JP2009237239A - Optical scanner and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光スキャナ装置および画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an optical scanner device and an image forming apparatus.
プロジェクタやレーザープリンタ等に用いられ、光走査により描画を行う光学デバイス
としては、小型化を図ることなどの目的から、ねじり振動子を用いるものが知られている
。
例えば、特許文献1に記載された光学デバイスは、シリコンで構成された板状の可動部
上に、アルミニウムで構成された光反射部を直接設けたものを、その両側で1対のねじり
バネによって回動可能に支持してなる。そして、1対のねじりバネをねじれ変形させなが
ら、可動部を回動(振動)させることにより、光走査を行う。かかる光学デバイスを長時
間使用すると、ねじりバネが疲労破壊する恐れがある。
As an optical device that is used in a projector, a laser printer, or the like and performs drawing by optical scanning, an optical device that uses a torsional vibrator is known for the purpose of downsizing.
For example, in the optical device described in
ところで、プロジェクタやレーザープリンタにおいて、描画処理中に光学デバイスの可
動部が破壊すると、光反射部に照射されていたレーザー光が装置外に漏れ出て利用者の目
に直接入る恐れがあるため、光学デバイスが壊れる前に動作を停止させることは安全上重
要な課題である。
By the way, in a projector or a laser printer, if the movable part of the optical device is destroyed during the drawing process, the laser light irradiated on the light reflecting part may leak out of the apparatus and directly enter the eyes of the user. Stopping the operation before the optical device breaks is an important safety issue.
一方、このような光学デバイスを長時間使用すると、光反射部に照射された光の一部が
熱となって可動部が昇温し、ねじりバネの材料物性が変化して、可動部の共振周波数が下
がっていく傾向がある。
そこで本発明は、共振周波数の経時変化を利用して、光スキャナの駆動状態を把握する
ことにより、疲労破壊する前に駆動を停止することができる光スキャナ装置および画像形
成装置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention provides an optical scanner device and an image forming apparatus that can stop driving before fatigue failure by grasping the driving state of the optical scanner by using the change over time of the resonance frequency. Objective.
本発明に係る光スキャナ装置は、所定の軸を中心にして回動可能に構成されたミラー部
と、前記ミラー部を回動駆動させるための駆動部とを備え、前記ミラー部を回動させるこ
とにより、前記ミラー部で反射した光を対象物に走査する光スキャナ装置であって、前記
ミラー部の共振周波数を検出する共振周波数検出部と、前記ミラー部の共振周波数が所定
の閾値以下の場合には、前記ミラー部の駆動を停止する駆動停止制御部を備えたものであ
る。
An optical scanner device according to the present invention includes a mirror unit configured to be rotatable about a predetermined axis, and a drive unit for rotating the mirror unit, and rotates the mirror unit. Thus, an optical scanner device that scans an object reflected by the light reflected by the mirror unit, the resonance frequency detection unit for detecting the resonance frequency of the mirror unit, and the resonance frequency of the mirror unit is a predetermined threshold or less In this case, a drive stop control unit for stopping the drive of the mirror unit is provided.
本発明によれば、ミラー部の共振周波数の経時変化を利用して、ミラー部の駆動状態を
把握することにより、ミラー部が疲労破壊する前に駆動を停止することができる。
According to the present invention, it is possible to stop the driving of the mirror unit before the fatigue breakage by grasping the driving state of the mirror unit by using the temporal change of the resonance frequency of the mirror unit.
また、前記ミラー部は、光反射性を有する光反射部を備えた質量部と、前記質量部を支
持するための支持部と、前記質量部を回動可能に前記支持部に連結する連結部と、を備え
、前記連結部は弾性部を備え、前記駆動部を作動させることにより、前記弾性部を捩り変
形させつつ前記ミラー部を回動させるものとすることができる。
In addition, the mirror unit includes a mass part including a light reflecting part having light reflectivity, a support part for supporting the mass part, and a connecting part for rotatably connecting the mass part to the support part. The connecting portion includes an elastic portion, and the mirror portion can be rotated while torsionally deforming the elastic portion by operating the driving portion.
前記共振周波数検出部は、起動時に前記ミラー部の共振周波数を検出し、前記駆動停止
制御部は、検出された前記共振周波数が前記閾値以下の場合には、前記ミラー部の駆動を
停止することが望ましい。
起動時には、駆動部がミラー部自身の共振周波数にて駆動を行うことができるように必
ず共振周波数を取得する処理を行うため、取得した共振周波数を再利用でき、効率の良い
処理が可能となる。
The resonance frequency detection unit detects the resonance frequency of the mirror unit at startup, and the drive stop control unit stops driving of the mirror unit when the detected resonance frequency is equal to or lower than the threshold value. Is desirable.
At the time of start-up, since the process of acquiring the resonance frequency is always performed so that the drive unit can drive at the resonance frequency of the mirror unit itself, the acquired resonance frequency can be reused and efficient processing becomes possible. .
また、前記共振周波数検出部は、起動後であって、前記ミラー部に前記光が照射されて
いない期間に前記ミラー部の共振周波数を検出し、前記駆動停止制御部は、検出された前
記共振周波数が前記閾値以下の場合には、前記ミラー部の駆動を停止するようにしてもよ
い。
ミラー部に光が照射されていない期間に定期的に共振周波数を取得することにより、起
動から長時間が経った場合でも、ミラー部の最新の状態を把握することができる。
In addition, the resonance frequency detection unit detects a resonance frequency of the mirror unit after activation and is not irradiated with the light, and the drive stop control unit detects the detected resonance. When the frequency is equal to or lower than the threshold value, the driving of the mirror unit may be stopped.
