JP2921175B2 - 光スキャニング装置 - Google Patents
光スキャニング装置Info
- Publication number
- JP2921175B2 JP2921175B2 JP3138305A JP13830591A JP2921175B2 JP 2921175 B2 JP2921175 B2 JP 2921175B2 JP 3138305 A JP3138305 A JP 3138305A JP 13830591 A JP13830591 A JP 13830591A JP 2921175 B2 JP2921175 B2 JP 2921175B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- light beam
- scanning
- scanning device
- torsion
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
- Laser Beam Printer (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばレ−ザビームプ
リンタやバーコードリーダ等において光ビームを走査さ
せる光スキャニング装置に関する。
リンタやバーコードリーダ等において光ビームを走査さ
せる光スキャニング装置に関する。
【０００２】
【背景技術】図４は従来例の光スキャニング装置の構造
を示す。これは、ポリゴンミラー３１を用いた光スキャ
ナであり、正多角形状をしたポリゴンミラー３１の外周
面にはミラー面３１ａ，３１ａ，…が形成されており、
ポリゴンミラー３１はドライバ回路３５で制御された直
流サーボモータ３２によって一定角速度で回転させられ
ている。そして、半導体レーザ装置３６から出射された
レーザビームβは結像レンズ３３によって集光され、ポ
リゴンミラー３１のミラー面３１ａに照射される。そし
て、ポリゴンミラー３１のミラー面３１ａで反射された
レーザビームβは、ビームスキャンレンズ３４を透過
し、例えば感光ドラム３７の表面に照射される。ここで
ポリゴンミラー３１が一定角速度で回転していると、レ
ーザビームβを照射されているミラー面３１ａの角度が
変化するので、ポリゴンミラー３１で反射されたレーザ
ビームβの出射方向が変化し、レーザビームβが例えば
感光ドラム３７の表面を走査される。
を示す。これは、ポリゴンミラー３１を用いた光スキャ
ナであり、正多角形状をしたポリゴンミラー３１の外周
面にはミラー面３１ａ，３１ａ，…が形成されており、
ポリゴンミラー３１はドライバ回路３５で制御された直
流サーボモータ３２によって一定角速度で回転させられ
ている。そして、半導体レーザ装置３６から出射された
レーザビームβは結像レンズ３３によって集光され、ポ
リゴンミラー３１のミラー面３１ａに照射される。そし
て、ポリゴンミラー３１のミラー面３１ａで反射された
レーザビームβは、ビームスキャンレンズ３４を透過
し、例えば感光ドラム３７の表面に照射される。ここで
ポリゴンミラー３１が一定角速度で回転していると、レ
ーザビームβを照射されているミラー面３１ａの角度が
変化するので、ポリゴンミラー３１で反射されたレーザ
ビームβの出射方向が変化し、レーザビームβが例えば
感光ドラム３７の表面を走査される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなポリゴンミラーを用いた光スキャニング装置にあっ
ては、ミラー面上に定点が存在せず、レーザビームはポ
リゴンミラーのミラー面上を移動しながら反射されてい
る。このため、ミラー面上に結像レンズやビームスキャ
ンレンズのような光学素子を一体に設けても、光学素子
の中心に常に光ビームを入射させることができず、光ビ
ームをスキャンさせるポリゴンミラーと結像レンズやビ
ームスキャンレンズ等のビーム整形用の光学素子とを一
体に構成することができず、光スキャニング装置の構造
の簡略化と小型化を図ることができなかった。
うなポリゴンミラーを用いた光スキャニング装置にあっ
ては、ミラー面上に定点が存在せず、レーザビームはポ
リゴンミラーのミラー面上を移動しながら反射されてい
