＡはリニアモータＬＤＭａを備
えている。このモータは、被駆動部材であるキャリッジ
Ｃ１を駆動するもので、表面にＮ極とＳ極を副走査方向
Ｘに交互に配置した界磁マグネット１１Ａを有する副走
査方向Ｘに延びる、断面円形ロッド形状の固定子１Ａ
と、この固定子１Ａに外嵌し、該固定子に沿って往復動
可能の電機子コイル２２ａを有する円筒形可動子２Ａと
の組み合わせからなっている。可動子２Ａは両端部に軸
受け２３ａを有し、この軸受けにより固定子１Ａに沿っ
て移動できる。また、片側駆動装置Ｂは、前記の固定子
１Ａと、これに外嵌し、該固定子に沿って往復動可能の
電機子コイル２２ｂを有する円筒形可動子２Ｂの組み合
わせからなるリニアモータＬＤＭｂを備えている。すな
わち、装置ＡとＢは固定子１Ａを共通にしている。可動
子２Ｂは両端部に軸受け２３ｂを有し、この軸受けによ
り固定子１Ａに沿って移動できる。

【００２４】固定子１Ａは、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示
すように、機械加工により表面が平滑に形成された、着
磁可能の断面円形の直線棒状部材１１１の中心部に強磁
性体材料からなる棒状の固定子ヨーク１２を挿入し、そ
のあと界磁マグネット１１Ａを形成するように、棒状部
材１１１に、Ｎ極とＳ極が副走査方向Ｘに交互に並ぶよ
うに着磁して形成したものである。界磁マグネット１１
ＡはＮ極、Ｓ極を一周期とする正弦波の磁束密度の分布
を持つように着磁してある。

【００２５】固定子１Ａは、この構成のものに限定され
ないが、機械加工により表面を平滑に形成した着磁可能
の棒状部材の中心部に強磁性体材料からなる固定子ヨー
クを挿入し、そのあと棒状部材に着磁して界磁マグネッ
トを形成したこの構成によると、固定子表面を容易に平
滑化して可動子の移動抵抗を少なくできるとともに、中
心部に強磁性体ヨークを挿入したまま後で着磁されてい
ることにより、磁束密度の高い着磁が得られ、それだけ
高い推力を得ることができる。

【００２６】可動子２Ａは、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示
すように、強磁性体材料からなる円筒形状の可動子ヨー
ク２１ａの内側に沿って電機子コイル２２ａを設け、こ
のコイル２２ａを固定子の界磁マグネット１１Ａに対向
配置したものである。可動子２Ｂも、同様に、強磁性体
材料からなる円筒形状の可動子ヨーク２１ｂの内側に沿
って電機子コイル２２ｂを設け、このコイル２２ｂを固
定子１Ａの界磁マグネット１１Ａに対向配置したもので
ある。

【００２７】可動子の構成はこれに限定されないが、こ
のように強磁性体材料からなる可動子ヨークの内側に固
定子に対向させて電機子コイルを設けた構成の可動子２
Ａ（２Ｂ）を採用して前記の特定構成の固定子１Ａと組
み合わせると、図２（Ｂ）に示すように、固定子ヨーク
１２−磁石１１Ａ−電機子コイル２２ａ（２２ｂ）−可
動子ヨーク２１ａ（２１ｂ）の間に磁気ループを形成す
ることができ、結果的に磁気を閉じ込めることができ、
これにより固定子ヨーク１２と可動子ヨーク２１ａ（２
１ｂ）間の磁束密度が高くなり、高い推力を得ることが
できる。

