JPH01185626A - 複写機の光学系移動装置 - 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〉 本発明は原稿台固定方式の複写機に装備される複写機の
光学系移動装置に関する（以下、これを単に光学系移動
装置とする）。

〈従来の技術〉 原稿台固定方式の複写機にあっては、原稿表面から感光
体の露光位置までの光路距離をその走査位置にかかわら
ず一定にする必要があることから、原稿面を走査する第
１のミラーと、第１のミラーからの反射光をドラム投影
用レンズ側に反射させる第２のミラーとを２対１の速度
比で原稿走査方向に移動せしめる光学系移動装置が装備
されている。

かかる光学系移動装置では、ワイヤープーリ機構を用い
た方式で第１のミラーと第２のミラーとを移動するとい
う構成を長らく採っていたのであ　　　　゛るが、途中
に弾性部材を介することから、現状以上に高速高精度で
移動させるには限界があり、最近の複写機における高速
化の向上を図る上で太きな障害となっていた。この技術
的課題を克服すべく、種々多様な創意工夫がなされてい
るのであるが、リニアモータを応用した代表的な従来例
としては、特開昭５６−８７０６５（以下、第１の従来
例とする）、特開昭６０−１３６７３１　（以下、第２
の従来例とする）に夫々開示されている。

第１の従来例では、第９図に示すようにガイドレール４
０で移動規制された第１のミラー４１と第２のミラー４
２とをボイスコイルモータ４３でもって原稿走査方向に
移動せしめるようになっている。ボイスコイルモータ４
３について詳しく説明すると、間隔を開けて連結されて
いる上部ヨーク板４３１と下部ヨーク板４３２との間に
は、板状の永久磁石４３３が設けられており、この上部
ヨーク板４３１の回りには、第１のミラー４１の端部に
固着されている第１のボビン４１１と、第２のミラー４
２の端部に固着されている第２のボビン４２１とが原稿
走査方向に夫々滑動自在に設けられている。しかも第１
のボビン４１１、第２のボビン４２１の内周面には、第
１の励磁コイル４３４、第２の励磁コイル４３５が夫々
設けられている。つまり永久磁石４３３からの界磁磁束
が鎖交している第１の励磁コイル４３４、第２の励磁コ
イル４３５に所定の駆動電流を夫々流すと、電磁力が発
生することになり、これで第１のミラー４１と第２のミ
ラー４２とを２対１の速度比で移動せしめるような構成
となっている。

第２の実施例では、第１０図に示すようにガイドレール
５０で移動規制された第１のミラー５１と第２のミラー
５２とをリニアパルスモータ５３でもって原稿走査方向
に移動せしめるようになっている。更に詳しく説明する
と、リニアパルスモータ５３の固定子５３１は共通とし
ているが、第１のミラー５１、第２のミラー５２の一端
に夫々固着されている第１の可動子５３２、第２の可動
子５３３を夫々独立に制御することで、第１のミラー５
１と第２のミラー５２トを２対１の速度比で移動せしめ
るような構成となっている。但し、リニアパルスモータ
の原理については周知であるので説明は省略する。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、第１の従来例による場合には、固定子端
部に磁束が集中するので、端部継鉄断面積が太き（なり
、しかも対向する継鉄全面に磁気吸引力が働き、この吸
引力に耐え得る機械的強度が必要になる等によりボイス
コイルモータ４３を現状以上に小型化することができず
、複写機のコンパクト化を図る上で限界となっている。

一方策２の従来例による場合には、装置全体のの小型軽
量化は図れるものの、推力リップルが大きい等の理由に
より、原稿走査時における移動状態が不安定で、光学系
を高速高精度で移動させるには未だ限界があり、現在要
求されている複写機の高速化に十分対応することができ
ないというのが現状である。

本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであり、装置
全体の小型軽量化と光学系の高速高精度移動化とを共に
図ることができることになる光学系移動装置を提供する
ことを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明にかかる光学系移動装置は、原稿走査用ミラー台
、ドラム投影用ミラー台に夫々設けてある第１、第２の
可動子を共通の固定子上で独立に原稿走査方向に移動せ
しめるリニアモータと、原稿走査用ミラー台、ドラム投
影用ミラー台を２対１の速度比で移動規制するワイヤー
プーリ機構と、原稿走査用ミラー台、ドラム投影用ミラ
ー台の各可動部質量を夫々ｍ、　、ｍｚとし、第１、第
２の可動子の各推力を夫々Ｆ１、Ｆ２とするとき、原稿
走査用ミラー台及びドラム投影用ミラー台のリターン加
速初期時に２ｍ＋　　・Ｆ！≠ｍ２　・Ｆｌの関係を満
足する駆動電流を第１、第２の可動子に夫々与えるリニ
アモータ制御部とを具備している。

