JP2002315378A - ブラシレスモータ、ブラシレスモータの制御方法、光偏向装置及び光偏向装置の制御方法 - Google Patents

ブラシレスモータ、ブラシレスモータの制御方法、光偏向装置及び光偏向装置の制御方法

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JP2002315378A
JP2002315378A JP2001110204A JP2001110204A JP2002315378A JP 2002315378 A JP2002315378 A JP 2002315378A JP 2001110204 A JP2001110204 A JP 2001110204A JP 2001110204 A JP2001110204 A JP 2001110204A JP 2002315378 A JP2002315378 A JP 2002315378A
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control
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Takaaki Kurosawa
高昭 黒澤
Hiroshi Kobayashi
浩志 小林
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Abstract

(57)【要約】 【課題】一つの駆動回路では実行できない制御を容易に
付加させることが可能な制御機能の発展性に富むブラシ
レスモータの提供。 【解決手段】磁石を有する回転可能なロータと、該ロー
タに回転力を作用させる複数の駆動コイル1a、1b、
1cとを有するモータ本体1に、上記駆動コイル1a、
1b、1cを制御する2つ以上の駆動回路にそれぞれ電
気的に接続可能な2つ以上の結線手段2、3を備える。
このブラシレスモータの結線手段のうちの1つを第1の
駆動回路と電気的に接続すると共に、他の1つを第2の
駆動回路と電気的に接続し、上記第1の駆動回路により
起動及び定常回転制御を行い、上記第2の駆動回路で減
速制御を行うことにより、起動及び定常回転から減速制
御まで、各モードでそれぞれ最適な駆動制御を行うこと
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、駆動制御の発展性
に富んだブラシレスモータ、ブラシレスモータの制御方
法、光偏向装置及び光偏向装置の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、レーザプリンタ、レーザ複写
機、レーザファクシミリ及びこれらの複合機等の画像形
成装置では、半導体レーザ等の光源から射出された光ビ
ームを所定速度で回転しているポリゴンミラーのミラー
面で反射させることにより偏向させ、感光ドラム等の画
像記録媒体上に走査させることにより画像の記録形成を
行うようになっている。
【0003】ポリゴンミラーはブラシレスモータのロー
タに設けられることにより光偏向装置を構成し、画像形
成装置の書き込みユニットに配設される。この光偏向装
置は、ロータに回転力を作用させる複数の駆動コイルが
駆動回路からの制御信号によって制御されることで、ポ
リゴンミラーの回転を制御する。
【0004】このため、光偏向装置を構成するブラシレ
スモータには、上記駆動回路と駆動コイルとの間の電気
的接続を行うための結線手段を備えており、光偏向装置
が書き込みユニットに配設される際に、この結線手段が
上記駆動回路と電気的に接続されるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来、ブラシレスモー
タの駆動制御は、その結線手段に接続された駆動回路に
よる制御によってなされるだけであるため、その結線手
段に接続された駆動回路が持つ制御機能に制約されてし
まう欠点がある。
【0006】従って、例えば、駆動コイルが起動及び定
常回転制御を行う駆動回路と電気的に接続されたもので
は、その駆動回路によって起動及び定常回転の制御が行
われるだけであるため、後になって、モータの回転を急
速に減速させる機能の要請が発生した場合等には、上記
