JPH11174592A - 直線駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走査光学系装置に設けられるスライダーなど
の移動体を片側駆動する際の当該移動体の首振り現象を
抑制し得る直線駆動装置を提供する。 【解決手段】 この直線駆動装置は、プラテンガラス２
０５に載置された原稿を走査するための第１スライダー
２１などの移動体を直線的に移動させるものであり、移
動体の一方の側端部に配置され当該移動体を片側駆動す
る駆動手段４０を有する。直線駆動装置はさらに、移動
体の他方の側端部に取り付けられると共にＮ極およびＳ
極が同軸で交互に所定ピッチで螺旋状に着磁された中空
の磁気スリーブ４１と、磁気スリーブ４１に回転自在に
挿通されると共にＮ極およびＳ極が同軸で交互に前記所
定ピッチで螺旋状に着磁された磁気ネジロッド４２と、
を有する。直線動作側の磁気スリーブおよび回転動作側
の磁気ネジロッドにより、ダンパー効果を発揮するいわ
ゆる磁気ネジ手段４３を構成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原稿台に載置され
た原稿を走査する走査光学系装置に設けられるスライダ
ーなどの移動体を直線的に移動させる直線駆動装置に係
り、さらに詳しくは、移動体を片側駆動する際の当該移
動体の揺れないし首振り現象を永久磁石の吸引力を利用
して抑制した直線駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電子写真式の複写機、イメージ
リーダなどの走査光学系装置は、直線的に移動自在な移
動体として、原稿台に載置された原稿を走査するスライ
ダーを有している。スライダーは、ミラーや原稿を照射
するランプなどが取り付けられ、駆動手段により直線的
に往復移動される。

【０００３】スライダーを移動させる前記駆動手段とし
ては、モータにより回転駆動されるプーリやワイヤロー
プなどから構成されるワイヤーロープ駆動方式の駆動手
段が従来より広く用いられている。前記ワイヤロープな
どは、スライダーの移動方向に対して直交する方向に沿
う当該スライダーの一方の側端部に配置されており、ス
ライダーは前記駆動手段により片側駆動されるようにな
っている。スライダーの他方の側端部すなわち自由端側
は、コロまたはスライドブッシュなどが取り付けられ、
スライドレールの上を滑るように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した片
側駆動方式の駆動手段を備えた従来の直線駆動装置にあ
っては、スライダーの駆動側端部に設けられた軸受けに
存在する遊びやガタなどにより、当該スライダーの自由
端側にいわゆる首振り現象が発生する虞がある。この首
振り現象は、スライダーが移動方向に対して直交せず、
傾いたり、ガタついたりする現象であり、同期ズレを起
こし易く画質性能の低下を招くという欠点がある。

【０００５】また、スライダーの首振りに伴い、スライ
ダーを走査加速する時に余分な加速トルクが必要とな
る。このため、トルクの大きなモータが必要となり、直
線駆動装置ひいては走査光学系装置のコストアップにつ
ながっていた。

【０００６】本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決
するためになされたものであり、移動体を片側駆動する
際の当該移動体の首振り現象を確実に抑制し得る直線駆
動装置を提供することを目的とする。

【０００７】さらに本発明は、原稿台に載置された原稿
を走査する移動体すなわちスライダーの首振り現象を抑
制して同期ズレをなくし得る直線駆動装置を提供し、も
って、画質性能が高く、トルクの大きなモータを必要と
しない効率のよい走査光学系装置を実現することをも目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１に記載の発明は、移動体を直線的に移動させ
る直線駆動装置であって、前記移動体の移動方向に対し
て直交する方向に沿う前記移動体の一方の側端部に配置
され前記移動体を片側駆動する駆動手段と、前記移動体
の他方の側端部に取り付けられると共にＮ極およびＳ極
が同軸で交互に所定ピッチで螺旋状に着磁された中空の
磁気スリーブと、前記磁気スリーブに回転自在に挿通さ
れると共にＮ極およびＳ極が同軸で交互に前記所定ピッ
チで螺旋状に着磁された磁気ネジロッドと、を有する直
線駆動装置である。

