JP2009116137A - Rocking body apparatus and equipment using the same - Google Patents

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和彦 加藤
Taku Miyagawa
卓 宮川
Takahisa Kato
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rocking body apparatus in which the neutral position of the rocking body is adjusted, so that the irradiation position of a reflected light beam and the distance between the irradiation position and an object are adjustable. <P>SOLUTION: The rocking body apparatus has: a rocking body 1 supported rockably around a rocking shaft 2 interposing the neutral position; driving means 4, 5, and 6; and position adjustment means 4, 7 and 8. The driving means is a means for rocking the rocking body 1 around the rocking shaft 2, and the position adjustment means is a means for adjusting the neutral position of the rocking body 1. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、揺動軸の回りに揺動可能に支持された揺動体を含む揺動体装置、及びそれを用いた、光源からの出射光を適当な周波数で偏向・走査する光スキャナー、電位測定対象の電位を測定する電位センサーなどの機器に関する。 The present invention relates to an oscillating body device including an oscillating body supported so as to be oscillatable around an oscillating shaft, an optical scanner using the oscillating body that deflects and scans light emitted from a light source at an appropriate frequency, and potential measurement. The present invention relates to a device such as a potential sensor that measures the potential of a target.

レーザービーム等を予め決められた周波数でスキャンする機能が、イメージリーダやOCR(光学式文字読取装置)やバーコードリーダ、LBP(レーザービームプリンタ)などに組み込まれている。こうした機能を担うものとして、シリコンなどで構成されたミラーを電磁アクチュエータにより所定の周波数で共振振動させる光スキャナーが提案されている(特許文献1参照)。 A function of scanning a laser beam or the like at a predetermined frequency is incorporated in an image reader, an OCR (optical character reader), a barcode reader, an LBP (laser beam printer), or the like. As one that bears such a function, there has been proposed an optical scanner that resonates and vibrates a mirror made of silicon or the like at a predetermined frequency by an electromagnetic actuator (see Patent Document 1).

こうした光スキャナーでは、例えば、シリコンミラーに永久磁石を搭載し、永久磁石に対向して配置された励磁コイルにミラーの共振周波数に合わせた交流電流を印加することでミラーを共振状態にし、ミラーに入射する光ビームをスキャンしている。 In such an optical scanner, for example, a permanent magnet is mounted on a silicon mirror, and an alternating current according to the resonance frequency of the mirror is applied to an excitation coil arranged opposite to the permanent magnet to bring the mirror into a resonance state. The incident light beam is scanned.

一方、光スキャナーを用いるイメージリーダやLBPなどは、スキャンされるビームの当たる位置が非常に重要である。この光の当たる位置を決める光学系の位置決め精度は、機械的精度によって決められている。
特開平2002-311372号公報
On the other hand, in an image reader using an optical scanner, an LBP, or the like, the position where a scanned beam is hit is very important. The positioning accuracy of the optical system that determines the position where the light strikes is determined by mechanical accuracy.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-311372

しかし、上述の機械的位置決め精度には限界があり、精度を良く光学系を配置するには、高精度なアライメント手段を用い、それを調整することを必要とする。また、調整を維持するために、温度、時間などで変形を起こさない材料等を用いることを必要とし、コストアップの要因となる。 However, the above-mentioned mechanical positioning accuracy is limited, and in order to arrange the optical system with good accuracy, it is necessary to use a high-precision alignment means and adjust it. Further, in order to maintain the adjustment, it is necessary to use a material that does not cause deformation due to temperature, time, etc., which increases the cost.

上記課題に鑑み、本発明の揺動体装置は、中立位置を挟んで揺動軸の回りに揺動可能に支持された揺動体と、駆動手段と、位置調整手段と、を有することを特徴とする。前記駆動手段は、前記揺動体を揺動軸の回りに揺動させるための手段であり、前記位置調整手段は、前記揺動体の中立位置を調整するための手段である。 In view of the above problems, an oscillator device according to the present invention includes an oscillator that is supported so as to be able to swing around an axis of swing across a neutral position, a drive means, and a position adjusting means. To do. The drive means is means for swinging the swinging body around a swing shaft, and the position adjusting means is means for adjusting a neutral position of the swinging body.

また、上記課題に鑑み、本発明の揺動体装置は、中立位置を挟んで揺動軸の回りに揺動可能に支持された揺動体と、前記揺動体を前記揺動軸の回りに揺動させるためのアクチュエータと、を有する。そして、前記アクチュエータは、対向して設けられたコイルと永久磁石を含み、変調電流と直流電流を重畳した電流を前記コイルに印加することで、前記揺動体の中立位置を調整すると共に前記揺動体を揺動させることを特徴とする。 Further, in view of the above problems, the oscillator device of the present invention includes an oscillator that is supported so as to be able to swing around a swing shaft across a neutral position, and swings the swing body around the swing shaft. And an actuator for causing The actuator includes a coil and a permanent magnet provided to face each other, and adjusts a neutral position of the oscillating body by applying a current obtained by superimposing a modulation current and a direct current to the coil, and the oscillating body. Is characterized by rocking.

