JPS5853733A - 静不釣合量測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、Ｈえｄ電子写真Ｉｌ写機に用いる揺動ミラー
の如き部材の静不釣合量を測定するための静不釣合量測
定方法に関する。

本出願人は、先に高速露光が可能な揺動セラー駆動装置
を提案した。このミラーを設置したＩＩ写様において社
、機内に設けられた光源からの放射光をミラーで反射さ
せて原稿面を照射し、弧状モータによりミラーを揺動す
れケ、撒う−がらの反射光で原稿面の露光走査ができる
機構になっている。ミラーの揺動に際しては、ミラーの
揺動状態を角度検ｔＨ器で監視し、予め決められている
揺動パターンの目標値と、前記角度検出器から得られる
ミラー揺動角とを時々刻々比較し、その偏差を制御装置
に加えて、弧状七−夕のコイルに流す電流値を制御すみ
よ５になって込る。

との電ツーを高精度Ｋ１ｍ動制御するためには。

その制御特性を最適なもの忙しなければならない。

ところで、この装置の回動する部分を、その回動中心を
０とする回動体として見做した場合、回動体の重心Ｇけ
回動中心Ｏとは一般に一致しない。

回動中心０から重心Ｇまでの距離を凡９回動体の重量を
Ｗとすると、この装置を回転自在に支承し几ときの枠手
釣合量は（Ｗ−Ｒ）（ｊ’−ｍ）で定義され、回転自在
に支承した状態で回動体が静止すると第１図中）に示す
ように回動体の重心Ｇは回動中心Ｏの垂直線上に来る。

この回動体に既知の回転トルクＴ（ＩＩ−ｃｌＬ）を加
え、そｎが釣合ったときの平衡方程式は次の（１）式の
ようになる。

Ｔ＝Ｗ−Ｒ−ｓｉｎθ　　　　　　　　−・−（１）こ
の角度−は第１図（ａ）に示すように１回動体の最初の
静止位置からトルクを与えて釣合った位置までの変位角
を示す。従って回動体と釣合うように与えた回転トルク
Ｔは既知であるから、次の（２）式により、前記変位角
０を測定することによって枠手釣合量を求めることかで
きる。

ところが前記（２）式の説明は、被測定物を回転自在に
支承する支承部と被測定物との間に摩擦トルクが無いこ
とが前提である。従って実際には支承部と被測定物との
関に摩擦シルクが存在する究め、前記（２）式で枠手釣
合量を測定した場合には測定値のばらつきが大きい。

本発明の目的は、前述のような欠点を解消し、精度の高
い枠工釣合量測定方法を提供するｋある。

この目的を達成するため１本発明は、枠手釣合量を測定
しようとする被測定物を回動自在に支承する支承部材と
、その支承部材に支承された静止状ＩＩＨｃある前記被
測定物ＩＣｌ１１ｍ転トルクを付加するトルク付加手段
と、被測定物のトルク付加前の静止位置からトルクを付
加してそのトルク量と釣合った状態で静止した位置まで
の回動変位角を検出する変位角検出手段とを備え、前記
トルク付加手段により被測定物に既知の回転トルクを第
１０方同に付与し、そのトルク量と釣合った状態で静止
した位置までの第１の回動変位角を検出して、それらト
ルク量とｇｔの回動変位角とで第１の枠手釣合量を求め
、ついで被測定物に前記の釣合ったトルク量と同じトル
ク量を第２の方向に付与して。

そのトルク量と釣合った状態で静止した位ｔまでの第２
０回動産位角を検出して、それらトルク量と第２の回動
変位角とで第２の枠手釣合量を求め、前記第１の枠手釣
合量と第２の枠手釣合量との平均値を演算することを特
徴とする。

揺動ｔラーなどの礼測定物を支承部に回転自在に支承し
た際の被測定物と支承部との間の摩擦トルクをＴｒとす
る。付加シルク零の場合、つま夛被測定物を支承部に支
承したままの状態のとき、被測定物は不釣合量Ｗ、Ｒを
有したまま摩擦シルクＴｒが存在するので、第２図（ｂ
）Ｋ示すように被測定物の回動中心と重心を結ぶ線は１
重力方向（回動中心よシの垂ＩＩ）からある角度離れた
位置で静止する。この角度範囲を０１　とすると、次の
（！１）式か成立する。

