JP2743561B2 - Mirror for laser beam scanner - Google Patents

Mirror for laser beam scanner

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JP2743561B2
JP2743561B2 JP2195957A JP19595790A JP2743561B2 JP 2743561 B2 JP2743561 B2 JP 2743561B2 JP 2195957 A JP2195957 A JP 2195957A JP 19595790 A JP19595790 A JP 19595790A JP 2743561 B2 JP2743561 B2 JP 2743561B2
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治雄 中村
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Kaneka Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、モータの回転軸に取付けられ、レーザ発振
器から出力されるレーザビームを反射して対象物表面に
レーザビームを走査する鏡面を外周面に有するレーザビ
ームスキャナ用ミラーに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a mirror mounted on a rotating shaft of a motor for reflecting a laser beam output from a laser oscillator and scanning the object surface with the laser beam. The present invention relates to a laser beam scanner mirror provided on a surface.

〔従来の技術〕 プリンタ、各種測定機器、バーコードリーダその他レ
ーザビームを走査して検出を行う機器には、一般的に回
転軸にポリゴンミラーと呼ばれる多角形ミラーを取付け
たレーザビームスキャナモータが用いられている。
[Prior art] For a printer, various measuring devices, a barcode reader, and other devices for scanning and detecting a laser beam, a laser beam scanner motor generally equipped with a polygon mirror called a polygon mirror on a rotation axis is used. Have been.

第5図及び第6図はそれぞれ従来例の平面図及び側面
図である。
5 and 6 are a plan view and a side view of a conventional example, respectively.

レーザ発振器aが出力するレーザビームは、モータb
の回転軸に取付けられたポリゴンミラーcの外周面で反
射し、対象物のレーザ照射面dに照射される。
The laser beam output from the laser oscillator a is a motor b
The light is reflected by the outer peripheral surface of the polygon mirror c attached to the rotating shaft of, and is irradiated on the laser irradiation surface d of the object.

ここで、ポリゴンミラーcは、例えば図示したように
平面視六角形状(もちろん六角形に限定されるものでは
ない)でなり、外周面は鏡面に形成されている。
Here, the polygon mirror c has, for example, a hexagonal shape in plan view (of course, is not limited to a hexagonal shape) as shown in the figure, and the outer peripheral surface is formed as a mirror surface.

モータbの回転軸が1回転すれば、外周面の各鏡面に
より反射するレーザビームがレーザ照射面dの点A、B
間をポリゴンミラーc外周面の鏡面の数だけ走査するこ
ととなる。
If the rotation axis of the motor b makes one rotation, the laser beams reflected by the respective mirror surfaces on the outer peripheral surface become points A and B on the laser irradiation surface d.
The space is scanned by the number of mirror surfaces on the outer peripheral surface of the polygon mirror c.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

レーザビームプリンタ等における上述のようなレーザ
ビームの照射は、点A、B間の走査速度を常に一定にす
ることが要求される。
Irradiation of a laser beam as described above in a laser beam printer or the like requires that the scanning speed between points A and B is always constant.

このため、ポリゴンミラーcの外周各面の寸法加工精
度や回転ムラ等に起因するジッター値を極力小さくする
必要があり、ポリゴンミラーcのレーザビーム反射面を
中心とした寸法加工精度や仕上げ精度の良いものが要求
される。
For this reason, it is necessary to minimize the dimensional processing accuracy of each outer peripheral surface of the polygon mirror c and the jitter value due to rotation unevenness and the like, and the dimensional processing accuracy and the finishing accuracy of the polygon mirror c centered on the laser beam reflecting surface. Good things are required.

ポリゴンミラーcは複数の反射面を有しており、これ
を精度よく仕上げるためには、高精度且つ高価な加工機
械を必要とし、高度な加工技術が要求され、作業工程が
煩雑となっている。
The polygon mirror c has a plurality of reflecting surfaces, and in order to finish it with high accuracy, a high-precision and expensive processing machine is required, a high-level processing technique is required, and the work process is complicated. .

このことからレーザビームスキャナの価格におけるポ
リゴンミラーの価格は場合によっては半分近くを占め、
レーザビームスキャナのコストダウンは望めない状況で
ある。
For this reason, the price of polygon mirror in the price of laser beam scanner occupies nearly half in some cases,
It is difficult to reduce the cost of the laser beam scanner.

