JPH11258704A - 直線送り機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気ネジを使った直線送り機構における正確
な移動体の位置検出および脱調の判定手段を提供する。 【解決手段】 第１及び第２スライダーユニット４、５
に磁気センサ２４を取り付け、スリット２０が設けられ
た磁気ネジロッド１の回転に伴う磁力変化を検出する。
検出結果から制御部２２にて位置検出や動作状態の監視
および脱調の判定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁石の吸引力およ
び反発力を利用して移動体の移動を行うようにした直線
送り機構において、磁気検出手段に基づいて動作制御を
行うことに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来において直線送り機構が用いられて
きた装置の、一つの代表例としてあげられるものに画像
形成装置がある。これらの画像形成装置などに備えられ
る走査光学系装置は、一般に、直線送り機構を備えてお
り、原稿台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スライダーユニットと第２スライダー
ユニットとを備えている。

【０００３】第１スライダーユニットは、原稿台ガラス
上の原稿を照射するランプとミラーとを第１スライダー
に取り付けて構成され、第２スライダーユニットは、２
枚のミラーを第２スライダーに取り付けて構成されてい
る。ランプから照射され原稿にて反射された光は、複数
のミラーにより折り返され、レンズを通って感光体ドラ
ムに至って結像する。原稿を走査する際には、第１スラ
イダーユニットおよび第２スライダーユニットは、スキ
ャナモータにより副走査方向に沿って同じ方向に移動さ
れるが、光路長を一定に保持する必要があるため、第２
スライダーユニットは第１スライダーユニットの半分の
速度（または移動量）にて移動されている。

【０００４】この種の走査光学系装置には、スキャナモ
ータの回転運動を直線往復運動に変換して、第１及び第
２スライダーユニットのそれぞれを所定の速度で移動さ
せる駆動機構が設けられている。

【０００５】以上のような走査光学部のスライダーユニ
ットの直線往復運動を行う機構として、磁気ネジ手段に
よる直線移動機構が用いられている。

【０００６】この磁気ネジ手段による直線移動機構は、
具体的には円柱棒体の磁気ネジロッドの円柱外周面に着
磁されたＮ／Ｓ極のＡ着磁帯を同軸螺旋状に配置し、同
時に前記Ａ着磁帯の１／２の螺旋ピッチににより形成さ
れたＢ着磁帯とを備えている。これらのＡおよびＢ着磁
帯の呈する螺旋ピッチに各々追従させるために、スライ
ダーユニットの磁気ネジロッドが貫通する部分にそれぞ
れ磁気スリーブを備え、各磁気スリーブの着磁帯の螺旋
ピッチにより分布する磁力に従い、Ａ着磁帯およびＢ着
磁帯に追従する。

【０００７】また、磁気スリーブの磁力と磁気ネジロッ
ドの磁力が同極同士で吸引して釣り合った状態で、磁気
ネジロッドの円柱表面から磁気スリーブの円筒内面が非
接触を保って浮いており、追従に抗する機械抵抗はなく
磁気スリーブの移動は自在である。

【０００８】以上のような状態において、第１スライダ
ーユニットが具備する磁気スリーブがＡ着磁帯に追従
し、第２スライダーユニットが具備する磁気スリーブが
Ｂ着磁帯に追従するので、磁気ネジロッドが回転するこ
とで第２スライダーユニットが第１スライダーユニット
の１／２の速度にて直線運動を行う。

【０００９】このような磁気ネジ手段による構成に用い
られる、走査光学系装置の直線送り機構のスライダーユ
ニットの位置検出手段として、スキャナモータ軸上に設
けられたパルスエンコーダによるスライダー基準位置か
らのパルスカウント方式があり、また脱調検出において
はスライダー基準位置検出手段により走査開始から走査
終了までの時間を監視し、設定値以上の時間が経過して
も前記検出手段がスライダーを検出しなかったとき、脱
調と判定するタイマー方式が提案されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、磁気ネジを
駆動伝達に使用した直線送り機構においては、例えば走
査光学系装置に適用した場合を例にすると、移動体であ
るスライダーと駆動モータ軸が非接触であるという構成
上、移動体であるスライダーが脱調したとき、モータ軸
の回転数とスライダーの移動量にずれが生じる場合があ
った。また、従来の脱調検出では脱調してもタイマー設
定時間内に移動体であるスライダー基準位置へスライダ
ーが戻れば脱調を検出できないという欠点があった。

