JPH11149056A

JPH11149056A - 光走査装置

Info

Publication number: JPH11149056A
Application number: JP31496297A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Suzuki; 鈴木　　茂
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1997-11-17
Filing date: 1997-11-17
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2017-11-17
Also published as: JP3896657B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高解像度の光走査を有すると共に、それほど
高解像を必要としない場合には非常に高速な光走査を実
現する複数のモードを有する光走査装置を実現するこ
と。【解決手段】ヒーター６により形状記憶合金のトーシ
ョンバネ５の温度を逆変態温度Ａｆ点より低い温度及び
高い温度に変化して小磁石３との固有振動数を２倍に変
化する。従って、光源１２の光変調の基本クロックを同
一としたままで、高解像度のモードを備えると共に、１
／２の解像度であるが主走査時間が２倍と高速なモード
をもつ光走査装置が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザポインタ、
レーザプリンタ、バーコードリーダ、レーザスキャンマ
イクロメータ等の事務機器、計測器に使用される光走査
装置に関するものである。

【従来の技術】従来、本出願人は、特開平９−１９７３
３３号公報（特願平８−１０１０２号）において、磁石
付きミラーと交流磁場を発生させるためのコイルとを備
えたガルバノ振動を用いた光走査装置について提案して
いる。この光走査装置は、図４に示すように、ステンレ
ス等からなる弾性線状部材５ａが適当な張力で引っ張ら
れた状態で、固定治具２ａによってハウジング１ａに固
定されている。弾性線状部材５ａのほぼ中央には、少な
くとも片面が鏡面加工された磁石付きミラー３ａが、図
示しない接着剤により接着固定されている。一方、コア
６ａにはコイル７ａが巻き付けられている。コイル７ａ
は、コア６ａに設けられたネジ孔８ａ及びハウジング１
ａに設けられた孔４ａにおいて図示しないネジによって
ハウジング１ａに固定されている。そして、交番パルス
電流発生器９ａにより所定の電流をコイルに流すことに
より交流磁界が発生し、磁石付きのミラー３ａが振動す
る。また、この交番パルスの駆動周波数は、ミラー３ａ
と線状弾性部材５ａとの機械的固有振動数に設定されて
いる。そして、光源１１ａより発射されたレーザー光１
０ａは、ミラー３ａによって反射され、そのミラー３ａ
が共振することにより被走査面１２ａに走査されるもの
である。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
共振型の光走査装置では、弾性線状部材の弾性係数がほ
ぼ一定であるため、ミラー３ａの固有振動数はほぼ一定
となる。従って、共振現象によってミラー３ａの振動の
振幅を大きくするために、レーザー光１０ａが被走査面
１２ａを走査する周波数はほぼ一定となるよう駆動さ
れ、それ故、走査周波数を大きく変化することはできな
かった。例えば、レーザープリンタにおいてＡ４サイズ
の用紙に対する光走査に共振型の光走査装置を適用した
場合を考えると、レーザー光１０ａによってＡ４サイズ
の用紙の短辺２１０ｍｍを高解像である６００ｄｐｉの
解像度で走査（主走査）する場合、解像点数は２１０／
（２５．４／６００）≒５０００点となる。一方、長辺
２９７ｍｍを走査（副走査）で実現する場合、走査回数
は２９７／（２５．４／６００）≒７０００回となる。
従って、ミラー３ａの振動によるレーザー光１０ａの主
走査において一方向のみの走査を使用するとすれば、例
えばＡ４用紙を１分間に６枚即ち６ｐｐｍで印刷するた
めには、ミラーの走査周波数は６／６０＊７０００＝７
００Ｈｚ程度となる。実際には紙送り等の時間が必要な
ため、走査周波数、即ちミラーの振動数は８００Ｈｚ程
度に設定される。ところで、光走査の解像度は３００ｄ
ｐｉ程度でよく、そのかわりにＡ４用紙全体の走査時間
を短縮したいといった要求がある。例えば光走査の解像
度として、３００ｄｐｉ程度でよい場合、Ａ４の長辺の
副走査回数は６００ｄｐｉの半分の３５００回でよいこ
とから用紙全体の走査時間は１／２に短縮され、１分間
の印刷枚数は１２ｐｐｍとなる。しかし、従来の光走査
装置では、走査周波数は共振現象の確保のために大きく
変更することができず、主走査方向の時間を短縮するこ
とはできなかった。このため、さらなる時間短縮が望ま
れていた。本発明は、上述した問題点を解決するために
なされたものであり、高解像度の光走査を行うモード
と、それほど高解像を必要としない場合には非常に高速
な光走査を行うモードとを有する光走査装置を提供する
ことを目的とする。

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載の光走査装置は、温度によ
り弾性係数が変化する材料で構成されたトーションバネ
と、前記トーションバネの温度を変化させる温度変化手
段と、前記トーションバネの中間部に固定的に支持され
た磁石と鏡面とを有する振動体と、磁界の作用により前
記トーションバネを軸線として前記振動体を振動させる
磁界発生手段とを有し、光源より発せられる光ビームを
前記鏡面に入射させることにより、前記鏡面の振動に基
づいて前記光ビームを走査させるようにしたものを対象
として、特に、前記温度変化手段は、前記トーションバ
ネの温度を逆変態温度より低い第１の温度及び逆変態温
度より高い第２の温度となるよう変化させ、前記磁界発
生手段は、前記第１の温度及び前記第２の温度におい
て、前記振動体と前記トーションバネとから形成される
振動系が有する固有振動数若しくはその近傍の振動数で
前記振動体を振動させるように構成したものである。従
って、第１の温度と第２の温度におけるトーションバネ
の弾性係数の変化によって、振動体は異なる固有振動数
で共振振動するため、低い固有振動数を用いた高解像度
の光走査のモードを有すると共に、高い固有振動数を用
いた低解像度であるが非常に高速な光走査のモードを共
に実現でき、解像度と走査時間を必要に応じて選択可能
な光走査装置を提供できる。また、請求項２に記載の光
走査装置は、前記トーションバネをＮｉ−Ｔｉ、Ａｇ−
Ｃｄ、Ａｕ−Ｃｄ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｎ
ｉ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｐｔ等のいづれかの形状記憶合金で構
成したものである。これらの合金は形状記憶合金として
広く知られた材料であり、図２に示すような特殊な弾性
係数の温度特性をもっておりながら、比較的入手が容易
である。

