JPH03183352A - 直線駆動装置 - 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〉 本発明は例えば複写機、プリンタとしての利用が可能で
ある２台のリニアモータにより移動対象を直線駆動する
直線駆動装置に関する。

〈従来の技術〉 原稿台固定方式の複写機においては原稿面から感光体ト
ラムまでの光路長をその走査位置に関わらず一定にする
必要があることから、反１・１ミラーや光源（ランプ）
等の光学機構を原稿走立方向に駆動させる直線駆動装置
が装備されている。従来の直線駆動装置においては、ワ
イヤ・ブーり機構を利用した方式が採用されていたので
あるが、駆動力の伝達系にワイヤという弾性体が介在し
ているが故に、複写機の高速化を推進する上で問題とな
り、この観点から２台のリニアモータを用いた直線駆動
装置が開発されるに至った。

この種の直線駆動装置を図面を参照して説明する。第５
図、第６図は直線駆動装置の平面図、側面図である。

上記した光学機構（図示せず）を支持する可動子連結部
材３０は、サイドフレーム２にガイ１軸ホルダー４１．
４２を介して取付固定したガイド軸４ｏによって軸支さ
れており、ベースフレームＡ上図示矢印方向に移動自在
にされている。可動子連結部材３０を直線駆動させるに
必要な推進力は、リニアモータ制御部５０からの命令に
基づいて動作するリニアモータ１０．２０（第１、第２
のリニアモータに相当する）により得られるようになっ
ている。リニアモータ１Ｏ１２０における可動子１２．
２２は可動子連結部材３０の両側に夫々固着されている
一方、固定子１１．２１（磁石ヨーク）はベースフレー
ムＡ上のサイドフレーム２．１の内側面に夫り固着され
ている。なお、図中４３は可動子連結部材３０の可動子
Ｉ２側を支持するためのローラであって５、サイドフレ
ーム１に取付けられたレール４４上を滑るようになって
いる。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来例による場合には、複写機の内
部における周囲雰囲気温度が定着部や露光部等から発す
る熱によって高くなると、可動子連結部材３０が熱膨張
によりその長さ方向に延び、リニアモータ１０における
可動子１２が固定子１１側に近づき、結果として所望の
ギャップ長が維持されないという欠点がある。リニアモ
ータ１０．２０における両ギャンプ長にアンバランスが
生しると、円滑な直線駆動を実現することは非常に困難
となることは勿論であるが、固定子１１と可動子２１と
が接触し、光学機構を駆動できないという事態も発生し
得る。

本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであり、周囲
雰囲気温度に関係なく常に第１、第２のリニアモータに
おけるギャップ長を所望の状態に維持することができる
直線駆動装置を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 本発明の第１請求項に係る直線駆動装置は、第１、第２
のリニアモータによって移動対象を直線駆動せしめる装
置において、前記移動対象を支持する板状部材であって
、長さ方向の両側に第１、第２のリニアモータにおける
双方の可動子を夫り固着してあり、且つムースフレーム
上に固定したガイド部材により軸支されている可動子連
結部材と、第１、第２のリニアモータにおける双方の固
定子を互いに連結して間隔規制する板状部材であって、
前記可動子連結部材に平行配置され、熱膨張による長さ
方向の延びが妨げられないように前記ベースフレーム上
に取り付けてある固定子連結部材とを具備しており、前
記固定子連結部材の有する熱膨張率が前記可動子連結部
材の熱膨張による長さ方向の延びの程度に関連した値と
なっている。

本発明の第２請求項に係る直線駆動装置は、第１、第２
のリニアモータによって移動対象を直線駆動せしめる装
置において、前記移動対象を支持する板状の部材であっ
て、長さ方向の両側に第１、第２のリニアモータにおけ
る双方の可動子を夫々固着してあり、且つムースフレー
ム上に固定したガイド部材により軸支されている可動子
連結部材と、第１、第２のリニアモータにおける双方の
固定子を互いに連結して間隔規制する板状部材であって
、前記可動子連結部材に平行配置され、熱膨張による長
さ方向の延びが妨げられないように前記ヘースフレーム
上に取り付けてある固定子連結部材と、固定子連結部材
を加熱するヒータとを只偏しており、前記可動子連結部
材の温度を検出し、当該検出結果に応じて前記ヒータの
通電をフィードバック制御するようにしである。

〈作用〉 本発明の第１請求項に係る直線駆動装置について説明す
る。

周囲雰囲気温度が上昇すると、可動子連結部材、固定子
連結部材の有する温度も次第に高くなる。

可動子連結部材の温度が高くなると、熱膨張により可動
子連結部材３０がその長さ方向に延び、第１、第２のリ
ニアモータにおける可動子が固定子の方向に移動する。

ところが、固定子連結部材の温度も高くなっているので
、固定子連結部材も熱膨張によりその長さ方向に延び、
第１、第２のリニアモータにおける固定子が反可動子方
向に移動する。

