JPH11150973A

JPH11150973A - リニアモータ

Info

Publication number: JPH11150973A
Application number: JP9312978A
Authority: JP
Inventors: Mitsutoshi Iko; 光俊位高; Katsuhiro Nanba; 克宏難波; Masazo Ishiyama; 雅三石山
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 1999-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】界磁マグネットを有する固定子と、固定子に
外嵌する電機子コイルを有し、固定子に沿って往復移動
可能の可動子とを備えたリニアモータであって、精度よ
く円滑に作動する信頼性の高いリニアモータを提供す
る。【解決手段】界磁マグネット１１を有する固定子１
と、これに外嵌する電機子コイル２１を有し、固定子１
に沿って往復移動可能の可動子２と、可動子２に設けら
れ、界磁マグネットの磁極の変化を検出するホール素子
ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃（第１の検出センサ）と、固定子１に
形成された磁気式エンコーダスケール３１と、スケール
３１の磁気情報を読み取るＭＲ素子３２（第２の検出セ
ンサ）とを備えており、ホール素子ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃及
びＭＲ素子３２は固定子１の周囲領域のうち固定子１の
上面上方領域を除く領域に設けられているリニアモータ
ＬＭａ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｎ極の磁極とＳ極の磁
極とが交互に並ぶ界磁マグネットを有し、一定方向に延
びる固定子と、前記界磁マグネットに臨む電機子コイル
を有し、前記固定子に沿って往復移動可能の可動子とを
備えるリニアモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】リニアモータは、複写機、イメージスキ
ャナ、プリンタ等のＯＡ機器、Ｘ−Ｙテーブル、物品搬
送装置等のＦＡ機器、カメラ等の光学機器など広い分野
で物品、部材等を直線的に移動させることに利用されて
いる。このようなリニアモータとして、Ｎ極の磁極とＳ
極の磁極とが交互に並ぶ界磁マグネットを有し、一定方
向に延びる固定子と、該界磁マグネットに臨む電機子コ
イルを有し、該固定子に沿って往復移動可能の可動子と
を備えたいわゆるムービングコイル型のリニアモータが
知られている。このタイプのリニアモータでは、前記電
機子コイルを構成している各コイル部分に、それが臨ん
でいる界磁マグネットの磁極の極性に応じた電流を流す
ことで該電流と界磁マグネットの形成する磁界との相互
作用で所望する方向の可動子推力を発生させることがで
きる。

【０００３】そして前記可動子推力を発生させるべく電
機子コイルへの通電を制御するために界磁マグネットの
磁極の変化を検出するセンサが可動子に搭載されてい
る。かかる界磁マグネット用のセンサとして、磁極の極
性や磁界の強さに応じた電気信号を出力することができ
るホール素子や磁気抵抗素子（ＭＲ素子）等の磁電変換
素子が通常採用される。

【０００４】またリニアモータでは、通常、可動子或い
は可動子に接続されて駆動される物品、部材等の被駆動
体の位置検出、速度検出、位置制御、速度制御等のため
にリニアエンコーダが採用される。リニアエンコーダは
磁気式エンコーダと光学式エンコーダに大別される。磁
気式エンコーダはＮ極の磁極とＳ極の磁極を前記界磁マ
グネットにおける磁極ピッチより細かいピッチで可動子
移動方向に交互に並べた磁気式エンコーダスケールと、
該スケールの磁気情報を読み取る磁気センサとで構成さ
れる。かかる磁気センサとしては、磁気式エンコーダス
ケールの磁極の極性や、磁界の強さに応じた電気信号を
出力する磁気抵抗素子（ＭＲ素子）やホール素子などの
磁電変換素子が通常採用される。

【０００５】また、光学式エンコーダは光学的に異なる
二つの面を可動子移動方向に交互に並べた光学式エンコ
ーダスケールと、該スケールの光学的情報を読み取る光
センサとで構成される。かかる光センサとして、光学式
スケールからの光の光量に応じた電気信号を出力するこ
とができるフォトダイオードやフォトトランジスタ等の
光電変換素子や、エンコーダスケールに向けて光を照射
する発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子と光電変換
素子が組み合わされた、換言すればワンパッケージ化さ
れた光センサが採用されることもある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに界磁マグネットの磁極の変化を検出するセンサや、
エンコーダスケール情報を読み取るセンサは、熱の影響
を受けると劣化したり、検出精度が低下するものが多い
にもかかわらず、従来は、電機子コイルからの発熱を何
ら考慮することなく、可動子に設けられ、使用されてい
る。

【０００７】例えば界磁マグネット用センサや磁気式エ
ンコーダ用センサとして採用できる磁電変換素子の一種
であるホール素子は、代表例としてＩｎＳｂ（インジウ
ムアンチモン）系ホール素子、ＩｎＡｓ（インジウムひ
素）系ホール素子、ＧａＡｓ（ガリウムひ素）系ホール
素子を挙げることができるが、これらは大小の差はある
ものの周囲温度によりその出力が変動する。特に、Ｉｎ
Ｓｂ系ホール素子は、出力信号（ホール電圧）が大きい
反面温度特性が悪く、温度によって出力電圧が大きく変
動する。また、磁電変換素子の一種であるＭＲ素子は温
度が上昇すると出力が低下する特性がある。

【０００８】また、既述の光学式エンコーダに採用され
る光センサにしても、温度の影響を受けると、劣化した
り、検出精度が低下したりすることがある。このように
界磁マグネット用のセンサやエンコーダ用のセンサが温
度により劣化したり、その出力が変動するようなことが
あると、検出すべき情報を精度良く検出できなかった
り、そのためにリニアモータが精度よく円滑に作動しな
かったり、誤動作したりする等の不都合が生じることに
なる。

【０００９】にもかかわらず、これまでのリニアモータ
では、これらセンサが電機子コイルからの発熱の影響を
考慮せずに設けられており、界磁マグネット用のセン
サ、エンコーダ用のセンサのいずれか一方がたまたま電
機子コイルからの熱の影響の少ない位置（例えば固定子
の下方位置）に設けられることがあったとしても他方の
センサは該熱の影響を受けやすい位置（例えば固定子の
上方位置）に設けられていた。このようにいずれかのセ
ンサが電機子コイルからの熱の影響を受けやすい位置に
設けられ、その結果そのセンサによる情報検出精度が低
下すると、リニアモータ全体としては、やはり精度よく
円滑に作動しなかったり、誤動作したりする等の不都合
が生じる。このような問題は、ムービングコイル型リニ
アモータの中でも、特に、可動子における電機子コイル
が固定子に外嵌している、いわゆるシャフト型リニアモ
ータにおいて発生しやすい。

【００１０】また、ムービングコイル型のリニアモー
タ、なかでもシャフト型リニアモータでは、電機子コイ
ルからの発熱に関係する上記問題に加えて次のような問
題もある。一つは、磁気式エンコーダが採用され、その
磁気式エンコーダスケールが界磁マグネットとともに固
定子に形成される場合があるが、磁気式エンコーダスケ
ールの磁力は通常、界磁マグネットの磁力より弱く、磁
気式エンコーダスケールが界磁マグネットから磁気的干
渉を受けたり、該エンコーダスケルの磁気情報を読み取
るセンサも界磁マグネットの磁気の影響を受けるなどし
て、該センサによるエンコーダスケールの磁気情報の検
出精度が低下したり、検出誤差が生じたりすることがあ
る。このようにエンコーダスケール情報の検出に支障が
生じると、リニアモータが精度よく円滑に作動しなかっ
たり、誤動作したりする等の不都合が生じることにな
る。

【００１１】もう一つは、リニアモータの可動子が所定
方向に直線駆動されるべき被駆動体の該駆動方向を横切
る方向における片側端部に接続される状態で該被駆動体
を駆動する場合には、可動子がその移動方向及び該方向
を横切る方向に延びる被駆動体の幅方向の双方に対し直
交する軸線まわりに揺動するいわゆるヨーイング動作を
起こしやすいが、このヨーイング動作が発生すると、可
動子に搭載されている界磁マグネット用センサの界磁マ
グネットとの位置関係やエンコーダ用センサのエンター
ダスケールとの位置関係がずれたり、不安定になったり
して、そのためにリニアモータが精度よく円滑に作動し
なかったり、誤動作したりする等の不都合が生じること
になる。

【００１２】そこで本発明は、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極
とが交互に並ぶ界磁マグネットを有し、一定方向に延び
る固定子と、前記固定子に外嵌して前記界磁マグネット
に臨む電機子コイルを有し、前記固定子に沿って往復移
動可能の可動子とを備えたリニアモータであって、精度
よく円滑に作動する信頼性の高いリニアモータを提供す
ることを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明は、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極とが交互に並ぶ界磁
マグネットを有し、一定方向に延びる固定子と、前記固
定子に外嵌して前記界磁マグネットに臨む電機子コイル
を有し、前記固定子に沿って往復移動可能の可動子と、
前記可動子に設けられ、前記界磁マグネットの磁極の変
化を検出する第１の検出センサと、前記可動子の往復移
動方向に設けられたエンコーダスケールと、前記可動子
に設けられ、前記エンコーダスケールの情報を読み取る
第２の検出センサとを備えており、前記第１及び第２の
検出センサは前記固定子の周囲領域のうち該固定子の上
面上方領域を除く領域に設けられていることを特徴とす
るリニアモータを提供する。