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明を具体化し
た光走査装置の構造を示すものである。振動体を構成す
る小磁石３は、縦が４ｍｍ、横が８ｍｍで厚さ０．３ｍ
ｍのＮｉ−Ｃｏ（ニッケルコバルト）またはＳｍ−Ｃｏ
（サマリュウムコバルト）からなる小磁石であり、その
表面には後述するレーザビームを反射させるために鏡面
加工されたミラー３ｍが形成されている。尚、この小磁
石３の表面を鏡面加工する代わりに、小磁石３の表面に
鏡を接着等により貼り付けてもよい。この小磁石３は約
１００００ガウス程度の残留磁束密度を有している。小
磁石３におけるミラー３ｍの裏面には、形状記憶合金で
あるＮｉ−Ｔｉからなるトーションバネ５が取り付けら
れている。また、このトーションバネ５の線径は約３０
０μｍ、長さは約８．５ｍｍとして構成されており、こ
の長さはトーションバネ５の温度が４０℃の場合に小磁
石３との固有振動数がほぼ８００Ｈｚとなるよう設定さ
れている。このトーションバネ５は、その上下端を、中
央を矩形にくり貫かれた矩形状のハウジング１に対し
て、治具２により固定されている。ハウジング１に対し
て、トーションバネ５及び小磁石３を支持する際の方法
について説明する。まず、トーションバネ５は所定の張
力で両端を引っ張られた状態で、治具２により、ネジ止
めでハウジング１に固定される。そして、このように固
定されたトーションバネ５に上述した小磁石３がトーシ
ョンバネ５のほぼ中央付近に接着剤にて固定される。と
ころで、前記トーションバネ５は、所定の応力にて引っ
張られた状態でハウジング１に固定されている。ハウジ
ング１には、トーションバネ５の後方に近接して、図示
しない薄膜抵抗体が表面に形成された温度変化手段を構
成するヒーター６が設置され、ハウジング１にはトーシ
ョンバネ５を挟んで治具２と対向した面の一部に、トー
ションバネ５と接触するようにサーミスタ７が設置され
ている。また、ハウジング１の後面には磁界発生手段を
構成するコイル８が設けられている。尚、コイル８が本
発明の磁界発生手段を構成するものである。このコイル
８は、円筒状のコア９の周囲に３００ターン／ｃｍの密
度の巻き線を設けたものであり、コア９に形成されたネ
ジ孔１０及びハウジング１に形成された孔４を介してハ
ウジング１にネジ止めされている。このコイル８の巻き
線の両端には後述のコントローラ２０内に設置された交
番電圧発生器１１が接続されている。そして、交番電圧
発生器１１により方形波電圧をコイル８に印加すること
により後述するメカニズムにて小磁石３が共振し、光源
１２から発せられて小磁石３のミラー３ｍに入射したレ
ーザビーム１３は、ｆ・ａｒｃｓｉｎθレンズ１４を通
して走査面１５を図１に示す主走査方向に走査するよう
構成されている。更に、ミラー３ｍと走査面１５の間に
は、走査面１５上のＡ４用紙サイズの短辺２１０ｍｍの
左端及び右端をレーザービーム１３が通過した時にそれ
ぞれ信号を発生する光センサ１６ａ、１６ｂが設置され
ている。前記ｆ・ａｒｃｓｉｎθレンズ１４は、ミラー
３で反射された、時間に対して正弦波の角度で振動する
光を、走査面１５上で主走査方向に時間に対して一定の
速度で走査すると共に、走査面１５が主走査方向と直交
する図１に示す副走査方向に一定の速度で移動されるよ
う構成されている。前記走査面１５は図示しない機構に
より高電圧に帯電されており、レーザービーム１３の光
が照射された場所のみ電位が低下し、電位分布、即ち静
電潜像の画像が形成されるよう構成されている。更に、
図示しない周知のレーザープリンタの機構によりこの静
電潜像にトナーが吸着され、そのトナーの画像が紙に転
写、定着されるよう構成されている。さて、前記トーシ
ョンバネ５を形成する形状記憶合金の横弾性係数の温度
特性を、図２に示す。本実施の形態で使用する形状記憶
合金の逆変態終了温度Ａｆ点は、通常使用温度より高い
約６０℃として構成されており、Ａｆ点以下の温度では
形状記憶合金はマルテンサイト相の状態となり、４０℃
におけるトーションバネ５の横弾性定数は、約５５０ｋ
ｇｆ／ｍｍ²となる。また、Ａｆ点以上の温度では形状
記憶合金はオーステナイト相の状態であり、８０℃にお
けるトーションバネ５の横弾性定数は、約２２００ｋｇ
ｆ／ｍｍ²と、４０℃の場合の４倍の値となる。ここ
で、小磁石３とトーションバネ５により形成される固有
振動数は、トーションバネ５の横弾性係数の平方根に比
例するので、前述のように、固有振動数は、トーション
バネ５の温度が４０℃の場合の８００Ｈｚに対して、８
０℃では２倍の１６００Ｈｚとなる。ところで、前記小
磁石３の振動は、図３に示すコントローラ２０により制
御されるよう構成されている。コントローラ２０は、図
３に示すように、６００ｄｐｉまたは３００ｄｐｉの解
像度をスイッチまたは図示しない通信回線を通して入力
する解像度選択装置２１と、ヒーター６に対する基準温
度を決定、出力する基準温度設定装置２２と、基準温度
とサーミスタ７で検出される温度を比較し、ヒーター６
の抵抗体に流す電流を制御する温度比較器２３と、レー
ザービーム１３がＡ４用紙の短辺に相当するセンサ１６
ａと１６ｂの間を通過する通過時間を検出する通過時間
検出器２４と、解像度に応じて基準時間を決定する基準
時間設定器２５と、通過時間と基準時間とを比較する通
過時間比較器２６と、解像度に応じた周波数の方形波電
圧を発生する発振器２７と、通過時間比較器２６の出力
に応じて発振器２７の出力電圧を増幅し、コイル８に方
形波電圧を与える前記交番電圧発生器１１と、光源１２
をオンオフする基準クロックを発生するドットクロック
発生回路２８と、光源１２の発生するレーザービーム１
３をオンオフする光変調信号発生回路２９とにより構成
されている。前記基準温度設定装置２２は、６００ｄｐ
ｉ解像度の場合４０℃、３００ｄｐｉ解像度の場合８０
℃に相当する信号を出力するよう構成されている。前記
発振器２７は、６００ｄｐｉ解像度の場合８００Ｈｚ、
３００ｄｐｉ解像度の場合１６００Ｈｚの周波数で発振
するよう構成されている。前記基準時間設定器２５は、
６００ｄｐｉ解像度の場合は３７５μｓｅｃ、３００ｄ
ｐｉ解像度の場合は１８７．５μｓｅｃに相当する信号
を出力するよう構成されている。これらの値は以下のよ
うな意味をもつ。つまり、ミラー３ｍの振動の１周期時
間に対する、レーザービーム１３がＡ４用紙の短辺の走
査に相当する光センサ１６ａから１６ｂを通過する時間
の比、即ちデューティー比は３０％となるよう選ばれて
いる。このため、６００ｄｐｉ解像度の場合、ミラー３
ｍは８００Ｈｚで駆動されるので、その１周期の３０％
の時間が１／８００＊０．３＝３７５μｓｅｃと決めら
れ、一方３００ｄｐｉ解像度の場合、ミラー３ｍは１６
００Ｈｚで駆動されるので、その１周期の３０％の時間
が１／１６００＊０．３＝１８７．５μｓｅｃと決めら
れている。また、前記ドットクロック発生回路２８は、
１３．３ＭＨｚの基準クロックを発生するよう構成され
ている。この値は以下のような意味をもつ。即ち、６０
０ｄｐｉ解像度の場合ではＡ４用紙の短辺の走査時間３
７５μｓｅｃ内に５０００点の解像点数が必要なので１
／（３７５μｓｅｃ／５０００）＝１３．３ＭＨｚの基
準クロックが必要となる。一方、３００ｄｐｉ解像度の
場合は６００ｄｐｉ解像度の場合に対して解像点数は半
分の２５００点、かつ、Ａ４の短辺の走査時間も半分の
１８７．５μｓｅｃとなるので、基準クロックは１／
（１８７．５μｓｅｃ２５００）＝１３．３ＭＨｚと同
一であり、変更する必要はない。次に、本発明の実施の
形態における光走査装置の動作を説明する。まず、解像
度選択入力装置２１により、６００ｄｐｉまたは３００
ｄｐｉの解像度がスイッチまたは図示しない通信回線を
通して入力され選択される。ここでは、始めに６００ｄ
ｐｉの解像度が入力された場合について説明する。６０
０ｄｐｉの解像度の場合、基準温度設定器２２により４
０℃に相当する信号が出力される。温度比較器２３では
サーミスタ７で検出される検出温度θ１と設定温度θｒ
１＝４０℃とを比較し、θ１≦θｒ１の場合にヒーター
６をオン、θ１＞θｒ１の場合ヒーター６をオフして、
サーミスタ７の検出温度、即ち、サーミスタ７と接触し
て設置されているトーションバネ５の温度が４０℃に保
たれる。一方、６００ｄｐｉの解像度の場合、発振器２
７からは８００Ｈｚの方形波電圧が出力され、交番電圧
発生器１１で増幅されて、コイル８に与えられる。そし
て、コイル８によって生成される交番磁界により小磁石
３のＮ、Ｓ極に電磁力が加えられ、小磁石３が捩り運動
する。ここで、前述のように、トーションバネ５を形成
する形状記憶合金は４０℃において小磁石３との固有振
動数がほぼ８００Ｈｚとなるよう設定されているので、
共振現象によって交番電圧発生器１１の小さな出力電圧
