事務機器のローラ回転検出装置付き軸受およびローラ駆動装置
【課題】 事務機器における感光ドラムや送りローラなどのローラを支持する軸受であって、省スペース化が可能で高分解能な絶対角度検出ができ、組立性が良く環境変化にも強いローラ回転検出装置付き軸受を提供する。
【解決手段】 このローラ回転検出装置付き軸受２０は、事務機器における感光ドラムまたは送りローラ等のローラ２の回転軸３を支持する軸受である。軸受の内輪２１またはローラ軸３に、回転中心Ｏ回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段１１を設ける。また外輪２２には、前記磁気発生手段１１に対向して磁気アレイセンサを取付ける。
【解決手段】 このローラ回転検出装置付き軸受２０は、事務機器における感光ドラムまたは送りローラ等のローラ２の回転軸３を支持する軸受である。軸受の内輪２１またはローラ軸３に、回転中心Ｏ回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段１１を設ける。また外輪２２には、前記磁気発生手段１１に対向して磁気アレイセンサを取付ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コピー機やプリンタ等の事務機器のローラ回転検出装置付き軸受およびローラ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の機器における回転部の回転角度を検出する非接触式の回転検出装置として、光学式のものや磁気式のものが使用されるが、埃による影響を受けやすい光学式のものは環境の悪い条件では使いにくいことから、磁気式のものが使用されることが多い。
【０００３】
図９は、磁気式の回転検出装置の従来例の一つを示す。この回転検出装置５０は、軸受６０の回転輪となる内輪６１に設けた磁石５１と、軸受６０の固定輪となる外輪６２に設けたホール素子やＭＲ素子などからなるセンサ５２とで構成される。内輪６１の回転に伴う磁石５１の磁極変化を、外輪６２側のセンサ５２で検出することにより内輪６１の回転が検出される。
【０００４】
事務機器では、良い環境下で使用できるため、光学式の回転検出装置が使用されることが多い。図１０は、事務機器におけるドラムやローラ等の回転軸の回転を、従来の光学式の回転検出装置で検出する構成例を示す。この場合の光学式回転検出装置７０は透過型エンコーダであって、発光素子および検出素子を搭載した検出器ブロック７１と、周方向に等配した複数のスリットあるいは転写パターンを有する金属板やガラス板等からなる符号板７２とで構成される。検出対象の回転軸７３は軸受７４を介して固定部材７５に回転自在に支持され、この回転軸７３に前記符号板７２が取付けられている。検出器ブロック７１は、その発光素子設置部と検出素子設置部とで前記符号板７２を挟むようにして、固定部材７５に取付けられ、回転軸７３の回転に伴い符号板７２を透過する透過光の有無を検出ブロック７１で検出することで回転軸７３の回転が検出される。
【０００５】
図１１は、事務機器におけるドラムやローラ等の回転軸の回転を、従来の回転検出装置が一体化されたロータリエンコーダで検出する構成例を示す。この場合、軸受８０を介して固定部材８１に支持された検出対象の回転軸８２の軸端にロータリエンコーダ８３が配置される。ロータリエンコーダ８３を構成する回転検出装置は光学式のものに限らず、磁気式のものが使用される場合もある。回転軸８２とロータリエンコーダ８３とはカップリングで接続される場合もあるし、回転軸８２をロータリエンコーダ８３内に挿入する場合もある。
【０００６】
このほか、回転検出装置付き軸受として、回転輪である内輪側に回転中心回りの方向性を有する磁気発生手段を配置すると共に、固定輪である外輪側に前記磁気発生手段の磁気を検出する磁気ラインセンサを、磁気発生手段に対向して配置したものが提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−３７１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図９に示した磁気式の回転検出装置５０では、
・磁石５１の磁極を細かく形成する必要があり、組立時に磁石５１とセンサ５２とのギャップを厳しく管理しなければならない、
・分解能を上げるためには、磁石５１において、より細かい磁極ピッチのパターンを形成する必要がある、
といった課題がある。
【０００８】
図９のように軸受６０と一体化する構造のまま回転検出装置５０を小型化しようとすると、上記したように磁極ピッチが非常に微細化するため、磁石５１とセンサ５２を近接させないと、十分な信号出力を得ることができない。部品の製作精度や、組立精度を考慮すると、１回転当たり３００パルス以上の分解能で回転検出するためには、外径４０mm以上の大きさが必要となる。このため、事務機器におけるドラムなどの回転検出に使用する場合には、回転制御に必要とされる分解能を確保しつつ、コンパクト化も要請されることから、これらの要請を満たすことは困難である。
【０００９】
図１０に示した光学式の回転検出装置７０では、符号板７２における光学パターンを細かく形成することで分解能を上げて光ピックアップにより回転検出するため、符号板７２の取付け精度やピックアップセンサの相対取付け位置精度を管理する必要がある。パターンを微細化せずに分解能を上げるには、回転検出装置７０の径を大きくすればよいが、装置全体の寸法が大きくなってしまい小型化が困難となる。また、装置径が大きくなると符号板７２の端面振れも大きくなり、それに伴うセンサギャップ変動、符号板７２の回転中心の偏心、検出器ブロック７１の傾きや径方向位置精度低下などにより検出信号が変動してしまうことから、組立上の精度管理または取付調整が必要となり、作業工程が複雑になってしまう。
【００１０】
このような組立上の課題は、図１１に示すように回転検出装置全体を一体化したロータリエンコーダ８３とすることにより解決できるが、ロータリエンコーダ８３の場合には、内部に組み込む構造部材が多く寸法が大きくなることから、事務機器等に組み込んで使用できるコンパクトな構造とすることが難しい。また、回転軸８２とロータリエンコーダ８３との結合機構が必要となるため、軸方向の収納スペースも大きくなる。さらに、ロータリエンコーダ８３は機械的な負荷容量を支持できる構造になっていないので、機械的な構造部材としては使用できず、機械に別途付加する使用形態となる。
【００１１】
また、従来の磁気式の回転検出装置は、絶対角を検出できるものが少なく、特に１回転までの角度しか検出できず、数回転の絶対角度が検出できるものは少ない。数回転の絶対角度の検出を可能とするためには、複雑な追加の構成が必要で、より大型化してしまう。光学式の回転検出装置においても、数回転の絶対角度を検出可能としたものは、大型化して高価になり、低コスト化の要望の厳しい事務機器用途して用いるには適さない。
【００１２】
なお、特許文献１の回転検出装置付き軸受は、磁気ラインセンサを用いるものであるため種々の優れた性能を有するが、感光ドラムや送りローラ等のローラの回転軸の支持についての応用については開示されていない。
【００１３】