Ｗ−Ｒ−１ｉｆｌ＃１＝　±’］［’ｒ　　　　　　　
　　　　　　　　　　　・・・　・・・　（３）次に被
測定物に既知の回転トルクＴを加えたとき、被測定物の
釣合位置も摩擦）ルクＴｒとの関係から所定角度θに対
しである角度範囲で静止する。この角度範囲を第２図（
５１）　Ｋ示すように＃、とすると１次の（４）式が成
立する。

Ｔ±Ｔｒ−Ｗ−Ｒ，５ｉｎ（θ±＃、　）　　　　−−
−−−・（４）従って既知のトルクＴを加えて被測定物
が釣合′：）７′Ｉ−ときの枠手釣合量〔Ｗ・凡〕は１
次の（５）式の範囲内ＫＴｏることになる。

・・・・・・（５） 集３図の線分ムは前記（５）式で現わされる範囲、すな
わち枠手釣合量の真理値に対する誤差範囲を示す。図中
の線分Ｂは支承部に回転自在に支承された被測定物を自
由運動（付加トルク零）させたとき静止した位置が動方
向に対して第２図において左側の場合、また線分Ｃは同
様に静止し次位置か右側の場合の枠手釣合量の測定範囲
をそれぞれ示している。

本発明は、被測定物を支承部に回転自在に支示し、その
被測定物ｋａ知の回転シルクを例えけ時計回り方向に付
与して、被測定物が前記付加トルクによって回動する角
度（変位角）が予め設定され几角度範囲内に入って釣合
ったとき、その第１の変位角と付加トルクとｋよって第
１の枠手釣合量を演算する。次に前の段階で最終的に付
与した回転トルクと等しいトルクを今後は前とは度対方
向、すなわち反時計方向へ付与し、釣合った位置までの
篤２の変位角を測定して、その変位角と付加トルクとに
より第２の枠手」合量を演算する。

しかるのち前記ｍｌの枠手釣合量と第２の枠手釣合量を
合計し、その値を２で割算し友値を被測定物の枠手釣合
量とするものである。この本発明の方法によって測定さ
れる誤差範囲をＩＩ３図の線分りで示す。

次に本発明の枠手釣合量の具体的な方法について説明す
る。第４図ないし１ｇ６図は、枠手釣合量の測定装置を
示す図である。基台１上には所定の間隔をおいて第１支
承台２と第２支承台３とが配置され、その間に被測定物
である回動体４が支承される。第１支承台２と無２支承
台３には、それぞれベアリングＳを介して第１支承軸６
と第２支承軸Ｔ、とが回転自在にかつ同軸線上に支持さ
れ、互に対向した側に尖端部８が形成されている。図示
していないが、基台１上にはガイド用の溝が刻設され、
前記第２支承台３をこの溝に沿って移動することにより
、第１支承台２との間隔が調整できるようになっている
。

ｇｔ支承軸６の反尖端部側には、周方向に沿って等間隔
に多数のスリット（図示せず）を設けたスリット円板９
が同軸上に連結され、それの外周近傍にはスリット円板
９をまたぐようｋして発光素子１０と受光素子１１とを
備えた７オトセンサ１２が設置されている。このスリッ
ト円板９と７オト七ンサ１２とで、変位角検出手段が構
成されている。

８２支承軸Ｔの反尖端部＠は、ベアリング５によって回
転自在に支持されたキャップ１３内に摺動自在に挿入さ
れ、その端部とキャップ１３の底部との間ｋＦｉスプリ
ング１４が介在されている。

また第２支承軸７の長手方向の中間にはストッパー１５
が設けられており、従って第２支承軸Ｔはスジツバ−１
５がキャップ１３の開口端と当接するまで後退すること
ができる。

