(57)【要約】【課題】コスト削減、デッドスペースの削減及び不要輻射を減少させるようにするモータ駆動装置および画像形成装置の提供。【解決手段】システムコントローラ基板上にブラシレスモータ及び、モータドライブ部及びＦＧパターンを配置させ一体化し、モータの振動及びノイズの影響を基板に複数のスリットを入れるあるいはガードパターン＜ＧＮＤ  ＶＤＤ＞を這わすことで緩和する。【選択図】      図１
2006304535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスモータと前記ブラシレスモータを駆動するためのブラシレスモータドライバー部を含むシステムコントローラ回路手段とが１枚のプリント配線上に配置され、前記ブラシレスモータと前記システムコントローラ回路手段の間にスリット状の空間を配置したことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
ブラシレスモータと前記ブラシレスモータを駆動するためのブラシレスモータドライバー部を含むシステムコントローラ回路手段とが１枚のプリント配線上に配置され、前記ブラシレスモータと前記システムコントローラ回路手段の間に回路上のＧＮＤパターンを配置することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項３】
ブラシレスモータと前記ブラシレスモータを駆動するためのブラシレスモータドライバー部を含むシステムコントローラ回路手段とが１枚のプリント配線上に配置され、前記ブラシレスモータと前記システムコントローラ回路手段の間にスリット状の空間と回路上のＧＮＤパターンを配置することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか記載の前記モータ駆動装置を持つことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータ駆動装置および画像形成装置に関し、ブラシレスモータを使用するモータ制御装置のうち、主として画像形成装置、複写機、プリンタ、複合機分野への応用に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のブラシレスモータの制御ブロックを図２に示す。２０１はＣＰＵ、２０２はＣＰＵを動かすための基本クロックを作りだすための発振器、ＣＰＵ２０１はＲＯＭ２０６内に予め用意されたプログラムに従って動作する。２０３はＣＰＵ２０１とＲＯＭ２０６とＲＡＭ２０４を接続するバス線である。ＲＡＭ２０４はＣＰＵが処理を行うためのワークメモリである。また、２０５は各デバイスを動作させるために供給するロジック電源をあらわす。
【０００３】
具体的なブラシレスモータの制御としてはＣＰＵ２０１はＲＯＭ２０６内のプログラムに従い発振器２０２からの基準クロックを分周し、ＣＬＯＣＫ信号線２１２にＣＬＯＣＫ信号を出力する。また、ＣＰＵ２０１は内部ポートに接続されたＳＴＡＲＴ／ＳＴＯＰ信号線２１１にモータ回転をスタートさせるため論理レベルを変化する。モータドライバユニット２１０内ではＳＴＡＲＴ／ＳＴＯＰ信号の論理変化とＣＬＯＣＫ信号線２１２に入力された分周クロックに従い、モータドライバ速度制御ブロック２１６がハイサイドトランジスタ２１７とローサイドトランジスタ２１８を動作させモータ巻き線２０８に電流を流しモータを回転させる。モータが回転するとＦＧパターン２１４には回転数に応じて電圧が誘起し、誘起した電圧をＦＧアンプ２１５で差動増幅することにより波形整形し、モータドライバ速度制御ブロック２１６にフィードバックを行う。
【０００４】
モータドライバ速度制御ブロック２１６では、フィードバックされてきたＦＧアンプ２１５の出力信号とクロック信号２１２が同期するようにハイサイドトランジスタ２１７とローサイドトランジスタ２１８のドライブ時間を調整し、同期が予め規定された範囲の期間になるとＬＯＣＫ信号線２１３上にＬＯＣＫ信号（論理変化）を送出する。２０７はモータの巻き線に電力を供給するための電源である。
【０００５】
２１９及び２２０及び２２１は、ロータ２２５内の磁石の磁極を検知を行うホール素子を示す。図は三相ブラシレスモータのためホール素子は三個使用している。