【００１１】本発明の目的は、磁気ネジを使った直線送
り機構における、正確な移動体の位置検出手段と脱調検
出手段を提供することにある。

【００１２】

【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、第１移動体と、第２移動体
と、前記第１移動体に取り付けられると共にＮ極および
Ｓ極が同軸で交互に第１のピッチで螺旋状に着磁された
中空の第１磁気スリーブと、前記第２移動体に取り付け
られると共にＮ極およびＳ極が同軸で交互に前記第１の
ピッチとは異なる第２のピッチで螺旋状に着磁された中
空の第２磁気スリーブと、前記第１磁気スリーブおよび
前記第２磁気スリーブのそれぞれに挿通されると共に、
Ｎ極Ｓ極が同軸で交互に前記第１のピッチで螺旋状に着
磁された第１着磁帯と、Ｎ極Ｓ極が同軸で交互に前記第
２のピッチで螺旋状に着磁された第２着磁帯とが形成さ
れた磁気ネジロッドと、前記磁気ネジロッドを回転させ
る回転動作手段と、を有してなり、前記回転動作手段に
より前記磁気ネジロッドを回転することにより、前記第
１移動体の前記第１磁気スリーブが前記磁気ネジロッド
の前記第１着磁帯に追従し、かつ、前記第２移動体の前
記第２磁気スリーブが前記磁気ネジロッドの前記第２着
磁帯に追従しつつ、前記第２移動体と前記第１移動体の
速度比が前記第２のピッチ対前記第１のピッチの比で駆
動される直線送り機構において、前記磁気ネジロッドの
外面に長手方向に伸びて円周に沿う等間隔に設けられた
複数の凹溝と、前記第１および第２移動体に設けられて
前記凹溝部分の磁力を検出する磁気検出手段を備え、前
記磁気検出手段により前記磁気ネジロッドの回転に伴っ
た磁力変化を検出して、前記回転動作手段を制御するこ
とを特徴とする直線送り機構をもって解決手段とする。

【００１３】前記磁気検出手段は、具体的には磁気ネジ
ロッドの磁力と凹溝部分の磁力との差を、第１および第
２移動体にそれぞれ設けた磁気検出手段により検出す
る。移動体に磁気検出手段が固定されているので、磁気
ネジロッドの円柱表面に設けられた凹溝部分により変化
した磁力を、他の部分の着磁力と比較した差分として検
出して計数し、磁気ネジロッドの回転数として捕らえる
ことができる。

【００１４】また、請求項２に記載の発明は、原稿台に
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のスライダーを備えた走査光学系装置であっ
て、前記第１スライダーに取り付けられると共にＮ極お
よびＳ極が同軸で交互に第１のピッチで螺旋状に着磁さ
れた中空の第１磁気スリーブと、前記第２スライダーに
取り付けられると共にＮ極およびＳ極が同軸で交互に前
記第１のピッチの１／２の第２のピッチで螺旋状に着磁
された中空の第２磁気スリーブと、前記第１磁気スリー
ブおよび前記第２磁気スリーブのそれぞれに挿通される
と共にＮ極およびＳ極が同軸で交互に前記第１のピッチ
で螺旋状に着磁された第１着磁帯と、Ｎ極およびＳ極が
同軸で交互に前記第２のピッチで螺旋状に着磁された第
２着磁帯とが形成された磁気ネジロッドと、前記磁気ネ
ジロッドを回転させる回転動作手段と、を有し、前記回
転動作手段により前記磁気ネジロッドを回転することに
より、前記第１スライダーの前記第１磁気スリーブが前
記磁気ネジロッドの前記第１着磁帯に追従し、かつ、前
記第２スライダーの前記第２磁気スリーブが前記磁気ネ
ジロッドの前記第２着磁帯に追従しつつ、前記第２スラ
イダーが前記第１スライダーの１／２の速度で駆動され
る走査光学系装置において用いられ、前記磁気ネジロッ
ドの外面に長手方向に伸びて円周に沿う等間隔に設けら
れた複数の凹溝と、前記第１および第２スライダーに設
けられて前記凹溝部分の磁力を検出する磁気検出手段を
備え、前記磁気検出手段により前記磁気ネジロッドの回
転に伴った磁力変化を検出して、前記回転動作手段を制
御することを特徴とする請求項１記載の直線送り機構を
もって解決手段とする。

【００１５】また、請求項３に記載の発明は、前記磁気
検出手段の検出結果から、前記第１および第２移動体の
位置を判定する判定手段を備えたことを特徴とする、請
求項１記載の直線送り機構をもって解決手段とする。

【００１６】前記直線送り機構は、具体的には磁気ネジ
ロッド部の回転動作に伴う磁力変化を検出して計数し、
第１及び第２スライダーユニットの両者の基準位置から
の移動距離をマイクロコンピュータなどによる演算処理
により求め、位置を判定する構成とする。

【００１７】また、請求項４に記載の発明は、前記磁気
検出手段の検出結果から、前記第１および第２移動体の
脱調を判定する判定手段を備えたことを特徴とする、請
求項１又は３記載の直線送り機構をもって解決手段とす
る。

【００１８】前記直線送り機構は、具体的には磁気ネジ
ロッド部の回転動作に伴う磁力変化を検出し、駆動モー
タの制御信号と比較して相違点を求めることで脱調を判
定する構成とする。

【００１９】また、請求項５に記載の発明は、前記検出
手段の検出結果から、前記第１および第２スライダーユ
ニットの位置を判定する判定手段を備えたことを特徴と
する、請求項２に記載の直線送り機構をもって解決手段
とする。

