JP2009300855A - 光学走査装置及びその光学走査装置を搭載する光読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型軽量で且つ低コストで構成でき、レーザ光を走査させるミラーの揺動における不要な変動を無くし、安定して走査するレーザ光を照射する光学走査装置及びその光学走査装置を搭載する光読取装置を提供することを目的とする。
【解決手段】走査ミラー１３が固定された走査ミラー本体１４の軸受け孔１４ａの内周面が、シャフト５の外周面に対して、シャフト５の延在方向に離れた２点で接触するように、シャフト５の延在方向中央部の外周面に凹部５ａを形成すると共に、シャフト５に対して走査ミラー本体１４を支持ばね１９によって付勢する。

【選択図】図２Ｄ

Description

本発明は、バーコードリーダに代表される光学シンボル読取装置に内蔵され、光学シンボルを走査するレーザ光を繰り返し偏向する光学走査装置及びその光学走査装置を搭載する光読取装置に関する。

一般に、バーコードのようなシンボルマークに走査するレーザ光を照射して、記載される情報を読み取るバーコードリーダ等の光学情報読取装置（以下、光読取装置と称する）が知られている。

このタイプの光読取装置は、半導体レーザ等の光源から発したレーザ光を、光走査機構により１次元又は２次元方向に繰り返し偏向することにより、走査させて、バーコードに照射している。バーコードで反射されたレーザ光の反射光は、集光レンズを通ってフォトダイオード等の光検出器に受光され、光検出器から出力される電気信号に基づいてバーコードがデコードされる。
従来の光走査機構としては、ポリゴンミラー又は、揺動（swing）ミラーを用いた機構が知られている。揺動ミラーを用いた光走査機構では、揺動する揺動ミラーに光源から出射されたレーザ光を入射させる。揺動ミラーで反射されたレーザ光は、バーコードに向かい、バーコード上を一定の周期で反復移動するように照射される。

この揺動ミラーの揺動を実現する構造として、例えば、特許文献１には、揺動機構を用いた光走査機構が提案されている。この光走査機構には、ベース上に、光源とミラーが設けられたロータと、揺動動作の駆動源となる電磁コイルと、バーコードからの反射光を受光する集光レンズと、光検出器等とが配置されている。

揺動機構においては、ロータに貫通孔（軸受け孔）が形成され、この軸受けがベース上に固定されたシャフトに回転可能に嵌め込まれている。この軸受け孔は、ロータがシャフトを中心として回転できるように、軸受け孔の内径をシャフトの外径より僅かに大きくなるようにクリアランスを有している。ロータにおける、ミラーが設けられた反対側の面には、後方に牽引するように付勢するコイルばねが取り付けられている。このコイルばねは、軸受け孔の内面にシャフトの外周面を押し付けるように付勢することで、揺動時のロータにガタツキが発生しないように作用している。

ロータの側面には、一方に永久磁石が設けられ、他方には、永久磁石と同等の重さを有するバランサが設けられている。その永久磁石の近傍には、電磁コイルが配置される。電磁コイルが発生させた交番磁界により永久磁石との間に電磁力が発生し、ロータがコイルばねの張力及びロータの慣性モーメントによって揺動する。

なお、上述したシャフトと軸受け孔とのクリアランスが適切に形成されていないと両者の間にがたつきが発生し、その結果ロータがシャフト回りに円滑な回動ができないという課題がある。そのような課題を解決するために、例えば特許文献２には、光ピックアップの対物レンズ駆動装置として、シャフトを直線上の正確な円柱体に加工し、レンズホルダの軸受けを軸線の中央部分が横方向に湾曲した円筒形状に加工すると共に、レンズホルダをシャフトに対して押圧する側圧付与手段を具備している。このような構成により、側圧がレンズホルダに付与されている状態において、レンズホルダの軸受けの内周面の上下端の２カ所のみがシャフトに当接されることになり、がたつきのない状態でシャフトに支持され、円滑な回動動作が可能となる。
この特許文献２に開示されているシャフトと軸受けとの関係を、特許文献１に開示されている光走査装置に適用することで、ミラーを安定的に回動させることができることから、バーコードに向けて照射させるレーザ光を、狙った箇所に対して精度良く照射させることが可能となる。
特開２００３−３１５７２２号公報 特開平９−２８２６８５号公報