By periodically acquiring the resonance frequency during a period in which the mirror unit is not irradiated with light, the latest state of the mirror unit can be grasped even when a long time has elapsed since startup.
また、前記共振周波数検出部によって検出された前記共振周波数と前記閾値との差が所
定値以下の場合には、前記ミラー部の駆動がまもなく停止されることを通知する駆動停止
通知部を備えることが望ましい。
これにより、利用者は予め部品の交換時期などを知ることができ、急に装置が停止して
不便を受けることを防止できる。
A drive stop notification unit for notifying that the driving of the mirror unit will be stopped soon when the difference between the resonance frequency detected by the resonance frequency detection unit and the threshold value is equal to or less than a predetermined value; Is desirable.
As a result, the user can know in advance the parts replacement time and the like, and can be prevented from suddenly stopping and receiving inconvenience.
前記光が照射されている期間の前記ミラー部の駆動状態を検出する駆動検出部と、前記
駆動検出部によって検出された前記ミラー部の駆動状態に基づいて、前記駆動部が前記ミ
ラー部を自身の共振周波数で駆動するよう制御する駆動制御部とを備え、前記駆動停止制
御部は、前記駆動検出部によって検出される前記ミラー部の共振周波数が前記閾値以下の
場合には、前記ミラー部の駆動を停止するものである。
これにより、ミラー部に光が照射されている期間にも共振周波数を取得し、ミラー部の
駆動状態を把握することができ、駆動中にミラー部が破壊することを確実に防ぐことがで
きる。
Based on the drive detection unit that detects the drive state of the mirror unit during the light irradiation period, and the drive state of the mirror unit that is detected by the drive detection unit, the drive unit detects the mirror unit itself. A drive control unit that controls to drive at the resonance frequency of the mirror unit, and the drive stop control unit, when the resonance frequency of the mirror unit detected by the drive detection unit is less than or equal to the threshold value, The drive is stopped.
Accordingly, the resonance frequency can be acquired even during a period in which the mirror portion is irradiated with light, the driving state of the mirror portion can be grasped, and the mirror portion can be reliably prevented from being broken during driving.
前記ミラー部周辺の温度を測定する温度測定部を備え、前記共振周波数検出部は、前記
温度測定部によって測定される周辺温度に基づいて、検出された前記ミラー部の共振周波
数を補正することが望ましい。
共振周波数の測定は温度が同じ状態で行うことが望ましいが、本発明によれば、周辺温
度が変化しても、補正により温度条件の変化を補償することができる。
A temperature measurement unit that measures a temperature around the mirror unit, wherein the resonance frequency detection unit corrects the detected resonance frequency of the mirror unit based on the ambient temperature measured by the temperature measurement unit; desirable.
It is desirable to measure the resonance frequency in the same temperature state. However, according to the present invention, even if the ambient temperature changes, the change in temperature condition can be compensated for by correction.
本発明に係る画像形成装置は、上記の光スキャナ装置を備えた画像形成装置であって、
前記駆動部が前記ミラー部を回動させることにより、前記ミラー部で反射した光を走査し
て、対象物上に画像を形成するものである。
また、前記駆動制御部による制御は、1走査毎に行うことが望ましい。
これにより、ミラー部の共振周波数が変化して振幅が極端に小さくなり、1走査毎に出
力画像における走査方向の幅が一定にならず、画像が歪んでしまうことを防止することが
できる。
An image forming apparatus according to the present invention is an image forming apparatus provided with the above optical scanner device,
The drive unit rotates the mirror unit to scan the light reflected by the mirror unit to form an image on the object.
The control by the drive control unit is preferably performed every scan.
As a result, the resonance frequency of the mirror portion changes and the amplitude becomes extremely small, and the width in the scanning direction of the output image is not constant for each scan, and the image can be prevented from being distorted.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1による、光スキャナ装置10の構成を示すブロック図である。図
に示すように、光スキャナ装置10は、光スキャナ部(ミラー部)1、駆動部4、駆動検
出部5、駆動制御部6、共振周波数検出部7、駆動停止制御部8、駆動停止通知部9を備
えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an
光スキャナ装置10は、例えば、プロジェクタ、レーザープリンタ、イメージング用デ
ィスプレイ、バーコードリーダー、走査型共焦点顕微鏡などの画像形成装置に好適に適用
することができる。その結果、優れた描画特性を有する画像形成装置を提供することがで
きる。
例えば、図2に示すようなプロジェクタ(画像形成装置)90について説明する。なお
、説明の便宜上、スクリーンSの長手方向を「横方向(水平方向)」といい、長手方向に
直角な方向を「縦方向(鉛直方向)」という。
The
For example, a projector (image forming apparatus) 90 as shown in FIG. 2 will be described. For convenience of explanation, the longitudinal direction of the screen S is referred to as “lateral direction (horizontal direction)”, and the direction perpendicular to the longitudinal direction is referred to as “vertical direction (vertical direction)”.
