JPH0515121A - 回転体のバランス調整法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転体のバランス調整が確実に高精度でとれ
るようにする。 【構成】 回転体１８に設けたバランス修正用溝２６の
バランス測定によって求められたバランス位置に、バラ
ンスをとる重量のバランサ２８を光化学的重合を起こす
接着剤２７と共に配置し、再び回転状態にしてからバラ
ンスを測定し、バランスしていることが確認されたとき
に接着剤２７を光化学的重合させて硬化させて固定し、
回転中にバランサ２８が脱落したり飛散しないようにし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば小型モータのロ
ータなどのように、釣合い調整を行う必要のある回転体
のバランス調整法に関する。更に詳述すると、本発明
は、バランサを付加した回転体を回転させてバランスが
実際にとれたことが確認されたときに、その回転状態の
ままバランサを固定するバランス調整法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型モータのロータなどでは、ロ
ータを回転させて回転バランスを測定した後、例えば図
３に示す如く、ロータ１０１の両端面の外周寄りの適宜
個所に接着性バランス調整剤１０２を付着し、回転バラ
ンスを調整していた。または、例えば図４に示す如く、
ロータ１０１の上方側の端の面外周に沿って断面矩形の
上向き環状溝１０３を形成し、その環状溝１０３内の適
宜個所にバランス調整剤１０２を付着し、回転バランス
を調整していた。

【０００３】ところが、従来一般に使用されているバラ
ンス調整剤１０２は、実用硬化が８〜１０時間、完全硬
化が２４時間とかなり長いため、ロータの釣合い調整後
直ちにロータ１０１を回転させてバランスの確認を行う
と、付着したバランス調整剤１０２が離脱し飛散する虞
があった。このため、従来は、釣合い調整後に数時間放
置するか、またはバランス調整剤１０２が飛散離脱しな
い程度の低速回転でバランスの確認を行わなければなら
ず、作業能率が悪く、また測定精度も低い欠点があっ
た。

【０００４】そこで、図５に示すように、ロータ１０１
の回転軸１０４に対し９０°以下の角度αで交差する斜
面１０５を有するバランス調整剤１０２の収納凹部１０
６を形成し、回転体１０１の回転に起因する遠心力でバ
ランス調整剤１０２が収納凹部１０６の斜面１０５で一
層密着して飛散しないようにするバランス調整技術も提
案されている（実開昭62-61165号）。この方法による
と、回転体１０１に接着性バランス調整剤１０２を付着
して釣合い調整を行った後、直ちに回転体１０１を高速
で回転しても、そのときの遠心力によってバランス調整
剤１０２が収納凹部１０６から飛び出さずに凹部１０６
の斜壁面１０５に一層密着するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実開昭
62-61165号の技術は、バランス調整剤１０２を収納する
凹部１０６の形状をバランス調整剤１０２が遠心力によ
って飛散し難い形状としているだけであり、錘としての
バランス調整剤１０２そのものの遠心力に因る変形や慣
性に因る回転方向への位置ずれを防ぎ得るものではない
ので、高精度にバランスを調整することはできない。即
ち、バランスを検査・測定している最中にバランサを完
全に固化させるものではなく、検査・測定終了後、更に
幾時間を経た後に始めて完全に固化されるので、高速回
転中の遠心力、回転開始時ないし停止時の慣性力等によ
って未硬化のバランス調整剤１０２が変形しあるいは移
動し、その重心位置を変動させる虞があるため、バラン
ス調整が狂う可能性がある。

【０００６】本発明は、精度の高いバランス調整を可能
とする回転体のバランス調整法を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の回転体のバランス調整法は、バランサを充
填するバランス修正用溝を回転体に設ける一方、回転体
を回転させながらバランスを測定し、前記バランス修正
用溝内の測定結果から算出されたバランサ取付位置に光
化学的重合を起こす接着剤と共にバランサを配置し、再
度前記回転体を回転させてバランスを測定しながら所定
のバランスが得られたことを確認してから前記接着剤に
光化学的重合を起こさせ、回転中に前記バランサを前記
回転体に完全に固着するようにしている。