また、上記課題に鑑み、本発明の光スキャナーは、上記の揺動体装置を含み、前記揺動体に、光ビームを偏向・走査する光偏向素子が設けられていることを特徴とする。 In view of the above problems, an optical scanner according to the present invention includes the oscillator device described above, and the oscillator is provided with an optical deflection element that deflects and scans a light beam.

また、上記課題に鑑み、本発明の電位センサーは、上記の揺動体装置を含み、電位測定対象に対向して配置される前記揺動体に、電位測定対象の電位に応じた誘導電荷が誘導される検知電極が設けられていることを特徴とする。 Further, in view of the above problems, the potential sensor of the present invention includes the oscillator device described above, and induced charges corresponding to the potential of the potential measurement object are induced in the oscillator arranged to face the potential measurement object. The detection electrode is provided.

本発明の揺動体装置によれば、揺動体の中立位置を調整できるので、それを用いる光スキャナーにおいて、光ビームの当たる位置の精度を向上させることができる。また、本発明の揺動体装置を用いる電位センサーにおいても、測定対象から揺動体の中立位置までの距離を調整できるので、より正確な電位の測定が可能となる。 According to the oscillator device of the present invention, since the neutral position of the oscillator can be adjusted, in an optical scanner using the oscillator, the accuracy of the position where the light beam strikes can be improved. Also, in the potential sensor using the oscillator device of the present invention, the distance from the measurement object to the neutral position of the oscillator can be adjusted, so that more accurate potential measurement can be performed.

以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明の揺動体装置の一実施形態は、基本的に、中立位置を挟んで、ねじりバネなどの弾性支持部で規定される揺動軸の回りに揺動可能に支持された揺動体と、駆動用アクチュエータと、位置調整用アクチュエータとを有する。駆動手段である駆動用アクチュエータは、揺動体を揺動軸の回りに揺動させるためのものであり、位置調整手段である位置調整用アクチュエータは、揺動体の中立位置を調整するためのものである。前記中立位置は、駆動用アクチュエータが働いていないときに揺動体が取る位置であり、揺動軸が弾性支持部で規定される場合、中立位置では弾性支持部は弾性変形していない。 Embodiments of the present invention will be described below. One embodiment of the oscillator device of the present invention basically includes an oscillator that is supported so as to be able to swing around an oscillation shaft defined by an elastic support portion such as a torsion spring with a neutral position interposed therebetween, A driving actuator and a position adjusting actuator; The drive actuator that is the drive means is for swinging the swinging body around the swing shaft, and the position adjustment actuator that is the position adjusting means is for adjusting the neutral position of the swinging body. is there. The neutral position is a position taken by the oscillating body when the driving actuator is not working. When the oscillating shaft is defined by the elastic support part, the elastic support part is not elastically deformed at the neutral position.

上記揺動体は種々の形態を取ることができる。一形態例では、後述する図1に示す実施例の様に、1つの揺動体1が一対のねじりバネなどの支持梁2で揺動可能に支持される。他の形態例では、上面図である図7で示す様に、複数の揺動体301、301aが弾性梁304、304aで揺動可能に支持される。ここでは、揺動体301には反射面が形成されていて、ここへの入射光を反射・偏向する。他の一対の揺動体301aは駆動子であり、夫々棒磁石(図示なし)が固定されている。枠形状の支持基板302と駆動子との間には一対の弾性梁304が、駆動子と揺動体301の間には一対の弾性梁304aが、夫々、揺動軸300に一致する様に結合されている。こうした構成では、2つのねじれ共振振動数fと2fの成分を合成した揺動運動を実現できる。fと2fの成分を適切な位相と振幅の条件で合成することで、反射面付き揺動体301に、等角速度部を有する揺動運動を行わせることができる。一対の駆動子301aを同相で振動させるため、対応する夫々一対の弾性梁304、304aのねじれ剛性、対応する一対の駆動子301aの慣性モーメントが揃えられる。こうして、夫々の棒磁石には同相の交番磁力が励磁コイル(図示なし)から加えられて揺動体301が揺動させられる。この構成では、上記棒磁石と励磁コイルが駆動用アクチュエータを成す。この構成に位置調整用アクチュエータを設けることで、弾性梁304、304aを撓ませてその位置を調整し、揺動体301の中立位置を調整することができる様になる。位置調整用アクチュエータは、例えば、上記棒磁石と直流電流印加用の補正コイルで構成できる。 The rocking body can take various forms. In one embodiment, as in the embodiment shown in FIG. 1 to be described later, one oscillating body 1 is swingably supported by a support beam 2 such as a pair of torsion springs. In another embodiment, as shown in FIG. 7 which is a top view, a plurality of swinging bodies 301 and 301a are supported swingably by elastic beams 304 and 304a. Here, the oscillating body 301 is formed with a reflective surface, and reflects and deflects incident light thereto. The other pair of oscillating bodies 301a are driver elements, to which bar magnets (not shown) are respectively fixed. A pair of elastic beams 304 are connected between the frame-shaped support substrate 302 and the driver, and a pair of elastic beams 304a are connected between the driver and the swinging body 301 so as to coincide with the swinging shaft 300, respectively. Has been. With such a configuration, it is possible to realize a swing motion in which the components of the two torsional resonance frequencies f and 2f are combined. By combining the components of f and 2f under appropriate phase and amplitude conditions, it is possible to cause the oscillating body with a reflecting surface 301 to perform an oscillating motion having a constant angular velocity part. Since the pair of driver elements 301a are vibrated in the same phase, the torsional rigidity of the corresponding pair of elastic beams 304 and 304a and the moment of inertia of the corresponding pair of driver elements 301a are aligned. Thus, an alternating magnetic force having the same phase is applied to each bar magnet from an exciting coil (not shown), and the oscillating body 301 is oscillated. In this configuration, the bar magnet and the exciting coil constitute a driving actuator. By providing the position adjusting actuator in this configuration, the elastic beams 304 and 304a are bent to adjust their positions, and the neutral position of the swinging body 301 can be adjusted. The position adjusting actuator can be constituted by, for example, the bar magnet and a correction coil for applying a direct current.