駆動回路ごと取り外してブレーキ制御機能を併せ持つ駆
動回路と交換し、新たに駆動コイルと電気的接続を行わ
なくてはならず、極めて煩雑な作業が強いられることと
なる。
【0007】そこで、本発明の第1の課題は、一つの駆
動回路では実行できない制御を容易に付加させることが
可能な制御機能の発展性に富むブラシレスモータを提供
することにある。
【0008】また、本発明の第2の課題は、起動及び定
常回転から減速制御まで、各モードでそれぞれ最適な駆
動制御を行うことができ、モータの効率化及び信頼性の
向上を図ることが可能なブラシレスモータの制御方法を
提供することにある。
【0009】更に、本発明の第3の課題は、一つの駆動
回路では実行できない制御を容易に付加させることが可
能な制御機能の発展性に富む光偏向装置を提供すること
にある。
【0010】更にまた、本発明の第4の課題は、起動及
び定常回転から減速制御まで、各モードでそれぞれ最適
な駆動制御を行うことができ、モータの効率化及び信頼
性の向上を図ることが可能な光偏向装置の制御方法を提
供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記第1の課題を解決す
る請求項1記載の発明は、磁石を有する回転可能なロー
タと、該ロータに回転力を作用させる複数の駆動コイル
とを有するモータ本体に、上記駆動コイルを制御する2
つ以上の駆動回路にそれぞれ電気的に接続可能な2つ以
上の結線手段を備えたことを特徴とするブラシレスモー
タである。
【0012】上記第2の課題を解決する請求項2記載の
発明は、請求項1記載のブラシレスモータの結線手段う
ちの1つを第1の駆動回路と電気的に接続すると共に、
他の1つを第2の駆動回路と電気的に接続し、上記第1
の駆動回路により起動及び定常回転制御を行い、上記第
2の駆動回路で減速制御を行うことを特徴とするブラシ
レスモータの制御方法である。
【0013】また、上記第2の課題を解決する請求項3
記載の発明は、請求項1記載のブラシレスモータの結線
手段のうちの1つを第1の駆動回路と電気的に接続する
と共に、他の1つを第2の駆動回路と電気的に接続し、
上記第1の駆動回路により起動及び定常回転制御を行
い、上記第2の駆動回路で起動補助制御を行うことを特
徴とするブラシレスモータの制御方法である。
【0014】更に、上記第2の課題を解決する請求項4
記載の発明は、請求項1記載のブラシレスモータの結線
手段のうちの1つを第1の駆動回路と電気的に接続する
と共に、他の1つを第2の駆動回路と電気的に接続し、
更に他の1つを第3の駆動回路と電気的に接続し、上記
第1の駆動回路により起動及び定常回転制御を行い、上
記第2の駆動回路で減速制御を行い、上記第3の駆動回
路で起動補助制御を行うことを特徴とするブラシレスモ
ータの制御方法である。
【0015】上記第3の課題を解決する請求項5記載の
発明は、請求項1記載のブラシレスモータのロータにポ
リゴンミラーを設けてなることを特徴とする光偏向装置
である。
【0016】上記第4の課題を解決する請求項6記載の
発明は、請求項5記載の光偏向装置の結線手段のうちの
1つを第1の駆動回路と電気的に接続すると共に、他の
1つを第2の駆動回路と電気的に接続し、上記第1の駆
動回路により起動及び定常回転制御を行い、上記第2の
駆動回路で減速制御を行うことを特徴とする光偏向装置
の制御方法である。
【0017】更に、上記第4の課題を解決する請求項7
記載の発明は、請求項5記載の光偏向装置の結線手段の
うちの1つを第1の駆動回路と電気的に接続すると共
に、他の1つを第2の駆動回路と電気的に接続し、上記
第1の駆動回路により起動及び定常回転制御を行い、上
記第2の駆動回路で起動補助制御を行うことを特徴とす
る光偏向装置の制御方法である。
【0018】更に、上記第4の課題を解決する請求項8
記載の発明は、請求項5記載の光偏向装置の結線手段の
うちの1つを第1の駆動回路と電気的に接続すると共
に、他の1つを第2の駆動回路と電気的に接続し、更に
他の1つを第3の駆動回路と電気的に接続し、上記第1
の駆動回路により起動及び定常回転制御を行い、上記第
2の駆動回路で減速制御を行い、上記第3の駆動回路で
