JPH01154018A - Light beam deflector driving device - Google Patents
Light beam deflector driving deviceInfo
- Publication number
- JPH01154018A JPH01154018A JP62313085A JP31308587A JPH01154018A JP H01154018 A JPH01154018 A JP H01154018A JP 62313085 A JP62313085 A JP 62313085A JP 31308587 A JP31308587 A JP 31308587A JP H01154018 A JPH01154018 A JP H01154018A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric actuator
- actuator element
- voltage
- light beam
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[技術分野]
本発明は光走査装置等で使用する光ビーム偏向器の偏向
ミラーを圧電アクチュエータ素子で駆動する@置に関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a device for driving a deflection mirror of a light beam deflector used in an optical scanning device or the like using a piezoelectric actuator element.
[従来技術とその問題点]
高精度な画像を記録する光走査@胃の光ビームは、それ
を反射し走査させる回転多面鏡の面倒れw4差や回転軸
の歳差運動あるいは感材送り速度の変動等により、感材
上での所望投影位置に対し副走査方向の振れを生じる。[Prior art and its problems] Optical scanning to record high-precision images @Stomach light beam reflects and scans the light beam due to differences in surface tilt w4 of the rotating polygon mirror, precession of the rotation axis, or photosensitive material feeding speed Due to fluctuations in the projection angle, etc., a shake occurs in the sub-scanning direction with respect to the desired projection position on the photosensitive material.
ところで、このような光ビーム走査装置においても、単
に文字の出力だけでなく、写真などの中wJm画像を網
点出力できる高精度なものが要求されるようになってき
ている。この要請に応えるためには、例えば11II当
り64本(is、eμm/1本)〜128本(7,8μ
m/1本)程度のラスク走査を実施する必要に迫られる
。しかも、いわゆるモアレ等のムラの無い画像を得るた
めには、各走査線のピッチを高精度に維持する必要があ
る。一般にムラの無い良質な出力のためには走査線ピッ
プの1/4〜115以下のピッチ精度が必要とされてい
るので、前述のケースでは、1〜3μ以下のピッチ精度
を雑持しなければならない。Incidentally, even in such a light beam scanning device, there is a growing demand for a high-precision device that can not only output characters but also output halftone dots of wJm images in photographs and the like. In order to meet this request, for example, 64 lines (is, eμm/1 line) to 128 lines (7,8μm/1 line) per 11II.
Therefore, it is necessary to perform rask scans of the order of m/1 scan. Moreover, in order to obtain an image free from unevenness such as so-called moire, it is necessary to maintain the pitch of each scanning line with high precision. In general, pitch accuracy of 1/4 to 115 of a scanning line pip or less is required for uniform, high-quality output, so in the above case, pitch accuracy of 1 to 3 μ or less is required. It won't happen.
しかも、振れ量検出器上を光ビームが通過してから感材
に光ビームが達づ゛るまでの短い時間内に、検出した振
れ量に応じて娠れを補正することが要求される。圧電ア
クチュエータ素子は短い応答時間で高精度に変位を生じ
ることができるので、圧電アクチュエータ素子を駆動源
として光ビーム偏向器の偏向ミラーの角度を変化させ、
偏向ミラーに反射する光ビームの進行方向を制御するこ
とで光ビームの振れを補正することが望まれている。Moreover, it is required to correct the blur in accordance with the detected shake amount within a short period of time from when the light beam passes over the shake amount detector until the light beam reaches the photosensitive material. Since piezoelectric actuator elements can produce displacement with high precision in a short response time, the angle of the deflection mirror of the light beam deflector is changed using the piezoelectric actuator element as a driving source.
It is desired to correct the deflection of the light beam by controlling the traveling direction of the light beam reflected on the deflection mirror.
ところが圧電アクチュエータ素子の変位は印加電圧に対
してヒステリシスを持つ。第4図の(1)は圧電アクチ
ュエータ素子の電圧■と変位Xの関係をグラフに表わし
たものである。印加電圧をOから徐々に上げていったと
きの変位と電圧の関係が第4図の(υのA部分の曲線で
ある。ある電圧まで達し、徐々に電圧を下げるときの曲
線がBである。However, the displacement of the piezoelectric actuator element has hysteresis with respect to the applied voltage. (1) in FIG. 4 is a graph representing the relationship between the voltage (2) and the displacement (X) of the piezoelectric actuator element. The relationship between displacement and voltage when the applied voltage is gradually increased from O is the curve A of (υ) in Figure 4. The curve B is when a certain voltage is reached and the voltage is gradually lowered. .
それを再び電圧を上げたのが曲線Cである。このように
たとえ同一の印加電圧であってもそこに至る電圧の履歴
の相違によって圧電アクチュエータ素子の変位は違って
くる。Curve C shows that the voltage is increased again. In this way, even if the applied voltage is the same, the displacement of the piezoelectric actuator element will differ depending on the difference in the voltage history.