この発明の目的は、省スペース化が可能で高分解能な絶対角度検出ができ、組立性が良く環境変化にも強い事務機器のローラ回転検出装置付き軸受を提供することである。
この発明の他の目的は、省スペース化が可能で高分解能な多回転の絶対角度検出ができ、組立性が良く環境変化にも強い事務機器のローラ駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明の事務機器のローラ回転検出装置付き軸受は、事務機器における感光ドラムまたは送りローラ等のローラの回転軸を支持する軸受であって、内輪またはローラ軸に設けられて回転中心回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段、およびこの磁気発生手段と対向して外輪に取付けられた磁気アレイセンサを備えたものである。
【００１５】
この構成によると、回転検出手段として磁気アレイセンサと磁気発生手段の組み合わせによるものを用いるため、磁界の分布測定により回転角度を検出できて、磁界の強さで検出するものと異なり、小型・高分解能となり、絶対角度の検出が可能な回転検出手段となる。また、磁界分布測定に基づく原理を利用するものであるため、永久磁石等の磁気発生手段の温度特性やギャップ設定の影響も受けず、環境変化に強いという特性が得られ、安定した検出が可能である。これにより、組付作業を簡便化できる。さらに、前記構成の回転検出手段は、回転角度を絶対値として検出してデジタル値で出力するため、アナログ信号のようなノイズの影響を受けることが少なく安定した信号伝送が行われ、信頼性を高めることができる。また、センサの信号を増幅して補正し、回転角度に換算するといった処理を、外部にＡＤ変換回路や演算処理回路を設けて行う必要がないので、回路構成も簡単になる。その結果、省スペース化が可能で高分解能な絶対角度検出ができ、組立性が良く環境変化にも強い事務機器のローラ回転検出装置付き軸受とすることができる。
【００１６】
この発明の事務機器のローラ駆動装置は、事務機器における感光ドラムまたは送りローラ等のローラを駆動する装置であって、駆動源と前記ローラとの間に、回転速度の互いに異なる複数の回転部材を有する減速機を備え、これら回転速度の互いに異なる回転部材に、回転中心回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段を設け、これら各磁気発生手段と対向して固定部材に磁気アレイセンサをそれぞれ設け、各磁気アレイセンサの出力から対向する回転部材の回転角度を検出する複数の個別回転角度検出手段、およびこれら複数の個別回転角度検出手段の検出する回転角度から前記ローラの複数回転の回転角度を検出する多回転角度算出手段を設けたことを特徴とする。
この構成によると、減速機の回転速度の互いに異なる回転部材に対して、磁気発生手段と磁気アレイセンサとでなる回転検出手段を設けたため、これらの個別回転角度検出手段で検出された回転角度から、多回転角度算出手段により、ローラの複数回転の回転角度を絶対角度で検出することができる。各回転検出手段は、前記のように磁気発生手段と磁気アレイセンサとで磁界分布を測定するものであるため、小型・高精度化が可能である。これらのため、省スペースで、高分解能な多回転絶対角度検出ができ、また組立性が良く環境変化にも強い事務機器のローラ駆動装置とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の事務機器のローラ回転検出装置付き軸受は、事務機器における感光ドラムまたは送りローラ等のローラの回転軸を支持する軸受であって、内輪またはローラ軸に設けられて回転中心回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段、およびこの磁気発生手段と対向して外輪に取付けられた磁気アレイセンサを備えたものであるため、省スペース化が可能で、高分解能な絶対角度検出ができ、組立性が良く環境変化にも強い事務機器のローラ回転検出装置付き軸受とできる。
この発明の事務機器のローラ駆動装置は、事務機器における感光ドラムまたは送りローラ等のローラを駆動する装置であって、駆動源と前記ローラとの間に、回転速度の互いに異なる複数の回転部材を有する減速機を備え、これら回転速度の互いに異なる回転部材に、回転中心回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段を設け、これら各磁気発生手段と対向して固定部材に磁気アレイセンサをそれぞれ設け、各磁気アレイセンサの出力から対向する回転部材の回転角度を検出する複数の個別回転角度検出手段、およびこれら複数の個別回転角度検出手段の検出する回転角度から前記ローラの複数回転の回転角度を検出する多回転角度算出手段を設けたため、省スペース化が可能で、高分解能な多回転の絶対角度検出ができ、組立性が良く環境変化にも強い事務機器のローラ駆動装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図６と共に説明する。図１は、この実施形態のローラ回転検出装置付き軸受が取付けられた事務機器におけるローラ支持部の断面図を示す。この事務機器のローラ回転検出装置付き軸受２０は、コピー機の感光ドラムやプリンタの送りローラ等のローラ２の回転軸３を支持する軸受であって、ローラ２の回転角度を検出する回転検出装置１が一体に取付けられている。ローラ２の回転軸３は、左右の固定部材４Ａ，４Ｂに跨がって回転自在に支持され、左側の固定部材４Ａに設置されたモータ５により回転軸３が回転駆動される。左右の固定部材４Ａ，４Ｂは、事務機器の筐体、または筐体内に設けられたフレーム等からなる。
回転軸３の右端は、上記ローラ回転検出装置付き軸受２０を介して固定部材４Ｂに支持される。回転軸３の左端は、図示しない軸受を介して固定部材４Ａに支持されている。
【００１９】
図２は、前記ローラ回転検出装置付き軸受２０の設置部の拡大断面図を示す。回転軸３の一端を支持する軸受２０は、内輪２１と外輪２２の転走面間に転動体２３を介在させた転がり軸受である。転動体２３はボールからなり、この転がり軸受２０は深溝玉軸受とされている。回転軸３が嵌合する内輪２１は、転動体２３を介して外輪２２に支持されている。外輪２２は、固定部材４Ｂに形成された軸受嵌合部６に嵌合されている。
【００２０】
回転検出装置１は、転がり軸受２０の内輪２１側に配置された磁気発生手段１１と、外輪２２側に配置されたセンサ１２とを備える。ここで言う内輪２１側とは、内輪２１または内輪２１と共に回転する部材のことであり、外輪２２側とは外輪２２または外輪２２に固定された部材のことである。
【００２１】
磁気発生手段１１は、軸受内輪２１に取付けられた磁気発生手段取付部材２６に取付けられている。この取付けにおいては、転がり軸受２０の回転中心Ｏが磁気発生手段１１の中心と一致するように、磁気発生手段取付部材２６の回転軸３側とは反対側に向く片面中央に磁気発生手段１１が固定される。これにより、磁気発生手段１１は、ローラ２の回転に応じて回転し、その回転中心Ｏ回りをＮ磁極およびＳ磁極が旋回移動する。
なお、磁気発生手段１は、上記したように磁気発生手段取付部材２６を介して軸受内輪２１に設ける場合に限らず、ローラ回転軸３の軸端に直接に設けても良い。
【００２２】