しかしながら、特許文献２に開示されている技術には、以下に挙げる不具合がある。
１．レンズホルダの軸受けの形状として、その中央部が横方向に湾曲するようなカーブ状の円筒形状に形成したり、あるいはその中央部に凹部を形成したりすることは、アンダーカットになるためモールド成形することが極めて困難であり、生産性向上の面で不具合がある。
２．熱収縮によるヒケ成型を行うことでアンダーカットによる成形上の課題を克服しようとしているが、この場合、軸受け内面のカーブ形状を正確にコントロールすることは不可能であることから、設計意図通りにシャフトと軸受け内面の接触面を精度良く実現することは困難である。故に部品精度の低さに起因する、個体による滑り摩擦の影響のばらつきが大きくなる。

そこで本発明は、小型軽量で且つ低コストで構成でき、レーザ光を走査させるミラーの揺動における不要な変動を無くし、安定して走査するレーザ光を照射する光学走査装置及びその光学走査装置を搭載する光読取装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、入射された光束を反射して、正面に存在する対象物に向けて出射させる平面ミラーを備える走査ミラーと、前記走査ミラーを保持すると共に、基部上に植設された金属製のシャフトに嵌合される軸受けを備える、樹脂成型品としての走査ミラー本体と、前記シャフトを中心軸として前記走査ミラー本体を揺動させる駆動機構と、前記走査ミラー本体の背面に一端が固定され、他端が基部に植設された固定部材に固定され、前記走査ミラー本体を前記シャフトに対してその延在方向に直交する方向に押しつける付勢する支持ばねと、を有する光学走査装置であって、 前記走査ミラー本体が前記シャフトに対して、前記シャフトの延在方向に離れた２点で接触するように、前記シャフトの延在方向中央部に凹部が形成されることを特徴とする光学走査装置を提供する。

また、本発明は、光束を出射する光源と、光源から放射された前記光束を屈曲する曲げミラーと、揺動動作を維持し、前記曲げミラーからの前記光束を走査させつつ前記対象物に向けて出射し、その反射した前記光束を受光して集光する光学走査装置と、前記光学走査装置により集光された反射光を受光する光検出部と、で構成され、前記光学走査装置は、前記曲げミラーからの前記光束を反射して、前記対象物に向けて出射させる平面ミラー及び前記反射した前記光束を受光し集光する凹面ミラーを備える走査ミラーと、前記走査ミラーを保持すると共に、基部上に植設された金属製のシャフトに嵌合される軸受けを備える、樹脂成型品としての走査ミラー本体と、前記シャフトを中心軸として前記走査ミラー本体を揺動させる駆動機構と、前記走査ミラー本体の背面に一端が固定され、他端が基部に植設された固定部材に固定され、前記走査ミラー本体を前記シャフトに対してその延在方向に直交する方向に押しつける付勢する支持ばねと、を有し、前記走査ミラー本体の軸受け内周面が前記シャフトの外周面に対して、前記シャフトの延在方向に離れた２点で接触するように、前記シャフトの延在方向中央部の外周面に凹部が形成されることを特徴とする光読取装置を提供する

本発明によれば、生産性、部品精度、長期安定性を向上させ、かつレーザ光を走査させるミラーの揺動における不要な変動を無くし、安定して走査するレーザ光を照射する光学走査装置及びその光学走査装置を搭載する光読取装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１Ａは、第１の実施形態に係る光学走査装置を搭載するバーコード読み取り装置の全体の外観構成を示す斜視図、図１Ｂは、上蓋を取り外した状態の内部構成を示す斜視図、図１Ｃは、上蓋を取り外した状態で背面側から見た内部構成を示す斜視図である。

本実施形態において、実現されたバーコード読み取り装置の大きさは、外寸が例えば、略幅２１ｍｍ、奥行き１４ｍｍ、高さ１１ｍｍ程度の直方体形状である。勿論、これらの外寸の数値は一例であり、これら以下の数値で実現することも可能である。尚、以下の実施形態のバーコード読み取り装置において、走査する光束例えば、レーザ光を照射し、そのレーザ光の反射光を受光する方向を向く面を正面又は照射・受光側として説明する。

図１Ａに示すバーコード読み取り装置１は、外装となるハウジング２を有する。ハウジング２は、固定基部としてのシャーシ部材２ａと、上蓋となる基板ユニット２ｂとで構成される。