で小磁石３の大きな捩じれ振幅が得られる。そして、通
過時間検出器２４により検出されたレーザービーム１３
がセンサ１６ａから１６ｂを通過する通過時間Ｔｓ１
と、基準時間設定器２５が出力する基準時間Ｔｒ１＝３
７５μｓｅｃとが、通過時間比較器２６により比較さ
れ、交番電圧発生器１１の出力電圧振幅が制御される。
即ち、それぞれＴｓ１＞Ｔｒ１、Ｔｓ１＜Ｔｒ１、Ｔｓ
＝Ｔｒ１の場合、出力電圧振幅をそれぞれ増加、減少、
維持するよう制御される。従って、通過時間Ｔｓ１は、
３７５μｓｅｃに保たれる。次に、ドットクロック発
生回路２８により、レーザービーム１３がセンサ１６ａ
を通過するタイミングを起点として１３．３ＭＨｚの基
準クロックが発生され、光変調信号発生回路２９は、走
査面１５に形成すべき静電潜像パターンに基いて、基準
クロックに同期して光源１２の発生するレーザービーム
１３をオンオフする。そして、走査面１５に形成された
静電潜像パターン上には図示しない周知のレーザープリ
ンタの機構によりトナーが吸着され、そのトナーの画像
が紙に転写、定着される。従って、前述のように、１
３．３ＭＨｚの基準クロックによってＡ４用紙の短辺の
主走査時間３７５μｓｅｃの間に５０００点の解像度で
画像を形成でき、６００ｄｐｉの画像が形成される。さ
て、以下では解像度選択入力装置２１により３００ｄｐ
ｉの解像度が入力された場合について説明する。３００
ｄｐｉの解像度の場合、基準温度設定器２２により８０
℃に相当する信号が出力される。温度比較器２３ではサ
ーミスタ７で検出される検出温度θ１と設定温度θｒ１
＝８０℃とを比較し、θ１≦θｒ１の場合にヒーターを
オン、θ１＞θｒ１の場合ヒーターをオフして、サーミ
スタ７の検出温度、即ちサーミスタ７と接触して設置さ
れているトーションバネ５の温度が８０℃に保たれる。
一方、３００ｄｐｉの解像度の場合、発振器２７からは
１６００Ｈｚの方形波電圧が出力され、交番電圧発生器
１１で増幅されて、コイル８に与えられる。そして、コ
イル８によって生成される交番磁界により小磁石３の
Ｎ、Ｓ極に電磁力が加えられ、小磁石３が捩り運動す
る。さて、前述のようにトーションバネ５の温度が８０
℃の場合の固有振動数は１６００Ｈｚとなるので、共振
現象によって交番電圧発生器１１の小さな出力電圧で小
磁石３の大きな捩じれ振幅が得られる。そして、通過時
間検出器２４により検出されたレーザービーム１３がセ
ンサ１６ａから１６ｂを通過する通過時間Ｔｓ１と、基
準時間設定器２５が出力する基準時間Ｔｒ１＝１８７．
５μｓｅｃとが、通過時間比較器２６により比較され、
交番電圧発生器１１の出力電圧振幅が制御される。即
ち、それぞれＴｓ１＞Ｔｒ１、Ｔｓ１＜Ｔｒ１、Ｔｓ＝
Ｔｒ１の場合、出力電圧振幅をそれぞれ増加、減少、維
持するよう制御される。従って、通過時間Ｔｓ１は、１
８７．５μｓｅｃに保たれる。次に、６００ｄｐｉの解
像度の場合と同様に、ドットクロック発生回路２８によ
り、レーザービーム１３がセンサ１６ａを通過するタイ
ミングを起点として１３．３ＭＨｚの基準クロックが発
生され、光変調信号発生回路２９は、走査面１５に形成
すべき静電潜像パターンに基いて、基準クロックに同期
して光源１２の発生するレーザービーム１３をオンオフ
する。そして、走査面１５に形成された静電潜像パター
ン上には図示しない周知のレーザープリンタの機構によ
りトナーが吸着され、そのトナーの画像が紙に転写、定
着される。従って、前述のように、１３．３ＭＨｚの基
準クロックによってＡ４用紙の短辺の主走査時間１８
７．５μｓｅｃの間に２５００点の解像度で画像を形成
でき、３００ｄｐｉの画像が形成される。ここで、３０
０ｄｐｉの解像度が選択された場合、レーザービーム１
３が走査面１５を単位時間当たりに主走査する回数、即
ち光走査周波数は、６００ｄｐｉの場合に対して２倍で
あるので、主走査方向の走査時間は１／２と高速な走査
が可能となる。従って、副走査方向の走査時間が６００
ｄｐｉの場合と比較して１／２の時間となるので、３０
０ｄｐｉ解像度の場合におけるＡ４用紙全体の走査時間
は、６００ｄｐｉの場合と比較して１／４となり、非常
に高速となる。尚、本発明は以上詳述した実施の形態に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて、種々の変更を加えることができる。例えば、前
記実施の形態においては、形状記憶合金の逆変態終了温
度Ａｆ点は、使用温度より高い６０℃として構成されて
いるが、その必要はなく、例えば使用温度より低い−１
０℃となるように構成してもよい。このような構成で
は、温度変化手段としてペルチェ素子等の冷却素子を用
いてトーションバネ５を冷却しマルテンサイト相の状態
にすることも可能である。一方、室温でのトーションバ
ネ５の温度を安定化させるために、発熱体であるヒータ
ー６と、冷却素子であるペルチェ素子を併用して構成し
てもよい。更に、前記実施の形態におけるヒーター６
は、薄膜抵抗体を表面に形成して構成しているが、その
代わりに内部に発熱体を有する体積抵抗体で構成しても
よいし、更に、トーションバネ５に電流を流すことによ
り自己発熱させる構成としてもよい。また、前記実施の
形態では、トーションバネ５と小磁石３の固有振動数は
マルテンサイト相の４０℃で約８００Ｈｚ、オーステナ
イト相の８０℃で約１６００Ｈｚとなるよう構成されて
いるが、トーションバネ５の線径、長さ、小磁石３の慣
性モーメントにより種々の値に構成することも可能であ
る。更に、マルテンサイト相に対してオーステナイト相
の固有振動数が２倍となるよう、トーションバネ５の温
度を４０℃と８０℃として構成されているが、使用温度
は４０℃と８０℃である必要はなく、Ａｆ点以下の温度
Ｔ１における固有振動数に対してＡｆ点以上の温度Ｔ２
における固有振動数が２倍となるのであれば、如何なる
Ｔ１、Ｔ２の組み合わせを用いて構成することも可能で
ある。また、前記実施の形態では、マルテンサイト相に
対してオーステナイト相の固有振動数が２倍となるよ
う、トーションバネ５の温度Ｔ１、Ｔ２が設定されて構
成されているが、その理由は、６００ｄｐｉ解像度と３
００ｄｐｉ解像度の使用時において、ドットクロック発
生回路２８で発生する基準クロックを同一として回路構
成を簡単にするためである。例えば、オーステナイト相
での固有振動数が１８００Ｈｚとなる温度で駆動された
場合には、レーザービーム１３がＡ４用紙の短辺を主走
査する時間は１／１８００＊０．３＝１６６．７μｓｅ
ｃとなるので、基準クロックは１／（１６６．７μｓｅ
ｃ／２５００）＝１５ＭＨｚとなるため、６００ｄｐｉ
解像度の場合の基準クロック１３．３ＭＨｚを３００ｄ
ｐｉ解像度の場合は１５ＭＨｚに変更する必要があり、
コスト高となる可能性がある。もしくは基準クロックを
６００ｄｐｉ解像度の場合と同一の１３．３ＭＨｚとす
る場合は、Ａ４の短辺２１０ｍｍの解像点数は１３．３
ＭＨｚ＊１６６．７μｓｅｃ＝２２２２となるので、解
像度を２１０／２２２２＝０．０９４５ｍｍ即ち２６９
ｄｐｉとすればよい。しかしながら、一般的には解像度
は変換の容易さから整数比となるよう選ばれることが多
く、この場合は６００ｄｐｉに対して２６９ｄｐｉと整
数比とはならないため、基準クロックの変更と同様に解
像度の変換に計算コストを要する可能性がある。しか
し、この影響が問題ないのであれば、Ｔ１とＴ２の固有
振動数の比は必ずしも２倍とする必要はない。また、前
記実施の形態ではコイル７に流す電流を小さく抑えるた
めに共振現象を利用する構成としたが、電力に余裕があ
るならば若干共振点をはずして光走査装置を駆動しても
機能上問題はない。更に、ホール素子等の磁気センサに
より小磁石３の振動角度を検出し、その角度変化を用い
てコイル８を駆動する電圧または電流を与え、トーショ
ンバネ５と小磁石３で決まる固有振動数で自励共振させ
るよう構成してもよい。また、前記実施の形態では形状
記憶合金であるＮｉ−Ｔｉ合金を用いて実現したが、Ａ
ｇ−Ｃｄ、Ａｕ−Ｃｄ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎ
ｉ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｐｔなどの形状記憶合金であれ
ば、いずれを使用しても実施できる。また、前記実施の
形態では、便宜上、コイル７の前面にトーションバネ５
及び小磁石３を配置したが、コイル７の周辺であって交
番磁界が小磁石３の磁気モーメントＭと略直交する方向
に発生する箇所ならば、どこに配置してもよい。また、
前記実施の形態では走査幅を最大にするためコイル８に
流す電圧波形を方形波としたが、走査幅に余裕があれ
ば、正弦波、三角波などの周期波形でもよいし、コイル
８に印加する電流波形を矩形波、正弦波、三角波などの
周期波形として構成してもよい。

