JPH0579525U - レ−ザ−スキャニング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一面ミラ−式のモ−タとレ−ザ−モジュ−ル
一体型のコンパクトで小形軽量に、且つ長寿命のレ−ザ
−スキャニング装置を容易且つ安価に形成する。 【構成】 回動ブラシレスアクチュエ−タの中空回動軸
の上端部に傾設反射鏡面を設け，上記中空回動軸の内部
に配置したレ−ザ−モジュ−ルで上記傾設反射鏡面にレ
−ザ−光を照射する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、小形コンパクトな安価に形成できるバ−コ−ド用などに用いて有用 なレ−ザ−スキャニング装置に関する。

【０００２】

【従来技術】

レ−ザ−ビ−ムプリンタ等に使用されているポリゴンミラ−を用いたレ−ザ− スキャナモ−タは、ポリゴンミラ−が高価であることに加えて、ポリゴン（多面 鏡）ミラ−の回転精度等の点で非常に精度が要求されるため、非常に高価なもの となっている。

【０００３】 ここに、ス−パ−マ−ケット等のレジ等で使用されているＰＯＳなどのバ−コ −ド読み取り装置に使用されているレ−ザ−スキャニング装置は、バ−コ−ドを 読み取るためのレ−ザ−光のスキャニングさえ行えば良いため、レ−ザ−ビ−ム プリンタ等のポリゴンレ−ザ−スキャナモ−タのように高価なレ−ザ−スキャニ ング装置を用いる必要はない。

【０００４】 しかも、大型且つ重量のあるものであっては、操作しずらくなるため、小形軽 量に構成する必要があり、また頻繁に使用されることから長寿命が期待されるも のでなけらばならない。

【０００５】 このため、ス−パ−マ−ケット等のレジ等で使用されているＰＯＳなどに使用 されているレ−ザ−スキャニング装置は、安価につく機械的なミラ−回動形のガ ルバノメ−タ方式のものを採用していた。

【０００６】

【従来技術の問題点】

しかるに、このガルバノメ−タ方式のレ−ザ−スキャニング装置は、ミラ−を ある一定の回動角を回動させるのに機械的な駆動部分が多く、応答性が悪く、故 障，寿命及び価格の点でも改良を要するものであった。

【０００７】 また，従来のレ−ザ−スキャニング装置は、モ−タの回転軸にポリゴンミラ− を付設し，外部からレ−ザ−モジュ−ルからのレ−ザ−光を当該ポリゴンミラ− の反射鏡面に照射するようにしているため，レ−ザ−モジュ−ルを含めたレ−ザ −スキャニング装置が大型且つ高価になり，安価且つ小形のなバ−コド読み取り 装置やファクシミリ装置に適用できないばかりか，また操作性に優れない欠点が あった。

【０００８】

【考案の課題】

本考案は、一面ミラ−式の回動ブラシレスアクチュエ−タとレ−ザ−モジュ− ル一体型のコンパクトで小形軽量の、しかも長寿命のレ−ザ−スキャニング装置 を容易且つ安価に形成することを課題になされたものである。

【０００９】

【本考案の課題を達成するための手段】

かかる本考案の課題は、 筒状レ−ザ−スキャニング装置本体に同心状に中 空回動軸を回動自在に支持し， 該中空回動軸の外周に隣り配置の磁極が異極 となるようにＮ極，Ｓ極の磁極を２Ｐ（Ｐは２以上の整数。但し，Ｎ極とＳ極の 間に無磁極部がある場合は、当該無磁極は上記極数に含まない）個備えたマグネ ット回動子を設け， 該マグネット回動子と径方向の空隙を介してステ−タ電 機子を配設し，上記マグネット回動子と相対的回動するように構成し， 外周 方向にレ−ザ−光をスキャニング走査するための傾設反射鏡面を上記中空回動軸 の上端部に設け， 上記中空回動軸の内部に、上記傾設反射鏡面にレ−ザ−光 を照射するようにレ−ザ−光を発生するレ−ザ−モジュ−ルを配置することで達 成できる。