【００２０】また、請求項６に記載の発明は、前記検出
手段の検出結果から、前記第１および第２スライダーユ
ニットの脱調を判定する判定手段を備えたことを特徴と
する、請求項２又は５に記載の直線送り機構をもって解
決手段とする。

【００２１】

【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。なお、本実施の形態においては
本発明の直線送り機構を説明するために、本発明を適用
した一つの例として、画像形成装置に備わる走査光学系
装置を説明のために用いる。

【００２２】図１は、本発明に係る直線送り機構を組み
込んだ画像形成装置としての複写機全体を概略的に示す
構成図、図２は、図１に示される直線送り機構の全体構
成を概略的に示す斜視図、図３は、直線送り機構の要部
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）およ
び図６（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ、第１磁気スリーブ、
第２磁気スリーブの着磁状態の説明に供する模式図であ
り、各図（Ａ）は回転軸方向に沿う断面図、各図（Ｂ）
は磁気スリーブ内面の展開図である。

【００２３】図１に示すように、複写機２００は、本発
明の直線送り機構に係る走査光学系装置１４により原稿
を読み取るスキャナ部２０１と、走査光学系装置１４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。

【００２４】スキャナ部２０１に配置される走査光学系
装置１４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４３で照射され、原稿で反射
した光は、第１ミラー４２、第２ミラー５１および第３
ミラー５２によって反射されて変倍用レンズ１６を通
り、さらに、第４ミラー１１１、第５ミラー１１２およ
び第６ミラー１５によって反射され、プリンタ部２０３
に導かれる。

【００２５】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１５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１５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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】図２にも示すように、本発明の直線送り機
構が適用された走査光学系装置１４は、プラテンガラス
２０５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４１、５３を備えてい
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１１３を備えている。各スライ
ダー４１、５３、１１３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。なお、第１と第２のス
ライダー４１、５３は本発明の直線送り機構の移動体の
一例として、説明に用いる。

【００２９】スライダー４１に前記露光ランプ４３およ
び前記第１ミラー４２が取り付けられ、全体として第１
スライダーユニット４が構成されている。第２スライダ
ー５３に前記第２ミラー５１および前記第３ミラー５２
が取り付けられ、全体として第２スライダーユニット５
が構成されている。また、第３スライダー１１３に前記
第４ミラー１１１および前記第５ミラー１１２が取り付
けられ、全体として第３スライダーユニット１１が構成
されている。

【００３０】第１と第２のスライダーユニット４、５
が、プラテンガラス２０５の下面に沿って、図２に矢印
Ａで示される方向に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４は
速度Ｖで移動する一方、第２スライダーユニット５は速
度Ｖ／２で移動する。

【００３１】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１６
および第３スライダーユニット１１は、変倍カム１３を
介してレンズモータ１２により移動される。レンズモー
タ１２により変倍カム１３が回転駆動されると、変倍用
レンズ１６が移動し、これに伴い、第３スライダーユニ
ット１１が光路長を保持するようにスライド移動する。

【００３２】次に、走査光学系装置１４における第１、
第２スライダーユニット４、５を往復動作させるための
駆動機構を説明する。

【００３３】この走査光学系装置１４は、磁石の吸引力
および反発力を利用して第１、第２スライダーユニット
４、５の移動が実現されており、図２および図３に示す
ように、第１スライダー４１に取り付けられると共にＮ
極およびＳ極が同軸で交互に第１のリードＬ１で螺旋状
に着磁された中空の第１磁気スリーブ２と、第２スライ
ダー５３に取り付けられると共にＮ極およびＳ極が同軸
で交互に前記第１のリードＬ１の１／２の第２のリード
Ｌ２で螺旋状に着磁された中空の第２磁気スリーブ３
と、を有する。

【００３４】さらに走査光学系装置１４は、第１磁気ス
リーブ２および第２磁気スリーブ３のそれぞれに挿通さ
れると共にＮ極およびＳ極が同軸で交互に前記第１のリ
ードＬ１で螺旋状に着磁された第１着磁帯３１１と、Ｎ
極およびＳ極が同軸で交互に前記第２のリードＬ２で螺
旋状に着磁された第２着磁帯３１２とが形成された磁気
ネジロッド１と、当該磁気ネジロッド１を回転させる回
転動作手段Ｄと、を備えている。

【００３５】なお、第２スライダーユニット５の移動速
度は第１スライダーユニット４の移動速度の１／２とな
る着磁リードとしたが、あくまでも走査光学系装置１４
に本発明の直線送り機構を適用した場合であって、他の
装置における様々な適用例についてまで移動速度を限定
するものではない。したがって設計の意図するところに
より本発明の直線送り機構の移動体の移動速度が変更さ
れることは、本発明の趣旨を何等変更するものではな
く、本発明の直線送り機構が適用される。

【００３６】また、実施の形態１の走査光学系装置１４
にあっては、第１磁気スリーブ２、第２磁気スリーブ３
および磁気ネジロッド１は、第１、第２スライダー４
１、５３の移動方向（図中Ａ方向）に対して直交する方
向に沿う当該第１、第２スライダー４１、５３の一方の
側端部に配置され、第１、第２スライダーユニット４、
５がいわゆる片側駆動されるように構成されている。

