(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を挿入可能な継手と、弾性体層と、回転時に前記弾性体層の駆動回転方向にねじり負荷を促す質量を持つ慣性体層の順に積層して構成される複数の回転軸継手部材同士を前記継手同士が互いに接しないように結合してなることを特徴とする、画像読み取り装置に用いられる回転軸継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばステッピングモータの出力軸と被駆動側軸との間に組み込まれ出力軸側からの振動の伝達を抑えるようにした回転軸継手、及びこの回転軸継手を画像読取りのための走査キャリッジの駆動系に備えた画像読取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の文書を大量に読み取ってたとえば電子ファイリングするための画像読取り装置として、従来からイメージスキャナが利用されている。このイメージスキャナは、用紙を手差ししてガラスの原稿台上にセットして読み取るフラットベッド式のものや、比較的小さいサイズの用紙を自動的に給紙する自動給紙装置（ＡＤＦ）が知られている。このようなフラットベッド式の画像読取り装置については、本願出願人が先に提案して特願平１０−１２８５４５号及び特願平１０−３５０１０７号として出願したものがある。
【０００３】
このような画像読取り装置では、原稿台の上に載せた原稿から画像を読み取るため、原稿台の全域を光学的に走査するための走査モジュールが本体の中に組み込まれる。この走査モジュールは、原稿台の下方に平行に配置したガイドシャフトに案内されて移動するキャリッジに搭載されたもので、このキャリッジの駆動用としてステッピングモータが一般的に用いられている。
【０００４】
画像読取り装置の分野に限らず、ステッピングモータは各種の回転駆動用として用いられているが、低速から高速域での駆動の際に発生する振動及び共振の現象を伴うため、出力軸から被動軸側への振動負荷が設計上の問題の一つとして指摘されることが多い。たとえば、走査モジュールを搭載したキャリッジの駆動用としてステッピングモータを用いると、その出力軸の振動や周速の不安定さがキャリッジにも伝わる。このため、キャリッジが原稿台の下を走査するときの移動速度も微小ではあるものの変動しやすく、読取り画像が不鮮明となったり罫線等に歪みを発生したりする原因となる。
【０００５】
ステッピングモータの振動の被動側への伝達を抑えるための一つの有効な手段として、たとえば特公平６−６７１７３号公報に記載されているように、モータの出力軸にダンパを備えることが挙げられる。このダンパは、出力軸周りに環状の金属製フランジと、その外周全周に配置したゴムを用いた弾性部材と、この弾性部材の外周全周に一体化した金属製の慣性体とから構成されたものである。このようなダンパでは、弾性部材がモータの出力軸の回転力を均一に慣性体に伝達してこの慣性体が出力軸の回転力に抗する反力を付与することと、慣性体自身が振動体とはならずにモータの過渡応答特性の減衰振動を抑えることから、出力軸は低速から高速域までなめらかに回転する。
【０００６】
したがって、画像読取り装置におけるキャリッジの駆動系に備えるステッピングモータの出力軸にこのようなダンパを取り付けると、キャリッジへの振動の伝達が抑制される。このため、ステッピングモータの出力軸を被動側に直結したままの場合と比べると、画像読取りが大幅に改善されることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
先の公報に記載のダンパは、要するに、弾性部材及び質点を形成する慣性体の作用によって、出力軸の振動を強制的にダンパで抑止することで、振動源であるモータ本体側についても振動を減衰させ、被動側への影響を少なくしたものである。
【０００８】
しかしながら、モータの本体の振動は、出力軸よりも質量が一般的に大きいロータの回転によるものなので、出力軸自身の振動の抑止はある程度達成されてもモータの本体の振動を完全に抑え込むことはできない。そして、出力軸はカップリングを介して被動側と直結されるか、減速用の歯車列またはベルトを介して被動側に連接されるので、出力軸と被動側との間には振動を減衰させるための要素は含まれていない。したがって、ダンパによっても抑えることができないモータの本体の振動の残存成分が、出力軸を介して被動側に伝達されてしまう。
