JP2014041383A - Optical device, optical scanner, and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係るいくつかの態様は、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical System)技術により作製され、可動板が弾性支持部を中心に往復運動する光学デバイス、光スキャナー及び画像形成装置に関する。 Some embodiments according to the present invention relate to an optical device, an optical scanner, and an image forming apparatus, which are manufactured by, for example, a MEMS (Micro Electro Mechanical System) technique and a movable plate reciprocates around an elastic support portion.
従来、この種の光学デバイスとして、形状記憶合金ワイヤに揺動可能に支持された磁石付ミラーを備えた光走査装置において、磁石付ミラーを、予め別々に作成されたミラーと磁石とによって、形状記憶合金ワイヤを挟持しつつ接合固定して構成したものが知られている。この光走査装置は、前述の構成により磁石付きミラーと形状記憶合金ワイヤとの固着力を向上させて耐久性を高めることができる。(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, as an optical device of this type, in an optical scanning device provided with a mirror with a magnet supported so as to be swingable on a shape memory alloy wire, the mirror with a magnet is shaped by a mirror and a magnet that are separately created in advance. A structure in which a memory alloy wire is sandwiched and fixed while being sandwiched is known. This optical scanning device can improve the durability by improving the fixing force between the mirror with magnet and the shape memory alloy wire by the above-described configuration. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、従来の光学デバイスでは、磁石付ミラーを揺動運動させるときに、軸部材のねじり変形による力が磁石付ミラーに伝達し、磁石付ミラーにおける形状記憶合金ワイヤとの接続部分に局所的に大きなたわみ(ゆがみ)を生じさせるという問題があった。また、磁石付ミラーにおけるたわみ(ゆがみ)を抑制するために、磁石付ミラーの厚さを厚くするなどすると、磁石付ミラーと形状記憶合金ワイヤとから構成される振動系を振動させる(揺動運動させる)場合に、磁石付ミラーの厚さを変えない振動系と比較して、同じ振動数(周波数)で振動させるために必要なワイヤが長くなる。その結果、光学デバイスが大きくなってしまうという問題が生じていた。 However, in the conventional optical device, when the mirror with magnet is oscillated, the force due to the torsional deformation of the shaft member is transmitted to the mirror with magnet, and locally on the connection portion with the shape memory alloy wire in the mirror with magnet. There was a problem of causing a large deflection. Further, in order to suppress deflection (distortion) in the mirror with magnet, when the thickness of the mirror with magnet is increased, the vibration system composed of the mirror with magnet and the shape memory alloy wire is vibrated (oscillating motion). In this case, the wire required to vibrate at the same frequency (frequency) becomes longer compared to a vibration system that does not change the thickness of the mirror with magnet. As a result, there has been a problem that the optical device becomes large.
本発明のいくつかの態様は前述の問題に鑑みてなされたものであり、光反射部材のたわみ(ゆがみ)を抑制することができるとともに、小型化することができる光学デバイス、光スキャナー及び画像形成装置を提供することを目的の1つとする。 Some aspects of the present invention have been made in view of the above-described problems, and can suppress the deflection (distortion) of the light reflecting member and can reduce the size of the optical device, the optical scanner, and the image formation. One object is to provide a device.
本発明に係る光学デバイスは、板状の取付部及び該取付部を所定軸周りに揺動可能に支持する弾性支持部を有する軸部材と、取付部の一方の面に設けられる剛性部材と、取付部の他方の面に設けられ、取付部より大きい面積を有する光反射部材とを備える。 An optical device according to the present invention includes a plate-shaped attachment portion, a shaft member having an elastic support portion that supports the attachment portion so as to be swingable around a predetermined axis, a rigid member provided on one surface of the attachment portion, A light reflecting member provided on the other surface of the attachment portion and having an area larger than that of the attachment portion.
かかる構成によれば、剛性部材が取付部に設けられるので、取付部の剛性が高められる。これにより、取付部に設けられた光反射部材に生じるたわみ(ゆがみ)を抑制することができる。また、光反射部材が取付部に設けられるので、光反射部材は弾性支持部と接続せずに取付部を介して軸部材と接続される。これにより、取付部が所定軸周りに揺動するときに、弾性支持部のねじり変形による力が剛性部材により緩和されるので、従来の光反射部材において弾性支持部との接続部分に生じていたたわみ(ゆがみ)を抑制することができる。また、光反射部材が取付部より大きい面積を有する。ここで、弾性支持部は取付部に接続され、取付部は光反射部材より面積が小さいので、光学デバイスは、弾性支持部が光反射部材の端部より内側に入り込む構造になる。これにより、弾性支持部が光反射部材の端部に接続されていた従来の光学デバイスと比較して、軸部材の長さを短くすることができ、光学デバイスを小型化することができる。また、例えばシリコン基板などの材料から光学デバイスを製造する場合に、同じ面積の材料から製造できる光学デバイスの数を増やすことができ、光学デバイスの製造コストを低減することできる。さらに、取付部の一方の面に剛性部材が設けられ、取付部の他方の面に光反射部材が設けられるので、光反射部材、軸部材、及び剛性部材から構成される振動系の重心を軸部材の中心軸上に配置することが可能となる。これにより、取付部が所定軸周りに揺動するときに、ねじれ以外の振動を抑制することができる。また、光反射部材による反射光の軌跡が、精度良く、直線状になるので、描写する画像のゆがみを防止し、光学デバイスの制御が容易になる。 According to such a configuration, since the rigid member is provided in the attachment portion, the rigidity of the attachment portion is increased. Thereby, the bending (distortion) which arises in the light reflection member provided in the attachment part can be suppressed. Further, since the light reflecting member is provided in the attachment portion, the light reflecting member is connected to the shaft member via the attachment portion without being connected to the elastic support portion. Thereby, when the mounting portion swings around the predetermined axis, the force due to the torsional deformation of the elastic support portion is alleviated by the rigid member, so that the conventional light reflecting member has been generated at the connection portion with the elastic support portion. Deflection can be suppressed. Further, the light reflecting member has an area larger than that of the mounting portion. Here, since the elastic support portion is connected to the attachment portion, and the attachment portion has a smaller area than the light reflection member, the optical device has a structure in which the elastic support portion enters inside the end portion of the light reflection member. Thereby, compared with the conventional optical device in which the elastic support part was connected to the edge part of the light reflection member, the length of a shaft member can be shortened and an optical device can be reduced in size. Further, when an optical device is manufactured from a material such as a silicon substrate, for example, the number of optical devices that can be manufactured from a material having the same area can be increased, and the manufacturing cost of the optical device can be reduced. Further, since the rigid member is provided on one surface of the mounting portion and the light reflecting member is provided on the other surface of the mounting portion, the center of gravity of the vibration system composed of the light reflecting member, the shaft member, and the rigid member is pivoted. It becomes possible to arrange | position on the central axis of a member. Thereby, vibrations other than torsion can be suppressed when the mounting portion swings around a predetermined axis. Further, since the locus of the reflected light by the light reflecting member becomes a straight line with high accuracy, the image to be drawn is prevented from being distorted and the optical device can be easily controlled.