センサ１２は、磁気発生手段１１の磁気を感知して回転角度の情報を出力する手段である。センサ１２は、軸受外輪２２に取付けられたセンサ取付部材２７に取付けられている。この取付けにおいては、転がり軸受２０の回転中心Ｏの軸方向に向けて磁気発生手段１１と対向するように、センサ取付部材２７の回転軸３側に向く片面中央にセンサ１２が固定される。
【００２３】
図３は、回転検出装置１の原理構成を示す。磁気発生手段１１は、発生する磁気が回転側部材の回転中心Ｏの回りの円周方向異方性を有するものであり、永久磁石の単体、あるいは永久磁石と磁性材の複合体からなる。ここでは、磁気発生手段１１は、２つの永久磁石１６を、１つの永久磁石１６のＮ磁極がセンサ１２に対向し、他の１つの永久磁石１６のＳ磁極がセンサ１２に対向し、かつこれら両磁極が前記回転中心Ｏで２分割されるように並べて構成される。
【００２４】
センサ１２は、図４に平面図で示すように、複数の磁気センサ素子１３ａで構成される磁気アレイセンサ１３と、その磁気センサ素子１３ａの出力を回転信号または角度信号に変換する計算手段である変換回路１４とを１つの半導体チップ１５上に集積したものである。半導体チップ１５上において、磁気センサ素子１３ａは、仮想の矩形上の４辺における各辺に沿って配置されて、４辺の磁気ラインセンサ１３Ａ〜１３Ｄとされる。この場合に、前記矩形の中心は、転がり軸受２０の回転中心Ｏに一致する。４辺の磁気ラインセンサ１３Ａ〜１３Ｄは、同図の例では磁気センサ素子１３ａが一列に並んだものとしているが、磁気センサ素子１３ａが複列に平行に並んだものであっても良い。
【００２５】
前記変換回路１４は、磁気ラインセンサ１３Ａ〜１３Ｄの矩形配置の内部に配置される。図２に示すように、半導体チップ１５は、その素子形成面が前記磁気発生手段１１と僅かなギャップを隔てて対向するように、回路基板１７を介して前記センサ取付部材２７に固定される。また、センサ取付部材２７には、センサ１２の信号を外部に取り出すケーブル２８が取付けられている。
【００２６】
このように、半導体チップ１５上に磁気センサ素子１３ａと変換回路１４とを集積して一体化すると、磁気センサ素子１３ａと変換回路１４の配線が不要となり、センサ１２のコンパクト化が可能で、断線等に対する信頼性も向上し、回転検出装置１の組立作業も容易になる。特に、上記したように矩形に配置された磁気ラインセンサ１３Ａ〜１３Ｄの内部に変換回路１４を配置すると、チップサイズをより小さくすることができる。
【００２７】
図５および図６は、前記変換回路１４による角度算出処理の説明図である。図５（Ａ）〜図５（Ｄ）は、外輪２２が回転している時の磁気ラインセンサ１３Ａ〜１３Ｄによる出力波形図を示し、それらの横軸は各磁気ラインセンサ１３Ａ〜１３Ｄにおける磁気センサ素子１３ａを、縦軸は検出磁界の強度をそれぞれ示す。
いま、図６に示す位置Ｘ１とＸ２に磁気ラインセンサ１３Ａ〜１３Ｄの検出磁界のＮ磁極とＳ磁極の境界であるゼロクロス位置があるとする。この状態で、各磁気ラインセンサ１３Ａ〜１３Ｄの出力は、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）に示す信号波形となる。したがって、ゼロクロス位置Ｘ１，Ｘ２は、磁気ラインセンサ１３Ａ，１３Ｃの出力から直線近似することで算出できる。
角度計算は、次式（１）で行うことができる。
θ＝ｔａｎ-1（２Ｌ／ｂ） ……（１）
ここでθは、磁気発生手段１１の回転角度を絶対角度（アブソリュート値）で示した値である。２Ｌは、矩形に並べられる各磁気ラインセンサ１３Ａ〜１３Ｄで構成される四角形の１辺の長さである。ｂは、ゼロクロス位置Ｘ１，Ｘ２間の横方向長さである。
ゼロクロス位置Ｘ１，Ｘ２が磁気ラインセンサ１３Ｂ，１３Ｄにある場合には、それらの出力から得られるゼロクロス位置データにより、上記と同様にして回転角度θが算出される。変換回路１４で算出された回転角度θは前記ケーブル２８により出力される。
【００２８】
この構成のローラ回転検出装置付き軸受２０によると、回転検出装置１として、磁気アレイセンサ１３と磁気発生手段１１の組み合わせによるものを用いるため、磁界の分布測定により回転角度を検出できて、磁界の強さで検出するものと異なり、小型・高分解能となり、絶対角度の検出が可能な回転検出手段となる。また、磁界分布測定に基づく原理を利用するものであるため、永久磁石等の磁気発生手段１１の温度特性やギャップ設定の影響も受けず、環境変化に強いという特性が得られ、安定した検出が可能である。これにより、組付作業を簡便化できる。さらに、この構成の回転検出装置１は、回転角度を絶対値として検出してデジタル値で出力するため、アナログ信号のようなノイズの影響を受けることが少なく安定した信号伝送が行われ、信頼性を高めることができる。また、センサの信号を増幅して補正し、回転角度に換算するといった処理を、外部にＡＤ変換回路や演算処理回路を設けて行う必要がないので、回路構成も簡単になる。その結果、省スペースが可能で高分解能な絶対角度検出ができ、組立性が良く環境変化にも強い事務機器のローラ回転検出装置付き軸受とすることができる。
【００２９】
この発明の他の実施形態を図７および図８に示す。図７はこの実施形態のローラ駆動装置を備えた事務機器におけるローラ支持部の断面図を示す。この事務機器のローラ駆動装置３０は、コピー機の感光ドラムやプリンタの送りローラ等のローラ２を駆動する装置であって、ローラ２の回転角度を検出する回転検出装置１Ａが一体に取付けられている。ローラ２の回転軸３は、左右の固定部材７，８に跨がって回転自在に支持されている。具体的には、回転軸３の右端は転がり軸受９を介して固定部材８に支持され、回転軸３の左端も図示しない軸受を介して固定部材７に支持されている。ローラ回転軸３の左端を支持する固定部材７は断面方形のボックス状に形成され、この固定部材７の片方の側壁部７ａにローラ回転軸３が支持されている。左右の固定部材７，８は、上記事務機器における筐体内に設けられたフレームまたは筐体自体からなる。
【００３０】
ローラ駆動装置３０は、駆動源であるモータ３１と、このモータ３１とローラ２の間に介在する減速機３２を備える。モータ３１は、前記ボックス状の固定部材７の側壁部７ａに設置される。減速機３２は、モータ３１の出力軸３１ａに設けられた出力ギヤ３３と、この出力ギヤ３３に大径ギヤ部３４ａが噛み合う中間ギヤ３４と、前記ローラ回転軸２の左端に設けられ前記中間ギヤ３４の小径ギヤ部３４ｂに噛み合う入力ギヤ３５とで構成され、ボックス状の固定部材７の内部に配置される。すなわち、固定部材７は減速機３２のギヤボックスを兼ねる。中間ギヤ３４は、固定部材７の側壁部７ａに回転自在に支持される。これにより、モータ出力軸３１ａの回転が所定の減速比で中間ギヤ３４に伝達され、さらに中間ギヤ３４の回転が所定の減速比で入力ギヤ３５つまりローラ２に伝達される。
【００３１】