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の請求項１に記載の光走査装置は、温度変化手段
が、トーションバネの温度を逆変態温度より低い第１の
温度及び逆変態温度より高い第２の温度となるよう変化
させ、磁界発生手段は、第１の温度及び第２の温度にお
ける振動体とトーションバネとから形成される振動系が
有する固有振動数若しくはその近傍の振動数で振動体を
振動させるように構成したものである。従って、第１の
温度と第２の温度におけるトーションバネの弾性係数の
変化によって、振動体は異なる固有振動数で共振振動す
るため、低い固有振動数を用いた高解像度の光走査のモ
ードを有すると共に、高い固有振動数を用いた低解像度
であるが非常に高速な光走査のモードを共に実現でき、
解像度と走査時間を必要に応じて選択可能な光走査装置
を提供できる優れた効果がある。また、請求項２に記載
の光走査装置は、前記トーションバネをＮｉ−Ｔｉ、Ａ
ｇ−Ｃｄ、Ａｕ−Ｃｄ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎ
ｉ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｐｔ等のいづれかの形状記憶合
金で構成したものである。従って、これらの合金は形状
記憶合金として広く知られた材料であるため、比較的入
手が容易である利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の光走査装置の構成を示す斜視図
である。

【図２】形状記憶合金の弾性係数の温度特性を表す図で
ある。

【図３】本実施の形態のコントローラの構成を示すブロ
ック図である。

【図４】従来の光走査装置の構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

３小磁石３ｍ鏡面５トーションバネ６ヒーター８コイル１１交番電圧発生器１２光源１３レーザービーム２０コントローラ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年１１月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】光走査装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【従来の技術】従来、本出願人は、特開平９−１９７３
３３号公報（特願平８−１０１０２号）において、磁石
付きミラーと交流磁場を発生させるためのコイルとを備
えたガルバノ振動を用いた光走査装置について提案して
いる。