好ましくは、剛性部材は強磁性体であり、該強磁性体との間に駆動力を発生させ、取付部を揺動させるように構成された磁界発生手段をさらに備える。 Preferably, the rigid member is a ferromagnetic body, and further includes a magnetic field generation unit configured to generate a driving force between the rigid member and swing the mounting portion.
かかる構成によれば、強磁性体との間に駆動力を発生させ、取付部を揺動させるように構成された磁界発生手段を備えるので、例えば磁界発生手段としてコイルとコイルに交流電流を供給する電源とを用いることにより、強磁性体との間に電磁力を発生させ、容易に取付部を揺動させることができる。 According to such a configuration, the magnetic field generating means configured to generate a driving force between the ferromagnetic material and swing the mounting portion is provided. For example, an alternating current is supplied to the coil as the magnetic field generating means. By using a power source that performs this, an electromagnetic force can be generated between the ferromagnetic body and the mounting portion can be easily swung.
好ましくは、強磁性体は永久磁石である。
かかる構成によれば、剛性部材として永久磁石が用いられるので、取付部の剛性が高められるとともに、磁界発生手段との間に更に大きな電磁力を発生させることができる。
Preferably, the ferromagnetic material is a permanent magnet.
According to this configuration, since the permanent magnet is used as the rigid member, the rigidity of the mounting portion can be increased, and a larger electromagnetic force can be generated between the magnetic field generating means and the magnetic field generating means.
好ましくは、取付部に設けられる介在部材をさらに備え、光反射部材が介在部材を介して取付部に設けられる。 Preferably, an interposition member provided in the attachment portion is further provided, and the light reflecting member is provided in the attachment portion via the interposition member.
かかる構成によれば、光反射部材が介在部材を介して取付部に設けられる。ここで、取付部と光反射部材との間に介在部材の厚さ分だけ空間(スペース)が形成される。よって、介在部材の厚さを適切な値に設定することにより、光学デバイスは、取付部とともに光反射部材が所定軸周りに揺動するときに、光反射部材と支持部材とが接触しない構造にすることが可能となる。これにより、支持部材が枠部(フレーム)を有する場合でも、支持部材の幅を小さくすることができ、光学デバイスを更に小さくすることができる。 According to this configuration, the light reflecting member is provided on the attachment portion via the interposition member. Here, a space corresponding to the thickness of the interposed member is formed between the attachment portion and the light reflecting member. Therefore, by setting the thickness of the interposed member to an appropriate value, the optical device has a structure in which the light reflecting member and the support member do not come into contact with the mounting portion when the light reflecting member swings around a predetermined axis. It becomes possible to do. Thereby, even when a supporting member has a frame part (frame), the width of a supporting member can be made small and an optical device can be made further smaller.
好ましくは、取付部が介在部材と略同一の形状を有する。
かかる構成によれば、取付部が介在部材と略同一の形状を有するので、介在部材を取付部に設ける際に、アライメントが容易になる。
Preferably, the attachment portion has substantially the same shape as the interposed member.
According to such a configuration, since the attachment portion has substantially the same shape as the interposition member, alignment is facilitated when the interposition member is provided on the attachment portion.
好ましくは、軸部材と光反射部材とが異なる部材として形成される。
かかる構成によれば、軸部材と光反射部材とが異なる部材として形成されるので、軸部材と光反射部材とを一体形成する場合に制約を受けていた長さ、幅、厚さなどの制約を受けずに、長さ、幅、厚さなどをそれぞれ最適な値に設定して軸部材と光反射部材とを形成することが可能となる。これにより、光学デバイスを容易に設計することができる。
Preferably, the shaft member and the light reflecting member are formed as different members.
According to this configuration, since the shaft member and the light reflecting member are formed as different members, restrictions such as length, width, and thickness, which are restricted when the shaft member and the light reflecting member are integrally formed, are limited. Therefore, the shaft member and the light reflecting member can be formed by setting the length, width, thickness, etc. to optimum values. Thereby, an optical device can be designed easily.
好ましくは、軸部材を支持する支持部材をさらに備え、軸部材と支持部材とが一体形成される。 Preferably, a support member that supports the shaft member is further provided, and the shaft member and the support member are integrally formed.