また、レーザ照射面は直線であり、中心に比して外側
になる程ポリゴンミラーcからの距離が遠ざかるため、
ポリゴンミラーcの回転角に対するレーザ照射面dにお
ける走査距離は1対1に対応していない。
In addition, the laser irradiation surface is a straight line, and the distance from the polygon mirror c increases as the distance from the center to the outside increases,
The scanning distance on the laser irradiation surface d with respect to the rotation angle of the polygon mirror c does not correspond one-to-one.

このため、レーザビームプリンタ等では、第7図に示
すようにFθレンズと呼ばれるレンズeを用いて補正を
行い、ポリゴンミラーcの回転角に対する走査距離を1
対1に対応させている。
Therefore, in a laser beam printer or the like, correction is performed using a lens e called an lens as shown in FIG.
It corresponds to one to one.

ここでも、Fθレンズeの加工精度が要求され、部品
点数も多くなってレーザビームプリンタ等のコストダウ
ンに支障をきたすという問題点を有している。
Here, too, there is a problem that the processing accuracy of the lens e is required, and the number of parts is increased, which hinders the cost reduction of a laser beam printer or the like.

本発明は上述の問題点に鑑みて、加工が容易であると
ともに、回転角に対するレーザ照射面における走査距離
の対応を任意に設定できるレーザビームスキャナ用ミラ
ーの提供を目的とするものである。
An object of the present invention is to provide a mirror for a laser beam scanner that can be easily processed and that can arbitrarily set a correspondence of a scanning distance on a laser irradiation surface with respect to a rotation angle in view of the above problems.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、上記目的を達成するために、モータの回転
軸に取付けられる略円柱形状でなり、レーザ発振器から
出力されるレーザビームを反射して対象物表面にレーザ
ビームを走査させる鏡面を外周面に有し、該鏡面が1ま
たは複数条の螺旋状の溝で構成され、かつ該螺旋状の溝
の断面が円弧または楕円またはその他の曲線の一部であ
るレーザビームスキャナ用ミラーを提供するものであ
る。
In order to achieve the above object, the present invention has a substantially cylindrical shape attached to a rotating shaft of a motor, and a mirror surface for reflecting a laser beam output from a laser oscillator and scanning the object surface with the laser beam is provided on an outer peripheral surface. And a mirror for a laser beam scanner, wherein the mirror surface is constituted by one or a plurality of spiral grooves, and a cross section of the spiral groove is a part of an arc, an ellipse, or another curve. It is.

〔作用〕[Action]

本発明に係るレーザビームスキャナ用ミラーは上述の
ようにしてなり、モータの回転軸に取付けられて、レー
ザ発振器から出力されるレーザビームが外周面の鏡面に
照射するように配置される。
The mirror for a laser beam scanner according to the present invention is configured as described above, and is mounted on a rotating shaft of a motor and arranged so that a laser beam output from a laser oscillator irradiates a mirror surface on an outer peripheral surface.

ここで、鏡面は1または複数条の螺旋状の溝で構成さ
れているため、モータを回転させれば、当該ミラーの外
周面の鏡面も回転し、レーザ発振器から出力されるレー
ザビームの照射位置における鏡面の角度が変化し、対象
物表面において反射光が走査されることとなる。
Here, since the mirror surface is formed by one or a plurality of spiral grooves, when the motor is rotated, the mirror surface on the outer peripheral surface of the mirror also rotates, and the irradiation position of the laser beam output from the laser oscillator is changed. Changes the angle of the mirror surface, and the reflected light is scanned on the object surface.

尚、ポリゴンミラーを用いたものがモータの回転軸と
直交方向にレーザビームを走査するのに対し、本発明で
はモータの回転軸と平行方向にレーザビームを走査する
ものである。
In addition, while the apparatus using a polygon mirror scans a laser beam in a direction orthogonal to the rotation axis of the motor, the present invention scans the laser beam in a direction parallel to the rotation axis of the motor.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。 The details of the present invention will be described based on an illustrated embodiment.