【００１４】このリニアモータは、従来のムービングコ
イル型のリニアモータと同様に、電機子コイルに通電す
ると、電機子コイルに流れる電流と界磁マグネットが形
成する磁界との相互作用により可動子推力が発生し、該
可動子が固定子に沿って駆動される。電機子コイルへの
通電制御は、前記第１の検出センサにより検出される界
磁マグネットの磁極の極性及び（又は）磁界の強さとい
った情報と、前記第２の検出センサにより検出されるエ
ンコーダスケールからの情報とに基づいてなされる。

【００１５】そしてこのリニアモータでは、界磁マグネ
ットの磁極の変化を検出する第１の検出センサ及び前記
エンコーダスケールの情報を読み取る第２の検出センサ
はいずれも、固定子に外嵌する電機子コイルからの発熱
が最も流動していく領域である固定子の上面上方領域を
除く領域に設けられている。従って、第１及び第２の検
出センサは、それだけ電機子コイルからの熱の影響を受
けがたく、情報検出精度が所定のものに維持され、それ
だけリニアモータは精度よく円滑に作動し、信頼性の高
いものになっている。

【００１６】前記第１及び第２の検出センサは、前記電
機子コイルからの熱の影響を一層確実に避けるため、こ
れらを電機子コイルの外側に設けることができる。前記
第１の検出センサとしては、例えばホール素子や磁気抵
抗素子等の磁電変換素子を挙げることができる。界磁マ
グネット用磁電変換素子の出力する電気信号は、電機子
コイルの通電制御に利用できる。界磁マグネット用磁電
変換素子及び二値化処理をすることができる界磁マグネ
ット信号処理回路を組み合わせたホールＩＣを採用して
もよい。

【００１７】前記エンコーダスケールは磁気式エンコー
ダスケールでも、光学式エンコーダスケールでもよい。
磁気式エンコーダスケールを用するときは、前記第２の
検出センサは該エンコーダスケールの磁気情報を読み取
る磁気センサとすればよく、光学式エンコーダスケール
を採用するときは、前記第２の検出センサは該エンコー
ダスケールの光学情報を読み取る光センサとすればよ
い。

【００１８】かかる磁気式エンコーダ用の磁気センサと
しては、例えば磁気抵抗素子（ＭＲ素子）やホール素子
などの磁電変換素子を採用できる。また、光学式エンコ
ーダ用の光センサとしては、光学式エンコーダスケール
からの光の光量に応じた電気信号を出力することができ
るフォトダイオードやフォトトランジスタ等の光電変換
素子や、エンコーダスケールに向けて光を照射する発光
ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子と光電変換素子が組
み合わされた、換言すればワンパッケージ化された光セ
ンサなどを採用できる。

【００１９】エンコーダとして磁気式エンコーダスケー
ルとその磁気情報を読み取る磁気センサを含む磁気式エ
ンコーダを採用する場合、該磁気センサは熱の影響を受
けやすいので、第２の検出センサとしての該磁気センサ
を電機子コイルからの熱の影響を受けにくい位置に配置
する前記リニアモータ構成は特に好ましいものである。

【００２０】磁気式エンコーダを採用し、且つ、磁気式
エンコーダスケールを前記固定子に設けるときには、界
磁マグネットの磁極の変化を検出する前記第１の検出セ
ンサと第２の検出センサとしての該磁気センサとはでき
るだけ離して設けることが好ましい。何故なら、そうす
ることで、界磁マグネットからの磁気式エンコーダスケ
ールや磁気センサへの磁気的干渉をできるだけ少なくす
るように該界磁マグネット及び磁気式エンコーダスケー
ルを設け易くなるからである。

【００２１】磁気式エンコーダを採用し、且つ、磁気式
エンコーダスケールを前記固定子に設ける場合の第１検
出センサ及び第２検出センサ（磁気センサ）並びに磁気
式エンコーダスケールの配置位置として次のものを代表
例として挙げることができる。前記第１のセンサは前記固定子の片方の横面側から
前記界磁マグネットに臨んでおり、前記エンコーダスケ
ールは前記固定子の反対側の横面側において該固定子に
設けられており、前記第２の検出センサは該固定子の該
反対側の横面側から該エンコーダスケールに臨んでい
る。前記第１のセンサは前記固定子の下面側から前記界
磁マグネットに臨んでおり、前記エンコーダスケールは
前記固定子の横面側において該固定子に設けられてお
り、前記第２の検出センサは該固定子の横面側から該エ
ンコーダスケールに臨んでいる。前記エンコーダスケールは前記固定子の下面側にお
いて該固定子に設けられており、前記第１のセンサは前
記固定子の横面側から前記界磁マグネットに臨んでお
り、前記第２の検出センサは該固定子の下面側から前記
エンコーダスケールに臨んでいる。

【００２２】なお、前記界磁マグネットや磁気式エンコ
ーダスケールは固定子本体にあとから付設されているも
のでもよいが、着磁可能の固定子本体に着磁して形成し
てもよい。後者の場合、界磁マグネットはＮ極の磁極と
Ｓ極の磁極とが交互に並ぶように着磁可能の固定子本体
に着磁してなる駆動用着磁部により得ることができる。
また、磁気式エンコーダスケールは、Ｎ極の磁極とＳ極
の磁極を前記界磁マグネットにおける磁極ピッチより細
かいピッチで、着磁可能の固定子本体に着磁してなる位
置検出用着磁部により得ることができる。

【００２３】ところで前記第１の検出センサの出力はで
きるだけ大きい方が、電機子コイルに対し正確な通電制
御を行ううえで好ましい。この観点から、磁気式エンコ
ーダを採用し、且つ、磁気式エンコーダスケールを前記
固定子に設ける場合、次のリニアモータを推奨すること
ができる。すなわち、前記界磁マグネットが、前記固定
子の周囲領域のうち該固定子の上面上方領域を除く領域
に該界磁マグネットによる磁界の強さが最大となる領域
と最小となる領域が得られるように形成されており、前
記第１の検出センサは該磁界強さが最大となる領域で該
界磁マグネットに臨むように前記可動子に設けられてお
り、前記磁気式エンコーダスケールは、該磁界強さが最
小となる領域に位置するように前記固定子に形成されて
おり、前記第２の検出センサは該エンコーダスケールに
臨むように前記可動子に設けられているリニアモータで
ある。

【００２４】このようなリニアモータのさらに具体例と
して次のａ）及びｂ）のリニアモータを例示できる。ａ）前記第１のセンサは前記固定子の片方の横面側から
前記界磁マグネットに臨んでおり、前記磁気式エンコー
ダスケールは前記固定子の反対側の横面側において該固
定子に設けられており、前記第２の検出センサは該固定
子の該反対側の横面側から該エンコーダスケールに臨ん
でおり、前記界磁マグネットは、前記固定子の前記片方
の横面側で最大の磁界強さが得られるとともに前記反対
側の横面側で最小の磁界強さが得られるように形成され
ているリニアモータ。ｂ）前記磁気式エンコーダスケールは前記固定子の下面
側において該固定子に設けられており、前記第１のセン
サは前記固定子の横面側から前記界磁マグネットに臨ん
でおり、前記第２の検出センサは該固定子の下面側から
前記エンコーダスケールに臨んでおり、前記界磁マグネ
ットは、前記固定子の両横面側のそれぞれで最大（略最
大でもよい）の磁界強さが得られるとともに前記下面側
で最小の磁界強さが得られるように形成されているリニ
アモータ。

【００２５】なお、第１の検出センサは磁界強さが最大
となる領域で該界磁マグネットに臨んでいなくてもよい
というのであれば、次のｃ）、ｄ）のリニアモータでも
よい。ｃ）前記界磁マグネットは、前記固定子の片方の横面側
で最大の磁界強さが得られるとともに反対側の横面側で
最小の磁界強さが得られるように形成されており、前記
磁気式エンコーダスケールは該固定子の前記反対側の横
面側において該固定子に形成されており、前記第１の検
出センサは前記固定子の下方から前記界磁マグネットに
臨んでおり、前記第２の検出センサは前記反対側の横面
側で前記磁気式エンコーダスケールに臨んでいるリニア
モータ。ｄ）前記界磁マグネットは、前記固定子の上面側で最大
の磁界強さが得られるとともに下面側で最小の磁界強さ
が得られるように形成されており、前記磁気式エンコー
ダスケールは該固定子の下面側で該固定子に形成されて
おり、前記第１の検出センサは前記固定子の横面側から
前記界磁マグネットに臨んでおり、前記第２の検出セン
サは前記固定子の下方から前記磁気式エンコーダスケー
ルに臨んでいるリニアモータ。

