CN1270200C - 激光扫描单元 - Google Patents

Abstract

一种激光扫描单元，包括：框架；安排在该框架内的光学系统，该光学系统包括发射激光束的光源、扫描该激光束的多棱镜、和在图像表面上成像该激光束的多个光学元件；安排在该框架内的电动机，用于旋转该多棱镜；和安排在该框架外部的电动机驱动芯片，使用无传感器算法以控制该电动机的旋转速度。

Description

激光扫描单元

技术领域

本发明涉及一种用于图像形成和/或再现设备的激光扫描单元，并具体涉及一种激光扫描单元，其中在框架外面安装用于多棱镜电动机的电动机驱动芯片。

背景技术

在例如激光打印机的印刷机器中采用激光扫描单元。传统激光扫描单元包括：激光源；活动镜子；和透镜系统。一般来说，该激光源将该镜子和该透镜系统引导的激光束发射到例如光敏鼓或光敏带的充电光敏介质的表面。该透镜系统补偿由例如该镜子和沿该光敏鼓或带的各点之间的可变距离导致的任何图像失真。该激光束改变其入射的光敏介质的部分的电荷，在该光敏介质上形成潜像，该潜像对应于将要打印的图像并可附着色粉。

图1是图示了传统激光扫描单元的内部配置的分解图。

参考图1，该传统激光扫描单元包括各种光学元件。所述光学元件包括发射激光束的激光二极管(LD)11；校准从该LD 11发射的激光束使得该激光束与光轴平行或排成排的准直透镜12；以恒定线速度水平移动通过该准直透镜12的激光束的多棱镜14；以水平线形在该多棱镜14的表面成像激光束的柱面透镜13；Fθ透镜15，具有相对于光轴的折射率，用于以恒定速度将该多棱镜14反射的激光束偏振到主扫描方向，并校正象差以将该激光束聚焦在扫描表面上；成像镜16，用于反射通过该Fθ透镜15的激光束，并以点的形式在印刷机器的光敏鼓60的表面上成像该激光束；光学传感器18，用于接收激光束并提供水平同步；和同步信号检测镜17，用于将激光束反射到该同步信号检测光学传感器18上。如图所示，这样的光学元件经常安装在框架50内并密封以不受例如灰尘或色粉的外来物质的污染。

在框架50内的电路板30上安装以恒定速度旋转该多棱镜14的电动机20。在该电路板30上安装由半导体集成电路形成的电动机驱动芯片40，以驱动和控制该电动机20。在框架50内安排控制该LD 11的电路板10。

图2是图示了图1的传统激光扫描单元的电动机驱动芯片的电路配置的方框图。

参考图2，以定速旋转该多棱镜14的电动机20包括三个位置传感器21、22、和23，以及速度传感器24。一般来说，霍耳传感器用作传感器21、22、23、和24。该电动机驱动芯片40包括位置信号放大部件41、速度信号放大和滤波部件42、速度控制部件43、换向控制部件44、和三相逆变器45。所述传感器21、22、和23的每一个通过两根信号线与该电动机驱动芯片40的位置信号放大部件41相连。该速度传感器24通过两根信号线与该速度信号放大和滤波部件42相连。该三相逆变器45分别通过三根电源线与电动机20(图1所示)的端子u、v、和w相连。

该位置信号放大部件41放大分别从位置传感器21、22、和23接收的电动机20(图1所示)的转子的位置信号Sa、Sb、和Sc，并将放大的信号发送到该换向控制部件44。该速度信号放大和滤波部件42放大和滤波从该速度传感器24接收的速度信号Sd，并将该放大和滤波的信号发送到该速度控制部件43。该速度控制部件43计算控制信号以响应于接收的速度信号而控制电动机20的旋转速度，并将该控制信号发送到该换向控制部件44。该换向控制部件44响应于所接收的位置信号和速度控制信号而控制该三相逆变器45。该逆变器45分别以适当的切换次序提供电流到该电动机20的端子u、v、和w，从而电动机20以定速旋转。