上記形態例では揺動体は両持ち梁式で支持されているが、図8に示す様に、複数の揺動体301、301a(或いは1つの揺動体)を揺動可能に弾性梁304、304aにより片持ち梁式で支持することもできる。図8に示す様な片持ち梁式の場合、支持基板302は図示の如き枠形状でなくてもよく、例えば、弾性梁304の根元部に繋がった矩形状の部分のみから成る形態でもよい。 In the above embodiment, the oscillating body is supported by a double-supported beam type. However, as shown in FIG. 8, a plurality of oscillating bodies 301 and 301a (or one oscillating body) can be oscillated by elastic beams 304 and 304a. Can be supported by a cantilever type. In the case of a cantilever type as shown in FIG. 8, the support substrate 302 does not have to have a frame shape as shown in the figure. For example, the support substrate 302 may have only a rectangular part connected to the base part of the elastic beam 304.

上記駆動用アクチュエータは、上述した様に、対向して設けられた励磁コイルと永久磁石を含み、励磁コイルに印加する変調電流による電磁力で揺動体を揺動させる様に構成できるが、以下に説明する構成も可能である。 As described above, the drive actuator includes an exciting coil and a permanent magnet provided opposite to each other, and can be configured to swing the oscillator by an electromagnetic force generated by a modulation current applied to the excitation coil. The configuration described is also possible.

一形態例では、駆動用アクチュエータは、対向して設けられた駆動電極を含み、駆動電極に印加する変調電圧による静電力で揺動体を揺動させる様に構成できる。図6は、この構成を示す断面図である。図6において、202は支持部、204は、支持部202に対して揺動可能に支持された揺動体、205は揺動体204の揺動軸、207はスペーサー、212は揺動体204上の駆動電極である。駆動電極212は、例えば、接地されている。また、208は下部支持基板、221は上部支持基板、210と211は下部支持基板208上の駆動電極である。駆動電極210、211に交互に電圧を印加することで、駆動電極212と駆動電極210間及び駆動電極212と駆動電極211間で交互に引力が働き、揺動体204が揺動軸205の回りに揺動させられる。 In one embodiment, the drive actuator includes drive electrodes provided opposite to each other, and can be configured to rock the rocking body with an electrostatic force generated by a modulation voltage applied to the drive electrode. FIG. 6 is a cross-sectional view showing this configuration. In FIG. 6, 202 is a support part, 204 is a rocking body supported to be rockable with respect to the support part 202, 205 is a rocking shaft of the rocking body 204, 207 is a spacer, and 212 is a drive on the rocking body 204. Electrode. The drive electrode 212 is grounded, for example. Reference numeral 208 denotes a lower support substrate, 221 denotes an upper support substrate, and 210 and 211 denote drive electrodes on the lower support substrate 208. By alternately applying a voltage to the drive electrodes 210 and 211, an attractive force acts alternately between the drive electrode 212 and the drive electrode 210 and between the drive electrode 212 and the drive electrode 211, and the oscillator 204 moves around the oscillation axis 205. It can be swung.

他の形態例では、駆動用アクチュエータは、圧電素子を含み、圧電素子に印加する変調電圧による振動エネルギーで揺動体を揺動させる様に構成できる。圧電素子は、揺動体を揺動可能に支持する支持部などに設けられる。 In another embodiment, the driving actuator includes a piezoelectric element, and can be configured to swing the oscillator with vibration energy generated by a modulation voltage applied to the piezoelectric element. The piezoelectric element is provided in a support portion that supports the swinging body so as to be swingable.