プロジェクタ90は、レーザーなどの光を照出する光源装置911,912,913と
、クロスダイクロイックプリズム92と、1対の光スキャナ装置93、94と、固定ミラ
ー95とを有している。
光源装置911,912,913は、それぞれ赤色光を照出する赤色光源装置911、
青色光を照出する青色光源装置912と、緑色光を照出する緑色光源装置913である。
クロスダイクロイックプリズム92は、4つの直角プリズムを貼り合わせて構成され、
赤色光源装置911、青色光源装置912、緑色光源装置913のそれぞれから照出され
た光を合成する光学素子である。
The projector 90 includes
The
A blue
The cross
It is an optical element that combines light emitted from each of the red
このようなプロジェクタ90は、赤色光源装置911、青色光源装置912、緑色光源
装置913のそれぞれから、図示しないホストコンピュータからの画像情報に基づいて照
出された光をクロスダイクロイックプリズム92で合成し、この合成された光を光スキャ
ナ装置93、94によって走査させ、さらに固定ミラー95によって反射させ、スクリー
ンS上でカラー画像を形成するように構成されている。
ここで、光スキャナ装置93、94の光走査について具体的に説明する。
Such a projector 90 synthesizes light emitted from each of the red
Here, the optical scanning of the
まず、クロスダイクロイックプリズム92で合成された光は、光スキャナ装置93によ
って横方向に走査される(以下「主走査」ともいう)。そして、この横方向に走査された
光は、光スキャナ装置94によってさらに縦方向に走査される(以下「副走査」ともいう
)。これにより、2次元カラー画像をスクリーンS上に形成することができる。
このような光スキャナ装置93、94として本発明に係る光スキャナ装置を用いること
により、小型で、優れた描画特性を有するプロジェクタ90を提供することができる。
First, the light combined by the cross
By using the optical scanner device according to the present invention as such
なお、一般的に、副走査を行う光スキャナ装置94の回動速度は、主走査を行う光スキ
ャナ93の回動速度に対して低速である。形成する画像の種類、大きさなどによっても異
なるが、一般的には、副走査を行う光スキャナ装置94の回動周波数が60kHz程度で
、主走査を行う光スキャナ装置93の回動周波数が10〜256kHz程度である。この
ような観点から見れば、光スキャナ装置93、94として本発明の光スキャナ装置を用い
ることで、主走査および副走査のそれぞれに適したねじりバネ定数を備える光スキャナ装
置を容易に提供することができる。したがって、小型で、優れた描画特性を発揮するプロ
ジェクタ90を提供することができる。ただし、プロジェクタ90の構成は、カラー画像
をスクリーンS上に形成することができれば、特に限定されない。
In general, the rotation speed of the
次に、図3〜図7を用いて、光スキャナ部1、駆動部4、及び駆動検出部5の構成と動
作について説明する。
図3は光スキャナ部1の構成を説明するための斜視図、図4は図3のA−A線断面図、
図5は駆動部4および駆動検出部5の構成を説明するための図、図6は図1のB−B線断
面図、図7は駆動検出部5を説明するための回路構成図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図4および図6の上側を「上」、下側を「下」、右側
を「右」、左側を「左」と言う。
Next, the configuration and operation of the
3 is a perspective view for explaining the configuration of the
5 is a diagram for explaining the configuration of the
In the following, for convenience of explanation, the upper side of FIGS. 4 and 6 is referred to as “upper”, the lower side is referred to as “lower”, the right side is referred to as “right”, and the left side is referred to as “left”.
光スキャナ部1は、図3に示すような1自由度振動系を有する基体2と、この基体2を
支持する支持基板3とを有している。光スキャナ部1は、質量部21を回動させるための
駆動部4と、質量部21の駆動状態を検出するための駆動検出部5と接続されている。
基体2は、質量部21と、1対の連結部22、23と、1対の支持部24、25とを備
えている。連結部22、23は、それぞれ、長手形状をなし弾性変形可能な弾性部で構成
されている。したがって、以下、説明の便宜上、連結部22を「弾性部22」ともいい、
連結部23を「弾性部23」ともいう。
The
The base body 2 includes a
The connecting
このような光スキャナ部1にあっては、後述するコイル43に電圧を印加することによ
り1対の弾性部22、23を捩れ変形させながら、質量部21を回動させるように構成さ
れている。このとき、質量部21は、図3に示す回動中心軸Xを中心にして回動する。
このような1対の弾性部22、23は、非駆動時での質量部21の平面視にて、質量部
21を中心として、ほぼ左右対称となるように設けられている。すなわち、光スキャナ部
1は、非駆動時での質量部21の平面視にて、質量部21を中心として、ほぼ左右対称と
なるように形成されている。
Such an
The pair of
質量部21は、シリコンを主材料として構成された板状のシリコン部211と、シリコ
ン部211の下面(支持基板3と対向する側の面)に面接合するように設けられた板状の
樹脂部212と、シリコン部211の上面(樹脂部212と反対側の面)に設けられた光
反射部213とを有している。すなわち、質量部21は、シリコン部211と樹脂部21
2と光反射部213とが、シリコン部211の面の厚さ方向へ積層した積層構造を有して
いる。言い換えれば、質量部21は、シリコン部211を樹脂部212と光反射部213
とで挟み込むようにして形成されている。樹脂部212の下面(シリコン部211と反対
の面)には、後述するコイル43が設けられている。
The
2 and the
It is formed so as to be sandwiched between. A
支持部24は、シリコンを主材料で構成された板状のシリコン部241と、そのシリコ
ン部241の下面に面接合するように設けられ樹脂材料を主材料として構成された板状の
樹脂部242を備えている。すなわち、シリコン部241と樹脂部242とが、その厚さ
方向に積層している。これと同様に、支持部25は、シリコンを主材料で構成された板状
のシリコン部251と、そのシリコン部251の下面に面接合するように設けられ樹脂材
料を主材料として構成された板状の樹脂部252とを備えている。このような支持部24
、25のうち、支持部24のシリコン部241の下面には、後述する増幅回路52が形成
されている。
The
, 25, an
弾性部22は、質量部21を支持部24に対して回動可能とするように、質量部21と
支持部24とを連結している。これと同様に、弾性部23は、質量部21を支持部25に
対して回動可能とするように、質量部21と支持部25とを連結している。このような弾
性部22および弾性部23は、互いに同一形状かつ同一寸法となっている。
弾性部22および弾性部23は、互いに同軸的に設けられており、これらを回動中心軸
(回転軸)Xとして、質量部21が支持部24、25に対して回動可能となっている。
また、弾性部22には、後述する応力検出素子51が設けられている。弾性部22は、
シリコンを主材料として構成されたシリコン部221と、シリコン部221に接合され、
樹脂材料を主材料として構成された樹脂部222とで構成されている。
The
The
The
A
It is comprised with the
基体2は、シリコン層と樹脂層との積層構造からなる。
このシリコン層は、質量部21のシリコン部211と、弾性部22のシリコン部221
と、弾性部23のシリコン部231と、支持部24のシリコン部241と、支持部25の
シリコン部251とを一体的に形成している。
一方、樹脂層は、質量部21の樹脂部212と、弾性部22の樹脂部222と、弾性部
23の樹脂部232と、支持部24の樹脂部242と、支持部25の樹脂部252とを一
体的に形成している。このような樹脂材料としては、質量部21を回動させることができ
れば、特に限定されないが、各種熱可塑性樹脂、各種熱硬化性樹脂を用いることができる
。
The base 2 has a laminated structure of a silicon layer and a resin layer.
