JP2006084331A

JP2006084331A - ポリゴンミラーモータの偏心測定装置

Info

Publication number: JP2006084331A
Application number: JP2004269620A
Authority: JP
Inventors: Hideji Azuma; 秀治東; Yasutoku Sakumura; 泰徳作村; Masami Kajiwara; 正巳梶原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2006-03-30
Also published as: US20060055917A1; CN1750365A; CN101344386B; CN101344386A; CN100424971C; US7193730B2

Abstract

【課題】被検出部が非円筒状であっても測定が可能であり、かつ低速回転状態だけでなく、毎分数万回転の高速回転状態においても測定可能なポリゴンミラーの偏心測定装置を提供。
【解決手段】第１光源４１と第１光源から射出された第１測定光を被測定ポリゴンミラー４３で反射させた第１反射光の重心位置を検出する位置検出素子４２と、位置検出素子４２にスポットを形成させる光学系４４と第２光源４５と第２光源４５から射出された第２測定光をミラー４３で反射させた第２反射光と第２測定光がミラー面に対して垂直になる零度姿勢時に、第２反射光を検出する位置に設置した光検出素子４６およびスリット４７と光検出素子４６が第２反射光を検出した時点での第１反射光の重心位置を各ミラー面について検出する零度姿勢時の光位置検出手段と、零度姿勢時の光位置に基づいてポリゴンミラーモータの偏心を算出する偏心算出手段とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、ポリゴンミラーモータの偏心を非接触で検査する装置に関する。

従来、変位計の出力のピーク値を検出する第１ピーク検出器の他に第２ピーク検出器を設け、両ピーク検出器によるピークの差を取ることにより、偏心を検出することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、一般的には、被検出部分である回転軸が円筒状であることがほとんどであることから、被検出部分において接触型のダイヤルゲージや電気マイクロ、非接触型の静電容量変位計やレーザ変位計などを使用して、偏心測定が行われている。
特開平５−２２７７１０号公報

解決しようとする問題点は、被検出部が非円筒状であり、接触しての測定が許されないポリゴンミラーが被検出対象である場合の測定方法である。この場合、当然のことながら接触型のセンサは使用できず、一方、非接触型の静電容量変位計においては、数十μｍ程度に近接して設置することが要求され、角部分を持つポリゴンミラーにおいてはセンサとポリゴンミラーが衝突してしまうなどの問題があり測定は困難である。また、市販されているレーザ変位計では応答速度がマイクロオーダーであることから、測定可能範囲はせいぜい毎分数百回転までであり、毎分数万回転している状態での偏心測定には使用不可能である。そこで、被検出部が非円筒状であっても測定可能、かつ低速回転状態だけでなく、毎分数万回転の高速回転状態においても測定可能なポリゴンミラーの偏心測定装置を提供する。

上記課題を解決するために本発明は、巻線から固定子鉄心への熱伝導を妨げる絶縁物の一部に開口部を設け、この開口部に前記絶縁物より熱伝導性の高い樹脂材料を充填するもので、巻線の温度上昇を低減させ、モータ出力の向上および損失の少ない高効率モータを得ることができる。

上記課題を解決するための本発明に係わる代表的な手段は、第１光源と、前記第１光源から射出された第１測定光を被測定ポリゴンミラーで反射させ、反射させた第１反射光の重心位置を検出する光学的位置検出素子と、前記光学的位置検出素子にスポットを形成させる光学系と、第２光源と、前記第２光源から射出された第２測定光をポリゴンミラーで反射させ、反射させた第２反射光と前記第２測定光とが被測定ポリゴンミラーの回転方向に関して同一角度になる零度姿勢時に、第２反射光を検出する位置に設置した光検出素子およびスリットと、前記光検出素子が前記第２反射光を検出した時点での前記第１反射光の重心位置を被測定ポリゴンミラーの各ミラー面それぞれについて検出する零度姿勢時の光位置検出手段と、零度姿勢時の光位置に基づいて被測定ポリゴンミラーモータの偏心を算出する偏心算出手段とを備えたことを特徴とする。

