(57)【要約】【課題】ＤＣモータに、安価で周波数精度のあまり高くないセラロック等を用いても、水晶発振子なみの速度制御を提供することのできるＤＣモータ。【解決手段】ＤＣモータユニット内に、エンジン側から速度を設定できる速度設定手段、エンジン側に設置されている水晶発振子の周波数に基づく速度微調整計測手段を有し、エンジン側から送出される目標速度を速度微調整後の周波数に設定し直すことにより、水晶発振子をＤＣモータユニット内に設置しなくても、水晶発振子なみの速度精度を有するＤＣモータを提供できる。【選択図】        図１
2004260901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに指令を送出する送出手段と、第１の基準クロックを作成する第１の基準クロック作成手段とを有するモータ指令ユニットと、前記モータ指令部よりモータ指令を授受する指令授受手段と第１の基準クロックより発振周波数精度の高くない第２の基準クロックを作成する第２の基準クロック作成手段と該第２の基準クロックを整数値で分周することによりモータの速度を設定する速度設定手段とモータ速度を制御するモータ速度制御手段を有するモータユニットから構成される装置において、特にモータ指令ユニット内の第１の基準クロック作成手段の基準クロックを用いて、モータユニット内の第２の基準クロック作成手段の基準クロックの周波数を補正しモータユニットのモータ回転速度を調整することを特徴とするモータ指令ユニット及びモータユニット。
【請求項２】
請求項１記載のモータユニットとは、画像形成装置に用いられる偏向走査装置内のモータに適用したモータユニット、又は／及び画像を形成した記録媒体を搬送するための搬送モータに適用したモータユニットであり、これを備えた画像形成装置。
【請求項３】
請求項１記載のモータ指令ユニット内の第１の基準クロック作成手段の基準クロックを用いて、モータユニット内の第２の基準クロック作成手段の基準クロックの周波数を補正しモータユニットのモータ回転速度を調整するとは、モータ指令ユニットから第１の基準クロック作成手段による基準クロックを整数倍に分周した基準時間信号を送出し、モータユニット内の第２の基準クロック作成手段による基準クロック周波数を補正した結果により、モータ速度の速度を設定する速度設定手段の速度設定値を設定し直すことによりモータ回転速度を調整することを特徴とするモータ指令ユニット及びモータユニット。
【請求項４】
請求項１記載のモータ指令ユニット内の第１の基準クロック作成手段の基準クロックを用いて、モータユニット内の第２の基準クロック作成手段の基準クロックの周波数を補正しモータユニットのモータ回転速度を調整するとは、モータユニット内の第２の基準クロック作成手段による基準クロックを整数倍に分周した基準時間信号を送出し、モータ指令ユニットから第１の基準クロック作成手段による基準クロックの周波数により補正した結果により、モータ速度の速度を設定する速度設定手段の速度設定値を設定し直すことによりモータ回転速度を調整することを特徴とするモータ指令ユニット及びモータユニット。
【請求項５】
請求項１記載のモータ指令ユニット内の第１の基準クロック作成手段の基準クロックを用いて、モータユニット内の第２の基準クロック作成手段の基準クロックの周波数を補正しモータユニットのモータ回転速度を調整するとは、モータユニット内の速度検出手段により検出された速度検出信号を送出し、モータ指令ユニットから第１の基準クロック作成手段による基準クロックの周波数により補正した結果により、モータ速度の速度を設定する速度設定手段の速度設定値を設定し直すことによりモータ回転速度を調整することを特徴とするモータ指令ユニット及びモータユニット。
【請求項６】
請求項１記載の前記モータ指令部よりモータ指令を授受する指令授受手段と第１の基準クロック作成手段より発振周波数の高くない第２の基準クロックを作成する第２の基準クロック作成手段と該第２の基準クロックを整数値で分周することによりモータの速度を設定する速度設定手段とモータ速度を制御するモータ速度制御手段を有するモータユニットの指令授受手段と速度設定手段とモータ速度制御手段とを一つのＣＰＵ又は一つのＤＳＰを用いたことを特徴とするモータユニット。
【請求項７】
