成像设备 相关申请的交叉引用
本申请要求于 2009 年 3 月 31 日提交的日本专利申请 No.2009-088404 的优先权， 该日本专利申请的全部主题在此通过引用的方式并入。
技术领域
本发明涉及一种成像设备， 尤其涉及一种用于使旋转多面反射镜旋转的无刷马 达。 背景技术
以电子照相方式形成图像的一些成像设备包括光学扫描机构， 该光学扫描机构具 有使来自光源的光束偏转以照射感光构件的旋转多面反射镜。 无刷马达有时用作使旋转多 面反射镜旋转的驱动马达。在无刷马达中， 需要检测转子的位置， 以控制各线圈的通电定 时。已提出了一种已知的成像设备， 在该成像设备中， 多个霍尔元件被放置在转子附近， 并 基于霍尔元件的输出信号来检测转子的位置 ( 例如， 参见 JP-A-11-129538)。 发明内容 在 已 知 的 成 像 设 备 中， 由 于 霍 尔 元 件 相 对 于 转 子 的 放 置 离 差 (placement dispersion) 等， 所以难于精确地检测转子的位置。因此， 对无刷马达的旋转控制可能不稳 定。
因此， 本发明的说明性方面提供了一种成像设备， 该成像设备能在不使用霍尔元 件的情况下进行对无刷马达的旋转控制。
根据本发明的一个说明性方面， 提供了一种成像设备， 包括 ： 光源， 该光源发射光 束； 感光构件 ； 无刷马达， 该无刷马达包括放置有多个线圈的定子和放置有多个磁体的转 子； 旋转多面反射镜， 该旋转多面反射镜由无刷马达旋转， 并且该旋转多面反射镜使从光源 发射的光束周期性地偏转， 以在感光构件上顺序形成扫描行 ； 通电切换单元， 该通电切换单 元打开和关闭线圈的通电 ； 电压检测单元， 该电压检测单元输出检测信号， 该检测信号基于 通过转子的旋转而在线圈中产生的感生电压 ； 和控制单元， 该控制单元基于检测信号通过 通电切换单元来控制通电的打开 / 关闭。
根据本发明的说明性方面， 考虑到通过无刷马达的转子的旋转而在线圈产生感生 电压的现象， 基于感生电压来检测转子的位置。 因此， 能在不使用霍尔元件的情况下进行对 无刷马达的旋转控制。
附图说明
图 1 是根据本发明示例性实施例的成像设备的示意性侧剖视图 ； 图 2 是示例性示出成像设备的电气构造的框图 ； 图 3 是示出成像设备的扫描器单元的构造的示意图 ；图 4 是示出 FG 信号和通电开 / 关信号的波形的时间图 ；
图 5 是示出旋转控制处理的流程图 ； 以及
图 6 是 示 出 感 生 电 压 的 检 测 和 受 光 传 感 器 的 光 接 收 的 定 时 图 案 (timing pattern) 的时间图。 具体实施方式
现在将参考附图来描述本发明的示例性实施例。
(1) 成像设备
如图 1 所示， 成像设备 1 在本体框架 2 中包括 ： 馈送器单元 4， 该馈送器单元 4 馈 送诸如记录纸张的纸张 3 ； 成像单元 5， 该成像单元 5 在纸张 3 上形成图像等。顺便提及， 激 光打印机是成像设备 1 的一个示例。
成像设备 1 可以是单色激光打印机或使用两种或更多种颜色的彩色激光打印机。 例如， 该成像设备可以是具有传真功能、 复印功能、 读取功能 ( 扫描仪功能 ) 等的多功能装 置， 只要该装置具有成像 ( 打印 ) 功能即可。
馈送器单元 4 包括托盘 6、 挤压板 7、 拾取辊 8 和一对对准辊 9、 9。挤压板 7 可绕 后端部摆动， 以朝向拾取辊 8 挤压该挤压板 7 上的纸张 3 中最上面的一张纸。通过拾取辊 8 的旋转每次一张地拾取纸张 3。
然后， 纸张 3 通过对准辊 9、 9 对准， 并被馈送至转印位置。该转印位置是这样一种 位置 ： 在该位置处， 感光构件 10 上的调色剂图像被转印至纸张 3， 并且感光构件 10 接触转 印辊 11。
成像单元 5 包括扫描器单元 12、 处理盒 13 和定影单元 14。扫描器单元 12 包括光 源 15( 见图 3)、 多面反射镜 16( 旋转多面反射镜的一个示例 ) 等。由光源 15 发射的激光 束 L( 光束的一个示例 ) 在被多面反射镜 16 周期性地偏转的同时照射感光构件 10 的表面。 稍后将详细描述扫描器单元 12。
