JP2004062083A - Scanner motor and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、別体の駆動回路から回転速度を制御する駆動信号が伝送され、前記駆動信号によりポリゴンミラーを回転させるスキャナモータおよびその制御方法に関し、駆動回路に対してFG信号を伝送するスキャナモータおよびその制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
レーザプリンタやレーザコピー等において、レーザ光を主走査する手段としてポリゴンミラーを回転させるスキャナモータが採用されている。スキャナモータには、処理の高速化を目的としてポリゴンミラーを高速で回転させる取り組みがなされている。高速回転型のスキャナモータは比較的小型であることから、回転を制御する駆動回路基板上に搭載することが可能である。
【0003】
一方、高精度の主走査を行うためにポリゴンミラーを低速で回転させる要求がある。ポリゴンミラーを低速で回転させ、かつ、ジッタ(回転数のむら)を小さくするためには慣性モーメントを十分に大きくして回転を安定させる必要がある。慣性モーメントを大きくするということはすなわち質量を大きくすることであり、軸受などの機器部品の強度も必要となり、結果としてスキャナモータのサイズが大きくなる。
【0004】
このように低速回転用のスキャナモータは、比較的大型となるので駆動回路基板上に搭載することができなく、スキャナモータと、駆動回路を含むコントローラとが別体として構成される。
【0005】
また、スキャナモータとコントローラとを別体とすることで、スキャナモータは極端に大型とはならず、機器への搭載設計が容易になる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
コントローラでは、PLL(Phase Locked Loop)回路等によりポリゴンミラーの回転数を制御している。このPLL回路では、フィードバック信号としてポリゴンミラーの回転信号が必要であり、スキャナモータからFG信号を入力している。
【0007】
FG信号は、周波数発電コイルが周波数発電マグネットの発生する磁界を通過することにより起電力が生じるという現象を利用して得られる交流信号である。FG信号は、周波数発電コイルと周波数発電マグネットとの相対速度に応じた電圧を発生するので、低速回転時には微弱な信号となる。
【0008】
従って、ポリゴンミラーを低速で回転中に、その回転速度を示すFG信号をスキャナモータからコントローラへ信号伝送すると、FG信号が微弱であることから耐ノイズ性が低い。換言すればSN比が小さい。この現象は、スキャナモータとコントローラとを接続する信号線が長いほど顕著であり、コントローラで誤作動が発生し、ポリゴンミラーの回転のジッタが大きくなるおそれがある。この結果、シート体に対する主走査が異常となり、得られる画像が歪むことになる。
【0009】
耐ノイズ性を高めるためには、一般的には、信号線のシールド化やフェライトコアを挿入する方法が採用されるが、これらの方法による効果は小さく、ノイズを十分に除去することができない。
【0010】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、別体の駆動回路から回転速度を制御する駆動信号が伝送され、前記駆動信号によりポリゴンミラーを回転させるスキャナモータおよびその制御方法において、ノイズの影響を低減させ、コントローラに対してFG信号を確実に伝送することを可能にするスキャナモータおよびその制御方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るスキャナモータは、別体の駆動回路から回転速度を制御する駆動信号が伝送され、前記駆動信号によりポリゴンミラーを回転させるスキャナモータにおいて、前記ポリゴンミラーの回転速度に応じたFG信号を発生する周波数発電コイルと、前記FG信号を信号伝送する際のSN比を大きくする信号処理を行う信号処理器と、を有し、前記信号処理器で信号処理した信号を回転速度のフィードバック信号として前記駆動回路へ伝送することを特徴とする。
【0012】
このように、FG信号は信号処理した後に駆動回路へ伝送されるので、FG信号に対するノイズの影響を低減させ、駆動回路に対してFG信号を確実に伝送することができる。
【0013】
この場合、前記信号処理器は増幅器としてもよい。
【0014】
また、前記増幅器は、前記FG信号を増幅し、かつ、デジタル化することにより、耐ノイズ性をより向上させることができる。
【0015】
さらに、前記増幅器は、前記FG信号を増幅し、かつ、二値レベル化することにより、簡便な回路で耐ノイズ性を向上させることができる。また、処理が簡素化され、FG信号を高速に伝送することができる。
【0016】
さらに、前記増幅器は、コンパレータによってFG信号を二値レベル化し、オープンコレクタ出力により前記駆動回路へ信号伝送するようにしてもよい。オープンコレクタ出力とすることにより広範囲の電圧レベルに適用可能である。
【0017】
さらにまた、前記周波数発電コイルは、回転軸を中心とした円環状に設定され、前記信号処理器は、前記周波数発電コイルの起電力発生部分より外周側に配置してもよい。
【0018】
前記周波数発電コイルと前記信号処理器とは同一の基板に配置してもよい。
【0019】
ポリゴンミラーの回転速度は、300[rpm]以上、10000[rpm]以下の範囲であってもよい。
【0020】
また、本発明に係るスキャナモータの制御方法は、別体の駆動回路から回転速度を制御する駆動信号が伝送され、前記駆動信号によりポリゴンミラーを回転させるスキャナモータの制御方法において、前記ポリゴンミラーの回転速度に応じたFG信号を周波数発電コイルにより発生するステップと、前記FG信号を信号伝送する際のSN比を大きくする信号処理を信号処理器により行うステップと、前記信号処理器で信号処理した信号を回転速度のフィードバック信号として前記駆動回路へ伝送するステップと、を有することを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスキャナモータおよびその制御方法について好適な実施の形態を挙げ、添付の図1〜図8Bを参照しながら説明する。本実施の形態に係るスキャナモータ10は、高精度の主走査を行うことを目的として、ポリゴンミラー52を低速で回転させるものである。
【0022】
