JP3306145B2 - 送り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転駆動されるリード
スクリュおよびこれに螺合する雌ねじ部材を利用して移
動体を移動させる送り装置に係り、特に雌ねじ部材の酔
歩誤差（リードスクリュ１回転に対する雌ねじ部材の進
み速度むら）を補正するようにした送り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原稿等の画像情報を得るイメージスキャ
ナは、イメージセンサを、その受光部が配列される方向
（主走査方向）と直交する方向（副走査方向）に移動さ
せる副走査装置を有している。この副走査装置などの送
り装置には、一般にボールねじが使用され、このボール
ねじは、リードスクリュと雌ねじ部材間に鋼球を介在
し、この鋼球をリードスクリュの回転により移動するこ
とで雌ねじ部材を直線運動させてイメージセンサ等のキ
ャリッジを往復動させるように構成されている。

【０００３】ところで、ボールねじのリード精度は、Ｊ
ＩＳにおいて定義されており、その１つに累積リードが
ある。図６は縦軸に雌ねじ部材の進み量を、横軸にリー
ドスクリュのリード回転角を取って表したボールねじの
累積リード特性図である。図６において、１点鎖線で示
す直線Ｉ１はリードスクリュのねじ部有効長さに対応す
る累積リードであり、この累積リードを有するリードス
クリュが回転すると、このリードスクリュに鋼球を介し
て螺合された雌ねじ部材の動きは、主にねじ部のリード
に生じている機械的な歪により、累積リードを基準にし
て実線に示すようにサインカーブ状に変動する。即ち、
リードスクリュが１回転して雌ねじ部材がねじリードの
１ピッチ分進む間に進み速度のむら（これを酔歩とい
う）が生じる。このような酔歩誤差が生じる要因は、リ
ードスクリュを加工する加工機の送り装置に使用されて
いるボールねじのねじ軸に酔歩誤差があるため、これが
そのまま被加工リードスクリュに反映されてしまうから
である。

【０００４】従って、このような酔歩誤差を有するボー
ルねじをイメージスキャナのラインセンサを走査する副
走査装置に使用した場合には、ボールねじの酔歩運動が
そのままイメージセンサの副走査に反映し、画像読取り
時の副走査方向の速度むらによって画像に読み取りむら
が生じ、画質が低下するという問題がある。また、上記
の問題を解決するために酔歩誤差の微小な高精度のボー
ルねじを使用することが考えられるが、このようなボー
ルねじは高価であるため、イメージセンサを含めた機器
がコスト高になるという問題がある。

【０００５】本発明は上述のような問題を解決するもの
であり、酔歩誤差を有するリードスクリュであっても、
該リードスクリュで直線運動される雌ねじ部材を等速移
動できるようにした送り装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、回転可能に配設されたリードスクリュ
と、前記リードスクリュを回転駆動する駆動モータと、
前記リードスクリュに螺合され該リードスクリュの回転
で直線運動する雌ねじ部材と、前記リードスクリュと前
記駆動モータ間に設けられ、前記駆動モータの回転を、
前記リードスクリュのリードピッチにより生じる前記雌
ねじ部材の酔歩と逆位相の不等速回転に変換して前記リ
ードスクリュに伝達する回転伝達要素とを備えた送り装
置において、前記回転伝達要素が、前記駆動モータの回
転軸に取り付けられた駆動偏心ギヤと、前記リードスク
リュに取り付けられ前記駆動偏心ギヤに噛合する従動偏
心ギヤとから構成されており、前記駆動偏心ギヤと前記
従動偏心ギヤとが同一ピッチ円を有し、前記駆動偏心ギ
ヤの最小半径部と前記従動偏心ギヤの最大半径部とが噛
合うように前記駆動偏心ギヤと前記従動偏心ギヤとを位
置合わせしてあることを特徴とする。また、本発明は、
前記駆動偏心ギヤの偏心量と前記従動偏心ギヤの偏心量
とを同一にしたことを特徴とする。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の送り装置をイメージスキャナの画
像入力部に適用した場合の構成図、図２はイメージスキ
ャナに適用されるイメージセンサの概略構成図である。

【０００８】図１において、１は光学的画像読取部全体
を覆うハウジングであり、このハウジング１内には、一
方向に伸びる一対のガイドバー２が所定間隔離して平行
に配設され、このガイドバー２には、移動体であるキャ
リッジ３がガイドバー２の長手方向に沿って移動可能に
支持され、このキャリッジ３上には密着型のイメージセ
ンサユニット４が設置されている。

【０００９】イメージセンサユニット４は図２に示すよ
うに、防塵構造をなす直方体状のケーシング４ａと、こ
のケーシング４ａの上面開口を覆うよう設けた透明ガラ
ス４ｂと、ケーシング４ａ内に配置され、ハウジング１
の上面に形成された原稿窓８にはめ込まれた透明ガラス
（不図示）の上面に配置される原稿（不図示）を照明す
るライン状のＬＥＤ光源４ｃと、ＬＥＤ光源４ｃで照明
された原稿画像を１対１で結像するための集束性ロッド
レンズアレイ４ｄと、集束性ロッドレンズアレイ４ｄの
焦点位置にセラミック基板４ｅを介して一直線状に配列
したＣＣＤチップからなる受光部４ｆと、この受光部４
ｆのＣＣＤチップを駆動する駆動回路４ｇとから構成さ
れる。なお、ロッドレンズアレイ４ｄおよび受光部４ｆ
は複数列設けてもよい。