また、位置調整用アクチュエータは、上述した様に、対向して設けられた補正コイルと永久磁石を含み、補正コイルに印加する直流電流による電磁力で揺動体の中立位置を調整する様に構成できるが、次の構成も可能である。 Further, as described above, the position adjusting actuator includes a correction coil and a permanent magnet that are provided to face each other, and can be configured to adjust the neutral position of the oscillating body by an electromagnetic force generated by a direct current applied to the correction coil. However, the following configuration is also possible.

一形態例では、位置調整用アクチュエータは、対向して設けられた補正電極を含み、補正電極に印加する直流電圧による静電力で揺動体の中立位置を調整する様に構成できる。図6は、この構成例をも示す断面図である。図6において、222は上部支持基板221上の補正電極、224は揺動体204上の補正電極である。電極224は、例えば、接地されている。補正電極222に直流電圧を印加することで、補正電極222と補正電極224間に引力が働き、揺動体204の中立位置が調整・補正される。揺動体204が導電性のシリコンなどで形成される場合、補正電極224を省略することもできる。図6の構成の揺動体装置を光スキャナーに用いる場合、例えば図7や図8に示す駆動子の部分に駆動用及び位置調整用のアクチュエータを設ければ、反射面付き揺動体301に対する光の入出射が妨げられることはない。 In one embodiment, the position adjusting actuator can include a correction electrode provided oppositely, and can be configured to adjust the neutral position of the oscillator with an electrostatic force generated by a DC voltage applied to the correction electrode. FIG. 6 is a cross-sectional view showing this configuration example. In FIG. 6, 222 is a correction electrode on the upper support substrate 221, and 224 is a correction electrode on the oscillator 204. The electrode 224 is grounded, for example. By applying a DC voltage to the correction electrode 222, an attractive force acts between the correction electrode 222 and the correction electrode 224, and the neutral position of the oscillator 204 is adjusted and corrected. When the oscillator 204 is formed of conductive silicon or the like, the correction electrode 224 can be omitted. When the oscillator device configured as shown in FIG. 6 is used in an optical scanner, for example, if an actuator for driving and position adjustment is provided in the portion of the driver shown in FIG. 7 and FIG. Input / output is not hindered.

揺動体装置は、次の様に構成することもできる。即ち、中立位置を挟んで揺動軸の回りに揺動可能に支持された揺動体と、揺動体を揺動軸の回りに揺動させるための電磁アクチュエータとを有し、電磁アクチュエータは、対向して設けられたコイルと永久磁石を含む。そして、共通或いは別個の電源から、変調電流と直流電流を重畳した電流をコイルに印加することで、揺動体の中立位置を調整すると共に前記揺動体を揺動させる。この場合、電磁アクチュエータは、駆動用と位置調整用という様に2組設ける必要がなくなる。 The oscillator device can also be configured as follows. That is, it has an oscillating body supported so as to be able to oscillate around the oscillating shaft across the neutral position, and an electromagnetic actuator for oscillating the oscillating body around the oscillating shaft. Including a coil and a permanent magnet. Then, by applying a current obtained by superimposing a modulation current and a direct current from a common or separate power source to the coil, the neutral position of the oscillating body is adjusted and the oscillating body is oscillated. In this case, it is not necessary to provide two sets of electromagnetic actuators for driving and for position adjustment.

駆動用アクチュエータの形態と位置調整用アクチュエータの形態の組み合わせは、構成的に可能である限り自由である。当然、両方とも、電磁式或いは静電式とできるし、駆動用アクチュエータを電磁式又は圧電式とし位置調整用アクチュエータを静電式にすることもできる。駆動用アクチュエータを静電式又は圧電式とし、位置調整用アクチュエータを電磁式にすることもできる。また、揺動体は、前述した様に、典型的には共振振動可能に構成されるが、意図的に共振周波数から外した周波数で振動させることもできる。 The combination of the form of the drive actuator and the form of the position adjusting actuator is free as far as it is possible in terms of configuration. Of course, both can be electromagnetic or electrostatic, or the drive actuator can be electromagnetic or piezoelectric and the position adjustment actuator can be electrostatic. The driving actuator may be electrostatic or piezoelectric, and the position adjusting actuator may be electromagnetic. As described above, the oscillating body is typically configured to be capable of resonant vibration, but can be intentionally oscillated at a frequency other than the resonant frequency.

上記揺動体装置は、種々の機器に用いることができる。後述する実施例で説明する様に、揺動体に、光ビームを偏向・走査する光偏向素子を設けて、光スキャナーに用いることができる。ここでは、光ビームの当たる位置の精度を向上させられる The oscillator device can be used in various devices. As will be described in an embodiment to be described later, an optical deflecting element that deflects and scans a light beam can be provided on an oscillating body and used in an optical scanner. Here, the accuracy of the position where the light beam strikes can be improved.