The silicon layer includes a
The
On the other hand, the resin layer includes a
基体2は、支持基板3に支持されている。
支持基板3は、その上面(基体2に対向する側の面)であって、支持部24に対向する
位置に1対の凸部32、33が形成されている。言い換えすれば、支持基板3の上面には
凹部30が形成されている。そして、凸部32、33の上面と支持部24、25の下面と
を接合させることにより、支持基板3は、基体2を支持している。
The substrate 2 is supported on the support substrate 3.
The support substrate 3 has a pair of
さらに、凹部30の底面には質量部21に対応する部分に開口部31が形成されている
。この開口部31は、質量部21が回動(振動)する際に、支持基板3に接触するのを防
止する逃げ部を構成する。開口部(逃げ部)31を設けることにより、光スキャナ部1の
全体の大型化を防止しつつ、質量部21の振れ角(振幅)をより大きく設定することがで
きる。
Further, an
なお、前述したような逃げ部は、前記効果を十分に発揮し得る構成であれば、必ずしも
支持基板3の下面(基体2と反対側の面)で開放(開口)していなくてもよい。すなわち
、逃げ部は、支持基板3の上面に形成された凹部で構成することもできる。また、凹部3
0の深さ(凸部32、33の高さ)が質量部21の振れ角(振幅)に対し大きい場合など
には、開口部31を設けなくともよい。また、基体2の支持部24、25の形状などによ
っては、支持基板3は、省略してもよい。支持基板3は、例えば、ガラスやシリコンを主
材料として構成されている。
Note that the relief portion as described above does not necessarily have to be opened (opened) on the lower surface of the support substrate 3 (surface opposite to the base 2) as long as the above-described effect can be sufficiently exerted. In other words, the escape portion can also be configured by a recess formed on the upper surface of the support substrate 3. Also, the recess 3
When the depth of 0 (height of the
次に、図5を用いて、質量部21を回動させるための駆動部4について説明する。図5
は、基体2の下面(支持基板3に対向する面)の部分断面拡大図である。
駆動部4は、質量部21の樹脂部212に設けられたコイル43と、コイル43に電圧
を印加する交流電源44と、質量部21を介して、回動中心軸Xに直角な方向に対向する
ように設けられた1対の磁石41、42とを有している。駆動部4は、交流電源44から
コイル43へ交流電圧を印加することで、質量部21を支持部24、25に対して振動(
回動)させるように構成されている。
Next, the
These are the fragmentary sectional enlarged views of the lower surface (surface which opposes the support substrate 3) of the base | substrate 2. FIG.
The
It is configured to rotate).
コイル43は、質量部21の樹脂部212の下面(シリコン部211と反対側の面)の
ほぼ全域にわたって渦巻状に形成されている。樹脂部212が絶縁層として機能するため
、コイル43の配線間での短絡を防止することができる。なお、コイル43のパターニン
グ形状は、質量部21を回動させることができれば、渦巻状に限定されない。
The
コイル43を形成する電線(配線)の両端部のうちの一方は、支持部24に設けられた
端子431に接続され、他方は、支持部25に設けられた端子432に接続されている。
そして、端子431、432には交流電源44が接続されており、交流電源44が、コイ
ル43に交流電圧を印加することにより、コイル43から磁界を発生させることができる
。
One of both ends of the electric wire (wiring) forming the
An
磁石41と磁石42とは、質量部21の平面視にて、質量部21を介して回動中心軸X
に直角な方向に対向して設けられている。さらに、磁石41と42とは、磁石41の磁石
42と対向する側の面と、磁石42の磁石41と対向する側の面とが、互いに異なる磁極
となるように設けられている。
磁石41、42としては、特に限定されないが、ネオジウム磁石、フェライト磁石、サ
マリウムコバルト磁石、アルニコ磁石などの永久磁石(硬磁性体)を好適に用いることが
できる。
The
Are provided opposite to each other in a direction perpendicular to. Further, the
Although it does not specifically limit as
駆動部4は、次のようにして質量部21を回動(駆動)させる。
なお、説明の便宜上、図5に示すように、磁石41の磁石42と対向する側の面をS極
とし、磁石42の磁石41と対向する側の面をN極とした場合について代表して説明する
。また、図6の上側を「上」とし、下側を「下」とする。
まず、交流電源44により、端子431から端子432へ向けてコイル43に電流を流
した場合(以下「第1の状態」という)について説明する。この場合、質量部21の回動
中心軸Xよりも磁石42側の部分には、図6にて下方向の電磁力が作用する(フレミング
の左手の法則)。一方、質量部21の回動中心軸Xよりも磁石41側の部分には、図6に
て上方向の電磁力が作用する。これにより、質量部21は、回動中心軸Xを軸として反時
計回りに回転する。
The
For convenience of explanation, as shown in FIG. 5, as a representative case, the surface of the
First, a case where current is passed through the
反対に、交流電源44により、端子432から端子431へ向けてコイル43に電流を
流した場合(以下「第2の状態」という)、質量部21のうち、回動中心軸Xよりも磁石
42側では、図6にて上方向の電磁力が発生する。一方、質量部21のうち、回動中心軸
Xよりも磁石41側では、図6にて下方向の電磁力が発生する。これにより、質量部21
は、回動中心軸Xを軸として時計回りに回転する。
On the other hand, when a current is passed through the
Rotates clockwise about the rotation center axis X.