处理盒 13 包括感光构件 10、 晕光型充电器 17 和显影辊 18。充电器 17 使感光构 件 10 的表面均匀充电成正极性。感光构件 10 的充电表面暴露于来自光源 15 的激光束 L， 以形成静电潜像。然后， 承载在显影辊 18 的表面上的调色剂被供应至形成在感光构件 10 上的静电潜像， 并且调色剂图像在该感光构件 10 上显影。 然后， 通过使用转印辊 11， 调色剂 图像被从感光构件 10 转印至纸张 3。
其上转印有调色剂图像的纸张 3 被馈送至定影单元 14， 并且调色剂被热定影到纸 张上。然后， 纸张 3 被输送至排出通路 19， 并排出到排纸托盘 20。
(2) 成像设备的电气构造
如图 2 所示， 成像设备 1 包括 CPU21、 ROM22、 RAM23、 EEPROM24、 馈送器单元 4、 成像 单元 5、 由各种灯、 液晶面板等构成的显示单元 25、 诸如输入面板的操作单元 26、 温度传感 器 27 等。另外， 成像设备 1 包括网络接口 ( 未示出 ) 等， 成像设备 1 通过该网络接口连接 至外部设备。
(3) 扫描器单元
如图 3 所示， 扫描器单元 12 包括发射激光束 L 的光源 ( 即激光二极管 )15、 第一透 镜单元 30、 多面反射镜 16、 第二透镜单元 31、 受光传感器 32( 传感器的一个示例 )、 无刷马达 33、 控制电路板 34 等。
第一透镜单元 30 由准直透镜、 柱面透镜等构成。第一透镜单元 30 允许从光源 15 发射的激光束 L 通过， 以照射多面反射镜 16。第二透镜单元 31 由 fθ 透镜、 柱面透镜等构 成。第二透镜单元 31 允许由多面反射镜 16 偏转 ( 反射 ) 的激光束 L 通过， 以照射感光构 件 10。
多面反射镜 16 例如由六个镜面构成。多面反射镜 16 由无刷马达 33 以高速旋转。 当以高速旋转时， 多面反射镜 16 使从光源 15 发射的激光束 L 周期性地偏转， 以通过第二透 镜单元 31 在感光构件 10 上顺序形成扫描行。扫描行是与图像数据的行数据对应的点状露 光线 (exposure lines)。在行数据对应于图像的空白部的情况下， 不形成扫描行。
无刷马达 33 是三相无刷直流马达。无刷马达 33 具有 ： 定子 35， 在该定子 35 上布 置有 U 相、 V 相和 W 相线圈 ； 和转子 36， 在该转子 36 上布置有界磁永磁体 (field permanent magnets)( 在该示例性实施例中， 例如为十极 )。在无刷马达 33 中， 线圈布置成星形连接。 多面反射镜 16 与转子 36 一体地旋转。
在控制电路板 34 上安置有用于使无刷马达 33 旋转的驱动电路 37、 控制电路 38( 控制单元的一个示例 ) 等。驱动电路 37 包括逆变器 37A( 通电切换单元的一个示例 )， 以打开或关闭线圈的通电。控制电路 38 例如由 ASIC 构成， 并基于来自 CPU21 的指令来控 制光源 15 的发光和多面反射镜 16 的旋转。 受光传感器 32 被放置在由多面反射镜 16 偏转的激光束 L 到达感光构件 10 之前 激光束 L 被接收的位置。受光传感器 32 用于确定利用激光束 L 写入各扫描行的定时， 接收 从光源 15 发射的激光束 L， 并向控制电路 38 输出 BD( 束检测 ) 信号 ( 光接收信号的一个示 例 )。替代性地， 受光传感器 32 可放置在激光束 L 通过感光构件 10 之后激光束 L 被接收的 位置。
(4) 用于检测转子的位置的构造
控制电路 38 在不使用诸如霍尔元件的位置检测元件的情况下检测转子 36 的位 置。也就是说， 控制电路 38 基于根据转子 36 相对于定子 35 的旋转而在线圈中产生的感生 电压来检测转子 36 的位置。
当转子 36 旋转时， S 极磁体和 N 极磁体交替接近 ( 磁化 ) 每个线圈， 线圈中的磁 通量相应地改变， 并在线圈中产生感生电压。各线圈的阻抗根据所述接近磁体的极性、 即S 极或 N 极而不同。因此， 感生电压具有周期性地改变为不同电平的波形 ( 例如正弦波 )， 该 不同电平分别与 S 极和 N 极的接近的定时相对应。因此， 通过检测感生电压， 能够检测转子 36 的位置 ( 即接近各线圈的磁体的极性 )。