第1図は、本発明に係るレーザビームスキャナ用ミラ
ーの実施例の説明用側面図である。
FIG. 1 is a side view for explaining an embodiment of a mirror for a laser beam scanner according to the present invention.

1はレーザ発振器であり、対象物表面を走査するため
のレーザビームを出力するものである。
Reference numeral 1 denotes a laser oscillator that outputs a laser beam for scanning the surface of an object.

2はレーザ発振器1に対設されるモータであり、回転
軸3にはミラー4が取付けられている。
Reference numeral 2 denotes a motor provided to face the laser oscillator 1, and a mirror 4 is attached to the rotating shaft 3.

ミラー4は略円柱形状でなり、外周面はレーザ発振器
1からのレーザビームを反射する鏡面を構成している。
The mirror 4 has a substantially cylindrical shape, and the outer peripheral surface forms a mirror surface for reflecting a laser beam from the laser oscillator 1.

このミラー4の鏡面は、図示したように1または複数
条の螺旋状の溝5で構成されており、溝5の断面は円
弧、楕円またはその他の曲線の一部である。
The mirror surface of the mirror 4 is formed by one or a plurality of spiral grooves 5 as shown in the figure, and the cross section of the groove 5 is an arc, an ellipse, or a part of another curve.

このミラー4は、少なくとも外周面がアルミニウムそ
の他の金属、その他のエンジニアプラスチック等からな
り、外周面の鏡面の加工は全体を回転させながら精密旋
盤等で行うことができる。
At least the outer peripheral surface of the mirror 4 is made of aluminum or other metal, other engineering plastics, or the like, and the mirror surface of the outer peripheral surface can be processed by a precision lathe or the like while rotating the whole.

レーザ発振器1より出力されるレーザビームは、ミラ
ー4の鏡面で反射し、対象物のレーザ照射面6上を走査
する。
The laser beam output from the laser oscillator 1 is reflected by the mirror surface of the mirror 4 and scans the laser irradiation surface 6 of the object.

レーザ発振器1からのレーザビームを反射するミラー
4の外周面はモータ2の回転軸3の回転に伴って、第2
図、第3図、第4図のように変化する。
The outer peripheral surface of the mirror 4 that reflects the laser beam from the laser oscillator 1
It changes as shown in FIG. 3, FIG. 3, and FIG.

即ち、レーザ発振器1から出力されたレーザビーム
は、モータ2の回転軸3に対して一定の角度でミラー4
の鏡面に照射される。
That is, the laser beam output from the laser oscillator 1 is reflected by the mirror 4 at a fixed angle with respect to the rotation axis 3 of the motor 2.
The mirror surface is illuminated.

ここでミラー4の鏡面は、断面が円弧、楕円またはそ
の他の曲線の一部である螺旋状の溝5で形成されている
ため、レーザビーム入射光とミラー4の鏡面とがなす角
度が、モータ2の回転軸3と平行方向に対して変化す
る。
Here, since the mirror surface of the mirror 4 is formed by the spiral groove 5 whose cross section is a part of an arc, an ellipse, or another curve, the angle between the laser beam incident light and the mirror surface of the mirror 4 is changed by the motor. 2 in a direction parallel to the rotation axis 3.

レーザビームはミラー4の鏡面の法線に対して入射光
と反射光が同一の角度となるように反射するため、反射
光はモータ2の回転軸3と平行方向に移動してレーザ照
射面6を図中上下方向に走査することとなる。
Since the laser beam is reflected so that the incident light and the reflected light are at the same angle with respect to the normal to the mirror surface of the mirror 4, the reflected light moves in a direction parallel to the rotation axis 3 of the motor 2 and the laser irradiation surface 6. Is scanned in the vertical direction in the figure.

図例のミラー4は1条の螺旋状の溝5を有するため、
モータ2の回転軸3の1回転につき、レーザ照射面6の
点A、B間を1回走査する。
Since the mirror 4 in the illustrated example has one spiral groove 5,
The scanning between the points A and B on the laser irradiation surface 6 is performed once per rotation of the rotating shaft 3 of the motor 2.

よって、ミラー4の溝5をn条設けることによって、
モータ2の回転軸3の1回転につき、n回の走査を行わ
せることが可能となるものである。
Therefore, by providing n grooves 5 of the mirror 4,
This makes it possible to perform n scans per rotation of the rotating shaft 3 of the motor 2.