回動体４の両側に突設された回動軸１８Ａ、１＠Ｂの端
面には、前記第１支承軸６および第２支承軸７の尖端部
８が嵌合する窪み１Ｔがそれぞれ形成されている。

回動体４を第１支承軸６と第２支承軸Ｔとの間で支承す
るｋは、最初、第２支承軸Ｔをスプリング１４の弾性に
抗して後退し、ｇｔ支承軸６との間に回動体４を配置し
、一方の回動輪１６五に形成された窪み１７を第１支承
軸６の尖端部８に嵌合する。次にスプリング１４の復元
力で第２支承軸１を押し出し、その尖端部８を回動軸１
８Ｂに形成された窪み１７に嵌合することｋよ〕１回動
体４はがたつきのない状態で第１支承軸６と＃Ｉ２支承
軸Ｔとの間に支承される。

前記スリット円板９の後ｇｔＨｃは、トルク付加手段１
−か設置されている。このトルク付加手段１１ＫＦｉｊ
ｌＥ５図に示すように、駆動用のサーボモータ１ｓがあ
）、その回転軸２０にはモータ速度制御用エンコーダ２
１と第１プーリ２２とが取や付けられている。第１プー
リ２２と対応して篤２ブー９２３が配置され、その間に
はベルト２４が張架されている。連結軸２５を介して第
２プーリ２３と連動する支持円板２６には、第６図に示
すようｋその周方向に沿って給間隔に複数、例えば８個
のヨーク２７がそれぞれ固定されている。この璽−り２
Ｔは第５図に示すように断面形状がフ字状をしておりｓ
”−り２Ｔの一方の端部内面に＃ｉ未久磁石２８が固着
され、永久磁石２８とヨーク２７の他端との間に設けら
れた空隙２９には界磁磁束が形成される。ヨーク２７と
永久磁石２Ｂで磁気回路部が構成される。

周方向に配置された冒−り２Ｔの内側には良導電体から
なる回転板３０が前記連結軸２５と同軸線上に配置され
、その周辺は前記界磁磁束と鎖交するようＫ１１ｍ２ｅ
内に延びている。この回転砺３０Ｆ！前記磁気回路部に
接触しておらず、磁気回路部とけ独立して回転で営るよ
うｋなっている。

前記磁気回路部が回転板３ｏの周方向に沿って旬間９４
ｔＣＩｌ数配列されて込ると、回転板３ｏの回転が円滑
で、安定し之出カトルクが得られる。回転板３０の中央
にはトルク伝達軸３１が取）付けられ、トルク伝達軸３
１の先端は第４図に示すようにスリット円板９に連結さ
れている。従って回動体４．第１支承軸６．第２支承軸
７．スリット円板９１回転板５ｏｔｉ−緒に回転するよ
うｋなっている。

前記トルク付加手段１８において、モータ１９が一定の
角速度ω０で所定方向に回転すると、その駆動力は瀉１
プーリ２２．ベル）２４．１Ｉ２７−リ２３を介して支
持円板２８に伝達され、第１プーリ２２と＃！２プーリ
２３の径が略しいとｆ！ｒＫは各磁気回路部の角速度ω
はω＝ω０で回転する。

前記プーリ２２．２３．ベルト２４を動力伝達機構に用
いると、それらＫよって高周波の微小振動が吸収畜れる
。また菖２グーリ２３の径を大きくして慣性モーメント
を大きくすれば、さらに安定した回転が得られる。この
ときモータ１９と磁気回路部の回転速度比は第１１−リ
２２と第２１−９２３の径に度比阿する。そしてこの回
転により回転＆３０には渦電流が発生し、その結果回転
板３０は磁気回路部と同じ方向に回転させようとするト
ルクを受ける。この出力シルクをＦとし、空８１２１１
の磁束密度をＢｇとすると、下記のような関係式が成シ
立っ。

Ｐ＝α・Ｂｇ、ω なお、式中α社回転＆３Ｇの材質、形状および回転中心
と磁気回路部との位ｌＩｌ関係、Ｓ定湿度などＫよって
決まる定数である。従ってこの関係式から、αおよびＢ
ｇをめる一定の値に設定すれｄ％磁気回路部の角速度ω
０　、換言すればモータ１９の角速度ωを変えることＫ
よハそれＬＩｔＭした出力トルクＦを得ることができ、
微小トルクからかなり大きな値のトルクまで自由に出力
できる。