将描述用于检测感生电压的构造。如图 3 所示， 驱动电路 37 包括分别与线圈对应 的三个电压检测电路 39、 39、 39( 电压检测单元的一个示例 )。 每个电压检测电路 39 均输出 与对应线圈的端点 P( 即线圈的与驱动电路 37 连接的一侧的端部 ) 和星形连接的中性点 O 之间的电压差 ( 包括感生电压 ) 对应的检测信号。驱动电路 37 将每个检测信号转换成高 / 低电平信号 ( 以下称为 FG 信号 )， 该高 / 低电平信号的电平例如通过比较器 ( 未示出 ) 根 据感生电压的变化 ( 即接近线圈的磁体的极性的切换 ) 被反转， 并且该驱动电路 37 向控制 电路 38 供应信号。顺便提及， FG 信号也可称为检测信号。
图 4 是示出 FG 信号和通电开 / 关信号的波形的时间图， 如图 4 所示， 分别与相位
对应的 FG 信号被作为波形供应到控制电路 38， 在该波形中， 相位彼此偏移大约 120 度。控 制电路 38 将分别与 FG 信号对应的通电开 / 关信号供应至驱动电路 37， 以控制线圈通电的 打开 / 关闭。因此， 能控制无刷马达 33 的旋转。
控制电路 38 例如通过脉宽调制来调节通电开时间内的电流量， 使得能改变无刷 马达 33 的旋转速度。如图 4 所示， 具体地， 控制电路 38 基于 PWM 信号在通电开时间期间、 通过对逆变器 37A 进行斩波控制来改变 PWM 值 ( 占空比 )， 由此改变无刷马达 33 的旋转速 度。
将每个 PWM 信号的起始脉冲设定为使得脉冲宽度和振幅中的至少一个大于随后 的脉冲群。因此， 即使在各通电开时间的初始阶段， 也能使无刷马达 33 平滑地旋转。在随 后的脉冲群中， 逐步提高振幅， 然后逐步降低振幅。因此， 在通电的开 / 关切换中， 能抑制噪 音的产生。
如图 3 所示， 控制电路板 34 被放置在与无刷马达 33( 多面反射镜 16) 所安装的位 置分开的位置上， 并仅通过四根信号线连接至无刷马达 33， 该四根信号线分别连接至线圈 的三个端点 P 及中性点 O。
无刷马达的旋转的控制处理 参考图 5， 将描述对无刷马达 33 的旋转进行控制的处理。当控制电路 38 从 CPU21 接收到用于开始多面反射镜 16 的旋转的指令时， 该电路执行图 5 所示的旋转控制处理。在 该旋转控制处理中， 顺序执行起动处理、 旋转方向检测处理和恒定速度处理。
(5-1) 起动处理
在起动处理中， 首先， 控制电路 38 将例如存储在 EEPROM24 中的重试数初始化为 零， 并将 PWM 频率设定为低的水平 ( 例如 125[kHz])(S1)。该 PWM 频率是 PWM 信号的脉冲频 率， 并且等于在通电开时间期间的斩波控制的频率。
] 接下来， 控制电路 38 检测转子 36 的初始位置 ( 即起动之前的停止位置 )(S3)。 具体地， 该电路控制驱动电路 37， 使得电流流过线圈， 并且线圈中的磁通量发生变化。基于 根据该变化而改变的 FG 信号， 能检测出转子 36 的初始位置。
接下来， 控制电路 38 执行强制通电 (S5)。 具体地， 基于初始位置的检测结果， 控制 电路 38 控制驱动电路 37， 以便通过顺序打开和关闭线圈的通电来对线圈进行强制通电， 由 此尝试使转子 36 旋转。如果基于 FG 信号确认转子 36 开始旋转 (S6 ： 是 )， 则由于在线圈中 产生的感生电压反映在 FG 信号中， 所以能基于 FG 信号检测出转子 36 的位置和旋转速度。 如果不能确认转子 36 的旋转 (S6 ： 否 )， 则该控制进行到 S27。
控制电路 38 在斩波控制的关时期期间读出 FG 信号。
然后， 控制电路 38 将在 S 1 中被设定为低水平的 PWM 频率的 PWM 信号供应至驱动 电路 37， 以控制线圈通电的开 / 关， 并基于 FG 信号执行旋转速度控制， 从而尝试进行无刷马 达 33 的满刻度 (full scale) 起动。
