JP2000019446A - Optical scanner - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電歪素子を用いた
光走査装置に関する。The present invention relates to an optical scanning device using an electrostrictive element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、光走査装置としては、モータによ
り高速回転されるポリゴンミラーと呼ばれる多角形状の
ミラーにレーザ光を入射させ、該レーザ光をミラーに反
射させて走査するものが知られていた。2. Description of the Related Art Conventionally, as an optical scanning device, there is known an optical scanning device in which a laser beam is made incident on a polygonal mirror called a polygon mirror which is rotated at a high speed by a motor, and the laser beam is reflected by the mirror. Was.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の光走
査装置では、ポリゴンミラーをモータを用いて高速回転
させているので、構造が複雑で形状が大きく、装置の小
型化には限界があり、コストも高いという問題点があっ
た。In the conventional optical scanning device, since the polygon mirror is rotated at a high speed by using a motor, the structure is complicated, the shape is large, and the miniaturization of the device is limited. There was a problem that the cost was high.
【０００４】そこで、本発明の目的は、構造が簡単で小
型、低コストの光走査装置を提供することにある。It is an object of the present invention to provide a compact, low-cost optical scanning device having a simple structure.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段及び作用】以上の目的を達
成するため、本発明に係る光走査装置は、電歪素子の変
位部分にミラーが配置されており、該ミラーに入射した
光ビームの反射光を、前記電歪素子の振動により前記ミ
ラーを変位させて偏向することを特徴とする。In order to achieve the above object, an optical scanning device according to the present invention has a mirror disposed at a displacement portion of an electrostrictive element, and a light beam incident on the mirror. The reflected light is deflected by displacing the mirror by the vibration of the electrostrictive element.
【０００６】前記電歪素子は駆動信号が供給されると駆
動信号に対応して振動し、この変位部分に配置されてい
るミラーが変位する。これにより、光ビームの反射光が
ミラーの変位により偏向され、反射光は駆動信号に対応
してスキャンを行う。When the driving signal is supplied, the electrostrictive element vibrates in response to the driving signal, and the mirror disposed at the displaced portion is displaced. Thereby, the reflected light of the light beam is deflected by the displacement of the mirror, and the reflected light scans in accordance with the drive signal.
【０００７】本発明に係る光走査装置においては、前記
電歪素子が圧電共振子からなり、該圧電共振子の共振と
同期して前記ミラーからの反射光を偏向させることが好
ましい。前記ミラーは圧電共振子の振動部分に配置され
てその振動に応じて変位し、光ビームの反射光を偏向
し、該反射光は圧電共振子の共振と同期してスキャンを
行う。In the optical scanning device according to the present invention, it is preferable that the electrostrictive element comprises a piezoelectric resonator, and deflects the light reflected from the mirror in synchronization with the resonance of the piezoelectric resonator. The mirror is disposed on a vibrating portion of the piezoelectric resonator and is displaced in accordance with the vibration, deflects reflected light of the light beam, and the reflected light scans in synchronization with the resonance of the piezoelectric resonator.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光走査装置の
実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the optical scanning device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
【０００９】（第１実施形態、図１参照）本発明に係る
光走査装置をレーザプリンタに適用した第１実施形態を
図１に示す。この光走査装置１１は、短冊状を有する二
つの圧電素子１２，１３を互いに接着してなる圧電バイ
モルフ１４を使用したものである。圧電素子１２，１３
のそれぞれは、矢印Ｐ１及びＰ２で示されるように厚み
方向に互いに逆向きに分極されると共に、その表裏面に
電極膜１５，１６，１７が形成されている。FIG. 1 shows a first embodiment in which the optical scanning device according to the present invention is applied to a laser printer. This optical scanning device 11 uses a piezoelectric bimorph 14 formed by bonding two strip-shaped piezoelectric elements 12 and 13 to each other. Piezoelectric elements 12, 13
Are polarized in directions opposite to each other in the thickness direction as shown by arrows P1 and P2, and electrode films 15, 16, 17 are formed on the front and back surfaces thereof.
