JP2004187471A - スキャンモータ及びスキャンモータの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体の小型化が可能なスキャンモータ及びスキャンモータの制御方法を提供する。
【解決手段】本発明のスキャンモータは、ミラー１０１、磁石１０２を含むロータ２０１とロータ２０１を動かす為のコイル２０２という構成に対し、ロータ２０１の磁石１０２とコイル２０２との間にホール素子２０３を設けている。
本発明のスキャンモータの制御方法は、ホール素子２０３より得られた信号レベルからロータ２０１の振動幅を検出し、一定の振動幅になる様にコイル２０２に与えるエネルギー量を可変させるものである。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スキャンモータ及びスキャンモータの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術としては、センサを使用することなしに、駆動電源の周波数及び位相を、振動ミラーの機械的共振周波数及び位相に自動的に追従させることができ、消費電力を最小化し、動作電圧の範囲を拡大することができる振動ミラー形走査装置用駆動回路がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、コンパレータがレジスタの設定時とカウンタの値に基づいて１走査期間内でのレーザ照射の開始タイミング及び停止タイミングを判定し、マスク信号生成回路、アンドゲートがこの開始／停止タイミングに基づいて１走査期間内でオン／オフされるレーザ照射ＯＮ／ＯＦＦ信号を生成し、１スキャン内でレーザビームの点灯／消灯を制御するレーザ走査型バーコード読取装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、スキャンモータと一体に固設した反射ミラーによる反射後の光が投光走査されるスキャン幅の境界位置に位置センサを設け、この位置センサに反射光が入射・受光するまでスキャンモータへの電流出力時間を増大させ、温度増大又は電圧低下に伴うスキャンモータの振動幅の縮小を補正するスキャンモータの制御方法がある（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
また、照明光を試料上に照射する光学系を音叉の先端部に保持し、この音叉を加振手段により振動させて、照明光を試料上において走査させる走査型顕微鏡において、音叉の先端部と電磁石との間のもれ磁束をホール素子により測定して音叉の振幅を検出して振幅変化を制御するものがある（例えば、特許文献４参照）。
【０００６】
また、カラー画像形成装置の４個のポリゴンモータのうち、基準となるポリゴンモータには回転位置検出用の１個のホール素子を設け、他のポリゴンモータには５個のホール素子を位置をずらして設け、ポリゴンモータをＰＬＬ制御して回転速度を一定にして画像の書込みをしたときに、形成された画像に色ずれが生じたら、ポリゴンモータのホール素子を切り換えてポリゴンモータから出力する比較周波数の位相を切り換えてＰＬＬ制御し、回転している各ポリゴンミラーのミラー面を一致させて色ずれを補正するレーザビーム走査装置がある（例えば、特許文献５参照）。
【０００７】
また、固定位置に配置したレーザユニットと、この前方に配置したコリメートレンズと、このコリメートレンズを左右に揺動させる磁気駆動式の揺動機構とを有し、揺動機構によるレンズの回転角度位置は、揺動機構のロータの回転位置の原点を検出するホール素子の出力に基づき検出され、これに基づきレーザユニットの発光タイミングがフィードバック制御されるビーム走査装置がある（例えば、特許文献６参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２０７９７３号公報
【特許文献２】
特開２０００−１１０８４号公報
【特許文献３】
特開２０００−２９２７３１号公報
【特許文献４】
特開平４−２９６８１１号公報
【特許文献５】
特開平１０−２０２２８号公報
【特許文献６】
特開平１１−３５２４３４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
スキャンモータは、温度変化により振動幅が変動してしまうため、制御が必要となる。上述の従来の技術においては、光学センサや回路により制御を行っていたが、光学センサによる制御は、レーザを観測するため振り角に制限を与えたり、装置全体が大きくなってしまう。回路による制御は、複雑な回路となるため同じく装置の小型化が難しくなる。
【００１０】