【０００３】この光走査装置は、図４に示すように、ス
テンレス等からなる弾性線状部材５ａが適当な張力で引
っ張られた状態で、固定治具２ａによってハウジング１
ａに固定されている。弾性線状部材５ａのほぼ中央に
は、少なくとも片面が鏡面加工された磁石付きミラー３
ａが、図示しない接着剤により接着固定されている。

【０００４】一方、コア６ａにはコイル７ａが巻き付け
られている。コイル７ａは、コア６ａに設けられたネジ
孔８ａ及びハウジング１ａに設けられた孔４ａにおいて
図示しないネジによってハウジング１ａに固定されてい
る。そして、交番パルス電流発生器９ａにより所定の電
流をコイルに流すことにより交流磁界が発生し、磁石付
きのミラー３ａが振動する。また、この交番パルスの駆
動周波数は、ミラー３ａと線状弾性部材５ａとの機械的
固有振動数に設定されている。そして、光源１１ａより
発射されたレーザー光１０ａは、ミラー３ａによって反
射され、そのミラー３ａが共振することにより被走査面
１２ａに走査されるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
共振型の光走査装置では、弾性線状部材の弾性係数がほ
ぼ一定であるため、ミラー３ａの固有振動数はほぼ一定
となる。従って、共振現象によってミラー３ａの振動の
振幅を大きくするために、レーザー光１０ａが被走査面
１２ａを走査する周波数はほぼ一定となるよう駆動さ
れ、それ故、走査周波数を大きく変化することはできな
かった。

【０００６】例えば、レーザープリンタにおいてＡ４サ
イズの用紙に対する光走査に共振型の光走査装置を適用
した場合を考えると、レーザー光１０ａによってＡ４サ
イズの用紙の短辺２１０ｍｍを高解像である６００ｄｐ
ｉの解像度で走査（主走査）する場合、解像点数は２１
０／（２５．４／６００）≒５０００点となる。一方、
長辺２９７ｍｍを走査（副走査）で実現する場合、走査
回数は２９７／（２５．４／６００）≒７０００回とな
る。従って、ミラー３ａの振動によるレーザー光１０ａ
の主走査において一方向のみの走査を使用するとすれ
ば、例えばＡ４用紙を１分間に６枚即ち６ｐｐｍで印刷
するためには、ミラーの走査周波数は６／６０＊７００
０＝７００Ｈｚ程度となる。実際には紙送り等の時間が
必要なため、走査周波数、即ちミラーの振動数は８００
Ｈｚ程度に設定される。

【０００７】ところで、光走査の解像度は３００ｄｐｉ
程度でよく、そのかわりにＡ４用紙全体の走査時間を短
縮したいといった要求がある。例えば光走査の解像度と
して、３００ｄｐｉ程度でよい場合、Ａ４の長辺の副走
査回数は６００ｄｐｉの半分の３５００回でよいことか
ら用紙全体の走査時間は１／２に短縮され、１分間の印
刷枚数は１２ｐｐｍとなる。しかし、従来の光走査装置
では、走査周波数は共振現象の確保のために大きく変更
することができず、主走査方向の時間を短縮することは
できなかった。このため、さらなる時間短縮が望まれて
いた。

【０００８】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、高解像度の光走査を行うモード
と、それほど高解像を必要としない場合には非常に高速
な光走査を行うモードとを有する光走査装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載の光走査装置は、温度によ
り弾性係数が変化する材料で構成されたトーションバネ
と、前記トーションバネの温度を変化させる温度変化手
段と、前記トーションバネの中間部に固定的に支持され
た磁石と鏡面とを有する振動体と、磁界の作用により前
記トーションバネを軸線として前記振動体を振動させる
磁界発生手段とを有し、光源より発せられる光ビームを
前記鏡面に入射させることにより、前記鏡面の振動に基
づいて前記光ビームを走査させるようにしたものを対象
として、特に、前記温度変化手段は、前記トーションバ
ネの温度を逆変態温度より低い第１の温度及び逆変態温
度より高い第２の温度となるよう変化させ、前記磁界発
生手段は、前記第１の温度及び前記第２の温度におい
て、前記振動体と前記トーションバネとから形成される
振動系が有する固有振動数若しくはその近傍の振動数で
前記振動体を振動させるように構成したものである。

【００１０】従って、第１の温度と第２の温度における
トーションバネの弾性係数の変化によって、振動体は異
なる固有振動数で共振振動するため、低い固有振動数を
用いた高解像度の光走査のモードを有すると共に、高い
固有振動数を用いた低解像度であるが非常に高速な光走
査のモードを共に実現でき、解像度と走査時間を必要に
応じて選択可能な光走査装置を提供できる。

【００１１】また、請求項２に記載の光走査装置は、前
記トーションバネをＮｉ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｃｄ、Ａｕ−Ｃ
ｄ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｆｅ
−Ｐｔ等のいづれかの形状記憶合金で構成したものであ
る。

【００１２】これらの合金は形状記憶合金として広く知
られた材料であり、図２に示すような特殊な弾性係数の
温度特性をもっておりながら、比較的入手が容易であ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１４】図１は、本発明を具体化した光走査装置の
構造を示すものである。振動体を構成する小磁石３は、
縦が４ｍｍ、横が８ｍｍで厚さ０．３ｍｍのＮｉ−Ｃｏ
（ニッケルコバルト）またはＳｍ−Ｃｏ（サマリュウム
コバルト）からなる小磁石であり、その表面には後述す
るレーザビームを反射させるために鏡面加工されたミラ
ー３ｍが形成されている。尚、この小磁石３の表面を鏡
面加工する代わりに、小磁石３の表面に鏡を接着等によ
り貼り付けてもよい。この小磁石３は約１００００ガウ
ス程度の残留磁束密度を有している。小磁石３における
ミラー３ｍの裏面には、形状記憶合金であるＮｉ−Ｔｉ
からなるトーションバネ５が取り付けられている。ま
た、このトーションバネ５の線径は約３００μｍ、長さ
は約８．５ｍｍとして構成されており、この長さはトー
ションバネ５の温度が４０℃の場合に小磁石３との固有
振動数がほぼ８００Ｈｚとなるよう設定されている。こ
のトーションバネ５は、その上下端を、中央を矩形にく
り貫かれた矩形状のハウジング１に対して、治具２によ
り固定されている。

【００１５】ハウジング１に対して、トーションバネ５
及び小磁石３を支持する際の方法について説明する。

【００１６】まず、トーションバネ５は所定の張力で両
端を引っ張られた状態で、治具２により、ネジ止めでハ
ウジング１に固定される。そして、このように固定され
たトーションバネ５に上述した小磁石３がトーションバ
ネ５のほぼ中央付近に接着剤にて固定される。ところ
で、前記トーションバネ５は、所定の応力にて引っ張ら
れた状態でハウジング１に固定されている。

