JPH04198807A - Displacement enlarging device - Google Patents

Displacement enlarging device

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JPH04198807A
JPH04198807A JP33272490A JP33272490A JPH04198807A JP H04198807 A JPH04198807 A JP H04198807A JP 33272490 A JP33272490 A JP 33272490A JP 33272490 A JP33272490 A JP 33272490A JP H04198807 A JPH04198807 A JP H04198807A
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JP
Japan
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displacement
force acting
electromagnetic actuator
sections
stress concentration
Prior art date
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Pending
Application number
JP33272490A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomohiro Oikawa
及川 智博
Michio Doke
教夫 道家
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04198807A publication Critical patent/JPH04198807A/en
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  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the displacement enlarging accuracy of the title device by using a state, where a prescribed voltage is applied in order to make the close adhesion between an electromagnetic actuator and a force applying section perfect, as a displacement starting point. CONSTITUTION:When, for example, reverse forces are applied to force acting sections C1 and C2 as tensile forces, blocks B1 and B3 respectively rotate clockwise and counterclockwise and the entire body of this displacement enlarging device deforms to an arch-like shape. When, on the contrary, a pair of compressive forces are applied to the sections C1 and C2, the entire body of the device deforms to an upward arch shape. Accordingly, the displacement of the sections C1 and C2 is enlarged by utilizing this deformation. In addition, a prescribed voltage V<p> is applied so that electromagnetic actuators 13 and 15 can be closely attached to a fixed frame 17 and sections C1 and C2, respectively, during the standby time from time ta to time tb and the time tb when the state is stabilized is used as a displacement starting point. When the actuators 13 and 15 are driven synchronously to optical scanning and a cylinder lens 2A is made to make single harmonic motion in the direction of the optical axis after the voltage Vp is applied, excellent correction of the curvature of field can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電磁アクチュエータの微小な変位を拡大する
変位拡大装置に関し、レーザプリンタ等の光走査光学系
の光学素子を微小駆動する場合などに好適な変位拡大装
置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a displacement magnification device that magnifies minute displacement of an electromagnetic actuator, and is suitable for minutely driving optical elements of optical scanning optical systems such as laser printers. The present invention relates to a suitable displacement magnifying device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

圧電素子、電歪素子、磁歪素子等の電磁アクチュエータ
は応答が正確で且つ高速の駆動が可能であり種々の分野
に変位手段として使用されている。
Electromagnetic actuators such as piezoelectric elements, electrostrictive elements, and magnetostrictive elements have accurate responses and can be driven at high speed, and are used as displacement means in various fields.

しかし、これら電磁アクチュエータは変位量が小さいの
で使用目的によっては電磁アクチュエータの変位量を拡
大する変位拡大装置が必要となる。
However, since these electromagnetic actuators have a small displacement, depending on the purpose of use, a displacement magnifying device is required to magnify the displacement of the electromagnetic actuator.

例えば、光走査装置に於いて被走査面上における光スポ
ツト径の変動の原因となる結像光学系の像面湾曲を除去
するために、光源である半導体レーザーや結像レンズ等
を光走査に同期して変位することが知られているし、最
近では光源と光偏向装置の間にあるシリンダーレンズを
光軸方向へ変位させて像面湾曲の除去・軽減を行うこと
が提案されている。このような像面湾曲の補正に必要な
シリンダーレンズ等の変位量は通常100μmであるが
、電磁アクチュエータの変位量は通常数10μm程度で
あり、数倍ないし数10倍の変位拡大が必要となる。
For example, in an optical scanning device, in order to eliminate field curvature of the imaging optical system, which causes fluctuations in the diameter of the light spot on the scanned surface, the light source such as a semiconductor laser or an imaging lens is used for optical scanning. It is known that the cylinder lenses are displaced synchronously, and recently it has been proposed to displace the cylinder lens between the light source and the optical deflection device in the optical axis direction to eliminate or reduce field curvature. The amount of displacement of a cylinder lens, etc. required to correct such field curvature is usually 100 μm, but the amount of displacement of an electromagnetic actuator is usually about several tens of μm, and the displacement must be increased several to several tens of times. .