【０００８】

【作用】したがって、バランス測定によってバランスが
とれたことを確認できたときに照射して接着剤に光化学
的重合を起こさせれば、回転中のバランスがとれた状態
のまま接着剤が硬化してバランサを回転体に固定する。
また、バランスが狂っておれば、光化学的重合を起こさ
せずにバランス調整を改めて最初からやり直す。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の回転体のバランス調整法を図
面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。尚、本実施
例はレーザプリンタやファクシミリ等の光学走査装置に
使用されているポリゴンミラーの回転駆動装置を回転体
の一例として例示したものである。

【００１０】ポリゴンミラー回転駆動装置は、ポリゴン
ミラー１４を支持して回転する回転体（ロータ）１と、
この回転体１を収容して該回転体１との間に動圧空気軸
受７を構成する円筒状の軸受部材４と、この軸受部材４
の中央に配置されてコイル５を支持するセンターポール
１５と、該センターポール１５を支持し軸受部材４の底
部を塞ぐベース部材１６と、軸受部材４側に固定された
駆動コイル５と回転体１側に固定されたロータマグネッ
ト２とで構成される制御用小形モータ１７とから主に成
る。

【００１１】回転体１には、回転体１の加工誤差やポリ
ゴンミラー１４を回転体１に取付ける際の取付誤差等に
よってポリゴンミラー１４を含む回転系全体の重心位置
が回転軸上からずれるのを防ぐため、バランス調整用の
バランスプレート１８が取付けられている。ポリゴンミ
ラー１４を有する回転体１全体の重心位置が回転軸上か
らずれると、回転体１及びポリゴンミラー１４の回転バ
ランスが崩れ、ポリゴンミラー１４の回転中に振動を発
生し、光走査ラインが乱れて画質が低下する。そこで、
バランスプレート１８によって回転系の重心位置のずれ
を修整して回転バランスを調整するようにしている。

【００１２】バランスプレート１８は、例えばアルミニ
ウム又は合成樹脂等によって円板状に形成されており、
その周縁に形成されたバランス修正用溝２６に必要に応
じてバランサ２８（バランス修正用の錘本明細書ではバ
ランサと呼ぶ）を付着させて回転バランスを調整するよ
うに設けられている。バランスプレート１８は、特にそ
の形状や大きさに限定を受けるものではないが、一般に
は円板形状とされている。また、バランスプレート１８
の大きさは任意であるが、バランス修正用溝２６を形成
することから、なるべく径が大きいこと、例えば、回転
体１の小円筒部１ａの径よりは大きいことが望ましい。
バランスプレート１８の径を大きくしておけば大きな遠
心力が働くため、その外周縁部に形成する修正用溝２６
に収容するバランサ２８が小さくてもバランス調整効果
が大きい。ただし、バランスプレート１８の径を無闇に
大きくすると、ポリゴンミラー１４や回転体１に対して
邪魔になるので邪魔にならない範囲でなるべく大きくす
ることが望ましい。尚、図示していないが、回転体１の
大円筒部１ｂの下端側にもバランス修正用の溝２６を形
成して、バランサ２８を必要に応じて充填するようにし
ても良い。

【００１３】バランス修正用溝２６は、バランスプレー
ト１８の中心即ち回転体１の中心から同一距離にある環
状溝で、好ましくは外側の壁面が内側に傾く斜面に形成
されてバランサ２８が遠心力を受けて飛び出し難くなる
ように設けられている。このバランス修正用溝２６の断
面形状は図示の如き形状に特に限定されず、矩形断面で
あっても溝全体が回転体１の中心に対して交差ないし直
交するように配置されれば足りる。バランサ２８は、バ
ランス修正用の錘で、鉛、銅等の金属あるいは合成樹脂
等によって構成され、比較的転がり難く安定な円柱形
状、板形状、角などのブロックに形成されている。この
バランサ２８としては、上述の単体の錘ばかりでなく、
錘として機能する物質と接着剤としての樹脂との混合物
をも含む。例えば、接着対としての紫外線硬化樹脂（Ｕ
Ｖ樹脂）に鉛や、鉄粉、合成樹脂等を混合したものをバ
ランサとして使用することも可能である。

【００１４】また、バランサ２８をバランスプレート１
８のバランス修正用溝２６に固着させる接着剤２７とし
ては、紫外線あるいは可視光線の照射によって光化学的
重合を開始する樹脂、例えば紫外線硬化樹脂が採用され
ている。この光化学的重合反応物質から成る接着剤２７
は、バランス修正用溝２６の全域にあらかじめ塗布して
おいても良いし、バランサ２８に付着させてからあるい
はバランサ２８を配置する部位のバランス修正用溝２６
に付着させるようにしても良い。