【０００９】かかる直線駆動装置では、直線動作側の磁
気スリーブおよび回転動作側の磁気ネジロッドにおける
永久磁石相互間の反発作用と吸引作用を利用して、いわ
ゆる磁気ネジ手段が構成されている。磁気ネジロッドが
磁気スリーブに貫通している状態において、磁気ネジロ
ッドは、着磁されたＮ極およびＳ極が磁気スリーブのＳ
極およびＮ極のそれぞれに対面し、磁力による吸引力が
釣合ったところで安定している。この状態から駆動手段
により移動体を片側駆動すると、磁気スリーブも移動
し、これに伴って磁気ネジロッドが回転する。直線往復
動作を回転動作に変換する機構として、永久磁石の吸引
力を利用した磁気ネジ手段を移動体の前記他方の側端部
に設けてあるので、移動体を前記一方の側端部側で片側
駆動しても、磁気ネジ手段がダンパー効果を発揮し、移
動体の揺れないし首振り現象が抑制される。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、前記移動
体は、原稿台に載置された原稿を走査するためのスライ
ダーであることを特徴とする。

【００１１】移動体としてのスライダーの首振り現象が
抑制される結果、スライダーが安定した状態で直線往復
運動することになり、もって、画質性能が高く、トルク
の大きなモータを必要としない効率のよい走査光学系装
置が実現される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係る直線駆動
装置により直線的に往復移動される移動体としてのスラ
イダを備えた複写機を示す概略構成図、図２は、スライ
ダおよび直線駆動装置を概略的に示す斜視図、図３は、
図２の要部を示す斜視図である。また、図４（Ａ）
（Ｂ）は、磁気ネジロッドの着磁状態の説明に供する模
式図であり、同図（Ａ）は磁気ネジロッドの外観図、同
図（Ｂ）は磁気ネジロッド表面の展開図である。図５
（Ａ）（Ｂ）は、磁気スリーブの着磁状態の説明に供す
る模式図であり、同図（Ａ）は回転軸方向に沿う断面
図、同図（Ｂ）は磁気スリーブ内面の展開図である。

【００１３】図１に示すように、複写機２００は、走査
光学系装置１０により原稿を読み取るスキャナ部２０１
と、走査光学系装置１０で読み取られた原稿画像に対応
した画像を記録媒体としてのシート２１０にプリント出
力するプリンタ部２０３と、これら各部を配置ないし収
納するケーシング２０４とを有する。

【００１４】スキャナ部２０１に配置される走査光学系
装置１０の上面には、原稿を載置するプラテンガラス２
０５（原稿台に相当する）が固定されている。このプラ
テンガラス２０５上に載置された原稿は、プラテンカバ
ー２０６で押さえられるが、図示しない自動原稿送り装
置を装着するときには、プラテンカバー２０６に代えて
自動原稿送り装置が取り付けられる。プラテンガラス２
０５上の原稿は露光ランプ１７で照射され、原稿で反射
した光は、第１ミラー１１、第２ミラー１２および第３
ミラー１３によって反射されて変倍用レンズ１８を通
り、さらに、第４ミラー１４、第５ミラー１５および第
６ミラー１６によって反射され、プリンタ部２０３に導
かれる。

【００１５】プリンタ部２０３は、像担持体としての感
光体ドラム２１６を備え、回転する感光体ドラム２１６
の周辺には、帯電装置としての帯電ローラ２１７と、現
像装置２１８と、転写装置としての転写ローラ２１９
と、シート２１０の除電および分離装置である除電針２
２０と、感光体ドラム２１６上の残留トナーを除去する
クリーニング装置２２１と、が配置されている。第６ミ
ラー１６によって反射された光は、帯電ローラ２１７と
現像装置２１８との間の位置で、感光体ドラム２１６の
表面に照射される。感光体ドラム２１６上に形成された
静電潜像は、現像装置２１８においてトナーで現像され
る。なお、イメージリーダーの場合には、感光体ドラム
２１６に代えてラインセンサ（ＣＣＤ）が配置され、第
６ミラー１６によって反射された光は前記ラインセンサ
上に像を結び、イメージ情報に変換されるようになって
いる。