接下来， 控制电路 38 判定通过基于 FG 信号的旋转速度控制是否使无刷马达 33 的 旋转速度稳定 (S7)。具体地， 基于三个 FG 信号中的至少一个 FG 信号 ( 在示例性实施例中， 一个 FG 信号 ) 的开 / 关周期检测出无刷马达 33 的旋转速度， 并判定所检测出的旋转速度 是否达到预定的目标速度范围 ( 例如， 相对于 40,000rpm 的差小于预定值 )。
如果检测出的旋转速度在该范围之外 (S7 ： 否 )， 则判定旋转速度不稳定。 例如， 在
S3 中错误地检测转子 36 的初始位置的情况下， 无刷马达 33 在 S5 中的强制通电之后并未正 常旋转， 旋转速度变得不稳定， 并且起动操作有时失败。在该情况下， 停止无刷马达 33。例 如， 使逆电流流动， 以对无刷马达 33 施加断路作用 (breaking action)， 并且当达到检测不 出感生电压的状态时， 取消该断路作用。根据该构造， 能迅速停止无刷马达 33， 并准备重试 操作。
然后， 改变一部分或所有起动参数 ( 通电开 / 关信号的频率、 马达超前角、 和 PWM 值 ( 马达电流 ))(S9)， 并且该控制返回至 S3， 以重试无刷马达 33 的起动。例如， 增大通电 开 / 关信号的频率和马达超前角 ( 将预定通电的定时提前 )、 或提高 PWM 值以增大起动电 流， 从而便于无刷马达 33 的起动。
如果检测出的旋转速度在目标速度范围内 (S7 ： 是 )， 则判定旋转速度稳定， 并且 该控制处理转移 ( 切换 ) 至旋转方向检测处理。
(5-2) 旋转方向检测处理
控制电路 38 执行旋转方向检测处理， 以检测转子 36 相对于感光构件 10 是否在与 扫描方向 ( 主扫描方向 ) 对应的方向上旋转。此时， 控制电路 38 用作 “检测单元” 。以下， 与主扫描方向对应的旋转方向 ( 即图 3 中箭头的方向 ) 被称为 “正旋转方向” ， 而与正旋转 方向相反的旋转方向被称为 “逆旋转方向” 。 在旋转方向检测处理中， 控制电路 38 控制光源 15， 以便开始光发射 (S11)。因此， 受光传感器 32 周期性地接收由多面反射镜 16 偏转的激光束 L， 并根据光接收定时来输出 BD 信号。
接下来， 控制电路 38 检查 BD 信号 (S13)。具体地， 该控制电路判定基于 BD 信号的 周期的、 多面反射镜 16 的旋转速度 ( 以下， 该速度有时被称为 BD 旋转速度 ) 是否在目标速 度范围内。如果判定出现诸如不能检测出 BD 信号或 BD 旋转速度不稳定的异常 (S14 ： 是 )， 则进行诸如停止对无刷马达 33 的旋转控制和显示与该错误有关的信息的错误处理 (S27)。 相反， 如果判定该处理正常进行 (S14 ： 否 )， 则该控制进行到 S15。
接下来， 基于在该时刻接收的一个 FG 信号和 BD 信号， 控制电路 38 测量感生电压 的检测和受光传感器 32 的光接收的定时图案 (S15)。该定时图案由转子 36 与多面反射镜 16 之间的位置关系确定， 并且通常根据旋转方向而不同。因此， 基于该定时图案， 能检测出 转子 36 的旋转方向。
具体地， 计算 FG 信号的变化定时 ( 上升沿或下降沿 ) 与 BD 信号的变化定时 ( 上 升沿或下降沿 ) 之间的 ( 一个或多个 ) 预定数量的时间差。所计算出的时间差被设定为定 时图案。
图 6 是示出感生电压的检测和受光传感器 32 的光接收的定时图案的时间图。在 该图中， α 和 β 分别表示从 FG 信号的上升沿到 BD 信号的下降沿的时间差， 其中 α(α1、 α2、 α3、 α4 和 α5) 表示在转子 36 沿正旋转方向旋转的情况下的时间差， 而 β(β1、 β2、 β3、 β4 和 β5) 表示在转子 36 沿逆旋转方向旋转的情况下的时间差。
如图 6 所示， 在转子 36 沿正旋转方向旋转的情况下， 控制电路 38 以 α1、 α2、 α3、 α4 和 α5 的顺序周期性地计算时间差。 相反， 在转子 36 沿逆旋转方向旋转的情况下， 控制 电路 38 以 β1、 β2、 β3、 β4 和 β5 的顺序周期性地计算时间差。
另一方面， 例如， EEPROM24 预先存储基准图案数据。该基准图案数据包括正旋转