シャーシ部材２ａは、正面にレーザ光を照射するための開口部を有する箱形状又は枠形状であり、後述するユニット及び部材を一体的にサポートし、また図示しない下面に外部機器に対する据付面を有している。このシャーシ部材２ａは、落下等の衝撃に耐え得る強度を有する、例えば、アルミニウム等の金属部材により形成される。他にも、亜鉛ダイカスト等の合金金属や硬質の樹脂を用いることもできる。図１Ａにおいて、図示していないが、側面等から外乱光が入射しないように、窓以外の側面には遮光するためのカバーが取り付けられている。

図１Ｂ，１Ｃに示すように、シャーシ部材２ａ上には、主として、光源ユニット３と、曲げミラー１２と、光学走査装置４と、光検出ユニット６とが実装される。基板ユニット２ｂには、後述する各ユニット及び構成部位の駆動及び信号処理を行うための制御回路や信号処理回路等が形成された回路基板からなる制御部２４が搭載される。

基板ユニット２ｂには少なくとも１つの孔（本実施形態では２つ）２ｅが開口され、シャーシ部材２ａには頂部にねじ穴２ｆがあけられた支持部材２ｃが設けられている。シャーシ部材２ａと基板ユニット２ｂは、これらの孔２ｅとねじ穴２ｆを一致させて、ビス２ｄにより接合されている。勿論、他の手法例えば、それぞれのシャーシ部材２ａと基板ユニット２ｂにフックとストッパを形成して嵌め合わせによる接合や接着剤のよる接合等の種々の手法を用いてもよい。

光源ユニット３は、光源として光束例えば、レーザ光を出射するレーザダイオード（ＬＤ）９、コリメータレンズ（図示せず）及びＬＤ出射絞り（図示せず）を収容する収容部１１と、レーザ光を反射により偏向させて光学走査装置４に向かわせる偏向手段としての曲げミラー１２と、で構成される。また、収容部１１において、コリメータレンズは、レーザダイオード９から照射されたレーザ光を平行光化し、ＬＤ出射絞りは平行光化されたレーザ光の光束断面を絞り、所望のスポットサイズに生成する。

本実施形態におけるレーザダイオード９は、例えば、ＤＶＤプレーヤ等で広く採用されている外形φ５．６ｍｍ、波長６５０ｎｍの仕様を用いることで、極めて安価でありながら視認性の高い光源を得ることができる。この構成により、レーザダイオード９から照射されたレーザ光は、コリメータレンズにより平行光化され、ＬＤ出射絞りを通って所望のスポットサイズに形成され、さらに曲げミラー１２で反射して、後述する光学走査装置４の走査ミラー１３の平面鏡１３ｂに出射される。

光検出ユニット６は、後述する走査ミラー１３の凹面ミラー１３ａにより集光されたバーコードからの反射光に対する受光範囲を決定するＰＤ視野絞りが形成された受光絞り部（図示せず）と、バンドパスフィルタ８と、フォトディテクタ（ＰＤ）７と、で構成される。本実施形態においては、図１Ｂに示すように、曲げミラー１２上に光検出ユニット６が配置されて、１つのユニットとして構成されている。

制御部２４は、基板ユニット２ｂ上に設けられ、ＤＳＰ等の信号処理要素を含み、プリント基板上に実装された電子部品により構成される電子回路である。この制御部２４は、光読み取り装置内の各ユニット及び構成部位の駆動及び信号処理を行う。例えば、制御部２４は、光源ユニット３、光学走査装置４を制御し、光検出ユニット６から得られたアナログ信号をバーコードの黒白情報に対応する２値化信号に変換し、外部出力端子２１を通じて図示しない外部機器（情報処理装置）に出力する。

このような構成において、図１Ｂに示すように、出射される走査レーザ光として、一点鎖線が出射光路を示し、その反射光として、二点鎖線が戻り光路を示している。出射された走査レーザ光は、図示しないバーコード面で反射し、戻り光として、走査ミラー１３の凹面ミラー１３ａに入射する。凹面ミラー１３ａは、その戻り光を集光させてフォトディテクタ７に向けて照射する。フォトディテクタ７の直前には受光絞り部（図示せず）とバンドパスフィルタ８が配置されている。受光絞り部は戻り光のみを通過させ、凹面ミラー１３ａ方向以外の角度から入射する外乱光を遮断する働きをする。一方のバンドパスフィルタ８は光源と同一の波長の光のみを透過させ、正しい信号光以外の外乱光をカットする働きをする。このようにして、不要なノイズ成分が除去され、正しい信号成分のみがフォトディテクタ７に受光される。