起動補助制御を行うことを特徴とする光偏向装置の制御
方法である。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。
【0020】図1は、本発明に係るブラシレスモータの
概略構成図である。モータ本体1は、回転可能に設けら
れたロータ(図示せず)に磁石(図示せず)が取り付け
られると共に、該ロータに回転力を作用させる複数の駆
動コイル1a、1b、1cを有する周知の構造を呈して
おり、このモータ本体1の駆動コイル1a、1b、1c
に第1の結線手段2の一端が接続されている。
【0021】第1の結線手段2は、各駆動コイル1a、
1b、1cのそれぞれと接続する配線2a、2b、2c
からなり、専らモータ本体1を駆動制御するための第1
の駆動回路4と電気的に接続されるようになっている。
【0022】図示する態様では、第1の結線手段2に起
動及び定常回転制御を行うための第1の駆動回路4を接
続した状態を示しており、これにより、速度及び位相を
制御する速度/位相制御回路4aからの制御電流をドラ
イバ回路4bによってコイル切替してモータ本体1の各
駆動コイル1a、1b、1cに配線2a、2b、2cを
介して供給し、起動及び定常回転の制御を行うようにな
っている。
【0023】この第1の結線手段2には、各配線2a、
2b、2cの途中からそれぞれ分岐された配線3a、3
b、3cからなる第2の結線手段2が設けられている。
この第2の結線手段3は、各駆動コイル1a、1b、1
cと上記第1の駆動回路4とが第1の結線手段2によっ
て電気的に接続されている状態ではフリーの状態にあ
り、第1の結線手段2が上記第1の駆動回路4と接続さ
れている状態で、各駆動コイル1a、1b、1cを第1
の駆動回路4とは別個の駆動回路と電気的に接続可能と
している。
【0024】本実施形態に示すブラシレスモータは、モ
ータ本体1に専ら各駆動コイル1a、1b、1cを駆動
制御するための第1の駆動回路4と電気的に接続する第
1の結線手段2に加えて、それと同時に第1の駆動回路
4とは別個の駆動回路と電気的に接続するための第2の
結線手段3を備えているため、第1の駆動回路4では実
行できない制御を行うための駆動回路を、第1の駆動回
路4ごと交換する必要なく、付加的に接続させることが
でき、それによって制御機能を容易に発展させることの
できるブラシレスモータとすることができる。
【0025】次に、かかるブラシレスモータの制御方法
について説明する。
【0026】図2では、図1に示す態様において、第2
の結線手段3に、第2の駆動回路として減速制御を行う
ための制御ブレーキ回路5を付加的に接続して、各駆動
回路1a、1b、1cと制御ブレーキ回路5とを電気的
に接続した例を示している。
【0027】制御ブレーキ回路5は、図示しない制御部
からのブレーキ指令に基づいて作動するブレーキ制御回
路5aからの制御電流を、ドライバ回路5bによってコ
イル切替して第2の結線手段3の各配線3a、3b、3
cを介して各駆動コイル1a、1b、1cに供給するこ
とができるようになっており、このブレーキ制御によっ
てモータ本体1のロータを短時間で強制的に減速させる
ものである。
【0028】この態様において、モータ本体1の起動及
び定常回転時には、第1の結線手段2に接続された第1
の駆動回路4によって制御を行う。一方、ロータの停止
時には、第2の結線手段3に付加的に接続された第2の
駆動回路である制御ブレーキ回路5によってモータ本体
1の回転にブレーキをかけ、減速制御を行う。
【0029】かかる減速制御は、図3に示すように、制
御ブレーキ回路5に代えて強制ブレーキ回路6を付加的
に接続して行うこともできる。
【0030】強制ブレーキ回路6は、ロータの回転によ
り発生する駆動コイル1a、1b、1cの逆起電圧を短
絡させるショート回路6aを有しており、図示しない制
御部からのブレーキ指令に基づいて作動させることによ
り、ロータの回転エネルギーを奪い、ロータの回転にブ
レーキをかけるようになっており、この強制ブレーキ制
御によってモータ本体1のロータを強制的に減速させ、
短時間で停止させるものである。
【0031】この態様においても、モータ本体1の起動
及び定常回転時には、第1の結線手段2に接続された第