特許文献３の従来の技術においては、走査レーザ光を受けてスキャンモータの走査を変化させているが、物理的位置が必要となってしまうため、走査幅を変更し物理センサ位置を越して制御することが不可能である。即ち、物理センサの場合は、センサに光が入るか入らないかにより、その位置固定で制御するため、走査幅を縮めたい場合も、広げたい場合も可変が不可能である。
【００１１】
上述の従来の技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、装置全体の小型化が可能なスキャンモータ及びスキャンモータの制御方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のスキャンモータは、
ミラーと、磁石を含むロータと、ロータを動かす為のヨークを含むコイルと、磁石とコイルとの間のホール素子と、駆動部と、制御部とから構成され、制御部は、ホール素子より得られた信号レベルからロータの振動幅を検出し、一定の振動幅になる様にコイルに与えるエネルギー量を可変させて制御する信号を、駆動部へ出力し、駆動部は、制御部から出力された信号を入力し、コイルへ駆動信号を出力する。
【００１３】
また、制御部は、コンパレータと、比較器と、補正部とから構成され、コンパレータは、ホール素子から得られた信号を、スレッシュラインにてパルス幅を判別し、判別されたパルス幅を比較器へ出力し、比較器は、パルス幅と予め設定した振動幅に相当する基準値とを比較し、パルス幅と基準値との差分を補正部へ出力し、補正部は、入力された差分から補正量を計算し、補正前の信号に補正量を加えた信号を駆動部へ出力し、駆動部は、補正部から出力された信号を入力し、コイルへ駆動信号を出力してもよい。
【００１４】
また、制御部が、ホール素子より得られた信号レベルからロータの振動幅を検出する際に、ロータの左右の振動を観測し、左右個別の制御を行ってもよい。
【００１５】
本発明のスキャンモータの制御方法は、
ミラーと、磁石を含むロータと、ロータを動かす為のヨークを含むコイルと、磁石とコイルとの間のホール素子と、駆動部と、制御部とから構成されるスキャンモータの制御方法であって、制御部により、ホール素子より得られた信号レベルからロータの振動幅を検出し、一定の振動幅になる様にコイルに与えるエネルギー量を可変させて制御する信号を、駆動部へ出力し、駆動部により、制御部から出力された信号を入力し、コイルへ駆動信号を出力する。
【００１６】
また、制御部が、コンパレータと、比較器と、補正部とから構成されるスキャンモータの制御方法であって、コンパレータにより、ホール素子から得られた信号を、スレッシュラインにてパルス幅を判別し、判別されたパルス幅を比較器へ出力し、比較器により、パルス幅と予め設定した振動幅に相当する基準値とを比較し、パルス幅と基準値との差分を補正部へ出力し、補正部により、入力された差分から補正量を計算し、補正前の信号に補正量を加えた信号を駆動部へ出力し、駆動部により、補正部から出力された信号を入力し、コイルへ駆動信号を出力してもよい。
【００１７】
また、制御部が、ホール素子より得られた信号レベルからロータの振動幅を検出する際に、ロータの左右の振動を観測し、左右個別の制御を行ってもよい
従って、スキャンモータの内部に、センサ部を組み込んで制御する為、外部にセンサを設置する必要がなくなり装置全体の小型化が可能となる。またセンサを用いない場合は、制御回路が大変複雑となり回路規模が大きくなるのに対し、ホール素子を用いると回路が簡略することが可能となる。
【００１８】
また、ホール素子にて制御を行うと左右どちらの動作も観測できる為、左右個別の制御が可能となり、より安定した振動幅を得ることができる。
【００１９】
また、従来の技術においては、走査レーザ光を受けてスキャンモータの走査を変化させているが、物理的位置が必要となってしまうため、走査幅を変更し物理センサ位置を越して制御することが不可能であるのに対し、本発明は、ホール素子にて磁界の変化を観測するものであるため、感度の限界はあるにせよ物理的に限界がないため、センスできる範囲であれば、無限の制御が可能である。即ち、物理センサの場合は、センサに光が入るか入らないかにより、その位置固定で制御するが、本発明は、走査幅を縮めたい場合も、広げたい場合も可変が可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態におけるスキャンモータの構成を示すブロック図である。
【００２１】
図１に、本発明の実施の形態によるスキャンモータを示すように、ミラー１０１、磁石１０２を含むロータ２０１とロータ２０１を動かす為のコイル２０２という構成に対し、ロータ２０１の磁石１０２とコイル２０２との間にホール素子２０３を設けている。
