JP5803586B2 - ミラーデバイス、光スキャナーおよび画像形成装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の光スキャナーは、枠状部材と、枠状部材を第1の軸周りに回動可能とするように、枠状部材の第1の軸に沿う方向の両端に設けられた1対の第1の軸部材と、枠状部材の内側に設けられ、光反射性を有する光反射部を備える可動板と、可動板を第1の軸に直交する第2の軸周りに回動可能とするように、可動板の第2の軸に沿う方向の両端に設けられ、可動板を枠状部材に支持する1対の第2の軸部材と、枠状部材に設けられ、両極が第1の軸を挟んで配置された2つの第1永久磁石と、可動板に設けられ、両極が第1の軸を挟んで配置された第2永久磁石と、枠状部材に対向するように配置され、電圧の印加により第1永久磁石および第2永久磁石に作用する磁界を発生するコイルと、コイルに電圧を印加する電圧印加手段とを備えている。そして、第1永久磁石および第2永久磁石は、第1の軸に対して傾斜し、かつ第1永久磁石の方向と第2永久磁石の磁極の方向とが同じになるように配置されている。
そこで、第1永久磁石は、その軸線が第1の軸に対して直交するように配置することが好ましい。また、第2永久磁石も、その軸線が第2の軸に対して直交するように配置することが好ましい。第1永久磁石をその軸線が第1の軸に対して直交するように配置し、第2永久磁石をその軸線が第2の軸に対して直交するように配置してなる光スキャナーとしては、特許文献2に開示されている。
このため、特許文献2に記載の光スキャナーでは、枠状部材にコイルが設けられているので、駆動の際、コイルが発熱し、その熱により枠状部材に撓みが生じるという問題がある。
本発明のミラーデバイスは、光反射性を有する光反射部を備え、第1の軸周りに揺動可能な可動板と、
前記可動板の前記第1の軸に沿う方向の両端に接続された第1の軸部材と、
前記可動板を囲んでおり、前記第1の軸部材が接続され、前記第1の軸に直交する第2の軸周りに揺動可能な枠状部材と、
前記枠状部材の前記第2の軸に沿う方向の両端に接続された第2の軸部材と、
前記可動板に配置され、一方の磁極と他方の磁極とが前記第1の軸を挟んで配置された長手形状をなす第1永久磁石と、
前記枠状部材に配置され、一方の磁極と他方の磁極とが前記第2の軸を挟んで配置された長手形状をなす第2永久磁石と、を備え、
前記第1永久磁石は、該第1永久磁石の軸線が前記第1の軸部材の軸線および前記第2の軸部材の軸線に対して傾斜して配置され、
前記第2永久磁石は、該第2永久磁石の軸線が前記第2の軸部材の軸線に対して直交して配置されていることを特徴とする。
また、第1永久磁石は、その軸線が第1の軸部材の軸線に対して傾斜するように配置され、これにより第1永久磁石の軸線と第2永久磁石の軸線とが直交しないので、第1永久磁石用の硬磁性体および第2永久磁石用の硬磁性体をそれぞれ枠状部材および可動板に設置した状態で、着磁を確実に行うことができる。
これにより、円滑かつ確実に可動板を第1の軸の周りに回動させることができ、また、前記着磁を確実に行うことができる。
本発明のミラーデバイスでは、前記第2永久磁石は、前記第2の軸部材の軸線に対して線対称に配置されていることが好ましい。
これにより、可動板を円滑に第2の軸の周りに回動させることができる。
前記第1永久磁石は、前記第1の凹部内に配置されていることが好ましい。
これにより、第1永久磁石と、可動板と、第1の軸部材とで構成される、第1の軸部材を回動軸とする第1の振動系の慣性モーメントを小さくすることができ、装置の小型化を図ることができる。
前記第2永久磁石は、前記第2の凹部または前記孔内に配置されていることが好ましい。
これにより、第2の軸部材に複合応力が生じることをより確実に防止または抑制することができる。
前記2つの第2永久磁石は、互いが前記第1の軸部材の軸線に対して線対称に配置されていることが好ましい。
これにより、可動板をより円滑に第2の軸周りに回動させることができ、また、可動板の第2の軸周りの回動角をより大きくすることができる。
前記可動板の前記第1の軸に沿う方向の両端に接続された第1の軸部材と、
前記可動板を囲んでおり、前記第1の軸部材が接続され、前記第1の軸に直交する第2の軸周りに揺動可能な枠状部材と、
前記枠状部材の前記第2の軸に沿う方向の両端に接続された第2の軸部材と、
前記可動板に配置され、一方の磁極と他方の磁極とが前記第1の軸を挟んで配置された長手形状をなす第1永久磁石と、
前記枠状部材に配置され、一方の磁極と他方の磁極とが前記第2の軸を挟んで配置された長手形状をなす第2永久磁石と、
前記枠状部材に対向して配置され、電圧の印加により前記第1永久磁石および前記第2永久磁石に作用する磁界を発生するコイルと、