く作用〉 ワイヤープーリ機構にて２対ｌの速度比で移動規制され
ている原稿走査用ミラー台、ドラム投影用ミラー台を理
想的にリターン加速させるための条件は、第１、第２の
可動子の各推力Ｆ、、Ｆ。

が次の関係式を満足することが必要である。

Ｆ２／Ｆ１＝ｍｔ／（２・ｍｌ）・・・■またリターン
加速初期時に式■の関係を満足しないような駆動電流を
第１、第２の可動子に夫々与えると、第１、第２の可動
子の推力には理想的なリターン加速を妨げるようなアン
バランスが生じるのであるが、アンバランスが生じた分
の推力は、ワイヤープーリ機構を介して他の可動子に伝
達されることになり、第１、第２の可動子の推力は式■
の関係式を満足するように速やかに収束することになり
、これで原稿走査用ミラー台、ドラム投影用ミラー台の
理想的なリターン加速が積極的に行われることになる。

〈実施例〉 以下、本発明にかかる光学系移動装置の実施例を図面を
参照して説明する。第１図は光学系移動装置の機械的概
略構成図、第２図（ａ）は原稿走査用ミラー台における
リニアモータの配置図、第２図（ｂ）はドラム投影用ミ
ラー台におけるリニアモータの配置図、第３図はりニア
モータにおける可動子の正面図、第４図はりニアモータ
における固定子の一部正面図、第５図はワイヤープーリ
機構の接続説明図、第６図は可動子における各空心コイ
ルの電気的接続図、第７図は光学系移動装置の電気的構
成図２第８図は原稿走査用ミラー台及びドラム投影用ミ
ラー台のコピーサイクル図である。

かかる光学系移動装置の移動対象たる光学系は、原稿面
を走査する第１のミラー（図示せず）を載置する原稿走
査用ミラー台ａと、第１のミラーからの反射光をドラム
投影用レンズ側に反射させる第２のミラー（何れも図示
せず）を載置するドラム投影用ミラー台すである。

ここに掲げる光学系移動装置は、３相ブラシレスリニア
モータである４台のりニアモータ１０ａ〜１０ｄを夫々
制御することにより、原稿走査用ミラー台ａとドラム投
影用ミラー台すとを２対１の速度比で原稿走査方向（図
中Ｘ方向）に移動させるような基本構成となっており、
更に走査終了後のリターン加速度を向上させる観点から
、原稿走査用ミラー台ａとドラム投影用ミラー台すとを
ワイヤーブーり機構２０で移動規制するようになってい
る。なお、４つのりニアモータ１０の中でリニアモータ
１０ａ　、１０ｂは原稿走査用ミラー台ａを、一方リニ
アモータ１０ｃ　Ｘ１０ｄはドラム投影用ミラー台すを
夫々移動するためのものである。但し、リニアモータ１
０における固定子１１、可動子１２の部品番号に付けら
れた添字はりニアモータ１０ａ〜１０ｄのアルファベッ
トに対応している。

更に詳しく説明すると、原稿走査用ミラー台ａの図中右
側下面、左側面には可動子１２ａ　、１２ｂが夫々配設
されており、一方ドラム投影用ミラー台すの図中右側下
面、左側面図にも可動子１２ｃ　、１２ｄが夫々配設さ
れている。また可動子１２ａ、１２ｃ、可動子１２ｂ　
、　１２ｄに夫々対応した固定子１１８１１１ｂは、Ｘ
方向に間隔を開け、且っＸ方向に向けて複写機本体に夫
々配置されている。つまりリニアモータ１０ａ　、　１
０ｃにあっては固定子１１ａが、−方すニアアモータ１
０ｂ　、　１０ｄにあっては固定子１１ｂが夫々共用さ
れており、これで原稿走査用ミラー台ａ及びドラム投影
用ミラー台すをＸ軸方向に往復移動するような構成とな
っている（第２図参照）。但し、原稿走査用ミラー台ａ
及びドラム投影用ミ、ラー台すを位置規制するガイドレ
ール、或いはりニアモータ１０における固定子１１と可
動子１２との間隔を規制するローラー等は何れも図示さ
れていない。