【００２６】このようなｃ）やｄ）のリニアモータで
も、前記ａ）やｂ）のリニアモータと同様に、第１の検
出センサ及び第２の検出センサは、電機子コイルからの
熱の影響を受けにくい位置に配置されており、従ってそ
れだけリニアモータの動作信頼性が向上している。ま
た、前記ａ）、ｂ）、ｃ）及びｄ）のリニアモータは、
磁気式エンコーダスケールが、界磁マグネットによる磁
界の強さが最小となる部位で固定子に設けられているの
で、該磁気式エンコーダスケールや、これに臨む第２の
検出センサへの界磁マグネットからの磁気的影響が抑制
されており、従ってそれだけ精度よく円滑に作動する。

【００２７】なお、前記界磁マグネットによる最小の磁
界強さの部分は、磁束分布が無くてもよい。例えば、磁
気式エンコーダを採用し、且つ、磁気式エンコーダスケ
ールを前記固定子に設ける場合、磁気式エンコーダスケ
ールへの界磁マグネットからの磁気的干渉を抑制するた
めに、界磁マグネットと磁気式エンコーダスケールは両
者が接触しないように互いに離反させて設けてもよい。

【００２８】本発明のリニアモータは、可動子に前記第
１及び第２の検出センサを搭載できる基板を設けてもよ
い。そのようなリニアモータの例を次に挙げる。（１）前記可動子は前記電機子コイルの横外側に配置さ
れた基板を備えており、前記第１の検出センサは該基板
に搭載されて該電機子コイル横外側から前記界磁マグネ
ットに臨んでおり、前記第２の検出センサも該基板に搭
載されており、前記エンコーダスケールは該基板上の第
２の検出センサに臨む位置に設置されているリニアモー
タ。

【００２９】この場合、該基板には前記電機子コイルに
通電して前記可動子を駆動するための１又は２以上の回
路部を設けてもよい。但し、第１及び第２のセンサがそ
れら回路部の発熱の影響を受けにくいように、該第１及
び第２の検出センサは該回路部の上方領域を除く領域で
該基板に設けることが好ましい。（２）前記可動子は前記電機子コイルの下方に配置され
た基板を備えており、前記第１の検出センサは該基板に
搭載されて該電機子コイル下方から前記界磁マグネット
に臨んでおり、前記第２の検出センサも該基板に搭載さ
れており、前記エンコーダスケールは該基板上の第２の
検出センサに臨む位置に配置されているリニアモータ。

【００３０】前記（１）、（２）のいずれのリニアモー
タにおいても、エンコーダスケールは前記固定子外の位
置に設けることができる。前記（１）、（２）のいずれ
のリニアモータにおいても、前記エンコーダスケールが
磁気式エンコーダスケールであり、前記第２の検出セン
サが該エンコーダスケールの磁気情報を読み取る磁気セ
ンサであっても、或いは前記エンコーダスケールが光学
式エンコーダスケールであり、前記第２の検出センサが
該エンコーダスケールの光学情報を読み取る光センサで
あってもよい。

【００３１】前記（１）、（２）のリニアモータでも、
第１及び第２の検出センサは電機子コイルからの熱の影
響を受けにくい位置に配置されている。なお、前記基板
はこれに電機子コイルを構成するコイル群を所定結線状
態に結線するための回路パターンを形成しておき、該回
路パターンを利用してコイル群を結線すること等にも利
用できる。

【００３２】前記いずれのリニアモータも、被駆動体を
所定方向に直線駆動することに利用できる。被駆動体を
駆動するにあたって、前記可動子が所定方向に直線駆動
されるべき被駆動体の該駆動方向を横切る方向における
片側端部に接続されるときには、前記第１及び第２の検
出センサのうち少なくとも第２の検出センサを、前記被
駆動体駆動時における前記可動子のヨーイング動作の中
心を通る該可動子の前記所定方向に垂直な断面を含む面
又はその近傍に配置してもよい。このように第２の検出
センサを可動子ヨーイング動作の中心を通る可動子断面
を含む面又はその近傍に配置することで、可動子がヨー
イング動作しても、第２検出センサと通常細幅で界磁マ
グネットに比べて磁力の弱いエンコーダスケールとの位
置関係がずれたり、不安定になることが抑制され、それ
だけ精度良く円滑にリニアモータを制御下に駆動するこ
とができる。

【００３３】なお、第１の検出センサについても、少な
くとも一つをかかる断面を含む面又はその近傍に配置す
れば、一層精度良く円滑にリニアモータを制御下に駆動
することができる。かかる片側駆動される被駆動体とし
て、画像読み取り装置における原稿画像読み取りのため
の光学部品を搭載したスライダを代表例として挙げるこ
とができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１から図３に本発明に係るリニ
アモータを搭載した画像読み取り装置の一例を示す。図
１は、該装置の概略平面図である。図２は、図１に示す
Ｘ−Ｘ線に沿う概略断面図である。図３は、図１に示す
Ｙ−Ｙ線に沿う概略断面図である。

【００３５】図１から図３に示す画像読み取り装置にお
いては、詳しくは後述するが、光学部品を搭載する二つ
のスライダの駆動に、それぞれ本発明に係るリニアモー
タが利用されている。この画像読み取り装置は、原稿を
載置するための透明原稿台ガラスＧＬを装置上部に備え
ている。原稿台ガラスＧＬの上部には開閉可能にカバー
ＣＶが設けられている。なお、図１においては、カバー
ＣＶは図示が省略されている。原稿台ガラスＧＬの下部
には、原稿台ガラスＧＬ上に載置される原稿を光学的に
走査するために、原稿台ガラスＧＬに平行に移動するこ
とができ、光学部品を搭載する２つのスライダＳＬ１、
ＳＬ２が配置されている。

【００３６】スライダＳＬ１にはリニアモータＬＭａの
可動子２が連結されており、同様にスライダＳＬ２には
リニアモータＬＭｂの可動子２’が連結されている。こ
れらのリニアモータＬＭａ、ＬＭｂは実質的に同じ構成
のリニアモータである。いずれの可動子２、２’も、ス
ライダＳＬ１、ＳＬ２を移動させる方向である原稿台ガ
ラスＧＬに平行なシャフト部材１０に外嵌しており、シ
ャフト部材１０に沿って移動できる。シャフト部材１０
は図示を省略した支持部材により支持されて定位置に配
置されており、さらに界磁マグネットが形成されてい
る。このようなシャフト部材１０は、二つのリニアモー
タＬＭａ、ＬＭｂの共通の固定子１を構成している。各
可動子２、２’は、固定子１に外嵌する電機子コイル２
１、２１’を有している。リニアモータＬＭａ、ＬＭｂ
は、いわゆるムービングコイル型のリニアモータであ
る。

【００３７】リニアモータＬＭａの電機子コイル２１に
通電すると、コイル２１に流れる電流と、シャフト部材
１０に形成されている界磁マグネットの形成する磁界と
の相互作用によって、電機子コイル２１を有する可動子
２を固定子１に沿って駆動することができる。同様に、
リニアモータＬＭｂの電機子コイル２１’に通電する
と、可動子２’を固定子１に沿って駆動することができ
る。

【００３８】スライダＳＬ１には、光学部品として、原
稿台ガラスＧＬ上に載置される原稿に光を照射するため
の照明ランプＬＰと、原稿からの反射光をスライダＳＬ
２の方に導くための反射ミラーｍ１とが搭載されてい
る。照明ランプＬＰは、本例では蛍光灯である。スライ
ダＳＬ１の可動子２が取り付けられている端部とは反対
側の端部には、ローラｒが設けられている。ローラｒ
は、原稿台ガラスＧＬ及び固定子１に平行に配置された
板状のガイド部材Ｇ上を転動できる。これらによって、
スライダＳＬ１は、その姿勢を保ちつつ移動することが
できる。

【００３９】スライダＳＬ２には、光学部品として、ス
ライダＳＬ１上の反射ミラーｍ１から導かれた画像光を
読み取りユニット８に導くための反射ミラーｍ２、ｍ３
が搭載されている。スライダＳＬ２も前記スライダＳＬ
１と同様の位置にローラｒを有し、姿勢を保ちつつ移動
することができる。読み取りユニット８は、スライダＳ
Ｌ２上の反射ミラーｍ３から導かれた画像光を結像する
ためのレンズ８１や、該結像された画像光を読み取るた
めの撮像素子（ＣＣＤ）８２を有している。なお、この
ようなユニット８に代えて、ミラーｍ３からの光を画像
形成用の感光体に導く反射手段を設ける等により、アナ
ログ複写機に適用可能の画像読み取り装置とすることも
できる。

【００４０】原稿台ガラスＧＬ上の所定の位置に載置さ
れる原稿の画像を読み取るときには、スライダＳＬ１上
の照明ランプＬＰを点灯させて、スライダＳＬ１、ＳＬ
２をそれぞれに連結されたリニアモータＬＭａ、ＬＭｂ
によって、原稿台ガラスＧＬに平行に駆動して、原稿を
走査する。スライダＳＬ１とスライダＳＬ２とは、例え
ばこれらの速度比が２：１となるように駆動される。こ
のとき、照明ランプＬＰから照射され、原稿によって反
射された光はミラーｍ１、ｍ２、ｍ３によって、順次読
み取りユニット８に導かれる。読み取りユニット８にお
いては、原稿からの反射光が結像レンズ８１によって、
ＣＣＤ８２上に結像され、ＣＣＤ８２によって原稿画像
が順次読みとられる。