方向的基准图案数据 (α1、 α2、 α3、 α4 和 α5) 和逆旋转方向的基准图案数据 (β1、 β2、 β3、 β4 和 β5)。顺便提及， 基于在使多面反射镜 16 在目标速度范围内稳定旋转的状态下 通过试验测量出的定时图案， 在成像设备 1 的生产阶段准备该基准图案数据。
控制电路 38 将当前测量出的定时图案与基准图案数据 ( 基准图案 ) 相比较， 并 基于该比较结果检测转子 36 的旋转方向 (S17)。具体地， 当测量出的定时图案数据与正旋 转方向的图案数据一致时， 判定该转子沿正旋转方向旋转， 而当定时图案数据与逆旋转方 向的图案数据一致时， 判定该转子沿逆旋转方向旋转。如果判定该转子沿正旋转方向旋转 (S17 ： 是 )， 则该控制处理转移 ( 切换 ) 至恒定速度处理。
如果判定该转子沿逆旋转方向旋转 (S17 ： 否 )， 则判定是否设定逆序打印模式 (S19)。在逆序打印模式中， 即使在使转子 36( 多面反射镜 16) 逆旋转时， 也强制打印与正 旋转时处于相同方向上的图像。
在用户通过操作单元 26 输入指令或者由设置在成像设备 1 中的温度传感器 27 测 量出的温度 ( 环境温度 ) 等于或低于预定温度的情况下， 设定逆序打印模式， 理由如下。在 环境温度低至某一程度的情况下， 存在如下可能性 ： 无刷马达 33 中的润滑剂硬化且不能平 滑地控制旋转。当在这种情形下进行重试处理 ( 稍后将对其进行描述 ) 时， 需要一个长的 时间段。这不是优选的。
如果设定了逆序打印模式 (S19 ： 是 )， 则逆序设定图像数据的各行数据中的读取 顺序 (S21)， 并且该控制处理转移 ( 切换 ) 至恒定速度处理。 因此， 当执行该打印处理时， 控 制电路 38 基于如下图案中的行数据来控制光源 15 的光发射， 该图案与在多面反射镜 16 沿 正旋转方向旋转的情况下的图案是逆转的。即使在逆旋转的情况下， 也能强制打印与正旋 转时的图像大致相同的图像。此时， 控制电路 38 用作 “光发射控制单元” 。
如图 3 所示， 在使多面反射镜 16 沿正方向 ( 逆时针方向 ) 旋转并且在感光构件 10 上形成对于一根露光线而言的潜像的情况下， 用来自光源 15 的激光束 L 开始照射多面反射 镜 16 的一个表面的起点由 Ps 表示， 由受光传感器 32 接收反射光的点由 Pbd 表示， 而终点 由 Pg 表示。 在多面反射镜 16 的一个表面中， 在开始读取行数据的时刻被激光束 L 照射的点 由 Qs 表示， 而在结束读取行数据的时刻被激光束 L 照射的点由 Qg 表示。在使多面反射镜 16 沿正方向旋转的情况下， 从受光传感器 32 的光接收定时起， 在激光束 L 走过线段 PbdQs 的长度所需的时间段已经过去之后， 开始读取行数据。相反， 在使多面反射镜 16 沿逆方向 旋转的情况下， 从受光传感器 32 的光接收定时起， 在激光束 L 走过线段 (PbdQs+PgQg) 的长 度所需的时间段已经过去之后， 开始读取行数据。
控制电路 38 可构造成使得在展开图像数据的处理中， 形成以与正旋转的情况下 相逆的顺序展开行数据的点图案 (dot pattern)， 并根据该点图案来控制光源 15 的光发 射。 替代性地， 该控制电路可构造成使得当待读出已经历通常的展开处理的点图案时， 以与 正旋转的情况下相逆的顺序进行读取， 并根据逆序的点图案来控制光源 15 的光发射。
如果在 S19 中判定未设定逆序打印模式 (S19 ： 否 )， 则进行重试处理。具体地， 判 定当前的重试数是否达到上限数 (S23)。如果未达到 (S23 ： 否 )， 则使重试数增一 (S25)， 该 控制处理返回至 S9， 并重复 S9 之后的处理。
如果当前的重试数达到了上限数 (S23 ： 是 )， 则执行错误处理 (S27)， 并且该旋转 控制处理结束。(5-3) 恒定速度处理
在恒定速度处理中， 控制电路 38 将旋转速度控制从基于 FG 信号的旋转速度控制 切换到基于 BD 信号的旋转速度控制， 并判定多面反射镜 16 的旋转速度是否稳定 (S29)。 具 体地， 基于 BD 信号的开 / 关周期检测出多面反射镜 16 的旋转速度， 并判定所检测出的旋 转速度是否在预定的目标速度范围内。如果检测出的旋转速度在目标速度范围之外 (S29 ： 否 )， 则判定旋转速度不稳定， 并且该控制处理返回至 S9。