【００３７】なお、以下の説明においては、説明の便宜
上、磁気ネジロッド１などが配置されるスライダーユニ
ット４、５ないしスライダー４１、５３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。また、磁気ネジロッド１に形成される
第１着磁帯を「Ａ着磁帯」といい、第２着磁帯を「Ｂ着
磁帯」ともいう。

【００３８】前記実施の形態１の走査光学系装置をさら
に詳述すると、図２に示すように、第１、第２スライダ
ーユニット４、５の自由側端部は、図示しないコロまた
はスライドブッシュなどを介して案内レール１０上に滑
動可能に載置されている。この案内レール１０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１が回
転自在に設けられている。

【００３９】図３に示すように、移動体の一例である第
１、第２スライダー４１、５３の駆動側端部には移動方
向に沿う通孔が一直線をなすように形成され、第１スラ
イダー４１の通孔に第１磁気スリーブ２が嵌め込まれ、
第２スライダー５３の通孔に第２磁気スリーブ３が嵌め
込まれている。これら第１、第２磁気スリーブ２、３の
それぞれの円筒内腔に磁気ネジロッド１が挿通されてい
る。

【００４０】この磁気ネジロッド１は第１、第２磁気ス
リーブ２、３の内径寸法よりも小さい外径寸法に形成さ
れている。但し、第１磁気スリーブ２と磁気ネジロッド
１との間、および、第２磁気スリーブ３と磁気ネジロッ
ド１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、第１、第２磁気スリーブ２、３の円筒内腔面
と磁気ネジロッド１の円柱表面とが相互に接触すること
はなく、磁気ネジロッド１は、第１、第２磁気スリーブ
２、３の円筒内腔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。

【００４１】図４〜６を参照して、磁気ネジロッド１、
第１、第２磁気スリーブ２、３における着磁の螺旋のリ
ードをさらに詳細に説明する。

【００４２】前記磁気ネジロッド１は、図４（Ａ）
（Ｂ）に示すように、Ｎ極およびＳ極が同軸で交互に第
１のリードＬ１で螺旋状に着磁されたＡ着磁帯３１１
と、Ｎ極およびＳ極が同軸で交互に第２のリードＬ２で
螺旋状に着磁されたＢ着磁帯３１２とが形成されてい
る。この図４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。
また、実線にて囲まれる領域はＢ着磁帯であり、破線に
て囲まれる領域はＡ着磁帯である。

【００４３】このＡ着磁帯の螺旋は、設計の意図すると
ころにより例えば、リードがピッチの２倍に等しい二条
ネジのよう（以下、「二条ネジ様」とあらわす）に構成
されている。一方、Ｂ着磁帯の螺旋は、リードがピッチ
に等しい一条ネジのよう（以下、「一条ネジ様」とあら
わす）に構成されている。つまり、Ａ着磁帯の螺旋のリ
ードは、Ｂ着磁帯の２倍となるような二条ネジ様の螺旋
を形成している。またＢ着磁帯は一条ネジ様の螺旋のリ
ードを形成している。図４（Ｂ）には磁気ネジロッド１
の表面の展開図が示され、この展開図によれば、Ａ着磁
帯とＢ着磁帯の位置関係がより一層明確に示されてい
る。

【００４４】前記第１磁気スリーブ２は、図５（Ａ）
（Ｂ）に示すように、Ｎ極およびＳ極が同軸で交互に第
１のリードＬ１で螺旋状に着磁されている。つまり、第
１磁気スリーブ２は、その円筒内周面に、磁気ネジロッ
ド１の円柱表面になされたＡ着磁帯のリードに対応した
螺旋状の着磁がなされている。この図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。第１磁気スリーブ２の着磁の
リードは、磁気ネジロッド１に形成されたＡ着磁帯の螺
旋のリードと同一の螺旋のリードに形成され、第１磁気
スリーブ２における着磁は二条ネジ様とされている。

【００４５】前記第２磁気スリーブ３は、図６（Ａ）
（Ｂ）に示すように、Ｎ極およびＳ極が同軸で交互に第
２のリードＬ２で螺旋状に着磁されている。つまり、第
２磁気スリーブ３は、その円筒内周面に、磁気ネジロッ
ド１の円柱表面になされたＢ着磁帯のリードに対応した
螺旋状の着磁がなされている。この図６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。第２磁気スリーブ３の着磁の
リードは、磁気ネジロッド１に形成されたＢ着磁帯の螺
旋のリードと同一の螺旋のリードに形成され、第２磁気
スリーブ３における着磁は一条ネジ様とされている。

【００４６】図３に示したように磁気ネジロッド１が第
１磁気スリーブ２および第２磁気スリーブ３に貫通して
いる状態においては、磁気ネジロッド１のＡ着磁帯によ
るＮ極およびＳ極のなす螺旋のリードは、第１磁気スリ
ーブ２の螺旋のなすリードによるＳ極およびＮ極に対し
て、互いの磁極が対面して磁力による吸引力の釣合った
ところで安定している。また同様に、磁気ネジロッド１
のＢ着磁帯によるＮ極およびＳ極のなす螺旋のリード
は、第２磁気スリーブ３の螺旋のなすリードによるＳ極
およびＮ極との、互いの磁極が対面して磁力の釣合った
ところで安定している。