図1および図2に示すように、本実施の形態に係るスキャナモータ10は、ステータケース12と、該ステータケース12内に配置される円環状のプリント基板であるコイル基板14と、ハーネス16を介してコイル基板14と接続されるコネクタ18と、ステータケース12の中心から上方へ延在するシャフト20を支軸として回転する回転部22とを有する。
【0023】
ステータケース12は、例えば、アルミダイキャストで形成されており、周縁には取り付け用のボルト孔12aが設けられている。ステータケース12の上面は、中心に向かって階段状に深くなる多段の円形凹部を有し、この凹部の1つには円環状のステータヨーク24が接着されている。ステータヨーク24の上面には薄いインシュレータ26が設けられ、該インシュレータ26の上面にコイル基板14がビス28によって固定される。ステータケース12の中心にはシャフト20が圧入されており、該シャフト20はコイル基板14の中心の孔を通り上方に延在する。
【0024】
コイル基板14は、回転部22を回転させる磁力を発生する6つのコイル30と、回転部22の回転速度を検出する周波数発電コイル32と、周波数発電コイル32で発生した信号を信号処理する増幅器34とを有する。コイル基板14の詳細については後述する。
【0025】
回転部22は、円盤状のハブ36がベースとなっており、ハブ36の下面には比較的幅の広い円環状のロータヨーク38が接着されている。ロータヨーク38のさらに下面にはコイル30とほぼ同じ幅である円環状のマグネット40と、比較的幅の狭い円環状の周波数発電マグネット42とが接着されている。マグネット40および周波数発電マグネット42とは同心状に配置され、マグネット40が内周側、周波数発電マグネット42が外周側に設定される。
【0026】
なお、ロータヨーク38、マグネット40および周波数発電マグネット42は接着されているのでハブ36と一体となっているが、図1においては、理解を容易にするためにそれぞれ分離した状態で図示している。
【0027】
ハブ36の中心には縦孔36aが設けられており、この縦孔36aの下部と比較的上部にはシャフト20を軸支するベアリング44およびベアリング46が設けられている。シャフト20はビス48によってベアリング46の内輪46aに固定される。ビス48およびシャフト20の頂部はカバー50によって保護されている。
【0028】
ハブ36のやや上方には、外部から照射されるレーザ光を偏向する6面の鏡面52aを有するポリゴンミラー52が、ポリゴンホルダー54および止め輪56によって固定されている。
【0029】
ハブ36は、例えば黄銅が用いられ、比較的大径であることから、慣性モーメントの値が大きい。
【0030】
図3に示すように、周波数発電マグネット42は周波数発電コイル32のピッチに応じた多数のN極とS極とに磁気的に分かれている。また、マグネット40もコイル30のピッチに応じたN極とS極とに磁気的に分かれている。
【0031】
図2に示すように、マグネット40とコイル30はコイル基板14を挟んで接近した位置に配置される。コイル基板14は磁束を通過させ、しかもマグネット40が接着されたロータヨーク38は磁路として作用するので、コイル30によって磁界を制御することによりマグネット40の各磁極が反発および吸引されることになり、マグネット40およびロータヨーク38が接着されたハブ36はシャフト20を軸心として回転する。この時、ハブ36に固定されたポリゴンミラー52も一体的に回転し、回転角度に応じてレーザ光を偏向させることができる。偏向したレーザ光は、図示しないシート体に連続的に照射されて主走査処理が行われる。
【0032】
図4に示すように、コイル基板14の上面には、増幅器34と周波数発電コイル32が設けられている。
【0033】
周波数発電コイル32は、連続した矩形のプリント配線であり、コイル基板14における比較的外周部に円環状に設定されている。周波数発電コイル32と周波数発電マグネット42は半径方向の幅がほぼ等しい。また、周波数発電マグネット42と周波数発電コイル32はコイル基板14上の接近した位置に配置され(図2参照)、しかもステータヨーク24は磁路として作用するので、回転部22が回転するとき周波数発電マグネット42の複数のN極およびS極が発生する磁界が周波数発電コイル32を次々に交差することとなる。このようにして、周波数発電コイル32は回転速度に応じた交流信号、つまりFG信号を生成する。このFG信号は、回転速度が高いほど振幅および周波数が大きくなり、回転速度が低いほど振幅および周波数が小さくなる。周波数発電コイル32が生成したFG信号は、交流発電コイルの両端部32aおよび32bから増幅器34に供給される。
【0034】
図4および図5に示すように、増幅器34は、FG信号に載っている不要な高周波成分を除去するローパスフィルタ58と、該ローパスフィルタ58を通過した信号を増幅し、かつ、二値レベル化するコンパレータ60とを有する。図4および図5からも明らかなように、増幅器34は簡便な構成である。
【0035】
ローパスフィルタ58は、周波数発電コイル32の一端から供給される信号をフィルタリングする抵抗器62およびコンデンサ64と、周波数発電コイル32の他端から供給される信号をフィルタリングする抵抗器66およびコンデンサ68と、これらの抵抗器62、66、コンデンサ64、68によってフィルタリングされた2つの信号の間に設けられ、信号を安定化させるコンデンサ70とを有する。
【0036】
抵抗器62および抵抗器66は同一抵抗値を有し、コンデンサ64およびコンデンサ68は同一容量値を有し、平衡な回路となっている。抵抗器62(または抵抗器66)とコンデンサ64(またはコンデンサ68)とによって算出されるカットオフ周波数は、FG信号の周波数よりも十分に高く設定されている。
【0037】
コンパレータ60は、スキャナモータ10と別体とされている駆動回路であるモータドライバ(またはコントローラともいう)80から供給される直流の電源VとグランドGとによって動作する。コンパレータ60の近傍には、電源Vを平滑化するバイパスコンデンサ72が設けられている。コンパレータ60の「+」入力端子および「−」入力端子には、それぞれローパスフィルタ58を通過したFG信号が供給される。コンパレータ60はオペアンプの一種であるから、内部において信号を増幅するとともに信号の比較を行う。この比較の結果、「+」入力端子と「−」入力端子との電圧値の大小関係によりFG信号は二値レベル化される。また、コンパレータ60はオープンコレクタ出力となっており、「+」入力端子の電圧が「−」入力端子の電圧より大であるときに出力がオンとなり、「+」入力端子の電圧が「−」入力端子の電圧より小であるときに出力がオフとなる。コンパレータ60の出力、すなわち信号伝送に適するようにSN比の大きく設定された信号は、ハーネス16およびコネクタ18を介してモータドライバ80へ信号伝送される。コンパレータ60の出力をヒステリシスを有する出力形式とすると耐ノイズ性がより向上する。
