專利名稱：多面鏡電機的偏心測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及對在激光束打印機或彩色復印機等當中使用的多面鏡 電機的偏心率進行非接觸測量的裝置。
背景技術：
一般說來，對于電機來說，發生偏心起因于軸的振擺。在各種驅 動盤用的主軸電動機中，應該竭力避免這樣的偏心。測量這種偏心， 由于作為被檢測部分的轉軸幾乎是圓筒狀的， 一般在被檢測部分中使 用接觸型的度盤表或電動測微計，或者非接觸型的靜電電容位移計或 激光位移計來進行。
在比如日本專利申請特開平5-227710中公開了這種偏心的具體測 量方法。除了檢測位移計輸出峰值的第一峰值檢測器以外，設有第二 峰值檢測器，通過取兩個峰值檢測器得到的峰值的差來測量出偏心的 方法是已知的。
另外，在多面鏡電機的情況下，被檢測部是多面體的鏡面，即非 圓筒狀的，由于不允許進行接觸型的測量，測量方法就完全不同。當 然不能使用接觸型傳感器。而在非接觸型靜電電容位移計的情況下， 由于要求設置接近幾十微米的程度，在具有角部分的多面鏡中產生了 傳感器與多面鏡的沖突等問題，使得難以進行測量。而由于一般市場 上銷售的激光位移計，其響應速度為微秒級，可以測量的范圍最多不 過是每分鐘幾百轉，而在像多面鏡電機那樣每分鐘幾萬轉的狀態下， 進行偏心的測量是不能使用的。
多面鏡電機用在激光束打印機或彩色復印件等當中，由于其直接 關系到印刷的質量，要求有極高的精度。多面鏡直接連接著無電刷直
流電機的輸出軸，以每分鐘幾萬轉的高速旋轉，作為在高速旋轉的狀 態下進行動態偏心測量的方法，已知有比如日本專利申請特開平
2-204713的方法。
圖9表示現有的多面鏡電機的偏心測量裝置的構成圖。固定在電 機轉軸80上的多面鏡81以高速旋轉。由第一激光源82射出的激光束 Ll以一個角度照射在此多面鏡81上。由其反射的激光束L2，通過圓 柱狀透鏡87入射到能夠檢測出通過后的激光束位置的位置檢測器83 上。
另外，由第二激光源84射出的激光束L3，通過半反射鏡(half mirror) 85，通過后的激光束L4照射到多面鏡81上。由其反射的激光 束L5再入射到半反射鏡85上，其反射光L6入射到觸發發生器86中。
在此如圖9所示，當多面鏡81的反射面與入射的激光束L4相垂 直時，反射的激光束L5入射到半反射鏡85中，其反射光L6入射到觸 發發生器86中。從而，當多面鏡81處于該圖的狀態時，由觸發發生 器86產生觸發信號，觀察此時位置檢測器83的輸出信號就能夠測量 偏心量。
但是，當多面鏡81與該圖的狀態形成一個角度時，除了由第二光 源84射出的激光束L3，通過所示激光束L5、 L6的路徑，入射到觸發 發生器86的狀態以外，也會發生由第一光源82射出的激光束Ll經過 上述激光束L5、 L6的途徑入射到觸發發生器86中的狀態。從而，必 須將觸發發生器86的輸出信號分離出由第一光源82產生的偽觸發信 號，取出由第二光源84產生的真觸發信號就成為一個課題。
發明內容
本發明的多面鏡電機偏心測量裝置包括如下的結構。
包括第一光源；由多面鏡反射自第一光源射出的第一測量光、
對所反射的第一反射光的位置進行檢測的光學位置檢測元件；第二光 源；由多面鏡反射自此第二光源射出的第二測量光、對所反射的第二 反射光的位置進行檢測的光檢測元件；和在此光檢測元件檢測第二反 射光的時刻計算光學位置檢測元件的輸出的偏心計算器。
在此，構成為，第二測量光和第二反射光具有規定的角度，第一 測量光和第一反射光構成的平面與第二測量光和第二反射光構成的平 面互相垂直。