【００１７】ハウジング１には、トーションバネ５の後
方に近接して、図示しない薄膜抵抗体が表面に形成され
た温度変化手段を構成するヒーター６が設置され、ハウ
ジング１にはトーションバネ５を挟んで治具２と対向し
た面の一部に、トーションバネ５と接触するようにサー
ミスタ７が設置されている。

【００１８】また、ハウジング１の後面には磁界発生手
段を構成するコイル８が設けられている。尚、コイル８
が本発明の磁界発生手段を構成するものである。このコ
イル８は、円筒状のコア９の周囲に３００ターン／ｃｍ
の密度の巻き線を設けたものであり、コア９に形成され
たネジ孔１０及びハウジング１に形成された孔４を介し
てハウジング１にネジ止めされている。このコイル８の
巻き線の両端には後述のコントローラ２０内に設置され
た交番電圧発生器１１が接続されている。そして、交番
電圧発生器１１により方形波電圧をコイル８に印加する
ことにより後述するメカニズムにて小磁石３が共振し、
光源１２から発せられて小磁石３のミラー３ｍに入射し
たレーザビーム１３は、ｆ・ａｒｃｓｉｎθレンズ１４
を通して走査面１５を図１に示す主走査方向に走査する
よう構成されている。更に、ミラー３ｍと走査面１５の
間には、走査面１５上のＡ４用紙サイズの短辺２１０ｍ
ｍの左端及び右端をレーザービーム１３が通過した時に
それぞれ信号を発生する光センサ１６ａ、１６ｂが設置
されている。

【００１９】前記ｆ・ａｒｃｓｉｎθレンズ１４は、ミ
ラー３で反射された、時間に対して正弦波の角度で振動
する光を、走査面１５上で主走査方向に時間に対して一
定の速度で走査すると共に、走査面１５が主走査方向と
直交する図１に示す副走査方向に一定の速度で移動され
るよう構成されている。

【００２０】前記走査面１５は図示しない機構により高
電圧に帯電されており、レーザービーム１３の光が照射
された場所のみ電位が低下し、電位分布、即ち静電潜像
の画像が形成されるよう構成されている。更に、図示し
ない周知のレーザープリンタの機構によりこの静電潜像
にトナーが吸着され、そのトナーの画像が紙に転写、定
着されるよう構成されている。

【００２１】さて、前記トーションバネ５を形成する形
状記憶合金の横弾性係数の温度特性を、図２に示す。

【００２２】本実施の形態で使用する形状記憶合金の逆
変態終了温度Ａｆ点は、通常使用温度より高い約６０℃
として構成されており、Ａｆ点以下の温度では形状記憶
合金はマルテンサイト相の状態となり、４０℃における
トーションバネ５の横弾性定数は、約５５０ｋｇｆ／ｍ
ｍ²となる。また、Ａｆ点以上の温度では形状記憶合金
はオーステナイト相の状態であり、８０℃におけるトー
ションバネ５の横弾性定数は、約２２００ｋｇｆ／ｍｍ
²と、４０℃の場合の４倍の値となる。

【００２３】ここで、小磁石３とトーションバネ５によ
り形成される固有振動数は、トーションバネ５の横弾性
係数の平方根に比例するので、前述のように、固有振動
数は、トーションバネ５の温度が４０℃の場合の８００
Ｈｚに対して、８０℃では２倍の１６００Ｈｚとなる。

【００２４】ところで、前記小磁石３の振動は、図３に
示すコントローラ２０により制御されるよう構成されて
いる。

【００２５】コントローラ２０は、図３に示すように、
６００ｄｐｉまたは３００ｄｐｉの解像度をスイッチま
たは図示しない通信回線を通して入力する解像度選択装
置２１と、ヒーター６に対する基準温度を決定、出力す
る基準温度設定装置２２と、基準温度とサーミスタ７で
検出される温度を比較し、ヒーター６の抵抗体に流す電
流を制御する温度比較器２３と、レーザービーム１３が
Ａ４用紙の短辺に相当するセンサ１６ａと１６ｂの間を
通過する通過時間を検出する通過時間検出器２４と、解
像度に応じて基準時間を決定する基準時間設定器２５
と、通過時間と基準時間とを比較する通過時間比較器２
６と、解像度に応じた周波数の方形波電圧を発生する発
振器２７と、通過時間比較器２６の出力に応じて発振器
２７の出力電圧を増幅し、コイル８に方形波電圧を与え
る前記交番電圧発生器１１と、光源１２をオンオフする
基準クロックを発生するドットクロック発生回路２８
と、光源１２の発生するレーザービーム１３をオンオフ
する光変調信号発生回路２９とにより構成されている。

【００２６】前記基準温度設定装置２２は、６００ｄｐ
ｉ解像度の場合４０℃、３００ｄｐｉ解像度の場合８０
℃に相当する信号を出力するよう構成されている。

【００２７】前記発振器２７は、６００ｄｐｉ解像度の
場合８００Ｈｚ、３００ｄｐｉ解像度の場合１６００Ｈ
ｚの周波数で発振するよう構成されている。

【００２８】前記基準時間設定器２５は、６００ｄｐｉ
解像度の場合は３７５μｓｅｃ、３００ｄｐｉ解像度の
場合は１８７．５μｓｅｃに相当する信号を出力するよ
う構成されている。これらの値は以下のような意味をも
つ。つまり、ミラー３ｍの振動の１周期時間に対する、
レーザービーム１３がＡ４用紙の短辺の走査に相当する
光センサ１６ａから１６ｂを通過する時間の比、即ちデ
ューティー比は３０％となるよう選ばれている。このた
め、６００ｄｐｉ解像度の場合、ミラー３ｍは８００Ｈ
ｚで駆動されるので、その１周期の３０％の時間が１／
８００＊０．３＝３７５μｓｅｃと決められ、一方３０
０ｄｐｉ解像度の場合、ミラー３ｍは１６００Ｈｚで駆
動されるので、その１周期の３０％の時間が１／１６０
０＊０．３＝１８７．５μｓｅｃと決められている。

【００２９】また、前記ドットクロック発生回路２８
は、１３．３ＭＨｚの基準クロックを発生するよう構成
されている。この値は以下のような意味をもつ。即ち、
６００ｄｐｉ解像度の場合ではＡ４用紙の短辺の走査時
間３７５μｓｅｃ内に５０００点の解像点数が必要なの
で１／（３７５μｓｅｃ／５０００）＝１３．３ＭＨｚ
の基準クロックが必要となる。一方、３００ｄｐｉ解像
度の場合は６００ｄｐｉ解像度の場合に対して解像点数
は半分の２５００点、かつ、Ａ４の短辺の走査時間も半
分の１８７．５μｓｅｃとなるので、基準クロックは１
／（１８７．５μｓｅｃ２５００）＝１３．３ＭＨｚと
同一であり、変更する必要はない。