入力ギヤ３５が設けられるローラ回転軸３の左側の軸端には、ローラ回転軸３の回転中心Ｏ１回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段４１Ａが設けられる。ローラ回転軸３が支持される前記固定部材７の側壁部７ａと対向するもう片方の側壁部７ｂには、回路基板４７を介して前記磁気発生手段４１Ａと軸方向に対向するセンサ４２Ａが設けられている。磁気発生手段４１Ａとセンサ４２Ａとで、第１の回転検出部４０Ａが構成される。これら磁気発生手段４１Ａおよびセンサ４２Ａの構成は、図１〜図６で示した第１の実施形態における回転検出装置１と同じであり、これにより入力ギヤ３５の回転角度つまりローラ３の回転角度が検出される。センサ４２Ａを構成する半導体チップの素子形成面には磁気アレイセンサ（図示せず）と個別回転角度検出手段４４Ａの回路が集積されている。この場合の個別回転角度検出手段４４Ａは、第１の実施形態における変換回路１４と同じものであり、ここでは説明を分かりやすくするためにセンサ４２Ａから分離したブロック図で示している。
【００３２】
中間ギヤ３４の前記固定部材７の側壁部７ｂと対向する片面には、中間ギヤ３４の回転中心Ｏ２回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段４１Ｂが設けられる。固定部材７の側壁部７ｂには、前記回路基板４７を介して前記磁気発生手段４１Ｂと軸方向に対向するセンサ４２Ｂが設けられおり、磁気発生手段４１Ｂとセンサ４２Ｂとで第２の回転検出部４０Ｂが構成される。これら磁気発生手段４１Ｂおよびセンサ４２Ｂの構成も、第１の実施形態における回転検出装置１と同じであり、これにより中間ギヤ３４の回転角度が検出される。センサ４２Ｂを構成する半導体チップの素子形成面には磁気アレイセンサ（図示せず）と個別回転角度検出手段４４Ｂの回路が集積されている。この場合の個別回転角度検出手段４４Ｂも、第１の実施形態における変換回路１４と同じものであり、ここではセンサ４２Ｂから分離したブロック図で示している。
【００３３】
上記各個別回転角度検出手段４４Ａ，４４Ｂの検出する回転角度は多回転角度算出手段４５に入力される。多回転角度算出手段４５は、各個別回転角度検出手段４４Ａ，４４Ｂの検出する回転角度から、ローラ２の複数回転の回転角度を検出するものである。このローラ駆動装置３０に取付けられる上記回転検出装置１Ａは、第１および第２の回転検出部４０Ａ，４０Ｂと、前記多回転角度算出手段４５とで構成される。
【００３４】
次に、上記ロータ駆動装置３０の動作について説明する。モータ３１の回転出力は減速機３２を介して減速回転されローラ２に伝達され、ローラ２（入力ギヤ３５）の回転は中間ギヤ３４の回転に対して所定の減速比で減速される。このとき、回転検出装置１Ａを構成する第１の回転検出部４０Ａによってローラ２（入力ギヤ３５）の回転が検出され、第２の回転検出部４０Ｂによって中間ギヤ３４の回転が検出される。入力ギヤ３５と中間ギヤ３４は所定の減速比で回転するため、第１の回転検出部４０Ａの個別回転角検出手段４４Ａが検出する回転角度Ｓ１と、第２の回転検出部４０Ｂの個別回転角度検出手段４４Ｂが検出する回転角度Ｓ２の差は、ローラ回転軸３の回転に比例して変化する。
【００３５】
これらの検出される回転角度Ｓ１，Ｓ２と、回転角度差（Ｓ２−Ｓ２）の信号波形を図８に示す。同図の例では、入力ギヤ３５が４回転する間に、中間ギヤ３４が７回転する場合を示している。なお、これらの各信号波形図において、縦軸は検出された絶対角度（０〜３６０度）を、横軸は時間軸を表している。この場合、上記角度回転角度差（Ｓ２−Ｓ１）は、ローラ回転軸３（入力ギヤ３５）の４回転で０〜３６０度の変化となる。この回転角度差（Ｓ２−Ｓ２）は回転検出装置１Ａの多回転角度算出手段４５によって算出される。
【００３６】
したがって、このローラ駆動装置３０では、ローラ２の４回転にわたる回転角度を、回転検出装置１Ａによって絶対角度として検出することができる。なお、中間ギヤ３４と入力ギヤ３５の減速比を変えれば、検出できるローラ２の多回転検出範囲を変えることができるので、絶対角度位置の検出が必要な多回転が何回転の場合の用途においても適用することができる。
また、このローラ駆動装置３０では、駆動源であるモータ３１の出力するトルクを増加させるために設置される減速機３２に、磁気発生手段４１Ａ，４１Ｂや磁気アレイセンサ等からなるセンサ４２Ａ，４２Ｂを組み込むことで、ローラ回転軸３の回転を多回転にわたって検出する回転検出装置１Ａを構成しているので、設置スペースをほとんど増加させることなく、ローラ２の多回転検出機能を付加することが可能となる。
回転検出装置１Ａを構成する各回転検出部４０Ａ，４０Ｂの効果は、図１〜図６で示した先の実施形態における回転検出装置１の場合と同じである。
【００３７】
なお、図７のローラ駆動装置３０において、回転体であるローラ２の回転軸３を支持する軸受、および第１の回転検出部４０Ａおよび第２の回転検出部４０Ｂを、その回転検出の対象となる回転体である入力ギヤ３５および中間ギヤ３４を支持する軸受に対して、図２の例と同様に組み付け、その軸受を回転検出装置付き軸受としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の一実施形態にかかるローラ回転検出装置付き軸受が取付けられた事務機器におけるローラ支持部の断面図である。
【図２】ローラ回転検出装置付き軸受の設置部の拡大断面図である。
【図３】同ローラ回転検出装置の概念構成を示す斜視図である。
【図４】同ローラ回転検出装置における半導体チップ上での磁気アレイセンサおよび変換回路の配置例を示す平面図である。
【図５】磁気アレイセンサにおける各磁気ラインセンサの出力波形図である。
【図６】変換回路による計算例の説明図である。
【図７】この発明の他の実施形態にかかるローラ駆動装置を備えた事務機器におけるローラ支持部の断面図である。
【図８】ローラ回転軸と中間ギヤとの回転角の関係を示す説明図である。
【図９】従来の回転検出装置付き軸受の断面図である。
【図１０】光学式のローラ回転検出装置の従来例を示す断面図である。
【図１１】ロータリエンコーダ式のローラ回転検出装置の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１，１Ａ…回転検出装置
２…ローラ
３…ローラ回転軸
１１…磁気発生手段
１３…磁気アレイセンサ
２０…ローラ回転検出装置付き軸受
２１…内輪
２２…外輪
３０…ローラ駆動装置
３２…減速機
３４…中間ギヤ（回転部材）
３５…入力ギヤ（回転部材）
４１Ａ，４１Ｂ…磁気発生手段
４２Ａ，４２Ｂ…センサ
４４Ａ，４４Ｂ…個別回転角度検出手段
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コピー機やプリンタ等の事務機器のローラ回転検出装置付き軸受およびローラ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の機器における回転部の回転角度を検出する非接触式の回転検出装置として、光学式のものや磁気式のものが使用されるが、埃による影響を受けやすい光学式のものは環境の悪い条件では使いにくいことから、磁気式のものが使用されることが多い。
【０００３】
図９は、磁気式の回転検出装置の従来例の一つを示す。この回転検出装置５０は、軸受６０の回転輪となる内輪６１に設けた磁石５１と、軸受６０の固定輪となる外輪６２に設けたホール素子やＭＲ素子などからなるセンサ５２とで構成される。内輪６１の回転に伴う磁石５１の磁極変化を、外輪６２側のセンサ５２で検出することにより内輪６１の回転が検出される。
【０００４】