【００２２】
本発明の実施の形態によるスキャンモータの制御方法は、ホール素子２０３より得られた信号レベルからロータ２０１の振動幅を検出し、一定の振動幅になる様にコイル２０２に与えるエネルギー量を可変させるものである。
【００２３】
図１を参照すると、スキャンモータは、ミラー１０１、磁石１０２を含むロータ２０１、ロータ２０１を動かす為のヨーク１０３を含むコイル２０２、ホール素子２０３、駆動部２０４と制御部２０５より構成され、スキャンモータの制御方法は、ホール素子２０３より得られた信号レベルを制御部で調べ、駆動部より出力する駆動信号ａａ−１、又はａａ−２を制御する。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態における制御部２０５の構成を示すブロック図である。制御部２０５は、コンパレータ１０６と比較器１０４と補正部１０５とから構成され、ホール素子２０３から得られた信号ｃｃをコンパレータ１０６に入力し、スレッシュラインｅｅにてパルス幅を判別する。このパルス幅と予め設定した振動幅に相当する基準値ｂｂとを比較器１０４にて比較し、基準値ｂｂとの差を補正部１０５に入力する。
【００２５】
補正部１０５は、入力された基準値ｂｂとの差から補正量を計算し、補正前の信号に補正量を加えた信号ｄｄを駆動部２０４に出力する。
【００２６】
駆動部２０４は、補正部１０５から出力された信号ｄｄを入力し、コイル２０２へ駆動信号ａａ−１又は、ａａ−２を出力する。
【００２７】
本発明の実施の形態によるスキャンモータの制御方法について、図１を参照して説明する。
【００２８】
スキャンモータは、駆動部２０４より出力される駆動信号ａａ−１、又はａａ−２をコイル２０２に入力することにより、ヨーク１０３から発生する磁束の変化により、ロータ２０１に取りつけられた磁石１０２の吸引、又は反発力によりミラー１０１を振動させ、照射したレーザを反射させ走査する。ホール素子２０３はヨーク１０３と磁石１０２との間に設置する。
【００２９】
図３は、ロータ２０１に取りつけられた磁石１０２の吸引、反発によりミラー１０１が振動した時のホール素子２０３の出力信号値ｃｃを示す。Ａ１は、駆動部２０４より駆動信号ａａ−１を入力した時に、ロータ２０１が一方に最大限に振動した状態である。Ａ２は、Ａ１の状態の時にホール素子２０３から出力された信号値である。Ｂ１は、駆動部２０４より駆動信号ａａ−２を入力した時に、ロータ２０１がもう一方に最大限に振動した状態である。Ｂ２は、Ｂ１の状態の時にホール素子２０３から出力された信号値ｃｃである。Ｃ１は、動作開始点であり、Ａ１からＢ１へ、またはＢ１からＡ１へ振動を繰り返す際の通過点であり、ホール素子２０３の検出する磁束の最大位置である。Ｃ２は、Ｃ１の状態の時にホール素子２０３から出力された信号値ｃｃである。
【００３０】
図４は、ロータ２０１が一方に最大限に振動した状態の設定した振り角０〜２の変化をあらわしている。
【００３１】
図５は、振動幅に対するホール素子２０３の出力信号値ｃｃの変化をあらわしている。振り角１は、設定した振り角０より大きい場合であり、振り角２は、０より小さい場合を示している。
【００３２】
また、０、１、２の振り角の場合のホール素子２０３からの出力信号値ｃｃは、各々図５のイ、ロ、ハに示す。振り角が大きい場合は、ホール素子２０３からの出力信号値ｃｃの振幅が大きくなり、振り角が小さい場合は振幅が小さくなる。ホール素子２０３から出力された信号値ｃｃは、コンパレータ１０６にて予め設定したスレッシュラインｅｅによりパルス幅を判別する。この判別されたパルス幅ｆｆは、比較器１０４により基準値ｂｂと比較され、基準値ｂｂとの差分ｇｇを補正部１０５に出力する。補正部１０５では、基準値ｂｂとの差分により補正量を計算し、補正前の信号に補正量を加えた信号ｄｄを駆動部２０４に出力する。駆動部２０４は、補正部１０５から出力された信号ｄｄを入力し，コイル２０２へ駆動信号ａａ−１、又はａａ−２を出力する。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明には以下の効果がある。
【００３４】
スキャンモータの内部に、センサ部を組み込んで制御する為、外部にセンサを設置する必要がなくなり装置全体の小型化が可能となる効果がある。またセンサを用いない場合は、制御回路が大変複雑となり回路規模が大きくなるのに対し、ホール素子を用いると回路が簡略することが可能となる効果がある。
【００３５】
また、ホール素子にて制御を行うと左右どちらの動作も観測できる為、左右個別の制御が可能となり、より安定した振動幅を得ることができる効果がある。
【００３６】