【００１６】一方、ケーシング２０４に着脱自在に取り
付けられる給紙カセット２２２には、複数枚のシート２
１０が積層した状態で収納されている。給紙カセット２
２２内のシート２１０は、給紙ローラ２２３により１枚
ずつ捌かれて給紙され、タイミングローラ２２４により
所定のタイミングで、感光体ドラム２１６と転写ローラ
２１９との間の転写位置に向けて送り込まれる。感光体
ドラム２１６上に現像された像は、転写ローラ２１９に
よってシート２１０に転写される。転写後のシート２１
０は、感光体ドラム２１６から分離され、定着装置２２
５に向けて搬送ベルト２２６により搬送される。シート
２１０上に転写された未定着のトナーが定着装置２２５
において固定され、トナーが定着されたシート２１０
は、排紙トレー２２７に排紙される。

【００１７】転写ローラ２１９によってシート２１０へ
の転写が終了すると、感光体ドラム２１６上は、図示し
ないクリーナ前チャージャでマイナス極性に帯電され、
クリーニング装置２２１にて残留トナーが除去され、イ
レーサによって残留電荷が除電される。その後、帯電ロ
ーラ２１７によって再度帯電され、潜像形成を受け、現
像器２１８によって現像され、図示しない転写前イレー
サによって非現像領域の電荷が除電される。

【００１８】走査光学系装置１０は、プラテンガラス２
０５に載置された原稿を走査するために同じ方向に移動
自在な第１と第２のスライダー２１、２２を備えてい
る。前記第１スライダー２１が移動体に相当している。
さらに、原稿画像の拡大もしくは縮小を行う際に移動さ
れる第３スライダー２３を備えている。各スライダー２
１、２２、２３は、光路と干渉しない略箱形状をなすケ
ーシングを有している。第１スライダー２１に前記露光
ランプ１７および前記第１ミラー１１が取り付けられ、
全体として第１スライダーユニット３１が構成されてい
る。第２スライダー２２に前記第２ミラー１２および前
記第３ミラー１３が取り付けられ、全体として第２スラ
イダーユニット３２が構成されている。また、第３スラ
イダー２３に前記第４ミラー１４および前記第５ミラー
１５が取り付けられ、全体として第３スライダーユニッ
ト３３が構成されている。

【００１９】第１と第２のスライダーユニット３１、３
２がプラテンガラス２０５の下面に沿って往復動作する
ことにより、原稿全面が走査される。このとき、光路長
ないし露光長を一定に保持する必要があるため、第１ス
ライダーユニット３１は速度Ｖで移動する一方、第２ス
ライダーユニット３２は速度Ｖ／２で移動する。

【００２０】また、原稿の露光走査により構成される画
像の拡大もしくは縮小を行う際には、変倍用レンズ１８
および第３スライダーユニット３３は、図示しない変倍
カムを介して図示しないレンズモータにより移動され
る。変倍用レンズが移動するのに伴い、第３スライダー
ユニット３３が光路長を保持するようにスライド移動す
る。

【００２１】次に、図２および図３を参照して、移動体
としての第１スライダー２１と、第２スライダー２２と
を直線的に移動させる直線駆動装置を説明する。図２に
は、簡略化のために第１と第２のスライダーユニット３
１、３２のみを示し、第３スライダーユニット３３は図
示省略してある。また、走査光学系装置１０を構成する
その他の部材、例えば、変倍用レンズ１８や変倍カムな
どについても図示省略してある。

【００２２】本実施形態の直線駆動装置は、第１、第２
スライダー２２の移動方向（図２に矢印Ａで示される方
向）に対して直交する方向に沿う第１、第２スライダー
２１、２２の一方の側端部に配置され第１、第２スライ
ダー２１、２２を片側駆動する駆動手段４０と、第１ス
ライダー２１の他方の側端部に取り付けられると共にＮ
極およびＳ極が同軸で交互に所定ピッチで螺旋状に着磁
された中空の磁気スリーブ４１と、前記磁気スリーブ４
１に回転自在に挿通されると共にＮ極およびＳ極が同軸
で交互に前記所定ピッチで螺旋状に着磁された磁気ネジ
ロッド４２と、を有している。直線動作側の磁気スリー
ブ４１および回転動作側の磁気ネジロッド４２における
永久磁石相互間の反発作用と吸引作用を利用して、いわ
ゆる磁気ネジ手段４３を構成してある。