【００１０】圧電バイモルフ１４はその一端側がベース
１８に固定されており、電極膜１５，１６，１７は、駆
動回路１９に接続されて駆動信号が印加される。これに
より、圧電バイモルフ１４の他端側が振動し、図１の実
線及び二点鎖線で示すように変位する。圧電バイモルフ
１４の変位部分である他端側の電極膜１７上には、表面
を鏡面仕上げした金属片、セラミックもしくはガラス等
の材料からなるミラーＭが貼着されている。ミラーＭ
は、圧電バイモルフ１４の振動によりその位置が変位
し、その角度も変化する。One end of the piezoelectric bimorph 14 is fixed to a base 18, and the electrode films 15, 16, 17 are connected to a drive circuit 19 to receive a drive signal. This causes the other end of the piezoelectric bimorph 14 to vibrate and displace as shown by the solid line and the two-dot chain line in FIG. A mirror M made of a material such as a metal piece having a mirror-finished surface, ceramic or glass is adhered on the electrode film 17 on the other end, which is a displacement portion of the piezoelectric bimorph 14. Mirror M
Is displaced by the vibration of the piezoelectric bimorph 14, and its angle also changes.
【００１１】ミラーＭには、レーザダイオードにより構
成されるレーザ光源３からレーザ光が投射される。該レ
ーザ光はミラーＭで反射され、その反射角度がミラーＭ
の角度変化の２倍、変化したのち、補正レンズ等を含む
光学系４を通して感光体ドラム５に入射され、該感光体
ドラム５の表面をスキャンする。A laser beam is projected onto the mirror M from a laser light source 3 composed of a laser diode. The laser light is reflected by the mirror M, and its reflection angle is
Is changed to twice the angle change, the light is incident on the photosensitive drum 5 through the optical system 4 including a correction lens and the like, and the surface of the photosensitive drum 5 is scanned.
【００１２】このような構成であれば、駆動信号に応じ
て圧電バイモルフ１４が振動し、ミラーＭが変位するた
め、駆動信号によりミラーＭから反射するレーザ光の偏
向領域や走査速度等を自由に制御することができるばか
りでなく、従来の光走査装置のようなモータ等の形状が
大きく重量も重い部品が不要になり、構造も簡単で部品
コストも低くなる。なお、本第１実施形態において、圧
電バイモルフ１４の電極膜１７が光を反射する材料から
なり、表面が鏡面状態になっているものであれば、電極
膜１７をミラーとして機能させることができ、ミラーＭ
を省略することもできる。With such a configuration, the piezoelectric bimorph 14 vibrates according to the drive signal, and the mirror M is displaced. Therefore, the deflection area and scanning speed of the laser beam reflected from the mirror M by the drive signal can be freely adjusted. Not only can it be controlled, but also a large and heavy component such as a motor such as a conventional optical scanning device is not required, and the structure is simple and the component cost is low. In the first embodiment, if the electrode film 17 of the piezoelectric bimorph 14 is made of a material that reflects light and has a mirror-finished surface, the electrode film 17 can function as a mirror. Mirror M
Can also be omitted.
【００１３】（第２実施形態、図２参照）本発明に係る
光走査装置の第２実施形態を図２に示す。この光走査装
置２１は、一対ずつの圧電素子２２，２２により駆動さ
れるＵ字形状の音叉振動子２３にミラーＭを貼着したも
のである。ミラーＭは、音叉振動子２３の振動の変位の
大きい振動の腹に相当する脚部２３ａ，２３ｂのうちの
片側の脚部２３ａの先端部に貼着されている。圧電素子
２２，２２には、駆動回路１９から駆動信号が供給され
る。(Second Embodiment, see FIG. 2) FIG. 2 shows a second embodiment of the optical scanning device according to the present invention. This optical scanning device 21 has a mirror M adhered to a U-shaped tuning fork vibrator 23 driven by a pair of piezoelectric elements 22, 22. The mirror M is affixed to the tip of one leg 23a on one side of the legs 23a and 23b corresponding to the antinode of the vibration of the tuning fork vibrator 23 having a large displacement. A drive signal is supplied from the drive circuit 19 to the piezoelectric elements 22 and 22.
【００１４】レーザ光源３から出射するレーザ光をミラ
ーＭに投射すると、レーザ光は音叉振動子２３の振動に
伴うミラーＭの変位に応じて反射角が変化する。そし
て、ミラーＭから反射したレーザ光は、光学系４を通し
て感光体ドラム５に入射され、感光体ドラム５をスキャ
ンする。When the laser light emitted from the laser light source 3 is projected on the mirror M, the reflection angle of the laser light changes according to the displacement of the mirror M caused by the vibration of the tuning fork vibrator 23. The laser light reflected from the mirror M is incident on the photosensitive drum 5 through the optical system 4 and scans the photosensitive drum 5.