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

そこで、構成が簡単で、且つ設計上の拡大倍率を周波数
特性良く実現できる変位拡大装置が既に提案されている
。その変位拡大装置を図面に従って説明する。
Therefore, a displacement magnifying device that has a simple configuration and can realize a designed magnification factor with good frequency characteristics has already been proposed. The displacement magnifying device will be explained according to the drawings.

第9図はその変位拡大装置の一例を示している。FIG. 9 shows an example of the displacement magnifying device.

この例では、変位拡大装置は3つのブロック部B1〜B
3と、力作用部C1,C2と、応力集中部D1〜D4と
を有する。ブロック部B1〜B3は矩形形状で直線状に
配列され、さらにその配列の長手方向両端部に力作用部
C1と02とが配備されている。これらブロック部B1
〜B3と力作用部C1,C2相互の間は応力集中部D1
〜D4により連結されている。
In this example, the displacement magnifying device includes three block parts B1 to B.
3, force acting parts C1 and C2, and stress concentration parts D1 to D4. The block parts B1 to B3 are linearly arranged in a rectangular shape, and force acting parts C1 and 02 are provided at both longitudinal ends of the arrangement. These block parts B1
~Between B3 and the force acting parts C1 and C2 is a stress concentration part D1
- Connected by D4.

これらブロック部81〜B3、力作用部C1゜C2,応
力集中部D1〜D4は全体が単一の材料で一体的に構成
されている。変位の拡大は以下に説明するように応力集
中部の変形により行われるので、変位拡大装置の材料は
変位拡大に必要な応力集中部の変形が弾性変形として実
現されるような材料が用いられる。
These block portions 81 to B3, force acting portions C1 and C2, and stress concentration portions D1 to D4 are all integrally constructed of a single material. Since the displacement is expanded by deforming the stress concentration part as explained below, the material used for the displacement expansion device is such that the deformation of the stress concentration part required for displacement expansion is realized as elastic deformation.

応力集中部Di、D4とD2.D3とはブロック部の幅
方向、即ち第9図の上下方向で形成位置が異なっている
。このため、変位拡大装置の長手方向に於いて互いに逆
向きの力を力作用部に作用させるとブロック部B1とB
3には、互いに逆向きの偶力が作用することになる。
Stress concentration parts Di, D4 and D2. The formation position differs from D3 in the width direction of the block portion, that is, in the vertical direction in FIG. Therefore, when forces acting in opposite directions to each other in the longitudinal direction of the displacement magnifying device are applied to the force acting parts, the block parts B1 and B
3, a couple of forces in opposite directions will act on each other.

例えば、上記逆向きの力が引っ張り力であると第10図
に示すようにブロック部B1は時計回り。
For example, if the force in the opposite direction is a tensile force, the block portion B1 rotates clockwise as shown in FIG.

ブロック部B3は反時計回りに回転し、変位拡大装置の
全体は図のように下向きの弓形に変形する。
The block portion B3 rotates counterclockwise, and the entire displacement magnifying device deforms into a downward arcuate shape as shown in the figure.

逆に力作用部C1,C2に一対の圧縮力を作用すると゛
、変形は第11図に示すように上向きの弓形になる。従
って、この弓なりの変形を利用して力作用部の変位をこ
の変位と直交する方向へ拡大することができるに の第9図〜第11図の例ではブロック部は3つであるが
、これに限らずブロック部は5個でもよいし、7個以上
の奇数個のブロック部を有するように変位拡大装置を構
成することもできる。なお、移動物体を直接、中央に配
置すればブロックの個数は適数個になる。
Conversely, when a pair of compressive forces is applied to the force acting portions C1 and C2, the deformation becomes an upward arcuate shape as shown in FIG. Therefore, the displacement of the force-applying part can be expanded in the direction orthogonal to this displacement by utilizing this arched deformation.In the example shown in Figs. 9 to 11, there are three block parts, but this However, the number of block parts may be five, or the displacement amplifying device may be configured to have an odd number of seven or more block parts. Note that if the moving object is placed directly in the center, the number of blocks will be an appropriate number.

次に第9図〜第11図に示す例に即して、変位の拡大率
を説明する。
Next, the magnification rate of displacement will be explained based on the examples shown in FIGS. 9 to 11.