そして、このような第1の状態と第2の状態とを交互に繰り返すことにより、弾性部2
2、23を捩れ変形させながら、質量部21を支持部24に対して回動させることができ
る。
さらに、電圧印加手段として交流電源44を用いることで、第1の状態と第2の状態と
を周期的に、かつ、円滑に切り換えることができ、質量部21を円滑に回動させることが
できる。ただし、電圧印加手段としては、コイル43に電圧を印加することができれば、
本実施形態に限定されず、例えば、直流電源を用いてもよい。この場合には、例えば、コ
イル43に直流電圧を間欠的に印加することで、質量部21を支持部24に対して回動さ
せることができる。
And by repeating such a 1st state and a 2nd state alternately, elastic part 2
The
Furthermore, by using the
For example, a DC power supply may be used. In this case, for example, the
次に、質量部21の駆動状態を検出する駆動検出部5について説明する。
駆動検出部5は、図5および図7に示すように、弾性部22のシリコン部221の下面
(樹脂部222側の面)に設けられた応力検出素子51と、支持部24のシリコン部24
1に形成され、応力検出素子51に電気的に接続された増幅回路52とを有している。ま
た支持部24の樹脂部242には、応力検出素子51と増幅回路52とを接続するための
貫通孔53が複数形成されている。また、支持部24の樹脂部242には、入力端子52
1と出力端子522とが形成されており、これらは、それぞれ増幅回路52と電気的に接
続されている。応力検出素子51は、例えばピエゾ抵抗素子(を用いることができる。
Next, the
As shown in FIGS. 5 and 7, the
1 and an
1 and an
駆動検出部5は、増幅回路52からの信号に基づいて質量部21の駆動状態を検知する
ように構成されている。具体的には、応力検出素子51は、変形量に対応して抵抗値が変
化する性質を有する。このような応力検出素子51を弾性部22上に設けることで、弾性
部22の捩れ変形の程度(振れ角)に対応して応力検出素子51の抵抗値を変化させるこ
とができる。
応力検出素子51の抵抗値が変化することで、応力検出素子51に流れる電流値(電気
信号)が変化し、その電気信号の変化を増幅回路52で増幅し、増幅後の信号に基づいて
、質量部21の駆動状態を検知する。これにより、より正確に光スキャナ部1の振動系の
駆動状態を検知することができる。
なお、応力検出素子51の抵抗値変化に基づく電流値(電気信号)の変化は、微弱であ
るため、本実施形態のように、増幅回路52により電気信号を増幅させることで、質量部
21の駆動状態をより正確に検知することができる。増幅回路52は、支持部24のシリ
コン部241に形成されている。
The
By changing the resistance value of the stress detection element 51, the current value (electric signal) flowing through the stress detection element 51 changes, and the change in the electric signal is amplified by the
In addition, since the change of the current value (electric signal) based on the resistance value change of the stress detection element 51 is weak, the electric signal is amplified by the
図8及び図9は、応力検出素子51としてピエゾ抵抗素子105cを用いた場合におけ
る、質量部21の駆動状態を検出する原理を説明するための図である。
図8に示すように、ピエゾ抵抗素子105cは光スキャナ部1の弾性部22に設置されて
おり、図9に示すように、ピエゾ抵抗素子105cからは光スキャナ部1の捩れ運動に対
応する出力が得られる。このため、光スキャナ部1の振動系の振幅、位相、周波数が求め
られる。
8 and 9 are diagrams for explaining the principle of detecting the driving state of the
As shown in FIG. 8, the
なお、駆動検出部5の他の例として、図10及び図11に示すように、2つのフォトダ
イオード(PD)105a,105bを用いることもできる。
図10に示すように、フォトダイオード105a,105bは2つ並んで配置されてお
り、光スキャナ部1により偏向された光が通過した瞬間にフォトダイオード105a,1
05bからパルスが出力される。光スキャナ部1の捩れ振動運動は、フォトダイオード1
05a,105bの出力値を繋ぐ正弦波形で表すことができる。この結果、光スキャナ部
1の振動系の振幅、位相、周波数が求められる。
As another example of the
As shown in FIG. 10, two
A pulse is output from 05b. The torsional vibration motion of the
It can be represented by a sine waveform connecting the output values of 05a and 105b. As a result, the amplitude, phase, and frequency of the vibration system of the
次に、駆動制御部6の動作について説明する。
駆動制御部6は、駆動検出部5の検知結果に基づいて、駆動部4の作動を制御する。駆動
制御部6は、増幅回路52からの信号に基づいて交流電源44が印加する電圧の周波数を
調整し、光スキャナ部1の振動系が自己の共振周波数にて振動するように制御する。これ
により、光スキャナ部1の光反射部213を大きく変位させ、光スキャナ部1による走査
角度を大きくすることができる。
