JPH0946995A

JPH0946995A - 周波数発電機およびモータ

Info

Publication number: JPH0946995A
Application number: JP7192977A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Yamamoto; 万征山本
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】低速駆動させるモータの速度検出器としてパ
ターン積分型の周波数発電機を利用する。【解決手段】この周波数発電機（ＦＧ）は、モータのロ
ータと一体形成され、多極着磁された円環状のマグネッ
トを回転自在に支持するプリント基板１を有するもので
ある。このプリント基板１の表面には、矩形状のＦＧパ
ターン２がループ状に形成されている。またこのプリン
ト基板１の表面には、ＦＧパターン２の周囲にループ状
に、かつ矩形状部がＦＧパターン２よりも電気的位相を
ほぼ９０度ずらすように配置されたＦＧパターン３が形
成されている。さらにこのプリント基板１の表面には、
各ループ状のＦＧパターン２、３の一端が接続され、そ
れぞれから発生された各電気信号をパルス化し、互いの
排他的論理和をとり出力する信号生成回路４が設けられ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプリンタの
ドラムを駆動するための周波数発電機およびモータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、モータの速度制御を精度よく
行う上では、周波数発電機（Frequency Generator ：以
下ＦＧと称す）によるモータの回転速度検出精度を向上
することが重要である。

【０００３】例えばブラシレスモータなどには、通常、
速度検出器としてパターン積分型のＦＧが利用されてい
る。

【０００４】従来のパターン積分型ＦＧは、図５に示す
ように、Ｓ極およびＮ極などが交互に多極着磁された回
転するマグネット５１と、このマグネット５１の着磁面
に対向して固定ＦＧ基板５２上にループ状に形成された
細部が矩形状の検出パターン５３とから構成されてい
る。

【０００５】通常、このＦＧは、モータのプリント基板
上にアマチュアコイルや位置検出素子、モータ駆動用コ
イルなどと共に一体的に設けられている。例えばマグネ
ット５１は図示しないハウジングに回転自在に支持され
たロータと一体的に設けられ、検出パターン５３はステ
ータであるプリント基板側に形成されている。

【０００６】このＦＧの場合、モータのロータが一回転
するごとに、マグネット５１の極数の１／２の周波数を
もつ信号を発生する。モータはこの信号の周波数を基に
速度検出し、ロータの回転を制御（速度制御）してい
る。例えばロータの極数が１０００であれば、ロータの
一回転中にＦＧの出力信号として５００回振幅する信号
が得られる。

【０００７】ところで、この種のモータを、例えば複写
機のドラム駆動用に用いた場合、複写機のドラムは、通
常、モータの回転よりも低速動作させることから、モー
タとドラムとの間にギヤをかませている。

【０００８】しかし、このようにギヤをかませること
は、ギヤの音の問題や複写機の構成が複雑化することか
ら、効率的ではない。

【０００９】そこで、モータでドラムを直接駆動、つま
りモータを当初から低速回転させることが考えられる
が、ＦＧをモータの速度検出器として利用していること
から、これ以上、モータの回転速度を低下させた場合、
ＦＧの信号（ＦＧ出力）の出力値と周波数が低くなり、
モータの回転精度が低下する、いわゆる回転ムラが大き
くなる。

【００１０】モータを低速回転させてＦＧ出力の周波数
（振幅数）を高めるためには、マグネット５１の着磁間
隔を狭め着磁数を増やすか、マグネット５１に対向する
検出パターン５３の矩形状の間隔をさらに狭めればよい
が、これ以上にマグネット５１の着磁数を増やしたり、
検出パターン５２の微細化を行うことは、現状、技術的
に限界がある。また上記微細加工が可能な場合でも、ロ
ータの回転で発生するＦＧ出力（起電力）が小さくな
り、モータの速度検出器としての利用が困難になる。

【００１１】特開平４−６９０３６号公報には、パター
ン積分型のモータ用ＦＧにおけるＦＧ出力を高める技術
が開示されている。この場合、図６に示すように、マグ
ネット６１の着磁面に対応させて複数層の検出パターン
６２、６３を積層してＦＧを構成し、図７に示すよう
に、マグネット６１の回転によってそれぞれの検出パタ
ーン６２、６３に発生した起電力の波形Ｅａ、Ｅｂを単
純に相加することにより、波高値の高いＦＧ出力Ｅａｂ
を得るようにしている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなモータ用ＦＧの場合、ＦＧ出力を高めることはでき
るものの、ロータの回転に対して得られるＦＧ出力の周
波数は高められず、結果として低速駆動するモータに利
用しても、モータの回転精度が良好に得られないという
問題があった。