一方、光ビームの振れ補正信号は交流で与えられるので
、制御回路の特性としては過去の指令値に関係なく現在
の指令値にのみ依存する変位が望まれる。従って圧電ア
クチュエータ素子を光ビーム偏向器の駆動源とするには
この電圧−変位特性のヒステリシスという問題点を解決
する必要があった。On the other hand, since the light beam deflection correction signal is given in the form of alternating current, it is desired that the control circuit characteristic is a displacement that depends only on the current command value, regardless of past command values. Therefore, in order to use a piezoelectric actuator element as a drive source for a light beam deflector, it is necessary to solve the problem of hysteresis in voltage-displacement characteristics.
[問題を解決する手段]
ところで、圧電アクチュエータ素子の変位は圧電アクチ
ュエータ素子の両端に蓄積する電荷量に対しては比例し
、変位は電荷量の変化に対してヒステリシスを持たない
ことが知られている。第4図の■は電荷量Qと変位Xの
関係をグラフにしたものである。つまり、圧電アクチュ
エータ素子の電荷量を測定すれば、現在の正確な変位を
推定し、その電荷量を調節することにより変位をI制御
することができる。[Means for solving the problem] By the way, it is known that the displacement of a piezoelectric actuator element is proportional to the amount of charge accumulated at both ends of the piezoelectric actuator element, and that the displacement does not have hysteresis with respect to changes in the amount of charge. There is. 4 in FIG. 4 is a graph showing the relationship between the amount of charge Q and the displacement X. That is, by measuring the amount of charge of the piezoelectric actuator element, the current accurate displacement can be estimated, and the displacement can be I-controlled by adjusting the amount of charge.
本発明はこれを実現するために、圧電アクチュエータ素
子を駆動源として偏向ミラーの角度を微小変化させて光
ビームの進行方向を変化させる光ビーム偏向器制御回路
において、前記圧電アクチュエータ素子とモニターコン
デンサーとを直列に結合した負荷回路と、入力された交
流の補正信号VAを指令信号とし、前記負荷回路の結合
点から取り出したコンデンサー印加電圧を負帰還信号と
して、前記負荷回路を駆動する負帰還回路と、前記補正
信号VAの電圧値が所定の値をとる瞬間、前記圧電アク
チュエータ素子に印加される電圧を予め設定された電圧
値に近付ける充放電回路と、前記圧電アクチュエータ素
子と前記モニターコンデンサーの漏れ電流を打ち消す電
流を発生する定電流回路とを具備し、前記補正信号VA
に基づいて、圧電アクチュエータ素子の変位を制御する
ようにしたことを特徴とする。In order to achieve this, the present invention provides a light beam deflector control circuit that uses a piezoelectric actuator element as a drive source to minutely change the angle of a deflection mirror to change the traveling direction of a light beam. a load circuit coupled in series, and a negative feedback circuit that drives the load circuit using the input AC correction signal VA as a command signal and using the capacitor applied voltage taken out from the connection point of the load circuit as a negative feedback signal. , a charging/discharging circuit that brings the voltage applied to the piezoelectric actuator element close to a preset voltage value at the moment when the voltage value of the correction signal VA takes a predetermined value; and a leakage current of the piezoelectric actuator element and the monitor capacitor. and a constant current circuit that generates a current that cancels out the correction signal VA.
The present invention is characterized in that the displacement of the piezoelectric actuator element is controlled based on the following.
[実施例1
まず、第5図を用いて本発明になる光ビーム偏向器駆動
装置を使用した光ビーム走査装置の実施例を説明する。[Embodiment 1] First, an embodiment of a light beam scanning device using a light beam deflector driving device according to the present invention will be described with reference to FIG.
51は光ビーム発振器で、52が光ビーム発振器51か
ら射出された光ビームである。光ビーム52は光ビーム
偏向器53によって進行方向を変える。更に光ビーム5
2は回転多面鏡54で反射して感材56上を走査する。51 is a light beam oscillator, and 52 is a light beam emitted from the light beam oscillator 51. The traveling direction of the light beam 52 is changed by a light beam deflector 53. Furthermore, light beam 5
2 is reflected by a rotating polygon mirror 54 and scans on a photosensitive material 56.
光ビーム52の主走査方向は57の矢印で示される。回
転多面鏡54と感材56の間にはf−θレンズ55を設
けて、感材上を一定の速度で光ビームが走査するように
補正する。そして、回転多面鏡54の面倒れ誤差等によ
り生じる副走査方向58の振れ量を検出する為に振れ量
検出器59を設ける。The main scanning direction of the light beam 52 is indicated by an arrow 57. An f-theta lens 55 is provided between the rotating polygon mirror 54 and the photosensitive material 56 to correct the scanning of the light beam over the photosensitive material at a constant speed. A shake amount detector 59 is provided to detect the shake amount in the sub-scanning direction 58 caused by a surface tilt error of the rotating polygon mirror 54.