Next, the operation of the
The
光スキャナ部1の振動系の振幅(振れ角)と、駆動周波数との間には、図12に示すよ
うな周波数特性が存在している。図に示すように、駆動周波数が振動系の共振周波数f0
となったときに、最大の振幅が得られる。しかし、光反射部213に照射された光の一部
が熱となり、弾性部22、23の温度が上昇すると、弾性部22、23を構成する材料の
物性が変化し、共振周波数が変化してしまう。振動系の最大の振幅を得るためには、交流
電源44から印加される電圧の周波数も振動系の共振周波数に合わせて変化させる必要が
ある。仮に、印加電圧を変化させずに駆動を続けると、振幅が極端に小さくなり、出力画
像における走査方向の幅が一定にならず、画像が歪んでしまう。そこで、本実施形態によ
る光スキャナ装置10は、駆動検出部5の検知結果をフィードバックすることにより交流
電源44が印加する電圧の周波数を調整している。
A frequency characteristic as shown in FIG. 12 exists between the amplitude (swing angle) of the vibration system of the
The maximum amplitude is obtained. However, when a part of the light irradiated to the
次に、共振周波数検出部7及び駆動停止制御部8の動作について説明する。共振周波数
検出部7は、光スキャナ部1の振動系の共振周波数を検出する。共振周波数検出部7は、
駆動検出部5と同様の方法で共振周波数を検出することができる。
Next, operations of the resonance
The resonance frequency can be detected by the same method as that of the
共振周波数検出部7は、プロジェクタ90の起動時に光スキャナ部1の振動系の共振周
波数を取得する。共振周波数検出部7は、取得した共振周波数を駆動停止制御部8に供給
する。駆動停止制御部8は、供給された共振周波数を所定の閾値と比較する。閾値は、基
準と成る共振周波数(初期値)から比較して所定値以上低い周波数とする。初期値は、例
えば製品出荷時に測定された共振周波数や、初回起動時に測定した共振周波数とすること
ができる。光スキャナ部1の動作時間が増すに従って、共振周波数は低くなっていく傾向
がある。これは、光反射部213に照射された光の一部が熱となり、弾性部22、23の
温度が上昇すると、弾性部22、23を構成する材料の物性が変化することによる。そこ
で、共振周波数が初期値から所定値だけ低くなったことを、光スキャナ部1の経時劣化に
よる疲労破壊の指標とすることができる。所定値は、実験等により予め適当な値を決めて
おく。
The resonance
共振周波数が閾値以下の値と判定された場合には、駆動停止制御部8は駆動部4の作動
を制御し、光スキャナ部1の駆動を停止させる。
共振周波数が所定の閾値より低くなったら光スキャナ部1を停止することにより、描画
処理中に光スキャナ部1が疲労破壊して、レーザー光が装置外に漏れ出てしまうといった
事故の発生を防ぐことができる。
When it is determined that the resonance frequency is equal to or less than the threshold value, the drive
By stopping the
なお、起動時に駆動検出部5が光スキャナ部1の振動系の駆動状態の検出を行う場合に
は、駆動検出部5から駆動停止制御部8へ共振周波数の検出結果を供給するようにしても
よい。
When the
また、共振周波数検出部7は、プロジェクタ90の起動後であって光反射部213に光
が照射されていない期間に、光スキャナ部1の振動系の共振周波数を取得し、駆動停止制
御部8に供給するようにしてもよい。起動後、光反射部213に光が照射されていない期
間に定期的に共振周波数を取得することにより、起動から長時間が経った場合でも、最新
の状態を把握することができる。なお、光反射部213に光が照射されている期間(描画
処理中)に光スキャナ部1が疲労破壊することは安全上好ましくないため、光反射部21
3に光が照射されていない期間(描画処理期間以外)に定期的に共振周波数の検査を行っ
ておくことにより、装置の安全性を向上させることができる。
In addition, the resonance
The safety of the apparatus can be improved by periodically inspecting the resonance frequency during a period when light is not irradiated to 3 (other than the drawing process period).
また、本実施形態による光スキャナ装置10は、駆動停止通知部9を備えている。駆動
停止通知部9は、駆動停止制御部8によって光スキャナ部1の振動系の共振周波数が閾値
以下と判定された場合に、プロジェクタ90の動作が間もなく停止することを通知する。
通知の方法としては、例えばプロジェクタ90による表示画像の一部にメッセージを表示
したり、装置本体のランプの点灯や操作用画面等へのメッセージ表示、スピーカーを介し
て音で知らせる等の方法がある。
このように、予めプロジェクタ90の動作停止を知らせることにより、利用者は予め部
品の交換時期などを知ることができ、急に装置が停止して不便を受けることを防止できる
。
In addition, the
The notification method includes, for example, a method of displaying a message on a part of the display image by the projector 90, turning on a lamp of the apparatus main body, displaying a message on an operation screen, and notifying by sound through a speaker. .