上に説明した例に於いて拡大された変位量はブロック部
B1とB3の互いに逆向きの回転により・生じているこ
とはは明らかである。
It is clear that the increased displacement in the example described above is caused by the rotation of the block parts B1 and B3 in opposite directions.

そこで第12図に示すようにブロック部Blにつき、そ
の長さをa、ブロック部幅方向に於ける応力集中部Di
、D2間の距離をbとし、第13図に示すようにブロッ
ク部B1を、その両端をそれぞれX、Y軸上に拘束され
た棒状体として考える。また、力作用部に力の作用して
いない状態を符号Bl、(第9図の状態に対応)とし、
圧縮力の作用により変位拡大装置が第11図のように上
向き弓なりに変形したときの状態を符号B1□で表し、
この変形に伴うX、Y軸上の変位をu、、u。
Therefore, as shown in FIG. 12, for the block portion Bl, its length is a, and the stress concentration portion Di in the width direction of the block portion is
, D2 is assumed to be b, and as shown in FIG. 13, the block portion B1 is considered as a rod-shaped body whose both ends are restrained on the X and Y axes, respectively. In addition, the state in which no force is acting on the force acting part is denoted by Bl (corresponding to the state in FIG. 9),
The state when the displacement magnifying device is deformed in an upward arched manner as shown in FIG. 11 due to the action of the compressive force is represented by the symbol B1□,
The displacements on the X and Y axes due to this deformation are defined as u,,u.

とする。shall be.

このとき、明らかに次の関係が成り立つ。At this time, the following relationship clearly holds.

a2+b2= (a−u、) 2+ (b+u、)= 
a2+b”+u、”+u、”−2au、+2bu。
a2+b2= (a-u,) 2+ (b+u,)=
a2+b"+u,"+u,"-2au,+2bu.

u、、uアがa、bに比して微小量であることを考慮し
、u、、u、の2乗の項を他の項に対して無視すると5
次の関係が得られる。
Considering that u, , ua are minute quantities compared to a and b, and ignoring the square term of u, , u, compared to other terms, we get 5.
The following relationship is obtained.

2 (au、−bu、)=0 これから変位の拡大率(: u 、/ u 、)は(a
/b)となることが分かる。
2 (au, -bu,)=0 From now on, the expansion rate of displacement (: u, / u,) is (a
/b).

a =9.0mm、b =1.5+amとした場合の第
9図の変位拡大装置の拡大変位量の駆動周波数特性を有
限要素法によりシミュレーションした結果を第14図に
示す、駆動源すなわち変位拡大装置の両端部の力作用部
に変位を与える電磁アクチュエータとしては積層型圧電
アクチュエータを用いた。この積層型圧電アクチュエー
タの変位量は図において破線52に示すように周波数0
から3000Hzまで略10μm程度で安定している。
Figure 14 shows the results of simulating the driving frequency characteristics of the enlarged displacement of the displacement magnifying device shown in Fig. 9 using the finite element method when a = 9.0 mm and b = 1.5 + am. A laminated piezoelectric actuator was used as the electromagnetic actuator for displacing the force acting parts at both ends of the device. The amount of displacement of this laminated piezoelectric actuator is determined by the frequency 0 as shown by the broken line 52 in the figure.
It is stable at approximately 10 μm from 3000 Hz to 3000 Hz.

周波数Oのときの拡大変位量u、−点鎖線52で示すよ
うに、51.3μmである。一方、理論的に求めた拡大
率(a/b)は9.0/1.5=6であり、積層型圧電
アクチュエータの変位量u、=9.3を用いると理論上
の拡大変位量は55.8μmとなりシミュレーションの
結果と良く一致する。
The enlarged displacement amount u at the frequency O is 51.3 μm, as shown by the − dotted chain line 52. On the other hand, the theoretically determined expansion ratio (a/b) is 9.0/1.5=6, and using the displacement u of the laminated piezoelectric actuator = 9.3, the theoretical expansion displacement is It is 55.8 μm, which agrees well with the simulation result.

また翻動周波数3000Hzに対しては、シミュレーシ
ョンによる拡大変位量61μmに対して理論上の値は6
0μmで両者は極めて良く一致する。このことはこの変
位拡大装置の設計が容易であることを意味している。
In addition, for a rolling frequency of 3000 Hz, the theoretical value is 61 μm for the expanded displacement amount in the simulation.
At 0 μm, the two coincide extremely well. This means that the design of this displacement magnifying device is easy.