【００４１】次に、スライダＳＬ１、ＳＬ２を駆動する
ために各スライダに連結されているリニアモータＬＭ
ａ、ＬＭｂについて詳しく説明する。前述のように、こ
れらリニアモータは実質的に同じ構成のリニアモータで
あるので、以下においては、リニアモータＬＭａを例に
とって、これらのリニアモータについて説明する。図４
に、リニアモータＬＭａの、可動子部分を断面で示す概
略平面図を示す。図５に、リニアモータＬＭａの図４に
示すＺ−Ｚ線に沿う概略断面図を示す。

【００４２】図４及び図５に示すリニアモータＬＭａ
は、いわゆるシャフト型のリニアモータである。リニア
モータＬＭａは、前述のように界磁用のマグネットが形
成されている直線棒状のシャフト部材１０と、これに外
嵌する電機子コイル２１とを有している。リニアモータ
ＬＭａは、界磁マグネットが形成されたシャフト部材１
０を、定位置に配置する固定子とし、電機子コイル２１
を固定子に沿って移動させる可動子の主要部とする、い
わゆるムービングコイル型のリニアモータである。リニ
アモータＬＭａは、さらにシャフト部材１０に形成され
た磁気式エンコーダスケール３１を含んでいる。なお、
界磁マグネット１１がそうであるように、このエンコー
ダスケール３１もリニアモータＬＭａ、ＬＭｂに共通の
ものである。

【００４３】シャフト部材１０は、機械加工可能且つ着
磁可能の材料（例えば、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系金属、マン
ガンアルミニウム（ＭｎＡｌ））からなる。シャフト部
材１０は断面が円形に形成されており、その表面は平滑
に加工形成されている。シャフト部材１０は、その長手
方向に沿って図６に示すような等ピッチの好ましくは略
矩形の磁束分布となるように着磁されている。これによ
り、シャフト部材１０には、その長手方向に沿ってＮ極
とＳ極の磁極が同じ磁極幅（固定子長手方向の長さ）Ｐ
_mで交互に並んだ駆動用着磁部が形成されており、これ
が界磁マグネット１１となっている。

【００４４】また界磁マグネット１１は、図７に示すよ
うに、固定子１の長手方向に垂直な断面でみると、該界
磁マグネットにより形成される磁界における磁束分布Ｍ
Ｂが固定子１の片方の横面側（図示の例ではスライダＳ
Ｌ１のある側）で最大となり、反対側の横面側（スライ
ダＳＬ１とは反対側）で最小となるように、換言すれ
ば、固定子１の片方の横面側（図示の例ではスライダＳ
Ｌ１のある側）で最大の磁界強さが得られ、反対側の横
面側（スライダＳＬ１とは反対側）で最小の磁界強さが
得られるように着磁形成されている。

【００４５】そして前記磁気式エンコーダスケール３１
は、図４、図５、図７等に示すように、界磁マグネット
１１の磁界の強さが最小となる固定子１の前記反対側の
横面側で固定子１上に、その長手方向に沿って形成され
ている。磁気式エンコーダスケール３１は、Ｎ極の磁極
とＳ極の磁極を界磁マグネット１１における磁極ピッチ
より細かい磁極ピッチで固定子１上に位置検出用着磁部
を設けることで形成してある。

【００４６】図４に示すように、界磁マグネット１１の
各磁極の固定子長手方向の幅Ｐ_m、換言すれば、磁極ピ
ッチＰ_mは、本例では３０ｍｍである。また磁気式エン
コーダスケールの磁極ピッチは本例では２００μｍであ
る。電機子コイル２１は、本例では、Ｕ、Ｖ及びＷ相の
３つのコイルを１組とするコイル群を２組有しており、
第１組のコイル群、第２組のコイル群の順に、固定子長
手方向に配置されている。第１組のコイル群は、コイル
Ｌ_U1、Ｌ_V1及びＬ_W1からなり、この順に固定子長手方向
に配置されている。第２組のコイル群は、コイルＬ_U2、
Ｌ_V2及びＬ_W2からなり、この順に固定子長手方向に配置
されている。

【００４７】いずれの組の各コイルもリング状であり、
固定子１に外嵌するように配置されている。これらコイ
ルは、それには限定されないが本例では、それぞれ磁極
ピッチＰ_mの１／３の幅に形成されている。これらコイ
ルのうちいずれの隣合う二つのコイルも、それらの中心
位置が固定子長手方向にＰ_m／３ずつずらして配置され
ている。電機子コイル２１を構成するこれら各コイル
は、本例では、その外周面を接着剤によってコーティン
グするようにして固着されており、一体化されている。

【００４８】電機子コイル２１は、固定子１に外嵌し、
中空直方体状のフレーム２２の中空部分に内蔵されてお
り、フレーム２２の内周面に支持されている。電機子コ
イル２１とフレーム２２とは一体化している。フレーム
２２には、その固定子長手方向における両端部に、固定
子１に外嵌し、摺動可能な軸受け２２１が設けられてお
り、かかる軸受け２２１によって、一体化された電機子
コイル２１やフレーム２２は固定子１に沿って滑らかに
移動できる。一体化された電機子コイル２１とフレーム
２２とは、リニアモータＬＭａの可動子２を構成してい
る。

【００４９】磁極の極性に応じた電気信号を出力するこ
とができる磁電変換素子の一種であるホール素子ｈ₁、
ｈ₂、ｈ₃が、電機子コイル２１の各コイルと界磁マグ
ネット１１の磁極との固定子長手方向における位置関係
を検出し、その位置と各コイルが対向する界磁マグネッ
ト１１の磁極の極性とに応じてコイル通電を行うために
設けられている。

【００５０】各ホール素子は、図４、図５及び図７に示
すように、電機子コイル２１の外側において、且つ、界
磁マグネット１１の磁界強さが最大となる領域、すなわ
ち固定子１のスライダＳＬ１側の横面側で界磁マグネッ
ト１１に臨んでおり、フレーム２２の内面に支持されて
いる。さらに説明すると、上記のように界磁マグネット
１１に臨む位置であって、固定子長手方向における次の
位置に配置されている。すなわち、固定子１の長手方向
において、コイルＬ_U1の中心位置から図４中右側にＰ_m
／６ずらした位置にホール素子ｈ₁が配置されている。
同様に、コイルＬ_V1の中心位置から図４中右側にＰ_m／
６ずらした位置にホール素子ｈ₂が配置されており、コ
イルＬ_W1の中心位置から図４中右側にＰ_m／６ずらした
位置にホール素子ｈ₃が配置されている。

【００５１】なお上記各ホール素子は、それには限定さ
れないが、ここでは電機子コイル２１外から界磁マグネ
ット１１に臨んでいても出力信号を大きくとれるＩｎＳ
ｂ系ホール素子である。また、可動子２のフレーム２２
には、電機子コイル２１の外側において、且つ、エンコ
ーダスケール３１に臨む位置に磁気センサ３２が搭載さ
れている。本例では磁気センサ３２は磁気抵抗素子の一
種であるＭＲ素子である。

【００５２】リニアモータＬＭｂについても、その可動
子２’の構造は前記可動子２の構造と同様であり、可動
子２’にも界磁マグネット用センサである同様のホール
素子及びエンコーダ用センサであるＭＲ素子が搭載され
ている。図８にリニアモータＬＭａに関係する電気的な
回路の概略ブロック図を示す。図８に示すとおり、電機
子コイル２１の各コイルが、所定の結線状態に結線され
てモータ駆動制御回路６に接続さている。また、磁気セ
ンサ（ＭＲ素子）３２からの出力信号を二値化すること
ができるエンコーダ信号処理回路５１、及びホール素子
ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃の各出力信号を二値化することができ
る界磁マグネット信号処理回路５２が設けられており、
これらもモータ駆動制御回路６に接続されている。モー
タ駆動制御回路６は、エンコーダ信号処理回路５１、界
磁マグネット信号処理回路５２から出力されるエンコー
ダ信号や界磁マグネット信号などに基づき、電機子コイ
ル２１への通電を制御する。さらに、スライダＳＬ１に
搭載された照明ランプＬＰを点灯するためのランプ点灯
回路５３が設けられている。

【００５３】前記モータ駆動制御回路６、エンコーダ信
号処理回路５１、界磁マグネット信号処理回路５２及び
ランプ点灯回路５３は一つの電気回路基板２３に搭載さ
れている。ここではかかる電気回路基板は可動子外に配
置されているが、可動子に搭載してもよい。かかる電気
回路基板を可動子に搭載するときは、ホール素子やＭＲ
素子も該基板に搭載してもよい。但し、熱の影響を受け
やすいホール素子やＭＲ素子等は、該基板に搭載される
回路部分で発熱の大きいものや、放熱板を設けたものの
上方領域を避けて搭載することが好ましい。