請求項１記載の第１の基準クロックを作成する第１の基準クロック作成手段とは水晶発振子、第１の基準クロック作成手段より発振周波数精度の高くない第２の基準クロックを作成する第２の基準クロック作成手段とはセラロックを用いたエンジンユニット、及びモータユニットで、これを備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式の画像形成装置に関するものであり、特に、レーザ回転多面鏡を有するスキャナモータ、紙搬送に用いられる搬送モータ等のＤＣブラシレスモータの制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、レーザビームプリンタやレーザファックス等の画像形成装置を説明するもので、光源ユニット、シリンドリカルレンズ、回転多面鏡を有するスキャナモータ、結像レンズ、ＢＤ検出器等を有するスキャナユニット６１から発射されたレーザ光は、回転ドラム上の感光体６２に結像させる。レーザによって潜像を露光された感光体６２は現像剤の充填された現像ユニット６３により顕像化され、転写ベルト６５位置でカセット６７より供給された記録紙６４に転写され、続いて定着器６６で定着され、最後に不図示の排出器に排出される。このような画像形成装置において、スキャナユニット６１内のスキャナモータ、及び、紙を搬送させる搬送モータにＤＣブラシレスモータが多用される。図７に、ＤＣブラシレスを回転制御する電気回路のブロック図を示す。図において３１は、画像形成装置のエンジン制御を司るエンジン制御ユニットである。３５は、第１のＣＰＵ／ＤＳＰで、速度制御手段１０に速度の設定を行なったり、プリント動作に先立ち速度制御手段１０に起動命令を出したり、速度制御手段１０より速度検出結果を受け取ったり、またプリント終了時に停止命令を出したり全体の制御を司るものである。第１の基準クロック作成手段３２は、所望の周波数のクロックを発振させるもので、第１のＣＰＵ／ＤＳＰ３５の基準となるものである。ＤＣブラシレスモータユニット１側にも、第２の基準クロック作成手段５が搭載され、これも所望の周波数のクロックを発振させるもので、速度制御手段１０の基準となるものである。ＤＣブラシレスモータ２の速度検出手段３は、ＤＣモータ２の回転により発生するＦＧ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）信号を用いたり、スキャナモータの場合には、回転多面鏡により、１周につき多面鏡の面数だけ信号を発生する主走査書き出し信号である所のＢＤ検出回路の出力信号であるＢＤ検出信号を用いたりもする。下記に、速度制御手段１０の一般的な構成を示す。まず、速度制御カウンタは、検出された速度検出信号の周期より速度を計数し、所定速度との差分を速度増大方向の信号として例えばＶＵＰ＊信号を、速度減少方向の信号として例えばＶＤＯＷＮ＊信号をそれぞれ作成する。つまり、所定速度より遅いときには、所定速度との差分を速度増大方向の信号を作成し、所定速度より速いときには、所定速度との差分を速度減少方向の信号を作成するものである。続いて、チャージポンプにより、前述出力を受け、アナログ電圧に変換する。つまり、例えば、速度増加方向のＶＵＰ＊信号は、基準電圧より例えばプラス方向に、速度減少方向のＶＤＯＥＮ＊信号は例えばマイナス方向に、所定速度との差分量に応じたアナログ量を出力するものである。続いて、位相補償により、動作を安定にするべく、ゲインを調整したり、位相を進めたり遅らせたりする。最後に、電力変換により、前記信号の出力を受けて、実際にモータを駆動する電圧に変換する所のＤＣ−ＤＣコンバータを有する。これにより得られた電圧を、駆動手段４は、例えば３相ブラシレスモータの場合、３チャンネルのブリッジ手段でコイルに通電し、実際にモータを回転させるものである。例えば、モータの速度が速すぎるときにはモータ電圧を低くして減速するような電圧で���動し、モータの速度が遅すぎるときにはモータ電圧を高くして加速するような電圧で駆動するものである。また、速度制御手段１０は、速度監視手段も備え、所定の速度を逸脱したときには、直ちに第１のＣＰＵ／ＤＳＰ３５に知らせ、プリントの停止を促す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