しかも固定子連結部材の材質は、可動子連結部材の延び
の程度に応じた熱膨張率の有するものに選定されている
ので、周囲雰囲気温度の上昇に仕う第１、第２のリニア
モータのギャップ長の変化は、第１、第２のリニアモー
タにおける固定子の移動針だけ抑止される。

本発明の第２請求項に係る直線駆動装置について説明す
る。

周囲雰囲気温度が上昇すると、可動子連結部材、固定子
連結部材の有する温度が変化する。可動子連結部材の温
度の変化は所定のセンサにより検出される。このセンサ
の検出結果は可動子連結部材の熱膨張による長さ方向の
延びの程度を与えることになるが、予め設定された固定
子連結部材の熱膨張率を考慮に入れた上で、上記センサ
の検出結果に応じてヒータの通電をフィードバック制御
させると、ヒータの発熱により固定子連結部材が熱膨張
してその長さ方向に可動子連結部材と同じ程度だけ延び
る。従って、周囲雰囲気温度の上昇に伴う第１、第２の
リニアモータのギャップ長は一定に維持される。

〈実施例〉 以下、本発明にかかる直線駆動装置の実施例を図面を参
ｉｒ（して説明する。第１図、第２図は直線駆動装置の
平面図、側面図である。

ここに掲げる直線駆動装置は原稿台固定方式の複写機の
内部に装備されているもので、リニアセータ１０．２０
（第１、第２のリニアモータに相当する）を用いて、反
射ミラーや光源ランプ等の光学機構を移動対象として原
稿走査方向に直線駆動させる基本構成となっている。

光学機構は図示省略されており、可動子連結部材３０上
に支持されるようになっている。

可動子連結部材３０は軽量化に適したアルミから構成さ
れた板材であって、サイトフレーム２にガイｌ”軸ホル
ダー４１．４２を介して取付固定されたガイド軸４０に
よって軸支されており、ヘースフレームＡ上図示矢印方
向に移動自在にされている。

可動子連結部材３０の両側には、光学機構を直線駆動さ
せるに必要な推進力を発生するリニアモータ１Ｏ１２０
における可動子１２．２２が夫々固着されている。一方
、リニアモータ１０の固定子１１（（ｆｆ磁石ヨークは
サイトフレーム２の内側面に、同様に、リニアモータ２
０の固定子２１（磁石ヨーク）は、Ｌアングル部材６１
の内面側に夫々取付固定されている。

なお、可動子連結部材３０のリニアモータ１０側の下部
には、Ｌアングル部材６１の一面上を滑るローラ４３が
設けられており、これでガイド軸４０で軸支された可動
子連結部材３０の反ガイド軸側が支持されるようになっ
ている。

サイドフレーム２とＬアングル部材６１との間には、リ
ニアモータ１０．２０における固定子１１．２１の両端
部位で、且つ可動子連結部材３０に対して平行に配置さ
れた固定子連結部材６０が夫々取付固定されている。即
ち、リニアモータ１０．２０における固定子１１．２１
は、合計４本の固定子連結部材６０によって互いの間隔
が規制されるようになっている。

固定子連結部材６０はここでは可動子連結部材３０と同
しくアルミから構成されている。固定子連結部材６０の
材質の選定については後述する。

また、リニアモータ１０．２０における固定子１１．２
１、複数の固定子連結部材６０．　Ｌアングル部材６１
等から構成される枠体の横幅は、サイドフレームｌ、２
の間隔に比べて若干小さめにされている。

更にその上で、サイドフレーム１の下方部には、Ｌアン
グル部材６１を支持する合計２個のローラ６２が取付固
定されている。つまり上記枠体は固定子連結部材６０の
熱膨張により上記枠体の幅が延びてもこの延びが幼げら
れないようにベースフレームＡに取付けられている。但
し、ローラ６２は上記枠体の移動を容易するするための
もので、ころがり軸受けやすべり軸受けに置き換えるこ
とも可能であるが、枠体の動きが滑らかであれば設ける
必要もない。

リニアモータ１０．２０は３相ブラシレスリニアモータ
であって、可動子１２．２２の３相励磁電流を生成する
リニアモータ制御部５０により推進力が制御されるよう
になっている。但し、可動子１２．２２の速度を検出す
るリニアエンコーダ等は図示省略されている。

