JPS6141043Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、２つのバネ部を構成し２自由度を持
たせたフレクシヤに関し、特に光源移動アクチユ
エータに用いて有用なフレクシヤに関する。

近年、高速高精度の印字装置としてレーザプリ
ンタが用いられてきている。レーザプリンタは、
第１図に示すように、光源移動アクチユエータ１
から、文字に関連した変調光を発射し、該変調光
を一定速度で回転するポリゴンミラー２で受けて
感光ドラム４上にスイーブさせながら記録させる
ものである。３は、ポリゴンミラー２を回転させ
るモータである。このようなレーザプリンタで
は、光源を少なくとも周波数約300Hz、スパン５
μｍ程度で振動させる必要がある。振動は、光源
移動アクチユエータ１の内部で行われる。その方
法は、レーザをフレクシヤで支持し、該レーザを
ボイスコイルで駆動することにより行う。この駆
動周波数を前述したように300Hzとすると、フレ
クシヤーで構成される振動系の固有振動数は1K
Hz程度にする必要がある。ここで、振動系の質量
をｍ、バネ定数をｋとすると、固有振動数（
ｏ）は次式で表わされる。

上式よりｏを高くするとバネ定数ｋも大きく
する必要があることがわかる。

一方、光源の静的な位置も高精度な位置決めを
必要とする。このような位置決めは、可動範囲が
μｍオーダと極めて狭いため、機械的固定では位
置決めが難かしくボイスコイルに前記300Hzの交
流成分とは別にバイアス用の直流電圧を重畳させ
る方法がとられる。この直流分を印加することに
よる光源の移動量はスパンで数100μｍあると都
合がよい。このためには、ボイスコイルに流す電
流が交流分を100mA程度にとると直流分は数Ａ
以上必要となり到底実用に耐えない。

本考案は、このような点に鑑みてなされたもの
で、フレクシヤに同心円状の２つのバネ部を形成
し、これらバネ部のバネ定数をそれぞれ異ならし
め、高低２つの周波数を含む信号でボイスコイル
を駆動するようにして、小さい電流でも直流的な
バイアスを与えることができるフレクシヤを実現
したものである。以下、図面を参照して本考案を
詳細に説明する。

第２図は、本考案に係るフレクシヤの一構成を
示す図である。同図において、Ａ部、Ｂ部がそれ
ぞれバネ定数の異なるバネである。同図中のα，
β，γ部はバネを構成しない部分である。Ａ，Ｂ
及びα，β，γはそれぞれ帯状にかつ同心円状に
構成されている。ここで、β部の質量をm₁、ボ
イスコイルで駆動される光源等の質量をm₂とす
る。バネＡ，Ｂのバネ定数をそれぞれk₁，k₂とし
て一般化した図を第３図に示す。この系の周波数
と、質量m₁，m₂の振幅を求める。m₂に外力を加
えたときのm₁の移動量をx₁、m₂の移動量をx₂と
すると強制振動の式は次式で表わされる。

m₁ｘ¨_１＋（k₁＋k₂）x₁−k₂x₂＝０ (2) m₂ｘ¨_２＋k₂x₂−k₂x₁＝Posinωｔ (3) ここで、Poは外力の振幅、ωは振動の角周波
数である。また、m₁とm₂の振幅をそれぞれa₁，
a₂とすると、x₁，x₂はそれぞれ次式で表わされ
る。

x₁＝a₁sinωｔ (4) x₂＝a₂sinωｔ (5) (4)，(5)を(2)，(3)に代入整理すると次式が成立す
る。

｛−m₁a₁ω^２＋（k₁＋k₂）a₁−k₂a₂｝ sinωｔ＝０ (6) （−m₂a₂ω^２＋k₂a₂−k₂a₁）sinωｔ ＝Posinωｔ (7) (6)，(7)式が常に成立するには次式を満足させる
必要がある。

a₁（−m₁ω^２＋k₁＋k₂）−k₂a₂＝０ (8) −k₂a₁＋a₂（−m₂ω^２＋k₂）＝Po (9) ここで、m₂系の静的たわみをｘ_s、固有振動数
をωｏ、m₁系の固有振動数をΩｏとするとこれ
らはそれぞれ次式のようになる。