【００４７】ここで磁気ネジロッド１を回転運動させる
と、第１磁気スリーブ２および第２磁気スリーブ３から
磁気ネジロッド１を観察した場合、その観測点に対して
磁気ネジロッド１に着磁されたＡ着磁帯とＢ着磁帯のＮ
極およびＳ極が回転軸方向に直線移動し、それに伴い対
面する第１磁気スリーブ２および第２磁気スリーブ３の
Ｓ極およびＮ極が、移動して行く磁気ネジロッド１のＳ
極およびＮ極にそれぞれ吸引し合い、その互いの磁力に
よる釣り合いを保とうとして同時に移動する。ここで、
第１スライダーユニット４および第２スライダーユニッ
ト５は共に、図２に示すように自由側端部が、この磁気
ネジロッド１を軸として回転しないように案内レール１
０にて回転方向を規制するように保持されている。この
ため両スライダーユニットの第１磁気スリーブ２と第２
磁気スリーブ３に磁力を媒体として伝達される回転方向
の力は直線運動に変換され、結果として第１スライダー
ユニット４および第２スライダーユニット５は直線運動
を行うのである。

【００４８】このとき、例えば設計の意図するところに
より、磁気ネジロッド１のＡ着磁帯および第１磁気スリ
ーブ２の着磁帯の螺旋を二条ネジ様とする一方、Ｂ着磁
帯および第２磁気スリーブ３の着磁帯の螺旋を一条ネジ
様としたならば、第１磁気スリーブ２の直線移動量を”
１”としたときに、第２磁気スリーブ３は”１／２”の
直線移動量となるように設定することができる。

【００４９】よって、磁気ネジロッド１を回転すること
により、第１スライダーユニット４の第１磁気スリーブ
２が磁気ネジロッド１のＡ着磁帯に追従し、かつ、第２
スライダーユニット５の第２磁気スリーブ３が磁気ネジ
ロッド１のＢ着磁帯に追従しつつ、第２スライダーユニ
ット５が第１スライダーユニット４の１／２の速度で駆
動されることになる。

【００５０】なお、第２スライダーユニット５の移動速
度は第１スライダーユニット４の移動速度の１／２とな
る着磁リードとしたが、あくまでも走査光学系装置１４
に本発明の直線送り機構を適用した場合であって、他の
装置における様々な適用例についてまで移動速度を限定
するものではない。したがって設計の意図するところに
より本発明の直線送り機構の移動体の移動速度が変更さ
れることは、本発明の趣旨を何等変更するものではな
く、本発明の直線送り機構が適用される。

【００５１】磁気ネジロッド１を回転させる回転動作手
段Ｄは、図２に示されている。この回転動作手段Ｄは、
ステッピングモータ９と、当該ステッピングモータ９の
駆動軸に同軸に取り付けられた駆動プーリ８と、磁気ネ
ジロッド１の一端部に同軸に固定された従動プーリ７
と、駆動プーリ８と従動プーリ７との間に掛け渡される
ベルト６と、を有する。ステッピングモータ９の駆動軸
が回転することにより、その回転運動が駆動プーリ８か
らベルト６を介して従動プーリ７へと伝わり、この従動
プーリ７に同軸に固定された磁気ネジロッド１が回転動
作をする。そして、磁気ネジロッド１の回転方向への動
作が、第１、第２磁気スリーブ２、３においてそれぞれ
直線運動に変換され、第１、第２スライダーユニット
４、５が直線往復運動をすることとなる。

【００５２】なお、第１、第２スライダーユニット４、
５の直線往復運動の往路と復路の方向転換の制御は、ス
テッピングモータ９の回転方向を切り換えることによっ
て行われる。

【００５３】本実施形態において用いられる磁気ネジロ
ッド１による各スライダーユニット４、５の駆動は、前
述のように磁力の反発作用と吸引作用を利用するもので
あり、動力伝達部分が磁力により非接触に保たれてい
る。すなわち磁気ネジロッド１の円柱表面と各磁気スリ
ーブ２、３の円筒内面は、ある一定の隙間を保って互い
に浮いている状態である。このため、外力が加わらない
静止状態や安定した定速状態においては磁気ネジロッド
１の回転運動が各スライダーユニット４、５の直線往復
運動に正確に変換されるが、直線運動の立上がりから定
速状態に移る区間に生じる加速度の過渡的変化状態にお
いては、正確な動力伝達が行われない状態が生じる。

【００５４】これは、磁力の反発力と吸引力の大きさに
比べて、各スライダーユニット４、５の加速度の変化時
に発生する慣性モーメント力の方が勝ってしまうためで
ある。このため、磁気ネジロッド１に対する各磁気スリ
ーブ２、３を所定の位置に保つことができない瞬間が生
じ、結果的に各スライダーユニット４、５が磁気ネジロ
ッド１の軸方向へ沿った微振動となって現れるダンピン
グ現象をおこす。