第１光源と、前記第１光源から射出された第１測定光を被測定ポリゴンミラーで反射させ、反射させた第１反射光の重心位置を検出する光学的位置検出素子と、前記光学的位置
検出素子にスポットを形成させる光学系と、第２光源と、前記第２光源から射出された第２測定光をポリゴンミラーで反射させ、反射させた第２反射光と前記第２測定光とが被測定ポリゴンミラーの回転方向に関して同一角度になる零度姿勢時に、第２反射光を検出する位置に設置した光検出素子およびスリットと、前記光検出素子が前記第２反射光を検出した時点での前記第１反射光の重心位置を被測定ポリゴンミラーの各ミラー面それぞれについて検出する零度姿勢時の光位置検出手段と、零度姿勢時の光位置に基づいて被測定ポリゴンミラーモータの偏心を算出する偏心算出手段から構成する。

図１は一般的な偏心の定義を示している。偏心が存在しない理想状態にあるポリゴンミラー１と、偏心Ｅをもつポリゴンミラー２があるとしたとき、ポリゴンミラー１の回転中心に対するポリゴンミラー２の回転中心のズレ量Ｅを偏心と呼ぶ。本発明では、偏心Ｅのｘ方向成分Ｅｘとｙ方向成分Ｅｙをそれぞれ測定し、（式１）により偏心Ｅを求める。

図２、図３は本発明の測定原理を示したもので、第１の発明を代表例にして記載する。仮にポリゴンミラーは４面であり、ポリゴンミラーモータが回転状態にあるとする。ミラーが紙面上でまっすぐに上方向を向いたときのミラーの姿勢を零度姿勢とすると、ポリゴンミラーモータの１回転中には４つの零度姿勢（１）〜（４）が存在する。ポリゴンミラーが偏心を持っていると、零度姿勢（１）〜（４）で見たとき紙面上の縦方向にミラー面の変位が生じる。この変位に関して、零度姿勢（１）と零度姿勢（３）との間の変位ｘ１３がＥｘ（あるいはＥｙ）、零度姿勢（２）と零度姿勢（４）との間の変位ｘ２４がＥｙ（あるいはＥｘ）であり、これらＥｘ、Ｅｙを（式１）に代入することによって偏心Ｅを算出することができる。

測定方法は、第１光源２１を光学レンズ２４（たとえば対物レンズ）を通し、ポリゴンミラー２３で反射させ位置検出素子２２（たとえばＰＳＤ）に入射させる。ここで、位置検出素子はポリゴンミラーモータの回転方向に位置検出が可能なように横方向に設置する。また、ミラーが零度姿勢になったことを検出するため、第２光源２５、光検出素子２６（たとえばフォトダイオード）、スリット２７を紙面でみて同一直線上に配置する。ポリゴンミラーモータの２１回転中の位置検出素子の出力と光検出素子の出力の例を示したものが図３であり、それぞれ４つの山が存在する。光検出素子出力の立ち上がり（あるいは機械的配置により立ち下がり）のエッジが発生した時点がミラーの零度姿勢時であり、４つのエッジ発生時点を見ると、偏芯量に応じてそれぞれの位置検出素子の出力レベルに差が出る。ミラー姿勢（１）と（３）での位置検出素子出力レベルの差をＡ１３、ミラー姿勢（２）と（４）での位置検出素子出力レベルの差をＡ２４とすると、第１光源の光軸に対する第２光源の光軸の角度をθとしたとき、（式２、３）とすることができ、これによりＥｘ、Ｅｙを、（式１）により偏心量Ｅを求めることができる。