また、電位測定対象に対向して配置される揺動体に、電位測定対象の電位に応じた誘導電荷が誘導される検知電極を設けて、電位センサーに用いることもできる。この一例を図5の断面図に示す。図5において、測定対象表面151は、例えば、感光ドラムであり、図の左右方向に伸びる軸、或いは紙面垂直方向に伸びる軸の回りに回転する。揺動体104は、これと対向する測定対象表面151が実質的に平面的である場合には、中立位置においてこれとほぼ平行になる様に配置される。また、152は電位センサーを収めるケースであり、導電性の材料で形成され、アースに接地されている。揺動体104を支える支持基板100は、適切な装着冶具153、154によって、ケース152に固定されている。この設置されたケース152の存在により、揺動体104とほぼ真正面で対向する測定対象表面151の部分からのみ電気力線が検知電極111、112に達することになる。これにより、雑音成分を抑制できて精度良く電位測定ができる様になる。ここでは、永久磁石113と符号114で示す部分にある励磁コイルで構成される駆動用アクチュエータにより、揺動体104はねじりバネの中心軸線Cを揺動中心として中立位置を挟んで揺動させられる。この揺動運動で、検知電極111、112と測定対象表面151間の距離が、位相が180度ずれて、夫々周期的に変化する。これに従って、検知電極111、112に、位相が180度ずれて、誘導電荷が夫々周期的に誘導されるので、これらに係る信号を差動増幅処理することで測定対象表面151の電位を測定することができる。この際、位置調整用アクチュエータで揺動体104の中立位置を調整・補正することができるので、より正確な電位測定が可能となる。ここでは、位置調整用アクチュエータは、永久磁石113と符号114で示す部分にある補正コイルで構成される。 In addition, a detection electrode that induces induced charges corresponding to the potential of the potential measurement target may be provided on the oscillator that is disposed to face the potential measurement target, and used for the potential sensor. An example of this is shown in the sectional view of FIG. In FIG. 5, a measurement target surface 151 is, for example, a photosensitive drum, and rotates about an axis extending in the left-right direction in the drawing or an axis extending in a direction perpendicular to the paper surface. When the surface 151 to be measured facing the oscillating body 104 is substantially planar, the oscillating body 104 is disposed so as to be substantially parallel to the surface in the neutral position. Reference numeral 152 denotes a case for accommodating the potential sensor, which is formed of a conductive material and is grounded to the ground. The support substrate 100 that supports the oscillator 104 is fixed to the case 152 by appropriate mounting jigs 153 and 154. Due to the presence of this case 152, the electric lines of force reach the detection electrodes 111 and 112 only from the portion of the measurement target surface 151 that faces the oscillator 104 almost directly in front. As a result, the noise component can be suppressed and the potential can be measured with high accuracy. Here, the oscillator 104 is oscillated around the neutral position with the central axis C of the torsion spring as the oscillation center by the driving actuator composed of the permanent magnet 113 and the exciting coil at the portion indicated by reference numeral 114. With this oscillating motion, the distance between the detection electrodes 111 and 112 and the measurement target surface 151 changes periodically with a phase shift of 180 degrees. Accordingly, the phase is shifted by 180 degrees to the detection electrodes 111 and 112, and the induced charges are periodically induced. Therefore, the potential of the measurement target surface 151 is measured by differentially amplifying the signals related thereto. be able to. At this time, since the neutral position of the oscillating body 104 can be adjusted and corrected by the position adjusting actuator, more accurate potential measurement can be performed. Here, the position adjusting actuator is composed of a permanent magnet 113 and a correction coil in a portion indicated by reference numeral 114.

次に、本発明の実施例を図に沿って説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施例1)
図1は、本発明の実施例1による光スキャナーを示す概念構成図である。この光スキャナーの構成において、支持梁2の回りで揺動可能に、反射ミラー10付きの揺動体1が設けられている。また、揺動体1を駆動する駆動用アクチュエータを成す励磁コイル5とは別に、位置調整用アクチュエータを成す補正コイル7が揺動体1の近傍に配置されている。位置調整用アクチュエータの補正コイル7には、補正直流電源8から直流電流が流される。駆動用アクチュエータの励磁コイル5には、励磁交流電源6から交流電流が流され、揺動体1を支持梁2の回りで揺動させる。揺動体1には、駆動用アクチュエータと位置調整用アクチュエータを夫々成す永久磁石4も設けられている。励磁コイル5と補正コイル7は、図示の様に、重なって設けられ、それらの中心にコア9が設けられている。
(Example 1)
FIG. 1 is a conceptual configuration diagram illustrating an optical scanner according to Embodiment 1 of the present invention. In the configuration of this optical scanner, an oscillating body 1 with a reflecting mirror 10 is provided so as to oscillate around a support beam 2. In addition to the exciting coil 5 that constitutes a drive actuator that drives the oscillator 1, a correction coil 7 that constitutes a position adjusting actuator is disposed in the vicinity of the oscillator 1. A direct current is supplied from the correction DC power source 8 to the correction coil 7 of the position adjusting actuator. An alternating current is passed from the exciting alternating current power source 6 to the exciting coil 5 of the driving actuator, and the rocking body 1 is swung around the support beam 2. The oscillating body 1 is also provided with a permanent magnet 4 that constitutes a driving actuator and a position adjusting actuator, respectively. The excitation coil 5 and the correction coil 7 are overlapped as shown in the figure, and the core 9 is provided at the center thereof.