振れ量検出器59およびエンコーダ511からの信号に
従って制御部510が光ビーム偏向器53に補正信号を
送り、光ビーム52の進行方向を微小変化させて、副走
査方向の振れを補正する。エンニ1−ダ511は感材送
り速度の変動を検出するものである。光ビーム偏向器5
3は偏向ミラーと該偏向ミラーの傾きを変える圧電アク
チュエータ素子及びそれらの支持体から成っている。そ
して圧電アクチュエータ素子の変位を利用してミラーの
角度を変化させ、光ビームの進行方向を制御する。本発
明の装置はこの光ビーム偏向器の駆動源である圧電アク
チュエータ素子とその制御する回路からなる光ビーム偏
向器の駆動装置である。尚、この第5図は実施の一例で
あり、各種光学系54.55や感材56はそれぞれ他の
ものに置き替えられることは自明であり、本発明はこの
ようなものに限定されない。In accordance with signals from the shake amount detector 59 and the encoder 511, the control unit 510 sends a correction signal to the light beam deflector 53 to slightly change the traveling direction of the light beam 52 to correct shake in the sub-scanning direction. The encoder 511 detects fluctuations in the feeding speed of the photosensitive material. Light beam deflector 5
3 consists of a deflection mirror, piezoelectric actuator elements for changing the tilt of the deflection mirror, and their supports. Then, the angle of the mirror is changed using the displacement of the piezoelectric actuator element to control the traveling direction of the light beam. The device of the present invention is a drive device for a light beam deflector, which includes a piezoelectric actuator element which is a drive source for the light beam deflector, and a circuit for controlling the piezoelectric actuator element. Note that FIG. 5 is an example of implementation, and it is obvious that the various optical systems 54 and 55 and the sensitive material 56 can be replaced with other ones, and the present invention is not limited to these.
第1図と第2図とで本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
第1図は本発明の実施例で、第2図は第1図に示した回
路の(1)〜(8)の各地点での信号の波形を表わす。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows signal waveforms at each point (1) to (8) of the circuit shown in FIG.
第1図の回路は機能の面からみて4つの部分に分けるこ
とができる。−点鎖線で囲まれた部分1は入力信号を増
幅し、その信号に従って圧電アクチュエータ素子13に
駆動電圧をかける回路である。部分2は、各素子かられ
ずかにリークする漏れ電流を打ち消すような電流を供給
する定電流回路である。部分3は圧電アクチュエータ素
子13の電圧を予め設定された電圧に近付けるために、
圧電アクチュエータ素子13を充電もしくは放電する回
路である。部分4は信号が入力しないときに正弦波信号
を発信する回路である。The circuit shown in FIG. 1 can be divided into four parts in terms of function. - The portion 1 surrounded by the dotted chain line is a circuit that amplifies the input signal and applies a driving voltage to the piezoelectric actuator element 13 in accordance with the signal. Portion 2 is a constant current circuit that supplies a current that cancels out leakage current that slightly leaks from each element. Portion 3 is configured to bring the voltage of piezoelectric actuator element 13 closer to a preset voltage.
This is a circuit that charges or discharges the piezoelectric actuator element 13. Part 4 is a circuit that emits a sine wave signal when no signal is input.
さて、第1図の部分1において入力信号VA(第2図く
υ参照)はバイアス電圧Voと合成され増幅器11で増
幅される。その信号に従って増幅器12により、駆動電
圧P■が圧電アクチュエータ素子13の一方の入力端子
にかけられる。圧電アクチュエータ素子13には駆動電
圧P■に従って電荷が蓄積される。そして同時に同量の
電荷が、圧電アクチュエータ素子13の他の入力端子に
直列接続されているモニターコンデンサー14に蓄積さ
れる。モニターコンデンサー14の電圧は増幅器12に
負のフィードバック信号として入力され、モニターコン
デンサー14の電圧波形が入力信号VAに追従するよう
にする。また、モニターコンデンサー14の電圧はほぼ
その電荷量に比例すると考えられる。従って前記部分1
に示した回路の基本的な動作は入力信号VAの変化に応
じた電荷層の変化を圧電アクチュエータ素子13に与え
ることになる。つまり、圧電アクチュエータ素子の電荷
量は入力信号VAに対して線形的な関係を保つことにな
る。従って、圧電アクチュエータ素子の変位は入力信号
VAに対してヒステリシスを持つことなく、線形的な関
係を維持する。Now, in part 1 of FIG. 1, the input signal VA (see υ in FIG. 2) is combined with the bias voltage Vo and amplified by the amplifier 11. According to the signal, the amplifier 12 applies the drive voltage P⊂ to one input terminal of the piezoelectric actuator element 13 . Charge is accumulated in the piezoelectric actuator element 13 according to the drive voltage P■. At the same time, the same amount of charge is stored in the monitor capacitor 14 connected in series to the other input terminal of the piezoelectric actuator element 13. The voltage on the monitor capacitor 14 is input to the amplifier 12 as a negative feedback signal so that the voltage waveform on the monitor capacitor 14 follows the input signal VA. Further, it is considered that the voltage of the monitor capacitor 14 is approximately proportional to the amount of charge thereof. Therefore, said part 1
The basic operation of the circuit shown in FIG. 1 is to apply a change in the charge layer to the piezoelectric actuator element 13 in accordance with a change in the input signal VA. In other words, the amount of charge of the piezoelectric actuator element maintains a linear relationship with respect to the input signal VA. Therefore, the displacement of the piezoelectric actuator element maintains a linear relationship with respect to the input signal VA without having hysteresis.