【００３０】次に、本発明の実施の形態における光走査
装置の動作を説明する。

【００３１】まず、解像度選択入力装置２１により、６
００ｄｐｉまたは３００ｄｐｉの解像度がスイッチまた
は図示しない通信回線を通して入力され選択される。

【００３２】ここでは、始めに６００ｄｐｉの解像度が
入力された場合について説明する。６００ｄｐｉの解像
度の場合、基準温度設定器２２により４０℃に相当する
信号が出力される。温度比較器２３ではサーミスタ７で
検出される検出温度θ１と設定温度θｒ１＝４０℃とを
比較し、θ１≦θｒ１の場合にヒーター６をオン、θ１
＞θｒ１の場合ヒーター６をオフして、サーミスタ７の
検出温度、即ち、サーミスタ７と接触して設置されてい
るトーションバネ５の温度が４０℃に保たれる。

【００３３】一方、６００ｄｐｉの解像度の場合、発振
器２７からは８００Ｈｚの方形波電圧が出力され、交番
電圧発生器１１で増幅されて、コイル８に与えられる。
そして、コイル８によって生成される交番磁界により小
磁石３のＮ、Ｓ極に電磁力が加えられ、小磁石３が捩り
運動する。ここで、前述のように、トーションバネ５を
形成する形状記憶合金は４０℃において小磁石３との固
有振動数がほぼ８００Ｈｚとなるよう設定されているの
で、共振現象によって交番電圧発生器１１の小さな出力
電圧で小磁石３の大きな捩じれ振幅が得られる。

【００３４】そして、通過時間検出器２４により検出さ
れたレーザービーム１３がセンサ１６ａから１６ｂを通
過する通過時間Ｔｓ１と、基準時間設定器２５が出力す
る基準時間Ｔｒ１＝３７５μｓｅｃとが、通過時間比較
器２６により比較され、交番電圧発生器１１の出力電圧
振幅が制御される。即ち、それぞれＴｓ１＞Ｔｒ１、Ｔ
ｓ１＜Ｔｒ１、Ｔｓ＝Ｔｒ１の場合、出力電圧振幅をそ
れぞれ増加、減少、維持するよう制御される。従って、
通過時間Ｔｓ１は、３７５μｓｅｃに保たれる。次
に、ドットクロック発生回路２８により、レーザービー
ム１３がセンサ１６ａを通過するタイミングを起点とし
て１３．３ＭＨｚの基準クロックが発生され、光変調信
号発生回路２９は、走査面１５に形成すべき静電潜像パ
ターンに基いて、基準クロックに同期して光源１２の発
生するレーザービーム１３をオンオフする。そして、走
査面１５に形成された静電潜像パターン上には図示しな
い周知のレーザープリンタの機構によりトナーが吸着さ
れ、そのトナーの画像が紙に転写、定着される。

【００３５】従って、前述のように、１３．３ＭＨｚの
基準クロックによってＡ４用紙の短辺の主走査時間３７
５μｓｅｃの間に５０００点の解像度で画像を形成で
き、６００ｄｐｉの画像が形成される。

【００３６】さて、以下では解像度選択入力装置２１に
より３００ｄｐｉの解像度が入力された場合について説
明する。３００ｄｐｉの解像度の場合、基準温度設定器
２２により８０℃に相当する信号が出力される。温度比
較器２３ではサーミスタ７で検出される検出温度θ１と
設定温度θｒ１＝８０℃とを比較し、θ１≦θｒ１の場
合にヒーターをオン、θ１＞θｒ１の場合ヒーターをオ
フして、サーミスタ７の検出温度、即ちサーミスタ７と
接触して設置されているトーションバネ５の温度が８０
℃に保たれる。

【００３７】一方、３００ｄｐｉの解像度の場合、発振
器２７からは１６００Ｈｚの方形波電圧が出力され、交
番電圧発生器１１で増幅されて、コイル８に与えられ
る。そして、コイル８によって生成される交番磁界によ
り小磁石３のＮ、Ｓ極に電磁力が加えられ、小磁石３が
捩り運動する。さて、前述のようにトーションバネ５の
温度が８０℃の場合の固有振動数は１６００Ｈｚとなる
ので、共振現象によって交番電圧発生器１１の小さな出
力電圧で小磁石３の大きな捩じれ振幅が得られる。

【００３８】そして、通過時間検出器２４により検出さ
れたレーザービーム１３がセンサ１６ａから１６ｂを通
過する通過時間Ｔｓ１と、基準時間設定器２５が出力す
る基準時間Ｔｒ１＝１８７．５μｓｅｃとが、通過時間
比較器２６により比較され、交番電圧発生器１１の出力
電圧振幅が制御される。即ち、それぞれＴｓ１＞Ｔｒ
１、Ｔｓ１＜Ｔｒ１、Ｔｓ＝Ｔｒ１の場合、出力電圧振
幅をそれぞれ増加、減少、維持するよう制御される。従
って、通過時間Ｔｓ１は、１８７．５μｓｅｃに保たれ
る。

【００３９】次に、６００ｄｐｉの解像度の場合と同様
に、ドットクロック発生回路２８により、レーザービー
ム１３がセンサ１６ａを通過するタイミングを起点とし
て１３．３ＭＨｚの基準クロックが発生され、光変調信
号発生回路２９は、走査面１５に形成すべき静電潜像パ
ターンに基いて、基準クロックに同期して光源１２の発
生するレーザービーム１３をオンオフする。そして、走
査面１５に形成された静電潜像パターン上には図示しな
い周知のレーザープリンタの機構によりトナーが吸着さ
れ、そのトナーの画像が紙に転写、定着される。

【００４０】従って、前述のように、１３．３ＭＨｚの
基準クロックによってＡ４用紙の短辺の主走査時間１８
７．５μｓｅｃの間に２５００点の解像度で画像を形成
でき、３００ｄｐｉの画像が形成される。ここで、３０
０ｄｐｉの解像度が選択された場合、レーザービーム１
３が走査面１５を単位時間当たりに主走査する回数、即
ち光走査周波数は、６００ｄｐｉの場合に対して２倍で
あるので、主走査方向の走査時間は１／２と高速な走査
が可能となる。従って、副走査方向の走査時間が６００
ｄｐｉの場合と比較して１／２の時間となるので、３０
０ｄｐｉ解像度の場合におけるＡ４用紙全体の走査時間
は、６００ｄｐｉの場合と比較して１／４となり、非常
に高速となる。

【００４１】尚、本発明は以上詳述した実施の形態に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて、種々の変更を加えることができる。

【００４２】例えば、前記実施の形態においては、形状
記憶合金の逆変態終了温度Ａｆ点は、使用温度より高い
６０℃として構成されているが、その必要はなく、例え
ば使用温度より低い−１０℃となるように構成してもよ
い。このような構成では、温度変化手段としてペルチェ
素子等の冷却素子を用いてトーションバネ５を冷却しマ
ルテンサイト相の状態にすることも可能である。一方、
室温でのトーションバネ５の温度を安定化させるため
に、発熱体であるヒーター６と、冷却素子であるペルチ
ェ素子を併用して構成してもよい。

