JP2000019374A - フォーカスユニット及び画像形成装置 - Google Patents

フォーカスユニット及び画像形成装置

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JP2000019374A
JP2000019374A JP10181944A JP18194498A JP2000019374A JP 2000019374 A JP2000019374 A JP 2000019374A JP 10181944 A JP10181944 A JP 10181944A JP 18194498 A JP18194498 A JP 18194498A JP 2000019374 A JP2000019374 A JP 2000019374A
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JP
Japan
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lens
piezoelectric actuator
image forming
piezoelectric
optical axis
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JP10181944A
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English (en)
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Yasuhiro Tanaka
康▲廣▼ 田中
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 焦点移動の応答が早く、機構が簡素でかつ位
置決め精度が優れたフォーカスユニット及び画像形成装
置を得る。 【解決手段】 レンズ2の全外周緑部はリング状圧電ア
クチュエータ3の上面3aに接着剤等を利用して直接に
接合されている。圧電アクチュエータ3は、外筒4の内
部に設けた段差部5に固定されている。そして、圧電ア
クチュエータ3は段差部5の表面を基準面として伸び縮
みする。この圧電アクチュエータ3の伸び縮みに同期し
て、レンズ2が光軸L方向に平行移動すると共に、レン
ズ2の焦点Fが光軸L上を移動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォーカスユニッ
ト、特にカメラや複写機等のフォーカスユニット及び画
像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図7に示すように、従来のフォーカスユ
ニット71は、レンズ72と、このレンズ72を保持す
るレンズホルダ73と、レンズ72及びレンズホルダ7
3を収容する外筒74を備えている。レンズホルダ73
の外周面には、螺旋状の溝73aが設けられている。一
方、外筒74の内周面にも、螺旋状の溝74aが設けら
れている。レンズホルダ73は外筒74に螺着され、レ
ンズホルダ73が回転することによって、レンズ72は
光軸L方向(図7に示された矢印A方向)に移動する。
これにより、レンズ72の焦点位置が光軸L上を移動す
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
フォーカスユニット71は、レンズホルダ73の回転移
動をレンズ72の直線移動に変換する機構を有するた
め、焦点移動の応答が遅かった。また、レンズ72の位
置はレンズホルダ73と外筒74のねじの噛み合わせに
よって決められるので、レンズ72の位置決め精度が悪
かった。そして、レンズホルダ73と外筒74の噛み合
わせによる機械的摩耗が避けられず、位置決め精度等の
信頼性が経時的に低下するという問題があった。さら
に、機構が複雑で、フォーカスユニットが大型化し易か
った。
【0004】そこで、本発明の目的は、焦点移動の応答
が早く、機構が簡素でかつ位置決め精度が優れたフォー
カスユニット及び画像形成装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段と作用】以上の目的を達成
するため、本発明に係るフォーカスユニットは、レンズ
と、前記レンズの緑部に取り付けられた、前記レンズを
光軸方向に移動させる圧電アクチュエータと、前記レン
ズと前記圧電アクチュエータを収容するための外筒とを
備えたことを特徴とする。
【0006】以上の構成により、圧電アクチュエータは
レンズを光軸方向に移動させる。このとき、圧電アクチ
ュエータは、駆動電圧が入力されると、その圧電特性に
より素早く応答し、レンズを光軸方向に移動させる。し
かも、圧電アクチュエータの圧電変位の方向とレンズの
移動方向が同じであるため、回転移動等の無駄な動きが
なく、より一層、焦点移動の応答が早くなる。
【0007】また、圧電アクチュエータをリング状にす
ることにより、レンズの全外周緑部が圧電アクチュエー
タで支持されるため、安定した状態でレンズを光軸方向
に移動させることができる。
【0008】さらに、本発明に係る画像形成装置は、前
述の特徴を有するフォーカスユニットと、光源と、前記
光源から放射された光ビームを偏向走査するためのスキ