【００１３】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、モータを低速駆動させたときにもモー
タの回転精度が良好に得られ、モータの速度検出器とし
て利用できる周波数発電機およびモータを提供すること
を目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１記載の発明は、多極着磁された着磁面
が円環状の回転磁石と、前記回転磁石の磁気的影響によ
って電気信号を発生する第１の検出パターンと、前記回
転磁石の磁気的影響を受け、前記第１の検出パターンが
発生する電気信号の位相よりもほぼ９０度位相がずれた
電気信号を発生する第２の検出パターンと、前記第１の
検出パターンおよび前記第２の検出パターンに発生した
各電気信号をパルス化し、互いの排他的論理和をとり出
力する信号生成回路とを具備している。

【００１５】したがって、モータを低速駆動させたとき
にも高周波数および高出力のＦＧ出力が発生し、モータ
の回転精度が良好に得られるようになる。

【００１６】また請求項２記載の発明は、請求項１記載
の周波数発電機において、前記第１の検出パターンと、
前記第２の検出パターンとを並設してなることを特徴と
している。

【００１７】この請求項２記載の発明では、両パターン
を回転磁石から等距離に配置することができる。

【００１８】さらに請求項３記載の発明は、請求項１記
載の周波数発電機において、前記第１の検出パターン
と、前記第２の検出パターンとを絶縁層を介して積層し
てなることを特徴としている。

【００１９】この請求項３記載の発明では、プリント基
板上の検出パターンの総形成面積が少なくて済み、基板
を小型化できる。

【００２０】また請求項４記載の発明は、請求項３記載
の周波数発電機において、前記絶縁層が、例えばフェラ
イトなどの磁性材料を含んでなることを特徴としてい
る。

【００２１】この請求項４記載の発明では、磁性材料を
含んだ絶縁層によって、回転磁石に近い上側の検出パタ
ーンと同等の電気信号を下側の検出パターンにも発生さ
せることができる。

【００２２】さらに請求項５記載の発明は、請求項１記
載の周波数発電機において、請求項１記載の周波数発電
機において、前記第１の検出パターンと、前記第２の検
出パターンとを絶縁板の表裏面にそれぞれ形成してなる
ことを特徴としている。

【００２３】この請求項５記載の発明では、プリント基
板上に形成する検出パターンの総形成面積が少なくて済
み、基板を小型化できる。

【００２４】また請求項６記載の発明は、請求項５記載
の周波数発電機において、前記絶縁板が、金属を主成分
とした板材の表裏面に絶縁被膜を形成したものであるこ
とを特徴としている。

【００２５】この請求項６記載の発明では、金属を主成
分とした板材によって、基板表面の検出パターンと同等
の電気信号を裏面の検出パターンにも発生させることが
できる。

【００２６】さらに請求項７記載の発明のモータは、請
求項１乃至６記載の周波数発電機を具備している。

【００２７】この請求項７記載の発明では、周波数発電
機から高い周波数のＦＧ出力が得られるので、速度検出
精度が向上しモータを回転ムラなく低速駆動することが
できる。

【００２８】これにより、従来、モータにかませていた
ギヤを削減できるようになり、ギヤの音の問題を解決す
ると共に、複写機の構成を簡素化することができる。

【００２９】上記により周波数発電機を低速駆動するモ
ータの速度検出器として利用できるようになる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。