在上述传统激光扫描单元中，在框架50内安排该电动机驱动芯片40。而且，在操作期间该电动机驱动芯片40用作热源。结果，在操作期间，由于该电动机驱动芯片40产生的热量导致该激光扫描单元内的温度升高。LD 11和Fθ透镜15的特性是温度敏感。因此，该激光扫描单元内的温度升高影响LD 11和Fθ透镜15的特性。

表1和2表示传统激光扫描单元中每一元件的内部温度改变和温度改变的测量结果。表1示出了在低温度/湿度条件下以22000rpm连续驱动电动机时，随着时间的过去，该激光扫描单元的每一元件中的温度改变(℃)。表2示出了在高温度/湿度条件下以22000rpm连续驱动电动机时，随着时间的过去，该激光扫描单元的每一元件中的温度改变(℃)。

                                               表1

时间(分)	外部温度(℃)	LSU内部温度	驱动芯片的表面温度	电动机的底部温度	Fθ透镜的表面温度	准直透镜的表面温度	LD框架的表面温度
								0	23.9	33.6	42.4	40.0	28.5	30.5	30.5
10	24.0	34.1	43.6	40.3	28.7	30.6	31.0
								20	24.3	44.9	57.1	50.2	37.4	43.5	45.6
30	24.0	50.4	55.6	56.1	42.4	49.4	51.4
								40	25.3	54.3	58.1	60.2	45.8	53.2	55.1
50	23.9	57.6	62.0	62.8	48.6	56.5	58.5
								60	23.9	60.2	64.1	65.2	51.8	59.3	61.3
70	24.0	61.4	65.2	66.3	53.0	60.3	61.6
								80	23.9	61.2	64.7	66.5	52.8	60.2	62.0
90	24.5	60.9	64.9	66.1	52.8	60.1	62.0
								100	24.4	60.8	64.3	66.1	53.2	60.0	61.6
110	24.0	61.2	64.8	66.2	53.3	60.3	62.3
								120	24.1	61.7	65.3	66.8	53.9	60.8	62.7
130	24.2	62.8	66.5	67.5	54.7	61.8	63.7
								140	24.2	62.6	66.1	67.7	55.4	61.7	63.3

                                         表2

时间(分)	外部温度(℃)	LSU内部温度	驱动芯片的表面温度	电动机的表面温度	Fθ透镜的表面温度	准直透镜的表面温度	LD框架的表面温度
								0	32.1	50.3	49.0	48.2	50.2	49.1	50.0
10	32.2	50.1	60.6	48.1	49.4	48.4	49.4
								20	32.6	59.7	73.8	61.5	53.7	57.6	59.9
30	33.6	64.5	78.9	67.9	58.5	62.9	65.1
								40	33.2	67.8	77.4	70.6	61.6	66.2	67.6
50	33.6	68.9	83.4	72.4	63.8	67.8	69.9
								60	33.2	69.8	84.5	73.3	65.1	68.9	71.0

70	34.5	70.3	84.8	73.5	65.7	69.4	71.4
								80	33.5	70.3	85.0	73.8	65.9	69.5	71.6
90	33.3	70.6	79.8	72.6	65.5	69.0	69.7

从表1和2可看出使用该激光扫描单元的环境以及该激光扫描单元的使用条件轻微影响激光扫描单元中的内部温度升高。然而，随着外部温度的升高，该激光扫描单元的每一元件的温度也升高。而且，随着驱动时间变长，每一元件中温度升高程度也增加。具体说，该电动机驱动芯片的表面温度显示最大的增加，而该多棱镜电动机的表面温度显示第二大的增加。所以，显示激光扫描单元的内部温度增加的最主要原因是该电动机驱动芯片。

由于该电动机驱动芯片产生的热量而导致的激光扫描单元的内部温度增加导致该激光二极管的温度增加。因此，该激光二极管的温度特性改变，结果，不能精确控制激光二极管的光能。