かかる構成によれば、軸部材と支持部材とが一体形成されるので、軸部材と支持部材との接続部分の剛性が高まる。これにより、取付部が所定軸周りに揺動するときに、軸部材と支持部材との接続部分における破断や破損のおそれを低減することができる。 According to this configuration, since the shaft member and the support member are integrally formed, the rigidity of the connection portion between the shaft member and the support member is increased. Thereby, when the attachment portion swings around the predetermined axis, the risk of breakage or breakage at the connecting portion between the shaft member and the support member can be reduced.
また、本発明に係る光学デバイスは、板状の取付部及び該取付部を所定軸周りに揺動可能に支持する弾性支持部を有する軸部材と、取付部に設けられる剛性部材と、該剛性部材を介して取付部に設けられ、取付部より大きい面積を有する光反射部材とを備える。 The optical device according to the present invention includes a plate-like attachment portion, a shaft member having an elastic support portion that supports the attachment portion so as to be swingable around a predetermined axis, a rigid member provided in the attachment portion, and the rigidity A light reflecting member provided on the attachment portion via the member and having a larger area than the attachment portion.
かかる構成によれば、剛性部材が取付部に設けられるので、取付部の剛性が高められる。これにより、取付部に設けられた光反射部材に生じるたわみ(ゆがみ)を抑制することができる。また、光反射部材が取付部に設けられるので、光反射部材は弾性支持部と接続せずに取付部を介して軸部材と接続される。これにより、取付部が所定軸周りに揺動するときに、弾性支持部のねじり変形による力が剛性部材により緩和されるので、従来の光反射部材において弾性支持部との接続部分に生じていたたわみ(ゆがみ)を抑制することができる。また、光反射部材が取付部より大きい面積を有する。ここで、弾性支持部は取付部に接続され、取付部は光反射部材より面積が小さいので、光学デバイスは、弾性支持部が光反射部材の端部より内側に入り込む構造になる。これにより、弾性支持部が光反射部材の端部に接続されていた従来の光学デバイスと比較して、軸部材の長さを短くすることができ、光学デバイスを小型化することができる。また、例えばシリコン基板などの材料から光学デバイスを製造する場合に、同じ面積の材料から製造できる光学デバイスの数を増やすことができ、光学デバイスの製造コストを低減することできる。さらに、光反射部材が剛性部材を介して取付部に設けられる。ここで、取付部と光反射部材との間に剛性部材の厚さ分だけ空間(スペース)が形成される。よって、剛性部材の厚さを適切な値に設定することにより、光学デバイスは、取付部とともに光反射部材が所定軸周りに揺動するときに、光反射部材と支持部材とが接触しない構造にすることが可能となる。これにより、支持部材を有する場合でも、支持部材の幅を小さくすることができ、光学デバイスを更に小型化することができる。 According to such a configuration, since the rigid member is provided in the attachment portion, the rigidity of the attachment portion is increased. Thereby, the bending (distortion) which arises in the light reflection member provided in the attachment part can be suppressed. Further, since the light reflecting member is provided in the attachment portion, the light reflecting member is connected to the shaft member via the attachment portion without being connected to the elastic support portion. Thereby, when the mounting portion swings around the predetermined axis, the force due to the torsional deformation of the elastic support portion is alleviated by the rigid member, so that the conventional light reflecting member has been generated at the connection portion with the elastic support portion. Deflection can be suppressed. Further, the light reflecting member has an area larger than that of the mounting portion. Here, since the elastic support portion is connected to the attachment portion, and the attachment portion has a smaller area than the light reflection member, the optical device has a structure in which the elastic support portion enters inside the end portion of the light reflection member. Thereby, compared with the conventional optical device in which the elastic support part was connected to the edge part of the light reflection member, the length of a shaft member can be shortened and an optical device can be reduced in size. Further, when an optical device is manufactured from a material such as a silicon substrate, for example, the number of optical devices that can be manufactured from a material having the same area can be increased, and the manufacturing cost of the optical device can be reduced. Further, the light reflecting member is provided on the attachment portion via the rigid member. Here, a space corresponding to the thickness of the rigid member is formed between the attachment portion and the light reflecting member. Therefore, by setting the thickness of the rigid member to an appropriate value, the optical device has a structure in which the light reflecting member and the supporting member do not come into contact with the mounting portion when the light reflecting member swings around a predetermined axis. It becomes possible to do. Thereby, even when it has a supporting member, the width | variety of a supporting member can be made small and an optical device can be reduced further.
好ましくは、剛性部材は強磁性体であり、該強磁性体との間に駆動力を発生させ、取付部を揺動させるように構成された磁界発生手段をさらに備える。 Preferably, the rigid member is a ferromagnetic body, and further includes a magnetic field generation unit configured to generate a driving force between the rigid member and swing the mounting portion.
かかる構成によれば、強磁性体との間に駆動力を発生させ、取付部を揺動させるように構成された磁界発生手段を備えるので、例えば磁界発生手段としてコイルとコイルに交流電流を供給する電源とを用いることにより、強磁性体との間に電磁力を発生させ、容易に取付部を揺動させることができる。 According to such a configuration, the magnetic field generating means configured to generate a driving force between the ferromagnetic material and swing the mounting portion is provided. For example, an alternating current is supplied to the coil as the magnetic field generating means. By using a power source that performs this, an electromagnetic force can be generated between the ferromagnetic body and the mounting portion can be easily swung.
好ましくは、強磁性体は永久磁石である。
かかる構成によれば、剛性部材として永久磁石が用いられるので、取付部の剛性が高められるとともに、磁界発生手段との間に更に大きな電磁力を発生させることができる。
Preferably, the ferromagnetic material is a permanent magnet.