1の駆動回路4によって制御を行う。一方、ロータの停
止時には、第2の結線手段3に付加的に接続された第2
の駆動回路である強制ブレーキ回路6によってモータ本
体1の回転にブレーキをかけ、減速制御を行う。
【0032】図4は、図1に示す態様において、第2の
結線手段3に、第2の駆動回路としてモータ本体1の起
動時の補助を行うための起動補助回路7を付加的に接続
して、各駆動回路1a、1b、1cと起動補助回路7と
を電気的に接続した例を示している。
【0033】起動補助回路7は、図示しない制御部から
の起動開始指令に基づいて作動する速度制御回路7aか
らの制御電流を、ドライバ回路7bによってコイル切替
して第2の結線手段3の各配線3a、3b、3cを介し
て各駆動コイル1a、1b、1cに供給することができ
るようになっており、モータ本体1の起動時に、回転エ
ネルギーをこの起動補助回路7からも供給することで、
起動時間の短縮を図るものである。
【0034】従って、この態様においては、モータ本体
1の起動時に、第1の結線手段2に接続された第1の駆
動回路4から回転エネルギーを供給するのと同時に、第
2の結線手段3に接続された第2の駆動回路である起動
補助回路7からも回転エネルギーを供給することで、定
常回転に短時間で達することができるようになる。特
に、モータ本体1の劣化等により起動負荷が大きくなっ
た場合に、この起動補助回路7を第2の結線手段3を用
いて付加的に接続することにより、起動時間の回復を図
ることが可能である。
【0035】この第2の結線手段3に付加的に接続され
る起動補助回路7は、起動補助を行うだけでよいため、
必ずしも位相制御機能を備えていなくてもよく、安価な
制御回路を付加するだけで、容易に起動時間の短縮化を
図ることが可能となる。
【0036】以上のように、本発明に係るブラシレスモ
ータの制御方法によれば、起動及び定常回転から減速制
御まで、各モードでそれぞれ最適な駆動制御を行うこと
ができ、モータの効率化及び信頼性の向上を図ることが
可能である。
【0037】なお、以上説明した実施形態において、ブ
ラシレスモータの結線手段は、第1の駆動回路4に電気
的に接続可能な第1の結線手段2と第2の駆動回路に電
気的に接続可能な第2の結線手段3の合計2つの結線手
段を備えたものについて説明したが、第3、第4…とい
った3つ以上の駆動回路にそれぞれ電気的に接続可能な
第3、第4…といった3つ以上の結線手段を備えるよう
にしてもよい。
【0038】また、この場合はブラシレスモータの制御
方法において、例えば、第1の結線手段に起動及び定常
回転制御を行う第1の駆動回路を電気的に接続し、第2
の結線手段に減速制御を行う第2の駆動回路を電気的に
接続し、更に第3の結線手段に起動補助制御を行う第3
の駆動回路を電気的に接続して、起動、定常回転、減速
の各モードにおいてよりきめ細かな駆動制御を行うよう
にすることもできる。
【0039】なお、第2、第3…の結線手段は、第1の
結線手段2の各配線2a…から分岐するものに限らず、
上記第1の結線手段2と同様に、一端が各駆動コイル1
a…に直接接続されているものであってもよい。
【0040】また、第2、第3…の結線手段の配線は第
1の結線手段2の各配線2a…と同数設けられるものに
限らず、そこに付加的に接続される駆動回路に応じて適
宜増減される。
【0041】更に、各結線手段は、その配線の端部を剥
き出し状にするものに限らず、各駆動回路と接続するた
めのコネクタ等の接続手段を適宜設けるようにしてもよ
い。
【0042】図5は、以上説明したブラシレスモータを
用いた光偏向装置の一例を示している。
【0043】この実施の形態に示す光偏向装置100
は、例えばビーム走査光学装置に組み込まれて、レーザ
光をポリゴンミラー16の回転により偏向するものであ
り、ベース板20により装置側に固定される。
【0044】フランジ15はアルミや鉄を材料とし、円
筒部15bの端部には円板部15aが設けられていて、
円板部15aのミラー搭載の基準面15a1にポリゴン
ミラー16の一端面16aを当接し、ミラー押さえ板6
との間には弾性部材17を介して一体回転可能に組み付
けられている。このフランジ15の円筒部15bは外筒