しかしながら、上記で説明した変位拡大装置は圧電アク
チュエータは、変位拡大機構に接着剤等により固定され
るのが普通なので、圧電アクチュエータと変位拡大機構
は、完全に密着しているとは言えない。
However, in the displacement amplifying device described above, the piezoelectric actuator is usually fixed to the displacement amplifying mechanism with an adhesive or the like, so it cannot be said that the piezoelectric actuator and the displacement amplifying mechanism are in complete contact with each other.

圧電アクチュエータと変位拡大機構が不完全な密着のま
ま、圧電アクチュエータに電圧を印加し、電圧Ovを振
動の起点とすると精度の良い振動は得られない。また、
密着が不完全なまま、駆動すると、振動の初期で、圧電
アクチュエータと変位拡大機構がぶつかるため衝撃がお
こり、後の振動に影響を与える問題もある。
If a voltage is applied to the piezoelectric actuator while the piezoelectric actuator and the displacement magnification mechanism are in incomplete contact with each other, and the voltage Ov is used as the starting point of vibration, accurate vibration cannot be obtained. Also,
If the piezoelectric actuator and the displacement magnification mechanism are driven with incomplete contact, the piezoelectric actuator and the displacement magnification mechanism will collide at the beginning of vibration, causing a shock that will affect later vibrations.

本発明は、このような点に注目して考案されたものであ
り、その目的は上記変位拡大装置の電圧印加方法を工夫
することにより、変位拡大の精度を向上させることにあ
る。
The present invention has been devised with attention to these points, and its purpose is to improve the accuracy of displacement magnification by devising a method of applying voltage to the displacement magnifying device.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の変位拡大装置は、矩形形状を有する複数のブロ
ック部が直線状に配されるとともに、ブロック部配列の
長手方向両端部に電磁アクチュエータの変形力を受ける
ための力作用部を有し、各ブロック部間およびブロック
部と力作用部との間が応力集中部より連結されて、全体
が一体的に形成され、両端部の力作用部に互いに逆向き
の1対の変形力を長手方向へ作用させたとき、応力集中
部の変形により全体が弓なりに変形するように、各応力
集中部の位置が定められ、変形力の作用による両端部の
変位を、上記弓なりの変形の振幅として拡大するように
構成された。電磁アクチュエータの微小な変位を拡大す
る変位拡大装置であって、前記電磁アクチュエータと前
記力作用部間の密着を完全にするための所定の電圧を印
加した状態を、変位の開始点とするように構成されてい
る。
The displacement magnification device of the present invention has a plurality of rectangular block portions arranged in a straight line, and has force acting portions at both ends in the longitudinal direction of the block portion array for receiving the deforming force of the electromagnetic actuator. Each block part and the block part and the force acting part are connected by the stress concentration part, and the whole is integrally formed, and a pair of deforming forces in opposite directions are applied to the force acting part at both ends in the longitudinal direction. The position of each stress concentration area is determined so that when the force is applied to the stress concentration area, the entire body deforms in a bow due to the deformation of the stress concentration area, and the displacement of both ends due to the action of the deformation force is magnified as the amplitude of the bow deformation. configured to do so. A displacement magnifying device for magnifying minute displacement of an electromagnetic actuator, the displacement starting point being a state in which a predetermined voltage is applied for perfecting the close contact between the electromagnetic actuator and the force acting part. It is configured.

〔作  用〕[For production]

本発明は上述の不具合を改良するために、電磁アクチュ
エータへの圧力印加を電圧により実現するものである。
In order to improve the above-mentioned problems, the present invention realizes the application of pressure to the electromagnetic actuator using a voltage.

すなわち、振動の開始時、予め設定された電圧を電磁ア
クチュエータに印加し、電磁アクチュエータを数μm変
位させる。それ以後は、この位置を基準として、所定の
振動が起こるように電磁アクチュエータに電圧を印加す
ればよい。
That is, at the start of vibration, a preset voltage is applied to the electromagnetic actuator to displace the electromagnetic actuator by several μm. Thereafter, a voltage may be applied to the electromagnetic actuator so that a predetermined vibration occurs with this position as a reference.