【００５５】本発明の直線送り機構に用いられる磁気ネ
ジロッド１は、その回転動作における脱調を検出し、ま
た第１および第２スライダーユニット４、５の位置検出
を行うために、その表面上にスリット２０が設けられて
いる。このスリット２０の概略形状は図７に示されるよ
うな構成を持ち、磁気ネジロッド１の中心軸に平行とな
るように、両端部を繋ぐように円柱表面上に設けられて
いる。またスリット２０は複数本で互いに平行で且つ等
間隔に設けられ、図７に示すのは８本の溝を設けた例で
ある。

【００５６】この様なスリット２０を設けることによ
り、第１および第２スライダーユニット４、５の第１お
よび第２磁気スリーブ２、３の近傍から磁気ネジロッド
１を観測した場合、磁気ネジロッド１が回転動作をする
ことに伴う磁力強度の変化が認められる。これは観測点
から磁気ネジロッド１の円柱表面までの距離がスリット
２０の溝深さ分だけ遠くなるためであり、この遠くなっ
た分だけ観測される磁力が弱くなる。磁気ネジロッド１
が回転動作をすることで、この磁力の弱い部分、つまり
円周方向に等間隔に設けられたスリット２０が観測点の
下を横切ることとなり、周期的な磁力の変化として認め
られる。

【００５７】この磁力の変化を電気的な変化に変換する
センサを前記の観測点に設けることで、磁気ネジロッド
１の回転動作に同期して変動する電気的な信号が得ら
れ、この信号を計数することで、磁気ネジロッド１の回
転数や速度変化および意図された基準点からの移動距離
などを知ることができる。また磁気ネジロッド１の回転
動作の制御においても、このセンサからの信号変化に基
づいた制御系を構成することができる。

【００５８】第８図に示すのは図７にて示した本発明の
実施の形態に係る磁気ネジロッド１を用いたスライダー
ユニット位置検出手段を説明するための、概略図であ
る。

【００５９】スライダーユニット位置検出手段は第１ス
ライダーユニット４および第２スライダーユニット５に
それぞれ設けられており、各第１および第２磁気スリー
ブ２、３の近傍で磁気ネジロッド１の円柱表面に近接す
る場所に設けられている。もちろん磁気ネジロッド１の
円柱表面に近接し、かつ各磁気スリーブに近接できる位
置ならば、第１および第２磁気スリーブ２、３の円筒内
側表面に組み込むことも可能である。

【００６０】図８では第１スライダーユニット４と第１
磁気スリーブ２を例にして説明しており、第１磁気スリ
ーブ２と磁気ネジロッド１の円柱表面の近傍に磁気セン
サ２４が設けられている。この磁気センサ２４はホール
素子を用いたものであるが、ほかの磁気検出手段として
インナー磁気ネジと同心円上に巻いたコイルの誘導電圧
を利用した検出も可能である。この磁気センサ２４の直
下を磁気ネジロッド１の回転動作により通過するスリッ
ト２０は、磁力の弱い部分として電気的な変化として検
出される。また、磁力変化を発生させるためスリットで
はなく、磁気ネジロッドに螺旋状の駆動用着磁とは別
に、位置検出用としての着磁をさせる手段もある。

【００６１】図９に示すのは磁気センサ２４が検出した
磁力変化を磁気センサ２４の出力電圧と時間との関係で
表したものである。この図で示すように周期的に電圧が
降下する部分が現れるが、この部分がスリット２０の通
過している部分に相当する。この電圧降下部分をトリガ
としてとらえ、出力パルスとしてカウントすることで回
転数をはじめとする磁気ネジロッド１の状態の情報が得
られる。

【００６２】図８において磁気センサ２４が検出した磁
力変化による出力波形は制御部２２へと送られる。また
基準位置センサ２１がスライダー基準位置に設けられて
おり、この場所に第１スライダーユニット４が位置する
か否かを検出し、その情報をやはり制御部２２に送って
いる。これら２つのセンサからの信号を基に制御部２２
においてスライダー基準位置からの第１スライダーユニ
ット４の移動量を演算することができる。また単位時間
当たりの出力パルスをカウントすることで第１スライダ
ーユニット４の移動速度を演算することもできる。

【００６３】この制御部２２は演算装置、記憶装置、制
御信号発生装置などから構成されており、ステッピング
モータ９の駆動を制御する駆動パルスとＣＷ／ＣＣＷ信
号とを駆動回路２３に出力する。これらの信号に従い、
駆動回路２３はステッピングモータ９を駆動して回転動
作を制御するのである。

【００６４】このステッピングモータ９の回転軸には、
駆動プーリ８がその回転中心を同軸にして取り付けら
れ、この駆動プーリ８にはベルト６が従動プーリ７とを
連係するように架けられており、駆動プーリ８の回転に
連動して従動プーリ７も回転する。この従動プーリ７の
回転中心軸には、磁気ネジロッド１がその回転中心軸が
同軸になるように連結されている。このためステッピン
グモータ９の回転動作が磁気ネジロッド１に伝達されて
磁気ネジロッド１が回転動作を行い、また回転動作の制
御はステッピングモータ９の制御を行うことでなされ
る。