【００１５】また、バランスプレート１８には、回転中
心寄りの位置において空気孔１３が形成されている。空
気穴１３は、前述の動圧軸受７部分からの空気を流通さ
せるものであり、かつ、エアダンパとして機能するもの
である。図１に示されている各矢印は、前記動圧軸受７
部分及びエアダンパとして機能する部分への空気の流通
経路を示している。上記空気孔１３の径及び長さ（深
さ）によって空気の出入りに対する抵抗が変化する。

【００１６】バランスプレート１８の上部外周にはフラ
ンジ１８ｆが形成されている。ポリゴンミラー１４を支
持する回転体１全体を持ち上げる場合、ポリゴンミラー
１４の反射面や回転体１の外周面３のグルーブを直接持
つことができないので、フランジ１８ｆを持つことによ
って回転体１全体を持ち易くしている。フランジ１８ｆ
の外周面には滑り止めのための網目状又は平行線等のロ
ーレットを形成してもよいし、フランジ１８ｆの形成に
代えてバランスプレート１８の外周面全面に滑り止めの
ための網目状の又は平行線のローレット等を形成しても
よい。

【００１７】バランスプレート１８の下面側には、回転
軸線を中心とする小さな円弧に沿って突堤１８ｅが形成
されている。回転体１の小円筒部１ａにバランスプレー
ト１８を取付けたとき突堤１８ｅが小円筒部１ａの内周
に嵌まり、バランスプレート１８が回転体１に対して位
置決めされる。また、上記突堤１８ｅが小円筒部１ａの
内周側を塞ぎ、軸受部材４と回転体１との間に形成され
る空間を密閉状の空間とする。ただし、この密閉状の空
間は孔１３によって外気に通じている。

【００１８】前記軸受部材４は底面にベース部材１６を
ねじ止め等で固定することによって有底円筒状に構成さ
れている。軸受部材４の内周面６は軸受面を成し、耐摩
耗性を向上させるための表面処理が施されている。例え
ば特開昭63-235719 号に開示されているような耐摩耗性
被膜あるいは潤滑性被膜を施すように設けられている。
また、この軸受部材４の内周面６の中央部には回転体１
との間で構成する動圧空気軸受７に空気を供給するため
の環状の周溝３３が設けられ、軸受部材４の上端面から
空気孔３４を介して空気をモータ内部に導入するように
設けられている。空気の導入は取付機器のハウジング３
１内に収容されるポリゴンミラー１４の周辺から行なう
ことが塵埃の侵入を防ぐ上で好ましいが、特にこれに限
定されるものではなく、空気孔３４を直接軸受部材４の
周面に開口させるようにしても良い。尚、軸受部材４の
上端寄りの位置には当該モータをレーザープリンタ等の
光走査装置のハウジング３１等に取付けるためのフラン
ジ３２が形成されている。

【００１９】前記回転体１は軸受部材４の外に突出する
上端部にポリゴンミラー１４を取付けるための小円筒部
１ａを形成し、動圧空気軸受７を軸受部材４との間で構
成する大円筒部１ｂとの境界の肩部分１ｃでポリゴンミ
ラー１４を支持するように設けられている。軸受部材４
内に収容される大円筒部１ｂの外周面３には動圧発生用
のグルーブ（図示省略）が例えばエッチング等により約
５μｍ〜２０μｍの深さで形成されている。このグルー
ブの形状、配置等については特に限定されず、軸受部材
４の内周面６との同様にグルーブが形成される外周面３
にも耐摩耗性を向上させるための表面処理がなされてい
る（特開昭63-235719 号）。回転体１の大円筒部１ｂの
内周面側には円筒状のヨーク３５が固定され、このヨー
ク３５の更に内側には円筒状の駆動マグネット２が固定
されている。

【００２０】ポリゴンミラー１４は、回転体１の小円筒
部１ａに嵌められ、その上に皿状のミラー押え３０と皿
ばね２９とを載せてバランスプレート１８、皿ばね２
９、ミラー押え３０を貫通する取付ねじ３６によって回
転体１の小円筒部１ａに固定されている。これによっ
て、皿ばね２９を介してバランスプレート１８の底面が
ポリゴンミラー１８を回転体１の肩部１ｃに押しつけ、
位置決めと同時に固定する。