前記コイルに電圧を印加する電圧印加手段と、を備え、
前記第1永久磁石は、該第1永久磁石の軸線が前記第1の軸部材の軸線および前記第2の軸部材の軸線に対して傾斜して配置され、
前記第2永久磁石は、該第2永久磁石の軸線が前記第2の軸部材の軸線に対して直交して配置されており、
前記電圧印加手段は、第1周波数の第1の電圧を発生させる第1電圧発生部と、前記第1周波数と周波数の異なる第2周波数の第2の電圧を発生させる第2電圧発生部と、前記第1の電圧と前記第2の電圧とを重畳する電圧重畳部とを備え、前記電圧重畳部で重畳された電圧を前記コイルに印加することにより、前記可動板を前記第1周波数で前記第2の軸周りに揺動させるとともに、前記第2周波数で前記第1の軸周りに揺動させるよう構成されていることを特徴とする。
また、第1永久磁石は、その軸線が第1の軸部材の軸線に対して傾斜するように配置され、これにより第1永久磁石の軸線と第2永久磁石の軸線とが直交しないので、第1永久磁石用の硬磁性体および第2永久磁石用の硬磁性体をそれぞれ枠状部材および可動板に設置した状態で、着磁を確実に行うことができる。
前記光源からの光を走査する光スキャナーと、を備え、
前記光スキャナーは、
光反射性を有する光反射部を備え、第1の軸周りに揺動可能な可動板と、
前記可動板の前記第1の軸に沿う方向の両端に接続された第1の軸部材と、
前記可動板を囲んでおり、前記第1の軸部材が接続され、前記第1の軸に直交する第2の軸周りに揺動可能な枠状部材と、
前記枠状部材の前記第2の軸に沿う方向の両端に接続された第2の軸部材と、
前記可動板に配置され、一方の磁極と他方の磁極とが前記第1の軸を挟んで配置された長手形状をなす第1永久磁石と、
前記枠状部材に配置され、一方の磁極と他方の磁極とが前記第2の軸を挟んで配置された長手形状をなす第2永久磁石と、
前記枠状部材に対向して配置され、電圧の印加により前記第1永久磁石および前記第2永久磁石に作用する磁界を発生するコイルと、
前記コイルに電圧を印加する電圧印加手段と、を備え、
前記第1永久磁石は、該第1永久磁石の軸線が前記第1の軸部材の軸線および前記第2の軸部材の軸線に対して傾斜して配置され、
前記第2永久磁石は、該第2永久磁石の軸線が前記第2の軸部材の軸線に対して直交して配置されており、
前記電圧印加手段は、第1周波数の第1の電圧を発生させる第1電圧発生部と、前記第1周波数と周波数の異なる第2周波数の第2の電圧を発生させる第2電圧発生部と、前記第1の電圧と前記第2の電圧とを重畳する電圧重畳部とを備え、前記電圧重畳部で重畳された電圧を前記コイルに印加することにより、前記可動板を前記第1周波数で前記第2の軸周りに揺動させるとともに、前記第2周波数で前記第1の軸周りに揺動させるよう構成されていることを特徴とする。
また、第1永久磁石は、その軸線が第1の軸部材の軸線に対して傾斜するように配置され、これにより第1永久磁石の軸線と第2永久磁石の軸線とが直交しないので、第1永久磁石用の硬磁性体および第2永久磁石用の硬磁性体をそれぞれ枠状部材および可動板に設置した状態で、着磁を確実に行うことができる。
<第1実施形態>
図1は、本発明の光スキャナーの第1実施形態を示す平面図、図2は、図1のA−A線断面図、図3は、図1に示す光スキャナーが備える駆動手段の電圧印加手段を示すブロック図、図4は、図3に示す第1の電圧発生部および第2の電圧発生部での発生電圧の一例を示す図である。なお、以下では、説明の便宜上、図1中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言い、図2中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
可動板11の形状は、図示の構成では、平面視で円形をなしているが、これに限定されず、平面視で、例えば、楕円形、四角形等の多角形であってもよい。また、枠状部材14の形状は、図示の構成では、平面視でその外形形状が四角形をなしているが、枠状であれば特に限定されず、平面視で外形形状が、例えば、円形、楕円形、五角形等の他の多角形であってもよい。
枠状部材14をX軸周りに回動可能とし、可動板11をY軸周りに回動可能とすることにより、可動板11をX軸およびY軸の直交する2軸周りに回動させることができる。
この永久磁石20aは、その両極がX軸を挟んで配置されている。すなわち、永久磁石20aは、それぞれの端部(磁極)が、X軸で分割される2つの領域に位置するように配置されている。そして、永久磁石20aは、その軸線がX軸に対して直交するように配置されている。これにより、円滑かつ確実に可動板11をX軸の周りに回動させることができ、また、可動板11のX軸周りの回動角を大きくすることができる。また、軸部材15a、15bに複合応力が生じることを防止または抑制することができる。