る。このため、ミラー面上に結像レンズやビームスキャ
ンレンズのような光学素子を一体に設けても、光学素子
の中心に常に光ビームを入射させることができず、光ビ
ームをスキャンさせるポリゴンミラーと結像レンズやビ
ームスキャンレンズ等のビーム整形用の光学素子とを一
体に構成することができず、光スキャニング装置の構造
の簡略化と小型化を図ることができなかった。
【０００４】また、レーザビームの入射位置が一定でな
いため、ミラー面の各部分における作製精度のバラツキ
により面倒れ等が発生し、ビーム品質を悪くしたり、ビ
ームを不均一にしたりするという問題があった。
いため、ミラー面の各部分における作製精度のバラツキ
により面倒れ等が発生し、ビーム品質を悪くしたり、ビ
ームを不均一にしたりするという問題があった。
【０００５】本発明は、叙上の従来例の欠点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、光ビーム
をスキャンする機構と光ビームを整形する光学素子とを
一体化し、構造を簡略化すると共に光スキャニング装置
を小型化することにある。
されたものであり、その目的とするところは、光ビーム
をスキャンする機構と光ビームを整形する光学素子とを
一体化し、構造を簡略化すると共に光スキャニング装置
を小型化することにある。
【０００６】本発明の光スキャニング装置は、ねじれ変
形するねじれ軸と、ねじれ軸の一端にねじれ軸の軸心を
含むように配置され、ねじれ軸の軸心から離れた位置に
重心を有するスキャン部と、ねじれ軸の軸心上において
スキャン部に設けられ、光を反射すると共に当該反射光
をビーム整形する反射型光学素子と、前記ねじれ軸の他
端に設けられた加振部と、加振部に振動を付与するため
の駆動源とからなることを特徴としている。
形するねじれ軸と、ねじれ軸の一端にねじれ軸の軸心を
含むように配置され、ねじれ軸の軸心から離れた位置に
重心を有するスキャン部と、ねじれ軸の軸心上において
スキャン部に設けられ、光を反射すると共に当該反射光
をビーム整形する反射型光学素子と、前記ねじれ軸の他
端に設けられた加振部と、加振部に振動を付与するため
の駆動源とからなることを特徴としている。
【０００７】
【作用】本発明の光スキャニング装置にあっては、スキ
ャン部の重心がねじれ軸の軸心から離れた位置にあっ
て、スキャン部がねじれ軸の軸心に関してアンバランス
となっているので、加振部に振動を付与すると、ねじれ
軸がねじれ振動し、スキャン部が回動運動を行なう。し
かも、スキャン部はねじれ軸の軸心を含むように配置さ
れているので、ねじれ軸の軸心上においてスキャン部に
反射型光学素子を設けることができる。そして、ねじれ
軸の軸心上においてスキャン部に光学素子を設ければ、
光学素子の中心が静止点となり、スキャン部が回転して
も常に光学素子の中心に光ビームが入射するようにでき
る。従って、スキャン部の回転によって光ビームをスキ
ャンさせると同時に、光学素子によって光ビームに集
光、回折等のビーム整形作用を及ぼして光ビームを所定
形状にビーム整形することが可能になる。
ャン部の重心がねじれ軸の軸心から離れた位置にあっ
て、スキャン部がねじれ軸の軸心に関してアンバランス
となっているので、加振部に振動を付与すると、ねじれ
軸がねじれ振動し、スキャン部が回動運動を行なう。し
かも、スキャン部はねじれ軸の軸心を含むように配置さ
れているので、ねじれ軸の軸心上においてスキャン部に
反射型光学素子を設けることができる。そして、ねじれ
軸の軸心上においてスキャン部に光学素子を設ければ、
光学素子の中心が静止点となり、スキャン部が回転して
も常に光学素子の中心に光ビームが入射するようにでき
る。従って、スキャン部の回転によって光ビームをスキ
ャンさせると同時に、光学素子によって光ビームに集
光、回折等のビーム整形作用を及ぼして光ビームを所定
形状にビーム整形することが可能になる。
【０００８】従って、本発明によれば、光ビームのスキ
ャン機構と光学素子を一体に構成することが可能にな
り、光スキャニング装置の簡略化を図れ、光スキャニン
グ装置を小型化できる。
ャン機構と光学素子を一体に構成することが可能にな