ｘ_s＝Po／k₂ (9) ωo²＝k₂／m₂ (10) Ωo²＝k₁／m₁ (11) (9)〜(11)を(8)，(9)に代入すると次式が成立する。

a₁（１＋ｋ_２／ｋ_１−ω^２／Ωｏ^２）−ｋ_２／ｋ_１a₂＝
０(12) a₁＝a₂（１−ω^２／ωｏ^２）−ｘ_s （13） (12)，（13）をa₁，a₂について解けば次式が成立
する。

ここで、低周波領域の動作を解析する。ω≪Ω
ｏ≪ωｏとすると（14），（15）は、次式のように
簡略化される。

a₁／ｘ_sk₂／k₁ （16） a₂／ｘ_s１＋（k₂／k₁） （17） （16），（17）に(9)を代入するとa₁とa₂は次式の
ようになる。

a₁Po／k₁ （18） a₂＝（Po／k₂）＋a₁ （19） 即ち、それぞれのバネの振幅は、それぞれ単独
の外力Posinωｔが加わつたのと等価になる。

一方、高周波領域ではΩｏ≪ω≪ωｏとする
と、（14），（15）は次式のように簡略化される。

（20），（21）に(9)を代入するとa₁とa₂は次式の
ようになる。

a₂Ｐｏ／ｋ_２＋a₁ （23） Ωｏ≪ωのためにa₁≪Po／k₁とバネＡの振幅a₁
は（18）で示した静的たわみから大きく減少する
ことがわかる。この結果をグラフに示すと第４図
に示すようなものとなる。同図で、横軸は周波
数、縦軸はa₁あるいはa₂をｘ_sで正規化したもの
を示す。_１は、低域特性、_２は高域特性を示
す。両特性を合成した特性を_３（破線）で示
す。同図より、周波数が低い方が高い場合よりも
振幅が大きくとれることがわかる。従つて、ボイ
スコイルに周波数の異なる２つの駆動信号を同時
に印加すれば、低い方の周波数に対してはバネ定
数の小さいバネＡが応答し、高い周波数に対して
はバネ定数の大きいバネＢが応答する。低い周波
数の方が振幅が大きくとれるということは、低い
周波数で直流的なバイアスを与えるのと同等の動
作を行わせることができることを示している。高
い周波数には、前述した300Hzを用いる。300Hzの
点は、第４図のＦ点に相当する。

このような本願考案に係るフレクシヤは、種々
の装置に応用することができる。第５図は、本願
考案を利用した光源移動アクチユエータの一構成
例を示す図である。同図は円筒状をなした本装置
を円筒の中心を通る直線に沿つて切断した切断面
を示している。同図において、１１はレンズであ
る。１２はレーザである。１３は、該レーザの周
囲に沿つてこれを挟持する可動部である。１４
は、その一端が該可動部に固定された円筒状コイ
ルである。１５は、円筒中心に沿つて円周状に配
されかつコイル１４と近接して置かれた円筒状磁
石である。１６は、磁石１５の反対側からコイル
１４を挟むように該コイルに近接して置かれた磁
性体である。磁石１５と磁性体１６は磁気回路を
構成している。該磁気回路には、図に示すように
常時磁路が形成され磁束φが通じている。

１７は、磁性体１６と可動部１３の間に挟着さ
れた第１のフレクシヤである。１８は、コイル１
４と磁性体１６の間に挟着された第２のフレクシ
ヤである。該第１及び第２のフレクシヤとして本
願考案に係るものが用いられている。これらフレ
クシヤは、その一端が磁性体１６なる固定部で固
定され挟持体１３及びコイル１４を支え持つてい
る。従つて、可動部１３とコイル１４は、フレク
シヤ１７，１８を支点として円筒軸方向に動くこ
とができる。可動部が動くと該可動部に挟持され
たレーザ１２も一緒に動くことになる。