【0038】
モータドライバ80の内部では、コンパレータ60の出力信号を抵抗器82により電源Vにプルアップしている。これにより、コンパレータ60の出力がオンであるときには0[V]となり、コンパレータ60の出力がオフであるときには電源Vと同電圧になる。周波数発電コイル32の起電力は、一般に数十[mV]程度である。電源Vの電圧として、例えば、5[V]と設定するとコンパレータ60の出力は0[V]または5[V]の信号となり、増幅器の作用により十分な増幅率が得られる。
【0039】
増幅器34を構成するコンパレータ60等は、それぞれ表面実装型の素子であり、周波数発電コイル32よりも外周側に配置されている。具体的には、周波数発電コイル32のプリントパターンのうち周波数発電マグネット42(図3参照)と対向して起電力を発生する部分よりも外周側で、かつ、コイル基板14の外周端よりも内周側に配置されている。このように増幅器34を周波数発電コイル32の外周側に配置することにより、増幅器34の電気的な作用と周波数発電コイル32および周波数発電マグネット42の電磁気的な作用とが相互に干渉することを防止できる。
【0040】
また、増幅器34を周波数発電コイル32よりも外周側に配置することによって、周波数発電コイル32と周波数発電マグネット42との間に障害物がなくなり、周波数発電コイル32と周波数発電マグネット42とを近接した位置に設けることができる。さらに、増幅器34は、コイル30やマグネット40よりも外周側に配置されているので、コイル30およびマグネット40の形状、寸法、配置および電磁気的性能を制約することがない。
【0041】
さらにまた、通常、ハーネス16はコイル基板14の外周部に設けられるので、増幅器34とハーネス16との距離を比較的近距離に設定できる。従って、増幅器34とハーネス16との間のプリント配線を短く設定することができ、ノイズの影響をより低減することができる。
【0042】
増幅器34は、周波数発電コイル32がプリントされている面の裏面に設けてもよい。増幅器34と周波数発電コイル32はそれぞれ別体の基板上に設けてもよい。
【0043】
図6に示すように、コイル基板14の下面には、6つのコイル30と3つのホール素子74が設けられている。6つのコイル30は、円環を形成するように等間隔に並べられており、マグネット40の下に位置する(図2参照)。3つのホール素子74は、1つおきのコイル30の略中心部に配置されている。複数のスルーホール76には、ハーネス16の一端がそれぞれ半田付けされてコネクタ18と接続される。なお、図4および図6において、細部のプリント配線についてはその図示を省略している。
【0044】
図5に戻り、モータドライバ80は、コンパレータ60の出力信号を電源Vにプルアップする抵抗器82と、この出力信号を整形するバッファ84と、該バッファ84を介したコンパレータ60の出力信号に基づいてコイル30を順に励磁させるモータコントロール回路86とを有する。バッファ84には、例えば、シュミットトリガ式の素子を用いると耐ノイズ性をより向上させることができる。モータコントロール回路86は、例えば、PLL回路、速度制御回路、三相ロジック回路等によりスキャナモータ10を制御する。
【0045】
また、モータドライバ80は、モータコントロール回路86に制御の基準となる発振信号を供給するクロック88と、外部から電力が供給されると電源Vを生成するとともにモータコントロール回路86へ電力を供給する電源回路90とを有する。
【0046】
モータコントロール回路86は、3つのホール素子74と接続されており、マグネット40(図2参照)のN極の位置およびS極の位置を検出しながらポリゴンミラー52を回転させることができる。
【0047】
次に、このように構成されるスキャナモータ10がモータドライバ80により制御されながら回転部22およびポリゴンミラー52を回転させる作用について図1、図2および図5を参照しながら説明する。
【0048】
モータドライバ80のモータコントロール回路86は、スキャナモータ10のコイル30を順次励磁させることにより回転部22を回転させる。回転部22の回転に伴い周波数発電マグネット42が一体的に回転し、周波数発電マグネット42の複数のN極およびS極が周波数発電コイル32の半径方向に延在するプリント配線の上を順次通過する。これにより、周波数発電コイル32のプリント配線は磁界中を相対的に移動することになり、交流発電を行いFG信号を発生する。このFG信号の振幅および周波数は、回転部22の回転速度に応じた値となる。
【0049】
ところで、本実施の形態に係るスキャナモータ10は、特に高精度の主走査を行うことを目的として低速で回転させる仕様である。回転数は、ポリゴンミラー52の面数、主走査を行うシート体の幅等のパラメータによって決定されるものであるが、一般的な仕様として、ポリゴンミラー52の面数が6面であり、シート体の幅が350[mm]である場合、ポリゴンミラー52の回転速度を10000[rpm]以下とすると、比較的高精度の主走査を行うことができる。
【0050】
一方、10000[rpm]以下の低速回転時には、周波数発電コイル32の出力するFG信号は微弱な信号であり、具体的な信号のレベルは数十[mV]である。
【0051】
FG信号はローパスフィルタ58により不要な高周波成分が除去された後、コンパレータ60の「+」入力端子および「−」入力端子に供給される。コンパレータ60は、「+」入力端子および「−」入力端子に入力されるFG信号をそれぞれ増幅して比較し、比較の結果をオープンコレクタ形式で出力する。コンパレータ60は、FG信号を内部で増幅するので、「+」入力端子および「−」入力端子の電圧のレベル差が数十[mV]あれば正確に比較可能である。また、周波数発電コイル32の両端部32aおよび32bと増幅器34とは近接した位置に設けられており、しかも両端部32aおよび32bと増幅器34とはステータケース12にほぼ覆われているので外部からのノイズが混入しにくい。
【0052】