り、光スキャニング装置の簡略化を図れ、光スキャニン
グ装置を小型化できる。
【０００９】また、スキャン部の定点もしくは一定の光
学素子上で光ビームを反射させることができるので、光
学素子等の作製誤差やバラツキ等によって光ビームに乱
れが生じることもなく、均一な反射ビームを得ることが
できる。
学素子上で光ビームを反射させることができるので、光
学素子等の作製誤差やバラツキ等によって光ビームに乱
れが生じることもなく、均一な反射ビームを得ることが
できる。
【００１０】
【実施例】図２は本発明の一実施例による光スキャニン
グ装置１を示す。この光スキャニング装置１は、平板状
のプレート７と圧電振動子や磁歪振動子等の微小振動を
発生する小形の駆動源６とから構成されている。プレー
ト７は、細い軸状をしたねじれ（弾性）変形可能なねじ
れ軸２の両側に、駆動源６から振動を印加させるための
加振部５と、光ビームをスキャンさせるためのスキャン
部３とを一体に形成したものである。ここで、スキャン
部３は、ねじれ軸２の軸心Ｐに関してアンバランスな形
状に形成されており、ねじれ軸２の軸心Ｐから離れた部
分にウエイト部８が形成されている。したがって、スキ
ャン部３の重心は、ねじれ軸２の軸心Ｐから離れた位置
にある。また、ねじれ軸２の軸心Ｐ上においてスキャン
部３の表面には反射型フレネルレンズ４ａが設けられて
いる。加振部５は、圧電振動子等の駆動源６に接着もし
くは接合されており、駆動源６から高周波振動を付与さ
れるようになっている。このようにして加振部５が駆動
源６に固定されており、スキャン部３はねじれ軸２によ
ってフリーに支持されている。
グ装置１を示す。この光スキャニング装置１は、平板状
のプレート７と圧電振動子や磁歪振動子等の微小振動を
発生する小形の駆動源６とから構成されている。プレー
ト７は、細い軸状をしたねじれ（弾性）変形可能なねじ
れ軸２の両側に、駆動源６から振動を印加させるための
加振部５と、光ビームをスキャンさせるためのスキャン
部３とを一体に形成したものである。ここで、スキャン
部３は、ねじれ軸２の軸心Ｐに関してアンバランスな形
状に形成されており、ねじれ軸２の軸心Ｐから離れた部
分にウエイト部８が形成されている。したがって、スキ
ャン部３の重心は、ねじれ軸２の軸心Ｐから離れた位置
にある。また、ねじれ軸２の軸心Ｐ上においてスキャン
部３の表面には反射型フレネルレンズ４ａが設けられて
いる。加振部５は、圧電振動子等の駆動源６に接着もし
くは接合されており、駆動源６から高周波振動を付与さ
れるようになっている。このようにして加振部５が駆動
源６に固定されており、スキャン部３はねじれ軸２によ
ってフリーに支持されている。
【００１１】しかして、スキャン部３がねじれ変形可能
なねじれ軸２によって支持されており、しかも、その重
心がねじれ軸２の軸心Ｐから外れているので、加振部５
に圧電振動子等の駆動源６から駆動周波数ｆの高周波振
動を印加させ、加振部５を図２のｘ方向に往復振動させ
ると、スキャン部３に慣性力が働き、ねじれ軸２に回転
モーメントが生じてねじれ軸２が軸心Ｐの回りにねじれ
変形し、スキャン部３が軸心Ｐを中心として往復回動運
動を行なう。しかも、ねじれ軸２のねじれ変形の固有振
動数ｆ0と等しい駆動周波数ｆで加振部５を振動させる
と、ねじれ軸２はねじれ共振振動を生じ、スキャン部３
の回動運動が増幅されて回動角度θが最大となる。した
がって、圧電振動子のように微小振動しか行なえないよ
うな駆動源６であっても、スキャン部３を大きく回動さ
せることができる。また、駆動源６から加振部５に印加
する駆動周波数ｆを一定値ｆ0に保ちながら、駆動源６
に印加する電圧を調整することにより加振部５の振幅ｘ
を変化させると、スキャン部３の回動角θを制御するこ
とができる。
なねじれ軸２によって支持されており、しかも、その重
心がねじれ軸２の軸心Ｐから外れているので、加振部５
に圧電振動子等の駆動源６から駆動周波数ｆの高周波振
動を印加させ、加振部５を図２のｘ方向に往復振動させ
ると、スキャン部３に慣性力が働き、ねじれ軸２に回転
モーメントが生じてねじれ軸２が軸心Ｐの回りにねじれ
変形し、スキャン部３が軸心Ｐを中心として往復回動運
動を行なう。しかも、ねじれ軸２のねじれ変形の固有振