【０００９】
このように、出力軸の周りにダンパを設けてこの出力軸を被動側に接続してしまう構成では、被動側への振動の伝達を十分に抑えることは不可能である。このため、走査速度の一様性と安定性が最大の課題の走査モジュールを駆動するキャリッジの駆動系に組み込んでも、画像の読取り精度の向上には限界がある。
【００１０】
本発明は、モータ側から被動側への振動の伝達を効果的に抑えて被動側の動作を安定化させ得る回転軸継手及び回転軸継手を用いた駆動装置と、この回転軸継手をキャリッジの駆動系に採用することにより良好な画像読取りが可能な画像読取り装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像読み取り装置に用いられる回転軸継手は、回転軸を挿入可能な継手と、弾性体層と、回転時に前記弾性体層の駆動回転方向にねじり負荷を促す質量を持つ慣性体層の順に積層して構成される複数の回転軸継手部材同士を前記継手同士が互いに接しないように結合してなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づき説明する。
【００１４】
図１は本発明の回転軸継手の単体を軸線方向に観た正面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視による縦断面図である。
【００１５】
図において、本発明の回転軸継手１は、モータ（後述）の出力軸に連結される入力側接手２と、この入力側接手２と間隔を開けて同軸配置され被動側の回転軸に連結される出力側接手３と、これらの入力側及び出力側の接手２，３の間に位置する弾性体層４と、この弾性体層４を介して入力側及び出力側の接手２，３と同軸上に連結される慣性体５とから構成されたものである。
【００１６】
入力側及び出力側の接手２，３は、たとえば黄銅を素材とした共通部品であり、それぞれモータの出力軸及び被動側の回転軸を差し込む連結孔２ａ，３ａと、これらの連結孔２ａ，３ａのそれぞれの周壁に開けた雌ねじ孔２ｂ，３ｂと、連結孔２ａ，３ａの基端側の外周に形成され弾性体層４の中に埋没するフランジ２ｃ，３ｃとを形成している。弾性体層４は、たとえばニトリルゴム，ブチルゴム，シリコーンゴム等を素材とし、入力側及び出力側の接手２，３のフランジ２ｃ，３ｃに一体に接合されている。また、慣性体５は入力側及び出力側の接手２，３と同様に黄銅を素材とした中心部に開口を持つ円板状のものである。
【００１７】
なお、回転軸継手１は入力側及び出力側の接手２，３と弾性体層４と慣性体５の４個の部材の結合であり、製造用金型に予め接手２，３を位置決めして固定しておき溶融させたゴムを金型に注入し、その後ゴムを硬化させることによって一体化する製造が可能である。これに対し、図１及び図２の例では、弾性体層４を第１層４ａと第２層４ｂとし、慣性体５を第１部材５ａと第２部材とに分けている。すなわち、入力側接手２と第１層４ａと第１部材５ａとを一つの部品とし、出力側接手３と第２層４ｂと第２部材５ｂとを一つの部品とし、これらの部品を第１部材５ａと第２部材５ｂとの間に通した２本のリベット５ｃによって一体化した構成としている。このように２個の部品を一体化することで回転軸継手１を構成する場合でも、入力側接手２と出力側接手３との間には第１層４ａと第２層４ｂとによる弾性体の層が形成され、この層に第１部材５ａと第２部材５ｂとによる質点の慣性体が形成される。
【００１８】
図３は駆動モータとベルトドライブのためのプーリとの間に本発明の回転軸継手を組み込んだ例を示す要部の平面図である。
【００１９】
図示のように、マウント６ｂに搭載された駆動モータ６の出力軸６ａと対峙する位置にプーリ７を回転自在に保持するベース８が配置されている。プーリ７は歯車７ａを一体に備えるとともにこの歯車７ａの軸をベース８に回転自在に連接し、周面にはループ状のベルト９を巻回している。また、ベース８の側面であって駆動モータ６に対向する部分には、軸受ブロック８ａを取り付けてこれに内蔵したボールベアリング８ｂによって被動軸７ｂを支持している。この被動軸７ｂはプーリ７の歯車７ａに噛み合うピニオン７ｃを備えるとともに、駆動モータ６の出力軸６ａと同軸上に配置されている。そして、出力軸６ａと被動軸７ｂとの間に回転軸継手１が組み込まれている。