コンパレータ60の出力はオープンコレクタのオンまたはオフとして出力され、ハーネス16およびコネクタ18を経由してモータドライバ80に供給される。モータドライバ80において、コンパレータ60の出力信号は抵抗器82によって電源Vにプルアップされるので、結果として、FG信号は0[V]または電源V電圧のいずれか一方の値をとる二値レベル化した信号となる。電源Vとしては、一般的に3.3[V]、5[V]、12[V]等の電圧が採用されるので、FG信号は大きな増幅率で増幅される。従って、SN比が改善されることになり、所謂、イミュニティ性能が向上する。
【0053】
これにより、ハーネス16またはコネクタ18においてノイズが混入しても、該ノイズの振幅値が電源Vの電圧値に対して比較的小さい値であればバッファ84によってノイズは除去される。従って、モータコントロール回路86には正確な信号が供給される。
【0054】
モータコントロール回路86では、バッファ84から供給される二値レベル信号とクロック88の発振信号とを比較し、それぞれの信号の周波数や位相に基づいてコイル30を励磁させる。このようにして、ノイズの影響を受けずに、FG信号が正確にモータコントロール回路86に供給される。従って、10000[rpm]以下の低速回転であっても、回転部22およびポリゴンミラー52はジッタの小さい安定した速度で回転を行うことができる。
【0055】
なお、実際上、300[rpm]以下の回転では、周波数発電コイル32の起電力が極端に小さくなるとともに、回転の慣性も小さくなりジッタが大きくなる。従って、回転部22およびポリゴンミラー52の回転速度は300[rpm]以上であることが好ましい。
【0056】
スキャナモータ10からモータドライバ80へ信号伝送する際の各部の波形は図8Aに示すようになる。すなわち、周波数発電コイル32により生成される正弦波のFG信号は、コンパレータ60によって二値レベル化される。この二値レベル化された信号はモータドライバ80から供給される電源Vの電圧値に応じたレベルとなり十分な増幅率が得られる。従って、コンパレータ60の出力値はノイズに対して相対的に大きい値となりSN比が改善され、モータドライバ80への入力信号に重畳するノイズは相対的に小さい値となる。さらに、モータドライバ80内のバッファ84(図5参照)にシュミットトリガ式の素子を用いると、ローレベル時には、比較的大きい閾値84aを超えない限りその出力である制御信号の値は反転しない。また、ハイレベル時には、比較的小さい閾値84bを下回らない限り制御信号の値は反転しない。このように、コンパレータ60の出力信号はSN比が大きくなって耐ノイズ性能が向上する。
【0057】
これに対して、従来のスキャナモータにより信号伝送する際の各部の波形は図8Bに示すようになる。この場合、FG信号のレベルが非常に小さいので、外乱である伝送ノイズがそのまま重畳してモータドライバ80への入力信号は非常に歪んだ波形となる。この歪み部は、比較的頻繁に制御信号を整形する際の閾値を超えることとなり制御信号に誤信号112が発生する。
【0058】
なお、図8Aおよび図8Bでは、電圧を示す縦軸はそれぞれ異なる縮尺であり、特に図8Aおよび図8BのFG信号、並びに図8Bのモータドライバ80への入力信号は、他の波形より拡大して図示している。
【0059】
次に、スキャナモータ10の増幅器34に代わる3つの変形例について図7A〜図7Cを参照しながら説明する。これらの3つの変形例におけるローパスフィルタ58は、増幅器34のローパスフィルタ58と同じ構成であるから、対応する素子には同符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0060】
図7Aに示すように、第1の変形例である増幅器100は、ローパスフィルタ58から供給される信号をアンプ102により増幅するものである。すなわち、前記のコンパレータ60のような信号を二値レベル化の処理を行わず、単に増幅だけを行ってモータドライバ80へ供給する。このように単に増幅だけを行い、二値レベル化を行わない場合でも信号伝送の際のSN比は改善されるので、耐ノイズ性を向上させることができる。アンプ102としては、例えば、差動増幅回路または計装用増幅器(インスツルメンテーションアンプ)等を採用することができる。
【0061】
この場合、モータドライバ80では、供給される信号をバッファアンプで受信した後に、所定の閾値と比較して二値レベル化してモータコントロール回路86へ供給すればよい。
【0062】
図7Bに示すように、第2の変形例である増幅器104は、アンプ102の出力信号をさらにアナログ・デジタル変換器106(A/D)によりデジタル変換した後に、モータドライバ80へ供給するものである。
【0063】
アナログ・デジタル変換器106として、例えば、8[bit]の出力のものを採用すれば、FG信号の分解能は256となる。
【0064】
この場合、モータドライバ80では、供給される信号を適当なデコード回路によって二値レベル化するが、二値化の閾値として256段階の値から最も適当な閾値を選択して設定することができる。また、FG信号はデジタルデータとして伝送されるので耐ノイズ性が高い。
【0065】
図7Cに示すように、第3の実施の変形例である増幅器108は、アナログ・デジタル変換器106の出力をシリアル伝送ドライバ110によってシリアルデータに変換して伝送するものである。
【0066】
シリアル伝送ドライバ110は、例えば、RS422規格に準拠してデジタルデータをシリアル信号として伝送するものであり、少ない本数の信号線によって伝送を行うことができる。RS422規格では、直流オフセットをもつ差動型平衡相互接続の回路により伝送を行い、信号線はツイストペアを用いることとなっている。これにより、耐ノイズ性を向上させ、より長距離の伝送を行うことができる。また、アナログ・デジタル変換器106の出力であるパラレルデータをシリアルデータに変換するには、例えばUART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)を用いてキャラクタ形式に変換するとよい。モータドライバ80では、供給される信号をシリアル伝送の規格に準拠したレーシーバで受信して、適当なデコード回路により二値レベル化した後、モータコントロール回路86へ供給すればよい。
【0067】
シリアル伝送ドライバ110は、例えば、図5におけるコンパレータ60の後段に挿入し、コンパレータ60から供給される二値レベル化された信号を伝送するようにしてもよい。この場合、データのパラレル・シリアル変換等が不要であるため、信号を高速に伝送することができる。