【００１０】図１において、５はキャリッジ３をガイド
バー２に沿って直線運動させるボールねじであり、この
ボールねじ５は、ガイドバー２と平行にかつ回転可能に
配置したリードスクリュ５ａと、このリードスクリュ５
ａに不図示の鋼球を介して螺合した雌ねじ部材５ｂとを
備え、雌ねじ部材５ｂはキャリッジ３に固着されてい
る。

【００１１】図１中、６はリードスクリュ５ａを回転駆
動する直流モータであり、この直流モータ６の回転軸６
ａとリードスクリュ５ａの一端は、直流モータ６の定速
回転をリードスクリュ５ａの１リードピッチで生じる雌
ねじ部材５ｂの酔歩特性と逆位相の不等速回転に変換す
る回転伝達要素７により連結されている。この回転伝達
要素７は、直流モータ６の回転軸に所定量偏心して取り
付けた駆動偏心ギヤ７ａと、該駆動偏心ギヤ７ａと噛合
し、リードスクリュ５ａの一端に偏心して取り付けた従
動偏心ギヤ７ｂとからなり、この両偏心ギヤ７ａ、７ｂ
は同一ピッチ円の平歯車から構成される。なお、９はハ
ウジング１の上面に開閉可能に取り付けた原稿押えであ
る。

【００１２】次に、上記のように構成された本実施例の
動作について説明する。直流モータ６が不図示の回転制
御部からの速度指令により定速回転されると、この直流
モータ６の回転軸６ａに取り付けた駆動偏心ギヤ７ａは
同一方向に偏心回転されるとともに、従動偏心ギヤ７ｂ
は駆動偏心ギヤ７ａと逆の方向に偏心回転される。ここ
で、図３に示すように駆動偏心ギヤ７ａのギヤ中心Ｃ１
から回転中心Ｏ１までの偏心量をｅ、ピッチ円半径をｒ
とすると、回転中心Ｏ１を中心とする偏心ギヤ７ａの半
径Ｒ１は下記に示す（１）式で表される。 Ｒ１＝（ｒ² −ｅ² ｓｉｎ² θ１）^1/2 −ｅｃｏｓθ１・・・・（１）

【００１３】また、従動偏心ギヤ７ｂのギヤ中心Ｃ２か
ら回転中心Ｏ２までの偏心量をｅ、ピッチ円半径をｒと
すると、回転中心Ｏ２を中心とする偏心ギヤ７ｂの半径
Ｒ２は（２）式で表される。 Ｒ２＝（ｒ² −ｅ² ｓｉｎ² θ２）^1/2 −ｅｃｏｓθ２・・・・（２）

【００１４】（１）式中の駆動偏心ギヤ７ａの偏心量
と、（２）式中の従動偏心ギヤ７ｂの偏心量とのいずれ
もが同一記号ｅで示されていることから明らかなよう
に、本実施例では、駆動偏心ギヤ７ａの偏心量と従動偏
心ギヤ７ｂの偏心量とは同一としてある。また（１）式
から明らかなように駆動偏心ギヤ７ａの半径Ｒ１は、そ
の回転角度θによって変化するから、該駆動偏心ギヤ７
ａが直流モータ６により定速回転されている場合、駆動
偏心ギヤ７ａの線速度は、Ｒ１が最小半径部で最小とな
り、Ｒ１が最大半径部で最大となる。これに伴い、駆動
偏心ギヤ７ａに対する従動偏心ギヤ７ｂの速度比は、駆
動偏心ギヤ７ａの最大半径部が従動偏心ギヤ７ｂの最小
半径部と噛合っているときに最大となり、これと正反対
の噛合い位置で最小となり、この間において従動偏心ギ
ヤ７ｂの速度は漸減漸増する。この結果、従動偏心ギヤ
７ｂを含めたリードスクリュ５ａの１回転周期の回転速
度は、図４の実線に示すように、基準速度線Ｉ２を中心
にして負および正方向に漸減漸増するサインカーブ状に
変化する。

【００１５】従って、リードスクリュ５ａのリードピッ
チで生じる雌ねじ部材５ｂの酔歩により、図６の実線で
示す該雌ねじ部材５ｂの実際の累積リードが、同図中一
点鎖線で示す基準的な雌ねじ部材５ｂの累積リードＩ１
を上回り、しかもその差が最も大きくなる図６中の点Ａ
に示す時点で、駆動偏心ギヤ７ａの最小半径部と従動偏
心ギヤ７ｂの最大半径部とが噛合うように、これら駆動
偏心ギヤ７ａと従動偏心ギヤ７ｂとを位置合わせした状
態で直流モータ６を定速起動すれば、リードスクリュ５
ａの回転速度特性は、図４に示すように図６の酔歩特性
に対して、位相が１８０度ずれた逆位相関係となり、こ
れによってボールねじ５の酔歩は相殺され、雌ねじ部材
５ｂを含むキャリッジ３の進み速度はほぼ一定となる。

