(57)【要約】【課題】  回転センサの取付けおよび機体のコンパクト化が容易な回転センサ付き軸受使用事務機を提供する。【解決手段】    渦電流式センサを使用した回転センサ２を備える回転センサ付き軸受２０を、事務機である複写機における感光体ドラムの支持軸受、または感光体ドラムの駆動用モータの軸受として用いる。【選択図】      図１
2006349896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
渦電流式センサを使用した回転センサを備える回転センサ付き軸受を、事務機に組み込んだことを特徴とする回転センサ付き軸受使用事務機。
【請求項２】
請求項１において、前記事務機が印字装置を有するものであり、この印字装置に前記回転センサ付き軸受を組み込んだ回転センサ付き軸受使用事務機。
【請求項３】
請求項２において、前記事務機がカラー複写機を含む印字装置である回転センサ付き軸受使用事務機。
【請求項４】
請求項３において、回転センサ付き軸受を、感光体ドラムのモータに取付けた回転センサ付き軸受使用事務機。
【請求項５】
請求項３において、回転センサ付き軸受を、感光体ドラムの支持軸受とした回転センサ付き軸受使用事務機。
【請求項６】
渦電流式センサを使用した回転センサを軸受に組み込んだことを特徴とする回転センサ付き軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転センサ付き軸受を用いたカラー複写機等の事務機に関する。
【背景技術】
【０００２】
４連タンデム方式のカラー複写機では、各感光ドラムの回転変動の周期が異なることから、画像の重ね合わせにおいて、大きなずれが発生してしまうという欠点がある。この欠点を回避する対策として、各感光ドラムの回転変動周期の位相を合わせる手段を設けることで画像重ね合わせのずれを極力抑制するようにしたものが提案されている（例えば特許文献１）。この場合、回転変動周期の位相を合わせる上記手段として、感光ドラムやモータ回りの回転軸に、ロータリエンコーダ（回転センサ）を取付けている。
【特許文献１】特開２００２−２４４３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記したカラー複写機のように、感光ドラムやそのモータの回転軸にロータリエンコーダを直接取付ける構成では、ロータリエンコーダの位置調整や組立に多くの時間を要すると共に、設置スペースも必要で、カラー複写機のコンパクト化を阻害する要因となる。
【０００４】
この発明の目的は、回転センサの取付けおよびコンパクト化が容易で、かつ回転検出の分解能を高めることができる回転センサ付き軸受使用事務機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の回転センサ付き軸受使用事務機は、渦電流式センサを使用した回転センサを備える回転センサ付き軸受を、事務機に組み込んだことを特徴とする。
この構成によると、回転センサを一体化させた回転センサ付き軸受を事務機に組み込むので、軸受と別体の回転センサを組み込む構成に比べて回転センサの設置スペースを縮小でき、事務機をコンパクトにできる。また、別体の回転センサを組み込む場合に比べて、組込み時の回転センサの調整が不要となり、組立コストを低減できる。特に、回転センサとして渦電流式センサを使用するため、コンパクトで高分解能にすることができる。これにより、事務機の一層のコンパクト化が図れる。
【０００６】
前記事務機は、例えば印字装置を有するものであり、この印字装置に前記回転センサ付き軸受を組み込んむ。すなわち、前記事務機は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはこれら複写機、プリンタ、ファクシミリ等の機能を複合した複合機であっても良く、その印字装置の部分に、前記回転センサ付き軸受を組み込んむ。前記事務機はカラー複写機であっても良い。ここで言うカラー複写機は、少なくとも複写機としての機能を有するものであり、プリンタ、ファクシミリ等の機能を有する複合機であっても良い。複写機等の印字装置、特に複数の感光ドラムを有するカラー複写機では、各感光ドラムの回転変動周期の位相を合わせることが必要であり、精度の良い回転検出が求められる。また、複数の感光ドラムを備える複写機では、コンパクト化が難しい。そのため、渦電流式センサを使用した回転センサ付き軸受を用いることによるコンパクト化，高分解能化の効果が、より効果的に発揮される。