【0068】
本発明に係るスキャナモータおよびその制御方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【0069】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るスキャナモータおよびその制御方法によれば、別体の駆動回路から回転速度を制御する駆動信号が伝送され、前記駆動信号によりポリゴンミラーを回転させるスキャナモータおよびその制御方法において、ノイズの影響を低減させ、コントローラに対してFG信号を確実に伝送するという効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係るスキャナモータの分解斜視図である。
【図2】本実施の形態に係るスキャナモータの断面図である。
【図3】周波数発電マグネットおよびコイル基板とを示す斜視図である。
【図4】コイル基板の平面図である。
【図5】本実施の形態に係るスキャナモータとモータドライバの回路の概略ブロック図である。
【図6】コイル基板の裏面図である。
【図7】図7Aは、増幅器の第1の変形例を示すブロック図であり、図7Bは、増幅器の第2の変形例を示すブロック図であり、図7Cは、増幅器の第3の変形例を示すブロック図である。
【図8】図8Aは、本実施の形態に係るスキャナモータにより発生するFG信号、コンパレータの出力信号、ノイズの混入した信号およびモータドライバ内の制御信号の波形図であり、図8Bは、従来のスキャナモータにより発生するFG信号、ノイズ、ノイズの混入した信号およびモータドライバ内の制御信号の波形図である。
【符号の説明】
10…スキャナモータ 14…コイル基板
16…ハーネス 18…コネクタ
22…回転部 24…ステータヨーク
26…インシュレータ 30…コイル
32…周波数発電コイル
34、100、104、108…増幅器 38…ロータヨーク
40…マグネット 42…周波数発電マグネット
44、46…ベアリング 52…ポリゴンミラー
58…ローパスフィルタ 60…コンパレータ
80…モータドライバ 84…バッファ
86…モータコントロール回路 88…クロック
90…電源回路 102…アンプ
106…アナログ・デジタル変換器 110…シリアル伝送ドライバ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a scanner motor that transmits a drive signal for controlling the rotational speed from a separate drive circuit, and rotates a polygon mirror by the drive signal, and a control method thereof, and a scanner motor that transmits an FG signal to the drive circuit. And a control method thereof.
[0002]
[Prior art]
In a laser printer, a laser copy, or the like, a scanner motor that rotates a polygon mirror is used as means for main scanning with laser light. For the scanner motor, efforts are made to rotate the polygon mirror at a high speed for the purpose of speeding up the processing. Since the high-speed rotation type scanner motor is relatively small, it can be mounted on a drive circuit board that controls rotation.
[0003]
On the other hand, there is a need to rotate the polygon mirror at a low speed in order to perform main scanning with high accuracy. In order to rotate the polygon mirror at a low speed and reduce the jitter (unevenness of the rotational speed), it is necessary to stabilize the rotation by sufficiently increasing the moment of inertia. Increasing the moment of inertia means increasing the mass, and the strength of equipment parts such as bearings is also required, resulting in an increase in the size of the scanner motor.
[0004]
As described above, the scanner motor for low-speed rotation is relatively large and cannot be mounted on the drive circuit board, and the scanner motor and the controller including the drive circuit are configured separately.
[0005]
Further, by separating the scanner motor and the controller, the scanner motor does not become extremely large, and the mounting design on the device becomes easy.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the controller, the rotation speed of the polygon mirror is controlled by a PLL (Phase Locked Loop) circuit or the like. This PLL circuit requires a polygon mirror rotation signal as a feedback signal, and an FG signal is input from the scanner motor.