如果多面反射镜 16 的检测出的旋转速度在目标速度范围内 (S29 ： 是 )， 则判定旋 转速度稳定， 并将 PWM 频率切换至高的水平 ( 例如 250[kHz])(S31)。然后， 基于 BD 信号， 再 次判定旋转速度是否在预定的目标速度范围内 (S33)。如果检测出的旋转速度在目标速度 范围之外 (S33 ： 否 )， 则判定旋转速度不稳定， 并且该控制处理返回至 S9。相反， 如果检测 出的旋转速度在目标速度范围内 (S33 ： 是 )， 则判定旋转速度稳定， 并且该旋转控制处理结 束， 从而完成打印处理的准备。
根据示例性实施例的成像设备 1 被构造成使得专注于通过无刷马达 33 的转子 36 的旋转而在线圈中产生感生电压的现象， 并基于该感生电压检测转子 36 的位置。因此， 能 在不使用霍尔元件的情况下进行对无刷马达 33 的旋转控制 ( 包括旋转速度控制 )。 由于不使用霍尔元件， 所以能抑制由于霍尔元件相对于转子的放置离差而在无刷 马达中产生不均匀旋转的现象。此外， 能使部件的数量减少与霍尔元件对应的数量， 因此， 使得能够实现扫描器单元 12 的尺寸减小和成本降低。
作为检测感生电压的方法， 例如， 可采用一种方法， 在该方法中， 将检测电阻器分 别连接在线圈的端点 P 与接地线之间， 并基于检测电阻器的电压来检测出感生电压。然而， 在如上述示例性实施例中基于中性点 O 与端点 P 之间的电位差检测出感生电压的方法中， 能通过使用中性点的电位作为共同基准来更精确地检测出在线圈中产生的感生电压。
根据示例性实施例的成像设备 1 被构造成使得控制电路板 34 被放置在与无刷马 达 33 所安装的位置分开的位置上， 并且驱动电路 37 和控制电路 38 被设置在控制电路板 34 上。因此， 与驱动电路 37 等被设置在无刷马达 33 侧的结构相比， 能减小无刷马达 33 附近 的构造的尺寸。此外， 与使用霍尔元件的构造相比， 能减小无刷马达 33 与控制电路板 34 之 间的信号线的数量。
使用霍尔元件的构造具有以下缺点。霍尔元件不可避免地设置在转子 36 附近， 因 此会阻碍无刷马达 33 的尺寸减小。必须与霍尔元件的数量对应地增加信号线的数量。由 于霍尔元件的输出信号弱， 例如， 对无刷马达 33 的旋转控制容易因在信号线中出现的噪音 而变得不稳定。霍尔元件与温度高度相关， 并且例如在高温下， 输出信号的振幅尤其低。在 控制电路板 34 侧可能检测不出霍尔元件的输出信号， 并且霍尔元件的输出信号可导致无 刷马达 33 的起动失败。相反， 根据本发明的示例性实施例， 能够克服这些缺点。
在通电开时间期间对逆变器 37A 进行斩波控制的情况下， 在斩波控制的开时期期 间读出 FG 信号的构造是可能的。在开时期中， 流过线圈的大电流产生噪音， 并存在由于噪 音而不能精确地进行基于 FG 信号检测出感生电压的可能性。因此， 根据示例性实施例， 在 斩波控制的关时期期间读取 FG 信号。
然而， 在无刷马达 33 起动时， 必需使大电流流向无刷马达， 因此该控制尤其易受 噪音影响。因此， 根据示例性实施例， 在起动时期期间将 PWM 频率设定为低的水平以延长关
时期， 使得能精确地读取 FG 信号， 并且在稳定时期将频率设定为高的水平， 从而提高无刷 马达 33 的旋转控制的随动性。
另一方面， 在无刷马达 33 的起动中， 使多面反射镜 16 以相对低的速度旋转。 因此， 当光源 15 发射激光束 L 时， 感光构件 10 的特定部分被激光束照射一个长的时间段， 因此可 能损坏感光构件 10。因此， 根据示例性实施例， 在起动时期期间执行基于 FG 信号的旋转速 度控制， 而在稳定时期中， 该控制处理转移 ( 切换 ) 至基于 BD 信号的旋转速度控制。
优选地， 如在示例性实施例中， 基于 BD 信号确认无刷马达 33 进行稳定旋转， 然后， 基于 FG 信号的旋转速度控制转移 ( 切换 ) 至基于 BD 信号的旋转速度控制。