According to this configuration, since the permanent magnet is used as the rigid member, the rigidity of the mounting portion can be increased, and a larger electromagnetic force can be generated between the magnetic field generating means and the magnetic field generating means.
好ましくは、光反射部材は凹部を有し、剛性部材が該凹部に嵌合される。
かかる構成によれば、剛性部材が光反射部材の凹部に嵌合されるので、光反射部材と剛性部材とのアライメントが容易になる。
Preferably, the light reflecting member has a recess, and the rigid member is fitted in the recess.
According to this configuration, since the rigid member is fitted into the concave portion of the light reflecting member, alignment of the light reflecting member and the rigid member is facilitated.
好ましくは、取付部が剛性部材と略同一の形状を有する。
かかる構成によれば、取付部が剛性部材と略同一の形状を有するので、剛性部材を取付部に設ける際に、アライメントが容易になる。
Preferably, the attachment portion has substantially the same shape as the rigid member.
According to such a configuration, since the attachment portion has substantially the same shape as the rigid member, alignment is facilitated when the rigid member is provided on the attachment portion.
好ましくは、軸部材と光反射部材とが異なる部材として形成される。
かかる構成によれば、軸部材と光反射部材とが異なる部材として形成されるので、軸部材と光反射部材とを一体形成する場合に制約を受けていた長さ、幅、厚さなどの制約を受けずに、長さ、幅、厚さなどをそれぞれ最適な値に設定して軸部材と光反射部材とを形成することが可能となる。これにより、光学デバイスを容易に設計することができる。
Preferably, the shaft member and the light reflecting member are formed as different members.
According to this configuration, since the shaft member and the light reflecting member are formed as different members, restrictions such as length, width, and thickness, which are restricted when the shaft member and the light reflecting member are integrally formed, are limited. Therefore, the shaft member and the light reflecting member can be formed by setting the length, width, thickness, etc. to optimum values. Thereby, an optical device can be designed easily.
好ましくは、軸部材を支持する支持部材をさらに備え、軸部材と支持部材とが一体形成される。 Preferably, a support member that supports the shaft member is further provided, and the shaft member and the support member are integrally formed.
かかる構成によれば、軸部材と支持部材とが一体形成されるので、軸部材と支持部材との接続部分の剛性が高まる。これにより、取付部が所定軸周りに揺動するときに、軸部材と支持部材との接続部分における破断や破損のおそれを低減することができる。 According to this configuration, since the shaft member and the support member are integrally formed, the rigidity of the connection portion between the shaft member and the support member is increased. Thereby, when the attachment portion swings around the predetermined axis, the risk of breakage or breakage at the connecting portion between the shaft member and the support member can be reduced.
本発明に係る光スキャナーは、前述した本発明に係る光学デバイスを備える。
かかる構成によれば、前述した本発明に係る光学デバイスを備えるので、光反射部材に生じるたわみ(ゆがみ)を抑制することができる。これにより、光反射部材と軸部材とから構成される振動系における振動数(周波数)をより高くし、光反射部材が所定軸周りに揺動するときの角度をより大きくすることができ、優れた走査範囲を有する光スキャナーを実現することができる。
An optical scanner according to the present invention includes the above-described optical device according to the present invention.
According to this configuration, since the optical device according to the present invention described above is provided, it is possible to suppress deflection (distortion) that occurs in the light reflecting member. Thereby, the frequency (frequency) in the vibration system composed of the light reflecting member and the shaft member can be further increased, and the angle when the light reflecting member swings around the predetermined axis can be further increased. An optical scanner having a different scanning range can be realized.
本発明に係る画像形成装置は、前述した本発明に係る光スキャナーを備える。
かかる構成によれば、前述した本発明に係る光スキャナーを備えるので、振動系における振動数(周波数)をより高くし、光反射部材が所定軸周りに揺動するときの角度をより大きくすることができる。これにより、高解像度の画像を形成することができ、優れた描画特性を有する画像形成装置を実現することができる。
An image forming apparatus according to the present invention includes the above-described optical scanner according to the present invention.
According to this configuration, since the optical scanner according to the present invention described above is provided, the frequency (frequency) in the vibration system is further increased, and the angle when the light reflecting member swings around the predetermined axis is further increased. Can do. Thereby, a high-resolution image can be formed, and an image forming apparatus having excellent drawing characteristics can be realized.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
<光学デバイス>
(第1実施形態)
図1乃至図4は、本発明に係る光学デバイスの第1実施形態を示すものであり、図1は、本発明に係る光学デバイスの第1実施形態における構成を説明する平面図である。なお、以下の説明において、特に記載がない限り、図1におけるX軸方向の寸法を「長さ」、Y軸方向の寸法を「幅」、Z軸方向の寸法を「厚さ」という。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Optical device>
(First embodiment)
1 to 4 show a first embodiment of an optical device according to the present invention, and FIG. 1 is a plan view for explaining a configuration of the optical device according to the first embodiment of the present invention. In the following description, unless otherwise specified, the dimension in the X-axis direction in FIG. 1 is referred to as “length”, the dimension in the Y-axis direction is referred to as “width”, and the dimension in the Z-axis direction is referred to as “thickness”.