[0007]
The FG signal is an AC signal obtained by utilizing the phenomenon that an electromotive force is generated when a frequency power generation coil passes through a magnetic field generated by a frequency power generation magnet. Since the FG signal generates a voltage corresponding to the relative speed between the frequency power generation coil and the frequency power generation magnet, it becomes a weak signal during low-speed rotation.
[0008]
Therefore, if the FG signal indicating the rotation speed is transmitted from the scanner motor to the controller while the polygon mirror is rotating at a low speed, the FG signal is weak, so that the noise resistance is low. In other words, the SN ratio is small. This phenomenon becomes more prominent as the signal line connecting the scanner motor and the controller becomes longer, and the controller may malfunction and increase the polygon mirror rotation jitter. As a result, the main scanning with respect to the sheet member becomes abnormal, and the obtained image is distorted.
[0009]
In order to improve noise resistance, generally, signal line shielding and a method of inserting a ferrite core are employed. However, the effects of these methods are small, and noise cannot be sufficiently removed.
[0010]
The present invention has been made in consideration of such problems. In a scanner motor that transmits a drive signal for controlling a rotation speed from a separate drive circuit and rotates a polygon mirror by the drive signal, and a control method thereof An object of the present invention is to provide a scanner motor that can reduce the influence of noise and reliably transmit an FG signal to a controller, and a control method thereof.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the scanner motor according to the present invention, a drive signal for controlling the rotation speed is transmitted from a separate drive circuit, and an FG signal corresponding to the rotation speed of the polygon mirror is generated in the scanner motor that rotates the polygon mirror by the drive signal. A frequency generator coil to be generated, and a signal processor that performs signal processing to increase an SN ratio when the FG signal is transmitted, and the signal processed by the signal processor is used as a feedback signal for the rotational speed It transmits to the said drive circuit, It is characterized by the above-mentioned.
[0012]
Thus, since the FG signal is transmitted to the drive circuit after signal processing, the influence of noise on the FG signal can be reduced and the FG signal can be reliably transmitted to the drive circuit.