此外， 在示例性实施例中， 专注于无刷马达 33 的旋转位置的检测和受光传感器 32 的光接收的定时图案根据转子 36 的旋转方向而不同的现象， 并且能基于该定时图案检测 出无刷马达的旋转方向。
此外， 控制电路 38 将测量出的定时数据与正旋转方向上的图案数据和逆旋转方 向上的图案数据相比较， 因此能正确地检测出无刷马达 33 旋转的方向。
在检测出无刷马达 33 沿逆方向旋转的情况下， 控制电路 38 基于如下图案中的行 数据来控制光源 15 的光发射， 该图案与在多面反射镜 16 沿正旋转方向旋转的情况下的图 案是逆转的。 因此， 即使在逆旋转的情况下， 也能强制打印与正旋转时的图像大致相同的图 像。 (6) 示例性实施例的变型
本发明不限于上述示例性实施例。 例如， 以下各种实施例也在本发明的范围内。 具 体地， 在示例性实施例的部件中， 除本发明最重要的部件之外的部件为附加部件， 因此可适 当地省略。
在上述示例性实施例中， 无刷马达为具有星形连接线圈的三相外转子型马达。本 发明不限于此。例如， 马达的相数可以是两相、 四相或四相以上。可采用内转子型马达， 或 者可采用三角形连接马达。 在三角形连接的情况下， 例如基于线圈的端子间电压， 能获得与 感生电压对应的检测信号。
在上述示例性实施例中， 使用具有六个镜面的多面反射镜 16 和具有十极的无刷 马达 33。 然而， 本发明不限于此。 可采用具有除六个以外的镜面数的镜面的多面反射镜、 或 者具有除十极以外的极数的无刷马达。 从多面反射镜的镜面数 (N) 和无刷马达的极数 (M)， 能获得旋转方向检测处理中的时间差数据 α、 β 的最小必要数。也就是说， 计算出镜面数 (N) 与极数 (M) 的一半 (M/2) 的最小比 (A ∶ B)， 该最小比中的较小值 (A 或 B) 为最小必要 数。因此， 在镜面数 (N) 等于极数的一半 (M/2) 的情况下， 能从一组时间差数据检测出旋转 方向。
在上述示例性实施例中， 通过使用 FG 信号来控制无刷马达 33 的旋转速度。然而， 本发明不限于此。例如， 可采用基于 FG 信号监控无刷马达 33 的旋转数的构造， 并且在旋转 数达到基准数的条件下， 可开始打印处理中的各种操作， 例如， 开始光源 15 的光发射， 和将 纸张 3 馈送至成像单元 5。可采用对通电线圈的定时进行控制的构造。
在上述示例性实施例中， 在稳定时期中， 所述控制处理转移 ( 切换 ) 至基于 BD 信 号的旋转速度控制。替代性地， 基于 FG 信号的旋转速度控制可以继续。顺便提及， 在稳定 时期中， 由于噪音所引起的影响相对减小， 因此， 优选提高频率， 使得能提高无刷马达 33 的
旋转控制的随动性。
在上述示例性实施例中， 在稳定时期中， 所述控制处理转移 ( 切换 ) 至基于 BD 信 号的旋转速度控制。替代性地， 如果没有检测出 BD 信号， 则该控制处理可以再次转移至基 于 FG 信号的旋转速度控制， 以维持无刷马达 33 的旋转速度。 在这种情况下， 当通过基于 FG 信号的旋转速度控制使得无刷马达 33 的旋转速度稳定时， 该控制处理可以转移至基于 BD 信号的旋转速度控制。顺便提及， 如果在没有检测出 BD 信号的情况下使该控制处理再次转 移至基于 FG 信号的旋转速度控制， 则与基于 BD 信号的旋转速度控制相比， 对无刷马达 33 的旋转控制可能不稳定， 被供应到无刷马达 33 的电流的波动可能增大， 因而该控制可能易 受噪音影响。 因此， 与稳定状态下的频率例如无刷马达 33 起动时的频率相比， 可以降低 PWM 频率。
在上述示例性实施例中， 在旋转控制处理中， 在基于 BD 信号确认旋转速度稳定之 后 ( 图 5 中的 S29 ： 是 )， 将 PWM 频率切换至高的水平 (S31)。然而， 本发明不限于此。在基 于 FG 信号确认旋转速度稳定之后 (S7 ： 是 )， 可将 PWM 频率切换至高的水平。顺便提及， 在 可靠性方面， 可优选根据上述示例性实施例将 PWM 频率切换至高的水平。