位置調整用アクチュエータの補正コイル7より発生する静磁場であるオフセット磁界は、揺動体駆動用アクチュエータの励磁コイル5より発生する交番磁場と合成されて、揺動体1上の永久磁石4に作用する。これにより、支持梁2が撓んでミラー10付きの揺動体1の中立位置が調整・補正され、かつ共振振動のための外力が揺動体1に与えられる。 An offset magnetic field, which is a static magnetic field generated from the correction coil 7 of the actuator for position adjustment, is combined with an alternating magnetic field generated from the excitation coil 5 of the actuator for driving the oscillator, and acts on the permanent magnet 4 on the oscillator 1. As a result, the support beam 2 is bent, the neutral position of the oscillator 1 with the mirror 10 is adjusted and corrected, and an external force for resonance vibration is applied to the oscillator 1.

図2は、反射ミラー10と支持梁2の伸張方向と平行な方向から見た断面における構造を示す。これから分かる様に、磁石4は、反射ミラー10のある面とは反対側の裏面に設置され、磁石4の極性はミラー10付きの揺動体1の振動方向に合わせて設定されている。ここでは、磁石4の伸張方向は、梁2の伸張方向に対して直角になっている。 FIG. 2 shows a structure in a cross section viewed from a direction parallel to the extending direction of the reflecting mirror 10 and the support beam 2. As can be seen, the magnet 4 is installed on the back surface opposite to the surface on which the reflecting mirror 10 is provided, and the polarity of the magnet 4 is set in accordance with the vibration direction of the oscillating body 1 with the mirror 10. Here, the extension direction of the magnet 4 is perpendicular to the extension direction of the beam 2.

上記構成において、まず、補正用直流電流を補正コイル7に流すことで静磁場が発生し、磁石4を引き寄せる方向に力がかかる。これにより、ミラー10付きの揺動体1は、その回転方向及びミラー反射面に垂直な方向に移動し、その中立位置が調整される。こうして、ミラー10に入射する光ビームが反射する方向を調整することができる。中立位置を調整した後、励磁交流電源6で揺動体1を駆動すれば、調整後の中立位置における反射方向である光軸を中心に、光ビームはスキャンされることになる。 In the above configuration, first, a static magnetic field is generated by flowing a correction DC current through the correction coil 7, and a force is applied in the direction of attracting the magnet 4. As a result, the oscillating body 1 with the mirror 10 moves in the direction of rotation and the direction perpendicular to the mirror reflecting surface, and the neutral position is adjusted. In this way, the direction in which the light beam incident on the mirror 10 is reflected can be adjusted. If the oscillator 1 is driven by the exciting AC power source 6 after adjusting the neutral position, the light beam is scanned around the optical axis that is the reflection direction at the neutral position after adjustment.

本実施例の光スキャナーによれば、揺動体1の中立位置を調整できるので、走査される光ビームの当たる位置の精度を向上させることができる。また、装置を取り付け後、任意の時間で揺動体1の中立位置を再調整できるので、装置構成部の材料に一般的な材料を用いても高精度の光走査を維持することができ、コストダウンが可能となる。 According to the optical scanner of the present embodiment, since the neutral position of the oscillator 1 can be adjusted, it is possible to improve the accuracy of the position where the scanned light beam strikes. In addition, since the neutral position of the oscillator 1 can be readjusted at any time after the device is installed, high-precision optical scanning can be maintained even if a general material is used for the material of the device. Down is possible.

補正コイルを図3の様に2つの部分18、19で構成して、巻き線を8の字型に巻回することで、揺動体1の上記回転方向の移動調整をキャンセルすることができる。また、補正コイル18、19に流す直流電流の向きによって、ミラー反射面に垂直な方向に揺動体1を引き寄せ或いは遠ざけることができる。こうして、より精度の良い中立位置の調整が可能となる。図3はコイルを上から見た図であり、ここでは、励磁コイル5にはコア9が設けられ、補正コイル18、19は空芯20を持つコイルとなっている。 As shown in FIG. 3, the correction coil is composed of the two portions 18 and 19, and the winding is wound in the shape of figure 8, so that the movement adjustment in the rotational direction of the oscillator 1 can be canceled. Further, the oscillating body 1 can be pulled or moved away in the direction perpendicular to the mirror reflection surface depending on the direction of the direct current flowing through the correction coils 18 and 19. Thus, the neutral position can be adjusted with higher accuracy. FIG. 3 is a view of the coil as viewed from above. Here, the exciting coil 5 is provided with a core 9, and the correction coils 18 and 19 are coils having an air core 20.