[0013]
In this case, the signal processor may be an amplifier.
[0014]
In addition, the amplifier can further improve noise resistance by amplifying and digitizing the FG signal.
[0015]
Furthermore, the amplifier can improve noise resistance with a simple circuit by amplifying the FG signal and converting it to a binary level. Further, the processing is simplified and the FG signal can be transmitted at high speed.
[0016]
Further, the amplifier may binarize the FG signal by a comparator and transmit the signal to the drive circuit by an open collector output. By using an open collector output, it can be applied to a wide range of voltage levels.
[0017]
Furthermore, the frequency power generation coil may be set in an annular shape centering on a rotation axis, and the signal processor may be arranged on the outer peripheral side of the electromotive force generation portion of the frequency power generation coil.
[0018]
The frequency power generation coil and the signal processor may be disposed on the same substrate.
[0019]
The rotation speed of the polygon mirror may be in the range of 300 [rpm] to 10000 [rpm].
[0020]
In the scanner motor control method according to the present invention, a drive signal for controlling the rotation speed is transmitted from a separate drive circuit, and the polygon mirror is rotated by the drive signal. A step of generating an FG signal corresponding to the rotation speed by a frequency power generation coil, a step of performing a signal processing for increasing an SN ratio when the FG signal is transmitted by a signal processor, and a signal processing by the signal processor Transmitting the signal to the drive circuit as a feedback signal of the rotational speed.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of a scanner motor and a control method thereof according to the present invention will be described with reference to the accompanying FIGS. 1 to 8B. The
[0022]
As shown in FIGS. 1 and 2, a
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
The rotating
[0026]
The
[0027]
A
[0028]
A
[0029]
The
[0030]
As shown in FIG. 3, the frequency
[0031]
As shown in FIG. 2, the
[0032]
As shown in FIG. 4, an
[0033]
The frequency
[0034]
As shown in FIGS. 4 and 5, the
[0035]
The low-
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
Inside the
[0039]
Each of the
[0040]
Further, by arranging the
[0041]
Furthermore, normally, since the
[0042]
The
[0043]
As shown in FIG. 6, six
[0044]
Returning to FIG. 5, the
[0045]
The
[0046]
The
[0047]
Next, the operation of rotating the
[0048]
The
[0049]
By the way, the
[0050]
On the other hand, during low-speed rotation of 10000 [rpm] or less, the FG signal output from the frequency
[0051]
The FG signal is supplied to the “+” input terminal and the “−” input terminal of the
[0052]
The output of the
[0053]
Thereby, even if noise is mixed in the
[0054]
In the
[0055]
In practice, when the rotation is 300 [rpm] or less, the electromotive force of the frequency
[0056]
The waveforms of the respective parts when signals are transmitted from the
[0057]
On the other hand, the waveform of each part when a signal is transmitted by a conventional scanner motor is as shown in FIG. 8B. In this case, since the level of the FG signal is very small, the transmission noise as a disturbance is superimposed as it is, and the input signal to the
[0058]
In FIGS. 8A and 8B, the vertical axes indicating the voltages are different scales, and in particular, the FG signals in FIGS. 8A and 8B and the input signal to the
[0059]
Next, three modified examples instead of the
[0060]
As shown in FIG. 7A, an
[0061]
In this case, the
[0062]
As shown in FIG. 7B, an
[0063]
For example, if an analog /
[0064]
In this case, the
[0065]
As shown in FIG. 7C, an
[0066]
The serial transmission driver 110 transmits digital data as a serial signal in conformity with the RS422 standard, for example, and can perform transmission using a small number of signal lines. In the RS422 standard, transmission is performed by a differential balanced interconnection circuit having a DC offset, and a twisted pair is used as a signal line. Thereby, noise resistance can be improved and transmission over a longer distance can be performed. In order to convert the parallel data, which is the output of the analog /
[0067]
For example, the serial transmission driver 110 may be inserted after the
[0068]
The scanner motor and the control method thereof according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the scanner motor and the control method thereof according to the present invention, the drive signal for controlling the rotation speed is transmitted from the separate drive circuit, and the scanner motor for rotating the polygon mirror by the drive signal and In the control method, the effect of reducing the influence of noise and reliably transmitting the FG signal to the controller can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a scanner motor according to an embodiment.
FIG. 2 is a sectional view of a scanner motor according to the present embodiment.
FIG. 3 is a perspective view showing a frequency power generation magnet and a coil substrate.
FIG. 4 is a plan view of a coil substrate.
FIG. 5 is a schematic block diagram of circuits of a scanner motor and a motor driver according to the present embodiment.
FIG. 6 is a rear view of the coil substrate.
FIG. 7A is a block diagram showing a first modification of the amplifier, FIG. 7B is a block diagram showing a second modification of the amplifier, and FIG. 7C is a third modification of the amplifier. It is a block diagram which shows an example.