而且，该激光扫描单元的内部温度增加引起该Fθ透镜的温度增加。典型作为注射成形塑胶的该Fθ透镜的温度增加影响Fθ透镜中每一区域的折射率和曲率。结果，在光敏介质的表面上形成的光点直径的变化增加。

表3表示随着激光扫描单元内部的温度改变的光点直径的测量结果。光点的位置，即0、-100、和100毫米分别代表扫描线的中心和该中心距该扫描线两端的距离，而-2毫米-+2毫米代表随着温度改变的Fθ透镜的长度改变。“主”和“副”分别代表该光点的主扫描方向和副扫描方向的直径。

                                         表3

LSU内部温度	光点位置	-2毫米		-1毫米		0毫米+1毫米				+2毫米		光能
													王(μm)	副(μm)	王(μm)	副(μm)	王(μm)	副(μm)	主(μm)	副(μm)	王(μm)	副(μm)
		24.5℃	-100	73	79	72	79	74	79	87	83												115	86	0.192
0	69											76	70	77	71	77	74	81	80	84	0.390
			100	70	71	72	73	78	77	87	83											123	99	0.219
35.0℃	-100											72	81	77	81	81	81	102	83	126	86				0.225
		0	70	77	71	77	74	78	79	81	90											83	0.245
	100											73	73	72	75	80	78	96	84	134	94			0.190
		45.0℃	-100	77	84	83	83	96	82	125	86											140	90		0.219
0	70											75	72	77	76	77	86	80	102	83	0.241

	100	74	71	81	74	105	76	126	84	143	93	0.192
													55.0℃	-100	74	79	80	79	100	79	130	81	144	83	0.223
0	73	76	77	76	89	76	118	78	132	81	0.239
												100		77	71	86	72	115	75	140	79	147	83	0.181
65.0℃	-100	78	76	93	74	114	76	147	84	186	89														0.192
												0	79	81	89	78	114	78	131	78	140	81	0.239
	100	65	77	92	82	126	79	144	85	157	93													0.214

从表3可看出随着Fθ透镜的温度增加，沿主扫描方向和副扫描方向在光敏介质的表面上形成的光点的直径增加30-40μm(微米)或更多。随着在该光敏介质的表面上形成的光点直径和直径变化的增加，图像的分辨率和均匀性降低。

处理上述缺点的一个方案在于将电动机驱动芯片40安排在框架50外部，使得该电动机驱动芯片40与该LD 11和Fθ透镜15隔离。然而，电动机驱动芯片40位于框架外部使信号和电源线受到外来干扰。如图2所示，分别将电动机驱动芯片40与电动机20内包含的传感器21、22、23、和24相连的多个信号线以及为电动机20提供电能的电源线暴露在框架50外面。因此，不利的是，由于该框架50外面的电磁场而产生严重的噪声。而且，所述位置和速度传感器典型是低压传感器，例如输出大约±0.1-0.2V的正弦波信号的霍耳传感器。由于该传感器输出电压低，所以输出信号对噪声敏感，并因此在传统技术中，该电动机驱动芯片40需要尽可能靠近所述位置和速度传感器21、22、23、和24。

发明内容

本发明提供了一种激光扫描单元，其中在框架外面安排用于多棱镜电动机的电动机驱动芯片，以消除该电动机驱动芯片引起的增加的温度的影响，从而从激光二极管获得稳定的光能，并利用无传感器控制算法(sensorlesscontrol algorithm)来控制电动机以最小化噪声。

本发明的其他方面和/或优点部分将在随后的描述中提出，部分根据该描述将更清楚，或可由本发明的实践而得知。

根据本发明的一个方面，提供了一种激光扫描单元，包括：框架；安排在该框架内的光学系统，包括发射激光束的光源、扫描该激光束的多棱镜、和在图像表面上成像该激光束的多个光学元件；安排在该框架内的电动机，其旋转该多棱镜；和安排在该框架外部的电动机驱动芯片，其使用无传感器算法以控制该电动机的旋转速度，其中该电动机驱动芯片包括：电动机启动部件，产生电动机启动信号以启动该电动机；逆变器，响应于该电动机启动信号而提供电流到该电动机；检测部件，从该电动机检测反映该电动机的转子位置和该电动机的速度的信号；速度控制部件，基于该检测部件检测的信号的波形而检测该电动机的转子位置和该电动机的速度，以产生速度控制信号；和换向控制部件，响应于该速度控制信号而控制该逆变器。