しかし、圧電アクチュエータ素子13の両端電圧は漏れ
電流による電荷量の蓄積により、圧電アクチュエータ素
子13とモニターコンデンサー14の電荷量に差が生じ
る。この漏れ電流を打ち消すのが一点鎖線で囲まれた部
分2の定電流回路である。However, the voltage across the piezoelectric actuator element 13 differs in the amount of charge between the piezoelectric actuator element 13 and the monitor capacitor 14 due to accumulation of charge due to leakage current. The constant current circuit in the portion 2 surrounded by the dashed-dotted line cancels this leakage current.
ところが定電流回路では時間的変化のある非常に微小な
漏れ電流を完全に打ち消すことはできない、そのような
微小な漏れ電流により圧電アクチュエータ素子13に蓄
積するt1荷を打ち消すのが部分3の回路である。However, in a constant current circuit, it is not possible to completely cancel out a very small leakage current that changes over time.The circuit in part 3 cancels out the t1 charge that accumulates in the piezoelectric actuator element 13 due to such a small leakage current. be.
圧電アクチュエータ素子13の駆動電圧PVとモニター
コンデンサー14の電圧が差動増幅器15に入力され、
該差動増幅器15は圧電アクチュエータ素子13に対す
る印加電圧を検出する。差動増幅器15から出力された
電圧はコンパレータ16に入力される。そのコンパレー
タに入力された電圧は予め設定してあった電圧Vsと比
較され、入力電圧>VsのときHI G H信号が出力
されてフリップ70ツブ17にデータ入力される。フリ
ツプフロツプ17は図示の実施例では、データ信号とそ
れをラッチするタイミングを取るクロック信号の2つの
入力を持つ、D型フリップフロップ−(DFF>である
。The drive voltage PV of the piezoelectric actuator element 13 and the voltage of the monitor capacitor 14 are input to the differential amplifier 15,
The differential amplifier 15 detects the voltage applied to the piezoelectric actuator element 13. The voltage output from the differential amplifier 15 is input to the comparator 16. The voltage input to the comparator is compared with a preset voltage Vs, and when the input voltage>Vs, a HIGH signal is output and data is input to the flip 70 knob 17. Flip-flop 17, in the illustrated embodiment, is a D-type flip-flop (DFF) having two inputs: a data signal and a clock signal for timing its latching.
一方、増幅器18に入力信9VAが入力され、増幅器1
8は信号(ω(第2図自照)を出力する。On the other hand, an input signal of 9 VA is input to the amplifier 18, and the amplifier 1
8 outputs a signal (ω (see figure 2)).
その出力信号(3)を単安定マルチバイブレータ−19
のトリガーとして入力する。そしてこの単安定マルチバ
イブレータ−19が出力する信号(4)と前述の信号(
3)の論理積により、パルス状の信号(0が求められる
。つまり、前記単安定マルチバイブレータ19が前回の
動作から所定時間以上経過して安定状態に戻されており
、且つ前記入力信号VAがOを通過して正の値を指した
とき、前記信号■のパルス信号が1つ出力される。そし
てこのパルス状の信号(0をフリップ70ツブ17のク
ロック信号として入力する。また、信号■は単安定マル
チバイブレータ110にトリガーとして入力される。The output signal (3) is converted into a monostable multivibrator-19.
input as a trigger. The signal (4) output from this monostable multivibrator 19 and the signal (
3), a pulse-like signal (0) is obtained.In other words, the monostable multivibrator 19 has been returned to a stable state after a predetermined time has elapsed since the previous operation, and the input signal VA is When it passes through O and indicates a positive value, one pulse signal of the signal (2) is output.Then, this pulse-like signal (0 is input as the clock signal of the flip 70 knob 17. is input to the monostable multivibrator 110 as a trigger.