また、従来の技術においては、走査レーザ光を受けてスキャンモータの走査を変化させているが、物理的位置が必要となってしまうため、走査幅を変更し物理センサ位置を越して制御することが不可能であるのに対し、本発明は、ホール素子にて磁界の変化を観測するものであるため、感度の限界はあるにせよ物理的に限界がないため、センスできる範囲であれば、無限の制御が可能である。即ち、物理センサの場合は、センサに光が入るか入らないかにより、その位置固定で制御するが、本発明は、走査幅を縮めたい場合も、広げたい場合も可変が可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるスキャンモータの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】ロータに取りつけられた磁石の吸引、反発によりミラーが振動した時のホール素子の出力信号値を示す図である。
【図４】ロータが一方に最大限に振動した状態の設定した振り角０〜２の変化をあらわしている図である。
【図５】振動幅に対するホール素子の出力信号値ｃｃの変化をあらわしている図である。
【符号の説明】
１０１ ミラー
１０２ 磁石
１０３ ヨーク
１０４ 比較器
１０５ 補正部
１０６ コンパレータ
２０１ ロータ
２０２ コイル
２０３ ホール素子
２０４ 駆動部
２０５ 制御部
ａａ−１、ａａ−２ 駆動信号
ｂｂ 基準値
ｃｃ ホール素子から出力された信号（値）
ｄｄ 補正前の信号に補正量を加えた信号
ｅｅ スレッシュライン
ｆｆ 判別されたパルス幅

Claims (6)

1. ミラーと、磁石を含むロータと、該ロータを動かす為のヨークを含むコイルと、前記磁石と前記コイルとの間のホール素子と、駆動部と、制御部とから構成され、
   前記制御部は、前記ホール素子より得られた信号レベルから前記ロータの振動幅を検出し、一定の振動幅になる様に前記コイルに与えるエネルギー量を可変させて制御する信号を、前記駆動部へ出力し、
   前記駆動部は、前記制御部から出力された信号を入力し、前記コイルへ駆動信号を出力する、スキャンモータ。
2. 前記制御部は、コンパレータと、比較器と、補正部とから構成され、
   前記コンパレータは、前記ホール素子から得られた信号を、スレッシュラインにてパルス幅を判別し、判別されたパルス幅を前記比較器へ出力し、
   前記比較器は、前記パルス幅と予め設定した振動幅に相当する基準値とを比較し、前記パルス幅と前記基準値との差分を前記補正部へ出力し、
   前記補正部は、入力された前記差分から補正量を計算し、補正前の信号に前記補正量を加えた信号を前記駆動部へ出力し、
   前記駆動部は、前記補正部から出力された信号を入力し、前記コイルへ駆動信号を出力する、請求項１に記載のスキャンモータ。
3. 前記制御部が、前記ホール素子より得られた信号レベルから前記ロータの振動幅を検出する際に、
   前記ロータの左右の振動を観測し、左右個別の制御を行う、請求項１または請求項２に記載のスキャンモータ。
4. ミラーと、磁石を含むロータと、該ロータを動かす為のヨークを含むコイルと、前記磁石と前記コイルとの間のホール素子と、駆動部と、制御部とから構成されるスキャンモータの制御方法であって、
   前記制御部により、前記ホール素子より得られた信号レベルから前記ロータの振動幅を検出し、一定の振動幅になる様に前記コイルに与えるエネルギー量を可変させて制御する信号を、前記駆動部へ出力し、
   前記駆動部により、前記制御部から出力された信号を入力し、前記コイルへ駆動信号を出力する、スキャンモータの制御方法。
5. 前記制御部が、コンパレータと、比較器と、補正部とから構成されるスキャンモータの制御方法であって、
   前記コンパレータにより、前記ホール素子から得られた信号を、スレッシュラインにてパルス幅を判別し、判別されたパルス幅を前記比較器へ出力し、
   前記比較器により、前記パルス幅と予め設定した振動幅に相当する基準値とを比較し、前記パルス幅と前記基準値との差分を前記補正部へ出力し、
   前記補正部により、入力された前記差分から補正量を計算し、補正前の信号に前記補正量を加えた信号を前記駆動部へ出力し、
   前記駆動部により、前記補正部から出力された信号を入力し、前記コイルへ駆動信号を出力する、請求項４に記載のスキャンモータの制御方法。
6. 前記制御部が、前記ホール素子より得られた信号レベルから前記ロータの振動幅を検出する際に、
   前記ロータの左右の振動を観測し、左右個別の制御を行う、請求項４または請求項５に記載のスキャンモータの制御方法。

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