【００１０】

【作用】

本考案のレ−ザ−スキャニング装置１，１Ａによると、電機子コイル２６に所 定方向の通電を行えば、所定方向のトルクが発生し、回動子１３が所定方向に回 動する。

【００１１】 回動角検出用磁気センサ４は、マグネット回動子２のＮ極とＳ極の境界部を検 出しているので、制御回路６の出力端子３９に図８で示したような出力電気信号 波形５が得られる。

【００１２】 分圧回路４８で、オペアンプ４２の反転入力端子に指令電圧を与えることで、 出力電気信号波形５の上端（図８において符号４９で示す部分）及び下端（図８ において符号５０で示す部分）を限定できる他、その中間の位置検出が行える。

【００１３】 分圧回路４８によって与えた指令電圧をオペアンプ４２に入力することで、回 動角検出用磁気センサ４の図８で示す出力電気信号波形５の斜線で示すリニアリ ティのある出力電気信号波形５部分の任意の位置の位置信号をトランジスタ４６ または４７に与えてステ−タ電機子３（電機子コイル２６）を通電制御すること で、回動子１３を任意の位置に位置決めできる。

【００１４】 すなわち、反射鏡面２１，３１の回動角，回動方向の決定，位置決め制御を行 える。

【００１５】 反射鏡面２１，３１の回動により、レ−ザ−モジュ−ル１７から出たレ−ザ− 光１８が反射鏡面２１，３１にて反射されてレ−ザ−光１８’がスキャニング走 査される。

【００１６】

【考案の第１実施例】 図１乃至図９を参照して、本考案の第１実施例としての単相通電構造の回動ア クチュエ−タ（モ−タ）内蔵のバ−コ−ド用に適するレ−ザ−スキャニング装置 １について説明する。

【００１７】 図１は本考案の第１実施例としての回動角検出装置として磁気式エンコ−ダ内 蔵単相通電構造の回動ブラシレスアクチュエ−タを用いたレ−ザ−スキャニング 装置１の縦断面図で、図２は同レ−ザ−スキャニング装置１のＸ−Ｘ’線横断面 図で、図３は同レ−ザ−スキャニング装置１の単相通電構造の回動ブラシレスア クチュエ−タ部の分解斜視図で、図４及び図５は上記マグネット回動子２とステ −タ電機子３との展開図で、図６（ａ）及び（ｂ）は回動角検出用磁気センサ４ の配設位置の説明図で、図７は狭い制御範囲で良い場合の回動角検出用磁気セン サ４の出力電気信号波形５−１図で、図８は広い制御範囲としたい場合の回動角 検出用磁気センサ４の出力電気信号波形５図で、図９は一例としての制御回路６ 図である。

【００１８】

【００１９】 この単相通電構造のバ−コ−ド用に適するレ−ザ−スキャニング装置１は、図 １に示すように磁性体などの適宜な材質で形成した円筒ハウジング７の上端開口 部を、中心部に透孔８を形成した円板状蓋体９で閉じ、その下端開口部を図示し ないリ−ド線を外部に取り出すためのリ−ド線通し孔を形成した円板状蓋体１４ で閉じることで筒状レ−ザ−スキャニング装置本体１５を形成する。

【００２０】 該筒状レ−ザ−スキャニング装置本体１５は、円筒ハウジング７を上記蓋体９ に設けた軸受１０及び上記蓋体１４に設けた軸受１１によって上記レ−ザ−スキ ャニング装置本体１５（円筒ハウジング７）と同心状に配置した中空回動軸１２ を回動自在に支持することで、マグネット回動子２を持つ回動子１３を回動自在 に支持する。

【００２１】 中空回動軸１２の外周には、磁性体リング２３を介して隣り配置の磁極が異極 となるようにＮ極，Ｓ極の磁極を２Ｐ（Ｐは２以上の整数。）個備えたマグネッ ト回動子２が固設されて、適宜角回動する回動子１３を形成する。

【００２２】 尚、レ−ザ−スキャニング装置１を性能の良いものとするために、例えば径方 向異方性のマグネット回動子２を用いる場合には、後記する図８に示すＳＩＮ波 の出力電気信号波形５を得る目的で、Ｎ極とＳ極との磁極の間のトルク発生に寄 与しない部分を所定間隔あけたり、無着磁部としたりする場合には、このような 実質的無着磁部は、上記２Ｐ極の極数に入れないものとする。

