JPH0495916A

JPH0495916A - 光スキャナ

Info

Publication number: JPH0495916A
Application number: JP2209803A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Goto; 博史後藤
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1990-08-07
Filing date: 1990-08-07
Publication date: 1992-03-27

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】［産業上の利用分野コ本発明は、例えばレーザプリンタやバーコードリーダ等
において光ビームを線状に走査させる光スキャナに関す
る。

［背景技術］第４図に従来例の光スキャナの構造を示す。これは、ポ
リゴンミラー１１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１１の外周面にはミラー面１１
ａ、ｌｌａ、・・・が形成されており、ポリゴンミラー
１１は回転型の電磁モータ１２によって一定角速度で回
転させられている。

そして、半導体レーザ素子（図示せず）から出射された
レーザビームαは結像レンズ１３によって集光され、ポ
リゴンミラー１１のミラー面１１ａに照射される。そし
て、ポリゴンミラー１１のミラー面１１ａで反射された
レーザビームαは、ビームスキャンレンズ１４及び集光
レンズ１５を透過し、例えば感光ドラムの表面に照射さ
れる。ここでポリゴンミラー１１が一定角速度で回転し
ていると、レーザビームαを照射されているミラー面１
１ａの角度が変化するので、ポリゴンミラー１１で反射
されたレーザビームαの出射方向が変化し、レーザビー
ムαが例えば感光ドラムの表面を走査される。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、このようなタイプの光スキャナにあって
は、ポリゴンミラーと回転駆動用の電磁モータが必要不
可欠であるため、光スキャナの小型化を図るのが困難で
、その小型化にも限界があった。また、光スキャナによ
る走査幅や走査速度等を精度良く得ようとすれば、ポリ
ゴンミラーの各ミラー面の寸法や各ミラー面間の角度等
の精度が厳しく要求され、加工コスト及び組み立て調整
コストが高価となり、低コスト化が困難であった。

また、レーザビームのスキャン角は、ポリゴンミラーの
面数で決定されるため、各光スキャナのスキャン角は一
定であり、そのスキャン角を変更することは不可能であ
った。

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、新規な原理に基づく小
型で安価な光スキャナを提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明の光スキャナは、ねじれ変形するねじれ軸と、ね
じれ軸の一端に設けられ、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、スキャン部に設けられ
たミラー面と、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。

［作用］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
れ軸がねじり振動し、スキャン部が回動運動を行なう。

このため、スキャン部に設けられたミラー面に光ビーム
を照射させていると、ミラー面で反射された光ビームが
スキャン部の回転によってスキャンされる。

また、スキャン部、ねじれ軸及び加振部は、プレート状
に形成することができ、駆動源としては圧電振動子のよ
うな小型のアクチュエータを使用することができ、この
両部材のみで光スキャナを構成できるので、光スキャナ
を超小形化することができる。しかも、構造も簡略であ
るので、製作コストや組立て調整コスト等も安価となり
、低コストの光ヌキャナを提供できる。

さらに、駆動源によって加振部の振幅を変化させれば、
ねじれ軸のねじり振動の振幅（スキャン部の回動する角
度〕を変化させることができ、光ビームのスキャン角の
調整も可能である。

［実施例］以下、本発明の一実施例を添付図に基づいて詳述する。

第１図に本発明の一実施例を示す。この光スキャナ１は
、薄板状のプレート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、第２図に示すような形状をしており、
細くくびれてねじれ（弾性）変形可能となったねじれ軸
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
とが一体に設けられている。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ェ
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、スキャン部３には、レーザビームを反射させるた
めのミラー面４が形成されている。このミラー面は、ス
キャン部３の全体に形成してもよく、部分的に形成して
もよいが、第１図の実施例では、軸心Ｐの近傍の部分に
設けである。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、ねじれ軸２の軸心Ｐ上の点
にで駆動源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８はねじれ軸２によってフリーに支持
されている。