【００５４】前記モータ駆動制御回路６及びランプ点灯
回路５３は、可動子２外の定位置に配置されて、画像読
み取り装置の全体を制御するシステム制御部９からの指
令に基づき、モータの駆動を行ったり、照明ランプＬＰ
を点灯させたりする。可動子２外のシステム制御部９
と、電気回路基板２３に形成された回路とは、ハーネス
７１により接続されている。ハーネス７１は、雌雄一対
のコネクタ７２により電気回路基板２３に接続されてい
る。

【００５５】本例においては、ハーネス７１により、次
の信号などが伝送される。一つには、電気回路基板２３
に形成された回路、さらにはホール素子ｈ₁、ｈ₂、ｈ
₃、ＭＲ素子３２への電源電圧の供給が行われる。ま
た、システム制御部９からモータ制御回路６へは、モー
タの駆動をスタート又はストップする旨を示す信号（ス
タート・ストップ信号）、駆動方向を示す信号（駆動方
向信号）、基準クロック信号が伝送される。さらに、シ
ステム制御部９からランプ点灯回路５３へは、照明ラン
プを点灯又は消灯する旨の信号（ランプ点灯・消灯信
号）が伝送される。

【００５６】次に、電気回路基板２３上の上記各回路に
ついて順に説明する。電機子コイル２１の第１組のＵ相
コイルＬ_U1、Ｖ相コイルＬ_V1及びＷ相コイルＬ_W1と、第
２組のＵ相コイルＬ_U2、Ｖ相コイルＬ_V2、Ｗ相コイルＬ
_W2とは、可動子２上で、或いは基板２３上で次のように
結線されている。すなわち、各組のＵ相コイル同士、Ｖ
相コイル同士、Ｗ相コイル同士はそれぞれ並列に接続さ
れており、そしてこれら並列に接続されたコイルがスタ
ー結線されている。

【００５７】エンコーダ信号処理回路５１は、ＭＲ素子
３２から出力される電気信号を二値化処理してデジタル
信号（二値信号）に変換するための回路である。エンコ
ーダ信号処理回路５１によって二値化（デジタル化）さ
れた信号に基づき、可動子２の位置検出、速度検出、駆
動制御を行うことができる。本例においては、モータ駆
動制御回路６において後述するようにＰＬＬ制御（位相
同期制御）に利用される。

【００５８】界磁マグネット信号処理回路５２は、ホー
ル素子ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃から出力される各電気信号を二
値化処理してデジタル信号に変換するための回路であ
る。界磁マグネット信号処理回路５２によって二値化
（デジタル化）された界磁マグネット信号に基づき、本
例では、後述するようにモータ駆動制御回路６において
電機子コイル２１への通電制御が行われる。

【００５９】図９に、前記モータ駆動制御回路６の内部
構成の一例の概略ブロック図を示す。モータ駆動制御回
路６は、ＰＬＬ制御回路部（位相同期制御回路部）６
２、補償回路部６３及び通電制御回路部６４を有してい
る。ＰＬＬ制御回路部６２には、システム制御部９から
リニアモータ可動子２の目的とする速度に応じた周波数
の基準クロック信号が入力される。

【００６０】ＰＬＬ制御回路部６２には、さらに、ＭＲ
素子３２から出力され、エンコーダ信号処理回路５１に
より二値化されたエンコーダ信号が、可動子２の実際の
移動速度を示す信号としてフィードバック入力される。
ＰＬＬ制御回路部６２においては、システム制御部９か
らの基準クロック信号とエンコーダ信号処理回路５１か
らの移動速度を示すエンコーダ信号との位相差に応じた
信号が補償回路部６３に出力される。

【００６１】補償回路部６３においては、伝達系の進み
遅れ補償が行われ、基準クロック信号と移動速度信号と
の位相差に応じた補償された信号が通電制御回路部６４
に入力される。通電制御回路部６４は、かかる補償され
た信号に応じた一定電流を、各ホール素子から出力さ
れ、界磁マグネット信号処理回路によって二値化された
界磁マグネット信号に基づき、図１０及び図１１に示す
タイミングにて各コイルに通電する。これにより、各相
のコイルには、目的とする速度に応じた基準クロック信
号と可動子２の実際の移動速度に応じた信号との、位相
を合わせるような電流が流されるため、可動子２を目的
とする速度にて駆動することができる。

【００６２】なお、図１０は、可動子２を図４中左方向
に駆動するときの各コイルへの通電タイミングを示して
おり、図１１は、可動子２を図４中右方向に駆動すると
きの各コイルへの通電タイミングを示している。このよ
うなタイミングにて通電すると、各コイルには、それぞ
れそのコイルの固定子１長手方向における中心位置が、
界磁マグネット１１の磁極の該方向における駆動方向上
流端よりＰ_m／６駆動方向に進んだ位置から、さらに２
Ｐ_m／３駆動方向に進んだ位置までの間、そのコイルが
対向する磁極の極性に応じて、そのコイルが駆動方向に
電磁力を発生する向きの一定電流が流されることにな
る。したがって、各コイルに通電されるときには、その
コイルの全ての部分が一方の極性の磁極（Ｎ極又はＳ
極）に対向する位置にあり、Ｎ極及びＳ極の両極に跨が
っていない。これにより、各コイルに通電される電流
は、可動子２を駆動したい方向とは逆の方向に駆動する
推力には変換されず、全てが可動子２を駆動したい方向
に駆動する推力に変換されるので、効率がよい。また、
同様の理由により、可動子２が固定子１に沿って移動す
るとき、その推力の変動もほとんどない。

【００６３】図示を省略したが、リニアモータＬＭｂに
ついても、リニアモータＬＭａについての前記モータ駆
動制御回路６、エンコーダ信号処理回路５１及び界磁マ
グネット信号処理回路５２と同様の回路を含む電気回路
基板が設けられており、該基板はハーネス及びコネクタ
を介してシステム制御部９に接続されており、かくして
システム制御部９からの指令に基づき、モータＬＭａの
場合と同様に作動する。

【００６４】以上説明したリニアモータＬＭａでは、界
磁マグネット用センサとして温度特性が悪く、温度によ
って出力電圧が大きく変動するＩｎＳｂ系ホール素子ｈ
₁、ｈ₂、ｈ₃を採用し、また、エンコーダ用センサと
して温度が上昇すると出力が低下するＭＲ素子３２を採
用しているが、それらは電機子コイル２１からの発熱が
最も流動していく領域である固定子１の上面上方領域を
除く領域にある固定子１の両横面側に配置されているの
で、さらに電機子コイル２１の外側に配置されているの
で、たとえ長時間モータＬＭａを運転しても電機子コイ
ル２１の通電による発熱の影響を受けがたく、従って情
報検出精度が所定のものに維持され、それだけモータＬ
Ｍａは精度よく円滑に作動し、信頼性の高いものになっ
ている。

【００６５】また図７に示すように、ホール素子ｈ₁、
ｈ₂、ｈ₃とＭＲ素子３２とは、固定子１を間にして互
いに反対側に配置され、磁気式エンコーダスケール３１
は界磁マグネット１１の磁界強さが最小となる領域に位
置するように固定子１に形成され、これにＭＲ素子３２
が臨んでいるので、界磁マグネット１１からのエンコー
ダスケール３１やＭＲ素子３２への磁気的干渉が抑制さ
れ、それだけＭＲ素子３２によるエンコーダスケール３
１の磁気情報の検出は誤りなく精度よくなされ、これに
よってもモータＬＭａは精度よく円滑に作動し、信頼性
の高いものになっている。

【００６６】さらに、図７に示すように、ホール素子ｈ
₁、ｈ₂、ｈ₃は、界磁マグネット１１の磁界強さが最
大となる領域で界磁マグネット１１に臨んでいるので、
界磁マグネット１１からの情報の検出に基づくホール素
子出力を大きくすることができ、この点でも電機子コイ
ル２１への通電制御が誤りなく、正確になされ、それだ
けモータＬＭａの動作信頼性は高いものになっている。

【００６７】さらに、界磁マグネット１１の磁界の強さ
はスライダＳＬ１側で最大となっているので、可動子２
に働く推力は、固定子１を間にしてスライダＳＬ１側の
方が大きくなる。従って、スライダＳＬ１がリニアモー
タＬＭａにより駆動されるときに、スライダＳＬ１の可
動子連結側とは反対側の端部がスライダの慣性力や該端
部側での走行抵抗等により遅れて移動する傾向にあると
きでも、可動子２にその遅れを補正する方向のモーメン
トが働き、その結果スライダＳＬ１は正しい姿勢で移動
する。

【００６８】このようなリニアモータＬＭａの利点はリ
ニアモータＬＭｂについても同様に得られる。以上説明
したリニアモータでは、固定子上の界磁マグネットが形
成する磁界の磁束分布並びに界磁マグネット用センサ及
びエンコーダ用センサの配置を図７に示すように設定し
たが、これに代えて図１２から図１４に示す設定として
もよい。なお、図１２から図１４はリニアモータＬＭａ
に代わるリニアモータでの設定を示すものであるが、リ
ニアモータＬＭｂについても同様である。