上記のように構成された直線駆動装置の動作説明を行う
。

リニアモータ制御部５０からの命令に基づきリニアモー
タ１０．２０に推進力が発生すると、可動子連結部材３
０に支持された光学機構は所定の速度パターンで直線駆
動される。そして光学機構が一往復する度に一回の複写
が終了する。この複写が連続して行われると、複写機の
内部における周囲雰囲気温度が定着部や露光部等から発
する熱によって高くなる。すると、可動子連結部材３０
、固定子連結部材６０等の有する温度も次第に高くなる
。

可動子連結部材３０の温度が高くなると、熱膨張により
可動子連結部材３０がその長さ方向に延び、リニアモー
タ１０の可動子１２が固定子１１の方向にベースフレー
ムＡに対して移動し、可動子連結部材３０の延び分程度
、リニアモータ１０のギャップ長αが小さくなる。つま
り上室装置では可動子連結部材３０においてガイド軸４
０を基準とする可動子１２までの長さと可動子２２まで
の長さは、前者は後者の１７１０〜１／２０程度である
上に、後者はガイド軸ホルダー４１．４２より遥かに長
いので、可動子連結部材３０の延びがリニアモータｌＯ
のギャップ長αの変化に略等しくなるのである。

ところが、固定子連結部材６０の温度も高くなっている
ので、熱膨張により固定子連結部材６０もその長さ方向
に延び、リニアモータ１０の固定子１１がサイドフレー
ムｌの方向に移動する。

但し、可動子連結部材３０にはリニアモータ１Ｏ１２０
の可動子１２．２２が取付固定されているので、この発
熱の影響を受け、可動子連結部材３０の温度が固定子連
結部材６０に比較して高くなり易いが、本実施例では、
可動子１２．２２からの発熱の影響が比較的少なく、可
動子連結部材３０、固定子連結部材６０の温度差が小さ
いので、可動子連結部材３０、固定子連結部材６０の材
質をともにアルミとしている。

それ故、周囲雰囲気温度の変化に伴う可動子連結部材３
０、固定子連結部材６０の熱膨張によるその長さ方向の
延びは等しくなる。だが、可動子連結部材３０、固定子
連結部材６０の有する温度差が大きい場合には、固定子
連結部材６０の材質は、可動子連結部材３０の延びの程
度に応した熱膨張率の有するものを選定すれば良い。

従って、周囲雰囲気温度の上昇に伴うリニアモータ１０
のギャップ長αの変化は、リニアモータｌＯの固定子１
１の移動によって抑止され、ここにリニアモータ１０．
２０におけるギャップ長α、βのアンバランスも抑止さ
れ、ギャップ長α、βは常に所望の状態に維持される。

それ故、光学機構を高精度で速度制御する上でメリット
があることは勿論、リニアモータ１０における可動子１
２が固定子１１に接触するような最悪の事態も避けられ
る。また、光学機構を高速、高精度で制御する上では可
動子連結部材３０を現状以上に軽量化にする必要があり
、可動子連結部材３０の材質として将来は樹脂を使用す
ることが予想されている。だが、樹脂は一般的に熱膨張
率が高く、従来装置の欠点は更に助長されることになる
が、上室装置ではかかる場合でも非常に大きなメリット
を発揮することができる。

なお、本発明にかかる第１請求項にかかる直線駆動装置
は上記実施例に限定されず、例えば可動子連結部材の略
中心部にガイド軸を配置し、第１、第２のリニアモータ
における固定子の双方を固定子連結部材の熱膨張により
動かずような形態を採ってもかまわない。

次に、本発明にかかる直線駆動装置の他の実施例を図面
を参照して説明する。第３図、第４図は直線駆動装置の
平面図、側面図である。

ここに掲げる直線駆動装置（第２の実施例とする）は上
記説明した直線駆動装置（第１の実施例とする）と基本
的には同しとなっており、両者とも同し構成部について
は説明を省略するものとし、異なる構成部について以下
説明する。

第２の実施例の装置で採用されている固定子連結部材６
０は、第１の実施例とは違いその材質が可動子連１’ｊ
部材３０に規制されずどのような材質を用いても構わな
いようになっている。その代わりに、固定子連結部材６
０にはこれを力■熱するためのヒータ８１が夫々巻き付
けられており、更に、この温度を検出するためのセンサ
８０が夫々取付けられている。センサ８０の温度検出結
果はセンサ・ヒータ制御部９０に導かれている。また、
可動子連結部材３０にもこの温度を検出するためのセン
サ７０が取付けられており、センサ７０の温度検出結果
はセンサ・ヒータ制御部９０に導かれている。

センサ・ヒータ制御部９０は、可動子連結部材３０と固
定子連結部材６０との温度差を所定の設定値に保つべく
それぞれの温度検出結果に応してヒータ８１の通電をフ
ィードバック制御するような基本回路構成となっている
。可動子連結部材３０と固定子連結部材６０との温度差
の設定値は、両者の材質の熱膨張率の比に応じた値に設
定されている。