第７図は枠手釣合ｔｍ定装置の動作制御をｌ１２明する
几めのプルツク図、第８図はその測定装置の動作順序を
説明するためのフルーチャートである。

第７図において３２は基準パルス発生器、３３祉フエー
ズ田ツクドループ（ＰＬＬ）、３４は増幅器。

３５はサーボアンプ、３１は増幅および波形整形用のコ
ンパレータ、３８はｌ／Ｎ分周器で、これらとサーボモ
ータ１９および速度制御用エンコーダ２１とでＰＬＬ方
弐によるモータの途度制葺部３Ｂが構成されている。＊
記基準パルス発生器３２からは、常に一定の周波数ｆ、
を有する基準パルスが発生する。一方、サーボモータ１
９０回転速度を常に監視している速度制御用エンコーダ
２１からは回転速度に応じて周波数Ｎｆｏのパルス信号
が出力され、外部からカウント数を可変できるｔ／Ｎ分
周器３８を通り、前記基準パルスと共Ｋ　ＰＬＬ３３に
入力されて比較される。そして両信号の比較結果に基づ
く差分信号に応じてサーボモータ１９に電流か供給され
、ｌ／Ｎ分周器３８がＮ−１のとき基準パルス信号と速
度制御用エンコーダ２１からのフィードバック信号との
周波数が等しくなるよ５に、サーボモータ１９の速度制
御かなされる。増幅器３４は、速度指定によって速度が
変更になっても速度制御系のループゲインが変化しない
ようにゲインが可変の増幅器である。

５ｓＦｉμｍＣＰＵ、Ｉ１０ボーシ、ＲＯＭ、ＲＡＭな
どを備えた演算処理部、４０はサーボモータ１９の定速
を判定する定速判定回路、４１は演算処理部３９からの
速度指定コード信号４２を増幅器３４と分周器３８に送
信する速度指定エンコーダ。

４３＃ｉ前述し定トルク付加手段１８の回転板３゜と連
動してそれの回転角度を検出する変位角検出部、４４は
コンパレータ、４５は変位角検出部４３からのパルス信
号を読み取って演算処理部３１１に入力するアップダウ
ンカウンタで、二〇カウンタ４ｓ内には変位角検出部４
３によって発生するπカ位相ずれ次２つのパルス信号を
使って回転方向の正逆を判定してカウンタに加算するか
減算丁ゐかの判定回路も含まれている。４６辻モノ！ル
チバイブレータ、４１はドライバー、４８杜マーキング
用ブテンジヤー、４１１Ｈ紫−叱スタなどの温度検出器
、５ｏＦｉ増幅器、５１は演算処理部３９からのコンバ
ート開始信号５２によって変換動作が開始されて温度検
出器４９からの検出信号を演算処理部３９に入力するア
ナ四グーディジタル信号変換器である。

前にトルク付加手段１８について説明する際。

出力トルクＦはサーボモータ１９０角速度ω・に比岡す
ることを述べたが、これは温度が一定であるという条件
の下である。従って温度が変化すれば回転板３０の導電
率が変わル、式中のαが変化して、出力トルクＦが変動
する。従って精確な枠手釣合量を求めるためには、枠手
釣合量測定装置によって測定された値を温度捕正係数に
よって補正する必要かある。なお、温度検出器４９は、
籐４図に示すようにトルク付加手段１８の近傍に設置さ
れる。

次に枠手釣合量測定装置の動作順序について鮪８図とと
もに説明する。

第４図に示すように被測定物である回動体４を枠手釣合
量測定装置の第１支承軸６と籐２支承軸７との関に支承
して、枠手釣合量の測定がスタートする。最初、測定装
置の入力部（図示せず）Ｋある測定開始ボタンが押され
、演算処理部３９ではそのボタンが押され友かどうかの
判定がなされる。測定開始ボタンのＯＮＫより、例えに
速度制御部３９．変位角検出部４３などが作動可能な状
ＩＩＫなる。