【００２８】なお、固定子１Ａの芯部に強磁性体が無い
と、図２（Ｃ）に示すように、磁気ループである空洞部
の磁束は不規則に発散し、当然磁束密度は低くなる。可
動子２Ａ（２Ｂ）における電機子コイル２２ａ（２２
ｂ）は、あとで説明する図３（Ｂ）に示すように、電気
角でπ・２／３ずつずらした位置（なお、π・２／３ず
れた位置と同位相の位置でもよい）に配置した３相のコ
イルｕ、ｖ、ｗからなっており、また、可動子２Ａ（２
Ｂ）には位置検出素子を配設してある。この位置検出素
子は、本例ではその位置での界磁マグネット１１Ａの磁
束の大きさと向きを検知する、磁電変換素子の一種であ
るホール素子ｈｕ、ｈｖ、ｈｗである。ホール素子ｈｕ
はコイルｕの中心位置に設けてあり、同様に、素子ｈｖ
はコイルｖの中心位置に、素子ｈｗはコイルｗの中心位
置に設けてある。そしてこれらホール素子が感知した磁
束の大きさと向きに対応する大きさと向きの電流をコイ
ルに通電することでモータＬＤＭａ（ＬＤＭｂ）が運転
される。

【００２９】図１（Ｂ）に示すように、可動子２Ａの一
方の側面には図示しない連結部材を介してキャリッジＣ
１の片側端部ｃ１１が連結固定されており、可動子２Ｂ
の一方の側面には図示しない連結部材を介してキャリッ
ジＣ２の片側端部ｃ１４が連結固定されている。また、
キャリッジＣ１の自由端部ｃ１２は、ここに設けられた
回転自在のローラｒ１により、固定子１Ａと平行配置の
ガイドレールＧ上に移動可能に載置されている。また、
キャリッジＣ２の自由端部ｃ１５は、ここに設けられた
回転自在のローラｒ２により、同ガイドレールＧ上に移
動可能に載置されている。

【００３０】かくして、後述するように電機子コイル２
２ａ、２２ｂに通電することで可動子推力が発生し、可
動子２Ａ、２Ｂが固定子１Ａに沿って移動し、これによ
りキャリッジＣ１、Ｃ２がそれぞれ片側駆動され、それ
らに搭載されたランプ９２や反射ミラーといった走査光
学系部材が副走査方向に移動せしめられ、原稿画像を走
査、読み取りできる。このとき可動子２Ａは可動子２Ｂ
の２倍の速度で進行する。また、可動子２Ａ、２Ｂが反
対方向へ駆動されることで当初位置へ復帰もする。

【００３１】次に本発明に係る重要な特徴であるリニア
モータＬＤＭａ（ＬＤＭｂ）における固定子１Ａの推進
用界磁マグネット１１Ａにおける磁極配列のパターン及
び可動子２Ａ（２Ｂ）における電機子コイル２２ａ（２
２ｂ）の配列パターンの相互関係について、図３（Ａ）
及び（Ｂ）を参照して説明する。図３に示すように、リ
ニアモータＬＤＭａ（ＬＤＭｂ）においては、可動子２
Ａ（２Ｂ）の電機子コイル２２ａ（２２ｂ）の配列パタ
ーンは該コイルの空芯部を含む面がキャリッジＣ１（Ｃ
２）の幅方向に平行に、換言すれば可動子の移動方向に
垂直な通常のパターンであるが、界磁マグネット１１Ａ
におけるＮ、Ｓの磁極配列パターンは、通常のパターン
より傾斜しており、通常のコイル配列パターン及び通常
の磁極配列パターンに対し角度θ₁ずれている。つまり
Ｎ、Ｓの各磁極が、可動子２Ａ（２Ｂ）のキャリッジＣ
１（Ｃ２）連結側に対応する内側において反対の外側よ
り副走査方向Ｘへ先行するように角度θ₁傾斜してい
る。

【００３２】また、この角度θ₁は、固定子１Ａと可動
子軸受け２３ａ（２３ｂ）間のクリアランスＣ（ここで
は６０μｍ）及び軸受け２３ａ（２３ｂ）間隔の進行方
向長さＬ（ここでは６０ｍｍ）について、θ₁≧Ｔａｎ
^-1（Ｃ／Ｌ）の条件を満足している。さらに、固定子１
Ａの外径Ｒ及び固定子上の磁極ピッチＰ（マグネット１
１Ａにおける隣り合うＳ、Ｎの二つの磁極のそれぞれの
可動子進行方向の長さ）について、θ₁＝Ｔａｎ^-1（Ｐ
／３・Ｒ）の条件を満足している。このとき角度θ₁は
Ｔａｎ^-1〔（３／２）・Ｐ／Ｒ〕未満である。