次に、図２Ａ乃至図２Ｄ及び図３乃至図４を参照して、本実施形態における光学走査装置４について説明する。ここで、図２Ａは、光学走査装置４を正面側斜め上から見た斜視図であり、図２Ｂは、光学走査装置４を背面側斜め上から見た斜視図であり、図２Ｃは、光学走査装置４を上方から見た上面図であり、図２Ｄは、図２Ｃにおける線分Ａ−Ａによる光学走査装置４の断面構成を示す縦断面図、図３はフレキシブルケーブルの構成例を示す図、図４はシャフトの外観斜視図である。
この光学走査装置４は、シャーシ部材２ａに固定用部材２５を用いて植設された円柱形状のシャフト５と、シャフト５に回動可能に嵌合する軸受け孔１４ａを有する走査ミラー本体１４と、走査ミラー本体１４の後方に取り付けられる駆動コイル１５及び検出コイル２０と、駆動コイル１５及び検出コイル２０の両側面に配置され、これらに対して磁束を印加するような磁界を形成する２つの磁石１７と、２つの磁石１７を支持するＵ字形状のヨーク１６と、走査ミラー本体１４の背面側に一端が取り付けられた複数の湾曲部分を有する支持ばね１９と、シャーシ部材２ａに植設され、支持ばね１９の他端が取り付けられた支持ばね保持部２３と、駆動コイル１５及び検出コイル２０と制御部２４との間を電気的に接続するフレキシブルケーブル２２と、で構成される。

これらのうち、略中央に平面鏡１３ｂが設けられた凹面鏡１３ａを保持する走査ミラー本体１４（走査ミラー保持部又はロータ部）により走査ミラー１３が構成される。また、駆動コイル１５、検出コイル２０、磁石１７及びヨーク１６により走査ミラー駆動部が構成される。

シャフト５は、図４に示すように、その延在方向（Ｙ軸）の中央部の外周面全周に亘って凹部５ａが形成される。この凹部５ａは、その中央が最も凹んだ曲率をもった曲面として形成されている。なお、シャフト５の延在方向における凹部５ａの幅は、図２Ｄに示すように、走査ミラー本体１４の軸受け孔１４ａの幅よりも短くなるように形成されている。
シャフト５の材料には、表面硬度が高く耐腐食性に優れるステンレス鋼を用いることが望ましい。また、精度の良い軸径や、摩擦損失を軽減するためにより滑らかな表面粗さを得るために、シャフト５の外周面はセンタレス加工の後に摺動面を研磨鏡面仕上げとしている。さらに、外周面に摩擦係数を下げるためのコーティングを塗布しても良い。
シャフト５のシャーシ部材２ａへの固定方法として、固定用部材２５以外にも、シャフト５の下端にネジ切りを行い、シャーシ部材２ａへ直接的にネジ込み固定してもよいし又は、シャフト５の下端にねじ穴を形成し、ネジを用いてねじ止め固定してもよい。その他、公知の固定方法を用いてもよい。

走査ミラー本体１４は、POM、LCP、PBT、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂などの摺動性の良好な樹脂材料を用いたモールド部品とし、走査ミラー１３、駆動コイル１５や検出コイル２０といった走査ミラー駆動部の一部と、後述する付勢手段のための支持ばね１９等が一体的に取り付けられ、一部品として形成されている。
軸受け孔１４ａは、直線状の正確な円筒状に形成され、その内径はシャフト５の外径に比べて僅かに大きく形成され、シャフト５回りに容易に滑り回動可能となっている。
また、滑り回動している走査ミラー本体１４の軸受け孔１４ａの内壁には、シャフト５の外周面に接触した際に摩擦がさらに少なくなるように、摩擦係数を下げるためのコーティングが施されていてもよい。また、摩擦に対して潤滑のためのオイル又はグリスを用いることもできるが、オイル等から内部への汚れを発生させる事態を考慮すれば、オイルフリーが望ましい。

走査ミラー１３は、正面側の全面に設けられた凹面鏡１３ａと、凹面鏡１３ａの略中央に設けられた平面鏡１３ｂとで構成され、背面側は連結部材が設けられて走査ミラー本体１４に接合されている。

また、各磁石１７（及び各ヨーク１６）の正面側の上部には、ダンパ部１８が設けられている。ダンパ部１８は、走査ミラー１３に不慮の揺動又は外部からの衝撃が発生して、正規の揺動範囲を超えて磁石１７等と衝突した際に、その衝撃エネルギーを吸収して、走査ミラー１３が破損することを防止する。これらのダンパ部１８は、弾性部材からなり、例えば、ゴム素材やゲル状素材等の柔らかく反発係数の低い材料を用いている。