なお、永久磁石20aの形状は、長手形状であれば、特に限定されるものではない。
この永久磁石20cは、その両極がY軸を挟んで配置されている。そして、永久磁石20cは、その軸線がX軸およびY軸に対して傾斜するように配置されている。また、永久磁石20cは、両極がX軸を挟んで配置されている。すなわち、永久磁石20cは、それぞれの端部(磁極)が、X軸で分割される2つの領域に位置するように配置されていると共に、Y軸で分割される2つの領域に位置するように配置されている。永久磁石20cの軸線がY軸に対して傾斜していることにより、永久磁石20cの軸線と永久磁石20aの軸線とが直交しないので、永久磁石20a用の着磁前の硬磁性体および永久磁石20c用の着磁前の硬磁性体をそれぞれ枠状部材14および可動板11に設置した状態で、各硬磁性体の着磁を確実に行うことができる。
なお、永久磁石20cの形状は、長手形状であれば、特に限定されるものではない。
また、永久磁石20cは、平面視にて、その中心が可動板11の中心と一致するように配置されている。そして、永久磁石20cは、平面視にて、可動板11の中心に対して点対称となるように配置されている。これにより、可動板11を円滑にX軸周りおよびY軸周りに回動させることができる。
なお、本実施形態では、永久磁石20aは、枠状部材14の下面(ホルダー17と対向する面)に設けられているが、これに限らず、永久磁石20aは、枠状部材14の上面(光反射部12が設けられている側の面)に設けられていてもよく、また、枠状部材14の下面と上面の両方に設けられていてもよい。
なお、この光スキャナー10では、永久磁石20aの軸線と永久磁石20cの軸線とが直交していないので、前記着磁を確実に行うことができる。
コイル30は、電圧印加手段40と電気的に接続されている。そして、電圧印加手段40によりコイル30に電圧が印加されることで、コイル30からX軸およびY軸に直交する磁束を有する磁界が発生する。なお、コイル30は磁心に巻き付けられていてもよい。
第1の電圧発生部41は、図4(a)に示すように、周期T1で周期的に変化する第1の電圧V1(垂直走査用電圧)を発生させるものである。
本実施形態では、第1の電圧V1の周波数は、永久磁石20cと、可動板11と、軸部材13a、13bと、永久磁石20aと、枠状部材14と、軸部材15a、15bとで構成された第2の振動系のねじり共振周波数(共振周波数)と異なる周波数となるように調整されている。
第2の電圧V2は、正弦波のような波形をなしている。そのため、光スキャナー10は効果的に光を主走査することができる。なお、第2の電圧V2の波形は、これに限定されない。
このような第2の電圧V2の周波数(第2周波数)は、第1の電圧V1の周波数(第1周波数)よりも大きいことが好ましい。すなわち、周期T2は、周期T1よりも短いことが好ましい。これにより、より確実かつより円滑に、可動板11をX軸周りに第1周波数で回動させつつ、Y軸周りに第2周波数で回動させることができる。
電圧重畳部43は、コイル30に電圧を印加するための加算器43aを備えている。加算器43aは、第1の電圧発生部41から第1の電圧V1を受けるとともに、第2の電圧発生部42から第2の電圧V2を受け、これらの電圧を重畳しコイル30に印加するようになっている。
すると、第1の電圧V1によって、枠状部材14と永久磁石20aのN極との接合部付近、および可動板11と永久磁石20cのN極との接合部付近をコイル30に引き付けようとするとともに、枠状部材14と永久磁石20aのS極との接合部付近、および可動板11と永久磁石20cのS極との接合部付近をコイル30から離間させようとする磁界(この磁界を「磁界A1」という)と、枠状部材14と永久磁石20aのN極との接合部付近、および可動板11と永久磁石20cのN極との接合部付近をコイル30から離間させようとするとともに、枠状部材14と永久磁石20aのS極との接合部付近、および可動板11と永久磁石20cのS極との接合部付近をコイル30に引き付けようとする磁界(この磁界を「磁界A2」という)とが交互に切り換わる。
しかし、この光スキャナー10では、永久磁石20aは、その軸線がX軸に対して直交するように配置されているので、前記従来例に比べて、軸部材15a、15bに発生する複合応力を低減またはその複合応力の発生を防止することができ、また、可動板11のX軸周りの回動角を大きくすることができる。
なお、第2の電圧V2の周波数は、第1の振動系のねじり共振周波数と等しい。そのため、第2の電圧V2によって可動板11をY軸まわりに回動させることができる。つまり、第1の電圧V1によって、可動板11がY軸まわりに回動してしまうことを防止することができる。