【００３３】以上説明した固定子１Ａの磁極配列パター
ン及び可動子２Ａ（２Ｂ）のコイル配列パターン間の相
対角度により、電機子コイル通電時、可動子２Ａ（２
Ｂ）の、キャリッジを連結した内側部分に対し外側部分
より先行させようとする推力が働き、これが可動子２Ａ
（２Ｂ）に回転力を与えるように作用し、この回転力が
キャリッジＣ１（Ｃ２）の自由端部ｃ１２（ｃ１５）
を、遅れて傾こうとする力に抗して副走査方向Ｘに振り
動かすように作用する。さらに、上記の例では、θ ₁≧
Ｔａｎ^-1（Ｃ／Ｌ）の条件を満足させてあるので、可動
子に働く回転力は、キャリッジＣ１（Ｃ２）の自由端部
ｃ１２（ｃ１５）の遅れを一層確実に取り戻せるもので
あり、従って自由端部ｃ１２（ｃ１５）が可動子２Ａ
（２Ｂ）に連結された片側端部ｃ１１（ｃ１４）に対し
問題となる遅れをとることなく進行でき、キャリッジＣ
１（Ｃ２）は正しい姿勢で移動する。かくして原稿画像
を精度よく読み取ることができる。

【００３４】また、θ₁＝Ｔａｎ^-1（Ｐ／３・Ｒ）の条
件を満足させてあるので、固定子１Ａにおける着磁波形
が正弦波から崩れていても、いわゆるコギングの発生を
抑制することができる。以上説明したリニアモータで
は、図３（Ａ）に示すように、固定子１Ａの磁極配列パ
ターンを傾斜させたが、図４に示すように、可動子２Ａ
（２Ｂ）の電機子コイル配列パターンを傾斜させてもよ
い。図４に示す例では、固定子１Ａの磁極配列パターン
はキャリッジＣ１（Ｃ２）の幅方向と平行であるが、可
動子の電機子コイル２２ａ（２２ｂ）の配列パターンが
通常のコイル配列パターン及び通常の磁極配列パターン
に対し角度θ₂ずれている。つまり電機子コイル２２ａ
（２２ｂ）のコイル空芯部を含む面が、可動子２Ａ（２
Ｂ）のキャリッジＣ１（Ｃ２）連結側において反対の外
側より副走査方向Ｘに対し復帰方向に後退するように角
度θ₂傾斜している。また、θ₂≧Ｔａｎ^-1（Ｃ／Ｌ）
及びθ₂＝Ｔａｎ^-1（Ｐ／３・Ｒ）の条件を満足してい
る。この場合も、固定子磁極配列を傾斜させた図３
（Ａ）に示す場合と同様の効果がある。次に、固定子１
Ａの磁極配列パターンと可動子２Ａ（２Ｂ）のコイル配
列パターンとの間の相対的な傾きθとトルクリップルの
発生との関係について説明する。図７〜図１０の各図
は、電機子コイル２２ａ（２２ｂ）の各相コイルｕ、
ｖ、ｗの固定子１Ａ長手方向における位置と、各相コイ
ルの受ける磁束（磁束密度）との関係（各図の（ａ）参
照）、各相コイルに流す制御電流との関係（各図の
（ｂ）参照）及びモータＬＤＭａ（ＬＤＭｂ）の発生す
る推力（各図の（ｃ）参照）との関係をそれぞれ示して
いる。界磁マグネット１１Ａの着磁は、固定子１Ａの長
手方向に台形パターンである。着磁パターンを完全な正
弦波にするとトルクリップルは発生しないことは知られ
ているが、現実には完全な正弦波にはならず崩れる。ま
た、推力を大きくするため通常は矩形波状か台形波状に
着磁するので、ここでは代表例として台形波とした。図
７は、着磁パターンを変動のない台形波とし、磁極とコ
イルとの間の傾きθを０とした場合のものであり、図８
は、図７において、磁極とコイルとの間の傾きθをＴａ
ｎ^-1（Ｐ／（３・Ｒ））とした場合のものである。図７
及び図８から、磁極とコイルとの間にθ＝Ｔａｎ^-1（Ｐ
／（３・Ｒ））の傾きをつけることにより、これをつけ
ない場合に比べて推力の平均値（ｆ_avE）は若干（７
％）低くなるが、各相コイルの受ける磁束は滑らかな正
弦波状になり、推力変動率（Δｆ）は１．７％から０．
３％に減少していることが分かる。また、図９は、台形
波の着磁パターンにおいて着磁が一部で台形から外れ変
動しているもので、磁極とコイルとの間の傾きθは０に
している。図１０は、図９において、θをＴａｎ^-1（Ｐ
／（３・Ｒ））としたものである。図９の例では、電機
子コイル２２ａ（２２ｂ）のｕ相コイルの受ける磁束Ｂ
ｕが図９（ａ）中のＢｅｒ部で図示のように変動し、こ
れに伴い推力が図９（ｃ）中のｆｅｒ部で図示のように
変動し、その結果推力変動率（Δｆ）が１６％と大きく
なっている。これに対して、図１０で示すように、磁極
とコイルとの間にθ＝Ｔａｎ^-1（Ｐ／（３・Ｒ））の傾
きをつけることにより、ｕ相コイルの受ける磁束は図１
０（ａ）中のＢｅｒ´部のように滑らかな変動として受
け取られ、推力についても図１０（ｃ）中のｆｅｒ´部
のように滑らかとなり、推力変動率（Δｆ）が３．５
％にまで低下している。このように、台形波の着磁パタ
ーンの一部に変動が生じたり着磁パターンが台形から外
れたりしても、磁極とコイルとの間に相対的な傾きを持
たせることにより、このような変動を拡散してなめらか
なものとしてとらえ、推力変動を抑制できることが分か
る。なお、このようなトルクリップル発生を抑制する効
果は、台形波着磁の場合に限らず、正弦波や矩形波等の
着磁パターンにおいて崩れが生じた場合にも得られる。