【０００６】
図３は図２で示したモータドライバユニット２１０内での速度制御ブロックを更に詳しく表したものである。ＭＯＴＯＲのロータ部２２５（この場合はアウターロータ）が回転するとＦＧパターン２１４にロータの回転周期に応じて電圧が誘起される。ＦＧパターンに誘起された電圧はＦＧアンプ２１５にて差動増幅される。
【０００７】
図４はＦＧパターンとロータ部の位置関係をあらわしている。２２７はロータ２２５上に配置された位置検出のために設けられた位置検出ポイント手段で、２２７の位置がＦＧパターン上にある場合に電圧が誘起され、ＦＧパターンが途切れている位置では電圧が誘起されない。この変化をＦＧアンプ２１５で検出、増幅しバッファアンプ２１６を通して回転検知周波数信号として速度ディスクリメータ２１７に渡す。
【０００８】
一方、ＣＬＯＣＫ信号２１２を位相比較器２２１は分周器２１８の出力とＣＬＯＣＫ信号との位相差を検出し、ＬＰＦ２２０へ電流を流入させる。ＬＰＦ２２０へ出力された位相差信号は、直流化され、その電圧をＶＣＯ（電圧制御発振回路）へ入力しＶＣＯにて外部からの基準ＣＬＯＣＫ信号２１２に対して予め決められた分周比になるような内部ＣＬＯＣＫ信号にフィードバック制御される。
【０００９】
ＣＬＯＣＫ信号２１２の周波数を変化させた場合も追従して同一分周比にフィードバック制御される。ＶＣＯ２１９から出力された内部ＣＬＯＣＫ信号と前述のバッファアンプ２１６からのＦＧ検出信号の位相差を２１７の速度ディスクリミネータは比較し、ＤＯＵＴ信号線２２８に加減速信号を出力する。内部ＣＬＯＣＫ信号（外部ＣＬＯＣＫ信号２１２の逓倍）に対してＦＧの周期が短い場合モータ回転数が早いと判断し、内部ＣＬＯＣＫ信号との差分をＤＯＵＴ端子２２８へ減速指令として出力し、ＦＧ周期が長い場合差分を加速指令として出力します。
【００１０】
ＰＬＬ２２２では、モータ回転速度を検出したＦＧ信号と外部より入力される外部ＣＬＯＣＫ信号２１２の位相比較を行い位相差情報をＰＯＵＴ信号線２２９に出力する。外部ＣＬＯＣＫ信号２１２に対してＦＧ信号の位相が進んでいると差分を減速指令として出力する。ＦＧの位相が遅れている場合差分を加速指令として出力する。積分アンプ２２９では速度ディスクリメータ部２１７で得られた内部ＣＬＯＣＫとＦＧ信号との速度誤差とＰＬＬ２２２部分から出力された外部ＣＬＯＣＫ信号２１２とＦＧ信号の位相差信号を積分し、ＤＣ電圧に変換します。この変換された出力によってＰＷＭオンデュティーが決定されＭＯＴＯＲ２２５内部に配置された図２の三相の巻き線２０８に接続されたＤＲＩＶＥＲ部２２４では２０８の三相巻き線励磁コイル駆動を目的とし、更にＤＲＩＶＥＲ部２２４にはホール素子２１９、２２０、２２１の出力値をモニターし、ロータの磁極位置に対する駆動を制御と掛け合わせ、図２のハイサイドトランジスタ２１７とローサイドトランジスタ２１８のドライブ時間を決定し、速度制御を行うのが一般的な回路構成となっている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−０５８２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前述の従来の技術に記載のブラシレスモータユニットのプリント板には図２記載のＣＰＵ２０１やＲＯＭ２０６やＲＡＭ２０４や発振器２０２といったシステムを構築する上で欠かせないデバイスを載せ一体とした場合、システムの電源より大電流のモータ励磁電流や、ロータ回転によるノイズがプリント板上を伝わり、モータドライブ部より小電圧で駆動するシステムが影響によりダウンするなどの問題に陥ることがあった。そのため、システム制御部とモータドライバ部は別基板としクリアランスを確保するなどを行ったが、基板分割によるデッドスペースの増加や工程／工数の追加あるいはユニット数が増えることによる管理費用の発生などにより装置全体のコストが下げられなかった。
【００１２】
また、基板分割により図２のＣＰＵ２０１とドライバ制御部２１０間のＣＬＯＣＫ信号２１２とＳＴＡＲＴ／ＳＴＯＰ信号２１１とＬＯＣＫ信号２１３はハーネスで接続することによりそのための部品費用が余計にかかる。更に、ハーネスになると不要輻射ノイズを放出し易いなどのデメリットがある。