図1に示すように、光学デバイス1は、光反射部材10と、軸部材20と、支持部材30とを備える。光反射部材10と軸部材20とは異なる部材として形成されており、光反射部材10は軸部材20上に取り付けられている。なお、軸部材20と支持部材30とは、略同一平面となるように一体形成されるのが好ましい。
As shown in FIG. 1, the
図2は、図1に示した軸部材及び支持部材を説明する平面図である。図2に示すように、軸部材20は、略中央に配置される板状の取付部21と、支持部材30に対して取付部21を軸部材20の中心軸である軸A周りに揺動可能に支持する一対の弾性支持部22とを有する。
FIG. 2 is a plan view for explaining the shaft member and the support member shown in FIG. As shown in FIG. 2, the
支持部材30は、軸部材20を支持するものであり、一対の弾性支持部22にそれぞれ接続され、軸部材20の両端を固定する固定部31と、固定部31同士を連結する枠部(フレーム)32とを有する。本実施形態では、支持部材30は固定部31と枠部(フレーム)32とを有するように構成したが、これに限定されず、固定部31のみを有して枠部(フレーム)32を有さない構成であってもよい。
The
軸部材20における取付部21及び弾性支持部22は、例えばシリコン基板をエッチング加工することにより、一体形成することができる。また、軸部材20と支持部材30とを一体形成する場合も、同様にシリコン基板をエッチング加工することにより、一体形成することができる。
The
図3は、図1に示した光反射部材を説明する表面図(図3(a))及び裏面図(図3(b))である。図3(a)に示すように、光反射部材10の一方の面(以下、表面という)には、入射した光を反射する金属膜11が成膜されている。金属膜11は、例えばシリコン基板をエッチング加工して所定の形状に成形したものに、真空蒸着、スパッタリング、金属箔の接合などの成膜方法を施すことにより、成膜することができる。また、図3(b)に示すように、光反射部材10の他方の面(以下、裏面という)には、略中心部に凹部12が形成されている。凹部12は、例えばシリコン基板をエッチング加工することにより形成される。
FIG. 3 is a front view (FIG. 3A) and a back view (FIG. 3B) for explaining the light reflecting member shown in FIG. As shown in FIG. 3A, a
本実施形態では、光反射部材10の平面形状として円形のものを示したが、これに限定されず、光学デバイス1の光反射部材10として求められる役割を果たす限り、楕円形、矩形、多角形などの他の形状であってもよい。
In the present embodiment, a circular shape is shown as the planar shape of the
図4は、図1に示したI−I線における断面図である。なお、図1に示したI−I線は軸Aから所定距離ずらして配置している。図4に示すように、取付部21の一方の面(図4において上側の面)には、図示しない接着剤を介して磁石40が接合されている。このように、剛性の高い磁石40が取付部21に設けられるので、取付部21の剛性が高められる。なお、磁石40として永久磁石を用いるのが好ましい。
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line II shown in FIG. The I-I line shown in FIG. 1 is arranged at a predetermined distance from the axis A. As shown in FIG. 4, a
磁石40の上部は、光反射部材10の凹部12に嵌合されており、図示しない接着剤を介して光反射部材10が接合されている。このようにして、光反射部材10が磁石40を介して取付部21に設けられる。ここで、取付部21と光反射部材10との間に磁石40の厚さ分だけ空間(スペース)が形成される。よって、磁石40の厚さを適切な値に設定することにより、光学デバイス1は、取付部21とともに光反射部材10が軸A周りに揺動するときに、光反射部材10と枠部(フレーム)32とが接触しない構造にすることが可能となる。例えば、光反射部材10の直径が2mm、厚さが200μm、支持部材30の厚さが200μmの場合に、磁石40の厚さを400μmに設定すると、光反射部材10が軸A周りに揺動するときの振れ角を40度にしても、光反射部材10は枠部(フレーム)32に接触しない。
The upper part of the
なお、凹部12の形状は、平面視したときに磁石40と略同一の形状に成形されるのが好ましい。また、取付部21の形状も、平面視したときに磁石40と略同一の形状に成形されるのが好ましい。
In addition, it is preferable that the shape of the recessed
図1に示したように光学デバイス1を平面視したときに、光反射部材10は、取付部21と取付部21の上面に設けられる磁石40とを覆い隠すように、取付部21及び磁石40より大きい面積を有する。ここで、弾性支持部22は取付部21に接続され、取付部21は光反射部材10より面積が小さいので、図4に示すように、光学デバイス1は、弾性支持部22が光反射部材10の端部より部分Bだけ内側に入り込む構造になる。
As shown in FIG. 1, when the
また、光学デバイス1を平面視したときに、磁石40は、軸Aに直交する方向(図1におけるY軸方向)に磁化されている。すなわち、磁石40は、軸Aを介して対向する互いに極性の異なる一対の磁極を有している。本実施形態では、磁石40を、光反射部材10及び軸部材20と異なる部材として説明したが、これに限定されず、光反射部材10又は軸部材20と一体形成してもよい。この場合、磁石40は、光反射部材10又は取付部21の面にスパッタリングなどの成膜方法を施すことにより形成される。
Further, when the
図4に示すように、支持部材30は、図示しない接着剤を介してホルダ50に接合されており、ホルダ50の底部51上には、取付部21を揺動させるためのコイル41が配置されている。コイル41は本発明の駆動手段に相当する。コイル41には、図示しない電源から所定周波数の交流電流が供給される。これにより、コイル41は上方(可動板11側)に向く磁界と、下方に向く磁界とを交互に発生させる。これにより、コイル41に対して磁石40の一対の磁極のうち一方の磁極が接近し他方の磁極が離間するようにして、弾性支持部22をねじれ変形させながら、取付部21と取付部21に設けられた光反射部材10及び磁石40とが、軸A回りに揺動させられる。
As shown in FIG. 4, the
コイル41に供給される交流電流の所定周波数は、光反射部材10、軸部材20、及び磁石40から構成される振動系の振動数(ねじり共振周波数)とほぼ一致するように設定するのが好ましい。このように共振を利用することで、取付部21を軸A周りに揺動させるときに、少ない消費電力で振れ角を大きくすることができる。
The predetermined frequency of the alternating current supplied to the