(実施例2)
実施例2を説明する。実施例2では、図4に示す様に、補正コイルを省き、コア29の周りの励磁コイル25のみで上記実施例と同等の作用・効果を得る。図4に示す構成において、励磁コイル25に、励磁交流電源26からの励磁交流と補正直流電源28からの補正直流を加算回路27で加算して得られる重畳電流を流す。補正直流によって反射ミラー10付きの揺動体1の中立位置が微小に移動・調整され、中立位置における反射光ビームの反射方向である光軸が調整される。そして、調整後に、重ねて励磁交流電流を流すことで反射ミラー10付きの揺動体1を共振振動させて、上記光軸を挟んで光ビームをスキャンすることができる。ここで、直流電流を交流電流の振幅に対して小さくすることで、その熱的な影響を少なくすることができる。
(Example 2)
Example 2 will be described. In the second embodiment, as shown in FIG. 4, the correction coil is omitted, and only the exciting coil 25 around the core 29 can obtain the same operation and effect as the above-described embodiment. In the configuration shown in FIG. 4, a superimposed current obtained by adding the excitation AC from the excitation AC power supply 26 and the correction DC from the correction DC power supply 28 by the addition circuit 27 flows to the excitation coil 25. The neutral position of the oscillating body 1 with the reflecting mirror 10 is slightly moved and adjusted by the correction direct current, and the optical axis that is the reflection direction of the reflected light beam at the neutral position is adjusted. Then, after adjustment, the exciting body with the reflection mirror 10 can be caused to resonate by flowing an exciting alternating current, and the light beam can be scanned across the optical axis. Here, the thermal influence can be reduced by reducing the direct current with respect to the amplitude of the alternating current.

本発明による揺動体装置は、イメージリーダやOCRやバーコードリーダやLBPなど、光スキャナーで光ビームを精度良く走査する必要がある装置に用いることができる。更には、上述した様に、揺動体の中立位置を調整・補正することが好ましい電位センサーなどの装置にも用いることができる。 The oscillator device according to the present invention can be used for an apparatus that needs to accurately scan a light beam with an optical scanner, such as an image reader, OCR, barcode reader, or LBP. Furthermore, as described above, it can also be used in devices such as a potential sensor that preferably adjust and correct the neutral position of the oscillator.

本発明の実施例1による光スキャナーを示す概念構成図である。1 is a conceptual configuration diagram showing an optical scanner according to Embodiment 1 of the present invention. 実施例1による光スキャナーを説明する断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating an optical scanner according to Example 1. FIG. 実施例1の変形例を説明する上面図である。6 is a top view for explaining a modified example of Embodiment 1. FIG. 本発明の実施例2による光スキャナーを示す概念構成図である。FIG. 5 is a conceptual configuration diagram illustrating an optical scanner according to Embodiment 2 of the present invention. 本発明による揺動体装置を用いた電位センサーの構成例を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structural example of the electric potential sensor using the oscillator device by this invention. 本発明による揺動体装置の他の構成例を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the other structural example of the oscillator device by this invention. 本発明による揺動体装置の複数の揺動体を含む形態例を示す上面図である。It is a top view which shows the form example containing the some rocking body of the rocking body apparatus by this invention. 本発明による揺動体装置の複数の揺動体を含む他の形態例を示す上面図である。It is a top view which shows the other example of a form containing the some rocking body of the rocking body apparatus by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、104、204、301、301a 揺動体
2、205、300 揺動軸(支持梁)
4、113 駆動手段、位置調整手段(駆動用アクチュエータ、位置調整用アクチュエータ、永久磁石)
5、25、114 駆動手段(駆動用アクチュエータ、励磁コイル)
6、26 駆動手段(駆動用アクチュエータ、励磁交流電源)
7、18、19、25、114 位置調整手段(位置調整用アクチュエータ、補正コイル)
8、28 位置調整手段(位置調整用アクチュエータ、補正直流電源)
10 光偏向素子(反射ミラー)
111、112 検知電極
151 電位測定対象(測定対象表面)
210、211、212 駆動電極
222、224 補正電極
1, 104, 204, 301, 301a Oscillator
2, 205, 300 Oscillating shaft (support beam)
4, 113 Drive means, position adjustment means (drive actuator, position adjustment actuator, permanent magnet)
5, 25, 114 Drive means (drive actuator, excitation coil)
6, 26 Drive means (drive actuator, excitation AC power supply)
7, 18, 19, 25, 114 Position adjustment means (position adjustment actuator, correction coil)
8, 28 Position adjustment means (position adjustment actuator, correction DC power supply)
10 Light deflection element (reflection mirror)
111, 112 sensing electrode
151 Potential measurement target (surface to be measured)
210, 211, 212 Drive electrode
222, 224 Correction electrode