按照此結構，沒有必要使用半反射鏡之類的光學部件，成為極其 簡單的光學系統。也沒有必要分離偽觸發信號，使其結構成為極其簡 單的電氣系統。這樣的本發明多面鏡電機偏心測量裝置由于結構簡單 而降低了成本，能夠提供高精度的多面鏡電機的偏心測量裝置。
圖1是涉及本發明第一實施方式的偏心定義的說明圖。
圖2是涉及本發明第一實施方式的偏心測量原理的說明圖。 圖3是涉及本發明第一實施方式的偏心測量裝置的結構圖。 圖4是涉及本發明第一實施方式的偏心測量裝置的補充說明圖。 圖5是涉及本發明第一實施方式的偏心測量裝置的整體結構圖。 圖6是涉及本發明第一實施方式的偏心測量裝置的波形說明圖。 圖7是涉及本發明第二實施方式的偏心測量裝置的結構圖。 圖8是涉及本發明第二實施方式的偏心測量裝置的波形說明圖。 圖9是現有的偏心測量裝置的結構圖。
具體實施例方式
下面參照
本發明的實施方式。 (實施方式1)
多面鏡電機用于激光束打印機或彩色復印件中，由于其直接關系 到印刷的質量，要求極高的精度。多面鏡直接連接著無電刷直流電機 的輸出軸，以每分鐘幾萬轉的高速旋轉。此多面鏡的面數根據這些機 械的光學系統設計的不同，使用了2面、4面、6面、8面等各種形式， 為了簡化，本實施方式的鏡面數以4面進行說明。
圖1是涉及本發明第一實施方式的偏心定義的說明圖。當具有處 于沒有偏心存在的理想狀態的多面鏡1和具有偏心E的多面鏡2時， 多面鏡2的旋轉中心相對于多面鏡1的旋轉中心O的偏移量E就稱為 偏心。在本發明中，通過分別測量偏心E在x方向的分量Ex和在y方 向的分量Ey，通過公式1求出偏心E。 <formula>complex formula see original document page 6</formula> (公式l)
圖2是涉及本發明第一實施方式的偏心測量原理的說明圖。假設 多面鏡1是4面的，多面鏡電機(圖中未顯示)處于旋轉狀態。如果 以反射鏡1在紙面上直向著上方時的反射鏡的姿勢取作零度姿勢，在 多面鏡電機的1個旋轉中存在著4個零度姿勢11、 12、 13、 14。當多 面鏡電機l具有偏心時，當見到零度姿勢ll、 12、 13、 14時在紙面的 縱向上會發生反射鏡面的移位。對于此移位，零度姿勢ll和零度姿勢 13之間的移位x13是Ex (或Ey)。零度姿勢12和零度姿勢14之間 的移位x24是Ey (或Ex)將此Ex、 Ey代入(公式l)就能夠計算出 偏心E。
在圖2中，來自第一光源31的測量光通過光學透鏡34(比如物鏡)， 被多面鏡1反射入射到位置檢測元件32上。在此，位置檢測元件32， 在多面鏡電機的旋轉方向R上在橫向設置以能夠進行位置檢測。為了 檢測反射鏡處于零度姿勢，第二光源35、光撿測元件36 (比如光電二 極管)和狹縫37，在紙面上看配置在同一直線上。
由第一光源31發射的第一測量光M1，相對于多面鏡1的零度姿 勢以入射角e入射。被多面鏡1反射的第一反射光，在多面鏡1的零 度姿勢11時為M21，在零度姿勢12時為M22,在零度姿勢13時為 M23，在零度姿勢14時為M24。
當將在零度姿勢11時和零度姿勢13時的位置檢測元件32的輸出 電平差取為A13，將在零度姿勢12時和零度姿勢14時的位置檢測元 件32的輸出電平差取為A24,而第二光源的光軸相對于第一光源光軸 的角度取為e時，就能夠得到(公式2)和(公式3)。
xl3二A13'cos9...........(公式2)
x24二A24'cose...........(公式3)
由于偏心E的x分量Ex是第一面和第三面出入差的1/2， y分量 Ey是第二面和第四面出入差的1/2，得到下面的(公式4)和(公式5)。
Ex= (xl3) /2.........(公式4)
Ey= (x24) /2..........(公式5)