回転センサ付き軸受は、感光体ドラムのモータに取付けても良い。あるいは回転センサ付き軸受を、感光体ドラムの支持軸受としても良い。モータに取付けた場合および感光体ドラムの支持軸受に用いた場合のいずれにおいても、従来のエンコーダ別体取り付けに比べて、モータや感光体ドラムの周辺のスペースが縮小でき、コンパクト化，高分解能化の利点が効果的に発揮される。
【０００７】
この発明の回転センサ付き軸受は、渦電流式センサを使用した回転センサを軸受に組み込んだことを特徴とする。
回転センサを組み込んだ軸受とすることで、別体の回転センサを用いる場合に比べて、軸受使用機器への組み立て時にセンサの調整が不要となり、組み立てコストの削減にも寄与できる。この場合に、回転センサとして渦電流式センサを使用したため、よりコンパクトにでき、かつ回転センサに高分解能が得られる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の回転センサ付き軸受使用事務機は、渦電流式センサを使用した回転センサを備える回転センサ付き軸受を、事務機に組み込んだため、回転センサの取付けおよび機体のコンパクト化が容易となり、かつ回転検出の高分解能化が可能になる。
この発明の回転センサ付き軸受は、渦電流式センサを使用した回転センサを軸受に組み込んだため、軸受使用機器への回転センサの取付け、および周辺部のコンパクト化が可能で、かつ回転検出の高分解能化も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図５と共に説明する。この回転センサ付き軸受２０は、カラー複写機などの事務機に組み込まれるものであり、内輪３および外輪４間に複数の転動体５を介在させた転がり軸受１と、この転がり軸受１の一端部に設けられた回転センサ２とからなる。転がり軸受１は深溝玉軸受からなり、ここでは内輪３が回転側軌道輪、外輪４が固定側軌道輪とされる。内輪３の外径面および外輪４の内径面にはそれぞれ転動体５に対する軌道面３ａ，４ａが形成されており、転動体５は保持器６で保持されている。内輪３と外輪４の間の環状空間は、回転センサ２の設置側とは反対側の端部がシール部材７で密封されている。
【００１０】
回転センサ２は渦電流式センサであって、内輪３の一端部の外径面に圧入固定されたセンサターゲット部８と、外輪４の一端部に取付けられ前記センサターゲット部８を検出するセンサ部９とからなる。センサターゲット部８は、導電性材料からなる偏心環体であって、その外径面の中心Ｏ１は内輪３の中心つまり転がり軸受１の中心Ｏから若干偏心した位置とされる。
【００１１】
外輪４に取付けられるセンサ部９は、シート状基体１０と、このシート状基体１０の一部に設けられる複数（ここでは２つ）のセンサコイル１１，１２とでなる。このシート状のセンサ部９は、樹脂製センサハウジング１３内に挿入された状態でモールド樹脂部１４により樹脂モールドされ、このセンサハウジング１３が金属製外環１５を介して外輪４に取付けられる。
【００１２】
図２に示すように、センサ部９のシート状基体１０は、内輪３の外径面に沿うように、つまり転がり軸受１の中心Ｏ回りに円弧状に湾曲させることで、内輪３側のセンサターゲット部８と径方向に対向するように配置される。２つのセンサコイル１１，１２は、シート状基体１０上の周方向の機械角で９０°離れた位置に配置される。これにより、センサ部９のセンサコイル１１，１２とセンサターゲット部８のエアギャップが、センサターゲット部８の１回転を１周期として変化し、このエアギャップの変化をセンサコイル１１，１２が検出する。図２では、センサターゲット部８におけるａ点でエアギャップが最も小さく、ｃ点でエアギャップが最も大きくなる。
【００１３】
なお、図示は省略するが、回転センサ２におけるセンサ部９には電源用や検出信号出力用のコードが接続される。また、回転センサ２をコンパクトに構成する観点から、センサ部９のシート状基体１０には、電源回路、信号増幅回路、信号処理回路などを設けることが望ましいが、これらの回路をセンサ部９の外側に設けてコードでセンサ部９と接続しても良い。
【００１４】
図３は、回転センサ２が出力する検出信号の波形図を示す。図２のように、内輪３が図のＣＷ方向（時計方向）に回転すると、その１回転当たりにセンサ部９の２つのセンサコイル１１，１２がそれぞれ正弦波状の検出信号Ｓ1 ，Ｓ2 を１波形分出力する。２つのセンサコイル１１，１２は周方向に機械角で９０°離れて配置されているので、これらの検出信号Ｓ1 ，Ｓ2 は図３のように９０°の位相差を持つ。これにより、図２に示すＣＷ方向回転の場合、検出信号Ｓ1 は検出信号Ｓ2 に対して９０°位相が進み、ＣＣＷ方向（反時計方向）回転の場合、検出信号Ｓ1 は検出信号Ｓ2 に対して９０°位相が遅れる。