【００２３】なお、以下の説明においては、説明の便宜
上、駆動手段４０が配置される、スライダーユニット３
１、３２ないしスライダー２１、２２の前記一方の側端
部を「駆動側端部」といい、他方の側端部を「自由側端
部」ともいう。

【００２４】さらに詳述すると、図２に示すように、第
１、第２スライダー２１、２２の駆動側端部には移動方
向に沿う通孔が一直線上に形成され、これら通孔にスラ
イドシャフト４５が挿通されている。さらに、第２スラ
イダーユニット３２の自由端側は、図示しないコロまた
はスライドブッシュなどを介してスライドレール４６上
に滑動可能に載置されている。このスライドレール４６
と平行をなすように、円柱棒形状を有する磁気ネジロッ
ド４２が配置されている。また、第１スライダー２１の
自由側端部には、図３にも示すように、移動方向に沿う
通孔が形成され、この通孔に磁気スリーブ４１が嵌め込
まれている。磁気スリーブ４１内に前記磁気ネジロッド
４２が挿通されている。これにより、第１と第２のスラ
イダーユニット３１、３２は、図２に示される矢印Ａ方
向に沿って平行移動自在となっている。磁気ネジロッド
４２は、その両端部に配置した軸受４７を介して回転自
在に保持されている。

【００２５】前記駆動手段４０は、公知のワイヤーロー
プ駆動方式によるものであり、ステッピングモータ５０
と、当該ステッピングモータ５０の出力軸に取り付けら
れた駆動ギヤ５１と、当該駆動ギヤ５１に噛み合う従動
ギヤ５２と、当該従動ギヤ５２と同軸に固定されたワイ
ヤープーリ５３と、を有する。第２スライダー２２に
は、一対のプーリ５４ａ、５４ｂを同軸に固定した二重
構造を有すると共に動滑車として機能する二重プーリ５
４が回転自在に取り付けられている。また、走査光学系
装置１０の図示しないフレームには、一対のアイドルプ
ーリ５５ａ、５５ｂが回転自在に取り付けられている。
ワイヤープーリ５３には所定長さのワイヤー５６が巻き
付けられ、当該ワイヤー５６はワイヤープーリ５３から
両側に伸びている。

【００２６】ワイヤープーリ５３から延伸する一方のワ
イヤー５６ａは、一方のアイドルプーリ５５ａおよび二
重プーリ５４のうちの一方のプーリ５４ａに掛け渡され
ている。このワイヤー５６ａが第１スライダー２１の駆
動側端部に突設した連結部５７に連結され、第１スライ
ダーユニット３１がワイヤー５６ａの途上に固定されて
いる。当該ワイヤー５６ａの端部は、前記フレームに設
けた固定部５８に接続されている。

【００２７】ワイヤープーリ５３から延伸する他方のワ
イヤー５６ｂは、他方のアイドルプーリ５５ｂおよび二
重プーリ５４のうちの他方のプーリ５４ｂに掛け渡され
ている。このワイヤー５６ｂの端部は、前記フレームに
一端が固定されたねじりコイルバネ５９の他端に接続さ
れている。ねじりコイルバネ５９により両ワイヤー５６
ａ、５６ｂに張力が付勢され、両ワイヤー５６ａ、５６
ｂに弛みが生じないようにしてある。