事務機器では、良い環境下で使用できるため、光学式の回転検出装置が使用されることが多い。図１０は、事務機器におけるドラムやローラ等の回転軸の回転を、従来の光学式の回転検出装置で検出する構成例を示す。この場合の光学式回転検出装置７０は透過型エンコーダであって、発光素子および検出素子を搭載した検出器ブロック７１と、周方向に等配した複数のスリットあるいは転写パターンを有する金属板やガラス板等からなる符号板７２とで構成される。検出対象の回転軸７３は軸受７４を介して固定部材７５に回転自在に支持され、この回転軸７３に前記符号板７２が取付けられている。検出器ブロック７１は、その発光素子設置部と検出素子設置部とで前記符号板７２を挟むようにして、固定部材７５に取付けられ、回転軸７３の回転に伴い符号板７２を透過する透過光の有無を検出ブロック７１で検出することで回転軸７３の回転が検出される。
【０００５】
図１１は、事務機器におけるドラムやローラ等の回転軸の回転を、従来の回転検出装置が一体化されたロータリエンコーダで検出する構成例を示す。この場合、軸受８０を介して固定部材８１に支持された検出対象の回転軸８２の軸端にロータリエンコーダ８３が配置される。ロータリエンコーダ８３を構成する回転検出装置は光学式のものに限らず、磁気式のものが使用される場合もある。回転軸８２とロータリエンコーダ８３とはカップリングで接続される場合もあるし、回転軸８２をロータリエンコーダ８３内に挿入する場合もある。
【０００６】
このほか、回転検出装置付き軸受として、回転輪である内輪側に回転中心回りの方向性を有する磁気発生手段を配置すると共に、固定輪である外輪側に前記磁気発生手段の磁気を検出する磁気ラインセンサを、磁気発生手段に対向して配置したものが提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−３７１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図９に示した磁気式の回転検出装置５０では、
・磁石５１の磁極を細かく形成する必要があり、組立時に磁石５１とセンサ５２とのギャップを厳しく管理しなければならない、
・分解能を上げるためには、磁石５１において、より細かい磁極ピッチのパターンを形成する必要がある、
といった課題がある。
【０００８】
図９のように軸受６０と一体化する構造のまま回転検出装置５０を小型化しようとすると、上記したように磁極ピッチが非常に微細化するため、磁石５１とセンサ５２を近接させないと、十分な信号出力を得ることができない。部品の製作精度や、組立精度を考慮すると、１回転当たり３００パルス以上の分解能で回転検出するためには、外径４０mm以上の大きさが必要となる。このため、事務機器におけるドラムなどの回転検出に使用する場合には、回転制御に必要とされる分解能を確保しつつ、コンパクト化も要請されることから、これらの要請を満たすことは困難である。
【０００９】
図１０に示した光学式の回転検出装置７０では、符号板７２における光学パターンを細かく形成することで分解能を上げて光ピックアップにより回転検出するため、符号板７２の取付け精度やピックアップセンサの相対取付け位置精度を管理する必要がある。パターンを微細化せずに分解能を上げるには、回転検出装置７０の径を大きくすればよいが、装置全体の寸法が大きくなってしまい小型化が困難となる。また、装置径が大きくなると符号板７２の端面振れも大きくなり、それに伴うセンサギャップ変動、符号板７２の回転中心の偏心、検出器ブロック７１の傾きや径方向位置精度低下などにより検出信号が変動してしまうことから、組立上の精度管理または取付調整が必要となり、作業工程が複雑になってしまう。
【００１０】
このような組立上の課題は、図１１に示すように回転検出装置全体を一体化したロータリエンコーダ８３とすることにより解決できるが、ロータリエンコーダ８３の場合には、内部に組み込む構造部材が多く寸法が大きくなることから、事務機器等に組み込んで使用できるコンパクトな構造とすることが難しい。また、回転軸８２とロータリエンコーダ８３との結合機構が必要となるため、軸方向の収納スペースも大きくなる。さらに、ロータリエンコーダ８３は機械的な負荷容量を支持できる構造になっていないので、機械的な構造部材としては使用できず、機械に別途付加する使用形態となる。
【００１１】
また、従来の磁気式の回転検出装置は、絶対角を検出できるものが少なく、特に１回転までの角度しか検出できず、数回転の絶対角度が検出できるものは少ない。数回転の絶対角度の検出を可能とするためには、複雑な追加の構成が必要で、より大型化してしまう。光学式の回転検出装置においても、数回転の絶対角度を検出可能としたものは、大型化して高価になり、低コスト化の要望の厳しい事務機器用途して用いるには適さない。
【００１２】
なお、特許文献１の回転検出装置付き軸受は、磁気ラインセンサを用いるものであるため種々の優れた性能を有するが、感光ドラムや送りローラ等のローラの回転軸の支持についての応用については開示されていない。
【００１３】
この発明の目的は、省スペース化が可能で高分解能な絶対角度検出ができ、組立性が良く環境変化にも強い事務機器のローラ回転検出装置付き軸受を提供することである。
この発明の他の目的は、省スペース化が可能で高分解能な多回転の絶対角度検出ができ、組立性が良く環境変化にも強い事務機器のローラ駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明の事務機器のローラ回転検出装置付き軸受は、事務機器における感光ドラムまたは送りローラ等のローラの回転軸を支持する軸受であって、内輪またはローラ軸に設けられて回転中心回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段、およびこの磁気発生手段と対向して外輪に取付けられた磁気アレイセンサを備えたものである。
【００１５】
この構成によると、回転検出手段として磁気アレイセンサと磁気発生手段の組み合わせによるものを用いるため、磁界の分布測定により回転角度を検出できて、磁界の強さで検出するものと異なり、小型・高分解能となり、絶対角度の検出が可能な回転検出手段となる。また、磁界分布測定に基づく原理を利用するものであるため、永久磁石等の磁気発生手段の温度特性やギャップ設定の影響も受けず、環境変化に強いという特性が得られ、安定した検出が可能である。これにより、組付作業を簡便化できる。さらに、前記構成の回転検出手段は、回転角度を絶対値として検出してデジタル値で出力するため、アナログ信号のようなノイズの影響を受けることが少なく安定した信号伝送が行われ、信頼性を高めることができる。また、センサの信号を増幅して補正し、回転角度に換算するといった処理を、外部にＡＤ変換回路や演算処理回路を設けて行う必要がないので、回路構成も簡単になる。その結果、省スペース化が可能で高分解能な絶対角度検出ができ、組立性が良く環境変化にも強い事務機器のローラ回転検出装置付き軸受とすることができる。
【００１６】
