(57)【要約】【課題】複写機やレーザービームプリンターのドラム駆動等に適した技術でドラムに回転電機と安価な減速体を内蔵する手法を提案したドラムアクチュエータ。【解決手段】固定子を有する静止軸に同心的にアウターロータが回転する外転型回転電機において、ドラムをその回転軸心が該アウターロータ回転軸心と同心となるように配置し、該ドラムの内周または側面にアウターロータの回転を減速体を介して伝達したことを特徴とするドラムアクチュエータ。【選択図】　　　　　　図２
2004046023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子を有する静止軸に同心的にアウターロータが回転する回転電機において、ドラムをその回転軸心が該アウターロータ回転軸心と同心となるように配置し、該ドラムの内周または側面にアウターロータの回転を減速体を介して伝達したことを特徴とする回転電機によるドラム駆動法。
【請求項２】
請求項１に於いて、少なくとも１個所のドラムの回転支持を該回転電機の静止軸で軸受けを介して支持したことを特徴とする回転電機によるドラム駆動法。
【請求項３】
固定子を有する静止中空軸に同心的にアウターロータが回転する回転電機において、ドラムをその回転軸心が該アウターロータ回転軸心と同心となるように配置し、該ドラムの内周または側面にアウターロータの回転を減速体を介して伝達し、該回転電機中空部に軸を通しその軸に少なくとも１個所のドラムの回転支持を該回転電機の静止軸で軸受けを介して支持したことを特徴とする回転電機によるドラム駆動法。
【請求項４】
インナーロータ型回転電機の出力を減速して、ドラムの回転軸心が該回転電機の軸心と同心となるようにして回転電機の出力をドラムの内周または側面に、、トルク伝達することを特徴とする回転電機によるドラム駆動法。
【請求項５】
請求項１、２、３、４に　おいて　回転電機の減速体が遊星ギャを含んだ構成で設けらていることを特徴とする回転電機によるドラム駆動法。
【請求項６】
請求項１、２、３、４に　おいて　回転電機の減速体が調和型減速体の構成で設けらていることを特徴とする回転電機によるドラム駆動法。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、及び５、６に　おいて　回転電機及び減速速体部がドラムの内部に位置するよう設けられたことを特徴とする回転電機によるドラム駆動法。
【請求項８】
請求項１、及び４において、被回転体がドラムに代わって、回転テーブルであるもの。
【請求項９】
請求項１、２、３、４及び５において、回転子歯車とｎ個所で噛み合うトルク伝達歯車をｎ個所設け、ｎ個所から、出力ドラムと同心的に設けられた歯車にトルクを伝達して減速することを特徴とする回転電機によるドラム駆動法。但し、ｎ≧２の整数。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４及び５において、回転子歯車とｎ個所で噛み合うトルク伝達歯車をｎ個所でｋ段減速するように設け、該ｋ段減速部のギャとピニオンの歯位置を一定に、ｎ個共保ち、出力ドラムに同心的に設けられた歯車にｎ個所からトルクを伝達して減速することを特徴とする回転電機によるドラム駆動法。
但し、ｎ≧２の整数、ｋは２または３とする。
【請求項１１】
請求項６で調和型減速体の少なくともウエーブスプラインを樹脂製とし、その軸方向有効長さをその摺動部平均内径の０．５倍以上とすることを特徴とした回転電機によるドラム駆動法。
【請求項１２】
請求項１、２、３、４及び５において、回転子歯車とｎ個所で噛み合うトルク伝達歯車をｎ個所でｋ段減速するように設け、該ｋ段減速部のギャとピニオンの歯位置を一定に、ｎ個共保ち、出力ドラムに同心的に設けられた歯車にｎ個所からトルクを伝達して減速する回転電機によるドラム駆動法において、該ｋ段減速部のギャ及びピニオンの歯数をｎの整数倍としたことを特徴とした回転電機によるドラム駆動法。