【００２８】なお、図２中符号「６０」は、第２スライ
ダーユニット３２のホームポジションを検出するセンサ
を示している。

【００２９】かかる構成の駆動手段４０では、ステッピ
ングモータ５０が回転すると、駆動ギヤ５１および従動
ギヤ５２が回転し、従動ギヤ５２と同軸上のワイヤープ
ーリ５３が回転駆動される。ワイヤープーリ５３の回転
により、ワイヤー５６ａ、５６ｂが前記ワイヤープーリ
５３に巻き取られたり、ワイヤープーリ５３から繰り出
されたりして、第１スライダーユニット３１および第２
スライダーユニット３２が移動する。このとき第２スラ
イダー２２に取り付けられた二重プーリ５４が動滑車の
役目をするため、第１スライダーユニット３１に対し第
２スライダーユニット３２が１／２の速度にて同一方向
に連動して移動する。なお、第１第２スライダーユニッ
ト３２と、第２スライダーユニット３２の移動方向は、
ステッピングモータ５０の回転方向を切り換えることに
より制御される。

【００３０】磁気ネジ手段４３の磁気ネジロッド４２
は、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、Ｎ極の永久磁石６
１およびＳ極の永久磁石６２が同軸で交互に所定ピッチ
で螺旋状に着磁された着磁帯６３が形成されている。こ
の図４および後述する図５において、斜線にて示される
のはＮ極の着磁領域であり、その他の部分はＳ極の着磁
領域である。着磁帯６３は、例えば、リードがピッチに
等しい一条ネジのように構成されている。

【００３１】磁気ネジ手段４３の磁気スリーブ４１は、
図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、Ｎ極の永久磁石６４お
よびＳ極の永久磁石６５が同軸で交互に前記所定ピッチ
で螺旋状に着磁された着磁帯６６が形成されている。つ
まり、磁気スリーブ４１は、その内周面に、磁気ネジロ
ッド４２の着磁帯６３のピッチに対応した着磁帯６６が
形成されている。

【００３２】磁気ネジロッド４２は、磁気スリーブ４１
の内径寸法よりも小さい外径寸法に形成され、磁気スリ
ーブ４１内で回転自在に保持されている。但し、磁気ス
リーブ４１と磁気ネジロッド４２との間には、それぞれ
に着磁されたＮ極、Ｓ極による吸引力および反発力が作
用し合い、釣り合っている。このため、磁気スリーブ４
１の内周面と磁気ネジロッド４２の外周面とが相互に接
触することはなく、磁気ネジロッド４２は、磁気スリー
ブ４１の内周面に対してある一定の隙間を保って浮き上
がった状態に保持されている。

【００３３】図６は、直線駆動装置における駆動手段４
０が備えるステッピングモータ５０の制御系を示す概略
ブロック図である。

【００３４】ステッピングモータ５０の固定側コイルは
４極有り、それぞれＡ相、Ｂ相、Ｃ相、Ｄ相と称する。
各極には、ＣＰＵ７０を備えるマイクロコンピュータ７
１の出カポートからドライバ回路７２（ドライバ回路７
２ａ、７２ｂの総称）を介して信号が出力される。マイ
クロコンピュータ７１のＲＯＭ７３などの記憶手段に
は、ステッピングモータ５０を駆動するためのプログラ
ムやデータが記憶されている。マイクロコンピュータ７
１は、記憶されたプログラムにしたがい、記憶されたデ
ータを用いてステッピングモータ５０の駆動を制御す
る。

【００３５】図３を参照して、磁気ネジロッド４２が磁
気スリーブ４１に貫通している状態において、磁気ネジ
ロッド４２は、着磁されたＮ極およびＳ極が磁気スリー
ブ４１のＳ極およびＮ極のそれぞれに対面し、磁力によ
る吸引力が釣合ったところで安定している。第１、第２
スライダーユニット３２が停止しているときには、磁気
ネジロッド４２は非回転の状態に保持されている。

【００３６】この状態から前記駆動手段４０により第
１、第２スライダーユニット３１、３２を片側駆動する
と、第１スライダーユニット３１の移動に伴って磁気ス
リーブ４１も移動する。ここで、磁気スリーブ４１のＮ
極およびＳ極は螺旋状に着磁されているので、磁気ネジ
ロッド４２から磁気スリーブ４１を観察した場合には、
磁気スリーブ４１のＮ極およびＳ極がスライド移動する
ことになる。これにより磁気スリーブ４１のＮ極および
Ｓ極のそれぞれに対面していた磁気ネジロッド４２のＳ
極およびＮ極に吸引力が働き、しかも、磁気ネジロッド
４２のこれら磁極も螺旋状に着磁されていることから、
結果的に磁気ネジロッド４２が回転することになる。