上述したレーザ１２、可動部１３、コイル１
４、磁石１５及び磁性体１６はいわゆるボイスコ
イルモータを構成している。即ち、ボイスコイル
１４は電流を流すと磁界中に置かれたコイルはフ
レミングの左手則に従う力を受ける。この力の方
向が円筒軸方向にのみ及ぶようにしておけば、レ
ーザ１２とレンズ１１間の距離はボイスコイル１
４に流れる電流の大きさ及び極性に応じて変化す
るので第５図に示す装置を光源移動アクチユエー
タとして利用することができる。ここで、ボイス
コイル１４に流す電流として、駆動用の300Hz
と、直流的なバイアスを与えるための低周波を重
畳したものを用いれば、等価的に直流電流により
バイアスを与えた場合と同一の効果を奏すること
は前述したとおりである。第６図は、ボイスコイ
ル１４に流す電流波形を示す図である。同図にお
いて、ΔＤは低周波電流により与えられるオフセ
ツト分、ΔＡは高周波成分である。

別の応用例について説明する。第７図は、本願
考案に係るフレクシヤを光デイスク用の、データ
書込、読取ヘツドに用いた例を示す図である。同
図において、２０はデイスクである。２１はレン
ズ、２２は該レンズを挟持する可動部、２３はレ
ンズ２１及び可動部２２を支えるフレクシヤであ
る。該フレクシヤとしては、本願考案に係るもの
が用いられている。２４は、ボイスコイルであ
る。２５は、該ボイスコイルを取り囲むように配
された永久磁石である。２６はレーザ、２７，２
８はレンズ、２９は偏向プリズム、３０は1/4波
長板である。３１はレンズ、３２はハーフミラ
ー、３３はウエツジ、３４はフオーカス用光検出
器、３５はトラツクエラー検出器である。このよ
うに構成された装置の動作を以下に説明する。

レーザ２６から発せられた光は、レンズ２７，
２８、偏向プリズム２９、1/4波長板３０を介し
てレンズ２１に入射する。入射した光は、該レン
ズ２１で集光されデイスク２０上に結像する。結
像した点は、レーザ光の強力なエネルギーにより
穿孔される。デイスク２０はある一定速度で回転
しており、該デイスクには情報が書込まれてい
く。このとき、レンズ２１の焦点を合わせるため
ボイスコイル２４に電流が流される。このとき、
コイル２４は流れる電流の大きさに応じた力を受
け、該コイルと一体構成されたフレクシヤ２３が
伸縮する。これにより、レンズ２１が移動してデ
イスク上に焦点を合わせることができる。また、
ボイスコイル２４に高低２つの周波数が重畳され
た電流を流すことにより、直流的なバイアスを与
えてレンズ２１の位置をシフトさせるのと同等な
動作を行わせることができることは、第５図に示
した光源移動アクチユエータの場合と同様であ
る。読み出しの場合は、書込みの場合と逆の動作
によりレンズ３１、ハーフミラー３２、ウエツジ
３３を経て光検出器３４に入り該検出器でデイジ
タル信号に変換されることになる。

以上、詳細に説明したように、本考案によれば
バネ定数を異ならしめた２つのバネ部を同心円状
に配した構成にすることにより、ボイスコイルで
駆動するに際し小さい電流でも直流的なバイアス
を与えることができるフレクシヤを実現すること
ができる。ここでは２つのバネ部の例を示したが
２つ以上のバネ部を配しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、レーザプリンタの一例を示す図であ
る。第２図は、本考案の一実施例を示す構成図で
ある。第３図は、フレクシヤを振動させるときの
等価回路、第４図は第３図に示す系の特性曲線で
ある。第５図は、光源移動アクチユエータの一例
を示す図、第７図は光デイスク装置の一例を示す
図、第６図はボイスコイルに流れる電流波形を示
す図である。 １……光源移動アクチユエータ、２……ポリゴ
ンミラー、３……モータ、４……感光ドラム、１
１……レンズ、１２，２６……レーザ、１４，２
４……ボイスコイル、１５，２５……永久磁石、
１７，１８，２３……フレクシヤ、２７，２８，
３１……レンズ、３２……ハーフミラー、３４…
…光検出器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 円板状に形成せしめた部分よりなるフレクシヤ
   において、バネ定数の異なる少くとも２つのバネ
   部を同心円状に構成し少くとも２自由度をもたせ
   るようにしたことを特徴とするフレクシヤ。