この発明の事務機器のローラ駆動装置は、事務機器における感光ドラムまたは送りローラ等のローラを駆動する装置であって、駆動源と前記ローラとの間に、回転速度の互いに異なる複数の回転部材を有する減速機を備え、これら回転速度の互いに異なる回転部材に、回転中心回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段を設け、これら各磁気発生手段と対向して固定部材に磁気アレイセンサをそれぞれ設け、各磁気アレイセンサの出力から対向する回転部材の回転角度を検出する複数の個別回転角度検出手段、およびこれら複数の個別回転角度検出手段の検出する回転角度から前記ローラの複数回転の回転角度を検出する多回転角度算出手段を設けたことを特徴とする。
この構成によると、減速機の回転速度の互いに異なる回転部材に対して、磁気発生手段と磁気アレイセンサとでなる回転検出手段を設けたため、これらの個別回転角度検出手段で検出された回転角度から、多回転角度算出手段により、ローラの複数回転の回転角度を絶対角度で検出することができる。各回転検出手段は、前記のように磁気発生手段と磁気アレイセンサとで磁界分布を測定するものであるため、小型・高精度化が可能である。これらのため、省スペースで、高分解能な多回転絶対角度検出ができ、また組立性が良く環境変化にも強い事務機器のローラ駆動装置とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の事務機器のローラ回転検出装置付き軸受は、事務機器における感光ドラムまたは送りローラ等のローラの回転軸を支持する軸受であって、内輪またはローラ軸に設けられて回転中心回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段、およびこの磁気発生手段と対向して外輪に取付けられた磁気アレイセンサを備えたものであるため、省スペース化が可能で、高分解能な絶対角度検出ができ、組立性が良く環境変化にも強い事務機器のローラ回転検出装置付き軸受とできる。
この発明の事務機器のローラ駆動装置は、事務機器における感光ドラムまたは送りローラ等のローラを駆動する装置であって、駆動源と前記ローラとの間に、回転速度の互いに異なる複数の回転部材を有する減速機を備え、これら回転速度の互いに異なる回転部材に、回転中心回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段を設け、これら各磁気発生手段と対向して固定部材に磁気アレイセンサをそれぞれ設け、各磁気アレイセンサの出力から対向する回転部材の回転角度を検出する複数の個別回転角度検出手段、およびこれら複数の個別回転角度検出手段の検出する回転角度から前記ローラの複数回転の回転角度を検出する多回転角度算出手段を設けたため、省スペース化が可能で、高分解能な多回転の絶対角度検出ができ、組立性が良く環境変化にも強い事務機器のローラ駆動装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図６と共に説明する。図１は、この実施形態のローラ回転検出装置付き軸受が取付けられた事務機器におけるローラ支持部の断面図を示す。この事務機器のローラ回転検出装置付き軸受２０は、コピー機の感光ドラムやプリンタの送りローラ等のローラ２の回転軸３を支持する軸受であって、ローラ２の回転角度を検出する回転検出装置１が一体に取付けられている。ローラ２の回転軸３は、左右の固定部材４Ａ，４Ｂに跨がって回転自在に支持され、左側の固定部材４Ａに設置されたモータ５により回転軸３が回転駆動される。左右の固定部材４Ａ，４Ｂは、事務機器の筐体、または筐体内に設けられたフレーム等からなる。
回転軸３の右端は、上記ローラ回転検出装置付き軸受２０を介して固定部材４Ｂに支持される。回転軸３の左端は、図示しない軸受を介して固定部材４Ａに支持されている。
【００１９】
図２は、前記ローラ回転検出装置付き軸受２０の設置部の拡大断面図を示す。回転軸３の一端を支持する軸受２０は、内輪２１と外輪２２の転走面間に転動体２３を介在させた転がり軸受である。転動体２３はボールからなり、この転がり軸受２０は深溝玉軸受とされている。回転軸３が嵌合する内輪２１は、転動体２３を介して外輪２２に支持されている。外輪２２は、固定部材４Ｂに形成された軸受嵌合部６に嵌合されている。
【００２０】
回転検出装置１は、転がり軸受２０の内輪２１側に配置された磁気発生手段１１と、外輪２２側に配置されたセンサ１２とを備える。ここで言う内輪２１側とは、内輪２１または内輪２１と共に回転する部材のことであり、外輪２２側とは外輪２２または外輪２２に固定された部材のことである。
【００２１】
磁気発生手段１１は、軸受内輪２１に取付けられた磁気発生手段取付部材２６に取付けられている。この取付けにおいては、転がり軸受２０の回転中心Ｏが磁気発生手段１１の中心と一致するように、磁気発生手段取付部材２６の回転軸３側とは反対側に向く片面中央に磁気発生手段１１が固定される。これにより、磁気発生手段１１は、ローラ２の回転に応じて回転し、その回転中心Ｏ回りをＮ磁極およびＳ磁極が旋回移動する。
なお、磁気発生手段１は、上記したように磁気発生手段取付部材２６を介して軸受内輪２１に設ける場合に限らず、ローラ回転軸３の軸端に直接に設けても良い。
【００２２】
センサ１２は、磁気発生手段１１の磁気を感知して回転角度の情報を出力する手段である。センサ１２は、軸受外輪２２に取付けられたセンサ取付部材２７に取付けられている。この取付けにおいては、転がり軸受２０の回転中心Ｏの軸方向に向けて磁気発生手段１１と対向するように、センサ取付部材２７の回転軸３側に向く片面中央にセンサ１２が固定される。
【００２３】
図３は、回転検出装置１の原理構成を示す。磁気発生手段１１は、発生する磁気が回転側部材の回転中心Ｏの回りの円周方向異方性を有するものであり、永久磁石の単体、あるいは永久磁石と磁性材の複合体からなる。ここでは、磁気発生手段１１は、２つの永久磁石１６を、１つの永久磁石１６のＮ磁極がセンサ１２に対向し、他の１つの永久磁石１６のＳ磁極がセンサ１２に対向し、かつこれら両磁極が前記回転中心Ｏで２分割されるように並べて構成される。
【００２４】
センサ１２は、図４に平面図で示すように、複数の磁気センサ素子１３ａで構成される磁気アレイセンサ１３と、その磁気センサ素子１３ａの出力を回転信号または角度信号に変換する計算手段である変換回路１４とを１つの半導体チップ１５上に集積したものである。半導体チップ１５上において、磁気センサ素子１３ａは、仮想の矩形上の４辺における各辺に沿って配置されて、４辺の磁気ラインセンサ１３Ａ〜１３Ｄとされる。この場合に、前記矩形の中心は、転がり軸受２０の回転中心Ｏに一致する。４辺の磁気ラインセンサ１３Ａ〜１３Ｄは、同図の例では磁気センサ素子１３ａが一列に並んだものとしているが、磁気センサ素子１３ａが複列に平行に並んだものであっても良い。
【００２５】
前記変換回路１４は、磁気ラインセンサ１３Ａ〜１３Ｄの矩形配置の内部に配置される。図２に示すように、半導体チップ１５は、その素子形成面が前記磁気発生手段１１と僅かなギャップを隔てて対向するように、回路基板１７を介して前記センサ取付部材２７に固定される。また、センサ取付部材２７には、センサ１２の信号を外部に取り出すケーブル２８が取付けられている。
【００２６】
このように、半導体チップ１５上に磁気センサ素子１３ａと変換回路１４とを集積して一体化すると、磁気センサ素子１３ａと変換回路１４の配線が不要となり、センサ１２のコンパクト化が可能で、断線等に対する信頼性も向上し、回転検出装置１の組立作業も容易になる。特に、上記したように矩形に配置された磁気ラインセンサ１３Ａ〜１３Ｄの内部に変換回路１４を配置すると、チップサイズをより小さくすることができる。