【００２１】尚、ポリゴンミラー１８を含む回転系全体
の回転バランス調整は、バランスプレート１８を利用し
たものに特に限定されず、バランスプレート１８を用い
ずに回転体１そのものにバランス調整用のための溝を設
けたり、あるいはバランスプレート１８との併用により
回転体１のバランスを調整することもできる。

【００２２】前記ベース５部材１６には軸受部材４の中
央に配置されるセンターポール１５が一体成形もしくは
ねじ止めなどによって固定されている。センターポール
１５の外周面にはステータコア２１が嵌められ、更にこ
のステータコア２１に嵌め込まれた非磁性のコイル板１
９の間にコイル５が巻回されている。コイル板１９には
コイル５が外れるのを防ぐ爪部２０がコア２１の外側で
かつほぼ軸方向に向けて突出するように設けられてお
り、該爪部２０を利用してコイル５を巻回した上で合成
樹脂によって固定されている。また、必要に応じてセン
ターポール１５の上端寄りの位置には周波数発電機用の
回路基板２４が設置されると共にこれと対向するように
回転体１側に周波数発電用のマグネット２３が固着され
ている。回路基板２４にはコイルパターンが形成されて
いて、回転体１と共にマグネット２３が回転することに
より回転速度信号を発生する。更に、ベース部材１６の
下には駆動用の回路基板２２がねじ止めされており、ベ
ース部材１６と相俟ってモータの内部１１と軸受部材４
の外部１２との間での空気の流通が遮断されている。回
路基板２２にはコイル５に通電して回転体１を回転駆動
するための回路パターンが形成されている。尚、ベース
部材１６には駆動コイル５や回路基板２２に接続するリ
ード線を外部に引き出するための引き出し孔が必要に応
じて適宜形成されている。更に必要に応じて保護カバー
２５が止めつけられている。

【００２３】ステータ側のセンターポール１５と回転体
１側にはスラスト磁気軸受１０を構成する一対のリング
状のマグネット８，９が互いに対向するように固着され
ている。これらのマグネット８，９は対向する面が互い
に反発し合う極となるように、軸方向に着磁されてい
る。そして、各マグネット８，９は軸方向の中心位置が
互いにずれるように配置されることによって軸方向の吸
引力が発生し、これによってポリゴンミラー１４等を有
する回転体１全体が浮上するようになっている。

【００２４】以上のように構成されたポリゴンミラー回
転駆動装置の駆動コイル５に通電すると、駆動用マグネ
ット２が回転付勢されて回転体１がポリゴンミラー１４
と共に回転駆動される。回転体１の回転に伴い空気孔３
４と周溝３３を通じて動圧発生用グルーブに空気が導入
され、このグルーブと軸受部材４の内周面６とで形成さ
れる動圧空気軸受７に動圧力が発生し、回転体１のラジ
アル方向の荷重が支持される。上記空気孔３４と周溝３
３の形成により、軸受部材４と回転体１との間の動圧効
果が大きくなり、動圧軸受の剛性が高くなる。一方、回
転体１のスラスト方向の荷重はスラストマグネット８，
９から成るスラスト磁気軸受１０によって支持される。

【００２５】そして、回転中の回転体１に外乱が加わる
と、回転体１がスラスト方向に振動しようとする。そし
て、通気孔１３を通じて軸受部材４と回転体１との間に
形成された内部空間１１に空気の出入りが生じる。即
ち、回転体１全体が軸受部材４から浮き上がるときは通
気孔１３から空気が入り、軸受部材４に対して沈むとき
は通気孔１３から空気が出る。通気孔１３は空気の出入
りに対して抵抗となるため、回転体１の振動に対するダ
ンパとして作用し回転体２の振動を抑制する。

【００２６】ここで、ポリゴンミラー１４を含む回転体
１全体の重心を通る線が回転体１の回転中心線と一致し
ておれば、回転体１が回転中に首を振ることはなく、振
動は発生しない。これに対して回転体１全体の重心を通
る線が回転体１の回転中心線からずれていると、回転体
１が首を振りながら回転し、これによって振動を生じ
る。従って、回転体１全体の重心を通る線が回転体１の
回転中心線と一致するように、回転体１全体の回転バラ
ンスを調整する必要がある。この回転バランスを調整す
るために、バランスプレート１８のバランス修正用溝２
６の適宜箇所にバランサ２８を付加する。言うまでもな
く、バランサ２８は、回転軸線を中心としてウェートの
軽い方に付加する。