【００６９】図１２に示す設定では、界磁マグネット１
１はそれにより形成される磁界における磁束分布ＭＢが
固定子１の両横面側で最大となり、下面側で最小となる
ように、換言すれば、固定子１の両横面側で最大（略最
大でもよい）の磁界強さが得られ、下面側で最小の磁界
強さが得られるように着磁形成されている。そしてホー
ル素子ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃は、界磁マグネット１１の磁界
強さが最大となる固定子横面側で界磁マグネット１１に
臨み、磁気式エンコーダスケール３１は界磁マグネット
１１の磁界強さが最小となる固定子下面側で固定子１に
形成され、これにＭＲ素子３２が臨んでいる。

【００７０】図１３に示す設定では、界磁マグネット１
１はそれにより形成される磁界における磁束分布ＭＢが
固定子１の片方の横面側（スライダＳＬ１のある側）で
最大となり、反対側の横面側で最小となるように、換言
すれば、固定子１の該片方の横面側で最大の磁界強さが
得られ、反対側で最小の磁界強さが得られるように着磁
形成されている。そしてホール素子ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃は
固定子１の下方から界磁マグネット１１に臨み、磁気式
エンコーダスケール３１は界磁マグネット１１の磁界強
さが最小となる反対側で固定子１に形成され、これにＭ
Ｒ素子３２が臨んでいる。

【００７１】図１４に示す設定では、界磁マグネット１
１はそれにより形成される磁界における磁束分布ＭＢが
固定子１の上面側で最大となり、下面側で最小となるよ
うに、換言すれば、固定子１の上面側で最大の磁界強さ
が得られ、下面側で最小の磁界強さが得られるように着
磁形成されている。そしてホール素子ｈ₁、ｈ₂、ｈ ₃
は固定子１の片方の横面側から界磁マグネット１１に臨
み、磁気式エンコーダスケール３１は界磁マグネット１
１の磁界強さが最小となる固定子下面側で固定子１に形
成され、これにＭＲ素子３２が臨んでいる。

【００７２】図１２から図１４に示すいずれの設定で
も、ホール素子ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃及びＭＲ素子３２は、
電機子コイル２１からの発熱が最も流動していく領域で
ある固定子１の上面上方領域を除く領域において可動子
２に設けられるので、たとえ長時間リニアモータを運転
しても電機子コイル２１の通電による発熱の影響を受け
がたく、それだけモータは精度よく円滑に作動し、信頼
性の高いものになっている。

【００７３】図１２から図１４に示すいずれの設定にお
いても、磁気式エンコーダスケール３１は界磁マグネッ
ト１１の最小磁界強さの領域で固定子１に設けられてお
り、界磁マグネットからの磁気の影響がそれだけ抑制さ
れており、この点で有利である。また図１２の設定で
は、ホール素子ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃が界磁マグネット１１
の最大磁界強さの領域で界磁マグネットに臨んでいると
いう特徴がある。

【００７４】図１２及び図１４の設定では、ＭＲ素子３
２が電機子コイルからの熱の影響を最も受け難い固定子
下方の位置に設けられているという特徴がある。図１３
の設定では、ホール素子ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃が電機子コイ
ルからの熱の影響を最も受け難い固定子下方の位置に設
けられているという特徴がある。また図１３の設定で
は、界磁マグネット１１の最大磁界強さの領域がスライ
ダＳＬ１に向けられているという特徴がある。

【００７５】図１２から図１４に示すいずれの場合にお
いても、ホール素子及びＭＲ素子は電機子コイルからの
熱の影響を一層確実に抑制するために該電機子コイルの
外側に配置することが一層望ましい。次に図１５（Ａ）
に示すリニアモータＬＭｃについて説明する。このリニ
アモータは前記リニアモータＬＭａやＬＭｂに代えて採
用できるものであり、前記画像読み取り装置のスライダ
ＳＬ１やＳＬ２の駆動に供し得るものである。

【００７６】リニアモータＬＭｃは、固定子１と、これ
に外嵌して移動可能の可動子２０を含んでおり、ムービ
ングコイル型のシャフト型リニアモータである。固定子
１はモータＬＭａの場合と同構成のものであり、界磁マ
グネット１１及び磁気式エンコーダスケール３１を形成
してある。界磁マグネット１１の磁束分布ＭＢは図７に
示すものである。

【００７７】可動子２０は電機子コイル２１０及びこれ
を囲む可動子フレーム２２０を備えているとともにホー
ル素子ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃及びＭＲ素子３２を支持してい
る。可動子２０は可動子フレーム２２０の両端部に設け
た軸受け２２１０により固定子上を円滑に移動できる。
電機子コイル２１０はＵ、Ｖ及びＷ相の３つのコイルを
１組とするコイル群を２組有しており、第１組のコイル
群、第２組のコイル群の順に、固定子長手方向に配置さ
れている。第１組のコイル群は、コイルＬ_U1’、Ｌ_V1’
及びＬ_W1’からなり、この順に固定子長手方向に配置さ
れている。第２組のコイル群は、コイルＬ_U2’、Ｌ_V2’
及びＬ_W2’からなり、この順に固定子長手方向に配置さ
れている。いずれの組の各コイルもリング状であり、固
定子１に外嵌するように配置されている。但し、これら
コイルは、リニアモータＬＭａの場合と異なり、それぞ
れ磁極ピッチＰ_mの１／３の幅より小さい幅Ｐｃに形成
されている。隣合うコイル間にはスペーサＳを設けてあ
る。これらコイルのうちいずれの隣合う二つのコイル
も、それらの中心位置が固定子長手方向にＰ_m／３ずつ
ずらして配置されている。電機子コイル２１０を構成す
るこれら各コイルはスペーサＳとともに、それらの外周
面を接着剤によってコーティングするようにして固着さ
れており、一体化されている。電機子コイル２１０は、
固定子１に外嵌し、中空直方体状のフレーム２２０の中
空部分に内蔵されており、フレーム２２０の内周面に支
持されている。

【００７８】ホール素子ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃は、図１５
（Ａ）に示すように、電機子コイル２１の外側におい
て、且つ、界磁マグネット１１の磁界強さが最大となる
領域、すなわち固定子１のスライダＳＬ１側の横面側で
界磁マグネット１１に臨んでおり、フレーム２２０の内
面に支持されている。さらに説明すると、上記のように
界磁マグネット１１に臨む位置であって、固定子長手方
向における次の位置に配置されている。すなわち、固定
子１の長手方向において、コイルＬ_U1’の中心位置から
図１５中右側にＰ_m／６ずらした位置にホール素子ｈ₁
が配置されている。同様に、コイルＬ_V1’の中心位置か
ら図中右側にＰ_m／６ずらした位置にホール素子ｈ₂が
配置されており、コイルＬ_W1’の中心位置から図中右側
にＰ_m／６ずらした位置にホール素子ｈ₃が配置されて
いる。

【００７９】また、可動子２０のフレーム２２０には、
エンコーダスケール３１に臨む位置に磁気センサ（ＭＲ
素子）３２が搭載されている。これは中央のスペーサＳ
に支持されてスケール３１に臨んでいる。ＭＲ素子３２
は電機子コイル２１０の内側に配置されているものの、
電機子コイルを構成しているコイルの直上方域を避けて
隣合うコイル間に配置されているので、モータＬＭａの
ときのようにＭＲ素子を電機子コイル外に配置する場合
と同様に電機子コイルからの熱の影響が抑制されてい
る。

【００８０】またこのリニアモータＬＭｃではホール素
子ｈ₃及びＭＲ素子３２は可動子２０のヨーイング動作
の中心Ｙｃを通り、可動子進行方向ＧＯ（図１５（Ｂ）
参照）に垂直な面Ｙｓに配置されている。ヨーイング動
作とは、可動子２０がスライダＳＬ１又はＳＬ２の片側
端部に接続され、該スライダを駆動するときに、該スラ
イダの反対側の端部に加わる走行抵抗やスライダの慣性
力により該スライダの反対側端部が可動子接続側の端部
より遅れて移動する傾向にあるために可動子２０が、図
１５（Ｂ）に示すように、可動子進行方向ＧＯとスライ
ダの幅方向ＷＤの双方に垂直な軸線Ｙｃ回りに揺動Ｙｍ
する動作である。該軸線Ｙｃがヨーイング中心となる。

【００８１】なおモータＬＭｃもモータＬＭａの場合と
同様の電気回路により運転される。以上説明したリニア
モータＬＭｃにおいても、リニアモータＬＭａについて
既述した利点と同じ利点が得られる。モータＬＭｃでは
さらに、エンコーダスケール３１に臨むＭＲ素子３２が
可動子のヨーイング動作の中心を通る面Ｙｓに配置され
ているとともに、三つのホール素子のうち一つだけでは
あるが、ホール素子ｈ₃も該面Ｙｓに配置され、ホール
素子ｈ₂は該面Ｙｓの近傍に配置されている。従って可
動子２０がたとえヨーイング動作しても、ＭＲ素子３２
とスケール３１との位置関係（ここでは特にＭＲ素子と
スケールとの距離）並びにホール素子ｈ₃、ｈ₂と界磁
マグネット１１との位置関係がずれたり、不安定になる
ことが抑制され、それだけ精度良く円滑にリニアモータ
を制御下に駆動することができる。