通常、接着による電磁アクチュエータと変位拡大機構の
間隙は1μm以下であるので、振動の開始時、電磁アク
チュエータに加える電圧は数10V、つまり電磁アクチ
ュエータの膨張は2μm程度で充分である。このように
、振動の初期時に、予め、ある電圧を電磁アクチュエー
タに印加しておき、その位置を振動の起点とすれば、精
度の良い確実な振動が得られる。
Usually, the gap between the electromagnetic actuator and the displacement magnification mechanism due to adhesion is 1 μm or less, so at the start of vibration, the voltage applied to the electromagnetic actuator is several tens of volts, that is, the expansion of the electromagnetic actuator is sufficient to be about 2 μm. In this way, by applying a certain voltage to the electromagnetic actuator in advance at the initial stage of vibration and using that position as the starting point of vibration, accurate and reliable vibration can be obtained.

なお、振動の初期時から電磁アクチュエータに圧力を加
える方法としては、ネジにょる圧力印加等も考えられる
が、機械的に圧力を加えると、常時、電磁アクチュエー
タに圧力が加わるため、電磁アクチュエータの寿命に影
響を与え、好ましくない。
Note that applying pressure using a screw may be considered as a method of applying pressure to the electromagnetic actuator from the initial stage of vibration, but if pressure is applied mechanically, pressure is constantly applied to the electromagnetic actuator, so the life of the electromagnetic actuator may be shortened. undesirable.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の詳細な説明する。 The present invention will be explained in detail below.

第1図に本発明に係る変位拡大装置に係る一実施例の構
成図を示す。
FIG. 1 shows a configuration diagram of an embodiment of a displacement amplifying device according to the present invention.

本実施例にかかる変位拡大装置i10は3つのブロック
部B1〜B3と、力作用部CI、C2と、応力集中部D
1〜D4と、力作用部C1,C2に一端が密着された電
磁アクチュエータ13.15と、それら電磁アクチュエ
ータ13.15の他端が密着された固定枠17とから構
成されている。
The displacement magnification device i10 according to this embodiment includes three block parts B1 to B3, force acting parts CI and C2, and a stress concentration part D.
1 to D4, electromagnetic actuators 13.15 whose one ends are in close contact with the force acting parts C1 and C2, and a fixed frame 17 with the other ends of these electromagnetic actuators 13.15 in close contact.

ブロック部B1〜B3は矩形形状で直線状に配列され、
さらにその配列の長手方向両端部に力作用部C1と02
とが配備されている。これらブロック部B1〜B3と力
作用部C1,C2相互の間は応力集中部D1〜D4によ
り連結されている。
The block parts B1 to B3 are rectangular and linearly arranged,
Furthermore, force acting portions C1 and 02 are provided at both ends of the array in the longitudinal direction.
are in place. These block portions B1 to B3 and force acting portions C1 and C2 are connected to each other by stress concentration portions D1 to D4.

また、この電磁アクチュエータ13.15は、先に説明
した変位量略1oμmの積層型圧電アクチュエータを2
つずつ直列に組み合わせて、変位量40μmを実現した
ものである。
In addition, this electromagnetic actuator 13.15 is composed of two laminated piezoelectric actuators with a displacement of approximately 1 μm as described above.
By combining them in series, a displacement of 40 μm was achieved.

変位拡大装置1oの中央のブロック部B2には、後述す
る光走査装置における像面湾曲の補正用のシリンダーレ
ンズ2Aが固着されている。
A cylinder lens 2A for correcting field curvature in an optical scanning device, which will be described later, is fixed to a central block portion B2 of the displacement magnifying device 1o.

ブロック部B1〜B3、力作用部C1,C2、応力集中
部D1〜D4は全体が単一の材料で一体的に構成され。
The block parts B1 to B3, the force acting parts C1 and C2, and the stress concentration parts D1 to D4 are all integrally formed of a single material.

変位の拡大は応力集中部の変形により行われるので、変
位拡大装置の材料は変位拡大に必要な応力集中部の変形
が弾性変形として実現されるような材料が用いられる。
Since the displacement is expanded by deformation of the stress concentration part, the material used for the displacement expansion device is such that the deformation of the stress concentration part required for displacement expansion is realized as elastic deformation.