フレキシブルケーブル２２は、樹脂基板上に形成された配線パターン（図示せず）を通じて、制御部２４から駆動コイル１５に供給される所望の駆動信号を伝搬し、且つ検出コイル２０により検出された検出信号を制御部２４に伝搬する。

図３に示すフレキシブルケーブル２２の一端側は分岐され、背面側の上下の接続用電極が設けられた固定箇所と、走査ミラー本体１４の側面に固定される固定箇所を有している。

接続用電極としては、駆動コイル接続用電極２２ａ及び検出コイル接続用電極２２ｂが設けられる。またフレキシブルケーブル２２の他端側には、支持ばね保持部材２３に固定される固定箇所とレーザダイオード９と接続するための電極が設けられたＬＤ接続箇所２２ｅが設けられている。さらに、フレキシブルケーブル２２の他端側の上方は、コの字形状に折り曲げられて、最上面に制御部２４との接続用電極２２ｆが設けられた固定箇所がある。

また、図１Ｂに示す走査ミラー１３の凹面鏡１３ａ及び平面鏡１３ｂの反射面には、高い反射率を実現するために金蒸着のコーティングが施してある。尚、走査ミラー１３は、樹脂成形技術を用いて、樹脂材料により走査ミラー本体１４、凹面鏡１３ａ及び平面鏡１３ｂが一体的に形成される。

また、ヨーク１６は、Ｕ字底部分がシャーシ部材２ａに固定されている。ヨーク１６の立ち上がり部分の両内側には、それぞれ磁石１７が対向するように取り付けられ、その間隙に一方向の磁界を有した磁気回路を形成している。

この磁気回路で構成させる磁界の中に、前述の光走査装置４の駆動コイル１５及び検出コイル２０が、ギャップを空けて配置されている。

この駆動コイル１５に駆動電流を流すと、２つの対向した磁石１５によって形成された磁気ギャップを横切る駆動コイル１５の２辺の導線部にＺ方向で逆向きの力が発生する。この逆向きの力により、走査ミラー本体１４をシャフト５周りに往復的に揺動させる。さらに、磁気回路内を検出コイル２０が往復遥動することで、検出コイルの両端には誘導起電力が発生する。この誘導起電力が検出信号となり、その大小から、往復遥動の速度を推測することができる。かくしてこの検出信号から、走査ミラー１３の往復動作を細かにフィードバック制御することが可能となる。

図２Ｂ及び図２Ｄに示すように、走査ミラー本体１４の背面側には、シャフト５の延在方向と平行な方向となる窪みを有するコの字状部分１４ｂが設けられている。このコの字状の部分１４ｂの外周には、前述した枠形状の駆動コイル１５及び検出コイル２０が嵌め込まれている。

また、コの字状部分１４ｂの凹部の最深部側面１４ｃには、前述した支持ばね１９の一端が固着されている。支持ばね１９は、前記側面１４ｃから垂直に延在して、図２Ｃに示すように、コの字状部分１４ｂから露呈した箇所（屈曲部分）から９０度に折り曲げられたＬ字形状となっている。その支持ばね１９の他端は、支持ばね保持部材２３に固定されている。

本実施形態における支持ばね１９は、対称的な複数の湾曲部分を有する一対の板ばね１９ａ，１９ｂにより形成されている。板ばね１９ａの湾曲部分は、Ｓ字が線対称となるように上端が連結し、それぞれの他端が走査ミラー本体１４の側面１４ｃと支持ばね保持部材２３とに連結される。前述した様に、連結している上端（屈曲部分）が９０度に折り曲げられている。他方の板ばね１９ｂも同様な形状を成し、板ばね１９ａに対して、シャフト５に沿った延在方向と直交する方向で線対称に反転して配置されている。

本実施形態においては、板ばね１９ａ，１９ｂのそれぞれの他端は１つになるように形成され、側面１４ｃと支持ばね保持部材２３とに連結される。製造工程において、支持ばね１９は、走査ミラー本体１４と支持ばね保持部材２３との間で懸架されるように、一体的にインサート成形される。

支持ばね１９は、金属材料として、ばね用ベリリウム銅、ばね用ステンレス又は、ばね用チタン合金、又はニッケルチタン合金等のばね性に優れた金属材料の薄板をエッチング又はプレス加工して形成される。