【００３７】本実施形態では、上記のように、直線往復
動作を回転動作に変換する機構として、永久磁石の吸引
力を利用した磁気ネジ手段４３を第１スライダーユニッ
ト３１の自由側端部に設けてあるので、第１スライダー
ユニット３１を片側駆動しても、自由側端部に配置した
磁気ネジ手段４３がダンパー効果を発揮し、第１スライ
ダーユニット３１の揺れないし首振り現象が抑制され
る。首振り現象が抑制される結果、第１スライダーユニ
ット３１が安定した状態で直線往復運動することにな
り、画像性能が向上する。また、トルクの大きなモータ
を必要としない効率のよい走査光学系装置１０が実現さ
れる。

【００３８】さらに、磁気ネジロッド４２および磁気ス
リーブ４１の着磁のリードやピッチを変化させたり、着
磁力そのものを変化させたりすることにより、ダンパー
効果の強さを適宜の所望の値に変化させることができ、
さまざまな負荷に対して最適なチューニングを行うこと
ができる。

【００３９】なお、ステッピングモータ５０を走査光学
系装置１０の駆動に使用した実施形態について説明した
が、他のモータを適用できることは言うまでもない。ま
た、直線駆動装置を走査光学系装置１０の第１スライダ
ー２１に適用した実施形態について説明したが、本発明
はこの場合に限定されるものではなく、直線往復動作す
る移動体ないし負荷であれば種々適用することができ
る。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、移動体を片側駆動する際の当該移動体の首
振り現象を確実に抑制し得る直線駆動装置を提供でき
る。

【００４１】また、請求項２に記載の発明によれば、原
稿台に載置された原稿を走査する移動体すなわちスライ
ダーの首振り現象を抑制して同期ズレをなくし得る直線
駆動装置を提供し、もって、画質性能が高く、トルクの
大きなモータを必要としない効率のよい走査光学系装置
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る直線駆動装置により直線的に往
復移動される移動体としてのスライダを備えた複写機を
示す概略構成図

【図２】 スライダおよび直線駆動装置を概略的に示す
斜視図

【図３】 図２の要部を示す斜視図である。

【図４】 図４（Ａ）（Ｂ）は、磁気ネジロッドの着磁
状態の説明に供する模式図であり、同図（Ａ）は磁気ネ
ジロッドの外観図、同図（Ｂ）は磁気ネジロッド表面の
展開図である。

【図５】 図５（Ａ）（Ｂ）は、磁気スリーブの着磁状
態の説明に供する模式図であり、同図（Ａ）は回転軸方
向に沿う断面図、同図（Ｂ）は磁気スリーブ内面の展開
図である。

【図６】 直線駆動装置における駆動手段が備えるステ
ッピングモータの制御系を示す概略ブロック図である。

【符号の説明】

１０…走査光学系装置 ２１…第１スライダー（スライダー、移動体） ２２…第２スライダー ３１…第１スライダーユニット ３２…第２スライダーユニット ４０…駆動手段 ４１…磁気スリーブ ４２…磁気ネジロッド ４３…磁気ネジ手段 ５０…ステッピングモータ ５６…ワイヤー ２０５…プラテンガラス（原稿台）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体を直線的に移動させる直線駆動装
   置であって、 前記移動体の移動方向に対して直交する方向に沿う前記
   移動体の一方の側端部に配置され前記移動体を片側駆動
   する駆動手段と、 前記移動体の他方の側端部に取り付けられると共にＮ極
   およびＳ極が同軸で交互に所定ピッチで螺旋状に着磁さ
   れた中空の磁気スリーブと、 前記磁気スリーブに回転自在に挿通されると共にＮ極お
   よびＳ極が同軸で交互に前記所定ピッチで螺旋状に着磁
   された磁気ネジロッドと、を有する直線駆動装置。
2. 【請求項２】 前記移動体は、原稿台に載置された原稿
   を走査するためのスライダーであることを特徴とする請
   求項１に記載の直線駆動装置。