フリップフロップ17は、クロック信号(へ)のパルス
が入力した瞬間のデータ信号の状態をラッチ、して出力
する。このフリップ70ツブ17の出力信号と単安定マ
ルチバイブレータ−110の出力信号(6)の論理積を
取って、高電位側のスイッチ111と低電位側のスイッ
チ112を0N−OFFさせて圧電アクチュエータ13
の電圧を設定値に近付ける。つまり、圧電アクチュエー
タ素子の両端電圧が電圧Vsより高い場合、低電位側の
スイッチ112をONにして電圧を下げる。圧電アクチ
ュエータ素子の両端電圧が電圧Vsより低い場合、高電
位側のスイッチ111をONにして電圧を上げる。こう
して圧電アクチュエータ素子13の電圧を前記単安定マ
ルチバイブレータ19の動作時間以上の周期を持って間
歇的に設定値に近付ける。The flip-flop 17 latches and outputs the state of the data signal at the moment when the pulse of the clock signal is input. The output signal of the flip 70 knob 17 is ANDed with the output signal (6) of the monostable multivibrator 110, and the switch 111 on the high potential side and the switch 112 on the low potential side are turned ON-OFF, and the piezoelectric actuator 13
bring the voltage closer to the set value. That is, when the voltage across the piezoelectric actuator element is higher than the voltage Vs, the switch 112 on the low potential side is turned on to lower the voltage. When the voltage across the piezoelectric actuator element is lower than the voltage Vs, the switch 111 on the high potential side is turned on to increase the voltage. In this way, the voltage of the piezoelectric actuator element 13 is brought closer to the set value intermittently with a period longer than the operating time of the monostable multivibrator 19.
一点鎖線で囲まれた部分4は信qvAが入力されないと
きにこれに代わって常に正弦波信号を供給するようにし
た回路で、装置が出力動作をしていないときにジェネレ
ータ(GEN)から正弦波が出力される。ENBから入
力されるイネイブル信号と、スイッチ(SW3)からの
信号との論理積をとってSWlを制御する。VA倍信号
入力されないときイネイブル信号がONになってSWl
を切り、逆にSW2を入れて正弦波を供給する。The part 4 surrounded by the one-dot chain line is a circuit that always supplies a sine wave signal in place of the signal qvA when it is not input. is output. The enable signal input from the ENB is ANDed with the signal from the switch (SW3) to control SWl. When the VA double signal is not input, the enable signal turns ON and SWl
is turned off, and conversely, SW2 is turned on to supply a sine wave.
つまり、入力信号VAが中断したときに、頻繁に信号電
圧が0■を通過し、0■付近からそれほど離れない信号
を入力することで信号を作り、部分3による圧電アクチ
ュエータ素子の電荷量が頻繁に補正されるようにして、
常に圧電アクチュエータ素子に最大変位の半値付近の電
圧が印加されるようにする。これは、−旦入力信号を切
って再び入力を再開する時に、圧電アクチュエータ素子
の両端電圧が急変しないようにするためである。In other words, when the input signal VA is interrupted, the signal voltage frequently passes through 0■, and a signal is created by inputting a signal that is not far from around 0■, and the amount of charge of the piezoelectric actuator element due to part 3 frequently increases. so that it is corrected to
A voltage near half the maximum displacement is always applied to the piezoelectric actuator element. This is to prevent the voltage across the piezoelectric actuator element from changing suddenly when the input signal is turned off and the input is restarted again.
SW3は一点!II線で囲まれた部分3の定電流回路の
電流を設定するときに使用するスイッチである。SW3
をONにすると、SWI 、SW2の両方が切られると
共に単安定マルチバイブレータ110の動作が禁止され
、スイッチ111.112が不通となる。このような状
態において、圧電アクチュエータ素子に適当な駆動電圧
PVをかけた後、圧電アクチュエータ素子13の電荷量
がモニターコンデンサー14の電荷はと等しい状態を維
持するように、定電流回路の電流を設定する。SW3 is one point! This switch is used to set the current of the constant current circuit in the portion 3 surrounded by the line II. SW3
When turned on, both SWI and SW2 are turned off, the operation of the monostable multivibrator 110 is prohibited, and the switches 111 and 112 are disconnected. In such a state, after applying an appropriate drive voltage PV to the piezoelectric actuator element, the current of the constant current circuit is set so that the amount of charge of the piezoelectric actuator element 13 remains equal to the charge of the monitor capacitor 14. do.
第3図と第6図を用いて、本発明の回路の機能を説明す
る。第6図は第1図の回路を簡略にした回路である。増
幅器12に入力する信号電圧は、入力(n号VAにバイ
アス電圧をかけた信号電圧(A地点の電圧)と、D地点
の電圧を負帰還させたものである。増幅器12はA地点
の電圧と、D地点の電圧を等しくするような電圧を出力
する。The function of the circuit of the present invention will be explained using FIGS. 3 and 6. FIG. 6 is a simplified circuit of the circuit shown in FIG. The signal voltage input to the amplifier 12 is obtained by negative feedback of the input (signal voltage (voltage at point A) obtained by applying a bias voltage to the nth VA) and the voltage at point D. , outputs a voltage that equalizes the voltage at point D.