该电动机驱动芯片可安装在使用该激光扫描单元的印刷机器的主印刷电路板上。

该电动机驱动芯片可通过电缆电连接到该电动机，并且该电缆可为挠性印刷电路板。

该电动机驱动芯片可通过利用该电动机产生的反电动势的无传感器控制算法来控制该电动机，并且可由电源和反电动势信号线连接该电动机驱动芯片和该电动机。

该电动机驱动芯片可包括：电动机启动部件，产生电动机启动信号以启动该电动机；逆变器，响应于该电动机启动信号而提供电流到该电动机；反电动势检测部件，检测由该电动机旋转而产生的反电动势；速度控制部件，基于该反电动势检测部件检测的反电动势的波形而检测该电动机的转子位置和该电动机的速度，以产生速度控制信号；和换向控制部件，响应于该速度控制信号而控制该逆变器。

该电动机驱动芯片可通过利用提供到该电动机的电流、该电动机的电感、该电动机的定子的第三谐波电压、或该电动机的定子和转子之间产生的电磁通量的无传感器控制算法而以定速旋转该电动机。

根据本发明的另一方面，提供了一种激光扫描单元，包括：框架；发射激光束的光源；扫描该激光束的镜子；在图像表面上成像该激光束的多个光学元件；旋转该镜子的电动机；和控制该电动机的旋转速度的电动机驱动芯片。所述光源、镜子、多个光学元件、和电动机安排在该框架内，而该电动机驱动芯片安排该框架外。

根据本发明的另一方面，提供了一种激光扫描单元，包括：安排在外壳内的光学系统，该光学系统包括发射激光束的光源、扫描该激光束的镜子、和在图像表面上成像该激光束的多个光学元件；安排在该外壳内的电动机，用于旋转该镜子；和安排在该外壳外部的电动机驱动芯片，用于控制该电动机的旋转速度。

根据本发明的另一方面，提供了一种激光扫描单元，包括：外壳，用于封装发射激光束的光源、扫描该激光束的镜子、在图像表面上成像该激光束的多个光学元件、和安排在该外壳内用于旋转该多棱镜的电动机；和安排在该外壳外部的电动机驱动芯片，用于控制该电动机的旋转速度。

根据本发明的另一方面，提供了一种改善激光扫描单元的成像分辨率和均匀性的方法，该方法包括：封装发射激光束的光源、扫描该激光束的镜子、在图像表面上成像该激光束的多个光学元件、和用于旋转该镜子的电动机；并利用无传感器算法、通过安排在该外壳外部的电动机驱动芯片而控制该电动机。

根据本发明的另一方面，提供了一种缓和激光二极管的温度特性的方法，该方法包括：封装发射激光束的光源、扫描该激光束的多棱镜、在图像表面上成像该激光束的多个光学元件、和用于旋转该镜子的电动机；并利用无传感器算法、通过安排在该外壳外部的电动机驱动芯片而控制该电动机。

附图说明

通过结合附图对实施例的以下描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将变得明显和更加易于理解，其中：