即ち、周囲雰囲気温度が上昇すると、可動子連結部材３
０、固定子連結部材６０の温度が変化して、既に述べた
ようにそれぞれが熱膨張により延びることになるが、周
囲雰囲気温度の変化に関係なく、可動子連結部材３０と
固定子連結部材６０との温度差は常に一定にされるので
、可動子連結部材３０と固定子連結部材６０との熱膨張
による延びの程度は同じとなり、結局として、リニアモ
ータｌ０１２０におけるギャップ長α、βは一定に維持
されることになる。それ故、第１の実施例と路間等なメ
リットを享受することができる。ただ、第２の実施例で
は、センサ・ヒータ制御部９０等を新たに追加する必要
があるとはいえ、リニアモータ１０．２０の可動子１２
．２２から発する熱の影響が比較的大きく、可動子連結
部材３０と固定子連結部材６０との温度差が大きいよう
な場合には非常に好都合である。

なお、本発明にかかる第２請求項にかかる直線駆動装置
は第２の実施例に限定されず、例えば可動子連結部材の
温度を検出するのではなく、この温度に大きな関係があ
る第１、第２のリニアモータにおけるギャップ長を直接
に検出し、この検出結果に応してヒータの通電を制御す
るような形態を採ってもかまわない。

〈発明の効果〉 以上、本発明の第１、第２請求項にかかる直線駆動装置
による場合には、可動子連結部材の熱膨張に伴う第１、
第２のリニアモータにおける可動子、固定子のギャップ
長の変化が打ち消されるような構成となっているので、
周囲雰囲気温度の変化に関係なく第１、第２のリニアモ
ータにおけるギャップ長を所望の状態に維持することが
できる。

それ故、第１、第２のリニアモータにおける可動子が固
定子に接触して移動対象を駆動できないという事態も発
生せず、移動対象を円滑に直線駆動させることができる
。

更にその上で、本発明の第１請求項にかかる直線駆動装
置による場合には、若干の設計変更のみで上記メリット
を享受できることからコスト低減を図る上でも大きな意
義がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１請求項にかかる直線駆
動装置を説明するための図であって、第１図、第２図は
直線駆動装置の平面図、側面図、第３図及び第４図は本
発明の第２請求項にかかる直線駆動装置を説明するため
の図で、あって、第３図、第４図は第１図、第２図に夫
々対応する図である。第５図及び第６図は従来の直線駆
動装置を説明するための図であって、第５図、第６図は
第１図、第２図に夫々対応する図である。 １０．２０・・・リニアモータ １１．２１・ １２．２２・ ３０・　・　・ ４０・　・　・ ６０・　・　・ ８１・　・　・ Ａ　・　・　・ ・・固定子 ・・可動子 可動子連結部材 ガイド軸 固定子連結部材 ヒータ ヘースフレーム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１、第２のリニアモータによって移動対象を直
   線駆動せしめる直線駆動装置において、前記移動対象を
   支持する板状部材であって、長さ方向の両側に第１、第
   ２のリニアモータにおける双方の可動子を夫々固着して
   あり、且つベースフレーム上に固定したガイド部材によ
   り軸支されている可動子連結部材と、第１、第２のリニ
   アモータにおける双方の固定子を互いに連結して間隔規
   制する板状部材であって、前記可動子連結部材に平行配
   置され、熱膨張による長さ方向の延びが妨げられないよ
   うに前記ベースフレーム上に取り付けてある固定子連結
   部材とを具備しており、前記固定子連結部材の有する熱
   膨張率が前記可動子連結部材の熱膨張による長さ方向の
   延びの程度に関連した値となっていることを特徴とする
   直線駆動装置。
2. （２）第１、第２のリニアモータによって移動対象を直
   線駆動せしめる直線駆動装置において、前記移動対象を
   支持する板状の部材であって、長さ方向の両側に第１、
   第２のリニアモータにおける双方の可動子を夫々固着し
   てあり、且つベースフレーム上に固定したガイド部材に
   より軸支されている可動子連結部材と、第１、第２のリ
   ニアモータにおける双方の固定子を互いに連結して間隔
   規制する板状部材であって、前記可動子連結部材に平行
   配置され、熱膨張による長さ方向の延びが妨げられない
   ように前記ベースフレーム上に取り付けてある固定子連
   結部材と、固定子連結部材を加熱するヒータとを具備し
   ており、前記可動子連結部材の温度を検出し、当該検出
   結果に応じて前記ヒータの通電をフィードバック制御す
   るようにしてあることを特徴とする直線駆動装置。