また、永久磁石20cは、その軸線が第2の軸部材13a、13bの軸線に対して傾斜するように配置され、これにより永久磁石20cの軸線と永久磁石20cの軸線とが直交しないので、永久磁石20a用の硬磁性体および永久磁石20c用の硬磁性体をそれぞれ枠状部材14および可動板11に設置した状態で、着磁を確実に行うことができる。
また、第1の電圧V1および第2の電圧V2を適宜変更することで、第2の振動系および第1の振動系の構造を変更することなく、所望の振動特性を得ることができる。
図5は、本発明の光スキャナーの第2実施形態を示す平面図、図6は、図5のB−B線断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図5中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言い、図6中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
以下、第2実施形態について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
なお、永久磁石20cと、可動板11(光反射部12)と、軸部材13a、13bと、永久磁石20a、20bと、枠状部材14と、軸部材15a、15bとで、軸部材15a、15bを回動軸とする第2の振動系が構成される。
図7は、本発明の光スキャナーの第3実施形態を示す断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図7中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
以下、第3実施形態について、前述した第2実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
なお、凹部111は、本実施形態では、可動板本体110に形成されているが、これに限らず、後述する第4実施形態のように、可動板本体110に貫通孔が形成され、光反射部12が凹部111の底部となるように構成されていてもよい。
図8は、本発明の光スキャナーの第4実施形態を示す断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図8中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
以下、第4実施形態について、前述した第2実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
なお、本実施形態では、可動板本体110に貫通孔が形成され、光反射部12が凹部111の底部となるように構成されているが、これに限らず、前述した第3実施形態のように、可動板本体110に凹部111が形成されていてもよい。
図9は、本発明の画像形成装置の実施形態を模式的に示す図である。
本実施形態では、画像形成装置の一例として、光スキャナー10をイメージング用ディスプレイの光スキャナーとして用いた場合を説明する。なお、スクリーンSの長手方向を「横方向」といい、長手方向に直角な方向を「縦方向」という。また、X軸、すなわち回動中心軸XがスクリーンSの横方向と平行であり、Y軸、すなわち回動中心軸YがスクリーンSの縦方向と平行である。
光源装置91は、赤色光を照出する赤色光源装置911と、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とを備えている。
各ダイクロイックミラー92は、赤色光源装置911、青色光源装置912、緑色光源装置913のそれぞれから照出された光を合成する光学素子である。
なお、図9中では、ダイクロイックミラー92で合成された光を光スキャナー10によって2次元的に走査した後、その光を固定ミラーKで反射させてからスクリーンSに画像を形成するように構成されているが、固定ミラーKを省略し、光スキャナー10によって2次元的に走査された光を直接スクリーンSに照射してもよい。
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
Claims (8)
- 光反射性を有する光反射部を備え、第1の軸周りに揺動可能な可動板と、
前記可動板の前記第1の軸に沿う方向の両端に接続された第1の軸部材と、
前記可動板を囲んでおり、前記第1の軸部材が接続され、前記第1の軸に交差する第2の軸周りに揺動可能な枠状部材と、
前記枠状部材の前記第2の軸に沿う方向の両端に接続された第2の軸部材と、
前記可動板に配置され、一方の磁極と他方の磁極とが前記第1の軸を挟んで配置された第1永久磁石と、
前記枠状部材に配置され、一方の磁極と他方の磁極とが前記第2の軸を挟んで配置された第2永久磁石と、を備え、