图1是图示了传统激光扫描单元的内部配置的透视图；

图2是图示了图1的传统激光扫描单元的电动机驱动芯片的电路配置的方框图；

图3是图示根据本发明第一实施例的激光扫描单元的全面配置的透视图；

图4是图示了根据本发明第一实施例的电动机驱动芯片驱动的电动机的电路配置的方框图的视图；

图5是图示了图4的电动机驱动芯片的反电动势检测电路所检测的反电动势的波形的示意图；

图6是图示了根据本发明第二实施例的利用提供到电动机的电流、通过无传感器控制算法驱动电动机的电动机驱动芯片的电路配置的方框图；

图7是图示了根据本发明第三实施例的利用电动机的电感、通过无传感器控制算法驱动电动机的电动机驱动芯片的电路配置的方框图；

图8是图示了根据本发明第四实施例的利用电动机定子的第三谐波电压、通过无传感器控制算法驱动电动机的电动机驱动芯片的电路配置的方框图；和

图9是图示了根据本发明第五实施例的利用电磁通量、通过无传感器控制算法驱动电动机的电动机驱动芯片的电路配置的方框图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，附图中示出了它们的例子，其中相同的附图标记表示相同的元件。下面参考附图描述了这些实施例以解释本发明。

图3是图示了根据本发明实施例的激光扫描单元的全面配置的透视图。

参考图3，该激光扫描单元包括具有内部空间的框架150，和安排在该框架150内部的光学系统，该光学系统包括多个光学元件。

该框架150支持该光学系统的光学元件并封入所述光学元件，从而防止例如尘粒或色粉的杂质污染所述光学元件。为此，该框架是密封的。

该光学系统包括发射激光束的光源，扫描该激光束的镜子114、和在图像表面上成像该激光束的例如透镜和镜子的多个光学元件。尽管这里描述了多棱镜，但应理解其他配置也是可能的。作为光源，例如可使用激光二极管111。然而，应理解尽管在图3中图示并在其后描述了激光二极管，也可使用其他光源。由电路板110上安装的光源控制电路(未示出)控制该激光二极管111。沿着从该激光二极管111发射的激光束的光径安排了准直透镜112和柱面透镜113。该准直透镜112校准从该激光二极管111发射的激光束，使得该激光束平行或会聚于该光轴，并且该柱面透镜113将该激光束以水平线形投射在该多棱镜114的表面上。该多棱镜114以恒定线速度水平移动通过该准直透镜112和柱面透镜113的激光束。Fθ透镜115沿着多棱镜114之后的激光束的光径安排在多棱镜114之前。该Fθ透镜115具有相对于光轴的折射率，用于沿主扫描方向偏振该多棱镜14反射的恒定速度的光束，并校正任何象差以将该光束聚焦在成像表面上。由沿该Fθ透镜115后的激光束的光径安排的成像镜116反射已通过该Fθ透镜115的激光束，从而以点的形式在作为印刷机器的图像表面，例如光敏鼓160的光敏介质的表面上成像。然而应理解尽管图3中图示并在其后描述了光敏鼓，也可使用其他光敏介质。同步信号检测镜117和光学传感器118插入在该Fθ透镜115和成像镜116之间，以接收激光束的至少一部分并提供水平同步。

根据本发明第一实施例的激光扫描单元包括旋转该多棱镜114的电动机120和驱动该电动机120以定速旋转该电动机的电动机驱动芯片140。

各种电动机可用作电动机120，包括例如三相无刷(BLDC)电动机。该电动机120安装在该框架150内部。由于该电动机120不需要使用分离电路板，下面将详细解释，所以该电动机120可直接安装到该框架150。

该电动机驱动芯片140由包括驱动和控制该电动机120的多个电路的半导体集成电路形成。根据本发明的第一实施例，尽管该电动机驱动芯片140安排在该框架150外部，但该电动机120安排在该框架150内部。利用非限制性例子，该电动机驱动芯片140可安装在印刷机器的主印刷电路板170上，通过其使用根据本发明第一实施例的激光扫描单元。然而，应理解可以其他方式安装该电动机驱动芯片140。当在该主印刷电路板170上安装该电动机驱动芯片140时，该电动机驱动芯片140通过例如图3所示的挠性印刷电路板(FPCB)130的非限制性例子的电缆而电连接到电动机120。

根据本发明的第一实施例，由于该电动机驱动芯片140安排在该框架150外部，所以消除了由于该电动机驱动芯片140产生的热量而导致的框架150内的温度升高的影响，并因此能从该激光二极管111获得稳定的光能。也防止了由于该电动机驱动芯片140产生的热量而导致的Fθ透镜115的温度升高，使得在光敏鼓160的表面形成的光点直径以及直径变化减小，从而改善图像的分辨率和均匀性。