支持ばね１９である２枚の板ばね１９ａ，１９ｂの面側を縦方向（重力方向）に配置し、即ち、シャフト５の延在方向を含む平面に対して、板ばね１９ａ，１９ｂが平行になるように配置している。この配置により、各板ばね１９ａ，１９ｂの断面形状は、シャフト５の延在方向に長辺をもつ矩形状となる。即ち、走査ミラー１３が揺動する際の中心（シャフト５）の延在方向にばねの剛性が高くなるように、支持ばねの断面形状は、中心軸の延在方向に長辺をもつ矩形状になるように形成されている。

このため、支持ばね１９は、板ばねの面内方向であるシャフト５の延在方向に対して高い剛性を有すことになり、支持ばね１９の自由端側に取り付けられた走査ミラー１３を、シャフト５上の所定位置（高さ）に保持すると共に、走査ミラー１３がシャフト５に沿った上下動を抑制することが可能となる。これによって、走査ミラー・走査ミラー本体（ロータ部）といった可動部分をシャーシ部材からシャフト延在方向に常に宙に浮いた状態で支持することができ、シャーシ部材との間のスラスト摩擦を排除することができる。

支持ばね１９は、Ｌ字形形状を利用して、走査ミラー本体１４を背面側に僅かに引っ張るように付勢して、図２Ｃ、図２Ｄに示すように、常にシャフト５に対して軸受け孔１４ａの内壁の前面側が接する状態にしている。前述したように、固定されたシャフト５に軸受け孔１４で嵌合している走査ミラー本体１４が回動する場合に、間隙を有していないとスムーズに回動せず、一方、この間隙により走査ミラー本体１４はがたついてしまうが、これを防止するために、支持ばね１９により走査ミラー本体１４を背面側に引っ張るように付勢し、軸受け孔１４ａの内壁の前面側がシャフト５に押圧している。
なお、詳細には、シャフト５の延在方向中央部の外周面全周に亘って、凹部５ａが形成されているため、支持ばね１９の付勢力により、軸受け孔１４ａのＹ軸方向上端と下端のみが、シャフト５の凹部５ａの両側の外周面に当接する状態になる。
また、本実施例では複数の湾曲部と屈曲部を有した支持ばねを用いたが、単に付勢力を得る方法としては、コイルばねなどの他の形式のばね部材や、あるいは磁気吸引力など、ばねとは異なる原理を用いた付勢手段に置き換えたり、あるいは併用したりしても構わない。

従前の構成であれば、例えば、バーコードリーダを長期間使用し、光学走査装置４における走査ミラー１３がシャフト５廻りの往復揺動を繰り返した結果、シャフト５あるいは軸受け孔１４ａが摩耗し、シャフト５と軸受け孔１４ａとの間の隙間が大きくなり、ガタが大きくなり、走査ミラーが走査方向以外の微小傾き角をもって動作することを許してしまい、結果として走査ビームの直線性が損なわれてしまうといった虞がある。
しかしながら、このような場合であっても、この実施形態による光走査装置によれば、支持ばね１９によって走査ミラー本体１４に付勢力が加わると、軸受け部１４ａの高さ方向に離間した上下端の２カ所がシャフト５の外周面に当接し、軸受け部１４ａの高さ方向中央部はシャフト５に形成された凹部５ａにより当接しない。軸受け孔１４ａは樹脂成型品であるためシャフト５に比して摩耗が早いが、軸受け孔１４ａに摩耗が生じたとしても、軸受け孔１４ａは常にその上下端の２点でシャフト５に当接することになり、シャフト５回りに回動する走査ミラー本体１４はがたつくことなく、安定的に往復揺動させることが可能となる。

さらに、本実施形態によれば、金属製シャフト５の延在方向中央部の外周全周に亘り凹部５ａを形成し、樹脂成形品としての走査ミラー本体１４の軸受け孔１４ａを直線上の円筒形状としているため、シャフト５及び走査ミラー本体１４のそれぞれの加工・成型が極めて容易となり、生産性向上に寄与できる。
また、シャフト５及び走査ミラー本体１４のそれぞれ加工・成型が容易になるだけでなく、部品精度を向上させることも容易である。

なお、シャフト５中央部に形成する凹面５ａは、上述したような凹面５ａの中央部が最も小径となるような曲率をもった曲面ではなく、シャフト５の外周面から徐々に最深部に向かう傾斜面としてもよい。