【００２０】
出力軸６ａは回転軸継手１の入力側接手２の連結孔２ａに差し込まれ、図２で説明した雌ねじ孔２ｂにビス（図示せず）をねじ込んで出力軸６ａの周面にこのビスの先端を突き当てることによって固定される。一方、被動軸７ｂについても出力側接手３の連結孔３ａに差し込まれ同様にビスによって連結される。
【００２１】
このように駆動モータ６の出力軸６ａとプーリ７側の被動軸７ｂとの間に回転軸継手１を配置することによって、駆動モータ６の振動が被動軸７ｂに伝わるのを阻止すると同時に被動軸７ｂのなめらかな回転が得られる。すなわち、回転軸継手１には入力側接手２と出力側接手３との間に弾性体層４があるので、駆動モータ６の出力軸６ａに直結されている入力側接手２には駆動モータ６の振動が伝わる。しかし、出力側接手３への回転は弾性体層４を介して伝達されるので、駆動モータ６の振動も弾性体層４に伝達されここで減衰させられる。したがって、出力側接手３への振動の伝達は阻止され、被動軸７ｂからプーリ７までの駆動機構及びプーリ７に巻かれたベルト９にも駆動モータ６の振動による影響は一切受けない。
【００２２】
また、駆動モータ６がステッピングモータであるとき、１パルス進めると出力軸６ａは減衰振動を起こし、この振動は出力軸６ａに直結した入力側接手２に伝わる。このとき、弾性体層４によって保持されている慣性体５は、回転時の慣性によって回転を続けようとして弾性体層４に回転方向への捩じりを負荷する。この捩じりの負荷を受けた弾性体層４は回転方向と逆向きに復元しようとするので、慣性体５を逆向きに回転させようとする。このような慣性体５の挙動により、回転軸継手の本来の回転伝達の回転方向の減衰振動に対して逆回転方向の反発力を発生し、逆回転方向の減衰振動に対しては正転方向の反発力が作用する。したがって、ステッピングモータのステップ角に対する振動を減衰させて応答性の高い制動が得られる。以上のことから、駆動モータ６がステッピングモータであっても、その出力軸６ａの回転は回転軸継手１によって低速回転から高速回転まで被動軸７ｂをなめらかに回転さることができる。
【００２３】
このように本発明の回転軸継手１を備えることで、駆動モータ６の振動がプーリ７側に伝達されることがなくなる。このため、ベルト９はその設定されたテンションを維持しながら振動を伴うことなく安定した状態で走行する。また、弾性体層４とその周りに配置した慣性体５とによる作用によって、駆動モータ６がステッピングモータであっても、被動軸７ｂを常になめらかに回転させることができ、ベルト９の走行にも微小な速度変動を発生しない。
【００２４】
図４は図３に示した駆動機構によって走査モジュール搭載のキャリッジを駆動する構成とした画像読取り装置の斜視図、図５は図４の画像読取り装置の本体の切欠平面図である。
【００２５】
図示のように、画像読取り装置は、光学系の走査モジュール（後述）を内蔵した本体１１とその上面に開閉自在に取り付けた原稿カバー１２と、原稿用紙を搭載してこれを自動給紙する自動給紙装置１３とから構成されたものである。
【００２６】
本体１１はその正面に操作パネル１１ａを備えるとともに全ての作動機器を制御するコントローラ（図示せず）を内蔵し、その上面には大判の用紙を読み取るための透明ガラスを利用した原稿台１１ｂとを備えたものである。自動給紙装置１３は、ハウジング１３ａとその上端側に取り付けたホッパユニット１３ｂとから構成され、図４に示すように搭載した用紙Ｐを矢印方向に給紙する給紙機構を内蔵している。この自動給紙装置１３を使用するとき、矢印方向に給紙された用紙Ｐは搬送路内を進んで本体１１の後端側の上面の近くに沿って迂回した後、原稿カバー１２に設けた回収トレー１２ａに排出される。
【００２７】
本体１１の内部には、図５に示すように、用紙の画像を読み取るための走査モジュール（図示せず）を内蔵したキャリッジ１４を配置する。このキャリッジ１４に内蔵された走査モジュールは、従来周知のＣＣＤを利用した縮小光学画像読取り系としたものである。そして、キャリッジ１４は、本体１１の正面の操作パネル１１ａの近傍から本体１１の背面の近傍までの間に配置したガイドシャフト１５に摺動可能に保持されている。