次に可動子１２について第３図を参照して詳しく説明す
る。

継鉄板１２１の上面には、３相ブラシレスリニアモータ
おける３相の空心コイＰｖ　１２２Ｕ　、１２２Ｖ、１
２四がＸ方向に向けて順に並べて固着されており、空心
コイル１２２Ｕ〜１２２−の中央部には、３相ブラシレ
スリニアモータおける励磁切り換え検出用の磁界検出素
子であるホール素子１２３０．１２３Ｖ、１２３Ｋが夫
々固着されている。また継鉄板１２１の下部には、可動
子１２の位置検出及び速度検出を行うための反射型の光
検出器１２４が設けられている。但し、可動子１２ｂ　
、１２ｄには光検出器１２４、ホール素子１２３Ｕ、１
２３ｖ、１２３−　が備えられていない。

次に固定子１１について第４図を参照して詳しく説明す
る。

複写機本体に配置されており磁路を形成する継鉄１１１
の上面には、永久磁石１１２がＮ極、Ｓ掻と交互に着磁
されており、この着磁面の下方には、光検出器１２４の
検出対象である白黒パターンの繰り返しを描いたリニア
スケール１１３が形成されている。なお、永久磁石１１
２における着磁ピッチは、対向する各空心コイル１２２
Ｕ〜１２２−のピッチに対して３７５倍に設定されてい
る。但し、固定子１１ｂにはリニアスケール１１３は備
えられていない（なお、ホール素子１２３υ、１２３ｖ
、１２３讐　、空心コイル１２２０　、１２２Ｌ　１２
２Ｗ　　、光検出器１２４ニ付けられた添字はりニアモ
ータ１０ａ〜１０ｄのアルファベットに対応している）
。

次に可動子１２における空心コイル１２２Ｕ〜１２２−
の接続方式について第６図を参照し説明する。

リニアモータ１０ａの空心コイル１２２Ｕａ〜１２２Ｗ
ａは夫々Ｙ結線されており、しかも各相毎にリニアモー
タ１０ｂの空心コイル１２２Ｕｂ〜１２２Ｗｂが夫々直
列接続されている。同様にリニアモータ１０ｃの空心コ
イル１２２Ｕｃ〜１２２Ｗｃも夫々Ｙ結線されており、
各相毎にリニアモータ１０ｄの空心コイル１２２ｔｌｄ
〜１２２Ｗｄが夫々直列接続されている。つまりリニア
モータ１０ａ　、１０ｂにおいては常に同一の推力が発
生することになり、Ｘ方向に向かって原稿走査用ミラー
台ａは平行移動することになる。リニアモータ１０ｃ　
、　１０ｄについても同様である。

次にワイヤープーリ機構２０について第１図を参照して
詳しく説明する。

固定子１１ｂの両端辺りの複写機本体に夫々軸支されて
いるプーリ２１．２２には、原稿走査用ミラー台ａ及び
ドラム投影用ミラー台すを引っ張るためのワイヤー２４
．２５（スチールワイヤー等）が夫々掛は回されている
。更にドラム投影用ミラー台すの上面に軸支されている
プーリ２３には、ワイヤー２４．２５の途中が２〜３回
巻き付けられている。なお、第２図（ｂ）に示すように
プーリ２３は、同一シャフトで軸支されている２個のブ
ーＩＪ　２３１．２３２から構成されている。

更に詳しく説明すると、末端Ａｅが原稿走査用ミラー台
ａの図中手前側面に接続されているワイヤー２５は、途
中をプーリ２３１に巻き付けてあり、更に原稿走査用ミ
ラー台方向に戻した末端を固定子１１ｂの奥側ベースフ
レームに接続するようにしである（第５図（ａ）参照）
。一方末端Ｂｅが原稿走査用ミラー台ａの図中奥側側面
に接続されているワイヤー２４は、途中をプーリ２１、
プーリ２２に順次的に掛は回し、更にプーリ２３２に巻
き付けて、更にプーリ２２方向に戻した末端を固定子１
１ｂの手前側ベースフレームに接続するようにしである
（第５図（ｂ）参照）。

つまり原稿走査用ミラー台ａとドラム投影用ミラー台す
とを機械連結するワイヤープーリ機構２０は、リニアモ
ータ１０から与えられる推力の主従に関係な（、常に原
稿走査用ミラー台ａとドラム投影用ミラー台すとの速度
比を２対１になるように移動規制するような構成となっ
ている（第５図（Ｃ）参照）。なお、原稿走査用ミラー
台ａの可動部質量ｍ１は、図外の第１のミラー、可動子
１２ａ　、１２ｂをも含むものであり、ドラム投影用ミ
ラー台すの可動部質量ｍ２についても同様である。