また、シャフト５中央部に形成する凹部には、シャフト５に対して軸受け孔１４ａが、その上下端の２点で当接するように、図５、図６に示すような、シャフト５の中央部に段差状に窪んだ凹部５ｂを形成してもよい。この凹部５ｂは、上記実施形態で説明した、外周面からなだらかに最深部に向かうような曲面ではなく、シャフト５の外周面に対して直角な側壁面が形成され、その側壁面を介して最深部の平面（底面）が形成されている。
一般的に、シャフト５が金属部品、走査ミラー本体１４が樹脂成形品である場合、長期間に亘る使用においてはシャフト５よりも軸受け１４ａ側の磨耗の進行が早く、その摩耗によって、シャフト５と軸受け孔１４ａの当接部分の形状が変化する。これに伴いシャフト５と軸受け孔１４ａとの間の摩擦係数も伴い変化し、結果的に走査ミラー本体１４の円滑な回動を損なう虞がある。
しかしながら、シャフト５の凹部５ｂに、シャフト５の外周面に対して直角な側壁面を形成することで、樹脂成形品である走査ミラー本体１４の軸受け孔１４ａが摩耗したとしても、シャフト５と軸受け孔１４ａの当接面積はさほど変わらないことから、長期間の使用においても走査ミラー本体１４の円滑な回動を維持することができる。

また、シャフト５中央部に形成する凹部は、シャフト５に対して軸受け孔１４ａが、その上下端の２点で当接すれば良いということから、図７、図８に示すように、シャフトの前側（図７中Ｚ軸＋側）にのみ凹部５ｃを形成してもよい。円筒状のシャフトに対して一方向からフライス加工などによって、切り欠きを形成することによって成形したものである。このように、シャフトの外周面全周に亘って凹部を形成せずとも、他の上述した実施形態と同様、軸受け孔１４ａの摩耗に伴うがたつきを防止することが可能である。

次に 図１Ａ乃至図１Ｃを参照して、本実施形態の光学走査装置４をバーコード情報読み取り装置に搭載した構成例で、レーザ光の照射からバーコード情報の読取までについて説明する。

レーザダイオード９から照射されたレーザ光は、コリメータレンズにより平行光化され、ＬＤ出射絞りによって所望の光束径に絞られ、曲げミラー１２に照射される。曲げミラー１２で反射されたレーザ光は、光走査装置４に向けて出射される。

光走査装置４の駆動コイル１５には、フレキシブルケーブル２２を介して所定の駆動パルスが印加され、磁石１７からの磁束の作用により、駆動コイル１５には電磁力が発生する。この電磁力によって、走査ミラー１３は、支持ばね１９の弾性力（走査ミラー１３を中立位置に保持使用とする付勢力）に抗して、シャフト５まわりを中心として、正確に反復するように回動する。また、駆動コイル１５に一体的に併設された検出コイル２０もまた同磁束内を回動するため、検出コイル２０の両端には起電力が発生し、回動速度に応じた検出信号がフレキシブルケーブル２２を通じて、制御部２４に送出される。制御部は、検出信号に基づき、走査ミラーの往復動作を高精度にフィードバック制御する。

このように往復的に揺動している走査ミラー１３の平面ミラー１３ｂに対して、曲げミラー１２からのレーザ光が照射される。このレーザ光は、直線上に所定の角度範囲で往復移動する走査レーザ光として生成され、正面にあるバーコードに向けて出射される。

走査されているレーザ光は、バーコード面上でスポット状に照射され、さらにバーコードを往復するように横切る。バーコード面で反射したレーザ光は、戻り光として、凹面ミラー１３ｂに入射される。この戻り光は、前述したように、凹面ミラー１３ａで集光されて、ＰＤ視野絞りを通過し、バンドパスフィルタ８を透過してフォトディテクタ７に入射し、光電変換により検出信号が生成される。