【００２３】 この実施例では、マグネット回動子２は、隣接するＮ極とＳ極の磁極がそれぞ れ周方向において機械角で１８０度の幅に着磁された２極のものを用いている。

【００２４】 尚、マグネット回動子２は、径方向２極のものを用いるが、単にこのようなマ グネット回動子２を形成した場合には、後記する回動角検出用磁気センサ４の出 力電気出力波形５−１が図７に示すように台形波に近いものとなって表れるため 、同図の出力電気信号波形５−１の斜線で示すＴ’の範囲の部分のように出力電 気信号波形５−１のリニアリティのある部分が非常に小さくなり、広い回動角範 囲に渡ってレ−ザ−光１８’をスキャニング制御できる制御性の良いレ−ザ−ス キャニング装置１を構成できない。

【００２５】 そこで、回動角検出用磁気センサ４の出力電気信号波形５が図８に示図すよう なＳＩＮ波に近いものとなって表れるようにするために、マグネット回動子２は ラジアル異方性のものか、等方性のマグネットを用いて形成する。

【００２６】 あるいは，回動角検出用磁気センサ４の出力電気信号波形５が図８に示図すよ うなＳＩＮ波に近いものとなって表れるようにするために、径方向異方性のマグ ネット回動子２を用いる場合には，マグネット回動子２のＮ極とＳ極の磁極を所 定間隔離して形成したり，マグネット削除部を形成したり，実質的無着磁部を形 成しても良い。

【００２７】 このようにすると、回動角検出用磁気センサ４からのＳＩＮ波に近い出力電気 信号５の波形が得られるので、図８の比較的リニアリティのある斜線で示すＴの 範囲の部分のみの出力電気信号波形５を利用して、本考案のレ−ザ−スキャニン グ装置１のレ−ザ−スキャニングの回動角，回動方向の規制並びに位置制御が容 易に行える。

【００２８】 尚、マグネット回動子２は、中空回動軸１２として磁性体のものを用いている 場合には、上記磁性体リング２３を省略して接着剤を用いて直接、中空回動軸１ ２に接着することで、安価に回動子１３を形成できる。

【００２９】 また、中空回動軸１２をプラスチックマグネットにて形成すると共に、一体し てマグネット回動子２をもプラスチックマグネットで形成すれば、上記磁性体リ ング２３が不要になるばかりか、上記マグネット回動子２の中空回動軸１２への 接着工程も不要になるので、回動子１３を更に容易且つ安価に形成できて望まし い。

【００３０】 図１乃至図３に示すように、上記マグネット回動子２と径方向の空隙を介して 単相通電配置のコアレスステ−タ電機子３を内筒ハウジング７の内面に後記する 基板１９（図４参照。図１及び図２では図面の都合上、描いていない）を介して 固着している。

【００３１】 コアレスステ−タ電機子３は、単相通電構造の回動ブラシレスアクチュエ−タ を持つレ−ザ−スキャニング装置１を形成するために、図２乃至図５に示すよう に、２個の空心形の電機子コイル２６を周方向に隣接して配置して構成したもの で、配線と絶縁のために、例えば０．１ｍｍ厚のフレキシブルプリント基板など の基板１９（図７参照。図１及び図２では省略）の内面（一方の面）に電機子コ イル２６を配設して形成している。

【００３２】 電機子コイル２６は、軸方向の導体部２６ａがトルク発生に寄与する部分で、 周方向の導体部２６ｂはトルク発生に寄与しない部分となっている。

【００３３】 また２つの電機子コイル２６は、単相通電構造の回動ブラシレスアクチュエ− タを持つレ−ザ−スキャニング装置１を形成するために、図３乃至図５に示すよ うに、それぞれ導体部２６ａの外側と導体部２６ａの外側間の幅が機械角で１８ ０度以下になるように巻回した空心形のものを２個隣接配置して、通電した際に ２つの電機子コイル２６によって所定方向のトルクが発生するように単相通電構 造に上記ステ−タ電機子３を構成している。