本実施形態では、磁石40とコイル41と間の電磁力を利用した駆動方式を示したが、これに限定されず、強磁性体に相当する磁石40と、磁界発生手段に相当するコイル41及び電源との間に駆動力を発生させるように構成されていればよい。また、光学デバイス1は、取付部21に磁石40に代わる剛性部材が設けられていれば、静電引力を利用した方式や、圧電素子を駆動手段として利用した駆動方式を採用してもよい。例えば、静電引力を利用した方式の場合には、磁石40は不要であり、コイル41の代わりに、ホルダ50の底部51における取付部21に対向する位置に、1つ又は複数の電極が設置される。そして、取付部21と当該電極との間に所定周波数の交流電圧を印加することにより、取付部21と電極との間に静電引力を発生させ、弾性支持部22をねじれ変形させながら、取付部21と取付部21に設けられた光反射部材10及び磁石40とが、軸A周りに揺動させられる。
In the present embodiment, the driving method using the electromagnetic force between the
このように、本実施形態における光学デバイス1によれば、磁石40が取付部21に設けられるので、取付部の剛性が高められる。これにより、取付部21に設けられた光反射部材10に生じるたわみ(ゆがみ)を抑制することができる。また、光反射部材10が取付部21に設けられるので、光反射部材10は弾性支持部22と接続せずに取付部21を介して軸部材20と接続される。これにより、取付部21が軸A周りに揺動するときに、弾性支持部22のねじり変形による力が磁石40により緩和されるので、従来の光反射部材において弾性支持部との接続部分に生じていたたわみ(ゆがみ)を抑制することができる。また、光反射部材10が取付部21より大きい面積を有する。ここで、弾性支持部22は取付部21に接続され、取付部21は光反射部材10より面積が小さいので、光学デバイス1は、弾性支持部22が光反射部材10の端部より部分Bだけ内側に入り込む構造になる。これにより、弾性支持部が光反射部材の端部に接続されていた従来の光学デバイスと比較して、軸部材20の長さを短くすることができ、光学デバイス1を小型化することができる。また、例えばシリコン基板などの材料から光学デバイス1を製造する場合に、同じ面積の材料から製造できる光学デバイス1の数を増やすことができ、光学デバイス1の製造コストを低減することできる。さらに、光反射部材10が磁石40を介して取付部21に設けられる。ここで、取付部21と光反射部材10との間に磁石40の厚さ分だけ空間(スペース)が形成される。よって、磁石40の厚さを適切な値に設定することにより、光学デバイス1は、取付部21とともに光反射部材10が所定軸周りに揺動するときに、光反射部材10と支持部材30とが接触しない構造にすることが可能となる。これにより、支持部材30を有する場合でも、支持部材30の幅を小さくすることができ、光学デバイス1を更に小型化することができる。
Thus, according to the
また、本実施形態における光学デバイス1によれば、磁石40との間に駆動力を発生させ、取付部21を揺動させるように構成された磁界発生手段を備えるので、例えば磁界発生手段としてコイル41とコイルに交流電流を供給する電源とを用いることにより、磁石40との間に電磁力を発生させ、容易に取付部21を揺動させることができる。
Further, according to the
また、本実施形態における光学デバイス1によれば、磁石40として永久磁石が用いられるので、取付部21の剛性が高められるとともに、コイル41及び電源との間に更に大きな電磁力を発生させることができる。
Further, according to the
また、本実施形態における光学デバイス1によれば、磁石40が光反射部材10の凹部12に嵌合されるので、光反射部材10と磁石40とのアライメントが容易になる。
Moreover, according to the
また、本実施形態における光学デバイス1によれば、取付部22が磁石40と略同一の形状を有するので、磁石40を取付部22に設ける際に、アライメントが容易になる。
Moreover, according to the
また、本実施形態における光学デバイス1によれば、軸部材20と光反射部材10とが異なる部材として形成されるので、軸部材20と光反射部材10とを一体形成する場合に制約を受けていた長さ、幅、厚さなどの制約を受けずに、長さ、幅、厚さなどをそれぞれ最適な値に設定して軸部材20と光反射部材10とを形成することが可能となる。これにより、光学デバイス1を容易に設計することができる。
Moreover, according to the
また、本実施形態における光学デバイス1によれば、軸部材20と支持部材30とが一体形成されるので、軸部材20と支持部材30との接続部分の剛性が高まる。これにより、取付部21が軸A周りに揺動するときに、軸部材20と支持部材30との接続部分における破断や破損のおそれを低減することができる。
Moreover, according to the
(第2実施形態)
図5及び図6は、本発明に係る光学デバイスの第2実施形態を示すものであり、図5は、本発明に係る光学デバイスの第2実施形態における光反射部材を説明する表面図及び裏面図である。なお、前述した第1実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
5 and 6 show a second embodiment of the optical device according to the present invention, and FIG. 5 shows a front view and a back surface for explaining the light reflecting member in the second embodiment of the optical device according to the present invention. FIG. Note that the same components as those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図5(a)に示すように、光反射部材10の表面には、第1実施形態と同様に、入射した光を反射する金属膜11が成膜されている。また、図5(b)に示すように、光反射部材10の裏面には、略中心部に介在部材13が設けられている。介在部材13は、例えばシリコン基板をエッチング加工することにより、光反射部材10と一体形成されてもよいし、光反射部材10とは異なる部材として形成し、接着剤などで光反射部材10の裏面に接合されてもよい。なお、介在部材13の形状は、平面視したときに取付部22と略同一の形状に成形されるのが好ましい。
As shown in FIG. 5A, a
図6は、本発明に係る光学デバイスの第2実施形態における構成を説明する側方断面図である。なお、同図は第1実施形態における図4に対応するものである。図6に示すように、取付部21の一方の面(図6において下側の面)には、図示しない接着剤を介して磁石40が接合されている。また、取付部21の他方の面(図6において上側の面)には、図示しない接着剤を介して介在部材13が接合されている。これにより、光反射部材10が介在部材13を介して取付部21に設けられる。ここで、取付部21と光反射部材10との間に介在部材13の厚さ分だけ空間(スペース)が形成される。よって、介在部材13の厚さを適切な値に設定することにより、光学デバイス1は、取付部21とともに光反射部材10が軸A周りに揺動するときに、光反射部材10と枠部(フレーム)32とが接触しない構造にすることが可能となる。