さて、このような速度制御手段１０を有するＤＣブラシレスモータユニット１は、あらかじめ決められた速度で回転させる場合が多いので、所定の分周比で計数する速度制御カウンタを含むチャージポンプ回路、位相補償回路、電力変換回路、駆動回路を一つの集積回路内に有するモータドライバを使用するのが一般的である。所定の速度で回転させる為には、使用するモータドライバの速度制御カウンタの分周比、及び、モータ回転あたりのＦＧ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）信号の数に応じて設定される周波数を供給するための第２の基準クロック作成手段５であるところの水晶発振子を使用する。第２の基準クロック作成手段５に水晶発振子を使用する理由は、例えば、搬送モータの場合、回転速度の偏差が副走査方向のずれとなり、スキャナモータの場合、回転速度の偏差が主走査方向のずれとなるため、精度の高い水晶発振子を使用しなければならなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述問題点に鑑みなされたもので、ＤＣブラシレスモータユニット１内には安価で周波数精度のあまり高くなくても構わない、例えばセラロックを用い、水晶発振子を用いているエンジンとの間で送受信されるクロック調整用信号を用いて速度を微調整することにより、水晶発振子を用いたものと同等な速度精度を提供することにある。詳しくは、ＤＣブラシレスモータユニット１内に、エンジンとのコマンドをやりとりするコマンド授受手段、速度設定手段、エンジン内の基準周波数を用いた速度微調整計測手段を有し、エンジンから送出される目標速度を速度微調整後の周波数に設定し直すことにより、水晶発振子を用なくとも、水晶発振子を用いたものと同等な速度精度を有するＤＣモータユニット及びそれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１に本発明の実施例１のブロック図を示す。図１において、第１のＣＰＵ／ＤＳＰ３５、第１の基準クロック作成手段３２、速度制御手段１０、ＤＣモータ２、速度検出手段３、駆動手段４は従来実施例と同様である。まずは、エンジンユニット３１内で、新たに追加された機能を示す。３３は、コマンド送出手段で、後で詳細に説明するモータＯＮコマンド、速度設定コマンド等からなるコマンド群を送出するものである。基準時間信号送出手段３４は、本発明の根幹をなすところの、第１の基準クロック作成手段３２である所の水晶発振子を用いた、あらかじめ決められた時間の信号を送出するところである。つぎに、モータユニット１側の新たに追加された機能を示す。コマンド授受手段６は、エンジンユニット３１より送出されるモータＯＮコマンド、速度設定コマンド等からなるコマンド群を授受するものである。基準時間信号設定手段８は、エンジンユニット３１より送出される基準時間信号を、モータユニット１側の第２の基準クロック作成手段５であるところの例えば、水晶発振子ほど精度の高くない、例えばセラロック等のクロックを用いて計測する。これにより後で詳しく説明するように、モータユニット１側の第２の基準クロック作成手段５による、第１の基準クロック作成手段によるクロックとの精度の誤差を検出できる。速度設定手段８は、カウンタによる計数値を可変に設定することにより、第２の基準クロック作成手段５の源発振に対して任意の分周比で速度を設定できるようにしたものである。このように構成された本発明で実際に第１の基準クロック作成手段によるクロックによる速度の微調整の仕方を図２、及び図３を用いて詳細に説明する。図２は、本発明の実施例１を実行するためのフローチャートである。このフローチャートをもとに、動作の概要を詳細に説明する。Ｓ−４１はＳＴＡＲＴでこのフローの始まり。Ｓ−４２は、エンジン内のコマンド送出手段３３より発行された基準測定コマンドをコマンド授受手段６が授受すると、Ｓ−４３で基準時間の測定が開始される。基準時間の測定方法を図３を用いて説明する。本説明において説明を簡単にするために、第１の基準クロック作成手段１であるところの水晶発振子と、第２の基準クロック作成手段５であるところのセラロックの設計目標周波数を同一のものとして説明する。つまり、設計目標周波数を同一としているので、あとは水晶発振子とセラロックの精度で設計目標周波数から偏差が生ずるということになる。一般に水晶発振子は５０〜１００ｐｐｍ以下、セラロックは２０００〜３０００ｐｐｍ以下の精度と言われている。