ャナと、スキャナから出射された光ビームを結像するた
めの結像部とを備えたことを特徴とする。
【0009】以上の構成により、フォーカスユニットの
レンズの位置を光軸方向に高速に移動することができる
ので、スキャナから出射された光ビームの結像部におけ
る結像位置が高速に変わる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るフォーカスユ
ニット及び画像形成装置の実施形態について添付図面を
参照して説明する。
【0011】[第1実施形態、図1〜図3]図1に示す
ように、フォーカスユニット1は、レンズ2と、このレ
ンズ2を保持する圧電アクチュエータ3と、レンズ2及
び圧電アクチュエータ3を収容する外筒4とを備えてい
る。レンズ2は凸レンズ、凹レンズ等任意であり、その
材質もガラス、プラスチック等が適宜選択される。さら
に、レンズ2は電子レンズのようなものであってもよ
い。レンズ2の全外周緑部はリング状圧電アクチュエー
タ3の上面3aに接着剤等を利用して直接に接合されて
いる。これにより、圧電アクチュエータ3は、レンズ2
を安定した状態で光軸L方向に移動させることができ
る。
【0012】圧電アクチュエータ3は、図2及び図3に
示すように、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等のセラ
ミック圧電体シート15を円環状に製作し、このシート
15上にそれぞれスクリーン印刷法等を用いてCu,A
g−Pd,Ag等からなる円環状内部電極16a,16
bを設け、このシート15を複数枚積み重ね、圧着して
焼結したものである。この焼結積層体は、その両側部に
圧電アクチュエータ3の外部電極11,12が設けられ
る。これらの外部電極11,12は銀焼付け等の方法に
よって設けられる。外部電極11は内部電極16aに電
気的に接続され、外部電極12は内部電極16bに電気
的に接続されている。次に、外部電極11,12に所定
のバイアス電圧を印加して、シート15の積み重ね方向
に、隣接するシート15の分極方向が互いに逆方向にな
るように分極処理を行なう。図3において、矢印の方向
は分極の方向を表示している。
【0013】この圧電アクチュエータ3の外部電極11
と12の間に、駆動電圧が印加されると、内部電極16
aと16bの間に電界が発生し、シート15は圧電的に
活性となる。つまり、互いに逆向きに分極したシート1
5に、互いに逆向きの電圧が印加されるため、圧電アク
チュエータ3全体が、図1において矢印Aで示すように
長さ振動モードで伸び縮みする。しかも、圧電アクチュ
エータ3は、シート15の分極方向と、交流電圧によっ
て生じる電界方向と、圧電変位方向とが一致し、圧電縦
効果を利用した圧電素子となる。
【0014】圧電アクチュエータ3は、外筒4の内部に
設けた段差部5に固定されている。そして、圧電アクチ
ュエータ3は段差部5の表面を基準面として伸び縮みす
る。この圧電アクチュエータ3の伸び縮みに同期して、
レンズ2が光軸L方向に平行移動すると共に、レンズ2
の焦点Fが光軸L上を移動する。例えば、圧電アクチュ
エータ3が縮むと、レンズ2は図1において点線で示す
ように2’の位置に移動し、焦点FはF’の位置に移動
してフォーカス調整が行われる。
【0015】以上の構成において、圧電アクチュエータ
3は、駆動電圧が入力されると、その圧電特性により素
早く応答し、レンズ2を光軸L方向に移動させることが
できる。しかも、圧電アクチュエータ3の圧電変位(伸
び縮み)の方向とレンズ2の移動方向が同じであるの
で、機構が簡素であり、より一層、焦点Fの移動の応答
を早くすることができる。
【0016】[第2実施形態、図4]図4に示すよう
に、第2実施形態のフォーカスユニット21は、レンズ
22を三つの圧電アクチュエータ23,24,25で支
持するものである。それぞれの圧電アクチュエータ23
〜25に個別に駆動電圧を入力することにより、各圧電
アクチュエータ23〜25の圧電変位を異ならせること
ができ、レンズ22の移動と共に、光軸Lの調整も容易
に行なうことができる。なお、図4において、外筒は省
略している。
【0017】[第3実施形態、図5]図5に示すよう
に、第3実施形態のフォーカスユニット31は、四つの
円盤状レンズ32,33,34,35と、二つのリング
状圧電アクチュエータ38,39と、外筒40とを備え
ている。光軸L上には、凸レンズ32、凸レンズ33、
凹レンズ34、凸レンズ35が順に配置されている。そ
して、凸レンズ33,35がそれぞれ圧電アクチュエー
タ38,39に支持されており、圧電アクチュエータ3
8,39によって光軸L方向にそれぞれ独立して移動可
能である。従って、複雑な焦点調整を、精度良くかつ比
較的容易に行なうことができる。また、一般に、圧電ア
クチュエータ38,39の個々の圧電変位は小さく、圧
電アクチュエータ38,39による個々のレンズ33,
35の焦点移動量は小さいものである。ところが、レン
ズ32〜35を組み合わせることによって、この圧電ア
クチュエータ38,39の圧電変位による焦点移動量を
拡大させることができる。
【0018】[第4実施形態、図6]図6に示すよう
に、第4実施形態は、前記第1実施形態で説明したフォ
ーカスユニット1を組み込んだ画像形成装置41につい
て説明する。画像形成装置41は、概略、レーザ光源4