FIG. 6 is a side sectional view for explaining the configuration of the optical device according to the second embodiment of the present invention. This figure corresponds to FIG. 4 in the first embodiment. As shown in FIG. 6, the
本実施形態では、光反射部材10が介在部材13を介して取付部21に設けられるようにしたが、これに限定されず、光反射部材10を取付部21の他方の面に直接設けるようにしてもよい。
In the present embodiment, the
なお、取付部21の一方の側(図6において下側)に磁石40を設け、取付部21の他方の側(図6において下側)に光反射部材10(及び介在部材13)を設けるようにしたので、光反射部材10(及び介在部材13)、軸部材20、並びに磁石40から構成される振動系の重心を容易に制御することができる。すなわち、光反射部材10(及び介在部材13)、軸部材20、並びに磁石40におけるそれぞれの大きさ及び位置を適切に設定することにより、当該振動系の重心位置(図1に示したX軸方向、Y軸方向、Z軸方向の位置)を軸A上に配置することが可能となる。
The
このように、本実施形態における光学デバイス1によれば、第1実施形態と同様に、磁石40が取付部21に設けられるので、取付部の剛性が高められる。これにより、取付部21に設けられた光反射部材10に生じるたわみ(ゆがみ)を抑制することができる。また、光反射部材10が取付部21に設けられるので、光反射部材10は弾性支持部22と接続せずに取付部21を介して軸部材20と接続される。これにより、取付部21が軸A周りに揺動するときに、弾性支持部22のねじり変形による力が磁石40により緩和されるので、従来の光反射部材において弾性支持部との接続部分に生じていたたわみ(ゆがみ)を抑制することができる。また、光反射部材10が取付部21より大きい面積を有する。ここで、弾性支持部22は取付部21に接続され、取付部21は光反射部材10より面積が小さいので、光学デバイス1は、弾性支持部22が光反射部材10の端部より部分Bだけ内側に入り込む構造になる。これにより、弾性支持部が光反射部材の端部に接続されていた従来の光学デバイスと比較して、軸部材20の長さを短くすることができ、光学デバイス1を小型化することができる。また、例えばシリコン基板などの材料から光学デバイス1を製造する場合に、同じ面積の材料から製造できる光学デバイス1の数を増やすことができ、光学デバイス1の製造コストを低減することできる。さらに、第1実施形態と異なり、取付部21の一方の面に磁石40が設けられ、取付部21の他方の面に光反射部材10が設けられるので、光反射部材10、軸部材20、及び磁石40から構成される振動系の重心を軸部材20の中心軸、すなわち軸A上に配置することが可能となる。これにより、取付部21が軸A周りに揺動するときに、ねじれ以外の振動を抑制することができる。また、光反射部材10による反射光の軌跡が、精度良く、直線状になるので、描写する画像のゆがみを防止し、光学デバイス1の制御が容易になる。
Thus, according to the
また、本実施形態における光学デバイス1によれば、第1実施形態と同様に、磁石40との間に駆動力を発生させ、取付部21を揺動させるように構成された磁界発生手段を備えるので、例えば磁界発生手段としてコイル41とコイルに交流電流を供給する電源とを用いることにより、磁石40との間に電磁力を発生させ、容易に取付部21を揺動させることができる。
Further, according to the
また、本実施形態における光学デバイス1によれば、第1実施形態と同様に、磁石40として永久磁石が用いられるので、取付部21の剛性が高められるとともに、コイル41及び電源との間に更に大きな電磁力を発生させることができる。
Moreover, according to the
また、本実施形態における光学デバイス1によれば、光反射部材10が介在部材13を介して取付部21に設けられる。ここで、取付部21と光反射部材10との間に介在部材13の厚さ分だけ空間(スペース)が形成される。よって、介在部材13の厚さを適切な値に設定することにより、光学デバイス1は、取付部21とともに光反射部材10が軸A周りに揺動するときに、光反射部材10と支持部材30とが接触しない構造にすることが可能となる。これにより、支持部材30を有する場合でも、支持部材30の幅を小さくすることができ、光学デバイス1を更に小型化することができる。
Moreover, according to the
また、本実施形態における光学デバイス1によれば、取付部2が介在部材13と略同一の形状を有するので、介在部材13を取付部21に設ける際に、アライメントが容易になる。
Moreover, according to the
また、本実施形態における光学デバイス1によれば、第1実施形態と同様に、軸部材20と光反射部材10とが異なる部材として形成されるので、軸部材20と光反射部材10とを一体形成する場合に制約を受けていた長さ、幅、厚さなどの制約を受けずに、長さ、幅、厚さなどをそれぞれ最適な値に設定して軸部材20と光反射部材10とを形成することが可能となる。これにより、光学デバイス1を容易に設計することができる。
Further, according to the
また、本実施形態における光学デバイス1によれば、第1実施形態と同様に、軸部材20と支持部材30とが一体形成されるので、軸部材20と支持部材30との接続部分の剛性が高まる。これにより、取付部21が軸A周りに揺動するときに、軸部材20と支持部材30との接続部分における破断や破損のおそれを低減することができる。
Further, according to the
(光スキャナー)
前述の光学デバイス1は、光反射部材10を備えているため、例えば、レーザープリンター、バーコードリーダー、走査型共焦点レーザー顕微鏡、イメージング用ディスプレイなどの画像形成装置に備える光スキャナーに好適に適用することができる。なお、本発明に係る光スキャナーは、前述した光学デバイス1と同様の構成であるため、その説明を省略する。
(Optical scanner)
Since the
このように、本発明に係る光スキャナーによれば、前述した本発明に係る光学デバイス1を備えるので、光反射部材10に生じるたわみ(ゆがみ)を抑制することができるとともに、小型化することができる。これにより、光反射部材10と軸部材20とから構成される振動系における振動数(周波数)をより高くし、光反射部材10が軸A周りに揺動するときの振れ角をより大きくすることができ、走査範囲の広い光スキャナーを実現することができる。
As described above, according to the optical scanner according to the present invention, since the
(画像形成装置)
次に、図7を参照して本発明に係る画像形成装置について説明する。図7は、本発明に係る光スキャナーを備える画像形成装置の一例を説明する概略図である。
(Image forming device)
Next, an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of an image forming apparatus including an optical scanner according to the present invention.