【００３４】 上記マグネット回動子２の回動角内において当該マグネット回動子２のＮ極と Ｓ極の磁極境界部を検出することができるように、すなわち、Ｎ極とＳ極の境界 部と対向する位置の一の電機子コイル２６の枠内空洞部内の基板１９位置に、図 ６の（ａ），（ｂ）に示すように直接、マグネット回動子２と径方向の空隙を介 して回動角検出センサ４を対向配設し、マグネット回動子２のＮ極，Ｓ極の磁束 の強さに応じた出力電気信号波形５を得、この出力電気信号波形５を基に上記ス テ−タ電機子３の通電を切り換え行い、回動子１３のレ−ザ−スキャニングのた めの回動角，及び回動方向検出，位置決め制御できるようにしている。

【００３５】 尚、回動角検出用磁気センサ４は、上記マグネット回動子２の回動角内におい て当該マグネット回動子２のＮ極とＳ極の磁極境界部を検出することができる適 宜な位置に配設すれば良く、上記のように電機子コイル２６の枠内空洞部位置の 基板１９位置に配設しなければならないものではない。

【００３６】 例えば、マグネット回動子２の下端部に回動角検出用磁気センサ４を配設し、 マグネット回動子２の下端部に発生するＮ極，Ｓ極の漏洩磁束を検出するように 構成しても良い。

【００３７】 尚、回動角検出用磁気センサ４は、マグネット回動子２のＮ極，Ｓ極の磁束の 強さに応じた出力電気信号波形を出力するものであれば良く、ホ−ル素子，ホ− ルＩＣ，磁気抵抗素子など適宜なものを用いれば良く、この実施例では安価且つ 入手の容易なホ−ル素子を用いている。

【００３８】 尚、図４において、基板１９にはエッチング等の手段により図示しない導電パ タ−ンが適宜に形成されている。

【００３９】 また図４において、符号２７は電機子コイル２６の外側端子３３をはんだ付け するためのはんだ付け部を、符号２８は電機子コイル２６の内側端子２９のはん だ付けするためのはんだ付け部で、符号３０は電機子コイル２６に通電するため の駆動電源用リ−ド線と電気的に接続するためのはんだ付け部，回動角検出用磁 気センサ４の電源端子，及び出力端子と電気的に接続するためのはんだ付け部を 示す。

【００４０】 これらのはんだ付け部３０に電気的に接続された図示しないリ−ド線は、上記 蓋体１４に形成した図示しないリ−ド線通し孔を通した後、レ−ザ−スキャニン グ装置本体１５の外部に導き出される。

【００４１】 尚、図５において符号６で示すのは、制御回路で、符号２０−１，２０−２は 、それぞれ正側電源端子，負側電源端子を示す。

【００４２】 マグネット回動子２の中心の中空回動軸１２の上端開口部には、外周方向にレ −ザ−光１８’をスキャニング走査するための傾設反射鏡面２１を形成した三角 プリズム２４を付設している。

【００４３】 上記中空回動軸１２の内部には、上記上記傾設反射鏡面２１にレ−ザ−光１８ を照射するようにレ−ザ−光１８を発生するレ−ザ−モジュ−ル１７を内蔵配置 している。

【００４４】 このようにすることによって、上記中空回動軸１２の内部のレ−ザ−モジュ− ル１７からのレ−ザ−光１８は，上記三角プリズム２４の下端面２２を介して投 射されたレ−ザ−光１８を傾設反射鏡面２１で反射させてできた反射レ−ザ−光 １８’を三角プリズム２４の側方端面２５を介して上記中空回動軸１２の外周方 向にスキャニング走査するように構成している。

【００４５】 中空回動軸１２の端部には、図示しない回動角規制溝を形成し、その溝にスト ッパを臨ますことで、中空回動軸１２の回動角を規制する。

【００４６】 もしも中空回動軸１２の回動角の規制を行わない場合には、２極のマグネット 回動子２を用いていることから、約１８０度の回動角に渡って、回動子１３が回 動できる。