【００８２】次に図１６及び図１８に示すリニアモータ
ＬＭｄ、ＬＭｅについて説明する。これらのリニアモー
タも前記リニアモータＬＭａやＬＭｂに代えて採用でき
るものであり、前記画像読み取り装置のスライダＳＬ１
やＳＬ２の駆動に供し得るものである。図１６に示すモ
ータＬＭｄは、固定子１ｄと、これに外嵌して移動可能
の可動子２ｄを含んでおり、ムービングコイル型のシャ
フト型リニアモータである。

【００８３】固定子１ｄは着磁可能のシャフト部材に界
磁マグネットを着磁形成したものである。該界磁マグネ
ットの磁界の磁束分布は固定子断面周囲全体にわたり実
質上等しくなっている。磁気式エンコーダスケールは形
成されていない。これ以外はモータＬＭａの固定子１と
同様である。可動子２ｄは、電機子コイル２１ｄ及びこ
れを囲む可動子フレーム２２ｄを有している。電機子コ
イル２１ｄの構成はモータＬＭａにおける電機子コイル
２１と同じである。

【００８４】可動子フレーム２２ｄはスライダＳＬ１
（又はＳＬ２）が接続される側とは反対側で開口してお
り、そこに基板Ｂｄが設けられている。なお図中２２１
ｄはフレーム２２ｄに設けた、固定子１ｄに沿って摺動
するための軸受けである。基板Ｂｄには、ホール素子ｈ
₁、ｈ₂、ｈ₃が搭載されており、これらホール素子の
電機子コイル２１ｄに対する電気的な位置関係はモータ
ＬＭａの場合と同じである。ホール素子ｈ₁、ｈ₂、ｈ
₃は、電機子コイル２１ｄの外側から、且つ、固定子１
ｄのスライダ接続側とは反対側の横外側から界磁マグネ
ットに臨んでおり、基板Ｂｄの内面に支持されている。

【００８５】基板Ｂｄの外面中、ホール素子とは丁度反
対側の位置に光学式エンコーダのための光センサ４２が
支持されており、この光センサ４１に臨む位置に可動子
移動方向に延びる光学式エンコーダスケール４１が設置
されている。ホール素子のうち少なくとも一つと該光セ
ンサ４２とは可動子２ｄのヨーイング動作Ｙｍの中心Ｙ
ｃを通る面又はその近傍に位置している。

【００８６】このリニアモータＬＭｄも図８及び図９に
示すリニアモータＬＭａのための通電制御回路により通
電して駆動できる。但し、図８及び図９に示す回路中、
磁気センサ（ＭＲ素子）３２及びそれが接続されたエン
コーダ信号処理回路５１は、図１７に示す光センサ４２
及びそれに接続されるエンコーダ信号処理回路５１’に
代える。

【００８７】前記基板Ｂｄの内面には、かかる電気回路
中のモータ駆動制御回路６、エンコーダ信号処理回路５
１’及び界磁マグネット信号処理回路５２等も搭載され
ている。さらに、電機子コイル２１ｄを構成しているコ
イル群をスター結線するための回路パターンＬｃも搭載
されている。基板Ｂｄに搭載する回路部のうち発熱した
り、放熱板を設けたものは、ホール素子や光センサがこ
れらからの熱の影響を受けがたい位置に設けることが望
ましく、図示の例では、モータ駆動制御回路６及び回路
パターンＬｃは、ホール素子ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃及び光セ
ンサ４２より上方位置に設けられており、他の回路部５
１’や５２は該ホール素子等の横側に離して設けられて
いる。

【００８８】なお、図１６に二点鎖線で示すように、基
板Ｂｄを若干下方へ延長して、その部分の内面に光セン
サ４２を設けるとともに、これに臨むように光学式エン
コーダスケール４１を設置してもよい。このようにする
と、片面基板構成にできる。いずれにしても、エンコー
ダスケール４１は、本例では固定子長手方向に光高反射
率面と光低反射率面とが交互に並んだものである。本例
においては、これら反射率の異なる二つの面は１００μ
ｍピッチにて固定子長手方向に並んでいる。また光セン
サ４２は、ここではエンコーダスケール４１に向けて光
を照射する発光素子（本例では発光ダイオード）４２１
と、発光素子４２１から照射され、スケール４１により
反射された光を受光して、その光量に応じた電気信号を
出力することができる光電変換素子の一つであるフォト
ダイオード４２２とを含んでいる。前記のエンコーダ信
号処理回路５１’はフォトダイオード４２２の出力信号
を二値化処理するものである。

【００８９】図１８に示すモータＬＭｅは、固定子１ｅ
と、これに外嵌して移動可能の可動子２ｅを含んでお
り、ムービングコイル型のシャフト型リニアモータであ
る。固定子１ｅは図１６に示すモータの固定子１ｄと同
構成である。可動子２ｅも図１６に示す可動子２ｄと同
構成である。但し、可動子フレーム２２ｅはスライダＳ
Ｌ１（又はＳＬ２）が接続される側面に直交する下面が
開口しており、そこに基板Ｂｅが設けられている。なお
図中２２１ｅはフレーム２２ｅに設けた、固定子１ｄに
沿って摺動するための軸受けである。

【００９０】基板Ｂｅには、ホール素子ｈ₁、ｈ₂、ｈ
₃が搭載されており、これらホール素子の電機子コイル
２１ｅに対する電気的な位置関係はモータＬＭａの場合
と同じである。ホール素子ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃は、電機子
コイル２１ｅより下方から固定子１ｅの界磁マグネット
に臨んでおり、基板Ｂｅの内面に支持されている。基板
Ｂｅの外面（下面）中、ホール素子とは丁度反対側の位
置に光学式エンコーダのための光センサ４２が支持され
ており、この光センサ４１に臨む位置に可動子移動方向
に延びる光学式エンコーダスケール４１が設置されてい
る。

【００９１】ホール素子のうち少なくとも一つと該光セ
ンサ４２とは可動子２ｅのヨーイング動作Ｙｍの中心Ｙ
ｃを通る面又はその近傍に位置している。このリニアモ
ータＬＭｅもモータＬＭｄのための通電制御回路と同様
の回路により通電して駆動できる。前記基板Ｂｅの内面
には電機子コイルを構成するコイル群をスター結線する
ための回路パターンＬｃも形成されているが、既述のモ
ータ駆動制御回路６、エンコーダ信号処理回路５１’及
び界磁マグネット信号処理回路５２等も搭載してもよ
い。但し、これら回路部のうち発熱したり、放熱板が設
けあるようなものは、ホール素子や光センサへのこれら
からの熱の影響を抑制するために、例えば、図１８に二
点鎖線で示すように、基板Ｂｅを若干横外側へ延長し
て、その部分に設置するとよい。

【００９２】以上説明したリニアモータＬＭｄやＬＭｅ
でも、熱により劣化したり、検出性能が低下したり、誤
動作する可能性のあるホール素子ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃や光
センサ４２が、電機子コイル２１ｄ、２１ｅからの発熱
が最も流動していく領域である固定子１ｄ、１ｅの上面
上方領域を除く領域にある固定子の横面側や下面側に配
置されているので、さらに電機子コイル２１ｄ、２１ｅ
の外側に配置されているので、たとえ長時間モータＬＭ
ｄ、ＬＭｅを運転しても電機子コイル２１ｄ、２１ｅの
発熱の影響を受けがたく、情報検出精度が所定のものに
維持され、それだけモータＬＭｄ、ＬＭｅは精度よく円
滑に作動し、信頼性の高いものになっている。

【００９３】また光センサ４２は界磁マグネットの磁気
に影響されることなくスケール４１の情報を検出できる
ので、一つには、界磁マグネットの着磁形成を容易に安
価に行うことができ、もう一つには、センサ４２による
スケール情報の検出精度を維持でき、これによってもモ
ータＬＭｄ、ＬＭｅは精度よく円滑に作動し、信頼性の
高いものになっている。

【００９４】さらに、光センサ４２と、三つのホール素
子のうち一つだけではあるがそのホール素子も可動子２
ｄ、２ｅのヨーイング動作の中心Ｙｃを通る面又はその
近傍に配置されているので、可動子２ｄ、２ｅがたとえ
ヨーイング動作しても、センサ４２とスケール４１との
位置関係や、ホール素子と界磁マグネット１１との位置
関係がずれたり、不安定になることが抑制され、それだ
け精度良く円滑にリニアモータを制御下に駆動すること
ができる。

【００９５】また、光学式エンコーダスケール４１は、
電機子コイルからの熱のとどき難いところに位置してい
るので、樹脂を利用して安価に形成することができる。
なお、リニアモータＬＭｄ、ＬＭｅにおいても、光学式
エンコーダ（４１、４２）代えて磁気式エンコーダ（例
えば前記のＭＲ素子３２と磁気式スケール３１）を採用
しても構わない。