籐１支承軸６と第２支承軸Ｔとの間に支承された回動体
４はフリーな状Ｓ％すなわち自由回転できる状態にある
から１回動体４の重心Ｇが回動中心の下にくるように回
動してそこで静止する。回動体４の振動が静止したか否
かは、変位角検出部４３かものパルス信号を計数するア
ップダウンカウンタ４５からの出力が変化しないととに
よって判断できる。回動体４が静止すると演算処理部３
−からのマーキング信号５３によりマーキング用プツン
ジャー４８がＯＮされ、マーキング機構（ａｉｌ示せず
）のペン先か、回動体４の端面に取り付けられた重心位
置調整装置（図示せず）の外周部で回動体４の回動中心
と水平の位置にマーキングされる。従ってこのマーキン
グ位置から９０度ずれた線上に重心ＧがあることＫなり
、回動中心を通る垂線に対してマーキング位置が何度ず
れているかを予め把握しておけば、七のマーキング位置
からずれ角度を減算した方向が回動体４の不釣合方向に
なる。このようなことから、回動中心を通る垂線とマー
キング位置とのずれ角度が把握できておれば、マーキン
グ位置はどの位置でありてもよい。

次に演算処理部３９からのリセツＦ信号５４により、ア
ップダウンカウンタ４５のカウントがリセッＦさｎ、新
もたにカウントスタートの状態になる。そしてトルク付
加手段１８におけるサーボモータ１９が回転し始め、速
度制御部３９の機能によりモータ１ｇの回転数が検定速
度になるように速度制御される。指定速度は例えばＮ＝
ｔからＮ＝２０までの２０段ｌｌＫ予め分けられておシ
、最初は最小回転数のＮ＝１の速度指定かなされる。

この速度指示コード信号４２は、前述のように演算処理
部３ｉｌから速度指定エンコーダ４１を介して増幅器３
４と分周器３８に入力される。モータ１８が指定速度に
達して一定にたつ几かどうかは、毫−タ速度制御用二ン
コー゛ダ２１からの検出信号に基いて定速判定回路４０
で判定され、定速になると次のステップに移る。

）ルク付加手段１８から出力される定Ｆルクは）ルク伝
達軸３１および第１支承軸６を介して回動体４に伝達さ
れ、それによって回動体４はトルク付加手段１８０回転
板３０と同じ方向例えば時針回り方向に回動される。こ
の回動で回動体４には枠手釣合量による回転モーメント
が生じ、この回転モーメンシと付加トルクとが釣合う位
置まで変位して静止する。この静止位置までの変位角が
予め設定されている測定範囲内に入っているか否かは、
変位角検出部４３によって検出される。この測定範囲は
３０〜９０度、好ましくは５０〜８０度に規定されてお
り、測定範囲の上限９０度をβ、。

下限３０度をβ１としている。変位角がβ嘗を越えると
回動体４鉢付加Ｆルクによって回転するため測定不可能
でＴｏ）、一方、変位角がβ童より小さいと測定誤差が
出やすく高い精度が得られない。

従って最初、変位角がβ！を越え友かどうかの判定かな
され、越えていなけれｄ回動体４が静止したことを確認
して、次は変位角がβ１以上であるかどうかの判定がな
される。

Ｎ−１の速度指定で、回動体４の変位角が測定範囲、す
なわち１重からβ、の範囲内に入っておれば、サーボモ
ータ１９の同転を停止したのち、演算処理部３９で第１
の変位角をもとにして回動体４の第１の静子釣合量ＣＩ
）が演算され、その値が演算処理部３９のＲＡＭに一時
記憶される。

次にトルク付加手段Ｉｌｌよシ、前記変位角が測定範囲
（β、からβ雪の間）内に入って釣合ったときと同じ回
転トルクで今度は反対方向、すなわち反時計回り方向に
回動体４を回動せしめる。その後サーボモータ１９０回
転速度が一定になったかどうか、回動体４が静止し几か
どうかの判定が前述と同様になされ、静止した状態での
側２の変位角が測定されたのちサーボモータ１１４Ｆ）
回転を停止する。そして演算処理部３ｓで第２の変位角
をもとにして第２の枠手釣合１（Ｉｔ）が演算され、こ
れと前記第１の静子釣合量（１）の平均値（鳳）か算出
される。

そして温度検出器４ｇからの検出信号に基づいて演算処
理部３９で温度補正係数が算出され、この温度補正係数
によシ平均静不釣合量（璽）の温度補正かなされ、さら
に補正後の静子釣合量（ＴＶ）をもとｋして重心位置調
整装置の調整量（Ｖ）を演算する。これら補正後の静子
釣合量（！■）および重心位置調整装置の調整量（Ｖ）
などは、枠手釣合量測定装置の表示部（図示せず）Ｋ表
示されて、一連の測定操作が終了し、後は測定結果に従
って重心位置調整装置で回動体４の重心位置を調整すれ
ばよい。