【００３５】以上、キャリッジＣ１（Ｃ２）の片側端部
ついてだけリニアモータを設けたが、キャリッジＣ１
（Ｃ２）の両端部について上記と同様のリニアモータを
設けてもよい。例えば図５に示すように，図３（Ａ）に
示すリニアモータＬＤＭａ（ＬＤＭｂ）と同じものをキ
ャリッジＣ１（Ｃ２）の反対側端部ｃ１２（ｃ１５）に
も設けてもよい。磁極配列パターンの傾斜角度θ₃につ
いては、θ₃≧Ｔａｎ^-1（Ｃ／Ｌ）及びθ₃＝Ｔａｎ^-1
（Ｐ／３・Ｒ）の条件を満足している。

【００３６】この構成では、キャリッジＣ１（Ｃ２）を
副走査方向Ｘに進行させるときは図中下側のリニアモー
タＬＤＭａ（ＬＤＭｂ）を用い、復帰動作させるときに
は図中上側のリニアモータＬＤＭａ（ＬＤＭｂ）を用い
ることで、キャリッジＣ１（Ｃ２）を行きも帰りも正し
い姿勢で駆動することができる。なお、復帰動作等にお
いて、キャリッジＣ１（Ｃ２）の姿勢が問題にならない
ようなときは、両方のリニアモータを動作させること
で、キャリッジＣ１（Ｃ２）を高速駆動することもでき
る。

【００３７】次に、前記の片側駆動装置Ａにおけるリニ
アモータＬＤＭａの運転制御について説明する。既述の
とおり、固定子１Ａの界磁マグネット１１ＡはＮ極、Ｓ
極を一周期とする正弦波の磁束密度の分布を持つように
着磁してある。また、既述のとおり、そして図３（Ｂ）
に示すように、可動子２Ａの電機子コイル２２ａは電気
角でπ・２／３ずつずらした位置（π・２／３ずれた位
置と同位相の位置でもよい）に配置した３相のコイル
ｕ、ｖ、ｗからなっており、各コイルにはその位置での
界磁マグネット１１Ａの磁束の大きさと向きを検知する
ホール素子ｈｕ、ｈｖ、ｈｗを設けてある。そしてこれ
らホール素子が感知した磁束の大きさと向きに対応する
大きさと向きの電流をコイルに通電することでモータＬ
ＤＭａが運転されるのである。すなわち、ここではいわ
ゆる３相駆動方式が採用され、図３（Ｃ）に示すよう
に、１２０度ずつ位相のずれた信号をコイルに入力し、
結果的に可動子の位置に関係なく一定推力を得るように
してある。また、ここでは、前記３相駆動方式を採用す
るとともに、可動子を目標速度で駆動するために、一般
にＰＬＬと呼ばれている位相同期制御方式を採用してい
る。