【００４７】 しかし、図８の出力電気信号波形５の斜線で示すＴの範囲の部分のように出力 電気信号波形５のリニアリティのある部分を回動子１３の回動角制御のための信 号として利用する必要があり、もしもその斜線で示すＴの範囲から逸脱して回動 子１３が回動してしまった場合には、出力電気信号波形５のリニアリティのある 斜線で示すＴの範囲の部分を回動子１３の回動角制御用の信号として利用できな くなり、精度良好なレ−ザ−スキャニング装置１を構成しえなくなるので、上記 したように回動子１３の回動角規制手段を設け、回動子１３の回動角を９０度（ ±４５度）に設定する。

【００４８】 図９は、制御回路６の一例を示す。

【００４９】 図９を参照して制御回路６について説明すると、ホ−ル素子を用いた磁気セン サ４の両電源端子は、それぞれＶCC，ア−ス側に接続し、出力端子を増幅回路３ ８に接続している。

【００５０】 増幅回路３８の出力端子３９には、図８で示したような出力電気信号波形５が 得られる。

【００５１】 この出力端子３９は、抵抗４０を介して電流帰還形駆動回路４１のオペアンプ ４２の非反転入力端子に接続している。

【００５２】 符号４３は、位相補償用ＣＲで、抵抗４４と並列接続し、その一方の端子をオ ペアンプ４２の非反転入力端子に接続し、他方の端子を電機子コイル２６の他端 と抵抗４５との接続点に接続している。

【００５３】 オペアンプ４２の出力端子は、トランジスタ４６のベ−スとトランジスタ４７ のベ−スとの接続点に接続している。

【００５４】 トランジスタ４６のコレクタは、ＶCC側に接続し、トランジスタ４７のコレク タは、−ＶCC側に接続し、トランジスタ４６と４７のエミッタ同士を電機子コイ ル２６の一端に接続している。

【００５５】 符号４８は、分圧回路で、オペアンプ４２の反転入力端子に指令電圧を与える ようにしている。

【００５６】 このように形成した制御回路６によれば、分圧回路４８のＶCCの最大指令電圧 ，−ＶCCの最小指令電圧を決定することにより、出力電気信号波形５の上端（図 ８において符号４９で示す部分）及び下端（図８において符号５０で示す部分） を限定できる。

【００５７】 従って、分圧回路４８によって与えた指令電圧をオペアンプ４２に入力するこ とで、磁気センサ４の図８で示す出力電気信号波形５の斜線で示す部分の任意の 位置の位置信号をトランジスタ４６または４７に与えてステ−タ電機子３（電機 子コイル２６）を通電制御することで、回動子１３を任意の位置に位置決めでき る。すなわち、回動子１３のレ−ザ−スキャニング走査の回動角，回動方向の決 定，位置決め制御を行える。

【００５８】

【考案の第２実施例】 第１実施例のレ−ザ−スキャニング装置１と共通する箇所の説明は、省略し、 共通する部分で異なる箇所においてはアルファベットの大文字を符して図１０を 用いて説明すると、この第２実施例のレ−ザ−スキャニング装置１Ａは、マグネ ット回動子２の中心の中空回動軸１２の上端に周方向に反射鏡面３１を向けて板 状反射ミラ−３２を傾設し、レ−ザ−モジュ−ル１７からのレ−ザ−光１８を上 記板状反射ミラ−３２の反射鏡面３１で反射したレ−ザ−光１８’を上記中空回 動軸１２の外周方向にスキャニング走査するように構成している。

【００５９】

【その他の実施例】

上記実施例では、回動（回動）形式のレ−ザ−スキャニング装置１，１Ａを形 成するために、単相通電構造の回動ブラシレスアクチュエ−タを採用するために 、電機子コイル２６を２個用いた例を示したが、仕様によっては１個でも良く、 また２極のマグネット回動子２を用いたが、２極のものに限らず、２Ｐ（Ｐは１ 以上の整数）極に形成したものであれば良く、電機子コイル２６の数も単相通電 構造に形成できさえすれば、１個以上の適宜個数個用いても良い。