応力集中部Di、D4とD2.D3とはブロック部の幅
方向即ち第1図の上下方向で形成位置が異なっている。
Stress concentration parts Di, D4 and D2. The formation position differs from D3 in the width direction of the block portion, that is, in the vertical direction in FIG.

このため、変位拡大装置の長手方向に於いて互いに逆向
きの力を力作用部に作用させるとブロック部B1とB3
には、互いに逆向きの偶力が作用することになる。
Therefore, when forces in opposite directions are applied to the force acting parts in the longitudinal direction of the displacement magnifying device, the block parts B1 and B3
Couples in opposite directions act on each other.

例えば上記逆向きの力が引っ張り力であるとブロック部
B1は時計回り、ブロック部B3は反時計回りに回転し
、変位拡大装置の全体は下向きの弓形に変形する。逆に
一力作用部C1,C2に一対の圧縮力を作用すると、変
形は上向きの弓形になる。従って、この弓なりの変形を
利用して力作用部の変位をこの変位と直交する方向へ拡
大することができる。
For example, if the above-mentioned opposite force is a tensile force, the block portion B1 rotates clockwise, the block portion B3 rotates counterclockwise, and the entire displacement magnifying device deforms into a downward arcuate shape. Conversely, when a pair of compressive forces is applied to the single-force application portions C1 and C2, the deformation becomes an upward arcuate shape. Therefore, by utilizing this arched deformation, the displacement of the force applying portion can be expanded in a direction perpendicular to this displacement.

次に、本実施例の変位拡大装置を利用する光走査装置に
おける像面湾曲の補正機構について第2図に従って説明
する。
Next, a correction mechanism for field curvature in an optical scanning device using the displacement magnifying device of this embodiment will be explained with reference to FIG.

第2図に於いて、半導体レーザーLDとコリメートレン
ズCLにより構成されれる光源装置1からの平行な光束
はアパーチュア8でビーム形状を整形されたのち、副走
査対応方向(図面に直交する方向)にのみパワーを持つ
シリンダーレンズ2Aにより回転多面鏡3の偏向反射面
4の近傍に主走査対応方向に長い線像として結像する。
In Fig. 2, the parallel light beam from the light source device 1, which is composed of a semiconductor laser LD and a collimating lens CL, is shaped into a beam shape by an aperture 8, and then is directed in a direction corresponding to sub-scanning (a direction perpendicular to the drawing). The cylindrical lens 2A having only one power forms an image in the vicinity of the deflection reflection surface 4 of the rotating polygon mirror 3 as a long line image in the direction corresponding to the main scanning.

偏向反射面4により反射された光束は回転多面鏡3の回
転により偏向され、レンズ5,6により構成されるfθ
レンズに入射し、同fθレンズの作用により被走査面7
上に光スポットとして結像して被走査面7を光走査する
The light beam reflected by the deflection reflecting surface 4 is deflected by the rotation of the rotating polygon mirror 3, and is reflected by the fθ formed by the lenses 5 and 6.
It enters the lens, and due to the action of the same fθ lens, the surface to be scanned 7
An image is formed as a light spot on the surface and the surface to be scanned 7 is scanned with light.

fθレンズは主走査方向の像面湾曲を極めて良好に補正
されているが、副走査方向には第3図に示すような像面
湾曲を有する。このときシリンダーレンズ2Aを、第4
図に示すような正弦曲線に従って変位させると副走査方
向の像面湾曲を第5図のように軽減できる。なお第4図
でβはfθレンズの副走査方向の結像倍率である。
The fθ lens has field curvature in the main scanning direction that is very well corrected, but has field curvature in the sub-scanning direction as shown in FIG. 3. At this time, the cylinder lens 2A is
By displacing the lens according to the sinusoidal curve shown in the figure, the curvature of field in the sub-scanning direction can be reduced as shown in FIG. Note that in FIG. 4, β is the imaging magnification of the fθ lens in the sub-scanning direction.

第4図の正弦曲線は、偏向光束の偏向角をθとして 0.1322・cO5(θ+0.5033) +amと
表すことができ、その周波数は光走査速度から2.8k
Hzとなる。
The sine curve in Figure 4 can be expressed as 0.1322 cO5 (θ + 0.5033) + am, where the deflection angle of the deflected light beam is θ, and its frequency is 2.8 k from the optical scanning speed.
Hz.