すなわち、例えばＣＷ方向回転の場合を示す図３において、センサコイル１１がセンサターゲット部８のａ点を検出するときセンサコイル１２がｄ点を、またセンサコイル１１がｂ点を検出するときセンサコイル１２がａ点を、センサコイル１１がｃ点を検出するときセンサコイル１２がｂ点を、センサコイル１１がｄ点を検出するときセンサコイル１２がｃ点をそれぞれ検出する。このように、内輪３が１回転する間に、２つのセンサコイル１１，１２の検出信号Ｓ1 ，Ｓ2 の間では限定された電圧値の関係が成り立つので、これらの電圧値の関係をチェックすることにより、内輪３の回転方向が検出可能である。そこで、前記両検出信号Ｓ1 ，Ｓ2 の電圧値と、各回転方向における絶対角度の関係を予め定義しておくことにより、内輪３の回転の絶対角度を知ることができる。
【００１５】
図４は、前記回転センサ２の検出信号の処理回路の一例を示す。この処理回路は、温度変化に起因して検出信号に生じるオフセットをキャンセルするオフセットキャンセル部１６と、オフセットをキャンセルした後の信号を矩形波処理する矩形波処理部１７とを備える。オフセットキャンセル部１６は、ＯＰアンプ１８および抵抗Ｒ１〜Ｒ４で構成される差動増幅器からなる。矩形波処理部１７はＯＰアンプからなる。この処理回路を用いる場合、図２におけるセンサ部９では、各センサコイル１１，１２に対してそれぞれ組をなす別のセンサコイル１１’１２’が、対応するセンサコイルに対して機械角で１８０°離れて配置される。
【００１６】
図５は、センサコイル１１，１１’の組合せの検出信号Ｓ1 ，Ｓ1'を図４の処理回路で処理したときの波形図を示す。オフセットキャンセル部１６におけるＯＰアンプ１８の＋入力端子、−入力端子には図５（Ａ），（Ｂ）に示すセンサコイル１１，１１’の各出力信号Ｓ1a，Ｓ1bが入力される。なお、図５（Ａ），（Ｂ）において破線で示す波形はオフセットがない場合の信号波形を示す。オフセットキャンセル部１６はこれら出力信号Ｓ1a，Ｓ1bの差分（Ｓ1a−Ｓ1b）を増幅して出力することで、検出信号に含まれるオフセットをキャンセルする。図５（Ｃ）は、オフセットがキャンセルされたオフセットキャンセル部１６からの出力信号Ｓ1 の波形図を示す。この出力信号Ｓ1 がセンサコイル１１の処理済み検出信号として矩形波処理部１７に入力され、図５（Ｄ）のような矩形波に処理される。
ここでは、説明を省略するが、センサコイル１２，１２’の組合せの検出信号についても、同様の処理回路で同様の処理を行うことで、オフセットのキャンセルと矩形波処理が行われる。
【００１７】
このように、この構成の回転センサ付き軸受２０によると、渦電流式センサを使用した回転センサ２を転がり軸受１に組み込んでいるので、構成のコンパクト化が可能であり、かつ回転検出の高分解能化も可能となる。
【００１８】
図６〜図８は、この発明の他の実施形態を示す。図６のVII −VII 矢視断面図を示す図７のように、この実施形態の回転センサ付き軸受２０は、図１〜図５に示した先の実施形態において、偏心環体のセンサターゲット部８に替えて、螺旋状のセンサターゲット部８Ａを用いたものである。すなわち、このセンサターゲット部８Ａは、内径面が内輪３と同心の真円で外径面の外径寸法が１周にわたり連続的に増大変化する環体とされている。ここでは、センサターゲット部８Ａは、その外径面の外径寸法がＣＣＷ方向（反時計方向）に増大するように形成されている。その他の構成は先の実施形態の場合と同様である。
【００１９】
図８は、この実施形態の回転センサ付き軸受２０において、回転センサ２の出力する検出信号の波形図を示す。この実施形態の場合、図７のように内輪３がＣＷ方向（時計方向）に回転すると、その１回転当たりにセンサ部９の２つのセンサコイル１１，１２がそれぞれ鋸歯状の検出信号Ｓ1 ，Ｓ2 を１波形分出力する。２つのセンサコイル１１，１２は周方向に機械角で９０°離れて配置されているので、これらの検出信号は９０°の位相差を持つ。すなわち、図８において、センサコイル１１がセンサターゲット部８Ａのａ点（ｅ点と同じ）を検出するときセンサコイル１２がｄ点を、またセンサコイル１１がｂ点を検出するときセンサコイル１２がａ点を、センサコイル１１がｃ点を検出するときセンサコイル１２がｂ点を、センサコイル１１がｄ点を検出するときセンサコイル１２がｃ点をそれぞれ検出する。この場合にも、内輪３が１回転する間に、２つのセンサコイル１１，１２の検出信号Ｓ1 ，Ｓ2 の間では限定された電圧値の関係が成り立つので、これらの電圧値の関係をチェックすることにより、内輪３の回転方向が検出される。そこで、前記両検出信号Ｓ1 ，Ｓ2 の電圧値と、各回転方向における絶対角度の関係を予め定義しておくことにより、内輪３の回転の絶対角度を知ることができる。
