JP2006243251A - 光偏向器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 支持体は、前記第1揺動可動子と、1本の支持体ねじりバネのみで支持体ねじり軸を中心に、ねじり振動自在に弾性支持されている。
【選択図】 図1
Description
図1(a)(b)は本発明の光偏向器の第1の実施の形態を示す上面図である。図1(a)に示すように、本実施例の光偏向器は、第2揺動可動子11、第1揺動可動子13とそれらを連結して弾性支持する振動系ねじりバネ12、第1揺動可動子13と機械的な接地部である支持体15を弾性支持する支持体ねじりバネ14で構成されている。また、支持体15は、実装部材150に固定されている。第2揺動可動子11、第1揺動可動子13、振動系ねじりバネ12(本実施の形態ではこの3要素を総称して以下、単に振動系160と呼ぶ)は、ねじり軸17を中心として以下に説明する駆動手段によりねじり振動する。図1(b)には振動系160と支持体15の下に位置するこの駆動手段を図示している。駆動手段は、第1揺動可動子13に固定されている永久磁石151と実装部材150に固定されている固定コイル152によって構成されている。また、第2揺動可動子11は、光を偏向するための光偏向子として、図示しない反射面を有しており、第1揺動可動子11のねじり振動によって、光源からの光を偏向走査する。
θ1=Φ1 sin[w0t] (式1)
であらわされる正弦振動である。
θ2=Φ2 sin[2w0t] (式2)
なる正弦振動である。
θ=θ1+θ2=Φ1 sin[w0t]+Φ2 sin[2w0t] (式3)
で表される鋸波状の振動となる。図4は、図3の曲線61、63、直線64を微分した曲線61a、63a、直線64aを示しており、これらの曲線の角速度を説明している。基準周波数f0の正弦振動の角速度である曲線61aと比べ、第2揺動可動子11の鋸波状の往復振動の角速度を示す曲線63aは、区間N−N’において、極大点の角速度V1、極小点の角速度V2を最大・最小とする範囲に角速度が収まっている。したがって、光偏向器による光の偏向走査を利用する応用において、等角速度走査である直線64aからの角速度の許容誤差以内にV1、V2が存在するならば、区間N−N’は実質的な等角度走査とみなすことができる。このように、鋸波状の往復振動によって、偏向走査の角速度は、変位角が正弦波であったときと比べ、実質的な等角速度となる領域を広く設定することができるため、偏向走査の全域に対する利用可能な領域を大きくすることができる。
図7は本発明の光偏向器の第2の実施の形態を示す上面図である。以下図面では、第1の実施例と同じ機能を有する個所には同じ符号を付した。図7に示すように、本実施例の光偏向器は、支持体ねじり軸108、振動系ねじり軸109の2つのねじり軸まわりに、第1揺動可動子104、第2揺動可動子102の2つの可動部分がねじり振動自在に弾性支持された構成を有している。ここで、本実施の形態では第1揺動可動子104、第2揺動可動子102、ねじりバネ103の3つの要素を、振動系160とする。
図8は上記光走査系を用いた光学機器の実施形態を示す図である。ここでは、光学機器として画像形成装置を示している。図8において、3003は本発明の第1の実施の形態で示した光偏向器であり、本実施の形態では入射光を1次元に走査する。3001はレーザ光源である。3002はレンズあるいはレンズ群であり、3004は書き込みレンズ或いはレンズ群、3005は感光体である。レーザ光源から射出されたレーザ光は、光の偏向走査のタイミングと関係した所定の強度変調を受けて、光走査系3003により1次元的に走査する。この走査されたレーザ光は書き込みレンズ3004により、感光体3005上へ画像を形成する。感光体3005は図示しない帯電器により一様に帯電されており、この上に光を走査することによりその部分に静電潜像を形成する。次に、図示しない現像器により静電潜像の画像部分にトナー像を形成し、これを例えば図示しない用紙に転写・定着することで用紙上に画像が形成される。本発明の光偏向器により、光の偏向走査の角速度を仕様範囲内で略等角速度とすることができる。更に、本発明の光偏向器を用いることにより、温度などの外的要因でも、安定な画像形成を行うことができる。