但し、ｎ≧２の整数、ｋは２または３とする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＯＡ機器等の複写機のドラム駆動等に最適な回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機のドラムはその回転数は４０から１００ｒｐｍ程度の低速であり、この回転数で回転変動は非常に少ない値が要求されるので、回転電機としてブラシレスモータを使うため、その回転数が１５００ｒｐｍ程度となるため、その回転数から減速するので減速比は、１／２５程度となり、減速比が大きくなるため、それだけ、減速段数も増える問題があった。
減速体の出力軸が回転電機の回転子回転軸と同一直線上に無いので、スペースをとり、小型化を困難にしていた。
上記の回転電機がドラムの外部に配置されていたため、更に小型化を困難にしていた。
以上の内容は従来技術の構成を示す図６で理解出来る。即ち（５１）なる１５００ｒｐｍ程度の回転電機を出力軸（５３）に付いた（５２）なるピニオンギャで減速ギャ（５４）を回転させ、減速軸（５６）で締結した（５５）なるピニオンギャで減速ギャ（５７）を回転させでドラム軸（５８）を経由してドラム（５９）を回転していた。この場合、５３と５８は一直線上の同心では無いので、小型化を困難にしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
減速体の減速比を１／５程度にして、減速体を簡素且、小型にすることで、ドラム駆動システムを良好な回転ムラを維持しながら、簡素に構成する。
回転電機とドラムの合体を極力小型にするためにドラム内部に回転電機及び減速部を格納する工夫をする。
減速体バックラッシュを小さくする。
伝達トルクの大きな減速体とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
「手段１」　固定子を有する静止軸に同心的にアウターロータが回転する回転電機において、ドラムをその回転軸心が該アウターロータ回転軸心と同心となるように配置し、該ドラムの内周または側面にアウターロータの回転を減速体を介して伝達したことを特徴とする回転電機によるドラム駆動法。
「手段２」　手段１に於いて、少なくとも１個所のドラムの回転支持を該回転電機の静止軸で軸受けを介して支持したことを特徴とする回転電機によるドラム駆動法。
「手段３」　固定子を有する静止中空軸に同心的にアウターロータが回転する回転電機において、ドラムをその回転軸心が該アウターロータ回転軸心と同心となるように配置し、該ドラムの内周または側面にアウターロータの回転を減速体を介して伝達し、該回転電機中空部に軸を通しその軸に少なくとも１個所のドラムの回転支持を該回転電機の静止軸で軸受けを介して支持したことを特徴とする回転電機によるドラム駆動法。
「手段４」　インナーロータ型回転電機の出力軸と同心的に減速した出力軸を有する回転電機の出力をドラムの内周または側面に、回転電機の減速した出力回転軸心とドラムの回転軸心が同心となるようにして、トルク伝達することを特徴とする回転電機によるドラム駆動法。
「手段５」　手段１、２、３、４において回転電機の減速体が遊星ギャを含んだ構成で設けらていることを特徴とする回転電機によるドラム駆動法。
「手段６」　手段１、２、３、４において回転電機の減速体が調和型減速体の構成で設けらていることを特徴とする回転電機によるドラム駆動法。
「手段７」　手段１、２、３、４、及び５、６に　おいて　回転電機及び減速速体部がドラムの内部に位置するよう設けられたことを特徴とする回転電機によるドラム駆動法。
「手段８」　手段１、４において、被回転体がドラムに代わって、回転テーブルであるもの。