根据本发明的第一实施例，当该电动机驱动芯片140位于该框架外部时，为了减小由于外部电波导致的噪声，将该电动机驱动芯片140连接到该电动机120的信号线的数目被最小化。为此，该电动机驱动芯片140利用无传感器控制算法驱动该电动机120从而以定速旋转它。通过采用该无传感器控制算法，该电动机120无需提供传统位置传感器和速度传感器。结果，不需要将传感器连接至电动机驱动芯片140的信号线。

根据本发明的第一实施例，减少了将安排在该框架150内部的电动机120连接到安排在该框架150外部的电动机驱动芯片140的信号线的数目，从而最小化噪声。而且，根据本发明第一实施例的激光扫描单元不采用位置传感器和速度传感器，从而不需要用于该电动机120的分离电路板，从而降低了制造成本。

下面将参考图4到9解释可用于控制电动机120的旋转速度的各种无传感器控制算法。

图4是图示了根据本发明第一实施例的用于解释利用由电动机驱动芯片控制的电动机所产生的反电动势的无传感器控制算法的电动机驱动芯片的电路配置的方框图。图5是图示了图4的电动机驱动芯片的反电动势检测电路所检测的反电动势的波形的示意图。

参考图4，安装在印刷机器的主印刷电路板170上的电动机驱动芯片140包括电动机启动部件141、三相逆变器142、反电动势检测部件143、速度控制部件144、和换向控制部件145。该三相逆变器142分别通过三根电源线L₁、L₂、和L₃而分别连接到电动机120的端子u、v、和w。该反电动势检测部件143通过一根反电动势信号线L₄连接到该电动机120。

该电动机启动部件141产生电动机启动信号以启动该电动机120，而该逆变器响应于该电动机启动信号提供电流到该电动机120以启动该电动机120。随着该电动机120的旋转，产生反电动势。由反电动势检测部件143检测所产生的反电动势。此时，如图5所示，由反电动势检测部件143检测的各相位u、v、和w的反电动势的波形Pu、Pv、和Pw彼此之间具有120°的相差。该速度控制部件144分别感测反电动势的波形Pu、Pv、和Pw的零越点(zero-crossing points)，以识别电动机120的转子的位置，并基于振幅和各相位之间的时间间隔而判定电动机120的旋转速度，从而输出合适的速度控制信号。将该输出的速度控制信号发送到该换向控制部件145。该换向控制部件145响应于所接收的速度控制信号而控制该逆变器145。该逆变器145因此以适当的切换次序分别提供电流到电动机120的端子u、v、和w，从而以定速旋转该电动机120的转子。

如前所述，根据本发明第一实施例，该电动机驱动芯片140通过三根电源线L₁、L₂、和L₃以及该反电动势信号线L₄而连接到安装在该框架150内部的电动机120。所以，与现有技术相比，减少了信号线的数目，从而最小化外部电磁波所产生的噪声。

图6是图示了根据本发明第二实施例的、利用提供到电动机的电流、通过无传感器控制算法驱动电动机的电动机驱动芯片的电路配置的方框图。

参考图6，安装在印刷机器的主印刷电路板170上的电动机驱动芯片240包括电动机启动部件241、三相逆变器242、电流检测部件243、速度控制部件244、和换向控制部件245。

该电动机启动部件241产生电动机启动信号以启动该电动机120。该三相逆变器242根据该电动机启动信号提供电流到该电动机120，以启动该电动机120。该电流检测部件243利用电流传感器或旁路电阻而检测流经分别在电动机120的端子u、v、和w以及该三相逆变器242之间连接的三个电源线L₁、L₂、和L₃的电流。由于可利用两个电流信号获得分别提供到电动机120的端子u、v、和w的电流的波形，所以该电流检测部件243通过两根电流信号线I₁和I₂分别连接到两个电源线L₁和L₂。然而，尽管示出了I₁和I₂连接到L₁和L₂，但I₁和I₂可连接到L₁、L₂、和L₃中的任何两个。