【００２７】
図５および図６は、前記変換回路１４による角度算出処理の説明図である。図５（Ａ）〜図５（Ｄ）は、外輪２２が回転している時の磁気ラインセンサ１３Ａ〜１３Ｄによる出力波形図を示し、それらの横軸は各磁気ラインセンサ１３Ａ〜１３Ｄにおける磁気センサ素子１３ａを、縦軸は検出磁界の強度をそれぞれ示す。
いま、図６に示す位置Ｘ１とＸ２に磁気ラインセンサ１３Ａ〜１３Ｄの検出磁界のＮ磁極とＳ磁極の境界であるゼロクロス位置があるとする。この状態で、各磁気ラインセンサ１３Ａ〜１３Ｄの出力は、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）に示す信号波形となる。したがって、ゼロクロス位置Ｘ１，Ｘ２は、磁気ラインセンサ１３Ａ，１３Ｃの出力から直線近似することで算出できる。
角度計算は、次式（１）で行うことができる。
θ＝ｔａｎ-1（２Ｌ／ｂ） ……（１）
ここでθは、磁気発生手段１１の回転角度を絶対角度（アブソリュート値）で示した値である。２Ｌは、矩形に並べられる各磁気ラインセンサ１３Ａ〜１３Ｄで構成される四角形の１辺の長さである。ｂは、ゼロクロス位置Ｘ１，Ｘ２間の横方向長さである。
ゼロクロス位置Ｘ１，Ｘ２が磁気ラインセンサ１３Ｂ，１３Ｄにある場合には、それらの出力から得られるゼロクロス位置データにより、上記と同様にして回転角度θが算出される。変換回路１４で算出された回転角度θは前記ケーブル２８により出力される。
【００２８】
この構成のローラ回転検出装置付き軸受２０によると、回転検出装置１として、磁気アレイセンサ１３と磁気発生手段１１の組み合わせによるものを用いるため、磁界の分布測定により回転角度を検出できて、磁界の強さで検出するものと異なり、小型・高分解能となり、絶対角度の検出が可能な回転検出手段となる。また、磁界分布測定に基づく原理を利用するものであるため、永久磁石等の磁気発生手段１１の温度特性やギャップ設定の影響も受けず、環境変化に強いという特性が得られ、安定した検出が可能である。これにより、組付作業を簡便化できる。さらに、この構成の回転検出装置１は、回転角度を絶対値として検出してデジタル値で出力するため、アナログ信号のようなノイズの影響を受けることが少なく安定した信号伝送が行われ、信頼性を高めることができる。また、センサの信号を増幅して補正し、回転角度に換算するといった処理を、外部にＡＤ変換回路や演算処理回路を設けて行う必要がないので、回路構成も簡単になる。その結果、省スペースが可能で高分解能な絶対角度検出ができ、組立性が良く環境変化にも強い事務機器のローラ回転検出装置付き軸受とすることができる。
【００２９】
この発明の他の実施形態を図７および図８に示す。図７はこの実施形態のローラ駆動装置を備えた事務機器におけるローラ支持部の断面図を示す。この事務機器のローラ駆動装置３０は、コピー機の感光ドラムやプリンタの送りローラ等のローラ２を駆動する装置であって、ローラ２の回転角度を検出する回転検出装置１Ａが一体に取付けられている。ローラ２の回転軸３は、左右の固定部材７，８に跨がって回転自在に支持されている。具体的には、回転軸３の右端は転がり軸受９を介して固定部材８に支持され、回転軸３の左端も図示しない軸受を介して固定部材７に支持されている。ローラ回転軸３の左端を支持する固定部材７は断面方形のボックス状に形成され、この固定部材７の片方の側壁部７ａにローラ回転軸３が支持されている。左右の固定部材７，８は、上記事務機器における筐体内に設けられたフレームまたは筐体自体からなる。
【００３０】
ローラ駆動装置３０は、駆動源であるモータ３１と、このモータ３１とローラ２の間に介在する減速機３２を備える。モータ３１は、前記ボックス状の固定部材７の側壁部７ａに設置される。減速機３２は、モータ３１の出力軸３１ａに設けられた出力ギヤ３３と、この出力ギヤ３３に大径ギヤ部３４ａが噛み合う中間ギヤ３４と、前記ローラ回転軸２の左端に設けられ前記中間ギヤ３４の小径ギヤ部３４ｂに噛み合う入力ギヤ３５とで構成され、ボックス状の固定部材７の内部に配置される。すなわち、固定部材７は減速機３２のギヤボックスを兼ねる。中間ギヤ３４は、固定部材７の側壁部７ａに回転自在に支持される。これにより、モータ出力軸３１ａの回転が所定の減速比で中間ギヤ３４に伝達され、さらに中間ギヤ３４の回転が所定の減速比で入力ギヤ３５つまりローラ２に伝達される。
【００３１】
入力ギヤ３５が設けられるローラ回転軸３の左側の軸端には、ローラ回転軸３の回転中心Ｏ１回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段４１Ａが設けられる。ローラ回転軸３が支持される前記固定部材７の側壁部７ａと対向するもう片方の側壁部７ｂには、回路基板４７を介して前記磁気発生手段４１Ａと軸方向に対向するセンサ４２Ａが設けられている。磁気発生手段４１Ａとセンサ４２Ａとで、第１の回転検出部４０Ａが構成される。これら磁気発生手段４１Ａおよびセンサ４２Ａの構成は、図１〜図６で示した第１の実施形態における回転検出装置１と同じであり、これにより入力ギヤ３５の回転角度つまりローラ３の回転角度が検出される。センサ４２Ａを構成する半導体チップの素子形成面には磁気アレイセンサ（図示せず）と個別回転角度検出手段４４Ａの回路が集積されている。この場合の個別回転角度検出手段４４Ａは、第１の実施形態における変換回路１４と同じものであり、ここでは説明を分かりやすくするためにセンサ４２Ａから分離したブロック図で示している。
【００３２】
中間ギヤ３４の前記固定部材７の側壁部７ｂと対向する片面には、中間ギヤ３４の回転中心Ｏ２回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段４１Ｂが設けられる。固定部材７の側壁部７ｂには、前記回路基板４７を介して前記磁気発生手段４１Ｂと軸方向に対向するセンサ４２Ｂが設けられおり、磁気発生手段４１Ｂとセンサ４２Ｂとで第２の回転検出部４０Ｂが構成される。これら磁気発生手段４１Ｂおよびセンサ４２Ｂの構成も、第１の実施形態における回転検出装置１と同じであり、これにより中間ギヤ３４の回転角度が検出される。センサ４２Ｂを構成する半導体チップの素子形成面には磁気アレイセンサ（図示せず）と個別回転角度検出手段４４Ｂの回路が集積されている。この場合の個別回転角度検出手段４４Ｂも、第１の実施形態における変換回路１４と同じものであり、ここではセンサ４２Ｂから分離したブロック図で示している。
【００３３】
上記各個別回転角度検出手段４４Ａ，４４Ｂの検出する回転角度は多回転角度算出手段４５に入力される。多回転角度算出手段４５は、各個別回転角度検出手段４４Ａ，４４Ｂの検出する回転角度から、ローラ２の複数回転の回転角度を検出するものである。このローラ駆動装置３０に取付けられる上記回転検出装置１Ａは、第１および第２の回転検出部４０Ａ，４０Ｂと、前記多回転角度算出手段４５とで構成される。
【００３４】