【００３８】図６（Ａ）にモータＬＤＭａの運転制御の
ための電気回路の概略ブロック図を、図６（Ｂ）に位相
同期制御方式による速度制御回路を含む運転制御回路の
要部を示す。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）において、４１
は直流電源、４２は前記のホール素子等を含む通電制御
回路部、４３は可動子２Ａの移動速度を検出するエンコ
ーダ、４４は位相同期制御方式による速度制御部であ
る。エンコーダ４３は、それには限定されないが、ここ
では固定子１Ａに設けた図示しないファイン磁極列に沿
って可動子２Ａとともに移動する磁気センサ（ここでは
ＭＲ素子と称されている磁気抵抗素子利用のセンサ）を
含む磁気方式のエンコーダである。

【００３９】図６（Ｂ）において、４５は画像読み取り
のためにモータＬＤＭａの所定の動作を指示するととも
に、位相同期制御部４９に基準クロック信号を出力する
マイクロコンピュータ、４６はコンピュータ４５の入出
力ポート、４７は増幅器、４８はスイッチング部、４９
は前記の位相同期制御部、５０は補償回路、５１は増幅
回路である。

【００４０】図６に示す制御回路によると、コンピュー
タ４５から目的とする速度に応じた基準クロック信号が
位相同期制御部４９に入力されるとともに、エンコーダ
４３から可動子２Ａの移動速度信号が制御部４９にフィ
ードバック入力される。位相同期制御部４９は、基準ク
ロックのパルスとエンコーダ４３からのフィードバック
信号のパルスの周波数と位相の差に応じた信号を出力
し、補償回路５０で伝達系の進み遅れ補償を行い、その
出力電圧をホール素子の基準入力電圧とする。ホール素
子は、それがある位置での磁束の大きさと向きに対応す
る電圧を出力するが、その出力電圧は基準入力電圧に比
例する特性を持っている。従って、基準クロック信号と
フィードバック信号の差に応じた出力電圧がホール素子
から出力されることになる。ホール素子からの出力電圧
は増幅回路５１により比例増幅され、電機子コイルに通
電される。以上により、基準クロックのパルスとフィー
ドバック信号のパルスの周波数と位相を合わせる、換言
すれば、可動子２Ａの目標速度と一致するようにモータ
ＬＤＭａが運転される。

【００４１】なお、リニアモータＬＤＭｂについても、
その可動子２Ｂは、その電機子コイル２２ｂが可動子２
Ａと同様に３相コイルからなり、可動子２Ａと同様にホ
ール素子を有し、図６に示すものと実質上同じ構成の制
御回路により、可動子２Ａの移動速度の１／２の速度で
副走査方向Ｘに移動するように駆動される。以上説明し
た実施例の片側駆動装置におけるリニアモータは、固定
子が断面円形状の直線棒形状のもので、可動子がこれに
外嵌して移動するものであるが、固定子が帯板状のもの
で、可動子がこれに対向配置され、これに沿って移動す
るものでもよい。

【００４２】また、前記の実施形態では、固定子に界磁
マグネットを設け、可動子に電機子コイルを設けている
が、固定子に電機子コイルを、可動子に界磁マグネット
を設けた構成でもよい。