つまり、セラロックの偏差は水晶発振子の数十倍ほどあるということになる。このセラロックの大きな偏差を水晶発振子なみにしようというものである。図３において、Ａは第１の基準クロック作成手段１であるところの水晶発振子でＮ１クロック分の信号を発生させたものである。この信号をモータユニット側で授受し、第２の基準クロック作成手段５であるところのセラロックでカウントしたところＮ２クロック数であったとする。この場合、セラロックの周波数を補正するためには、Ｎ１／Ｎ２を乗ずればよいし、セラロックの時間を補正するためには、Ｎ２／Ｎ１を乗ずればよい。このようにして、簡単にセラロックの偏差を水晶発振子なみに補正することができる。補正の精度を上げたければ、Ｎ１のクロック数を上げてあげればよい。これらの、基準時間信号送出手段３４、及び基準時間信号測定手段は、１チップＣＰＵ、及び１チップＤＳＰのタイマ機能、割込み機能等を用いて容易に実現できる。続いて、Ｓ−４４はモータ速度コマンドを授受するステートであり、Ｓ−４５でモータ速度設定値を再計算し、速度を設定するステート。具体的には、エンジンから送られてきた速度設定用分周用のカウント値をＮ１／Ｎ２乗じた値に設定すればよい。Ｓ−４６は、モータＯＮコマンドを授受するステートで、Ｓ−４７でモータをＯＮする。次のＳ−４８は、モータをＯＦＦかどうかを判断する分岐で、ＮＯであれば、Ｓ−４８に戻り続け、Ｙｅｓであれば、Ｓ−４９でモータをＯＦＦしてＳ−５０で終了。以上、具体的に説明したように、ＤＣブラシレスモータユニット１内に、エンジンとのコマンドをやりとりするコマンド授受手段、速度設定手段、エンジン内の基準周波数を用いた速度微調整計測手段を有し、エンジンから送出される目標速度に速度微調整後の速度に設定し直すことにより、セラロック等の周波数偏差の大きいものを用いても、水晶発振子なみの周波数偏差を小さくすることができた。
【０００６】
（実施例２）
図４に本発明の実施例２のブロック図を示す。本発明では、コマンド授受手段６、基準時間信号測定手段を、第２のＣＰＵ／ＤＳＰ８として構成していたが、本実施例２では、速度設定手段９、速度制御手段１０をも第２のＣＰＵ／ＤＳＰ８として構成したものである。前述、実施例１で、速度設定手段９と速度制御手段１０を第２のＣＰＵ／ＤＳＰ８の他に構成したのは、速度設定手段９をディジタル回路で実現し、速度制御手段１０をディジタル回路とオペアンプ等のアナログ回路で構成したためである。本実施例では、速度制御手段をアナログ信号処理からディジタル信号処理に変更することにより、速度設定手段９、及び速度制御手段１０をも、第２のＣＰＵ／ＤＳＰ８で処理するように構成したものである。ディジタル信号処理とは、公知の積和演算等からなる。次に、ディジタル信号処理を用いたＤＣモータのディジタル制御の一例を示す。第２のＣＰＵ／ＤＳＰ８によるディジタル制御とは、速度設定手段９と、速度制御手段１０として、不図示の速度比較手段、位相比較手段、ディジタル位相補償手段、ＰＷＭ信号作成手段等からなり、特に、ディジタル位相補償手段は、サンプリングされた速度比較信号、位相比較信号を用いて、ディジタルフィルタを形成することにより簡単に実現できる。ディシダルフィルタは、積和演算により、計算可能であるので、積和演算器、または、ＣＰＵコア、ＤＳＰコアにより実現できる。本発明では、これらを全て第２のＣＰＵ／ＤＳＰ８で処理する構成とした。第２のＣＰＵ／ＤＳＰ８の出力用信号として得られるＰＷＭ信号を、例えば三相ＤＣブラシレスモータの場合、ＤＣモータ２の位置検出信号として３個のホール素子を入力して、駆動用の３組のソーストランジスタとシンクトランジスタを制御する６個の信号として第２のＣＰＵ／ＤＳＰ８から出力すれば、そのまま駆動回路４であるところ３組のソーストランジスタとシンクトランジスタからなるトランジスタアレイを駆動し、ＤＣモータを回転制御することができる。本発明によれば、従来、第２のＣＰＵ／ＤＳＰ８とＣＰＵディジタル回路とアナログ回路で構成していた回路を、全てディジタル化し、ソフトウェア制御を行なうことにより、一つの集積回路として第２のＣＰＵ／ＤＳＰ８に収めることができ、パッケージを小型化でき、トータルのコストを削減することが可能となった。
【０００７】
（実施例３）