【００３１】図１は本発明に係る一つの実施の形態であ
る周波数発電機（以下ＦＧと称す）の構成を示す図、図
２は図１のＦＧの検出パターン２、３を示す平面図であ
る。同図において、１はモータのプリント基板である。
このプリント基板１は、金属を主成分とした板材の表裏
に絶縁被膜を形成したものである。ここでいう金属と
は、例えば鉄およびケイ素鋼などである。このプリント
基板１の表面には、ＦＧの矩形状の第１の検出パターン
２（以下、ＦＧパターン２と称す）がループ状に形成さ
れている。またこのプリント基板１の表面上には、ＦＧ
パターン２に隣接させてその周囲にＦＧパターン２の矩
形状部分に対して電気角にして位相をほぼ９０度ずらす
ように第２の検出パターン３（以下、ＦＧパターン３と
称す）が形成されている。このＦＧパターン３とＦＧパ
ターン２とは、電気的に絶縁されている。さらにこのプ
リント基板１の表面には、各ループ状のＦＧパターン
２、３の一端と接続された信号生成回路４が設けられて
いる。この信号生成回路４は、各ＦＧパターン２、３で
発生した電気信号（起電力）をパルス化する波形成形回
路５と、この波形成形回路５により波形成形された各パ
ルス信号の排他的論理和をとり、これをＦＧ信号として
図示しないモータの速度制御回路などへ出力するロジッ
ク回路６とから構成されている。このロジック回路６
は、例えば排他的論理和回路（Ｘ−ＯＲ回路）などであ
り、各ＦＧパターン２、３に発生した信号のパルス波形
の高さが異なった場合のみ、ＦＧ信号を出力するもので
ある。

【００３２】またこのプリント基板１には、上記ＦＧパ
ターン２、３や信号生成回路４などと共にモータの各部
品、例えばアマチュアコイルや位置検出素子、モータ駆
動用コイルなどが設けられている。なおモータのロータ
は、プリント基板１のＦＧパターン２と所定間隔を隔て
て対向する形でプリント基板１上に従来と同様に回転自
在に設けられており、このロータにドーナツ形のマグネ
ット（回転磁石）７が従来同様の磁極数で一体的に設け
られている。

【００３３】次に、図３を参照してこのＦＧの動作を説
明する。

【００３４】このＦＧでは、モータのロータが回転する
と、マグネット７とＦＧパターン２により、所定周波数
のＡ相の電気信号（基本信号）が発生し、信号生成回路
４に入力される。またマグネット７とＦＧパターン３に
より、Ａ相の電気信号と同じ周波数で、位相が９０度ず
れたＢ相の電気信号が発生し、信号生成回路４に入力さ
れる。この信号生成回路４では、入力された各電気信号
が波形成形回路４ａにより波形生成され、それぞれパル
ス化される。

【００３５】例えばＡ相の電気信号は、同図（ａ）に示
すように、所定周波数のパルス信号３１とされ、Ｂ相の
電気信号は、同図（ｂ）に示すように、Ａ相のパルス信
号と位相がほぼ９０度ずれた形のパルス信号３２とされ
る。

【００３６】各パルス信号３１、３２は、ロジック回路
６により排他的論理和がとられて、入力さたれ各パルス
信号の波形が異なった場合のみに信号が出力されるの
で、同図（ｃ）に示すように、結果的に基本信号に対し
て２倍の周波数のパルス波形（ＦＧ信号）３３が得られ
る。なおこのＦＧ信号３３は、上記パルス信号３１、３
２をベースとしているので、その出力値（波高値）は、
上記パルス信号３１、３２と同レベルである。

【００３７】このようにこのＦＧによれば、ロータの回
転に伴ってＦＧパターン２、３にそれぞれ位相のほぼ９
０度ずれた電気信号が発生し、それらが信号生成回路４
によりパルス化され、排他的論理和がとられて、ＦＧ信
号３３として出力されるので、発生元の周波数（基本信
号）に対して２倍の周波数で、しかも出力値（波高値）
の低下しないＦＧ信号３３を得ることができる。

【００３８】このＦＧにより得られるＦＧ信号３３は、
従来のＦＧ信号（極数に対して１／２の振幅数）の２倍
であるので、結果的にはロータ１回転あたり極数と同じ
振幅数の信号が得られるようになる。

【００３９】これにより、低速駆動するモータの速度検
出が精度よく行えるようになり、このＦＧが速度検出器
として利用できるようになる。

【００４０】この結果、低速駆動させても回転ムラの少
ないモータを安価に実現することができる。そしてこの
モータを低速駆動させることにより、複写機のドラムを
ギヤを介すことなく直接駆動できるようになり、複写機
からギヤなどの構成を削除でき、複写機自体のコスト低
減と、雑音低減にも寄与することができる。