61は圧電アクチュエータ素子のコンデンサーとしての
機能する成分を示したもので、62は圧電アクヂュエー
タ素子の漏洩抵抗Rとしての機能する成分を示したもの
である。63は第1図の部分2の定電流回路で、64は
部分3の充放電回路である。Reference numeral 61 indicates a component functioning as a capacitor of the piezoelectric actuator element, and reference numeral 62 indicates a component functioning as a leakage resistance R of the piezoelectric actuator element. Reference numeral 63 indicates a constant current circuit in section 2 of FIG. 1, and 64 indicates a charging/discharging circuit in section 3.
信号電圧を入力開始した直後(時間1−0>は漏れ電流
による電荷の蓄積はない。圧電アクチュエータ素子のコ
ンデンサー成分61とモニターコンデンサー14は直列
に接続されているから、それぞれの電荷量は等しい。時
間1=0における圧電アクチュエータ素子のコンデンサ
ー成分61とモニターコンデンサー14の電荷量をQo
とすると、
Qo=CMV。Immediately after inputting the signal voltage (time 1-0>), no charge is accumulated due to leakage current.Since the capacitor component 61 of the piezoelectric actuator element and the monitor capacitor 14 are connected in series, the amount of charge of each is equal. The charge amount of the capacitor component 61 of the piezoelectric actuator element and the monitor capacitor 14 at time 1=0
Then, Qo=CMV.
となる。CMはモニターコンデンサー14の静電容量で
、Voは時間1−0におけるモニターコンデンサー14
の電圧である。becomes. CM is the capacitance of the monitor capacitor 14, and Vo is the capacitance of the monitor capacitor 14 at time 1-0.
voltage.
しかし、時間が経過すると圧電アクチュエータ素子の漏
洩抵抗62による漏れ電流によって圧電アクチュエータ
素子61は放電し、その両端電圧は低下する。一方モニ
ターコンデンサー14の電圧即ちD地点の電位はA地点
の電圧と同一に維持されるから、モニターコンデンサー
14と圧電アクチュエータ素子のコンデンサー成分61
の電圧に差ができる。その差は時間と共に増大して増幅
器12の供給可能な限界に達して圧電アクチュエータ素
子の電荷間を制御できなくなる。そこで、このような漏
洩抵抗62による漏れ電流を打ち消すような電流を供給
する定電流回路63を設ける必要がある。However, as time passes, the piezoelectric actuator element 61 is discharged due to leakage current due to the leakage resistance 62 of the piezoelectric actuator element, and the voltage across the piezoelectric actuator element 61 decreases. On the other hand, since the voltage of the monitor capacitor 14, that is, the potential at point D, is maintained the same as the voltage at point A, the monitor capacitor 14 and the capacitor component 61 of the piezoelectric actuator element
There will be a difference in the voltage. The difference increases over time until it reaches the limit of what the amplifier 12 can supply, making it impossible to control the charge on the piezoelectric actuator element. Therefore, it is necessary to provide a constant current circuit 63 that supplies a current that cancels out the leakage current caused by the leakage resistor 62.
ところが、圧電アクチュエータ素子の漏洩抵抗62は印
加電圧に対して変化する性質を持つ。従って、漏れ電流
は僅かながら時間的変化を有する。However, the leakage resistance 62 of the piezoelectric actuator element has a property of changing depending on the applied voltage. Therefore, the leakage current has a slight change over time.
つまり、定電流では解消できない僅かな漏れ電流が生じ
る。そのような微小な漏れ電流により生じるモニターコ
ンデンサー14と圧電アクチュエータ素子の電荷間のず
れをなくすために充電放電回路64を設けて、周期的に
圧電アクチュエータ素子13を充電もしくは放電して調
節するのである。In other words, a slight leakage current occurs that cannot be eliminated with a constant current. In order to eliminate the difference between the charges of the monitor capacitor 14 and the piezoelectric actuator element caused by such a minute leakage current, a charging/discharging circuit 64 is provided to periodically charge or discharge the piezoelectric actuator element 13 for adjustment. .
第3図(1)のグラフは漏れ電流を打ち消さない場合、
圧電アクチュエータ索子13において放電される電荷量
の時間的変化を示す。圧電7クチユエータ素子13の電
荷間は放電した分だけ減少する。The graph in Figure 3 (1) shows that if the leakage current is not canceled out,
3 shows a temporal change in the amount of charge discharged in the piezoelectric actuator cord 13. The charge of the piezoelectric 7cutuator element 13 decreases by the amount of discharge.
グラフの直mAは全放電電荷量を示す。直線Aは巨視的
には直線を示すから定電流で打ち消すことができる。Direct mA in the graph indicates the total discharge charge amount. Since straight line A shows a straight line macroscopically, it can be canceled out by constant current.
直線Bは直線へで示した全放電電荷量の内、時開的変動
のある漏れ電流成分による電荷量である。Straight line B is the amount of charge due to the leakage current component which varies from time to time out of the total amount of discharged charge shown by the straight line.