將(公式2)、(公式3)、(公式4)和(公式5)代入(公式1) 中，可以用如下的(公式6)求出偏心E。 E"cose"132 +A242 (公式6)
然后，在圖3~圖6中具體說明涉及本發明第一實施方式的偏心測 量裝置。圖3和圖4是光學系統的結構圖，圖3是從作為被測物的多 面鏡電機(圖中未顯示)的轉軸20的方向觀察的說明圖，圖4是從轉 軸20的直角方向上觀察的圖。
來自第一光源31的測量光通過光學透鏡34 (比如對物鏡)，作為 第一測量光Ml入射到多面鏡21上。被多面鏡21反射的第一反射光 M2入射到位置檢測元件32上。
位置檢測元件32使用了一維PSD (位置敏感檢測器Position Sensitive Detector) 。 PSD是利用光電二極管表面電阻的點光位置傳感 器，由于是與CCD等不同的非分離型的，得到連續的模擬信號，響應 性是優良的。伴隨著多面鏡電機的偏心，此位置檢測元件32輸出的變 化如在前面所述。
另外，由第二光源35射出的第二測量光M3，被多面鏡21反射， 被反射的第二反射光M4經過狹縫37入射到光檢測元件36上。在此， 如在圖4中所示，第二測量光M3配置成，相對于多面鏡21的反射面 不是直角，從具有角度a的傾斜方向入射。從而第二反射光M4也是 成為傾斜方向的，不會受到第二光源35的干涉，能夠入射到光檢測元 件36上。由于此第二測量光M3的入射角a越大測量的誤差就會增加， 設定得角度盡可能地小，第二測量光M3和第二反射光M4所夾的角度 設定在10。以上，30。以下的范圍內。
在此，第二測量光M3的入射角a越大則測量誤差就增大，其原 因是由于多面鏡21的面倒角或者說面加工的精度，使得第二反射光 M4入射到光檢測元件36的時間發生偏離。從而，在相對于多面鏡21 配置第二光源35和光檢測元件36時，在可允許的范圍內，角度a優 選設定在盡可能小的角度。
通過以上的說明可以看出，當第一測量光Ml和第一反射光M2 構成的平面與第二測量光M3和第二反射光M4構成的平面是互相垂直 的。
下面，在圖5和圖6中，更詳細地說明偏心測量的方法。圖5是 也包括電氣系統的整體結構圖，圖6是波形說明圖。
位置檢測元件32的輸出在放大電路41中被放大。此放大了的信 號43被輸入到A/D變換器(模擬/數字變換器)45中。同樣光檢測元 件36的輸出也在放大電路42中被放大。此放大了的信號44被輸入到 A/D變換器45中。
在圖6中顯示出此信號43和信號44的波形。信號44的上升沿發 生的時點是多面鏡21的零度姿勢時點，測量此時點的信號43的電平。 得到多面鏡21的零度姿勢11和零度姿勢13的偏差A13、和多面鏡21 的零度姿勢12和零度姿勢14的偏差A24。而信號44，雖然是在上升 沿檢測多面鏡的零度姿勢，這通過對光學系統進行機械配置取為下降 沿也是可以的。
在圖5中，A/D變換器45的輸出被輸入到運算器46中進行上述 (公式6)的運算，計算出偏心E。此運算器46、 A/D變換器45和放 大電路41、 42構成了偏心計算器47。
上面的說明是針對4面的多面鏡進行的。在激光束打印機或彩色 復印機等中使用的多面鏡電機，根據其光學系統設計的不同可以使用2 面、4面、6面、8面等不同面數的。無論面數如何本發明都是有效的。
從上面的說明可以看出，涉及本發明的多面鏡電機偏心測量裝置， 無須使用半反射鏡等光學器件，構成極其簡單的光學系統。也沒有必 要分離出偽觸發信號，電氣系統的結構也是簡單的。如此本發明的多 面鏡電機偏心測量裝置由于結構簡單而降低了成本的同時，能夠得到 高精度的多面鏡電機偏心測量裝置。
(實施方式2)
圖7是涉及本發明第二實施方式的偏心測量裝置的結構圖，圖8 是其波形說明圖。本實施方式2與上述實施方式1具有幾乎同樣的結 構。下面主要說明不同的結構，同樣的部分賦予同樣的參照符號說明 予以省略。