【００６０】 なお、上記ブラシレスアクチュエ−タを２相，３相構造にし、回動形ブラシレ スアクチュエ−タ構造にし、反射鏡面２１，３１を一定の角度に渡って振らせる （回動させる）形式でなく、一方向に連続的に回転するように形成したレ−ザ− スキャニング装置構造にしても差し支えないことはいうまでもない。

【００６１】 また上記実施例の装置は、コアレス（無鉄心）構造の装置を示したが、本考案 はコア有り（有鉄心）構造の装置としてもよいことは言うまでもない。

【００６２】

【考案の効果】

本考案のレ−ザ−スキャニング装置は、レ−ザ−モジュ−ルを回動軸の内部に 配設し，レ−ザ−スキャニング機構とを合理的且つ有機的に一体結合しているの で、非常に操作し易く、小形軽量のバ−コ−ド読み取り用，ファクシミリ用に最 適なレ−ザ−スキャニング装置を容易且つ安価に構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の第１実施例としてのレ−ザ−スキャ
ニング装置の縦断面図である。

【図２】 同レ−ザ−スキャニング装置のＸ−Ｘ’線縦
断面図である。

【図３】 同同レ−ザ−スキャニング装置の主要部の単
相通電構造の回動ブラシレスアクチュエ−タの主要部の
分解斜視図である。

【図４及び図５】 上記マグネット回動子とステ−タ電
機子との展開図である。

【図６】 回動角検出用磁気センサの配設位置の説明図
である。

【図７】 狭い制御範囲で済む場合に用いる回動角検出
用磁気センサの出力電気信号波形図である。

【図８】 狭い制御範囲としたい場合に用いる回動角検
出用磁気センサの出力電気信号波形図である。

【図９】 一例としての制御回路図である。

【図１０】 本考案第２実施例を示すレ−ザ−スキャニ
ング装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１，１Ａ レ−ザ−スキャニング装置 ２ マグネット回動子 ３ ステ−タ電機子 ４ 回動角検出用磁気センサ ５，５−１ 出力電気信号波形 ６ 制御回路 ７ 円筒ハウジング ８ 透孔 ９ 円板状蓋体 １０，１１ 軸受 １２ 中空回動軸 １３ マグネット回動子 １４ 円板状蓋体 １５ レ−ザ−スキャナ装置本体 １７ レ−ザ−モジュ−ル １８，１８’ レ−ザ−光 １９ 基板 ２０−１ 負側電源端子 ２０−２ 正側電源端子 ２１ 傾設反射鏡面 ２２ 下端面 ２３ 磁性体リング ２４ 三角プリズム ２５ 側方端面 ２６ 電機子コイル ２６ａ トルク発生に寄与する導体部 ２６ｂ トルク発生に寄与しない導体部 ２７，２８ 半田付け部 ２９ 内側端子 ３０ 半田付け部 ３１ 反射鏡面 ３２ 板状反射ミラ− ３３ 外側端子 ３８ 増幅回路 ３９ 出力端子 ４０ 抵抗 ４１ 電流帰還形駆動回路 ４２ オペアンプ ４３ 位相補償用ＣＲ ４４，４５ 抵抗 ４６，４７ トランジスタ ４８ 分圧回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記構成要素〜から構成されている
   ことを特徴とするレ−ザ−スキャニング装置。 筒状レ−ザ−スキャニング装置本体に同心状に中空
   回動軸を回動自在に支持していること。 該中空回動軸の外周に隣り配置の磁極が異極となる
   ようにＮ極，Ｓ極の磁極を２Ｐ（Ｐは２以上の整数。但
   し，Ｎ極とＳ極の間に無磁極部がある場合は、当該無磁
   極は上記極数に含まない）個備えたマグネット回動子を
   設けていること。 該マグネット回動子と径方向の空隙を介してステ−
   タ電機子を配設し，上記マグネット回動子と相対的回動
   するように構成していること。 外周方向にレ−ザ−光をスキャニング走査するため
   の傾設反射鏡面を上記中空回動軸の上端部に設けている
   こと。 上記中空回動軸の内部に、上記傾設反射鏡面にレ−
   ザ−光を照射するようにレ−ザ−光を発生するレ−ザ−
   モジュ−ルを配置していること。