なお、前記第１の静子釣合量（１）を求める際、速度指
定コードＮ＝＝ｔでは回動体４の変位角がβ。

より小さい場合には、速度指定コードをＮ＝２・３・・
・・・・のよ５に徐々に上げて、すなわち付加シルク量
を徐々に増やして、変位角か測定範囲内に入るまで、好
ましくはβ、に近ずくまで前述と同様の信号処理を繰り
返して、静子釣合量の測定を行なう。

速度指定コードＮ＝１で回動体４の変位角がβ意を越え
てしまうと、最小釣合量かどうか、すなわちＮ＝１かど
うかチェックし、Ｎ＝１の場合にはサーボモータ１９の
回転を停止したのち、不釣合量測定限界以下である旨と
、重心位置調整装置の調整量零の表示をして、測定操作
を終了する。

変位角がβ會を越え、しかも最小釣合量（Ｎ＝１）でな
いと判定されると、その測定はＦルク増加段１ｉＩＩに
おいて何んもかの障害、例えば同動体４に手が触れたと
か風が当ったとかなどの障害を生じたことを示している
。すなわち１例えば速度指定がＮ＝６で変位角がβ置を
越えておらず、Ｌ−３５にもβ１未満であると、次のス
テップとして速度指定は１段階上げられてＮ＝７になる
力１、このとき測定した変位角が一挙に／電を越えてし
まうことかあると、その測定操作には前述のような障害
を生じたと判定される。この場合、測定やシなおしの旨
が表示され、測定は一旦停止される。

この例では速度指定コードＮを１から順次上げる場合に
ついて説明したが、最初、中腎の速度指定コードを運ん
で変位角を見て、測定範囲の上限／雪を越えているか否
かを判定して、その判定結果に基づいて付加トルクを増
加した夛減少し元シすることもできる。

本発明は前述のような構成になっており、静子釣合量の
測定精度を簡単な方法により向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、Φ）は回動体における静子釣合量の測定
原理を説明するための原理図、第２図（ａ）　、　（Ｅ
））は摩ｔＩｋ）ルクに基（重心位置のばらつき状態を
説明するための概略図、第３図は各種の測定法によるば
らつき範囲を示す特性図％第４図は本発明の実施例に係
る枠手釣合量測定装置の要部を断面とした側面図、第５
図はその枠手釣合量測定装置のトルク付加手段の一部を
断面とした側面図、第６図は第５図Ｘ−Ｘ線上の断面図
、第７図はその枠手釣合量測定装置の動作制御を説明す
るためのプ田ツク図、第８図はその静子釣合量測定装置
の動作順序を説明するための７シーチヤートである。 ４・・・・・・回動体、６・・・・・・第１支承軸、７
・・・・・・第２支承軸、９・・・・・・スリン）円板
、１２・・・・・・７オシ七ンサ、１８・・・・・・シ
ルク付加手段Ｔｌ　　ｒＥＴ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 静不釣合量を測定しよ５とする被測定物を回動自在に支
   承する支承部材と、その支承部材に支承されｔ静止状態
   にある前記被測定物に＠転トルクを付加するトルク付加
   手段と、被測定物のトルク付加前の静止位置からトルク
   を付加してそのトルク量と釣合つ几状態で静止した位置
   までの回動変位角を検出する変位角検出手段とを備え、
   前記トルク付加手段により被測定物に既知の回転トルク
   を第１の方向に付与し、そのトルク量と釣合った状態で
   静止した位置までの第１０回動変位角を検出して、それ
   らトルク量と第１の動動変位角とで第１の静不釣合量を
   求め、ついで被測定物に＃記の釣合ったトルク量と同じ
   トルク量を第２の方向に付与して、そのトルク量と釣合
   った状態で静止した位置までのＩＩ２の回動変位角を検
   出して、それらトルク量と第２の回動変位角とて第２の
   静不釣合量を求め、前記第１の静不釣合量と第２の静不
   釣合量との平均値を演算することを特徴とする静不釣合
   量置定方法。