【００６５】以上のような構成による制御系において
は、ステッピングモータ９の駆動回路２３ヘのＣＷ／Ｃ
ＣＷ信号を監視することにより．磁気センサ２４の出力
パルスのカウントを加減算し、第１スライダーユニット
４の進行方向によるスライダー位置の誤差を防ぐことが
できる。

【００６６】また制御部２２において、ステッピングモ
ータ９の駆動回路２３ヘの駆動パルスの周波数ｆ１と、
磁気センサ２４の出力パルスの周波数ｆ２を比較するこ
とにより、比例しているはずの二つの信号の周波数のバ
ランスが崩れたとき、第１磁気スリーブ２と磁気ネジロ
ッド１の引き合う磁極がずれた、脱調と判定することが
可能である。

【００６７】以上のように説明してきた図２〜９に示さ
れる、本発明の直線送り機構を説明するための一例とし
て、直線送り機構を適用した走査光学系装置において、
第１および第２スライダーユニット４、５に備えられた
磁気センサ２４により磁気ネジロッド１からの磁力変化
を監視することにより、第１および第２スライダーユニ
ット４、５の移動量をステッピングモータ９の回転数と
は独立して判定することができる。

【００６８】また、磁気センサ２４からの出力パルスと
ステッピングモータ９への駆動パルスを比較して監視す
ることにより、第１および第２磁気スリーブ２、３と磁
気ネジロッド１の引き合う磁極がずれた、脱調状態を検
出し判定できる。

【００６９】さらには、磁気ネジロッド１の回転運動を
直線往復運動に変換することができ、これは運動変換機
構のエネルギー伝達に永久磁石の吸引力と反発力を用い
たことによる。これにより運動変換効率がほぼ１００％
となり、駆動モータの回転通りに第１および第２スライ
ダーユニット４，５を安定させた状態で直線往復運動さ
せることができる。さらには、ワイヤーロープ駆動方式
に発生する様なオーバーシュートやアンダーシュートの
発生を効果的に防止することができる。

【００７０】なお、図２に示した実施の形態ではステッ
ピングモータ９を走査光学系の駆動源に適用した場合に
ついて説明したが、他の方式のモータを用いても適用で
きる。他の方式のモータを使用する場合には、その方式
のモータの回転動作を制御するための制御系が必要であ
るが、この制御系の制御動作の基となるデータ（出力パ
ルス）を磁気センサ２４から得ることに変わりはない。
また、駆動プーリ８から従動プーリ７へのベルト６によ
る動力伝達にかえて、駆動プーリ８と従動プーリ７およ
びベルト６をギヤーによる伝達機構に置き換えた場合に
おいても適用できる。

【００７１】なお、以上説明した実施の形態は、本発明
の理解を容易にするために記載されたものであって、本
発明を限定するために記載されたものではない。したが
って、上記実施の形態に開示された各要素は、本発明の
技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣
旨である。

【００７２】たとえば、本実施の形態においてはＡ着磁
帯を二条ネジ様として説明したが、一条ネジ様としてＡ
着磁帯を形成しても良く、その場合の螺旋のリードはＢ
着磁帯の２倍にしても同様の効果を得ることができる。
さらに設計の意図するところにより、他の螺旋リードを
設定することで意図された様々な移動速度を設定して
も、本発明の効果を得ることができる。

【００７３】また、画像形成装置の走査光学系装置へ本
発明の直線送り機構を適用することには限定されず、そ
の他の直線送り機構が必要とされる様々な装置に対して
も本発明が適用されることにより、その特徴的な効果を
発揮することができる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は磁気ネジ
手段を用いた直線送り機構における移動体に磁気検出手
段を取り付けることにより、移動体の位置、移動体の脱
調を判定することを可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態による直線送り機構を備
える画像形成装置の概略構成を示す図である。

【図２】 本発明の実施の形態による直線送り機構の概
略構成を示す説明図である。

【図３】 本発明の直線送り機構に係る磁気ネジ手段の
概略構成を示す説明図である。

【図４】 本発明の直線送り機構に係る磁気ネジロッド
の着磁ピッチを説明するための概略図である。

【図５】 本発明の直線送り機構に係る磁気スリーブの
着磁ピッチを説明するための概略図である。

【図６】 本発明の直線送り機構に係る磁気スリーブの
着磁ピッチを説明するための概略図である。

【図７】 本発明の直線送り機構の実施の形態による磁
気ネジロッドの概略を説明するための拡大図である。

【図８】 本発明の直線送り機構に係るスライダー位置
検出手段を説明するための概略図である。

【図９】 本発明の直線送り機構に係る磁気検出手段の
出力波形を示す図である。

【符号の説明】

１…磁気ネジロッド、 ２…第１インナー磁気ネジ、 ３…第２インナー磁気ネジ、 ４…第１スライダーユニット、 ５…第２スライダーユニット、 ６…ベルト、 ７…従動プーリ、 ８…駆動プーリ、 ９…ステッピングモータ、 １０…案内レール、 １４…走査光学系装置、 ２０…スリット、 ２２…制御部、 ２４…磁気センサ。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｂ 7/00 Ｇ０１Ｂ 7/00 Ｊ Ｈ０４Ｎ 1/04 １０５ Ｈ０４Ｎ 1/04 １０５ 1/10 1/10 1/107