來自第一光源31的測量光通過光學透鏡34 (比如對物鏡)作為第 一測量光Ml入射到多面鏡21上。被多面鏡21反射的第一反射光M2 入射到位置檢測元件32中。此結構與實施方式1是同樣的。
下面說明的第二光源51的結構與實施方式1不同。這就是說，為 了檢測多面鏡21處于零度姿勢的第二光源51，其配置的方式使得被光 學透鏡52變換為平行光的第二測量光M5掠過多面鏡21的反射面。 此被平行化的第二測量光M5被旋轉的多面鏡21遮擋住一部分或全 部，成為透過光M6。此透過光M6由光檢測元件53(比如光電二極管) 檢測。
光檢測元件53的輸出在放大電路55中被放大，得到信號56。如 在圖8中所示，信號56在多面鏡21呈零度姿勢時成為峰值。在此信 號56峰值時點測量信號43的電平。得到多面鏡21的零度姿勢11和 零度姿勢13的偏差A13以及多面鏡21的零度姿勢12和零度姿勢14 的偏差A24。由此得到的偏差A13和偏差A24求出偏心E的結構與實 施方式1相同。
此第二測量光M5，也可以在多面鏡21的轉軸20的軸向射出，而 在本實施方式中是在轉軸20的垂直方向射出的。這是由于在多面鏡21 的零度姿勢得到更為陡峭的波形。從而本實施方式的構成，第二測量 光M5和透過光M6與第一測量光Ml和第一反射光M2構成的平面在 同一平面上。而透過光M6和第一測量光Ml構成的角度e 1與第二測 量光M5和第一反射光M2構成的角度6 2是同樣的。
按照這樣的結構，與實施方式1同樣，無須使用半反射鏡之類的 光學器件，以極其簡單的結構降低了成本的同時，能夠得到高精度的 多面鏡電機偏心測量裝置。
權利要求
1.一種多面鏡電機的偏心測量裝置，使多面鏡固定在輸出軸上并旋轉，其特征在于，該裝置包括第一光源；由所述多面鏡反射自所述第一光源射出的第一測量光、對所反射的第一反射光的位置進行檢測的光學位置檢測元件；第二光源；用來將自所述第二光源射出的光線平行化得到第二測量光的光學透鏡；檢測所述第二測量光隨著所述多面鏡的轉動而透過的透過光的光檢測元件；和在所述光檢測元件的輸出達到峰值的時點計算出所述光學位置檢測元件的輸出的偏心計算器，其中，所述第二測量光和所述透過光與所述第一測量光和所述第一反射光構成的平面在同一平面上。
2. 如權利要求1所述的多面鏡電機的偏心測量裝置，其特征在于， 所述透過光與第一測量光構成的角度和所述第二測量光與所述第一反射光構成的角度相同。
3. 如權利要求1所述的多面鏡電機的偏心測量裝置，其特征在于， 所述光學位置檢測元件是一維位置敏感檢測器PSD，輸出模擬信號。
4. 如權利要求1所述的多面鏡電機的偏心測量裝置，其特征在于， 所述偏心計算器包括A/D變換器和運算器。
全文摘要
本發明提供一種多面鏡電機的偏心測量裝置，使多面鏡固定在輸出軸上并旋轉，其特征在于，該裝置包括第一光源；由所述多面鏡反射自所述第一光源射出的第一測量光、對所反射的第一反射光的位置進行檢測的光學位置檢測元件；第二光源；用來將自所述第二光源射出的光線平行化得到第二測量光的光學透鏡；檢測所述第二測量光隨著所述多面鏡的轉動而透過的透過光的光檢測元件；和在所述光檢測元件的輸出達到峰值的時點計算出所述光學位置檢測元件的輸出的偏心計算器，其中，所述第二測量光和所述透過光與所述第一測量光和所述第一反射光構成的平面在同一平面上。
文檔編號G01B11/27GK101344386SQ200810135150
公開日2009年1月14日 申請日期2005年8月31日 優先權日2004年9月16日
發明者東秀治, 作村泰德, 梶原正巳 申請人:松下電器產業株式會社