図５に本発明の他の実施例３を示す。図５では、実施例１、２でエンジンユニット３１により、基準時間信号を送出し、ＤＣモータユニット１側で該送出された基準時間信号を測定していたが、それとは逆に、モータユニット側で基準時間信号送出手段を設け、該送出された基準時間信号をユニット３１側のＣＰＵ／ＤＳＰにより第２の基準クロック作成手段５のセラロック等の発振周波数を計数し、補正された速度設定値をコマンド送出手段３３を用いて微調整するという構成である。
【０００８】
（実施例４）
図６に本発明の他の実施例４を示す。実施例４では、実施例３で基準時間信号を送出していた構成を、実施例４では、基準時間信号として、速度検出信号として、ＦＧ信号、又はスキャナモータの場合は、ＢＤ信号を用いても構わない。スキャナモータの場合で、ＢＤ信号を用いる場合、ＢＤ信号は、主走査方向の同期信号として、エンジンユニット３１にもともと必要な信号であるので、スキャナモータのＤＣモータユニット１基準時間信号として使用すれば、新たに基準時間信号測定用の信号線が不用となり、信号線の削減が可能となる。当然のことであるが、該速度検出手段により得られる速度信号は、制御された後の結果としての速度信号であるのである程度のジッタを有しており、第２の基準クロック作成手段であるところのセラロックの発振周波数を推定するには、複数個、例えば１０個、あるいは１００個の速度検出手段により得られる速度信号を使用する必要があることは言うまでもない。さらに、多くの個数の速度信号の周期をカウントすることにより、より精度の高い微調整が可能となる。
【０００９】
尚、本発明では、ＤＣブラシレスモータが多用されるのでＤＣブラシレスモータとして説明したが、これに限るものではなく、ＤＣモータ、ＡＣモータに適用しても何ら問題無いことは言うまでもない。
【００１０】
【発明の効果】
本発明は、ＤＣブラシレスモータユニット１内には安価で周波数精度のあまり高くなくても構わない、例えばセラロックを用い、水晶発振子を用いているエンジンとの間で送受信されるクロック調整用信号を用いて速度を微調整することにより、水晶発振子を用いたものと同等な速度精度を提供することを可能とした。詳しくは、ＤＣブラシレスモータユニット１内に、エンジンとのコマンドをやりとりするコマンド授受手段、速度設定手段、エンジン内の基準周波数を用いた速度微調整計測手段を有し、エンジンから送出される回転目標速度を周波数微調整後の速度に設定し直すことによりＤＣモータユニット１内に水晶発振子を用いることなく、水晶発振子なみの精度で速度を設定することができるＤＣブラシレスモータユニット及びそれを用いた画像形成装置を提供することができた。これにより安価で高性能のＤＣブラシレスモータユニット及びそれを用いた画像形成装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のブロック図
【図２】本発明の実施例１の制御を説明フローチャート
【図３】本発明の実施例１の基準時間を測定する方法を説明する図
【図４】本発明の実施例２のブロック図
【図５】本発明の実施例３のブロック図
【図６】本発明の実施例４のブロック図
【図７】従来実施例のブロック図
【図８】本発明の実施例に適用される画像形成装置の構成例
【符号の説明】
１  ＤＣブラシレスモータユニット
２  ＤＣブラシレスモータ
３  速度検出手段
４  駆動手段
５  第２の基準クロック作成手段
６  コマンド授受手段
７  基準時間信号測定手段
８  第２のＣＰＵ／ＤＳＰ
９  速度設定手段
１０  速度制御手段
３１  エンジンユニット
３２  第１の基準クロック作成手段
３３  コマンド送出手段
３４  基準時間信号送出手段
３５  第１のＣＰＵ／ＤＳＰ
６１  スキャナユニット
６２  感光ドラム
６３  現像器ユニット
６４  記録紙
６５  転写ベルト
６６  定着器
６７  カセット
【図１】
2004260901.tif 000003
【図２】
2004260901.tif 000004
【図３】
2004260901.tif 000005
【図４】
2004260901.tif 000006
【図５】
2004260901.tif 000007
【図６】
2004260901.tif 000008
【図７】
2004260901.tif 000009
【図８】
2004260901.tif 000010