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１移動体と、第２移動体と、 前記第１移動体に取り付けられると共にＮ極およびＳ極
   が同軸で交互に第１のピッチで螺旋状に着磁された中空
   の第１磁気スリーブと、 前記第２移動体に取り付けられると共にＮ極およびＳ極
   が同軸で交互に前記第１のピッチとは異なる第２のピッ
   チで螺旋状に着磁された中空の第２磁気スリーブと、 前記第１磁気スリーブおよび前記第２磁気スリーブのそ
   れぞれに挿通されると共に、Ｎ極Ｓ極が同軸で交互に前
   記第１のピッチで螺旋状に着磁された第１着磁帯と、Ｎ
   極Ｓ極が同軸で交互に前記第２のピッチで螺旋状に着磁
   された第２着磁帯とが形成された磁気ネジロッドと、 前記磁気ネジロッドを回転させる回転動作手段と、を有
   してなり、 前記回転動作手段により前記磁気ネジロッドを回転する
   ことにより、前記第１移動体の前記第１磁気スリーブが
   前記磁気ネジロッドの前記第１着磁帯に追従し、かつ、
   前記第２移動体の前記第２磁気スリーブが前記磁気ネジ
   ロッドの前記第２着磁帯に追従しつつ、前記第２移動体
   と前記第１移動体の速度比が前記第２のピッチ対前記第
   １のピッチの比で駆動される直線送り機構において、 前記磁気ネジロッドの外面に長手方向に伸びて円周に沿
   う等間隔に設けられた複数の凹溝と、 前記第１および第２移動体に設けられて前記凹溝部分の
   磁力を検出する磁気検出手段を備え、 前記磁気検出手段により前記磁気ネジロッドの回転に伴
   った磁力変化を検出して、前記回転動作手段を制御する
   ことを特徴とする直線送り機構。
2. 【請求項２】 原稿台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のスライダーを備え
   た走査光学系装置であって、 前記第１スライダーに取り付けられると共にＮ極および
   Ｓ極が同軸で交互に第１のピッチで螺旋状に着磁された
   中空の第１磁気スリーブと、 前記第２スライダーに取り付けられると共にＮ極および
   Ｓ極が同軸で交互に前記第１のピッチの１／２の第２の
   ピッチで螺旋状に着磁された中空の第２磁気スリーブ
   と、 前記第１磁気スリーブおよび前記第２磁気スリーブのそ
   れぞれに挿通されると共にＮ極およびＳ極が同軸で交互
   に前記第１のピッチで螺旋状に着磁された第１着磁帯
   と、Ｎ極およびＳ極が同軸で交互に前記第２のピッチで
   螺旋状に着磁された第２着磁帯とが形成された磁気ネジ
   ロッドと、 前記磁気ネジロッドを回転させる回転動作手段と、を有
   し、 前記回転動作手段により前記磁気ネジロッドを回転する
   ことにより、前記第１スライダーの前記第１磁気スリー
   ブが前記磁気ネジロッドの前記第１着磁帯に追従し、か
   つ、前記第２スライダーの前記第２磁気スリーブが前記
   磁気ネジロッドの前記第２着磁帯に追従しつつ、前記第
   ２スライダーが前記第１スライダーの１／２の速度で駆
   動される走査光学系装置において用いられ、 前記磁気ネジロッドの外面に長手方向に伸びて円周に沿
   う等間隔に設けられた複数の凹溝と、 前記第１および第２スライダーに設けられて前記凹溝部
   分の磁力を検出する磁気検出手段を備え、 前記磁気検出手段により前記磁気ネジロッドの回転に伴
   った磁力変化を検出して、前記回転動作手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の直線送り機構。
3. 【請求項３】 前記磁気検出手段の検出結果から、前記
   第１および第２移動体の位置を判定する判定手段を備え
   たことを特徴とする、請求項１記載の直線送り機構。
4. 【請求項４】 前記磁気検出手段の検出結果から、前記
   第１および第２移動体の脱調を判定する判定手段を備え
   たことを特徴とする、請求項１又は３記載の直線送り機
   構。
5. 【請求項５】 前記磁気検出手段の検出結果から、前記
   第１および第２スライダーの位置を判定する判定手段を
   備えたことを特徴とする、請求項２記載の直線送り機
   構。
6. 【請求項６】 前記磁気検出手段の検出結果から、前記
   第１および第２スライダーの脱調を判定する判定手段を
   備えたことを特徴とする、請求項２又は５記載の直線送
   り機構。