「手段９」　手段１、２、３、４及び５において、回転子歯車とｎ個所で噛み合うトルク伝達歯車をｎ個所設け、ｎ個所から、出力ドラムと同心的に設けられた歯車にトルクを伝達して減速することを特徴とする回転電機によるドラム駆動法。但し、ｎ≧２の整数。
「手段１０」　手段１、２、３、４及び５において、回転子歯車とｎ個所で噛み合うトルク伝達歯車をｎ個所でｋ段減速するように設け、該ｋ段減速部のギャとピニオンの歯位置を一定に、ｎ個共保ち、出力ドラムに同心的に設けられた歯車にｎ個所からトルクを伝達して減速することを特徴とする回転電機によるドラム駆動法。
但し、ｎ≧２の整数、ｋは２または３とする。
【０００５】
【実施例】
以下図面によって本発明の実施例を説明する。第一の本発明に成る一実施例を図１、図２に示したものである。図１が側面断面図、図２が正面図である。（１）は固定子軸心で磁性体ヨークでもあり、（２）なる２個の固定子鉄心で（３）なる永久磁石をサンドイッチ状に挟持した所謂ハイブリッド型固定子の構造の場合の構成を示している。（２）はスロットを持ち、コイル（４）が巻かれて（２）の外周には各々の主極に誘導子とも呼ばれる複数の歯を有して、エヤギャップを介して、（５）なるその内周に等ピッチの多数の歯を有したアウターロータと対向している。（６）は（７）と共に（５）を支えて回転可能にする支持体であり、（８）なる軸受けで、（１）に支持されている。（６）の回転力は（９）なる遊星ギャに伝達される。（９）は（１０）なる軸を介して（１１）なるキャリアで保持されている。（９）は内歯車（１２）と噛み合い（１３）なるドラムを回転させる。（１３）は（１４）なる軸受けを介して（１５）なる固定軸に支持される。（１５）の一部は溝等を設けてコイル（４）のリード線（１６）を外部に引き出している。
尚、減速体は（６）の出力部を太陽歯車とした（９）が自転と公転する遊星歯車体で説明したが。（１１）なるキャリアを（１５）に固定して、（９）を自転のみの動作にしても、（１２）を駆動できる。また、（９）や（１２）を歯車から摩擦トルク伝達のローラーとしてもよい。
【０００６】
尚、図１に示した、アウターロータ式回転電機は特に回転子歯数が多く、多極と出来るため、低速大トルクとできるため、減速体の減速比を少なくすることができる。一般に回転ムラは低速になるほど悪化するが、同じ３００ｒｐｍでも例えば回転電機の回転子極数が４極の場合と１００極の場合では後者の方が遥かに良い値となる。
本誘導子型固定子構造の場合、１００極程度に容易に構成できるので、３００ｒｐｍ程度で十分その回転ムラは小さく出来、１／５の減速体でも、６０ｒｐｍが小さな回転ムラの状態で得られる。尚、回転子は円筒永久磁石でその内周に上記の回転子の歯数と同じ数の極対数のＮ極Ｓ極交互の着磁したものでも良い。
【０００７】
図３はインナーロータの場合の本発明の断面図である。（２１）は固定子、（２２）はコイル、（２３）はリード線、（２４）は回転子である。（２５）なる支持体で（２１）は支持され、（２６）なる軸受けで（２７）なるロータ軸をも支持する。（２７）には（２８）なるピニオンギャが固定され、（２９）なる遊星歯車にトルクが伝達される。（３６）なる歯車は（２９）に固定締結されているので、キャリア（３１）で支持された軸（３０）を心にして自転し、（２７）を心にして、公転し、（３２）なるドラムを回転させる。ドラム（３２）は軸受け（２６）及び（３３）で固定板（３４）及び両側の固定軸（３５）に回転自在に支持される。
尚、（３１）を（２５）に締結し、（２９）（３６）及び（３０）を自転のみとして、ドラムを回転させることもできる。
【０００８】
図３の内転型回転電機は当然、図１の如き、ハイブリッド型誘導子タイプとすれば減速体の減速比を小さくできるが、図３の構造の回転電機が非誘導子型のもので回転子回転速度が高速でも、図３の如き２段減速遊星歯車とすれば十分減速比を大きく出来るので、可能となる。また歯車は前述した摩擦ローラタイプでもよい。