2と、フォーカスユニット1と、第1スキャナ43と、
第2スキャナ44と、結像部45とで構成されている。
【0019】レーザ光源42は、赤色と緑色と青色の3
原色のレーザビームBを放射する。レーザ光源42から
放射された各レーザビームBは、フォーカスユニット1
のレンズ2によって平行光とされる。レンズ2から出射
されたレーザビームBは、第1スキャナ43に到達す
る。第1スキャナ43は矢印a方向に一定の角速度で回
転駆動されている。レーザビームBは第1スキャナ43
の回転に基づいて各反射面で水平方向に掃引された後、
第2スキャナ44に到達する。第2スキャナ44は矢印
c方向に一定の角速度で回転駆動されている。レーザビ
ームBは第2スキャナ44の回転に基づいて各反射面で
垂直方向に掃引された後、結像部45で結像する。
【0020】以上の構成において、被写体を画像として
読み取る際に、レーザ距離測定器等により立体的な被写
体の各部分の距離(変位)も同時に読み取り、この読み
取ったデータに基づいて作成した立体化信号(駆動電圧
信号)をフォーカスユニット1の圧電アクチュエータ3
に送る。これにより、圧電アクチュエータ3は圧電変位
し、レンズ2の位置を移動させ、結像部45でのレーザ
ビームBの結像位置を移動させることができる。従っ
て、第1スキャナ43による水平方向の掃引と第2スキ
ャナ44による垂直方向の掃引と立体化信号を同期させ
ると、結像部45に立体画像が得られる。
【0021】なお、本発明に係るフォーカスユニット及
び画像形成装置は前記実施形態に限定するものではな
く、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【0022】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、レンズを光軸方向に移動させる圧電アクチュエ
ータをレンズの緑部に取り付けるという簡素な機構を採
用することによって、圧電アクチュエータの圧電特性に
より、レンズの移動、言い換えるとレンズの焦点移動を
素早く行なうことができる。しかも、圧電アクチュエー
タの圧電変位の方向とレンズの移動方向が同じであるた
め、より一層、レンズの焦点移動の応答性が良い。ま
た、機械的摩耗も発生せず、位置決め精度等の信頼性が
高い。
【0023】また、圧電アクチュエータをリング状にす
ることにより、レンズの全外周緑部が圧電アクチュエー
タで支持されるため、安定した状態でレンズを光軸方向
に移動させることができる。
【0024】また、本発明に係る画像形成装置は、前述
の特徴を有するフォーカスユニットを備えることによ
り、光ビームの結像部における結像位置を高速で変える
ことができると共に、装置の小型化に柔軟に対応するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るフォーカスユニットの第1実施形
態を示す断面図。
【図2】図1に示した圧電アクチュエータを示す斜視
図。
【図3】図2のIII−III断面図。
【図4】本発明に係るフォーカスユニットの第2実施形
態を示す斜視図。
【図5】本発明に係るフォーカスユニットの第3実施形
態を示す断面図。
【図6】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す
概略構成図。
【図7】従来のフォーカスユニットを示す断面図。
【符号の説明】
1,21,31…フォーカスユニット 2,22,32〜35…レンズ 3,23〜25,38,39…圧電アクチュエータ 4,40…外筒 41…画像形成装置 42…レーザ光源 43,44…スキャナ 45…結像部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H044 BE04 BE07 BE10 5C072 AA01 BA04 CA02 CA06 DA02 DA21 DA23 HA02 HA13 RA12 XA01 XA10 5H680 AA00 AA04 AA12 AA19 BB01 BB13 BB16 BB20 BC00 DD01 DD23 DD27 DD37 DD53 DD66 DD87 DD95 FF08 FF32 FF34 FF35 GG02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レンズと、 前記レンズの緑部に取り付けられた、前記レンズを光軸
    方向に移動させる圧電アクチュエータと、 前記レンズと前記圧電アクチュエータを収容するための
    外筒と、 を備えたことを特徴とするフォーカスユニット。
  2. 【請求項2】 前記圧電アクチュエータがリング状であ
    ることを特徴とする請求項1記載のフォーカスユニッ
    ト。
  3. 【請求項3】 光源と、 前記光源から放射された光ビームを偏向走査するための
    スキャナと、 前記光源と前記スキャナの間に配置された、請求項1又
    は請求項2のいずれか一方に記載のフォーカスユニット
    と、 前記スキャナから出射された光ビームを結像するための
    結像部と、 を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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