軸受12bに焼きばめ等の手段により接合され、一体化
してロータを構成しており、このロータにポリゴンミラ
ー16が設けられることによりミラーユニット101が
形成される。
【0045】このミラーユニット101を上下の下スラ
スト軸受10と上スラスト軸受11と内筒軸受12aと
の間に介在させて、ベース板20の軸部20aに挿着
し、プレート13を介してねじ14を軸部20aに螺着
して取り付けられる。
【0046】ベース板20には固定ヨーク50が設けら
れ、さらに駆動コイル40を取り付けたプリント基板3
0が設けられている。この駆動コイル40に対向してト
ルク発生用の永久磁石50が配置され、この永久磁石5
0は円盤状のミラー押さえ板60に形成された凹部60
aに接着剤を介して設けられ、以上の配置関係によって
ポリゴンモータを構成している。
【0047】回転軸12は、内筒軸受12aと外筒軸受
12bとから構成され、内筒軸受12aに対して外筒軸
受12bが回動可能になっており、外筒軸受12bにフ
ランジ15が円筒部15bによって接合状態となってい
る。なお、この実施の形態では、軸受構造が下スラスト
軸受10、上スラスト軸受11、内筒軸受12a、外筒
軸受12bとからなる動圧軸受構造であって、動圧発生
溝が下スラスト軸受面と内筒軸受12aの外周面の両方
あるいはどちらか一方に設けられている。
【0048】フランジ15の円筒部15bは回転軸12
の外筒軸受12bに接合することによって接合強度が向
上し、更に円筒部12bの外周をポリゴンミラー16の
回転中心軸の取り付け基準とすることによって、ポリゴ
ンミラー16の軸中心精度が向上するよう構成されてい
る。
【0049】フランジ15の円筒部15bを回転軸12
の外筒軸受12bへの接合は好ましくは焼ばめであり、
その他の圧入手段による接合であってもよい。かかる接
合はポリゴンミラー16の取り付け時の倒れ角を解消
し、軸心に対する精度をより確実に出すことができる。
【0050】また作製に当たっては、フランジ15と外
筒軸受12bとの接合後に、円板部15aにポリゴンミ
ラー16を取り付けるためのミラー搭載の基準面15a
1を切削加工し、フランジ15の円筒部15bにポリゴ
ンミラー16を挿着してポリゴンミラー16の一端面1
6aを基準面15a1に当接させることがなされてい
る。
【0051】ポリゴンミラー16の他端面16bとミラ
ー押さえ板6との間には板ばね等の弾性部材17を介在
させ、フランジ15の円筒部15bの端面とミラー押さ
え板60とをねじ等の締結部材61により締付固定し
て、弾性部材17によるポリゴンミラー16の押さえ力
を安定させ、ポリゴンミラー16は歪ませることなくミ
ラー固定がなされている。
【0052】各駆動コイル40には、第1の駆動回路と
電気的に接続するための第1の結線手段2の一端が接続
されていると共に、該第1の結線手段2から第2の結線
手段3が分岐され、上記第1の駆動回路とは別個の駆動
回路と電気的接続を可能としている。これら第1の結線
手段2及び第2の結線手段3の構成及びこれらを用いた
制御方法については上述したので、ここでは説明を省略
する。
【0053】また、この光偏向装置100においても、
上述したように、第2の結線手段3は第1の結線手段2
から分岐させるものに限らない。更に、結線手段は、第
3、第4…の駆動回路にそれぞれ電気的に接続可能な第
3、第4…といった結線手段を備えるようにしてもよ
く、同様に、第3、第4の駆動回路により、起動、定常
回転、減速の各モードにおいて、よりきめ細かな駆動制
御を行うようにすることもできる。
【0054】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、一つの駆
動回路では実行できない制御を容易に付加させることが
可能な制御機能の発展性に富むブラシレスモータを提供
することができる。
【0055】請求項2、3及び4記載の発明によれば、
起動及び定常回転から減速制御まで、各モードでそれぞ
れ最適な駆動制御を行うことができ、モータの効率化及
び信頼性の向上を図ることが可能なブラシレスモータの
制御方法を提供することができる。
【0056】請求項5記載の発明によれば、一つの駆動
回路では実行できない制御を容易に付加させることが可