図３は図１と比較して、短所としては、（３５）なる固定軸が両サイドからの２点に設けることになり、図１のような、通しの１本軸構造は困難となる。
また図３の如き２段減速はインナーロータ型のみでなく、アウターロータ型にも利用できる。
また図３では３０を軸心としてそのピニオン等が３２のドラムと同心に配置された出力アウターナルギャにトルクを伝達しているが、図１の１２のようなインターナル出力ギャにもトルク伝達してもよい。また必要により構造は複雑になるが、３段減速も可能である。
【０００９】
減速体の遊星歯車を図２では２個としたが、３個、４個、、ｎ個と増加すれば、伝達トルク強度を改善し、組みかたを工夫すればバックラッシュも小さくできる。即ち、２個より、３個の方が、噛合い時のガタが減少するし、例えば、３個所の１２０°等分位置で噛み合わせることから、不等分位置から噛み合わせてそのガタを更に小さくすることもできる。
【００１０】
図４は調和型（所謂ハーモニック型）減速体を応用してドラム内に内蔵したもので、側面断面図を、また図５はその調和型減速部の正面図を示す。（４１）はアウターロータ型回転電機の場合で示したが内部構成の図示は省略する。（１５）を固定軸心にして（４１）が回転し、それに締結されているキャリア（４２）が回転し、軸（４３）を心にローラ（４４）が自転しながら公転し、ウエーブスプライン（４５）の内周部をしごきながら回転する。（４５）はフレキシブルな金属または樹脂で構成され、その外周部に歯を有している。そしてインターナルギャ４６と噛み合っているが、その歯数は通常４６の方が２個程度（４５）のそれより多くなっている。例えばそれらの歯数が、１００と１０２であれば、その減速比は２／１００＝１／５０となり、大きな減速比が得られる。しかも、常時複数の歯が噛み合っているので、バックラッシュがほぼ零となる。（４６）は固定されているため、（４５）は減速されてその回転をドラム（１３）に伝える。（４５）、（４６）は樹脂モールド製法が可能で、安価に構成できる。この場合、減速比が大きいので、回転電機は２０００ｒｐｍ程度の回転速度でも、複写機のドラム速度を簡単な構成で得ることができる。この調和型減速の場合、回転電機はインナー型回転電機でも良い。
またこの場合、４５の軸方向長を４５の内径の０．５倍以上で十分大きくとることで、４５の歪み運動からくる回転ムラを消すことが出来る。
【００１１】
本発明はドラム駆動に限定するものではなく、例えばターンテーブルの低速駆動や位置決め駆動にも最適である。ターンテーブルはイナーシャが大きいので、減速体を使用しないダイレクト駆動では起動や停止時にイナーシャの影響を受け易い欠点がある。本発明の場合、回転電機と減速部が同一軸心のため、コンパクトでしかも、複数遊星減速が可能のため、伝達強度が大きく、バックラッシュも小さくできるので位置決め駆動にも、適している。
【００１２】
例えば図１は２個所から出力部にトルク伝達しているが、一般にｎ個所で噛み合うトルク伝達歯車をｎ個所設け、ｎ個所から、出力ドラムと同心的に設けられた歯車にトルクを伝達して減速するようにすれば、伝達トルクを大きく出来、また前述したようにバックラッシュも減らすことも可能となる。但し経済的な流等からｎは２から４に選ぶことが多い。
【００１３】
また上記の回転子歯車とｎ個所で噛み合うトルク伝達歯車をｎ個所でｋ段減速するように設け、該ｋ段減速部のギャとピニオンの歯位置を一定に、ｎ個共保ち、　　　　出力ドラムに同心的に設けられた歯車にｎ個所からトルクを伝達して減速することも可能である。ｋは経済的理由等から通常２が望ましい。例えば図３の（２９）と（３６）間の歯位置を一定にｎ個共保てば、減速部の組み立ては可能でバックラッシュの小さな減速体となる。もしｎ個の間で（２９）と（３６）間の歯位置が一定でないと、ｎが３等では（２８）〜（３２）及び（３６）の歯車間の干渉で組み立て不可能となることになる。そして図３の（２９）と（３６）間の歯位置をある角度にづらせていってある値において一定にｎ個共保てば、バックラッシュをほぼ零にした減速体とすることもできる。