図9は上記光偏向器を用いた光学機器の実施例を示す図である。ここでは光学機器として画像表示装置を示している。図9において、2001は、本発明の第2の実施の形態で示した光偏向器であり、投影面2005にラスタスキャン状に入射光を偏向走査する。2002はレーザ光源である。2003はレンズ或いはレンズ群であり、2004は書き込みレンズまたはレンズ群、2005は投影面である。レーザ光源2002から入射したレーザ光は光走査のタイミングと関係した所定の強度変調を受けて光偏向器2001により2次元的に走査する。この走査されたレーザ光は書き込みレンズ2004により投影面2005上に画像を形成する。
12 ねじりバネ
13 第2揺動可動子
14 支持体ねじりバネ
15 支持体
16 固定コイル
17 ねじり軸
61、61a 曲線
62 曲線
63、63a 曲線
64、64a 直線
71、71a 曲線
72、72a 曲線
150 実装部材
151 永久磁石
152 固定コイル
105 支持体ねじりバネ
104 第1揺動可動子
103 ねじりバネ
102 第2揺動可動子
108 支持体ねじり軸
109 振動系ねじり軸
1012 光偏向器
1014 第1可動子
1015 変位検出用反射面
1016 第2可動子
1018 第1ねじりバネ
1020 第2ねじりバネ
1023 駆動手段
1026 ねじり軸
1032 変位検出手段
1034 信号線
1038 第1信号線
1036 バンドパスフィルター回路
1040 第2信号線
1040a 信号線
1040b 信号線
1042 乗算器
1046 加算器
1050 駆動回路
1054 位相調節入力
1055 振幅調節入力
1058 ピーク検出回路
1060 自動ゲイン制御回路
1061 差分増幅回路
1063 プリセット振幅
1064 ゲイン制御回路
2001 光偏向器
2002 レーザ光源
2003 レンズ
2004 書き込みレンズ
2005 投影面
3001 レーザ光源
3002 レンズ
3003 光走査系
3004 書き込みレンズ
3005 感光体
4016 駆動手段
4018 第2のねじり軸
4017 第1のねじり軸
4021 可動子
4022 第2のねじりバネ
4023 外側可動子
4024 第1のねじりバネ
4025 支持体
Claims (7)
- 光源からの光を偏向走査する光偏向器であって、
該光偏向器は、支持体と振動系と該振動系を駆動する駆動手段とで構成され、
該振動系は、第1揺動可動子と、光偏向体を有する第2揺動可動子とを有し、
該第2揺動可動子は、前記第2揺動可動子を挟んで対向した複数のねじりバネで、振動系ねじり軸を中心に、ねじり振動自在に、第1揺動可動子と弾性支持され、前記支持体は、前記第1揺動可動子と、1本の支持体ねじりバネのみで支持体ねじり軸を中心に、ねじり振動自在に弾性支持されていることを特徴とする光偏向器。 - 前記振動系ねじり軸と前記支持体ねじり軸は略平行若しくは略同一直線上で、
前記第1揺動可動子は、前記第2揺動可動子と、
前記振動系ねじり軸に沿って、直列に弾性的に連結され、
前記振動系は、前記振動系ねじり軸および前記支持体ねじり軸まわりに、周波数が異なる少なくとも2つの固有振動モードを有し、
前記駆動手段は、前記振動系を、少なくとも2つの前記固有振動モードで、同時にねじり振動させることを特徴とする請求項1に記載の光偏向器。 - 前記振動系は2つの異なる周波数の前記固有振動モードを有し、一方の周波数が他方の周波数の略2倍であることを特徴とする請求項2に記載の光偏向器。
- 前記振動系は2つの異なる周波数の前記固有振動モードを有し、一方の周波数が他方の周波数の略3倍であることを特徴とする請求項2に記載の光偏向器。
- 前記支持体ねじり軸と前記振動系ねじり軸は略直交していることを特徴とする請求項1に記載の光偏向器。
- 光源と、請求項1〜5の何れか1つに記載の光偏向器と、感光体とを有し、該光偏向器は、前記光源からの光を前記光偏向器により偏向し、該光の少なくとも一部を前記感光体上に入射する画像形成装置。
- 光源と、請求項1〜5の何れか1つに記載の光偏向器とを有し、該光偏向器は、前記光源からの光を前記光偏向器により偏向し、該光の少なくとも一部を画像表示体上に投影することを特徴とする画像表示装置。
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