由电流检测部件243检测的电流信号是正弦波信号。因此，该速度控制部件244以与使用反电动势的先前实施例相同的方式识别该电动机120的转子位置(即感测电流信号波形的零越点)，并从而输出合适的速度控制信号。该换向控制部件245根据所接收的速度控制信号控制该三相逆变器242。该三相逆变器242因此以适当的切换次序分别提供电流到电动机120的端子u、v、和w，从而该电动机120以定速旋转。

图7是图示了根据本发明第三实施例的、利用电动机的电感、通过无传感器控制算法驱动电动机的电动机驱动芯片的电路配置的方框图。

参考图7，安装在印刷机器的主印刷电路板170上的电动机驱动芯片340包括电动机启动部件341、三相逆变器342、电感计算部件343、速度控制部件344、和换向控制部件345。

电动机启动部件341、三相逆变器342、和换向控制部件345的功能与上述相同，并由此省略其详细描述。

该电感计算部件343检测流经分别在电动机120的端子u、v、和w以及该三相逆变器342之间连接的三个电源线L₁、L₂、和L₃的电流和电压。这里，出于上述相同的原因(即利用两个电流或电压信号可获得提供到端子u、v、和w的电流和电压波形)，该电感计算部件343分别通过两个电流和电压信号线P₁和P₂而连接到两个电源线L₁和L₂。然而，尽管示出了P₁和P₂连接到L₁和L₂，但P₁和P₂可连接到L₁、L₂、和L₃中的任何两个。

电动机120的电压可表达为电动机120的电感和电流的以下函数：

V＝L(θ)×dI/dt

利用该电感计算部件343检测的电流和电压可计算作为磁通量的位置θ的函数的电感L(θ)。该速度控制部件344由获得的电感的波形检测该电动机120的转子的位置，并由此输出合适的速度控制信号。

图8是图示了根据本发明第四实施例的、利用电动机的第三谐波电压、通过无传感器控制算法驱动电动机的电动机驱动芯片的电路配置的方框图。

参考图8，安装在印刷机器的主印刷电路板170上的电动机驱动芯片440包括电动机启动部件441、三相逆变器442、第三谐波电压检测部件443、速度控制部件444、和换向控制部件445。

电动机启动部件441、三相逆变器442、和换向控制部件445的功能与上述相同，并由此省略其详细描述。

该第三谐波电压检测部件443检测施加到分别在电动机120的端子u、v、和w以及该三相逆变器442之间连接的三个电源线L₁、L₂、和L₃的电压。为此检测，该第三谐波电压检测部件443分别通过三根电压信号线V₁、V₂、和V₃而连接到三根电源线L₁、L₂、和L₃。

尽管电动机120旋转，但该电动机120的定子的第三谐波电压具有位置分量。该第三谐波电压检测部件443检测Y连接的电动机120的定子的电压，并计算所有电压的总数。该电压总数具有第三谐波电压分量。该速度控制部件444利用具有该位置分量的第三谐波电压的波形识别电动机120的转子的位置，并从而输出合适的速度控制信号。

图9是图示了根据本发明第五实施例的、利用电磁通量、通过无传感器控制算法驱动电动机的电动机驱动芯片的电路配置的方框图。

参考图9，安装在印刷机器的主印刷电路板170上的电动机驱动芯片540包括电动机启动部件541、三相逆变器542、电磁通量计算部件543、速度控制部件544、和换向控制部件545。

电动机启动部件541、三相逆变器542、和换向控制部件545的功能与上述相同，并由此省略其详细描述。

该电磁通量计算部件543检测流经分别在电动机120的端子u、v、和w以及该三相逆变器542之间连接的三个电源线L₁、L₂、和L₃的电流和电压。这里，出于上述相同的原因(即利用两个电流或电压信号可获得提供到端子u、v、和w的电流和电压波形)，该电磁通量计算部件543分别通过两个电流和电压信号线P₁和P₂而连接到两个电源线L₁和L₂。然而，尽管示出了P₁和P₂连接到L₁和L₂，但P₁和P₂可仅连接到L₁、L₂、和L₃中的任何两个。