図１Ａは、第１の実施形態に係る光学走査装置を搭載するバーコード読み取り装置の全体の外観構成を示す斜視図である。 図１Ｂは、上蓋を取り外した状態の内部構成を示す斜視図である。 図１Ｃは、上蓋を取り外した状態で背面側から見た内部構成を示す斜視図である。 図２Ａは、光学走査装置を正面側斜め上から見た斜視図である。 図２Ｂは、光学走査装置を背面側斜め上から見た斜視図である。 図２Ｃは、光学走査装置を上方から見た上面図である。 図２Ｄは、図２Ｃにおける線分Ａ−Ａによる光学走査装置４の断面構成を示す縦断面図である。 図３は、フレキシブルケーブルの構成例を示す図である。 図４は、シャフト５の外観斜視図である。 図５は、シャフト５の変形例を用いた際の、図２Ｃにおける線分Ａ−Ａによる光学走査装置４の断面構成を示す縦断面図である。 図６は、シャフト５の変形例の外観斜視図である。 図７は、シャフト５のさらなる変形例を用いた際の、図２Ｃにおける線分Ａ−Ａによる光学走査装置４の断面構成を示す縦断面図である。 図８は、シャフト５のさらなる変形例の外観斜視図である。

符号の説明

１…バーコード読み取り装置、２…ハウジング、２ａ…シャーシ部材、２ｂ…基板ユニット、２ｃ…支持部材、２ｄ…ビス、２ｅ…孔、２ｆ…ねじ穴、３…光源ユニット、４，３１…光学走査装置、５…シャフト、５ａ〜５ｃ…凹部、６…光検出ユニット、７…フォトディテクタ、８…バンドパスフィルタ、９…レーザダイオード、１１…収容部、１２…曲げミラー、１３…走査ミラー、１３ａ…凹面鏡、１３ｂ…平面ミラー、１４…走査ミラー本体（ロータ部）、１４ａ…軸受け孔、１５…駆動コイル、１６…ヨーク、１７…磁石、１８…ダンパ部、１９，３２…支持ばね、１９ａ，１９ｂ…板ばね、２０…検出コイル、２２…フレキシブルケーブル、２３，３３…支持ばね保持部。

Claims (7)

1. 入射された光束を反射して、正面に存在する対象物に向けて出射させる平面ミラーを備える走査ミラーと、
   前記走査ミラーを保持すると共に、基部上に植設された金属製のシャフトに嵌合される軸受けを備える、樹脂成型品としての走査ミラー本体と、
   前記シャフトを中心軸として前記走査ミラー本体を揺動させる駆動機構と、
   前記走査ミラー本体を前記シャフトに対してその延在方向に直交する方向に押しつける付勢手段と、を有する光学走査装置であって、
   前記走査ミラー本体の軸受け内周面が前記シャフトの外周面に対して、前記シャフトの延在方向に離れた２点で接触するように、前記シャフトの延在方向中央部の外周面に凹部が形成されることを特徴とする光学走査装置。
2. 前記シャフトの凹部は、曲率をもった凹面を有することを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
3. 前記シャフトの凹部は、その外周面に対して段差状に窪んだ凹面を有することを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
4. 前記シャフトの凹部は、その外周面に対して傾斜する凹面を有することを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
5. 前記凹面は、前記シャフトの全周に亘って均一に形成されることを特徴とする請求項２乃至４に記載の光学走査装置。
6. 前記凹面は、前記支持ばねの付勢力によって、前記走査ミラー本体が前記シャフトに当接する部分において形成されることを特徴とする請求項２乃至４に記載の光学走査装置。
7. 光束を出射する光源と、
   光源から放射された前記光束を屈曲する曲げミラーと、
   揺動動作を維持し、前記曲げミラーからの前記光束を走査させつつ前記対象物に向けて出射し、その反射した前記光束を受光して集光する光学走査装置と、
   前記光学走査装置により集光された反射光を受光する光検出部と、で構成され、
   前記光学走査装置は、
   前記曲げミラーからの前記光束を反射して、前記対象物に向けて出射させる平面ミラー及び前記反射した前記光束を受光し集光する凹面ミラーを備える走査ミラーと、
   前記走査ミラーを保持すると共に、基部上に植設された金属製のシャフトに嵌合される軸受けを備える、樹脂成型品としての走査ミラー本体と、
   前記シャフトを中心軸として前記走査ミラー本体を揺動させる駆動機構と、
   前記走査ミラー本体の背面に一端が固定され、他端が基部に植設された固定部材に固定され、前記走査ミラー本体を前記シャフトに対してその延在方向に直交する方向に押しつける付勢する支持ばねと、を有し、
   前記走査ミラー本体の軸受け内周面が前記シャフトの外周面に対して、前記シャフトの延在方向に離れた２点で接触するように、前記シャフトの延在方向中央部の外周面に凹部が形成されることを特徴とする光読取装置。
   

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