【００２８】
本体１１内の操作パネル１１ａ側には、図３に示した駆動モータ６とプーリ７を保持したベース８とによる駆動機構をそのまま組み込む。そして、本体１の奥側に配置された被動プーリ１６との間にベルト９を架け渡し、このベルト９にキャリッジ１４が固定されている。
【００２９】
このような画像読取り装置では、自動給紙装置１３を使用するときの自動給紙モードでは、キャリッジ１４は図６の（ａ）で示すように本体１１の左端部側に停止させる。この自動給紙モードではホッパユニット１３ｂから給紙される用紙Ｐが通過していくとき、キャリッジ１４に内蔵された走査モジュールがこの用紙Ｐの画像を読み取る。
【００３０】
また、原稿台１１ｂを用いて大判の用紙等から画像を読み取るときには、駆動モータ６を作動して、キャリッジ１４を図６の（ａ）の位置から同図の（ｂ）に示すように原稿台１ｂの最も手前側に対応する位置まで移動させる。そして、この図６の（ｂ）に示す位置を原点として図において左側に移動して用紙を走査して画像を読み取る。
【００３１】
このようなキャリッジ１４の移動による原稿台１１ｂ上の原稿からの画像読取りでは、図３に示した回転軸継手１を含む駆動機構によりベルト９が走行駆動される。したがって、図３で説明したように、駆動モータ６の振動がプーリ７やベルト９に伝わらず、ベルト９は微小な揺れ等を一切伴うことなく軽快に走行する。そして、回転軸継手１の弾性体層４と慣性体５とによって、駆動モータ６がステッピングモータタイプであっても被動軸７ｂが常に滑らかに回転し、ベルト９の走行速度の微小な変動もない。したがって、キャリッジ１４は揺れ動いたりせずに常に安定した走査速度を維持し、原稿台１１ｂ上の原稿から画像を高精度で読み取ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
本願の発明では、駆動機構の駆動モータがステッピングモータであっても、モータ本体側からの振動の被動側への伝達がなく、しかも滑らかな被動側の回転が得られ、被動側の機器を高精度で作動させることができる。
【００３３】
請求項２の発明では、走査モジュールを備えるキャリッジを高精度で一様な速度に制御できると同時に揺れ動きを伴わない走行に設定できるので、原稿台上の原稿の画像を高精度で読み取ることができ、高品質の画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転軸継手をその軸線方向に観た正面図
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視による回転軸継手の縦断面図
【図３】駆動モータの出力軸とプーリによるベルトドライブ機構の被動軸との間に本発明の回転軸継手を配置した例を示す平面図
【図４】本発明の回転軸継手を走査モジュール搭載のキャリッジの駆動機構に備えた画像読取り装置の概略斜視図
【図５】図４の画像読取り装置の本体の一部切欠平面図
【図６】（ａ）自動給紙モードのときのキャリッジの停止位置を示す概略図
（ｂ）原稿台上の原稿を読み取るモードのキャリッジの原点位置設定を示す概略図
【符号の説明】
１  回転軸継手
２  入力側接手
３  出力側接手
２ａ，３ａ  連結孔
２ｂ，３ｂ  雌ねじ孔
２ｃ，３ｃ  フランジ
４  弾性体層
４ａ  第１層
４ｂ  第２層
５  慣性体
５ａ  第１部材
５ｂ  第２部材
５ｃ  リベット
６  駆動モータ
６ａ  出力軸
６ｂ  マウント
７  プーリ
７ａ  歯車
７ｂ  被動軸
７ｃ  ピニオン
８  ベース
８ａ  軸受ブロック
８ｂ  ボールベアリング
９  ベルト
１１  本体
１１ｂ  原稿台
１２  原稿カバー
１２ａ  回収トレー
１３  自動給紙装置
１３ａ  ハウジング
１３ｂ  ホッパユニット
１４  キャリッジ
１５  ガイドシャフト
１６  被動プーリ
Ｐ  用紙
【図１】
0003563634.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003563634.tif 000006
【図６】
0003563634.tif 000007