図４は第１の発明の説明図である。第１光源４１を光学レンズ４４（たとえば対物レンズ）を通し、ポリゴンミラー４３で反射させ位置検出素子４２（たとえばＰＳＤ）に入射させる。ここで、位置検出素子４２はポリゴンミラーモータの回転方向に位置検出が可能なように横方向に設置する。また、ミラーが零度姿勢になったことを検出するため、第２光源４５、光検出素子４６（たとえばフォトダイオード）、スリット４７を紙面でみて同一直線上に配置する。第２光源４５、光検出素子４６、スリット４７の配置を横方向からみたものが図５である。

図６は第２の発明の説明図である。第１光源６１を光学レンズ６５（たとえば対物レンズ）を通し、ポリゴンミラー６３で反射させ位置検出素子６２（たとえばＰＳＤ）に入射させる。ここで、位置検出素子６２はポリゴンミラーモータの回転方向に位置検出が可能なように横方向に設置する。また、ミラーが零度姿勢になったことを検出するため、第２光源６６を光路変換手段６４（たとえばビームスプリッター）で透過させ、ポリゴンミラー６３で反射させた反射光を光路変換手段６４で反射させ、スリット６８を前面に置いた光検出素子６７（たとえばフォトダイオード）に入射させる。

図７は第３の発明の説明図である。第１光源７１を光学レンズ７５（たとえば対物レンズ）を通し、ポリゴンミラー７３で反射させ位置検出素子７２（たとえばＰＳＤ）に入射させる。ここで、位置検出素子７２はポリゴンミラーモータの回転方向に位置検出が可能なように横方向に設置する。また、ミラーが零度姿勢になったことを検出するため、第２光源７６を光路変換手段７４（たとえばビームスプリッター）で反射させ、ポリゴンミラー７３で反射させた反射光を光路変換手段７４で透過させ、スリット７８を前面に置いた光検出素子７７（たとえばフォトダイオード）に入射させる。

図８は第４の発明の説明図である。第１光源８１を光学レンズ８４（たとえば対物レンズ）を通し、ポリゴンミラー８３で反射させ位置検出素子８２（たとえばＰＳＤ）に入射させる。ここで、位置検出素子８２はポリゴンミラーモータの回転方向に位置検出が可能なように横方向に設置する。また、ミラーが零度姿勢になったことを検出するため、第２光源８５を平行光に変換するための光学レンズ８６に通し、平行光がミラーのエッジ部をかすめるように第２光源８５を配置する。その平行光を検出できる位置に光検出素子（たとえばフォトダイオード）を配置する。第４の発明の出力信号例が図９であり、位置検出素子出力と光検出素子の出力例を示している。かすめた光がもっとも光検出素子に入光する時、すなわち、かすめたミラー部が第２光源８５に対して垂直になる時点が光検出素子出力がピークを示す部分である。各面のピークを示した時点でそれぞれの位置検出素子出力を検出し、（式１）〜（式３）を用いることで偏心量Ｅを算出することができる。

本発明のポリゴンミラーモータの偏心測定装置は、回転状態にあるポリゴンミラーモータのポリゴンミラーの偏心測定に有用である。

本発明の実施例１における偏心定義の説明図本発明の実施例１における偏心測定原理の説明図本発明の実施例１における偏心測定の信号出力説明図本発明の実施例２における第１の発明の装置構成説明図本発明の実施例２における第１の発明の装置構成補足説明図本発明の実施例２における第２の発明の装置構成説明図本発明の実施例２における第３の発明の装置構成説明図本発明の実施例２における第４の発明の装置構成説明図本発明の実施例２における第４の発明の信号出力説明図

符号の説明

１偏心が存在しない理想状態にあるポリゴンミラー
２偏心Ｅをもつポリゴンミラー
２１、４１第１光源
２２、４２、６２、７２、８２位置検出素子
２３、４３、６３、７３、８３ポリゴンミラー
２４、４４、６５、７５、８４、８６光学レンズ
２５、４５、６６、７６、８５第２光源
２６、４６、６７、７７光検出素子
２７、４７、６８、７８スリット
６４、７４光路変換手段