以下、光学系移動装置の電気的構成について第７図を参
照して説明する。

原稿走査用ミラー台ａとドラム投影用ミラー台すとを速
度制御するりニアモータ制御部３０は、所謂ソフトウェ
アサーボと称せられるマイクロコンピュータ３１を主構
成としたものであって、光検出器１２４ａ、　１２４ｃ
　　からのパルス信号３１３．３１４をマイクロコンピ
ュータ３１に導入し、ここで原稿走査用ミラー台ａ、ド
ラム投影用ミラー台すの移動速度に対応したＰＷＭ速度
信号３１１　、ＰＷＭ速度信号３１２を作り出し、これ
らを三相ドライバー３２．３３に速度命令として夫々与
えるようになっている。

しかもホール素子１２３υａ　５１２３Ｖａ　、　１２
３Ｗａからの信号３２２が導入されている三相ドライバ
ー３２においてスイッチングさせ、ここでそのデユーテ
ィ比に応じた三相駆動電流を作り出すとともに、作り出
された三相駆動電流を信号３２１を介して可動子１２ａ
　、１２ｂに夫々供給するような構成となっている。な
お、三相ドライバー３３についても全く同様であるので
説明は省略する。

つまりリニアモータ制御部３０は、三相駆動電流を制御
することにより、リニアモータ１０ａ　、１０ｂにおけ
る可動子１２ａ　、１２ｂの推力Ｆ、と、リニアモータ
１０ｃ　、　１０ｄにおける可動子１２ｃ　、　１２ｄ
の推力Ｆ２とを夫々制御するような構成となっている。

以下、上記のように構成された光学系移動装置の具体的
動作説明について第８図を参照して説明する。なお、図
中水されている実線は原稿走査用ミラー台ａ、点線はド
ラム投影用ミラー台すの速度パターンを夫々示している
。

まず、説明の都合上、原稿読み取り期間から説明すると
、原稿読み取り期間における時間ｔ１では、可動子１２
ａ、１２ｂ、可動子１２ｃ　、１２ｄにおいて所定の初
期推力を夫々発生せしめた後に、原稿走査用ミラー台ａ
、ドラム投影用ミラー台すを夫々Ｖ、Ｖ／２で定速度制
御する。但し、■は原稿走査速度である。

また原稿読み取り期間が終了した時間ｔ２では、原稿走
査用ミラー台ａ、ドラム投影用ミラー台すを逆方向にリ
ターンさせるに必要な推力を可動子１２ａ、１２ｂ、可
動子１２ｃ　、１２ｄに夫々発生させる。

この際、可動子１２ａ　、　１２ｂ　、可動子１２ｃ　
、１２ｄにおいて夫々発生させる推力Ｆ＋、Ｆｚは、Ｆ
２／　Ｆ　ｌ　≠ｍ、／（２・ｍｌ）の関係が成立する
ように予め設定されている。

つまりワイヤープーリ機構２０にて２対１の速度比で移
動規制されている原稿走査用ミラー台ａ、ドラム投影用
ミラー台すを理想的に高速リターンさせるために必要な
推力Ｆ３、Ｆｚに関する条件は、Ｆ２／Ｆ、＝ｍｔ　／
　（２・ｍ、）であるが、リターン加速初期時には、敢
えてこの条件が成立しないような、即ち可動子１２ａ　
、１２ｂ　、可動子１２ｃ　、１２ｄにおいて夫々発生
する推力Ｆ＋、Ｆｚにアンバランスが生じるように設定
されている。

しかしながら、このように生じたアンバランス分の推力
はワイヤープーリ機構２０を介して他の可動子１２に速
やかに伝達されることで、可動子１２ａ、１２ｂ、可動
子１２ｃ　、１２ｄの推力Ｆ＋、、Ｆｚは、ＦＺ　／　
Ｆ　＋　＝ｍ！　／　（２・ｍ＋　）の条件を満足する
ような方向に積極的に戻されることになる。こ−れは、
原稿走査用ミラー台ａ及びドラム投影用ミラー台すを高
速リターンさせる際に発生する過渡振動を急速に収束せ
しめることができることを意味している。なお、上記し
たアンバランス分の推力に相当する余剰推力Ｆｓとワイ
ヤー２４．２５の初期張力Ｆ０との関係はＦｏ、＞Ｆｓ
にしである。