【００１５】本第２実施形態にあっては、温度及び経時
特性が良好な音叉振動子２３を用いてミラーＭを変位さ
せているので、前記第１実施形態の光走査装置１１が奏
する効果に加えて、温度及び経時特性が良好で特性の安
定した光走査装置を得ることができる。In the second embodiment, since the mirror M is displaced by using the tuning fork vibrator 23 having good temperature and time characteristics, the effect of the optical scanning device 11 of the first embodiment can be obtained. In addition, it is possible to obtain an optical scanning device having good temperature and aging characteristics and stable characteristics.
【００１６】（第３実施形態、図３参照）本発明に係る
光走査装置の第３実施形態を図３に示す。この光走査装
置３１は、エネルギー閉込め型の二端子型の圧電共振子
３２を、その周縁部にて支持部材３３により振動可能に
支持すると共に、圧電共振子３２の片側の振動電極３２
ａの上にミラーＭを貼着したものである。圧電共振子３
２には駆動回路１９から駆動信号が供給される。(Third Embodiment, See FIG. 3) FIG. 3 shows a third embodiment of the optical scanning device according to the present invention. This optical scanning device 31 supports an energy trapping type two-terminal type piezoelectric resonator 32 at a peripheral portion thereof by a support member 33 so as to be able to vibrate, and a vibration electrode 32 on one side of the piezoelectric resonator 32.
The mirror M is stuck on a. Piezoelectric resonator 3
2 is supplied with a drive signal from a drive circuit 19.
【００１７】レーザ光源３から出射するレーザ光をミラ
ーＭに投射すると、レーザ光は圧電共振子３２の振動に
伴うミラーＭの変位に応じて反射角が変化する。そし
て、ミラーＭから反射したレーザ光は、光学系４を通し
て感光体ドラム５に入射され、感光体ドラム５をスキャ
ンする。When the laser light emitted from the laser light source 3 is projected on the mirror M, the reflection angle of the laser light changes according to the displacement of the mirror M caused by the vibration of the piezoelectric resonator 32. The laser light reflected from the mirror M is incident on the photosensitive drum 5 through the optical system 4 and scans the photosensitive drum 5.
【００１８】本第３実施形態にあっては、圧電共振子３
２の共振を利用することにより、ミラーＭを高速で変位
させることができ、前記第１実施形態の光走査装置１１
が奏する効果に加えて、ミラーＭで反射するレーザ光を
高速でスキャンさせることができる。In the third embodiment, the piezoelectric resonator 3
The mirror M can be displaced at high speed by utilizing the resonance of the second embodiment, and the optical scanning device 11 of the first embodiment can be displaced.
In addition to the effect of the above, the laser beam reflected by the mirror M can be scanned at high speed.
【００１９】（第４実施形態、図４参照）本発明に係る
光走査装置の第４実施形態を図４に示す。この光走査装
置４１は、周縁部が支持部材４２により支持された金属
円盤４３の表面に圧電素子４４を貼着し、該圧電素子４
４に形成された振動電極４５上にミラーＭを貼着したも
のである。駆動回路１９から圧電素子４４に駆動信号が
印加されると、該圧電素子４４の振動により金属円盤４
３が屈曲振動する。(Fourth Embodiment, See FIG. 4) FIG. 4 shows a fourth embodiment of the optical scanning device according to the present invention. In this optical scanning device 41, a piezoelectric element 44 is attached to a surface of a metal disk 43 whose peripheral portion is supported by a support member 42, and the piezoelectric element 4
The mirror M is stuck on the vibrating electrode 45 formed in FIG. When a drive signal is applied from the drive circuit 19 to the piezoelectric element 44, the vibration of the piezoelectric element 44 causes the metal disk 4 to vibrate.
3 bends and vibrates.
