JPH0371106A - スキャニング駆動装置の制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザトリマ、レーザマーカ、マスクリペア
等のレーザ加工機やＯＡ機器、映像機器等に用いられる
スキャニング駆動装置の制御回路に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図、第４図はレーザスキャナ装置を示すもので、こ
のレーザスキャナ装置は、偏光ミラー１、変位増幅機構
としての差動増幅器２、レバー３、圧電アクチュエータ
４、反力ばね５、位置センサ６、ブラケット７等で構成
されている。

圧電アクチュエータ４は、制御回路ａによって作動され
るものであって、人力された駆動信号に対応する直動変
位（矢印Ａ方向）を発生する。そしてこの圧電アクチュ
エータ４はピン８を介してレバー３に当接している。

レバー３は軸９に固定され、軸９を中心に回転自在にな
っており、その側面にＬ字状のブラケット７が取付けら
れている。また上記軸９に上記差動増速機２に連結され
ている。そしてこの差動増速機２の出力軸１１に上記偏
光ミラ１が固着されている。またレバー３にはピストン
１０を介して反力ばね５の力が矢印Ｂ方向に作用してお
り、レバー３は圧電アクチュエータ４の変位によって反
時計方向に回動する力を受けると共に、反力ばね５の反
力によって時計方向に回転する力を受けている。

すなわち、レバー３は圧電アクチュエータ４の直動変位
△Ｘを回転変位△θに変換するものである。そして、軸
９の中心から圧電アクチュエータ４の中心（ピン８の位
置）までの距離をＬとすると、上記回転変位△θは以下
の関係式％式％ 非接触式の位置センサ６は、上記レバー３に取付けられ
たブラケット７までの距離の変化△Ｘを計Ａｌｌ＋し、
この△Ｘに対応する信号Ｖ５をフィードバック信号とし
て上記制御回路ａに人力するようになっている。

ところで、上記従来のレーザスキャナ装置における制御
回路ａは第５図に示すようになっていて、位置センサ６
の検出出力Ｖｓ（＝に＋△Ｘ）は比較器１２に人力され
ている。この比較器１２には、指令部１３から偏光ミラ
ー１を回転するための指令信号Ｖ。か入力されており、
比較器１２はこれらの偏差△Ｖ　（＝Ｖ。−Ｖｓ）をと
って、これをアナログＰＩＤ制御部１４のＰＩＤゲイン
１４ａに人力する。ＰＩＤゲイン１．４ａは入力された
偏差信号△Ｖを圧電アクチュエータ４の駆動信号として
パワーアンプ１５に入力する。パワーアンプ１５で増幅
された信号に１・Ｋ２・△Ｖは圧電アクチュエータ４に
入力され、圧電アクチュエータ４はこの入力信号に応じ
た直動変位がなされる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の制御回路では、Ｉ（、＝１００〜５００、Ｋ
２＝２０であり、アナログの比較器１２における偏差△
Ｖが５０ｍＶ以上の偏差がある場合、圧電アクチュエー
タ４には１００Ｖ以上の過大なサージ電圧が発生するこ
とになる。これは圧電アクチュエータ４の応答性からす
ると発振状態となり、このため、ミラー走査角θの振動
収束にかなりの時間を要し、高速・高精度位置決めの場
合問題であった。

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、過大な
偏差出力から生じる圧電アクチュエータへのサージ電圧
を押さえ、かつこのサージ電圧から生しるスキャナ発振
現像を速やかに整定することができるようにしたスキャ
ニング駆動装置の制御回路を捉供することを目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係るスキャニング
駆動装置の制御回路は、人力された駆動信号に対応する
直動変位を発生する圧電アクチュエータと、この圧電ア
クチュエータの直動変位を回転変位に変換する直動回転
変換部材と、出力軸に偏光ミラーか結合され、上記直動
回転変換部材の回転変位を増幅する変位増幅機構と、指
令部からの出力信号と圧電アクチュエータの動作のフィ
ードバック信号とを比較してその偏差信号を出力する比
較器と、この比較器からの偏差信号を人力するＰＩＤゲ
インとを有する制御回路とからなるスキャニング駆動装
置において、上記制御回路のＰＩＤゲインの出力側にＰ
ＩＤゲインからの偏差出力を制限する出力リミット回路
を設けた構成となっている。