【００４１】なお本発明は上記実施の形態のみに限定さ
れるものではない。

【００４２】上記実施の形態では、プリント基板１の表
面のみに２つのＦＧパターン２、３を隣接して並設した
が、図４に示すように、薄いガラスエポキシ基板などの
プリント基板上にＡ相のＦＧパターン２を形成し、この
プリント基板１の裏面にＦＧパターン２に対向させ、か
つＦＧパターン２と電気角で位相をほぼ９０度ずらすよ
うに矩形状を形成したＢ相のＦＧパターン３（図の点
線）を配設してもよい。この場合、プリント基板の表裏
面の各検出パターンに同等の電流を発生させることがで
きる。またプリント基板上に形成する検出パターンの総
形成面積が少なくて済み、基板を小型化できる。

【００４３】またプリント基板１の表面上にＦＧパター
ン２の層を形成し、その上にフェライトなどの磁性材料
を含む絶縁層を介在させて、ＦＧパターン２と電気角で
位相をほぼ９０度ずらすように矩形状を形成したＦＧパ
ターン３を形成してもよい。この場合、プリント基板上
に絶縁層を介して積層された２つの検出パターンに同等
の電流を発生させることができる。またプリント基板上
に形成する検出パターンの総形成面積が少なくて済み、
基板を小型化できる。

【００４４】さらに上記実施の形態では、基本信号の周
波数を２倍にするためにＸ−ＯＲ回路を用いたが、単に
ＡＮＤゲートおよびＯＲゲートなどの電子部品を組み合
わせて、排他的論理和回路を構成してもよく、またソフ
トウェアで構成してもよい。また検出パターン２、３を
さらに複数化することにより、得られるＦＧ信号の周波
数をさらに何倍かに高めることができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ル
ープ状に形成した第１の検出パターンに対して、隣接ま
たは積層して、発生する電気信号の位相をほぼ９０度ず
らすように矩形状に第２の検出パターンを形成し、互い
に発生した各電気信号をパルス化して排他的論理和をと
り、電気信号（基本信号）の２倍の周波数のＦＧ信号が
が得られるので、モータを低速駆動させたときにも速度
検出が精度よく行え、周波数発電機をモータの速度検出
器として利用できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一つの実施の形態のＦＧの構成を示す
図。

【図２】図１のＦＧの検出パターンを示す平面図。

【図３】（ａ）は、このＦＧにおいてＡ相のパルス波形
を示す図。（ｂ）は、このＦＧにおいてＢ相のパルス波
形を示す図。（ｃ）は、このＦＧにおいてＡ相およびＢ
相の各パルス波形を論理合成して得たパルス波形を示す
図。

【図４】本発明の他の実施の形態を示す図。

【図５】従来のＦＧの構造を概略的に示す図。

【図６】従来の多層構造のＦＧを示す図。

【図７】図６のＦＧにより得られるＦＧ信号を示す図。

【符号の説明】１…プリント基板、２、３…ＦＧパターン、４…信号生
成回路、５…波形成形回路、６…ロジック回路、７…マ
グネット。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多極着磁された着磁面が円環状の回転磁
石と；前記回転磁石の磁気的影響によって電気信号を発
生する第１の検出パターンと；前記回転磁石の磁気的影
響を受け、前記第１の検出パターンが発生する電気信号
の位相よりもほぼ９０度位相がずれた電気信号を発生す
る第２の検出パターンと；前記第１の検出パターンおよ
び前記第２の検出パターンに発生した各電気信号をパル
ス化し、互いの排他的論理和をとり出力する信号生成回
路と；を具備したことを特徴とする周波数発電機。
【請求項２】請求項１記載の周波数発電機において、前記第１の検出パターンと、前記第２の検出パターンと
を並設してなることを特徴とする周波数発電機。
【請求項３】請求項１記載の周波数発電機において、前記第１の検出パターンと、前記第２の検出パターンと
を絶縁層を介して積層してなることを特徴とする周波数
発電機。
【請求項４】請求項３記載の周波数発電機において、前記絶縁層が、磁性材料を含んでなることを特徴とする周波数発電機。
【請求項５】請求項１記載の周波数発電機において、前記第１の検出パターンと、前記第２の検出パターンと
を絶縁板の表裏面にそれぞれ形成してなることを特徴と
する周波数発電機。
【請求項６】請求項５記載の周波数発電機において、前記絶縁板が、金属を主成分とした板材の表裏面に絶縁被膜を形成した
ものであることを特徴とする周波数発電機。
【請求項７】請求項１乃至６記載の周波数発電機を具
備したことを特徴とするモータ。