In this way, by notifying the stop of the operation of the projector 90 in advance, the user can know in advance the parts replacement time and the like, and can be prevented from suddenly stopping and receiving inconvenience.
図13は、本発明の実施の形態1の変形例による、光スキャナ装置の構成を示すブロッ
ク図である。図に示すように、光スキャナ装置10は、温度測定部11を備えている。温
度測定部11は、弾性部22、23近傍の温度を測定し、測定結果を共振周波数検出部7
に供給する。共振周波数検出部7は、供給された測定結果に基づいて、検出した共振周波
数を補正し、補正後の共振周波数を駆動停止制御部8に供給する。
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of an optical scanner device according to a modification of the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the
To supply. The resonance
具体的には、共振周波数検出部7は、温度測定部11から出力される温度情報に基づい
て、弾性部22、23の共振周波数の温度変化による変化量(補正値)を算出する。得ら
れた補正値は、初期状態での振動系の共振周波数(基準周波数)からの偏差に対応する。
基準周波数は、予め定められた一定の共振周波数であってもよく、直近の実測共振周波数
であってもよい。
Specifically, the resonance
The reference frequency may be a predetermined constant resonance frequency or the latest measured resonance frequency.
図12に示すように、光スキャナ部1の振動系の共振周波数は、光反射部213に照射
された光の一部が熱となることにより、その影響を受けて変化してしまう。共振周波数の
測定は温度が同じ状態で行うことが望ましいが、本実施形態によれば、振動系の周辺温度
が変化しても、補正により温度条件の変化を補償することができる。
As shown in FIG. 12, the resonance frequency of the vibration system of the
なお、共振周波数検出部7への測定温度の供給は、共振周波数検出部7による光スキャ
ナ部1の振動系の共振周波数の検出と同じタイミングで行われる。なお、共振周波数検出
部7への測定温度の供給は共振周波数検出部7による光スキャナ部1の振動系の共振周波
数の検出と異なるタイミングで行ってもよい。
The measurement temperature is supplied to the resonance
さらに、光反射部213に照射される光量を共振周波数検出部7に提供するようにして
もよい。すなわち、例えばプロジェクタ90のホストコンピュータが保有する画像情報に
基づいて、光源装置911,912,913から照出される光の照射量を算出し、共振周
波数検出部7に提供する。共振周波数検出部7は、供給された光の照射量に基づいて、必
要な補正値を求め、検出した共振周波数を補正することができる。
Further, the amount of light applied to the
以上のように、実施の形態1によれば、共振周波数検出部7が光スキャナ部1の振動系
の共振周波数を検出し、駆動停止制御部8は、検出された共振周波数が所定の閾値以下と
判定された場合には、駆動部4の作動を制御して光スキャナ部1の駆動を停止させるよう
にしたので、共振周波数が所定の閾値より低くなったことを指標として、光スキャナ部1
の駆動状態を把握することにより、光スキャナ部1が疲労破壊する前に駆動を停止するこ
とができる。
As described above, according to the first embodiment, the resonance
By grasping the driving state, the driving can be stopped before the
また、駆動停止通知部9によって予めプロジェクタ90の動作停止を知らせるようして
もよく、これにより利用者は予め部品の交換時期などを知ることができ、急に装置が停止
して不便を受けることを防止できる。
Further, the drive
なお、本発明の光スキャナ装置10の各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成
のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
In addition, the structure of each part of the
実施の形態2.
図14は、実施の形態2による光スキャナ装置15の構成を示すブロック図である。図
に示すように、光スキャナ装置15は、光スキャナ部(ミラー部)1、駆動部4、駆動検
出部5、駆動制御部6、共振周波数検出部7、駆動停止制御部8、を備えている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of the
実施の形態2では、駆動検出部5が検出した光スキャナ部1の振動系の共振周波数が、
所定の閾値以下の場合にも、光スキャナ部1の駆動を停止させる。
実施の形態1と同様に、駆動検出部5は描画処理中定期的に光スキャナ部1の振動系の共
振周波数を検出する。実施の形態2では、駆動検出部5が検出した共振周波数が駆動停止
制御部8に供給される。駆動停止制御部8は、供給された共振周波数が所定の閾値以下の
場合には、駆動部4の作動を制御して光スキャナ部1の駆動を停止させる。なお、実施の
形態2による光スキャナ装置15の他の動作については実施の形態1と同様である。
In the second embodiment, the resonance frequency of the vibration system of the
The driving of the
Similar to the first embodiment, the
実施の形態2によれば、光反射部213に光が照射されている期間(描画処理中)にも
駆動検出部5から共振周波数を取得し、光スキャナ部1の駆動状態を把握するようにした
ので、駆動中に光スキャナ部1が破壊することを確実に防ぐことができる。
According to the second embodiment, the resonance frequency is acquired from the
1 光スキャナ部、10 光スキャナ装置、2 基体、21 質量部、211 シリコン
部、212 樹脂部、213 光反射部、22,23 弾性部(連結部)、221,23
1 シリコン部、222,232 樹脂部、24,25 支持部、241,251 シリ
コン部、242,252 樹脂部、3 支持基板、30 凹部(空間)、31 開口部(
逃げ部)、32,33 凸部、4 駆動部、41,42 磁石、43 コイル、431,
432 端子、44 交流電源(電圧印加手段)、5 駆動検出部、51 応力検出素子
、52 増幅回路(半導体回路)、521 入力端子、522 出力端子、53 貫通孔
、6 駆動制御部、7 共振周波数検出部、8 駆動停止制御部、9 駆動停止通知部、
11 温度測定部、90 プロジェクタ、911 赤色光源装置、912 青色光源装置
、913 緑色光源装置、92 クロスダイクロイックプリズム、93,94 光スキャ
ナ、95 固定ミラー
DESCRIPTION OF
1 Silicon part, 222, 232 Resin part, 24, 25 Support part, 241, 251 Silicon part, 242, 252 Resin part, 3 Support substrate, 30 Recess (space), 31 Opening part (
Escape part), 32, 33 convex part, 4 drive part, 41, 42 magnet, 43 coil, 431,
432 terminals, 44 AC power supply (voltage application means), 5 drive detection unit, 51 stress detection element, 52 amplifier circuit (semiconductor circuit), 521 input terminal, 522 output terminal, 53 through hole, 6 drive control unit, 7 resonance frequency Detection unit, 8 drive stop control unit, 9 drive stop notification unit,
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ミラー部を回動駆動させるための駆動部と、を備え、
前記ミラー部を回動させることにより、前記ミラー部で反射した光を対象物に走査する
光スキャナ装置であって、
前記ミラー部の共振周波数を検出する共振周波数検出部と、
前記ミラー部の共振周波数が所定の閾値以下の場合には、前記ミラー部の駆動を停止す