〔作　　用〕

制御回路のＰＩＤゲインから出力される偏差出力が、出
力リミット回路のリミット出力より小さい場合は、その
ままパワーアンプを介して圧電アクチュエータへ出力さ
れる。またその偏差出力がリミット出力より大きい場合
は、出力リミット回路よりリミット出力が出され、過大
な偏差出力が制限される。

〔実　施　例〕

本発明の実施例を第１図、第２図に基づいて説明する。

なお、この実施例において、第３図から第５図に示した
従来例の構成部材と同一部材は同一符号を付して説明を
省略する。

アナログＰＩＤ回路１４′のＰＩＤゲイン１４ａの出力
側にプラス、マイナス両方向形の出力リミット回路１６
を設ける。１７はこの出力リミット回路１６の出力リミ
ットを設定するトリマ等の設定器である。

なお１８は圧電アクチュエータ４での摩擦軽減のために
制御回路に振動電圧を印加する高周波信号発生回路であ
る。

上記構成における作用を第２図に示すフローチャー１・
に基づいて説明する。

まず設定器１７にて出力リミット回路１６のリミット出
力（±Ｖ　　１１ｍ１ｔ）を設定する（ステップ１）。

その後、指令部１３からの指令信号ｖｏと位置センサ６
からの検出出力（フィードバック信号）Ｖｓとを比較す
る比較器１２からの人力偏差△Ｖを取り込み（ステップ
２）、これをＰＩＤゲイン１４ａにてま曽幅ゲインに１
で増幅する（ステップ３）。この増幅された偏差（ＩＫ
ｌ　・△Ｖｌ）は出力リミット回路１６にてこれのリミ
ット出力（Ｖ　　１１ｍ１ｔ）と比較される。そしてｌ
Ｋ＋　・Δｖ　１　＞ｖ　　ＩｊｍＨの場合は、リミッ
ト出力（±Ｖ　　１１ｍ１ｔ）を出力し、パワーアンプ
１５へ偏差を制限した信号を出力する。

一方ＩＫ１・△Ｖ　ｌ　＜　Ｖ　　１１ｍ１ｔの場合は
この偏差±に１・△Ｖをそのままパワーアンプ１５へ出
力する。

上記作用において、圧電アクチュエータ４の発振状態の
収束がきわめて短時間で、例えば１０ｍ５ｅｅ以下でで
きるようになり、セットリングタイムが２５　ｍ　ｓｅ
ｃで、位置再現性が±０．００５ｄｅｇと高速・高精度
位置が実現できた。またサージ電圧から生じる機構系及
び圧電アクチュエータ４の破損が防止できた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、過大な偏差出力から生じる圧電アクチ
ュエータ４へのサージ電圧を押さえ、かつこのサージ電
圧から生じるスキャナ発振現像を速やかに整定すること
ができ、従って圧電アクチュエータの発振状態の収束が
きわめて短時間ででき、高速・高精度位置を実現でき、
さらにサージ電圧から生じる機構系、圧電アクチュエー
タの破損が防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の実施例を示すもので、第１図
は概略的な構成説明図、第２図は実施例の動作を説明す
るためのフローチャートである。第３図、第４図は本発
明を適用しようとするスキャニング駆動装置の一例を示
す縦断面図と横断面図、第５図は従来例の制御回路図で
ある。 １は偏差ミラー　２は作動増幅器、３はレバ４は圧電ア
クチュエータ、５は反力ばね、６は位置センサ、１２は
比較器、１３は指令部、１４′はアナログＰＩＤ制御回
路、１４ａはＰＩＤゲイン、１５はパワーアンプ、１６
は出力リミット回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力された駆動信号に対応する直動変位を発生する圧電
   アクチュエータと、この圧電アクチュエータの直動変位
   を回転変位に変換する直動回転変換部材と、出力軸に偏
   光ミラーが結合され、上記直動回転変換部材の回転変位
   を増幅する変位増幅機構と、指令部からの出力信号と圧
   電アクチュエータの動作のフィードバック信号とを比較
   してその偏差信号を出力する比較器と、この比較器から
   の偏差信号を入力するＰＩＤゲインとを有する制御回路
   とからなるスキャニング駆動装置において、上記制御回
   路のＰＩＤゲインの出力側にＰＩＤゲインからの偏差出
   力を制限する出力リミット回路を設けたことを特徴とす
   るスキャニング駆動装置の制御回路。