Claims (10)

中立位置を挟んで揺動軸の回りに揺動可能に支持された揺動体と、
前記揺動体を前記揺動軸の回りに揺動させるための駆動手段と、
前記揺動体の中立位置を調整するための位置調整手段と、
を有することを特徴とする揺動体装置。
An oscillating body supported so as to be able to oscillate around an oscillating shaft across a neutral position;
Drive means for swinging the swing body about the swing shaft;
Position adjusting means for adjusting a neutral position of the rocking body;
An oscillator device characterized by comprising:
前記駆動手段は、対向して設けられた励磁コイルと永久磁石を含み、前記励磁コイルに印加する変調電流による電磁力で前記揺動体を揺動させることを特徴とする請求項1記載の揺動体装置。 2. The oscillating body according to claim 1, wherein the driving means includes an exciting coil and a permanent magnet provided to face each other, and the oscillating body is oscillated by an electromagnetic force generated by a modulation current applied to the exciting coil. apparatus. 前記駆動手段は、対向して設けられた駆動電極を含み、前記駆動電極に印加する変調電圧による静電力で前記揺動体を揺動させることを特徴とする請求項1記載の揺動体装置。 2. The oscillating body device according to claim 1, wherein the driving means includes driving electrodes provided to face each other, and the oscillating body is oscillated by an electrostatic force generated by a modulation voltage applied to the driving electrode. 前記駆動手段は、圧電素子を含み、前記圧電素子に印加する変調電圧による振動エネルギーで前記揺動体を揺動させることを特徴とする請求項1記載の揺動体装置。 2. The oscillator device according to claim 1, wherein the driving means includes a piezoelectric element and causes the oscillator to swing with vibration energy generated by a modulation voltage applied to the piezoelectric element. 前記位置調整手段は、対向して設けられた補正コイルと永久磁石を含み、前記補正コイルに印加する直流電流による電磁力で前記揺動体の中立位置を調整することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の揺動体装置。 2. The position adjusting means includes a correction coil and a permanent magnet provided to face each other, and adjusts the neutral position of the oscillating body by an electromagnetic force generated by a direct current applied to the correction coil. 5. The oscillator device according to any one of 4 above. 前記位置調整手段は、対向して設けられた補正電極を含み、前記補正電極に印加する直流電圧による静電力で前記揺動体の中立位置を調整することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の揺動体装置。 5. The position adjustment means includes a correction electrode provided oppositely, and adjusts the neutral position of the oscillator with an electrostatic force generated by a DC voltage applied to the correction electrode. 2. The oscillator device according to claim 1. 中立位置を挟んで揺動軸の回りに揺動可能に支持された揺動体と、
前記揺動体を前記揺動軸の回りに揺動させるためのアクチュエータと、
を有し、
前記アクチュエータは、対向して設けられたコイルと永久磁石を含み、
変調電流と直流電流を重畳した電流を前記コイルに印加することで、前記揺動体の中立位置を調整すると共に前記揺動体を揺動させる、
ことを特徴とする揺動体装置。
An oscillating body supported so as to be able to oscillate around an oscillating shaft across a neutral position;
An actuator for swinging the swing body about the swing shaft;
Have
The actuator includes a coil and a permanent magnet provided to face each other,
By applying a current in which a modulation current and a direct current are superimposed on the coil, the neutral position of the oscillating body is adjusted and the oscillating body is oscillated.
An oscillator device characterized by the above.
前記揺動体が共振振動可能に構成されていることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の揺動体装置。 8. The oscillator device according to claim 1, wherein the oscillator is configured to be capable of resonant oscillation. 請求項1乃至8の何れか1項に記載の揺動体装置を含み、
前記揺動体に、光ビームを偏向・走査する光偏向素子が設けられている、
ことを特徴とする光スキャナー。
Including the oscillator device according to any one of claims 1 to 8,
The oscillator is provided with an optical deflection element that deflects and scans a light beam.
An optical scanner characterized by that.
請求項1乃至8の何れか1項に記載の揺動体装置を含み、
電位測定対象に対向して配置される前記揺動体に、電位測定対象の電位に応じた誘導電荷が誘導される検知電極が設けられている、
ことを特徴とする電位センサー。
Including the oscillator device according to any one of claims 1 to 8,
A sensing electrode for inducing induced charges according to the potential of the potential measurement object is provided on the oscillator arranged to face the potential measurement object.
A potential sensor characterized by that.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103984091A (en) * 2013-11-21 2014-08-13 苏州浩创信息科技有限公司 Scanner oscillating mirror apparatus
WO2015186727A1 (en) * 2014-06-04 2015-12-10 株式会社村田製作所 Mems structure

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