【００２７】バランス調整は次のようにして行なわれ
る。

【００２８】図２に、バランス調整のための測定装置の
一例を示す。該図において、位置検出用センサ４１は基
準位置を検出するためのセンサで、回転体２を含む回転
部分の任意の位置に対向させて設けることができるが、
図示の例ではバランスプレート１８の位置に設けられて
いる。また、回転体１の回転中の回転バランスが崩れて
いるかどうかを検出する二つの振動検出用センサ４２，
４３が回転体１に対向させて上部と下部の２カ所に配置
されている。各センサ４１，４２，４３による検出信号
は演算器４４に入力される。演算器４４は、各センサ４
１，４２，４３からの検出信号を基にしてバランスプレ
ート１８に付加すべきバランサ２８の位置や量を演算し
出力する。

【００２９】まず、バランス修正用溝２６に紫外線硬化
樹脂２７を塗り、その後例えば図２の測定装置を用いて
バランスを測定する。バランス測定は、回転体（ロー
タ）１を回転させながら、ステータ側の上下で各々半径
方向の振動幅ａ₁ ，ａ₂ を測定し、振幅ａ₁ ，ａ₂ 及び
これらの間の位相差Ｗを計算して回転体１のどの部分に
どの位の重さのバランサ２８を固着すれば良いかを算出
する。

【００３０】次に回転体１の回転を停止し、その状態で
バランス測定結果から算出して得た所定重さのバランサ
２８を回転体１の所定位置、即ちバランスプレート１８
のバランス修正用溝２６の該当位置にバランサ２８を配
置する。その後、再び回転体１を回転状態にし、バラン
スがとれてれいることを測定で確認し、バランスがとれ
ている場合にのみ紫外線を照射して紫外線硬化樹脂２７
に光化学的重合を起こさせ、バランサ２８を完全に固着
する。バランスが狂っている場合には、改めて最初から
やり直す。勿論、僅かの狂いの場合にはバランサをバラ
ンスする位置に追加することによって調整しても良い。
このようにして高精度のバランスが得られる。

【００３１】尚、バランサ２８を配置する所定の位置と
は、バランスの合う位置とは限らず、バランサ２８が固
着される過程で遠心力等により移動することがある場合
は、落ちつく位置即ち真にバランスが合う位置から推定
移動距離を加味した位置も含む。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の回転体のバランス調整法は、回転体に設けたバランス
修正用溝のバランス測定によって求められたバランス位
置に、バランスをとる重量のバランサを光化学的重合を
起こす接着剤と共に配置し、再び回転状態にしてからバ
ランスを測定し、バランスしていることが確認されたと
きに接着剤を光化学的重合させて硬化させるようにした
ので、バランスがとれたときに確実にバランサを固定で
き、高精度のバランス調整が可能となる。しかも、本発
明のバランス調整法は、回転中に接着剤が完全に硬化し
てバランサが固定されるため、回転中にバランサが脱落
する虞れもないし、バランサを固めるために数時間も放
置したり、バランス調整剤が飛散しないように低速回転
によってバランスの確認をとる必要がなく、作業性が良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をポリゴンミラーの回転駆動装置として
実施した一例を示す中央縦断面図である。

【図２】回転バランス検出に関する図で、（Ａ）は回転
バランス検出装置の概略を示すブロック図、（Ｂ）は振
動波形図である。

【図３】従来の回転体のバランス調整法を示す説明図で
ある。

【図４】従来の回転体のバランス調整法を示す説明図で
ある。

【図５】従来の回転体のバランス調整法を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 回転体（ロータ） １８ バランスプレート ２６ バランス修正用溝 ２７ 光化学的重合を起こす接着剤 ２８ バランサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 バランサを充填するバランス修正用溝を
   回転体に設ける一方、回転体を回転させながらバランス
   を測定し、前記バランス修正用溝内の測定結果から算出
   されたバランサ取付位置に光化学的重合を起こす接着剤
   と共にバランサを配置し、再度前記回転体を回転させて
   バランスを測定しながら所定のバランスが得られたこと
   を確認してから前記接着剤に光化学的重合を起こさせ、
   回転中に前記バランサを前記回転体に完全に固着するこ
   とを特徴とする回転体のバランス調整法。