前記第1永久磁石は、該第1永久磁石の前記一方の磁極と前記他方の磁極とを結んだ軸線が前記第1の軸部材の軸線および前記第2の軸部材の軸線に対して傾斜して配置され、
前記第2永久磁石は、該第2永久磁石の前記一方の磁極と前記他方の磁極とを結んだ軸線が前記第2の軸部材の軸線に対して直交して配置されていることを特徴とするミラーデバイス。 - 前記第1の軸部材の軸線と、前記第1永久磁石の軸線とのなす角θは、30°以上60°以下である請求項1に記載のミラーデバイス。
- 前記第2永久磁石は、前記第2の軸部材の軸線に対して線対称に配置されている請求項1または2に記載のミラーデバイス。
- 前記可動板は、第1の凹部を有しており、
前記第1永久磁石は、前記第1の凹部内に配置されている請求項1ないし3のいずれかに記載のミラーデバイス。 - 前記枠状部材は、第2の凹部または孔を有しており、
前記第2永久磁石は、前記第2の凹部または前記孔内に配置されている請求項1ないし4のいずれかに記載のミラーデバイス。 - 2つの前記第2永久磁石を有しており、
前記2つの第2永久磁石は、互いが前記第1の軸部材の軸線に対して線対称に配置されている請求項1ないし5のいずれかに記載のミラーデバイス。 - 光反射性を有する光反射部を備え、第1の軸周りに揺動可能な可動板と、
前記可動板の前記第1の軸に沿う方向の両端に接続された第1の軸部材と、
前記可動板を囲んでおり、前記第1の軸部材が接続され、前記第1の軸に交差する第2の軸周りに揺動可能な枠状部材と、
前記枠状部材の前記第2の軸に沿う方向の両端に接続された第2の軸部材と、
前記可動板に配置され、一方の磁極と他方の磁極とが前記第1の軸を挟んで配置された第1永久磁石と、
前記枠状部材に配置され、一方の磁極と他方の磁極とが前記第2の軸を挟んで配置された第2永久磁石と、
前記枠状部材に対向して配置され、電圧の印加により前記第1永久磁石および前記第2永久磁石に作用する磁界を発生するコイルと、
前記コイルに電圧を印加する電圧印加手段と、を備え、
前記第1永久磁石は、該第1永久磁石の前記一方の磁極と前記他方の磁極とを結んだ軸線が前記第1の軸部材の軸線および前記第2の軸部材の軸線に対して傾斜して配置され、
前記第2永久磁石は、該第2永久磁石の前記一方の磁極と前記他方の磁極とを結んだ軸線が前記第2の軸部材の軸線に対して直交して配置されており、
前記電圧印加手段は、第1周波数の第1の電圧を発生させる第1電圧発生部と、前記第1周波数と周波数の異なる第2周波数の第2の電圧を発生させる第2電圧発生部と、前記第1の電圧と前記第2の電圧とを重畳する電圧重畳部とを備え、前記電圧重畳部で重畳された電圧を前記コイルに印加することにより、前記可動板を前記第1周波数で前記第2の軸周りに揺動させるとともに、前記第2周波数で前記第1の軸周りに揺動させるよう構成されていることを特徴とする光スキャナー。 - 光を出射する光源と、
前記光源からの光を走査する光スキャナーと、を備え、
前記光スキャナーは、
光反射性を有する光反射部を備え、第1の軸周りに揺動可能な可動板と、
前記可動板の前記第1の軸に沿う方向の両端に接続された第1の軸部材と、
前記可動板を囲んでおり、前記第1の軸部材が接続され、前記第1の軸に交差する第2の軸周りに揺動可能な枠状部材と、
前記枠状部材の前記第2の軸に沿う方向の両端に接続された第2の軸部材と、
前記可動板に配置され、一方の磁極と他方の磁極とが前記第1の軸を挟んで配置された第1永久磁石と、
前記枠状部材に配置され、一方の磁極と他方の磁極とが前記第2の軸を挟んで配置された第2永久磁石と、
前記枠状部材に対向して配置され、電圧の印加により前記第1永久磁石および前記第2永久磁石に作用する磁界を発生するコイルと、
前記コイルに電圧を印加する電圧印加手段と、を備え、
前記第1永久磁石は、該第1永久磁石の前記一方の磁極と前記他方の磁極とを結んだ軸線が前記第1の軸部材の軸線および前記第2の軸部材の軸線に対して傾斜して配置され、
前記第2永久磁石は、該第2永久磁石の前記一方の磁極と前記他方の磁極とを結んだ軸線が前記第2の軸部材の軸線に対して直交して配置されており、
前記電圧印加手段は、第1周波数の第1の電圧を発生させる第1電圧発生部と、前記第1周波数と周波数の異なる第2周波数の第2の電圧を発生させる第2電圧発生部と、前記第1の電圧と前記第2の電圧とを重畳する電圧重畳部とを備え、前記電圧重畳部で重畳された電圧を前記コイルに印加することにより、前記可動板を前記第1周波数で前記第2の軸周りに揺動させるとともに、前記第2周波数で前記第1の軸周りに揺動させるよう構成されていることを特徴とする画像形成装置。
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