上記プレート７は、表面が平滑で表面精度の良好なシリ
コンウェハやガラスウェハ等の薄板部材にエツチング等
によって微細加工を施すことにより作成されるものであ
り、超小形のプレートを多量生産できる。また、プレー
ト７のミラー面４もシリコンウェハ等にエツチングを施
すことにより形成されており、鏡面加工よりも安価にで
きる。

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を第１図の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ｆ。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、ミラー面４を大きく回動させることがで
きる。

この結果、第１図に示すように、ミラー面４にレーザビ
ームαを照射していれば、反射したレーザビームαはス
キャン部３の回動角θの２倍のスキャン角２θで線状に
スキャンされる。

上記ねじれ軸２の固有振動数ｆ。は、ねじれ軸２のねじ
れ剛性をＧｐ、スキャン部３の軸心２回りの回転慣性モ
ーメント量を１２とすると、で決まる。したがって、加
振部５をこの駆動周波数ｆ　”　ｆ　ｏで振動させると
、スキャン部３が最大の回動角で回動する。また、スキ
ャン部３の回動角θ（レーザビームのスキャン角２θ）
の最大値は、ねじれ軸２のねじれ剛性Ｇｐ、スキャン部
３の回転慣性モーメント量工、及び加振部５の駆動周波
数ｆと振幅（駆動量）Ｘによって決まる。したがって、
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
ｆ。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もしくはレーザビームαのスキャン角２
θを制御させることができる。第３図はこの様子を示し
ており、縦軸がレーザビームαのスキャン角２θ、横軸
が加振部５の駆動周波数ｆであって、それぞれ加振部５
の振幅がＸ　Ｉｔ　Ｘ　２１　Ｘ　ｓ　（Ｘ　ｌ＞　Ｘ
　２＞　Ｘｓ）の場合の特性を示している。このように
、スキャン角２θは、駆動周波数ｆが固有振動数ｆ。と
等しい場合に最大となり、しかも、加振部５の振幅Ｘが
大きくなると増大する。したがって、この光スキャナｌ
は、ねじれ軸２の固有振動数ｆ。とほぼ等しい駆動周波
数ｆで用い、駆動源６に印加する電圧を制御して（ある
いは、駆動周波数ｆを微小変化させてもよい。）加振部
５の振幅Ｘを調整し、スキャン角２θを制御させる使い
方がでとる。

なお、上記実施例においては、スキャン部の表面そのも
のがミラー面となっていたが、ミラー面を形成された別
なミラー板をスキャン部の表面に接着させても差し支え
ない。また、スキャン部やミラー面の材質は、所望の機
能が得られるものであれば特に限定されるものではなく
、上記のようなシリコンウェハやガラスウェハを用いた
ものに限られるわけではない。さらに、駆動源としては
、圧電振動子や磁歪振動子等以外にも、高速で微小振動
可能なアクチュエータであればよく、例えば静電力を用
いて微小振動を発生させるアクチュエータを用いてもよ
い。

［発明の効果］本発明によれば、新規な原理による光スキャナを提供す
ることができる。すなわち、圧電振動子のような駆動源
の振動をねじれ軸によってスキャン部の回動運動に変換
させることができ、スキャン部のミラー面に光ビームを
照射させていれば、ミラー面で反射された光ビームがス
キャニングされる。

また、光スキャナを超小形化することができ、かつ、安
価な光ヌキャナを提供できる。

さらに、加振部の振幅を調整することにより、スキャン
部の回動する角度を変化させることができ、１台の光ス
キャナによって光ビームを自由なスキャン角で走査させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は同上
のプレートを示す正面図、第３図は同上の駆動周波数と
光ビームのスキャン角との関係を示す図、第４図は従来
例を示す斜視図である。２・・・ねじれ軸３・・・スキャン部４・・・ミラー面５・・・加振部６・・・駆動源特許出願人　　オムロン株式会社代理人　弁理士　中　野　雅　房

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ねじれ変形するねじれ軸と、ねじれ軸の一端に設けられ、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、スキャン部に設けら
れたミラー面と、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
光スキャナ。