次に、上記ロータ駆動装置３０の動作について説明する。モータ３１の回転出力は減速機３２を介して減速回転されローラ２に伝達され、ローラ２（入力ギヤ３５）の回転は中間ギヤ３４の回転に対して所定の減速比で減速される。このとき、回転検出装置１Ａを構成する第１の回転検出部４０Ａによってローラ２（入力ギヤ３５）の回転が検出され、第２の回転検出部４０Ｂによって中間ギヤ３４の回転が検出される。入力ギヤ３５と中間ギヤ３４は所定の減速比で回転するため、第１の回転検出部４０Ａの個別回転角検出手段４４Ａが検出する回転角度Ｓ１と、第２の回転検出部４０Ｂの個別回転角度検出手段４４Ｂが検出する回転角度Ｓ２の差は、ローラ回転軸３の回転に比例して変化する。
【００３５】
これらの検出される回転角度Ｓ１，Ｓ２と、回転角度差（Ｓ２−Ｓ２）の信号波形を図８に示す。同図の例では、入力ギヤ３５が４回転する間に、中間ギヤ３４が７回転する場合を示している。なお、これらの各信号波形図において、縦軸は検出された絶対角度（０〜３６０度）を、横軸は時間軸を表している。この場合、上記角度回転角度差（Ｓ２−Ｓ１）は、ローラ回転軸３（入力ギヤ３５）の４回転で０〜３６０度の変化となる。この回転角度差（Ｓ２−Ｓ２）は回転検出装置１Ａの多回転角度算出手段４５によって算出される。
【００３６】
したがって、このローラ駆動装置３０では、ローラ２の４回転にわたる回転角度を、回転検出装置１Ａによって絶対角度として検出することができる。なお、中間ギヤ３４と入力ギヤ３５の減速比を変えれば、検出できるローラ２の多回転検出範囲を変えることができるので、絶対角度位置の検出が必要な多回転が何回転の場合の用途においても適用することができる。
また、このローラ駆動装置３０では、駆動源であるモータ３１の出力するトルクを増加させるために設置される減速機３２に、磁気発生手段４１Ａ，４１Ｂや磁気アレイセンサ等からなるセンサ４２Ａ，４２Ｂを組み込むことで、ローラ回転軸３の回転を多回転にわたって検出する回転検出装置１Ａを構成しているので、設置スペースをほとんど増加させることなく、ローラ２の多回転検出機能を付加することが可能となる。
回転検出装置１Ａを構成する各回転検出部４０Ａ，４０Ｂの効果は、図１〜図６で示した先の実施形態における回転検出装置１の場合と同じである。
【００３７】
なお、図７のローラ駆動装置３０において、回転体であるローラ２の回転軸３を支持する軸受、および第１の回転検出部４０Ａおよび第２の回転検出部４０Ｂを、その回転検出の対象となる回転体である入力ギヤ３５および中間ギヤ３４を支持する軸受に対して、図２の例と同様に組み付け、その軸受を回転検出装置付き軸受としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の一実施形態にかかるローラ回転検出装置付き軸受が取付けられた事務機器におけるローラ支持部の断面図である。
【図２】ローラ回転検出装置付き軸受の設置部の拡大断面図である。
【図３】同ローラ回転検出装置の概念構成を示す斜視図である。
【図４】同ローラ回転検出装置における半導体チップ上での磁気アレイセンサおよび変換回路の配置例を示す平面図である。
【図５】磁気アレイセンサにおける各磁気ラインセンサの出力波形図である。
【図６】変換回路による計算例の説明図である。
【図７】この発明の他の実施形態にかかるローラ駆動装置を備えた事務機器におけるローラ支持部の断面図である。
【図８】ローラ回転軸と中間ギヤとの回転角の関係を示す説明図である。
【図９】従来の回転検出装置付き軸受の断面図である。
【図１０】光学式のローラ回転検出装置の従来例を示す断面図である。
【図１１】ロータリエンコーダ式のローラ回転検出装置の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１，１Ａ…回転検出装置
２…ローラ
３…ローラ回転軸
１１…磁気発生手段
１３…磁気アレイセンサ
２０…ローラ回転検出装置付き軸受
２１…内輪
２２…外輪
３０…ローラ駆動装置
３２…減速機
３４…中間ギヤ（回転部材）
３５…入力ギヤ（回転部材）
４１Ａ，４１Ｂ…磁気発生手段
４２Ａ，４２Ｂ…センサ
４４Ａ，４４Ｂ…個別回転角度検出手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
事務機器における感光ドラムまたは送りローラ等のローラの回転軸を支持する軸受であって、内輪またはローラ軸に設けられて回転中心回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段、およびこの磁気発生手段と対向して外輪に取付けられた磁気アレイセンサを備える事務機器のローラ回転検出装置付き軸受。
【請求項２】
事務機器における感光ドラムまたは送りローラ等のローラを駆動する装置であって、駆動源と前記ローラとの間に、回転速度の互いに異なる複数の回転部材を有する減速機を備え、これら回転速度の互いに異なる回転部材に、回転中心回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段を設け、これら各磁気発生手段と対向して固定部材に磁気アレイセンサをそれぞれ設け、各磁気アレイセンサの出力から対向する回転部材の回転角度を検出する複数の個別回転角度検出手段、およびこれら複数の個別回転角度検出手段の検出する回転角度から前記ローラの複数回転の回転角度を検出する多回転角度算出手段を設けたことを特徴とするローラ駆動装置。
【請求項１】
事務機器における感光ドラムまたは送りローラ等のローラの回転軸を支持する軸受であって、内輪またはローラ軸に設けられて回転中心回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段、およびこの磁気発生手段と対向して外輪に取付けられた磁気アレイセンサを備える事務機器のローラ回転検出装置付き軸受。
【請求項２】
事務機器における感光ドラムまたは送りローラ等のローラを駆動する装置であって、駆動源と前記ローラとの間に、回転速度の互いに異なる複数の回転部材を有する減速機を備え、これら回転速度の互いに異なる回転部材に、回転中心回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段を設け、これら各磁気発生手段と対向して固定部材に磁気アレイセンサをそれぞれ設け、各磁気アレイセンサの出力から対向する回転部材の回転角度を検出する複数の個別回転角度検出手段、およびこれら複数の個別回転角度検出手段の検出する回転角度から前記ローラの複数回転の回転角度を検出する多回転角度算出手段を設けたことを特徴とするローラ駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−８５８９０（Ｐ２００７−８５８９０Ａ）
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２７５１０３（Ｐ２００５−２７５１０３）
【出願日】平成１７年９月２２日（２００５．９．２２）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２２日（２００５．９．２２）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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