【００４３】更に、前記実施の形態におけるヒーター６
は、薄膜抵抗体を表面に形成して構成しているが、その
代わりに内部に発熱体を有する体積抵抗体で構成しても
よいし、更に、トーションバネ５に電流を流すことによ
り自己発熱させる構成としてもよい。

【００４４】また、前記実施の形態では、トーションバ
ネ５と小磁石３の固有振動数はマルテンサイト相の４０
℃で約８００Ｈｚ、オーステナイト相の８０℃で約１６
００Ｈｚとなるよう構成されているが、トーションバネ
５の線径、長さ、小磁石３の慣性モーメントにより種々
の値に構成することも可能である。更に、マルテンサイ
ト相に対してオーステナイト相の固有振動数が２倍とな
るよう、トーションバネ５の温度を４０℃と８０℃とし
て構成されているが、使用温度は４０℃と８０℃である
必要はなく、Ａｆ点以下の温度Ｔ１における固有振動数
に対してＡｆ点以上の温度Ｔ２における固有振動数が２
倍となるのであれば、如何なるＴ１、Ｔ２の組み合わせ
を用いて構成することも可能である。

【００４５】また、前記実施の形態では、マルテンサイ
ト相に対してオーステナイト相の固有振動数が２倍とな
るよう、トーションバネ５の温度Ｔ１、Ｔ２が設定され
て構成されているが、その理由は、６００ｄｐｉ解像度
と３００ｄｐｉ解像度の使用時において、ドットクロッ
ク発生回路２８で発生する基準クロックを同一として回
路構成を簡単にするためである。例えば、オーステナイ
ト相での固有振動数が１８００Ｈｚとなる温度で駆動さ
れた場合には、レーザービーム１３がＡ４用紙の短辺を
主走査する時間は１／１８００＊０．３＝１６６．７μ
ｓｅｃとなるので、基準クロックは１／（１６６．７μ
ｓｅｃ／２５００）＝１５ＭＨｚとなるため、６００ｄ
ｐｉ解像度の場合の基準クロック１３．３ＭＨｚを３０
０ｄｐｉ解像度の場合は１５ＭＨｚに変更する必要があ
り、コスト高となる可能性がある。

【００４６】もしくは基準クロックを６００ｄｐｉ解像
度の場合と同一の１３．３ＭＨｚとする場合は、Ａ４の
短辺２１０ｍｍの解像点数は１３．３ＭＨｚ＊１６６．
７μｓｅｃ＝２２２２となるので、解像度を２１０／２
２２２＝０．０９４５ｍｍ即ち２６９ｄｐｉとすればよ
い。

【００４７】しかしながら、一般的には解像度は変換の
容易さから整数比となるよう選ばれることが多く、この
場合は６００ｄｐｉに対して２６９ｄｐｉと整数比とは
ならないため、基準クロックの変更と同様に解像度の変
換に計算コストを要する可能性がある。しかし、この影
響が問題ないのであれば、Ｔ１とＴ２の固有振動数の比
は必ずしも２倍とする必要はない。

【００４８】また、前記実施の形態ではコイル７に流す
電流を小さく抑えるために共振現象を利用する構成とし
たが、電力に余裕があるならば若干共振点をはずして光
走査装置を駆動しても機能上問題はない。

【００４９】更に、ホール素子等の磁気センサにより小
磁石３の振動角度を検出し、その角度変化を用いてコイ
ル８を駆動する電圧または電流を与え、トーションバネ
５と小磁石３で決まる固有振動数で自励共振させるよう
構成してもよい。

【００５０】また、前記実施の形態では形状記憶合金で
あるＮｉ−Ｔｉ合金を用いて実現したが、Ａｇ−Ｃｄ、
Ａｕ−Ｃｄ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ａ
ｌ、Ｆｅ−Ｐｔなどの形状記憶合金であれば、いずれを
使用しても実施できる。

【００５１】また、前記実施の形態では、便宜上、コイ
ル７の前面にトーションバネ５及び小磁石３を配置した
が、コイル７の周辺であって交番磁界が小磁石３の磁気
モーメントＭと略直交する方向に発生する箇所ならば、
どこに配置してもよい。

【００５２】また、前記実施の形態では走査幅を最大に
するためコイル８に流す電圧波形を方形波としたが、走
査幅に余裕があれば、正弦波、三角波などの周期波形で
もよいし、コイル８に印加する電流波形を矩形波、正弦
波、三角波などの周期波形として構成してもよい。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の請求項１に記載の光走査装置は、温度変化手段
が、トーションバネの温度を逆変態温度より低い第１の
温度及び逆変態温度より高い第２の温度となるよう変化
させ、磁界発生手段は、第１の温度及び第２の温度にお
ける振動体とトーションバネとから形成される振動系が
有する固有振動数若しくはその近傍の振動数で振動体を
振動させるように構成したものである。従って、第１の
温度と第２の温度におけるトーションバネの弾性係数の
変化によって、振動体は異なる固有振動数で共振振動す
るため、低い固有振動数を用いた高解像度の光走査のモ
ードを有すると共に、高い固有振動数を用いた低解像度
であるが非常に高速な光走査のモードを共に実現でき、
解像度と走査時間を必要に応じて選択可能な光走査装置
を提供できる優れた効果がある。

【００５４】また、請求項２に記載の光走査装置は、前
記トーションバネをＮｉ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｃｄ、Ａｕ−Ｃ
ｄ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｆｅ
−Ｐｔ等のいづれかの形状記憶合金で構成したものであ
る。従って、これらの合金は形状記憶合金として広く知
られた材料であるため、比較的入手が容易である利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図４】従来の光走査装置の構成を示す斜視図である。

【符号の説明】３小磁石３ｍ鏡面５トーションバネ６ヒーター８コイル１１交番電圧発生器１２光源１３レーザービーム２０コントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】温度により弾性係数が変化する材料で構
成されたトーションバネと、前記トーションバネの温度を変化させる温度変化手段
と、前記トーションバネの中間部に固定的に支持された
磁石と鏡面とを有する振動体と、磁界の作用により前記トーションバネを軸線として前記
振動体を振動させる磁界発生手段と、を有し、光源より発せられる光ビームを前記鏡面に入射させるこ
とにより、前記鏡面の振動に基づいて前記光ビームを走
査させるようにした光走査装置において、前記温度変化手段は、前記トーションバネの温度を逆変
態温度より低い第１の温度及び逆変態温度より高い第２
の温度となるよう変化させ、前記磁界発生手段は、前記第１の温度及び前記第２の温
度において、前記振動体と前記トーションバネとから形
成される振動系が有する固有振動数若しくはその近傍の
振動数で前記振動体を振動させるように構成したことを
特徴とする光走査装置。
【請求項２】前記トーションバネは、Ｎｉ−Ｔｉ、Ａ
ｇ−Ｃｄ、Ａｕ−Ｃｄ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎ
ｉ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｐｔ等のいづれかの形状記憶合
金で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の光走
査装置。