8A is a waveform diagram of an FG signal generated by the scanner motor according to the present embodiment, a comparator output signal, a noise mixed signal, and a control signal in the motor driver, and FIG. 8B is a conventional waveform diagram; FIG. 6 is a waveform diagram of an FG signal generated by the scanner motor, noise, a signal mixed with noise, and a control signal in the motor driver.
[Explanation of symbols]
10 ...
16 ...
22 ... rotating
26 ...
32. Frequency generator coil
34, 100, 104, 108 ...
40 ...
44, 46 ...
58 ... Low-
80 ...
86 ...
90 ...
106 ... Analog / digital converter 110 ... Serial transmission driver
Claims (9)
前記ポリゴンミラーの回転速度に応じたFG信号を発生する周波数発電コイルと、
前記FG信号を信号伝送する際のSN比を大きくする信号処理を行う信号処理器と、
を有し、
前記信号処理器で信号処理した信号を回転速度のフィードバック信号として前記駆動回路へ伝送する
ことを特徴とするスキャナモータ。In a scanner motor that transmits a drive signal for controlling the rotation speed from a separate drive circuit and rotates the polygon mirror by the drive signal,
A frequency generating coil for generating an FG signal according to the rotational speed of the polygon mirror;
A signal processor for performing signal processing for increasing an S / N ratio when transmitting the FG signal;
Have
A scanner motor, wherein a signal processed by the signal processor is transmitted to the drive circuit as a feedback signal of a rotational speed.
前記信号処理器は増幅器であることを特徴とするスキャナモータ。The scanner motor according to claim 1,
The scanner motor, wherein the signal processor is an amplifier.
前記増幅器は、前記FG信号を増幅し、かつ、デジタル化することを特徴とするスキャナモータ。The scanner motor according to claim 2, wherein
A scanner motor, wherein the amplifier amplifies and digitizes the FG signal.
前記増幅器は、前記FG信号を増幅し、かつ、二値レベル化することを特徴とするスキャナモータ。The scanner motor according to claim 2, wherein
The amplifier amplifies the FG signal and converts it to a binary level.
前記増幅器は、コンパレータによってFG信号を二値レベル化し、オープンコレクタ出力により前記駆動回路へ信号伝送することを特徴とするスキャナモータ。The scanner motor according to claim 4, wherein
The amplifier has a binary level of the FG signal by a comparator and transmits the signal to the drive circuit by an open collector output.
前記周波数発電コイルは、回転軸を中心とした円環状に設定され、
前記信号処理器は、前記周波数発電コイルの起電力発生部分より外周側に配置されていることを特徴とするスキャナモータ。The scanner motor according to any one of claims 1 to 5,
The frequency power generation coil is set in an annular shape around the rotation axis,
The scanner motor according to claim 1, wherein the signal processor is disposed on an outer peripheral side of an electromotive force generation portion of the frequency power generation coil.
前記周波数発電コイルと前記信号処理器とは同一の基板に配置されていることを特徴とするスキャナモータ。In the scanner motor according to any one of claims 1 to 6,
The scanner motor, wherein the frequency power generation coil and the signal processor are disposed on the same substrate.
ポリゴンミラーの回転速度は、300[rpm]以上、10000[rpm]以下であることを特徴とするスキャナモータ。In the scanner motor of any one of Claims 1-7,
A scanner motor, wherein the rotation speed of the polygon mirror is 300 [rpm] or more and 10000 [rpm] or less.
前記ポリゴンミラーの回転速度に応じたFG信号を周波数発電コイルにより発生するステップと、
前記FG信号を信号伝送する際のSN比を大きくする信号処理を信号処理器により行うステップと、
前記信号処理器で信号処理した信号を回転速度のフィードバック信号として前記駆動回路へ伝送するステップと、
を有することを特徴とするスキャナモータの制御方法。In a method for controlling a scanner motor in which a drive signal for controlling the rotation speed is transmitted from a separate drive circuit and the polygon mirror is rotated by the drive signal.
Generating an FG signal corresponding to the rotational speed of the polygon mirror by a frequency power generation coil;
Performing signal processing to increase the S / N ratio when transmitting the FG signal by a signal processor;
Transmitting the signal processed by the signal processor to the drive circuit as a rotation speed feedback signal;
A method for controlling a scanner motor, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002223921A JP2004062083A (en) | 2002-07-31 | 2002-07-31 | Scanner motor and its control method |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7365505B2 (en) | 2004-03-30 | 2008-04-29 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus using noise-resistant motor control device |
KR101110028B1 (en) | 2009-12-09 | 2012-02-29 | 주식회사 모아텍 | Brushless dc motor |
US9391488B1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-07-12 | Shinano Kenshi Kabushiki Kaisha | Rotary body driving apparatus |
US9515533B2 (en) * | 2014-11-26 | 2016-12-06 | Shinano Kenshi Kabushiki Kaisha | Rotary body driving apparatus |
-
2002
- 2002-07-31 JP JP2002223921A patent/JP2004062083A/en active Pending
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