またこのとき、１２０度の位置に３個所から遊星歯車でトルク伝達する場合には（２９）と（３６）間の歯位置を一定に３個共保つだけでは十分ではない。この場合、（２９）及び（３６）の歯数を３の倍数に選ぶ必要がある。こうしないと歯車間の干渉で組み立て不可能となることになる。従ってｎ個の場合はｎの整数倍に選ぶこととなる。
【００１４】
【発明の効果】
１）アウターロータ型回転電機を遊星ギャや調和型タイプで減速することで、回転電機と減速部をドラムの内部に内蔵して、通し共通軸で駆動部と回転部を構成できるので、簡素で高精度の回転ムラの駆動システムが可能となる。
２）アウターロータ型の固定子を誘導子型とすることで、回転電機自体が既に低速大トルクまた低回転ムラにより、減速比を従来の１／２５から１／５程度に低減出来、１段の減速が可能となる。
遊星ギヤ構成で１／５程度に減速出来、簡素な構成が可能。
逆に調和型ギャの構成で、簡素で部品数の少ない構成にも関わらず、１／５０程度に大きく減速できしかも常時複数歯が噛合っているのでバックラッシュが零に近い。
一般的なインナーロータ型回転電機も遊星ギャや調和型タイプで減速することで、回転電機と減速部をドラムの内部に内蔵して、構成できるので、簡素で高精度の回転ムラの駆動システムが可能となる。
回転電機の回転軸心とドラムの回転軸心を同一直線上に構成したので、スペースを取らずに回転電機出力をドラム駆動歯車にトルク伝達するのに、複数個所で並列にトルク伝達できるため、伝達トルクが小型でも大きく、またバックラッシュも小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】及び
【図２】第一の本発明の構造図
【図３】第二の本発明の構成図
【図４】及び
【図５】別の本発明の説明図
【図６】従来技術の原理を説明するための図
【符号の説明】
１　　　　　　固定子軸心、
２　　　　　　固定子鉄心
３　　　　　　永久磁石、
４　　　　　　コイル、
５　　　　　　アウターロータ、
６、７　　　　ブラケット、
８　　　　　　軸受け、
９　　　　　　遊星ギャ、
１０　　　　　　軸、
１１　　　　　　キャリア、
１２　　　　　　内歯車、
１３　　　　　　ドラム、
１４　　　　　　軸受け、
１５　　　　　　固定軸
１６　　　　　　リード線
２１　　　　　　固定子
２２　　　　　　コイル
２３　　　　　　リード線
２４　　　　　　回転子
２５　　　　　　支持体
２６　　　　　　軸受け
２７　　　　　　ロータ軸
２８　　　　　　ピニオンギャ
２９　　　　　　遊星歯車
３０　　　　　　軸
３１　　　　　　キャリア
３２　　　　　　ドラム
３３　　　　　　軸受け
３４　　　　　　固定板
３５　　　　　　固定軸
３６　　　　　　遊星歯車
４１　　　　　　アウターロータ型回転電機
４２　　　　　　キャリア
４３　　　　　　軸
４４　　　　　　ローラ
４５　　　　　　ウエーブスプライン
４６　　　　　　インターナルギャ
５１　　　　　　回転電機
５２　　　　　　ピニオンギャ
５３　　　　　　出力軸
５４　　　　　　減速ギャ
５５　　　　　　ピニオンギャ
５６　　　　　　減速軸
５７　　　　　　出力ギャ
５８　　　　　　ドラム軸
５９　　　　　　ドラム
【図１】
2004046023.tif 000003
【図２】
2004046023.tif 000004
【図３】
2004046023.tif 000005
【図４】
2004046023.tif 000006
【図５】
2004046023.tif 000007
【図６】
2004046023.tif 000008