更にリターン途中の時間ｔ３において、原稿走査用ミラ
ー台ａ、ドラム投影用ミラー台すを停止“させるに必要
な逆推力を可動子１２ａ、１２ｂ、可動子１２ｃ　、　
１２ｄに夫々発生させる場合についても加速方向が変わ
るだけで上記の場合と全く同様である。

そしてリターンが完了して原稿走査用ミラー台ａ、ドラ
ム投影用ミラー台すが停止した時間ｔ４の後には、若干
のマージン期間が置かれ、更に原点位置に戻された原稿
走査用ミラー台ａ、ドラム投影用ミラー台すを再び加速
させて原稿読み取り初期位置に戻す。これで一連の複写
サイクルが終了する。

従って、本実施例による場合には、原稿走査用ミラー台
ａ、ドラム投影用ミラー台すのリターン加速初期時に発
生する過渡振動を積極的に収束できる構成となっている
ので、結果としてリターン加速度を現状以上に上げるこ
とができることになる。しかもリニアモータ１０は３相
ブラシレスリニアモータを採用していることから可動子
１２を軽量化できることも併せて、原稿走査用ミラー台
ａ、ドラム投影用ミラー台すを高速高精度で移動制御す
ることができることになる。

なお、本発明にかかる光学系移動装置は、ワイヤープー
リ機構の構成或いはりニアモータの種類、個数について
も限定されることはない。

〈発明の効果〉 以上、本案光学系移動装置による場合には、原稿走査用
ミラー台、ドラム投影用ミラー台のリタン加速初期時に
発生する過渡振動を積極的に収束できる構成となってい
るので、結果としてリターンにおける加速度を大きく採
ることができ、光学系を高速高精度で移動せしめること
ができることになる。しかもワイヤープーリ機構を介し
て第１の可動子、第２の可動子に夫々発生する推力を互
いに補完するような形となっていることから、実質的に
第１の可動子、第２の可動子を小型化することができ、
それ故装置全体をも小型化できることになる。従って複
写機における最近の高速化、コンパクト化にも十分対応
することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図から第８図にかけては本発明にかかる光学系移動
装置の実施例における説明図である。第１図は光学系移
動装置の機械的概略構成図、第２図（ａ）は原稿走査用
ミラー台におけるリニアモータの配置図、第２図（ｂ）
はドラム投影用ミラー台におけるリニアモータの配置図
、第３図はりニアモータにおける可動子の正面図、第４
図はりニアモータにおける固定子の一部正面図、第５図
はワイヤープーリ機構の接続説明図、第６図は可動子に
おける冬空心コイルの電気的接続図、第７図は光学系移
動装置の電気的構成図、第８図は原稿走査用ミラー台及
びドラム投影用ミラー台の複写サイクル図である。第９
図から第１０図にかけては従来の光学系移動装置の概略
構成を説明する図であって、第９図は第１の従来例にお
ける斜視図、第１０図は第２の従来例における斜視図で
ある。 １０ａ　、　１０ｂ　、　１０Ｃ，１０ｄ　　−・・リ
ニアモータ１１ａ　、　ｌｌｂ　・−−固定子 １２ａ　、　１２ｂ　、　１２ｃ　、　１２ｄ　　・・
−可動子２０・・・ワイヤープーリ機構 ３０・・・リニアモータ制御部 ａ・・・原稿走査用ミラー台 ｂ・・・ドラム投影用ミラー台 特許出願人　　　　シャープ株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）原稿走査用ミラー台、ドラム投影用ミラー台に夫
   々設けてある第１、第２の可動子を共通の固定子上で独
   立に原稿走査方向に移動せしめるリニアモータと、前記
   原稿走査用ミラー台、前記ドラム投影用ミラー台を２対
   １の速度比で移動規制するワイヤープーリ機構と、前記
   原稿走査用ミラー台、前記ドラム投影用ミラー台の各可
   動部質量を夫々ｍ＿１、ｍ＿２とし、前記第１、第２の
   可動子の各推力を夫々Ｆ＿１、Ｆ＿２とするとき、前記
   原稿走査用ミラー台及び前記ドラム投影用ミラー台のリ
   ターン加速初期時に２ｍ＿１・Ｆ＿２≠ｍ＿２・Ｆ＿１
   の関係を満足する駆動電流を前記第１、第２の可動子に
   夫々与えるリニアモータ制御部とを具備することを特徴
   とする複写機の光学系移動装置。