【００１３】
これらの課題を解決しモータドライバ部とシステム制御部を同一基板上に配置させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は下記の構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。
【００１５】
（１）ブラシレスモータと前記ブラシレスモータを駆動するためのブラシレスモータドライバー部を含むシステムコントローラ回路手段とが１枚のプリント配線上に配置され、前記ブラシレスモータと前記システムコントローラ回路手段の間にスリット状の空間を配置したことを特徴とするモータ駆動装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、システム制御部とモータドライバ部は別基板としクリアランスを確保するなどを行い、基板分割によるデッドスペースの増加や工程／工数の追加あるいはユニット数が増えることによる管理費用の発生などにより装置全体のコストが下げられなかった。また、基板分割により基板間信号をハーネスで接続することにより部品費用が余計にかかる。更に、ハーネスになると不要輻射ノイズを放出し易いなどのデメリットがある。これらの課題を解決しモータドライバ部とシステム制御部を同一基板上に配置させ、コスト削減、デッドスペースの削減及び不要輻射を減少させる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【実施例】
【００１８】
［第一の実施形態］
図１は、この発明が適用されたの基板の断面図である。先述で具体的に説明されるモータドライバ制御部２１０とシステム制御部１０４がシステム基板ユニット１０１上に配置されている。また、システム基板ユニット１０１上にはロータ等のモータ２２５が配置されている。２１４はＦＧパターンをあらわしている。
【００１９】
図２で示される従来の技術のＣＰＵ２０１とドライバ制御部２１０間の信号線ＳＴＡＲＴ／ＳＴＯＰ信号２１１とＣＬＯＣＫ信号２１２とＬＯＣＫ信号２１３はプリント板上のトレースパターンである。本願発明では、三相巻き線２０８に電流が流れて場合に同一プリント基板上にある低電圧なシステムデバイスに周辺に誘導されるノイズの影響を抑えるためにスリット１０２を配置している。スリットはプリント板に幅１ｍｍ以上で穴をあけ空間とすることで構成されるもので、スリットの長さにより、巻き線２０８とシステム制御部１０４との沿面距離や空間距離が変わってくる。更に、スリットはロータ２２５が回転することによる機械的な振動がプリント板を介してシステム制御部１０４の各デバイスに伝わるが、この振動を減少する効果もある。また、スリット長１０２を長くした場合に基板強度不足となりスリット間にクラックが入るなどの問題が発生してしまう。このためスリット間にガードパターン１０３などを配線することにより、巻き線２０８とＳＴＡＲＴ／ＳＴＯＰ信号２１１とＣＬＯＣＫ信号２１２とＬＯＣＫ信号２１３との間のプリント基板を介した沿面距離を増やし電磁干渉を削減できる。
【００２０】
［第二の実施形態］
本発明モータ駆動ユニットを搭載した第二の実施例について説明する。
【００２１】
図６、図７に本発明を使用したプリンタの構成と外観図を記載した。
【００２２】
画像形成装置である本体６００及び紙搬送用カセット６０１をあらわしている。
【００２３】
画像系装置に接続されたパソコンもしくは複写動作を行うべき操作部（不図示）などから画像形成開始信号が発せられると、選択されたカセットもしくは手差しトレイから給紙動作を開始する。たとえばカセットから給紙された場合について説明すると、まずピックアップローラにより、カセットから転写材Ｐが一枚ずつ送り出される。そして記録媒体Ｐが給紙ガイド１８の間を案内されてレジストローラ１９まで搬送される。その時レジストローラは停止されており、紙先端はニップ部に突き当たる。その後、画像形成部が画像の形成を開始するタイミング信号に基づいてレジストローラは回転を始める。この回転時期は、記録媒体Ｐと画像形成部より中間転写ベルト８上に一次転写されたトナー画像とが二次転写領域においてちょうど一致するようにそのタイミングが設定されている。