図7に示す画像形成装置(イメージングディスプレイ)119は、本発明に係る光スキャナーである光学デバイス1と、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色の光源191、192、193と、クロスダイクロイックプリズム(Xプリズム)194と、ガルバノミラー195と、固定ミラー196と、スクリーン197とを備えている。
An image forming apparatus (imaging display) 119 shown in FIG. 7 includes an
このような画像形成装置119にあっては、光源191、192、193からクロスダイクロイックプリズム194を介して光学デバイス1(の光反射部材10)に各色の光が照射される。このとき、光源191からの赤色の光と、光源192からの緑色の光と、光源193からの青色の光とが、クロスダイクロイックプリズム194にて合成される。そして、光反射部材10で反射した光(3色の合成光)は、ガルバノミラー195で反射した後に、固定ミラー196で反射し、スクリーン197上に照射される。
In such an
その際、光学デバイス1の動作(取付部21の軸線X周りの揺動)により、光反射部材10で反射した光は、スクリーン197の横方向に走査(主走査)される。一方、ガルバノミラー195の軸線Y周りの回動により、光反射部材10で反射した光は、スクリーン197の縦方向に走査(副走査)される。また、各色の光源191、192、193から出力される光の強度は、図示しないホストコンピュータから受けた画像情報に応じて変化する。
At this time, the light reflected by the
このように、本発明に係る画像形成装置119によれば、前述した本発明に係る光スキャナーを備えるので、光反射部材10と軸部材20とから構成される振動系における振動数(周波数)をより高くし、光反射部材10が軸線X周りに揺動するときの振れ角をより大きくすることができる。これにより、高解像度の画像を形成することができ、優れた描画特性を有する画像形成装置119を実現することができる。
As described above, according to the
なお、前述の各実施形態の構成を組み合わせたり或いは一部の構成部分を入れ替えたりしてもよい。また、本発明の構成は、前述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。 In addition, you may replace the structure of each above-mentioned embodiment, or may replace some components. The configuration of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention.
1…光学デバイス、10…光反射部材、12…凹部、13…介在部材、20…軸部材、21…取付部、22…弾性支持部、30…支持部材、31…固定部、32…枠部(フレーム)、40…磁石、41…コイル、119…画像形成装置。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記取付部に設けられ、強磁性体である剛性部と、
前記剛性部を介して前記取付部に設けられ、前記取付部より大きい面積を有する光反射部と、
前記剛性部との間に駆動力を発生させ、前記取付部を揺動させる磁界発生部と、を備え、
前記光反射部は凹部を有し、
前記剛性部が前記凹部に嵌合されることを特徴とする光学デバイス。 A shaft portion having a plate-like attachment portion, and an elastic support portion that supports the attachment portion so as to be swingable around a predetermined axis;
A rigid portion which is provided in the mounting portion and is a ferromagnetic material;
A light reflecting portion provided on the mounting portion via the rigid portion, and having a larger area than the mounting portion;
A magnetic field generating part that generates a driving force between the rigid part and swings the attachment part,
The light reflecting portion has a recess;
The optical device, wherein the rigid portion is fitted into the concave portion.
前記軸部と前記支持部とが一体形成されることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の光学デバイス。 A support portion for supporting the shaft portion;
The optical device according to any one of claims 1 to 4, wherein the shaft portion and the support portion are integrally formed.
前記取付部の一方の面に設けられ、永久磁石である剛性部と、
前記取付部の他方の面に設けられる介在部と、
前記介在部を介して前記取付部に設けられ、前記取付部より大きい面積を有する光反射部と、
前記剛性部との間に駆動力を発生させ、前記取付部を揺動させる磁界発生部と、を備え、
前記永久磁石の1対の磁極が、前記光反射部材の平面視にて、前記所定軸を挟んで設けられることを特徴とする光学デバイス。 A shaft portion having a plate-like attachment portion, and an elastic support portion that supports the attachment portion so as to be swingable around a predetermined axis;
A rigid portion that is provided on one surface of the mounting portion and is a permanent magnet;
An interposition part provided on the other surface of the mounting part;
A light reflecting portion provided in the attachment portion via the interposition portion, and having a larger area than the attachment portion;
A magnetic field generating part that generates a driving force between the rigid part and swings the attachment part,
An optical device, wherein a pair of magnetic poles of the permanent magnet is provided across the predetermined axis in plan view of the light reflecting member.
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