Claims

第１光源と、前記第１光源から射出された第１測定光を被測定ポリゴンミラーで反射させ、反射させた第１反射光の重心位置を検出する光学的位置検出素子と、前記光学的位置検出素子にスポットを形成させる光学系と、第２光源と、前記第２光源から射出された第２測定光をポリゴンミラーで反射させ、反射させた第２反射光と前記第２測定光の両光が被測定ポリゴンミラーのミラー面に対して垂直になる零度姿勢時に、第２反射光を検出する位置に設置した光検出素子およびスリットと、前記光検出素子が前記第２反射光を検出した時点での前記第１反射光の重心位置を被測定ポリゴンミラーの各ミラー面それぞれについて検出する零度姿勢時の光位置検出手段と、零度姿勢時の光位置に基づいて被測定ポリゴンミラーモータの偏心を算出する偏心算出手段とを備えたことを特徴とするポリゴンミラーの偏心測定装置。
第１光源と、前記第１光源から射出された第１測定光を被測定ポリゴンミラーで反射させ、反射させた第１反射光の重心位置を検出する光学的位置検出素子と、前記光学的位置検出素子にスポットを形成させる光学系と、第２光源と、前記第２光源から射出された第２測定光を透過する光透過部およびポリゴンミラーで反射させた第２反射光を反射させる光反射部を有する光路変換手段と、前記第２反射光と前記第２測定光の両光が被測定ポリゴンミラーのミラー面に対して垂直になる零度姿勢時に、前記光路変換手段によって反射された第３反射光を検出する位置に設置した光検出素子およびスリットと、前記光検出素子が前記第２反射光を検出した時点での前記第１反射光の重心位置を被測定ポリゴンミラーの各ミラー面それぞれについて検出する零度姿勢時の光位置検出手段と、零度姿勢時の光位置に基づいて被測定ポリゴンミラーモータの偏心を算出する偏心算出手段とを備えたことを特徴とするポリゴンミラーの偏心測定装置。
第１光源と、前記第１光源から射出された第１測定光を被測定ポリゴンミラーで反射させ、反射させた第１反射光の重心位置を検出する光学的位置検出素子と、前記光学的位置検出素子にスポットを形成させる光学系と、第２光源と、前記第２光源から射出された第２測定光を反射させる光反射部およびポリゴンミラーで反射させた第２反射光を透過させる光透過部を有する光路変換手段と、前記第２反射光と前記光路変換手段で反射させた前記第２測定光の両光が被測定ポリゴンミラーのミラー面に対して垂直になる零度姿勢時に、前記光路変換手段によって透過された前記第２反射光を検出する位置に設置した光検出素子およびスリットと、前記光検出素子が前記第２反射光を検出した時点での前記第１反射光の重心位置を被測定ポリゴンミラーの各ミラー面それぞれについて検出する零度姿勢時の光位置検出手段と、零度姿勢時の光位置に基づいて被測定ポリゴンミラーモータの偏心を算出する偏心算出手段とを備えたことを特徴とするポリゴンミラーの偏心測定装置。
第１光源と、前記第１光源から射出された第１測定光を被測定ポリゴンミラーで反射させ、反射させた第１反射光の重心位置を検出する光学的位置検出素子と、前記光学的位置検出素子にスポットを形成させる光学系と、第２光源と、前記第２光源から射出された第２測定光を平行化する光学系と、被測定ポリゴンミラーの端部をかすめた第２測定光を検出する光検出素子と、前記光検出素子が前記第２測定光を検出し、前記光検出素子の出力信号のピーク値を算出するピーク演算手段と、前記ピーク演算手段にてピーク値を検出した時点での前記第１反射光の重心位置を被測定ポリゴンミラーの各ミラー面それぞれについて検出する光位置検出手段と、被測定ポリゴンミラーモータの偏心を算出する偏心算出手段とを備えたことを特徴とするポリゴンミラーの偏心測定装置。