る駆動停止制御部を備えたことを特徴とする光スキャナ装置。 A mirror portion configured to be rotatable around a predetermined axis;
A drive unit for rotationally driving the mirror unit,
An optical scanner device that scans the object reflected by the mirror unit by rotating the mirror unit,
A resonance frequency detection unit for detecting a resonance frequency of the mirror unit;
An optical scanner device comprising: a drive stop control unit that stops driving of the mirror unit when a resonance frequency of the mirror unit is equal to or lower than a predetermined threshold value.
光反射性を有する光反射部を備えた質量部と、
前記質量部を支持するための支持部と、
前記質量部を回動可能に前記支持部に連結する連結部と、を備え、
前記連結部は弾性部を備え、
前記駆動部を作動させることにより、前記弾性部を捩り変形させつつ前記ミラー部を回動
させることを特徴とする、請求項1に記載の光スキャナ装置。 The mirror part is
A mass part provided with a light reflecting part having light reflectivity;
A support part for supporting the mass part;
A connecting part that rotatably connects the mass part to the support part,
The connecting portion includes an elastic portion,
The optical scanner device according to claim 1, wherein the mirror unit is rotated while the elastic unit is twisted and deformed by operating the driving unit.
前記駆動停止制御部は、検出された前記共振周波数が前記閾値以下の場合には、前記ミ
ラー部の駆動を停止することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光スキャナ装
置。 The resonance frequency detection unit detects a resonance frequency of the mirror unit at startup,
3. The optical scanner device according to claim 1, wherein the drive stop control unit stops driving the mirror unit when the detected resonance frequency is equal to or lower than the threshold value.
期間に前記ミラー部の共振周波数を検出し、
前記駆動停止制御部は、検出された前記共振周波数が前記閾値以下の場合には、前記ミラ
ー部の駆動を停止することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の光スキ
ャナ装置。 The resonance frequency detection unit detects a resonance frequency of the mirror unit after startup and in a period in which the light is not irradiated on the mirror unit,
4. The optical scanner according to claim 1, wherein the drive stop control unit stops driving the mirror unit when the detected resonance frequency is equal to or lower than the threshold value. 5. apparatus.
下の場合には、前記ミラー部の駆動がまもなく停止されることを通知する駆動停止通知部
を備えたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の光スキャナ装置。 A drive stop notification unit for notifying that the drive of the mirror unit will be stopped soon if the difference between the resonance frequency detected by the resonance frequency detection unit and the threshold value is less than or equal to a predetermined value; 5. The optical scanner device according to claim 1, wherein the optical scanner device is characterized in that:
前記駆動検出部によって検出された前記ミラー部の駆動状態に基づいて、前記駆動部が
前記ミラー部を自身の共振周波数で駆動するよう制御する駆動制御部と、を備え、
前記駆動停止制御部は、前記駆動検出部によって検出される前記ミラー部の共振周波数
が前記閾値以下の場合には、前記ミラー部の駆動を停止することを特徴とする請求項1か
ら請求項5のいずれかに記載の光スキャナ装置。 A drive detection unit for detecting a drive state of the mirror unit during a period of irradiation with the light;
A drive control unit that controls the drive unit to drive the mirror unit at its resonance frequency based on the drive state of the mirror unit detected by the drive detection unit;
6. The drive stop control unit stops driving the mirror unit when a resonance frequency of the mirror unit detected by the drive detection unit is equal to or lower than the threshold value. An optical scanner device according to any one of the above.
前記共振周波数検出部は、前記温度測定部によって測定される周辺温度に基づいて、検
出された前記ミラー部の共振周波数を補正することを特徴とする請求項1から請求項6の
いずれかに記載の光スキャナ装置。 A temperature measuring unit for measuring the temperature around the mirror unit;
The said resonance frequency detection part correct | amends the resonance frequency of the said mirror part detected based on the ambient temperature measured by the said temperature measurement part, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Optical scanner device.
て、
前記駆動部が前記ミラー部を回動させることにより、前記ミラー部で反射した光を走査
して、対象物上に画像を形成する画像形成装置。 An image forming apparatus comprising the optical scanner device according to any one of claims 1 to 7,
An image forming apparatus that forms an image on an object by scanning the light reflected by the mirror unit when the driving unit rotates the mirror unit.
形成装置。 The image forming apparatus according to claim 8, wherein the control by the drive control unit is performed for each scan.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20110607 |