従って、シリンダーレンズ2Aに周波数2.8kHzで
振幅264μmの単振動を行わせれば、副走査方向の像
面湾曲を第5図のように改良できる。
Therefore, by making the cylinder lens 2A perform a simple harmonic motion with a frequency of 2.8 kHz and an amplitude of 264 μm, the curvature of field in the sub-scanning direction can be improved as shown in FIG.

この単振動を実現するために、第1図の如き変位装置を
使用する。
In order to realize this simple harmonic motion, a displacement device as shown in FIG. 1 is used.

ここで、第6図〜第8図を参照しつつ、本実施例の電圧
印加方法を説明する。
Here, the voltage application method of this embodiment will be explained with reference to FIGS. 6 to 8.

第6図は本実施例の電圧印加の方法を示した図であり、
横軸に時間、縦軸に電磁アクチュエータ13.15に印
加する電圧をとっている。本実施例では、時間taから
時間tbまでの待機時間中は電磁アクチュエータ13.
15をそれぞれ固定枠17、及び力作用部C1,C2に
完全に密着できるように所定の電圧Vpをオフセット電
圧として印加する。そしてその所定の電圧VPを印加し
て安定した状態の時(時間tb)を、変位の開始点とす
るようにする。
FIG. 6 is a diagram showing the voltage application method of this embodiment,
The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the voltage applied to the electromagnetic actuator 13.15. In this embodiment, during the standby time from time ta to time tb, the electromagnetic actuator 13.
A predetermined voltage Vp is applied as an offset voltage so that each of the parts 15 and 15 can be completely brought into close contact with the fixed frame 17 and the force acting parts C1 and C2. Then, the time when the predetermined voltage VP is applied and the state becomes stable (time tb) is set as the starting point of displacement.

第7図及び第8図はそれぞれ第1図に示した変位拡大装
置の電磁アクチュエータ13、固定枠17、及び力作用
部C1の拡大図であり、第7図はオフセット電圧Vpが
印加前の状態を表し、第8図はオフセット電圧Vpが印
加後の状態を表している。オフセント電圧Vpが印加前
には、第7図に示すように、固定枠17と電磁アクチュ
エータ13、電磁アクチュエータ13と力作用部C1の
間には0.5〜1.0μm程度の間隙Δdがある。これ
らは、接着等の変形などにより、必ず生じるものである
7 and 8 are enlarged views of the electromagnetic actuator 13, the fixed frame 17, and the force acting part C1 of the displacement magnifying device shown in FIG. 1, respectively, and FIG. 7 shows the state before the offset voltage Vp is applied. FIG. 8 shows the state after the offset voltage Vp is applied. Before the offset voltage Vp is applied, as shown in FIG. 7, there is a gap Δd of about 0.5 to 1.0 μm between the fixed frame 17 and the electromagnetic actuator 13, and between the electromagnetic actuator 13 and the force acting part C1. . These defects inevitably occur due to deformation such as adhesion.

これに対し、第8図に示すようにオフセット電圧Vpを
印加後は、それら間隙Δdはゼロとなり、固定枠17と
電磁アクチュエータ13、電磁アクチュエータ13と力
作用部C1の間は完全に密着されることになる。
On the other hand, as shown in FIG. 8, after the offset voltage Vp is applied, the gap Δd becomes zero, and the fixed frame 17 and the electromagnetic actuator 13, and the electromagnetic actuator 13 and the force acting part C1 are completely in close contact with each other. It turns out.

このようにオフセット電圧Vpを印加した後で、圧電ア
クチュエータ13.15を光走査に同期して2.8kH
zの周波数で駆動して、シリンダーレンズ2Aを光軸方
向へ振幅路240μmで単振動させれば、密着不良によ
る振動等が起こらず、第5図に近い副走査方向の像面湾
曲の良好な補正を実現できることになる。
After applying the offset voltage Vp in this way, the piezoelectric actuator 13.15 is activated at 2.8kHz in synchronization with optical scanning.
If the cylinder lens 2A is driven at a frequency of This means that correction can be achieved.