動数ｆ0と等しい駆動周波数ｆで加振部５を振動させる
と、ねじれ軸２はねじれ共振振動を生じ、スキャン部３
の回動運動が増幅されて回動角度θが最大となる。した
がって、圧電振動子のように微小振動しか行なえないよ
うな駆動源６であっても、スキャン部３を大きく回動さ
せることができる。また、駆動源６から加振部５に印加
する駆動周波数ｆを一定値ｆ0に保ちながら、駆動源６
に印加する電圧を調整することにより加振部５の振幅ｘ
を変化させると、スキャン部３の回動角θを制御するこ
とができる。
【００１２】このとき、反射型フレネルレンズ４ａの中
心はスキャン部３が回動しても移動せず、一定位置に静
止しているので、図２に示すように反射型フレネルレン
ズ４ａの中心に光ビームαを照射していれば、光ビーム
αは反射型フレネルレンズ４ａで反射され、反射した光
ビームαはスキャン部３の回動角θの２倍のスキャン角
２θでスキャンされる。同時に反射型フレネルレンズ４
ａの集光作用のため、反射型フレネルレンズ４ａに入射
した平行光ビームα１は、図１に示すように、フレネル
レンズ４ａで反射された後収束光ビームα２となり、フ
レネルレンズ４ａから一定距離で集光させられる。従っ
て、反射型フレネルレンズ４ａに反射用ミラーと集光用
レンズの機能を兼ねさせることができ、光スキャニング
装置を小型化することができる。また、スキャン部３上
の光ビームαを反射させる箇所が一定（すなわち、反射
型フレネルレンズ４ａの位置）であるので、反射面の製
作誤差等によって光ビームαに乱れが生じることもな
く、均一なスキャン光を得ることができる。
心はスキャン部３が回動しても移動せず、一定位置に静
止しているので、図２に示すように反射型フレネルレン
ズ４ａの中心に光ビームαを照射していれば、光ビーム
αは反射型フレネルレンズ４ａで反射され、反射した光
ビームαはスキャン部３の回動角θの２倍のスキャン角
２θでスキャンされる。同時に反射型フレネルレンズ４
ａの集光作用のため、反射型フレネルレンズ４ａに入射
した平行光ビームα１は、図１に示すように、フレネル
レンズ４ａで反射された後収束光ビームα２となり、フ
レネルレンズ４ａから一定距離で集光させられる。従っ
て、反射型フレネルレンズ４ａに反射用ミラーと集光用
レンズの機能を兼ねさせることができ、光スキャニング
装置を小型化することができる。また、スキャン部３上
の光ビームαを反射させる箇所が一定（すなわち、反射
型フレネルレンズ４ａの位置）であるので、反射面の製
作誤差等によって光ビームαに乱れが生じることもな
く、均一なスキャン光を得ることができる。
【００１３】図３は本発明の別な実施例による光スキャ
ニング装置１１を示す斜視図である。この実施例では、
ねじれ軸２の軸心Ｐ上におけるスキャン部３の表面に反
射型グレーティング素子４ｂを設けてある。従って、ス
キャン部３を回動させながら、グレーティング素子４ｂ
に光ビームαを照射させると、光ビームαはグレーティ
ング素子４ｂで反射され、スキャン部３の回動角度θの
２倍のスキャン角２θで走査される。同時に、光ビーム
αはグレーティング素子４ｂによってビーム整形され
る。例えば、図３に示しているように、半導体レーザ光
源等から出射された楕円ビームα３をグレーティング素
子４ｂによって円形ビームα４に整形させることができ
る。
ニング装置１１を示す斜視図である。この実施例では、
ねじれ軸２の軸心Ｐ上におけるスキャン部３の表面に反
射型グレーティング素子４ｂを設けてある。従って、ス
キャン部３を回動させながら、グレーティング素子４ｂ
に光ビームαを照射させると、光ビームαはグレーティ
ング素子４ｂで反射され、スキャン部３の回動角度θの
２倍のスキャン角２θで走査される。同時に、光ビーム
αはグレーティング素子４ｂによってビーム整形され
る。例えば、図３に示しているように、半導体レーザ光
源等から出射された楕円ビームα３をグレーティング素
子４ｂによって円形ビームα４に整形させることができ
る。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、ねじれ軸の軸心上にお
いてスキャン部に反射型光学素子を設けてあるので、ス