そのような微小で時間的変化のある漏れ電流を定電流で
完全に打ち消ずことは非常に難しい。そこで第1図の部
分3のようにある周期をおいて圧電アクチュエータ素子
13をパルス的に充電もしくは放電させて予め設定した
電圧値に近付けることで、圧電アクチュエータ素子の電
荷量を常にモニターコンデンサー14の電荷量と同一に
保つ。It is extremely difficult to completely cancel out such a minute leakage current that changes over time with a constant current. Therefore, by charging or discharging the piezoelectric actuator element 13 in a pulsed manner at certain intervals as shown in part 3 of FIG. Keep the amount of charge the same.
部分2の定電流回路を省略して部分3の充放電回路だけ
で、圧電アクチュエータ素子13の電荷間を補正するこ
とも可能である。ただし、この部分3の回路だけで圧電
アクチュエータ素子の71荷量の補正を行なうと第3図
の■に示したように頻繁に大きな振れの充放電が生じる
。圧電アクチュエータ素子の電荷量と変位は線形な関係
にあるから、電荷間の急激な変化は、光走査装置等で光
ビームが急激に振れることである。光ビームの急激な振
れは走査のムラとなり、好ましくない。そこで部分2の
回路でほぼ漏れ電流を打ち消して、それで打ち消しきれ
ない微小な時間的変化のある漏れ電流によって変化した
、圧電アクチュエータ素子13の電荷量を充電もしくは
放電することで調節するのである。すると、第3図の(
■に示したように圧電アクチュエータ素子13に蓄積す
る漏れ電流による電荷量の変化の時定数は非常に長くな
り、充放電を行なう周期も良くすることができるので振
れの少ない光ビーム走査を維持できる。It is also possible to omit the constant current circuit of part 2 and correct the charge difference of the piezoelectric actuator element 13 using only the charging/discharging circuit of part 3. However, if the 71 load of the piezoelectric actuator element is corrected only by the circuit of this part 3, charging and discharging with large swings will frequently occur as shown in (■) in FIG. Since there is a linear relationship between the amount of charge and the displacement of the piezoelectric actuator element, a sudden change in charge is the result of a sudden swing of a light beam in an optical scanning device or the like. A sudden deflection of the light beam causes uneven scanning, which is undesirable. Therefore, the circuit of part 2 cancels out most of the leakage current, and then charges or discharges the amount of charge in the piezoelectric actuator element 13, which changes due to the leakage current that cannot be canceled out and adjusts by charging or discharging. Then, (
As shown in (2), the time constant of the change in the amount of charge due to the leakage current accumulated in the piezoelectric actuator element 13 becomes extremely long, and the cycle of charging and discharging can also be improved, making it possible to maintain light beam scanning with less deflection. .
尚、各素子からの漏れ電流が非常に少なくて、部分3の
回路で圧電アクチュエータ素子13の電荷mを十分補正
可能な場合は、部分2の定電流回路は省いてもよい。Incidentally, if the leakage current from each element is very small and the electric charge m of the piezoelectric actuator element 13 can be sufficiently corrected by the circuit of part 3, the constant current circuit of part 2 may be omitted.
[発明の効果]
以上説明してぎたように、本発明によれば入力した交流
信号電圧が所定の値をとる瞬間に、圧電アクチュエータ
素子の電圧を規定電圧に強制的に合せると共にモニター
コンデンサー14のffi?7ffiを制御することに
よって圧電アクチュエータ素子の電荷間を制御すること
により、圧電アクチュし一夕素子の電圧に対する変位の
ヒステリシスによる入力信号と変位のずれを最小限に抑
えることができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the voltage of the piezoelectric actuator element is forcibly adjusted to the specified voltage at the moment when the input AC signal voltage takes a predetermined value, and the voltage of the monitor capacitor 14 is ffi? By controlling the charge of the piezoelectric actuator element by controlling 7ffi, it is possible to minimize the deviation between the input signal and the displacement due to the hysteresis of the displacement with respect to the voltage of the piezoelectric actuator element.