溝5の断面形状は、円弧の一部、楕円の一部またはそ
の他の曲線の一部にすることができ、この形状によって
ミラー4の回転角度に対するレーザビームの走査距離を
任意の対応に設定することができるものである。
The cross-sectional shape of the groove 5 can be a part of an arc, a part of an ellipse, or a part of another curve, and the scanning distance of the laser beam with respect to the rotation angle of the mirror 4 is set arbitrarily by this shape. Is what you can do.

このことから、ミラー4の溝5の断面形状を適宜設定
することにより、ミラー4の回転角度に対するレーザビ
ームの走査距離を1対1に対応させることができ、レー
ザビームプリンタ等に利用した場合にも、Fθレンズ等
による補正の必要がなくなり、部品点数を減少させるこ
とが可能となるものである。
From this, by appropriately setting the cross-sectional shape of the groove 5 of the mirror 4, the scanning distance of the laser beam with respect to the rotation angle of the mirror 4 can be made to correspond one-to-one, and when used in a laser beam printer or the like. This eliminates the need for correction using an lens or the like, and can reduce the number of parts.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明に係るレーザビームスキャナ用ミラーは上述の
ようにしてなり、鏡面の溝の断面形状を任意にすること
ができ、ミラーの回転角度に対するレーザビームの走査
距離の関係を任意に設定することが可能となるものであ
る。
The mirror for a laser beam scanner according to the present invention is configured as described above, the sectional shape of the groove of the mirror surface can be made arbitrary, and the relationship between the rotation angle of the mirror and the scanning distance of the laser beam can be set arbitrarily. It is possible.

また、ミラーの螺旋状の溝は1または複数条設けるこ
とができ、ミラーの1回転あたりの走査回数を任意に選
択することが可能となるものである。
One or more spiral grooves of the mirror can be provided, and the number of scans per one rotation of the mirror can be arbitrarily selected.

更に、従来のポリゴンミラーでは加工に平面切削盤、
研磨盤等を必要としたが、本発明では、当該ミラーを回
転させながら、精密旋盤等で行うことが可能であり、加
工仕上げが容易であり、作業工程を簡単にするととも
に、コストを低減することが可能となるものである。
In addition, conventional polygon mirrors use a plane cutting machine for processing.
Although a polishing machine or the like was required, in the present invention, it is possible to perform the work with a precision lathe or the like while rotating the mirror, and it is easy to finish the work, simplify the work process, and reduce the cost. It becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明に係るレーザビームスキャナ用ミラーの
説明用側面図、第2図、第3図、第4図は当該ミラーの
回転に伴なうレーザビームの反射光の説明図、第5図は
従来例の平面図、第6図は従来例の側面図、第7図は従
来例におけるFθレンズの説明図である。 1:レーザ発振器、2:モータ、 3:回転軸、4:ミラー、 5:溝、6:レーザ照射面。
FIG. 1 is a side view for explaining a mirror for a laser beam scanner according to the present invention, FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 4 are views for explaining reflected light of a laser beam accompanying rotation of the mirror, and FIG. FIG. 6 is a plan view of a conventional example, FIG. 6 is a side view of the conventional example, and FIG. 7 is an explanatory diagram of an lens in the conventional example. 1: Laser oscillator, 2: Motor, 3: Rotation axis, 4: Mirror, 5: Groove, 6: Laser irradiation surface.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】モータの回転軸に取付けられる略円柱形状
でなり、レーザ発振器から出力されるレーザビームを反
射して対象物表面にレーザビームを走査させる鏡面を外
周面に有し、該鏡面が1または複数条の螺旋状の溝で構
成され、かつ該螺旋状の溝の断面が円弧または楕円また
はその他の曲線の一部であることを特徴とするレーザビ
ームスキャナ用ミラー
An outer peripheral surface of a substantially cylindrical shape attached to a rotating shaft of a motor for reflecting a laser beam output from a laser oscillator and scanning the surface of a target object with the laser beam. A mirror for a laser beam scanner, comprising one or a plurality of spiral grooves, wherein a cross section of the spiral groove is a part of an arc, an ellipse, or another curve.
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