なお、本発明を応用すれば、初期に印加する電圧によっ
ては、光走査光学装置で得られる書込用のスポット径に
変換することができ、−書込の密着変換等にも利用でき
る。
Note that by applying the present invention, depending on the voltage applied initially, it is possible to convert the spot diameter for writing to that obtained by the optical scanning optical device, and it can also be used for contact conversion for writing.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上、説明したように、本発明によれば、固定枠(ベー
ス部材)と電磁アクチュエータの間、及び電磁アクチュ
エータと力作用部の間を完全に密着するようにオフセッ
ト電圧をあらかじめ印加し、その状態を変位の開始点と
することにより、変位拡大の精度を向上させることがで
きる。
As explained above, according to the present invention, an offset voltage is applied in advance so that the fixing frame (base member) and the electromagnetic actuator and between the electromagnetic actuator and the force acting part are in complete contact with each other, and the state is By setting the starting point of displacement, it is possible to improve the accuracy of displacement expansion.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る変位拡大装置に係る一実施例の構
成図、第2図は本実施例の変位拡大装置を利用する光走
査装置における像面湾曲の補正機構の説明図、第3図〜
第5図はそれぞれ像面湾曲の補正原理の説明図、第6図
は本実施例の電圧印加の方法を示した図、第7図及び第
8図はそれぞれ第1図の部分拡大図、第9図〜第14図
はそれぞれ既に提案されている変位拡大装置の説明図で
ある。 B1〜B3・・・ブロック部、C1,C2・力作用部、
D1〜D4・・・応力集中部、13.15・・・圧電ア
クチュエータ(電磁アクチュエータ)、17 ・固定枠
、Vp・オフセット電圧。 、フー /7?り7  図 μm4 図
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a displacement magnification device according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of a correction mechanism for field curvature in an optical scanning device using the displacement magnification device of this embodiment, figure~
5 is an explanatory diagram of the principle of correction of field curvature, FIG. 6 is a diagram illustrating the voltage application method of this embodiment, and FIGS. 7 and 8 are partially enlarged views of FIG. 1, respectively. 9 to 14 are explanatory diagrams of displacement amplifying devices that have been proposed. B1 to B3...Block part, C1, C2/force acting part,
D1-D4... Stress concentration part, 13.15... Piezoelectric actuator (electromagnetic actuator), 17 - Fixed frame, Vp - Offset voltage. , Fu/7? ri7 Figure μm4 Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 矩形形状を有する複数のブロック部が直線状に配される
とともに、ブロック部配列の長手方向両端部に電磁アク
チュエータの変形力を受けるための力作用部を有し、 各ブロック部間およびブロック部と力作用部との間が応
力集中部より連結されて、全体が一体的に形成され、 両端部の力作用部に互いに逆向きの1対の変形力を長手
方向へ作用させたとき、応力集中部の変形により全体が
弓なりに変形するように、各応力集中部の位置が定めら
れ、 変形力の作用による両端部の変位を、上記弓なりの変形
の振幅として拡大するように構成された、電磁アクチュ
エータの微小な変位を拡大する変位拡大装置であって、 前記電磁アクチュエータと前記力作用部間の密着を完全
にするための所定の電圧を印加した状態を、変位の開始
点とすることを特徴とする変位拡大装置。
[Scope of Claims] A plurality of rectangular block portions are arranged in a straight line, and each block has force acting portions at both ends in the longitudinal direction of the array of block portions to receive the deforming force of the electromagnetic actuator. The parts and the block part and the force acting part are connected by the stress concentration part, and the whole is integrally formed, and a pair of deforming forces in opposite directions are applied to the force acting part at both ends in the longitudinal direction. The position of each stress concentration part is determined so that when the stress concentration part is deformed, the entire part deforms in a bow shape, and the displacement of both ends due to the action of the deformation force is magnified as the amplitude of the bow deformation. A displacement magnifying device configured to magnify minute displacement of an electromagnetic actuator, wherein a state in which a predetermined voltage is applied for perfecting the close contact between the electromagnetic actuator and the force acting part is the start of displacement. A displacement magnification device characterized by a point.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022224589A1 (en) * 2021-04-19 2022-10-27 株式会社日立製作所 Strain gauge device, strain gauge system, and laser light emitter/receiver

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