【００１６】図５は、このときのリードスクリュ５ａの
リード回転角と雌ねじ部材５ｂの進み量との関係を表わ
したものであり、この図５からも明らかなように累積リ
ードに対し僅かに酔歩が生じるのみで、ほぼ累積リード
に沿った雌ねじ部材５ｂの送りが可能になる。

【００１７】上述のような本実施例においては、駆動偏
心ギヤ７ａと従動偏心ギヤ７ｂを介してリードスクリュ
５ａと直流モータ６の回転軸６ａ間を連結し、この偏心
ギヤ７ａ，７ｂにより直流モータ６の定速回転を、リー
ドスクリュ５ａのリードピッチで生じる雌ねじ部材５ｂ
の酔歩と逆位相の不等速回転に変換してリードスクリュ
５ａに伝達するように構成したので、キャリッジ３を含
む雌ねじ部材５ｂを等速移動させることができる。従っ
て、本実施例のリードスクリュ５ａの駆動方法をイメー
ジスキャナのラインセンサの副走査機構に適用した場合
には、その副走査機構に酔歩誤差を有するボールねじを
利用しても、従来のような原稿画像の読み取りむらが減
少し、歪の少ない画質の画像を得ることができる。ま
た、本実施例においては、偏心ギヤ７ａ，７ｂを組み付
けるだけで、ボールねじの酔歩を減少できるため、送り
装置を低コストで提供し得るほか、既存の送り装置にも
容易に付加することができる。

【００１８】なお、本発明のリードスクリュを用いた送
り機構は、上記実施例に示すボールねじ構造のものに限
定されない。また、上記実施例では、回転伝達要素を一
対の偏心ギヤにより構成する場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、偏心摩擦車などを用いてもよい。
また、リードスクリュを不等速回転させるときの速度特
性の振幅は、偏心量ｅを変えることによって任意に設定
できる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
駆動モータの回転を回転伝達要素により、リードスクリ
ュのリードピッチで生じる雌ねじ部材の酔歩と逆位相の
不等速回転に変換してリードスクリュに伝達するように
した送り装置において、その回転伝達要素を、駆動モー
タの回転軸に取り付けられた駆動偏心ギヤと、リードス
クリュに取り付けられ駆動偏心ギヤに噛合する従動偏心
ギヤとから構成し、駆動偏心ギヤと従動偏心ギヤとが同
一ピッチ円を有するようにし、駆動偏心ギヤの最小半径
部と従動偏心ギヤの最大半径部とが噛合うように駆動偏
心ギヤと従動偏心ギヤとを位置合わせした構成としたの
で、比較的大きな酔歩誤差を有するリードスクリュであ
っても、該リードスクリュにより直線運動される雌ねじ
部材を、高精度で等速移動させることができ、これに伴
いイメージスキャナに適用した場合には、歪の少ない高
画質の読み取りが可能な送り装置を低コストで容易に実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の送り装置を適用したイメージスキャナ
の構成を示す斜視図である。

【図２】本実施例のイメージスキャナに使用されるイメ
ージセンサの概略構成図である。

【図３】本実施例における偏心ギヤの説明図である。

【図４】本実施例の偏心ギヤにより得られるリードスク
リュの回転速度特性図である。

【図５】本実施例による酔歩補正時のリード回転角と雌
ねじ部材進み量との関係を示すグラフである。

【図６】ボールねじのリード回転角と雌ねじ部材進み量
との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

５ ボールねじ ５ａ リードスクリュ ５ｂ 雌ねじ部材 ６ 直流モータ（駆動モータ） ７ 回転伝達要素 ７ａ 駆動偏心ギヤ ７ｂ 従動偏心ギヤ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能に配設されたリードスクリュ
   と、 前記リードスクリュを回転駆動する駆動モータと、 前記リードスクリュに螺合され該リードスクリュの回転
   で直線運動する雌ねじ部材と、 前記リードスクリュと前記駆動モータ間に設けられ、前
   記駆動モータの回転を、前記リードスクリュのリードピ
   ッチにより生じる前記雌ねじ部材の酔歩と逆位相の不等
   速回転に変換して前記リードスクリュに伝達する回転伝
   達要素とを備えた送り装置において、前記回転伝達要素が、前記駆動モータの回転軸に取り付
   けられた駆動偏心ギヤと、前記リードスクリュに取り付
   けられ前記駆動偏心ギヤに噛合する従動偏心ギヤとから
   構成されており、 前記駆動偏心ギヤと前記従動偏心ギヤとが同一ピッチ円
   を有し、前記駆動偏心ギヤの最小半径部と前記従動偏心
   ギヤの最大半径部とが噛合うように前記駆動偏心ギヤと
   前記従動偏心ギヤとを位置合わせしてある、 ことを特徴とする送り装置。
2. 【請求項２】前記駆動偏心ギヤの偏心量と前記従動偏心
   ギヤの偏心量とを同一にしたことを特徴とする請求項１
   記載の送り装置。