【００４３】

【発明の効果】本発明によると、進行方向を横切る方向
に幅を有する被駆動部材をその幅方向における片側端部
を駆動して進行させるリニアモータ利用の片側駆動装置
において、被駆動部材を進行させるときに、該被駆動部
材の駆動に寄与するリニアモータ可動子に連結されてい
ない該被駆動部材の反対側端部の移動遅れを従来より解
消して該被駆動部材を正規の姿勢、又はできるだけ正規
の姿勢で移動させることができる利点がある。

【００４４】また、かかる片側駆動装置におけるリニア
モータにおいて、可動子に固定子に沿って移動するため
の軸受けが設けられ、該軸受けと固定子のクリアランス
がＣ、軸受けの可動子進行方向長さがＬにおいて、固定
子の界磁マグネット磁極（又は電機子コイル）配列パタ
ーンと可動子の電機子コイル（又は界磁マグネット磁
極）配列パターン間の傾斜角度がＴａｎ^-1（Ｃ／Ｌ）以
上であるときは、被駆動部材の傾きを一層確実に抑制す
るうえで有効である。

【００４５】また、片側駆動装置におけるｎ相のリニア
モータにおいて、推進用界磁マグネットの隣合うＮ極、
Ｓ極それぞれの可動子移動方向の長さがＰであり、該磁
極の被駆動部材幅方向の幅がＲであるとき、前記パター
ン間傾斜角度がＴａｎ^-1（Ｐ／ｎ・Ｒ）又は略その角度
であれば、可動子推進用の着磁に崩れ乃至乱れがあって
も、いわゆるコギングの発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図（Ａ）は本発明の片側駆動装置を適用する画
像読み取り装置の１例の概略構成を示す図、図（Ｂ）は
本発明に係る片側駆動装置の１例を採用した図（Ａ）に
示す原稿画像走査光学系の１部の平面図である。

【図２】図（Ａ）は図１（Ｂ）に示すリニアモータにお
ける固定子・可動子構造の説明図、図（Ｂ）は図（Ａ）
に示す固定子・可動子構造における磁気ループ形成状態
の説明図、図（Ｃ）は固定子の中心部に強磁性体材料か
らなる固定子ヨークを備えないときの磁気ループ形成状
態の説明図である。

【図３】図（Ａ）は本発明におけるリニアモータの固定
子の界磁マグネット磁極配列パターンと可動子の電機子
コイル配列パターンの関係を示す図、図（Ｂ）は３相コ
イルからなる電機子コイルの説明図、図（Ｃ）は３相駆
動方式におけるコイル入力信号の波形図である。

【図４】本発明におけるリニアモータの固定子の界磁マ
グネット磁極配列パターンと可動子の電機子コイル配列
パターンの他の例を示す図である。

【図５】本発明に係る片側駆動装置の他の例の要部の平
面図である。

【図６】図（Ａ）はリニアモータの運転制御回路の概略
を示すブロック図、図（Ｂ）は位相同期制御方式の速度
制御回路を含む運転制御回路の要部を示す図である。

【図７】台形波の着磁パターンで電機子コイル配列パタ
ーンと界磁マグネット磁極配列パターンとの傾きがθ＝
０である場合の、各相コイルの受ける磁束密度（ａ）、
各相コイルに流す制御電流（ｂ）、及びモータの発生す
る推力（ｃ）を示す図である。

【図８】台形波の着磁パターンで電機子コイル配列パタ
ーンと界磁マグネット磁極配列パターンとの傾きがθ＝
Ｔａｎ^-1（Ｐ／ｎ・Ｒ）である場合の、図７と同様の図
である。

【図９】一部が崩れた台形波の着磁パターンで電機子コ
イル配列パターンと界磁マグネット磁極配列パターンと
の傾きがθ＝０である場合の、図７と同様の図である。

【図１０】一部が崩れた台形波の着磁パターンで電機子
コイル配列パターンと界磁マグネット磁極配列パターン
との傾きがθ＝Ｔａｎ^-1（Ｐ／ｎ・Ｒ）である場合の、
図７と同様の図である。

【図１１】図（Ａ）は画像読み取り装置の従来例の概略
構成を示す図、図（Ｂ）はリニアモータ利用の、走査光
学系部材の支持キャリッジの片側駆動装置の従来例を示
す平面図である。