根据本发明的另一说明性方面， 在成像设备中， 其中多个线圈被星形连接， 并且， 其中电压检测单元输出基于该星形连接的中性点与多个线圈的端点之间的电位差的信号 作为检测信号。
据此， 能通过使用中性点的电位作为共同基准来精确检测出在线圈中产生的感生电压。 根据本发明的又一说明性方面， 该成像设备还包括 ： 控制电路板， 该控制电路板被 放置在与无刷马达分开的位置上， 并且该控制电路板经由信号线连接至所述多个线圈的中 性点和端点， 其中通电切换单元、 电压检测单元和控制单元被安置在该控制电路板上。
据此， 与电压检测单元等被设置在无刷马达侧的构造相比， 能减小无刷马达附近 的构造的尺寸。 此外， 与使用霍尔元件的构造相比， 能减小无刷马达与控制电路板之间的信 号线的数量。
根据本发明的又一说明性方面， 在该成像设备中， 其中控制单元基于所述检测信 号来控制无刷马达的旋转速度。
据此， 能在不使用霍尔元件的情况下控制无刷马达的旋转速度。
根据本发明的又一说明性方面， 在该成像设备中， 其中控制单元在多个线圈的通 电开时间期间进行对通电切换单元的斩波控制， 其中控制单元在斩波控制的关时期期间获 得检测信号， 并且其中在无刷马达的起动处理中， 与旋转速度处于目标速度范围内的稳定 时间段中的频率相比， 所述控制单元降低斩波控制的频率。
在进行斩波控制的情况下， 可在斩波控制中的开时期期间获得检测信号。 然而， 在 开时期中， 流过线圈的大电流产生噪音， 并存在由于噪音而不能精确地获得检测信号的可 能性。因此， 优选在斩波控制中的关时期期间获得检测信号。然而， 在无刷马达的起动中， 必需使大电流流向无刷马达， 因此该控制尤其易受噪音影响。
因此， 根据本发明， 在起动处理中将斩波控制的频率设定为低的水平以延长关时 期， 使得能精确地获得检测信号， 并且在稳定时期， 由于噪音影响相对低， 所以将该频率设 定为高的水平， 从而提高无刷马达的旋转控制的随动性。
根据本发明的又一说明性方面， 该成像设备还包括 ： 传感器， 该传感器接收由旋转 多面反射镜偏转的光束， 并且该传感器输出光接收信号， 其中控制单元执行 ： 基于检测信号 的旋转速度控制 ； 和基于光接收信号的旋转速度控制。
据此， 当不操作所述光源以发射光时， 能进行基于检测信号的旋转速度控制。此 外， 当操作所述光源以发射光时， 能进行基于光接收信号的旋转速度控制。
根据本发明的又一说明性方面， 在该成像设备中， 其中在无刷马达的起动处理中， 控制单元执行基于检测信号的旋转速度控制， 并且其中在旋转速度处于目标速度范围内的 稳定时间段中， 控制单元执行基于光接收信号的旋转速度控制。 此外， 当在无刷马达的起动 处理之后该无刷马达的旋转速度达到目标速度范围时， 控制单元从执行基于检测信号的旋 转速度控制切换至执行基于光接收信号的旋转速度控制。
在无刷马达的起动中， 使旋转多面反射镜以相对低的速度旋转。 因此， 当光源在该 时刻发射光束时， 感光构件的特定部分被光束照射一个长的时间段， 从而产生损坏感光构 件的可能性。因此， 根据本发明， 在起动时期期间执行基于检测信号的旋转速度控制， 而在 旋转速度处于目标速度范围内的稳定时期中， 该控制转移 ( 切换 ) 至基于光接收信号的旋 转速度控制。
根据本发明的又一说明性方面， 在该成像设备中， 其中在基于检测信号的旋转速 度控制期间， 控制单元打开光源并基于光接收信号判定无刷马达是否处于旋转速度在目标 速度范围内的稳定状态， 并且其中如果控制单元判定无刷马达处于稳定状态， 则该控制单 元切换至执行基于光接收信号的旋转速度控制。
优选地， 基于光接收信号确认无刷马达进行稳定旋转， 然后将基于检测信号的旋 转速度控制转移 ( 切换 ) 至基于光接收信号的旋转速度控制。
根据本发明的又一说明性方面， 在该成像设备中， 其中如果控制单元判定无刷马 达不处于稳定状态， 则该控制单元停止无刷马达。
据此， 在旋转速度不处于目标速度范围内的不稳定状态中， 停止无刷马达。
根据本发明的又一说明性方面， 在该成像设备中， 其中在停止无刷马达之后， 控制 单元改变用于通电切换单元的通电开 / 关控制的参数， 并重新起动无刷马达。
据此， 在由于无刷马达不稳定旋转而停止无刷马达之后， 能够使该无刷马达稳定 地旋转。