キャン部が回転しても常に光学素子の中心に光ビームを
入射させることができ、スキャン部の回転によって光ビ
ームをスキャンさせると同時に光学素子によって光ビー
ムを所定形状にビーム整形することができる。
いてスキャン部に反射型光学素子を設けてあるので、ス
キャン部が回転しても常に光学素子の中心に光ビームを
入射させることができ、スキャン部の回転によって光ビ
ームをスキャンさせると同時に光学素子によって光ビー
ムを所定形状にビーム整形することができる。
【００１５】よって、本発明によれば、光ビームのスキ
ャン機構と光学素子を一体に構成することが可能にな
り、光スキャニング装置の構造を簡略化し、小型化する
ことができる。
ャン機構と光学素子を一体に構成することが可能にな
り、光スキャニング装置の構造を簡略化し、小型化する
ことができる。
【００１６】また、スキャン部の定点で光ビームを反射
させることができるので、反射面の作製誤差やバラツキ
等によって光ビームに乱れが生じることもなく、均一な
反射ビームを得ることができる。
させることができるので、反射面の作製誤差やバラツキ
等によって光ビームに乱れが生じることもなく、均一な
反射ビームを得ることができる。
【図１】本発明の一実施例による光スキャニング装置の
作用説明図である。
作用説明図である。
【図２】同上の実施例による光スキャニング装置の斜視
図である。
図である。
【図３】本発明の別な実施例による光スキャニング装置
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図４】従来例を示す斜視図である。
２ ねじれ軸 ３ スキャン部 ４ａ フレネルレンズ ４ｂ グレーティング素子 ５ 加振部 ６ 駆動源
Claims (1)
- 【請求項１】 ねじれ変形するねじれ軸と、 ねじれ軸の一端にねじれ軸の軸心を含むように配置さ
れ、ねじれ軸の軸心から離れた位置に重心を有するスキ
ャン部と、 ねじれ軸の軸心上においてスキャン部に設けられ、光を
反射すると共に当該反射光をビーム整形する反射型光学
素子と、 前記ねじれ軸の他端に設けられた加振部と、 加振部に振動を付与するための駆動源とからなることを
特徴とする光スキャニング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3138305A JP2921175B2 (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 光スキャニング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3138305A JP2921175B2 (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 光スキャニング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04336520A JPH04336520A (ja) | 1992-11-24 |
| JP2921175B2 true JP2921175B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=15218773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3138305A Expired - Lifetime JP2921175B2 (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 光スキャニング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2921175B2 (ja) |
-
1991
- 1991-05-13 JP JP3138305A patent/JP2921175B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04336520A (ja) | 1992-11-24 |
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