当电能分别提供到电动机120的端子u、v、和w以旋转该电动机120时，在作为电动机120的定子的线圈和作为电动机120的转子的磁体之间产生电磁通量。由利用该电磁通量计算部件543检测的电流和电压的间接方法可计算该电磁通量。该速度控制部件544由所计算电磁通量的波形检测电动机120的转子的位置，并因此输出合适的速度控制信号。

如上所述，本发明的上述实施例具有的优点在于，在框架外安排该多棱镜电动机的电动机驱动芯片，并由此防止由于电动机驱动芯片产生的热量而导致的框架内温度的上升。因此，由该激光二极管获得稳定的光能。而且，由于在该成像表面上形成的光点直径和直径变化的减小，所以图像的分辨率和均匀性得到改善。

本发明的上述实施例具有的另一优点在于，利用无传感器控制算法控制该电动机，并由此降低了将电动机驱动芯片与电动机相连的信号线的数目，从而最小化噪声。

本发明的上述实施例还具有的另一优点在于，在根据本发明的激光扫描单元中不需要传统激光扫描单元中使用的多个传感器，因此降低了制造成本。

尽管已示出和描述了本发明的一些实施例，但本发明不限于所述实施例。相反，本领域普通技术人员应明白在不脱离由权利要求及其等同限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可对所述实施例进行各种修改。

相关申请的交叉引用

本申请要求向韩国知识产权局于2003年10月13日提交的韩国专利申请号2003-70992、2003年5月24日提交的韩国专利申请号2003-33246、和2003年4月21日提交的韩国专利申请号2003-25081的优先权，在此通过引用而将其公开整体合并此。

Claims (11)

1.一种激光扫描单元，包括：

框架；

安排在该框架内的光学系统，包括发射激光束的光源、扫描该激光束的多棱镜、和在图像表面上成像该激光束的多个光学元件；

安排在该框架内的电动机，其旋转该多棱镜；和

安排在该框架外部的电动机驱动芯片，其使用无传感器算法以控制该电动机的旋转速度，

其中该电动机驱动芯片包括：

电动机启动部件，产生电动机启动信号以启动该电动机；

逆变器，响应于该电动机启动信号而提供电流到该电动机；

检测部件，从该电动机检测反映该电动机的转子位置和该电动机的速度的信号；

速度控制部件，基于该检测部件检测的信号的波形而检测该电动机的转子位置和该电动机的速度，以产生速度控制信号；和

换向控制部件，响应于该速度控制信号而控制该逆变器。

2.根据权利要求1的激光扫描单元，其中在使用该激光扫描单元的印刷机器的主印刷电路板上安装该电动机驱动芯片。

3.根据权利要求1的激光扫描单元，其中该电动机驱动芯片通过电缆而电连接到该电动机。

4.根据权利要求3的激光扫描单元，其中该电缆是挠性印刷电路板。

5.根据权利要求1的激光扫描单元，其中该电动机是三相无刷直流电动机。

6.根据权利要求1的激光扫描单元，其中该检测部件所检测的信号是该电动机产生的反电动势。

7.根据权利要求6的激光扫描单元，其中由电源线和反电动势信号线连接该电动机驱动芯片和该电动机。

8.根据权利要求1的激光扫描单元，其中该检测部件所检测的信号是提供到该电动机的电流。

9.根据权利要求1的激光扫描单元，其中该检测部件所检测的信号是该电动机的电感。

10.根据权利要求1的激光扫描单元，其中该检测部件所检测的信号是该电动机的定子的第三谐波电压。

11.根据权利要求1的激光扫描单元，其中该检测部件所检测的信号是该电动机的定子和转子之间产生的电磁通量。

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