能な制御機能の発展性に富む光偏向装置を提供すること
ができる。
【0057】請求項6、7及び8記載の発明によれば、
起動及び定常回転から減速制御まで、各モードでそれぞ
れ最適な駆動制御を行うことができ、モータの効率化及
び信頼性の向上を図ることが可能な光偏向装置の制御方
法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るブラシレスモータの概略構成図
【図2】本発明に係るブラシレスモータ制御方法の一例
を示す構成図
【図3】本発明に係るブラシレスモータ制御方法の他の
一例を示す構成図
【図4】本発明に係るブラシレスモータ制御方法の更に
他の一例を示す構成図
【図5】本発明に係る光偏向装置の一例を示す断面図
【符号の説明】
1:モータ本体 1a〜1b:駆動コイル 2:第1の結線手段 3:第2の結線手段 4:第1の駆動回路 5、6、7:第2の駆動回路 100:光偏向装置

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁石を有する回転可能なロータと、該ロー
    タに回転力を作用させる複数の駆動コイルとを有するモ
    ータ本体に、上記駆動コイルを制御する2つ以上の駆動
    回路にそれぞれ電気的に接続可能な2つ以上の結線手段
    を備えたことを特徴とするブラシレスモータ。
  2. 【請求項2】請求項1記載のブラシレスモータの結線手
    段のうちの1つを第1の駆動回路と電気的に接続すると
    共に、他の1つを第2の駆動回路と電気的に接続し、上
    記第1の駆動回路により起動及び定常回転制御を行い、
    上記第2の駆動回路で減速制御を行うことを特徴とする
    ブラシレスモータの制御方法。
  3. 【請求項3】請求項1記載のブラシレスモータの結線手
    段のうちの1つを第1の駆動回路と電気的に接続すると
    共に、他の1つを第2の駆動回路と電気的に接続し、上
    記第1の駆動回路により起動及び定常回転制御を行い、
    上記第2の駆動回路で起動補助制御を行うことを特徴と
    するブラシレスモータの制御方法。
  4. 【請求項4】請求項1記載のブラシレスモータの結線手
    段のうちの1つを第1の駆動回路と電気的に接続すると
    共に、他の1つを第2の駆動回路と電気的に接続し、更
    に他の1つを第3の駆動回路と電気的に接続し、上記第
    1の駆動回路により起動及び定常回転制御を行い、上記
    第2の駆動回路で減速制御を行い、上記第3の駆動回路
    で起動補助制御を行うことを特徴とするブラシレスモー
    タの制御方法。
  5. 【請求項5】請求項1記載のブラシレスモータのロータ
    にポリゴンミラーを設けてなることを特徴とする光偏向
    装置。
  6. 【請求項6】請求項5記載の光偏向装置の結線手段のう
    ちの1つを第1の駆動回路と電気的に接続すると共に、
    他の1つを第2の駆動回路と電気的に接続し、上記第1
    の駆動回路により起動及び定常回転制御を行い、上記第
    2の駆動回路で減速制御を行うことを特徴とする光偏向
    装置の制御方法。
  7. 【請求項7】請求項5記載の光偏向装置の結線手段のう
    ちの1つを第1の駆動回路と電気的に接続すると共に、
    他の1つを第2の駆動回路と電気的に接続し、上記第1
    の駆動回路により起動及び定常回転制御を行い、上記第
    2の駆動回路で起動補助制御を行うことを特徴とする光
    偏向装置の制御方法。
  8. 【請求項8】請求項5記載の光偏向装置の結線手段のう
    ちの1つを第1の駆動回路と電気的に接続すると共に、
    他の1つを第2の駆動回路と電気的に接続し、更に他の
    1つを第3の駆動回路と電気的に接続し、上記第1の駆
    動回路により起動及び定常回転制御を行い、上記第2の
    駆動回路で減速制御を行い、上記第3の駆動回路で起動
    補助制御を行うことを特徴とする光偏向装置の制御方
    法。
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