第1図は本発明の実施例、第2図は実施例を説明する信
号波形、第3図は第1図の回路の機能を説明する図、第
4図は圧電アクチュエータ素子の特性を示す図、第5図
は本発明を実施するとぎの概要を表わす図、第6図は第
1図の回路を簡略にした図である。
1:駆動電圧印加回路
2:定電流回路
3:充放電回路
4:正弦波信号回路
11:増幅器
13:圧電アクチュエータ素子
14:コンノ2ンリ
16:コンパレータ
17:フリツブフロツブ
19:単安定マルチバイブレータ
51:光ビーム発振器
53:光ビーム偏向器
54:回転多面鏡
56:感材
59:振れ間検出器FIG. 1 is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a signal waveform explaining the embodiment, FIG. 3 is a diagram explaining the function of the circuit in FIG. 1, and FIG. 4 is a diagram showing the characteristics of the piezoelectric actuator element. , FIG. 5 is a diagram showing an outline of the implementation of the present invention, and FIG. 6 is a simplified diagram of the circuit of FIG. 1. 1: Drive voltage application circuit 2: Constant current circuit 3: Charging/discharging circuit 4: Sine wave signal circuit 11: Amplifier 13: Piezoelectric actuator element 14: Continuous contact 16: Comparator 17: Flip flop 19: Monostable multivibrator 51: Optical Beam oscillator 53: Light beam deflector 54: Rotating polygon mirror 56: Sensitive material 59: Deflection detector
Claims (1)
ラーの角度を微小変化させて光ビームの進行方向を変化
させる光ビーム偏向器の駆動装置において、 前記圧電アクチュエータ素子とモニターコンデンサーと
を直列に結合した負荷回路と、 入力された交流の補正信号VAを指令信号とし、前記負
荷回路の結合点から取り出したコンデンサー印加電圧を
負帰還信号として、前記負荷回路を駆動する負帰還回路
と、 前記補正信号VAの電圧値が所定の値をとる瞬間、前記
圧電アクチュエータ素子に印加される電圧を予め設定さ
れた電圧値に近付ける充放電回路前記圧電アクチュエー
タ素子と前記コンデンサーの漏れ電流を打ち消す電流を
発生する定電流回路と、 を具備し、前記補正信号VAに基づいて、圧電アクチュ
エータ素子の変位を制御するようにしたことを特徴とす
る光ビーム偏向器駆動装置。(1) In a drive device for a light beam deflector that uses a piezoelectric actuator element as a drive source to minutely change the angle of a deflection mirror to change the traveling direction of a light beam, the piezoelectric actuator element and a monitor capacitor are coupled in series. a load circuit; a negative feedback circuit that drives the load circuit by using the input AC correction signal VA as a command signal and using the capacitor applied voltage extracted from the connection point of the load circuit as a negative feedback signal; and the correction signal VA. a charging/discharging circuit that brings the voltage applied to the piezoelectric actuator element close to a preset voltage value at the moment when the voltage value of the piezoelectric actuator element takes a predetermined value; a constant current that generates a current that cancels the leakage current of the piezoelectric actuator element and the capacitor; A light beam deflector driving device comprising: a circuit; and controlling displacement of a piezoelectric actuator element based on the correction signal VA.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62313085A JPH01154018A (en) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | Light beam deflector driving device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62313085A JPH01154018A (en) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | Light beam deflector driving device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01154018A true JPH01154018A (en) | 1989-06-16 |
Family
ID=18037001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62313085A Pending JPH01154018A (en) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | Light beam deflector driving device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01154018A (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58100118A (en) * | 1981-12-09 | 1983-06-14 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | Laser beam scanning device |
| JPS61285082A (en) * | 1985-06-10 | 1986-12-15 | Toshiba Corp | Displacement generator |
-
1987
- 1987-12-10 JP JP62313085A patent/JPH01154018A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58100118A (en) * | 1981-12-09 | 1983-06-14 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | Laser beam scanning device |
| JPS61285082A (en) * | 1985-06-10 | 1986-12-15 | Toshiba Corp | Displacement generator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5187364A (en) | Scanning device with waveform generator optimizer | |
| US4400740A (en) | Intensity control for raster output scanners | |
| US4441126A (en) | Adaptive corrector of facet errors in mirror scanning systems | |
| EP0021831B1 (en) | Pixel clock circuit and method of operating a raster imaging device | |
| US4800271A (en) | Galvanometric optical scanning system having synchronization photodetectors | |
| US4571623A (en) | Data clocking circuitry | |
| US7995088B2 (en) | Optical scanning apparatus and image forming apparatus comprising the same | |
| JP4025522B2 (en) | Beam light scanning apparatus and image forming apparatus | |
| JPH01154018A (en) | Light beam deflector driving device | |
| US7782511B2 (en) | Optical scanning apparatus and image forming apparatus comprising the same | |
| US20080316560A1 (en) | Optical deflector | |
| JPS5915217A (en) | Optical scanner | |
| EP0117726A2 (en) | Laser diode control circuitry | |
| US5416504A (en) | Semiconductor laser control apparatus | |
| US6693658B2 (en) | Light beam scanning apparatus | |
| US7507951B2 (en) | Torsion oscillator voltage control driver with each of dual voltage polarity for each of dual channel | |
| US6833853B2 (en) | Light beam scanning apparatus and image forming apparatus | |
| JP3428966B2 (en) | Exposure control device | |
| US6211987B1 (en) | Optical scanning technique | |
| JP2003121770A (en) | Image forming apparatus | |
| JP3608283B2 (en) | Light emitting element control apparatus and image exposure apparatus | |
| US4820960A (en) | Fast retrace circuit for a deflection amplifier in a cathode ray tube | |
| JPH01180513A (en) | Light beam recorder | |
| JPS63293567A (en) | Laser beam printer | |
| CA2030100C (en) | Scanning device |