【００２４】
一方、画像形成部では画像形成動作開始信号が発せられると、各色のドラム上に静電潜像が形成される。副走査方向の画像形成タイミングは中間転写ベルト８の回転方向において一番上流にある感光ドラム（本発明の場合はＹ）から順に各画像形成部間の距離に応じて決定され、制御される。また各ドラムの主走査方向の書き出しタイミングについては図示しない回路動作により１つのＢＤセンサ信号（本発明ではＢＫに配置されている）を用いて、擬似ＢＤセンサ信号を生成し制御する。形成された静電潜像は、前述したプロセスにより現像される。
【００２５】
そして前記一番上流にある感光ドラム２ａ上に形成されたトナー画像が、高電圧が印加された一次転写用帯電器５ａによって一次転写領域において中間転写ベルト８に一次転写される。一次転写されたトナー像は次の一次転写領域５ｂまで搬送される。そこでは前記したタイミング信号により、各画像形成部間をトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上にレジストを合わせて次のトナー像が転写される事になる。以下も同様の工程が繰り返され、結局４色のトナー像が中間転写ベルト８上において一次転写される。
【００２６】
その後、記録媒体Ｐが二次転写領域（二次転写ローラ１２）に進入し中間転写ベルト８に接触すると、記録媒体Ｐの通過タイミングに合わせて二次転写ローラ１２に、高電圧を印加させる。そして前述したプロセスにより中間転写ベルト上に形成された４色のトナー画像が記録媒体Ｐの表面に転写される。二次転写後、記録媒体Ｐは搬送ガイド３４によって定着ローラニップ部まで正確に案内される。そして定着フィルム１６ａ，加圧ローラ１６ｂの熱及びニップの圧力によってトナー画像が記録媒体表面に定着される。その後、外排紙ローラ２１により搬送され、記録媒体Ｐは機外に排出されて一連の画像形成動作を終了する。
【００２７】
本実施の形態では、上流側からイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に配置したが、これは装置の特性で決定されるものでこの限りではない。
【００２８】
図６では本発明を実施する以前の装置の形態を示している。
【００２９】
本体基板ユニット７６とブラシレスモータ２５０とユニット間にはＳＴＡＲＴ／ＳＴＯＰ信号２１１とＣＬＯＣＫ信号２１２とＬＯＣＫ信号線２１３ハーネスが使用されている。本発明の特徴をもつブラシレスモータユニットとシステム制御部のプリント板が一体となった形態は図７の１１０である。３２ｂ〜３２ｄなどのドラムに脇に位置するデッドスペースを有効に使え、かつＳＴＡＲＴ／ＳＴＯＰ信号２１１とＣＬＯＣＫ信号２１２とＬＯＣＫ信号線２１３ハーネスが削減できている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明が適用されたの基板の断面図
【図２】従来のブラシレスモータの制御ブロック図
【図３】モータドライバユニット２１０内での速度制御ブロック
【図４】ＦＧパターンとロータ部の位置関係を示す図
【図５】プリンタの外観図
【図６】本発明を使用したプリンタの構成と外観図
【図７】本発明を使用したプリンタの構成と外観図
【符号の説明】
【００３１】
１０１  システム基板ユニット
１０２  スリット
１０３  ガードパターン
１０４  システム制御部
２０１  ＣＰＵ
２０２  発振器
２０３  バス線
２０４  ＲＡＭ
２０５  ロジック電源
２０６  ＲＯＭ
２０７  電源
２０８  三相巻き線
２１０  モータドライバ制御部
２１１  ＳＴＡＲＴ／ＳＴＯＰ信号
２１２  ＣＬＯＣＫ信号
２１３  ＬＯＣＫ信号
２１４  ＦＧパターン
２１５  ＦＧアンプ
２１６  モータドライバ速度制御ブロック
２１７  ハイサイドトランジスタ
２１８  ローサイドトランジスタ
２１９、２２０、２２１  ホール素子
２２２  ＰＬＬ
２２４  ＤＲＩＶＥＲ部
２２５  ロータ（モータ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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