【図１２】図１１（Ｂ）に示す片側駆動装置によるキャ
リッジ駆動状態の説明図である。

【符号の説明】

Ａ、Ｂ片側駆動装置ＬＤＭａ（ＬＤＭｂ）リニアモータ１Ａ固定子１１Ａ推進用界磁マグネット２Ａ、２Ｂ可動子２１ａ、２１ｂ円筒形可動子ヨーク２２ａ、２２ｂ電機子コイル２３ａ、２３ｂ軸受けＣ１画像読み取り装置の照明ランプ及び反射ミラー支
持用のキャリッジＣ２画像読み取り装置の他の反射ミラー支持用のキャ
リッジ θ₁、θ₂、θ₃ 界磁マグネットの磁極の配列パター
ンと電機子コイルの配列パターン間の相対傾斜角度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石山雅三大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者伊澤誠大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者北岡利夫大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者松本安弘大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】進行方向を横切る方向に幅を有する被駆
動部材をその幅方向における片側端部を駆動して進行さ
せる片側駆動装置であり、対向配置された推進用界磁マ
グネットを含む部分と電機子コイルを含む部分を有し、
これら両部分のうち一方を前記進行方向に延びる固定
子、他方を該固定子に沿って動く可動子とするリニアモ
ータを含み、該可動子に前記被駆動部材の片側端部を連
結してあり、前記固定子における界磁マグネットの磁極
（又は電機子コイル）配列パターンと前記可動子におけ
る電機子コイル（又は界磁マグネットの磁極）配列パタ
ーン間に、該可動子の前記被駆動部材連結側をそれとは
反対側より先行させようとする推力が生じるように互い
に角度をもたせてあることを特徴とする片側駆動装置。
【請求項２】前記リニアモータは前記被駆動部材を一
方向に進行させるとき、その可動子の前記被駆動部材連
結側をそれとは反対側より先行させようとする可動子推
力が発生するものであり、前記被駆動部材の片側端部と
は反対側の端部にも第２のリニアモータを設けてあり、
該第２リニアモータは、対向配置された推進用界磁マグ
ネットを含む部分と電機子コイルを含む部分を有し、こ
れら両部分のうち一方を前記被駆動部材の進行方向に延
びる第２の固定子、他方を該第２固定子に沿って動く第
２の可動子とし、該第２可動子に前記被駆動部材の前記
片側端部とは反対側の端部を連結してあり、前記第２固
定子における界磁マグネットの磁極（又は電機子コイ
ル）配列パターンと前記第２可動子における電機子コイ
ル（又は界磁マグネットの磁極）配列パターン間に、前
記被駆動部材を前記一方向とは反対方向に進行させると
き該第２可動子の前記被駆動部材連結側をそれとは反対
側より先行させようとする推力が生じるように互いに角
度をもたせてあることを特徴とする請求項１記載の片側
駆動装置。
【請求項３】前記リニアモータにおける前記固定子が
棒形状のものであり、前記可動子が該固定子に嵌まって
移動できるのものであり、該可動子には該固定子に沿っ
て移動するための軸受けが設けられており、前記パター
ン間傾斜角度がＴａｎ^-1（Ｃ／Ｌ）以上（但し、Ｃは該
軸受けと前記固定子のクリアランス、Ｌは該軸受けの可
動子進行方向長さ）である請求項１又は２記載の片側駆
動装置。
【請求項４】前記パターン間傾斜角度がＴａｎ
^-1〔（３／２）・Ｐ／Ｒ〕未満（但し、Ｐは推進用界磁
マグネットにおける各磁極の可動子移動方向の長さ、Ｒ
は該磁極の前記被駆動部材幅方向の幅）である請求項
１、２又は３記載の片側駆動装置。
【請求項５】前記リニアモータがｎ相リニアモータで
あり、前記パターン間傾斜角度がＴａｎ^-1（Ｐ／ｎＲ）
又は略その角度（但し、Ｐは推進用界磁マグネットにお
ける各磁極の可動子移動方向の長さ、Ｒは該磁極の前記
被駆動部材幅方向の幅）である請求項１、２、３又は４
記載の片側駆動装置。