【００９６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、Ｎ
極の磁極とＳ極の磁極とが交互に並ぶ界磁マグネットを
有し、一定方向に延びる固定子と、前記固定子に外嵌し
て前記界磁マグネットに臨む電機子コイルを有し、前記
固定子に沿って往復移動可能の可動子とを備えたリニア
モータであって、精度よく円滑に作動する信頼性の高い
リニアモータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るリニアモータを搭載した画像読み
取り装置の一例の概略平面図である。

【図２】図１に示すＸ−Ｘ線に沿う画像読み取り装置の
概略断面図である。

【図３】図１に示すＹ−Ｙ線に沿う画像読み取り装置の
概略断面図である。

【図４】本発明に係るリニアモータの一例の、可動子部
分を断面で示す概略平面図である。

【図５】図４に示すＺ−Ｚ線に沿うリニアモータの概略
断面図である。

【図６】界磁マグネットが形成する固定子長手方向にお
ける磁束分布の一例を示す図である。

【図７】固定子の長手方向に垂直な断面でみた界磁マグ
ネットの磁束分布を示す図である。

【図８】図４に示すリニアモータの通電制御のための回
路の一例のブロック図である。

【図９】図８に示す回路中のモータ駆動制御回路部分を
より詳しく示すための回路ブロック図である。

【図１０】図４のリニアモータの可動子を図４中左方向
に駆動するときの、各ホール素子の検出磁極と、各コイ
ルへの通電タイミングとの関係を示す図である。

【図１１】図４のリニアモータの可動子を図４中右方向
に駆動するときの、各ホール素子の検出磁極と、各コイ
ルへの通電タイミングとの関係を示す図である。

【図１２】固定子における界磁マグネットの磁束分布の
他の例とそれに対応するセンサの配置例を示す図であ
る。

【図１３】図７に示す固定子における界磁マグネットの
磁束分布に対するセンサの他の配置例を示す図である。

【図１４】固定子における界磁マグネットの磁束分布の
さらに他の例とそれに対応するセンサの配置例を示す図
である。

【図１５】図（Ａ）は本発明に係るリニアモータのさら
に他の例の、可動子部分を断面で示す概略平面図であ
り、図（Ｂ）は可動子のヨーイング動作を示す図であ
る。

【図１６】本発明に係るリニアモータのさらに他の例の
概略断面図である。

【図１７】図１６に示すリニアモータに用いる光センサ
とエンコーダ信号処理回路を示すブロック図である。

【図１８】本発明に係るリニアモータのさらに他の例の
概略断面図である。

【符号の説明】

ＬＭａ、ＬＭｂリニアモータ１固定子１０シャフト部材１１界磁マグネット２、２’ 可動子２１、２１’ 電機子コイル２２、２２’ フレーム２２１軸受け２３電気回路基板ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃ ホール素子（磁電変換素子）３１磁気式エンコーダスケール３２ＭＲ素子（磁気センサ）５１エンコーダ信号処理回路５２界磁マグネット信号処理回路６モータ駆動制御回路７１ハーネス７２コネクタＳＬ１、ＳＬ２画像読み取り装置のスライダＬＭｃリニアモータ２０可動子２１０電機子コイル２２０フレームＹｃヨーイング中心Ｙｓヨーイング中心を通る面ＧＯ可動子進行方向ＷＤスライダ幅方向ＬＭｄ、ＬＭｅリニアモータ１ｄ、１ｅ固定子２ｄ、２ｅ可動子２２ｄ、２２ｅフレームＢｄ、Ｂｅ基板５１’ エンコーダ信号処理回路４１光学式エンコーダスケール４２光センサ４２１発光素子４２２フォトダイオード（光電変換素子）Ｌｃスター結線用回路パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎ極の磁極とＳ極の磁極とが交互に並ぶ界
磁マグネットを有し、一定方向に延びる固定子と、前記固定子に外嵌して前記界磁マグネットに臨む電機子
コイルを有し、前記固定子に沿って往復移動可能の可動
子と、前記可動子に設けられ、前記界磁マグネットの磁極の変
化を検出する第１の検出センサと、前記可動子の往復移動方向に設けられたエンコーダスケ
ールと、前記可動子に設けられ、前記エンコーダスケールの情報
を読み取る第２の検出センサとを備えており、前記第１及び第２の検出センサは前記固定子の周囲領域
のうち該固定子の上面上方領域を除く領域に設けられて
いることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】前記第１及び第２の検出センサは前記電機
子コイルの外側に設けられている請求項１記載のリニア
モータ。
【請求項３】前記エンコーダスケールは磁気式エンコー
ダスケールであり、前記第２の検出センサは該エンコー
ダスケールの磁気情報を読み取る磁気センサである請求
項１又は２記載のリニアモータ。
【請求項４】前記第１のセンサは前記固定子の片方の横
面側から前記界磁マグネットに臨んでおり、前記エンコ
ーダスケールは前記固定子の反対側の横面側において該
固定子に設けられており、前記第２の検出センサは該固
定子の該反対側の横面側から該エンコーダスケールに臨
んでいる請求項３記載のリニアモータ。
【請求項５】前記第１のセンサは前記固定子の下面側か
ら前記界磁マグネットに臨んでおり、前記エンコーダス
ケールは前記固定子の横面側において該固定子に設けら
れており、前記第２の検出センサは該固定子の横面側か
ら該エンコーダスケールに臨んでいる請求項３記載のリ
ニアモータ。
【請求項６】前記エンコーダスケールは前記固定子の下
面側において該固定子に設けられており、前記第１のセ
ンサは前記固定子の横面側から前記界磁マグネットに臨
んでおり、前記第２の検出センサは該固定子の下面側か
ら前記エンコーダスケールに臨んでいる請求項３記載の
リニアモータ。
【請求項７】前記界磁マグネットは、前記固定子の周囲
領域のうち該固定子の上面上方領域を除く領域に該界磁
マグネットによる磁界の強さが最大となる領域と最小と
なる領域が得られるように形成されており、前記第１の
検出センサは該磁界強さが最大となる領域で該界磁マグ
ネットに臨むように前記可動子に設けられており、前記
磁気式エンコーダスケールは、該磁界強さが最小となる
領域に位置するように前記固定子に形成されており、前
記第２の検出センサは該エンコーダスケールに臨むよう
に前記可動子に設けられている請求項３記載のリニアモ
ータ。
【請求項８】前記界磁マグネットは、前記固定子の前記
片方の横面側で最大の磁界強さが得られるとともに前記
反対側の横面側で最小の磁界強さが得られるように形成
されている請求項４記載のリニアモータ。
【請求項９】前記界磁マグネットは、前記固定子の両横
面側のそれぞれで最大の磁界強さが得られるとともに前
記下面側で最小の磁界強さが得られるように形成されて
いる請求項６記載のリニアモータ。
【請求項１０】前記可動子は前記電機子コイルの横外側
に配置された基板を備えており、前記第１の検出センサ
は該基板に搭載されて該電機子コイル横外側から前記界
磁マグネットに臨んでおり、前記第２の検出センサも該
基板に搭載されており、前記エンコーダスケールは該基
板上の第２の検出センサに臨む位置に設置されている請
求項１記載のリニアモータ。
【請求項１１】前記基板は前記電機子コイルに通電して
前記可動子を駆動するための１又は２以上の回路部を備
えており、前記第１及び第２の検出センサは該回路部の
上方領域を除く領域で該基板に設けられている請求項１
０記載のリニアモータ。
【請求項１２】前記可動子は前記電機子コイルの下方に
配置された基板を備えており、前記第１の検出センサは
該基板に搭載されて該電機子コイル下方から前記界磁マ
グネットに臨んでおり、前記第２の検出センサも該基板
に搭載されており、前記エンコーダスケールは該基板上
の第２の検出センサに臨む位置に配置されている請求項
１記載のリニアモータ。
【請求項１３】前記エンコーダスケールは磁気式エンコ
ーダスケールであり、前記第２の検出センサは該エンコ
ーダスケールの磁気情報を読み取る磁気センサである請
求項１０、１１又は１２記載のリニアモータ。
【請求項１４】前記エンコーダスケールは光学式エンコ
ーダスケールであり、前記第２の検出センサは該エンコ
ーダスケールの光学情報を読み取る光センサである請求
項１０、１１又は１２記載のリニアモータ。
【請求項１５】前記可動子は所定方向に直線駆動される
べき被駆動体の該駆動方向を横切る方向における片側端
部に接続されており、前記第１及び第２の検出センサの
うち少なくとも第２の検出センサは、前記被駆動体駆動
時における前記可動子のヨーイング動作の中心を通る該
可動子の前記所定方向に垂直な断面を含む面又はその近
傍に配置されている請求項１から１４のいずれかに記載
のリニアモータ。
【請求項１６】前記被駆動体は画像読み取り装置におけ
る原稿画像読み取りのための光学部品を搭載したスライ
ダである請求項１５記載のリニアモータ。