【００２０】
この実施形態の場合、検出信号が増大変化するか減少変化するかを判定することによって、内輪３の回転方向を検出できるので、センサ部９の構成は、この実施形態のように２相出力方式とせず、１つのセンサコイルだけを用いた単相出力方式としても内輪３の回転の絶対角度を検出できる。
【００２１】
なお、上記した各実施形態の回転センサ付き軸受２０では、内輪３が回転側軌道輪で、外輪４が固定側軌道輪である転がり軸受１に回転センサ２を取付けた場合について説明したが、内輪３が固定側軌道輪で、外輪４が回転側軌道輪である転がり軸受に回転センサ２を取付けた回転センサ付き軸受であっても、上記と同様に適用可能である。
【００２２】
図９は上記した各実施形態の回転センサ付き軸受２０が組み込まれる事務機の一例の概略構成を示す断面図である。この事務機は、４連タンデム式の印字装置３３を有するフルカラー複写機であって、４つの感光体ドラム２１と、原稿置き台２２上の原稿画像を処理する画像処理部２３と、この画像処理部２３で処理された画像を前記感光体ドラム２１に露光させる露光処理部２４と、これら感光体ドラム２１が並ぶ転写領域に用紙カセット２５Ａ，２５Ｂの用紙を搬送する用紙搬送部２６と、転写領域で転写された用紙を定着し機外に排出する定着部２７などを備える。上記４つの感光体ドラム２１、露光処理部２４、および定着部２７により上記印字装置３３が構成される。
【００２３】
図１０は、前記感光体ドラム２１の回転軸２８が回転自在に支持されるフレーム２９の一部を示す断面図である。感光体ドラム２１の回転軸２８は、回転センサ付き軸受２０を介してフレーム２９に回転自在に支持される。この回転センサ付き軸受２０の回転センサ２によって、前記回転軸２８の回転角度が検出される。検出した回転角度情報は、例えば各感光体ドラム２１の回転変動の周期の位相を合わせる処理に用いられ、これにより画像重ね合わせずれの抑制が図られる。
【００２４】
このように、このカラー複写機は、上記実施形態の回転センサ付き軸受２０で感光体ドラム２１の回転軸２８を回転自在に支持することで、回転軸２８の回転角度を検出するようにしているので、軸受と別体の回転センサを組み込む構成に比べて回転センサ２の設置スペースを縮小でき、カラー複写機をコンパクトに構成できる。また、別体の回転センサを組み込む場合に比べて、組込み時の回転センサ２の調整が不要となり、組立コストを低減できる。
【００２５】
なお、図１０では、感光体ドラム２１の回転軸２８を回転自在に支持する軸受として、上記した実施形態の回転センサ付き軸受２０を用いた例を示したが、これに限らず図１１のように、感光体ドラム２１を回転駆動するモータ３０の出力軸３１をモータハウジング３２に回転自在に支持する軸受として、上記実施形態の回転センサ付き軸受２０を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる回転センサ付き軸受の断面図である。
【図２】図１におけるII−II矢視断面図である。
【図３】同回転センサ付き軸受における回転センサの出力波形図である。
【図４】同回転センサの出力信号の処理回路の一例を示すブロック図である。
【図５】同処理回路による処理信号の波形図である。
【図６】この発明の他の実施形態にかかる回転センサ付き軸受の断面図である。
【図７】図６におけるVII −VII 矢視断面図である。
【図８】同回転センサ付き軸受における回転センサの出力波形図である。
【図９】回転センサ付き軸受が組み込まれるカラー複写機の一例の概略構成を示す断面図である。
【図１０】同カラー複写機における感光体ドラムの回転軸の支持部の一例を示す断面図である。
【図１１】同カラー複写機における感光体ドラム用モータの出力軸支持部の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…転がり軸受
２…回転センサ
８，８Ａ…センサターゲット部
９…センサ部
１０…シート状基体
１１，１２…センサコイル
２０…回転センサ付き軸受
２１…感光体ドラム
２８…感光体ドラムの回転軸
３０…モータ
３１…モータ出力軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006349896.tif 000008
【図７】
2006349896.tif 000009
【図８】
2006349896.tif 000010
【図９】
2006349896.tif 000011
【図１０】
2006349896.tif 000012
【図１１】
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