【００２０】レーザ光源３から出射するレーザ光をミラ
ーＭに投射すると、レーザ光は金属円盤４３の屈曲振動
に伴うミラーＭの変位に応じて反射角が変化する。そし
て、ミラーＭから反射したレーザ光は、光学系４を通し
て感光体ドラム５に入射され、感光体ドラム５をスキャ
ンする。When the laser light emitted from the laser light source 3 is projected on the mirror M, the reflection angle of the laser light changes according to the displacement of the mirror M caused by the bending vibration of the metal disk 43. The laser light reflected from the mirror M is incident on the photosensitive drum 5 through the optical system 4 and scans the photosensitive drum 5.
【００２１】本第４実施形態にあっては、圧電素子４４
が金属円盤４３に支持されているので、前記第１実施形
態の光走査装置１１が奏する効果に加えて、より頑丈な
構成を有する信頼性の高い光走査装置を得ることができ
る。In the fourth embodiment, the piezoelectric element 44
Is supported by the metal disk 43, and in addition to the effects of the optical scanning device 11 of the first embodiment, a highly reliable optical scanning device having a more robust configuration can be obtained.
【００２２】（第５実施形態、図５参照）本発明に係る
光走査装置の第５実施形態を図５に示す。この光走査装
置５１は、圧電基板５２の表面にインターデジタル電極
５３，５４を形成してなる表面波装置５５を用い、圧電
基板５２上であって入力側のインターデジタル電極５３
と出力側のインターデジタル電極５４との間にミラーＭ
を配置したものである。インターデジタル電極５３に
は、駆動回路１９から駆動信号が供給される。(Fifth Embodiment, See FIG. 5) FIG. 5 shows a fifth embodiment of the optical scanning device according to the present invention. This optical scanning device 51 uses a surface acoustic wave device 55 in which interdigital electrodes 53 and 54 are formed on the surface of a piezoelectric substrate 52, and the input side interdigital electrodes 53 on the piezoelectric substrate 52.
M between the output side interdigital electrode 54 and the mirror M
Is arranged. The drive signal is supplied from the drive circuit 19 to the interdigital electrode 53.
【００２３】レーザ光源３から出射するレーザ光をミラ
ーＭに投射すると、レーザ光は圧電基板５２に発生する
表面弾性波によりミラーＭが屈曲し、該屈曲に応じてレ
ーザ光の反射角が変化する。そして、ミラーＭから反射
したレーザ光は、光学系４を通して感光体ドラム５に入
射され、感光体ドラム５をスキャンする。When the laser light emitted from the laser light source 3 is projected onto the mirror M, the laser light bends the mirror M due to surface acoustic waves generated on the piezoelectric substrate 52, and the reflection angle of the laser light changes according to the bending. . The laser light reflected from the mirror M is incident on the photosensitive drum 5 through the optical system 4 and scans the photosensitive drum 5.
【００２４】本第５実施形態にあっては、圧電基板５２
に発生した表面弾性波を利用しているので、前記第１実
施形態の光走査装置１１が奏する効果に加えて、ミラー
Ｍから反射するレーザ光のスキャン速度を非常に高速に
することができる。In the fifth embodiment, the piezoelectric substrate 52
Since the surface acoustic wave generated in the first embodiment is used, the scanning speed of the laser beam reflected from the mirror M can be made extremely high, in addition to the effect of the optical scanning device 11 of the first embodiment.
【００２５】（他の実施形態）なお、本発明に係る光走
査装置は前記実施形態に限定されるものではなく、その
要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、
本発明はレーザ光の走査装置に限らず、一般の光ビーム
にも適用することができる。また、第１ないし第５の実
施形態において、ミラーＭの表面は平面に限らず、図６
（Ａ）ないし（Ｄ）にそれぞれ示すように、凸面鏡、凹
面鏡、台形もしくは多面体、波形の形状を有していても
よい。(Other Embodiments) The optical scanning device according to the present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified within the scope of the invention. For example,
The present invention can be applied not only to a laser beam scanning device but also to a general light beam. Further, in the first to fifth embodiments, the surface of the mirror M is not limited to a flat surface, but
As shown in each of (A) to (D), it may have a convex mirror, a concave mirror, a trapezoid or a polyhedron, or a waveform.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、電歪素子は駆動信号が供給されると駆動信号
に対応して振動し、ミラーを変位させてミラーに入射す
る光ビームの反射光を偏向し、反射光を駆動信号に対応
してスキャンさせるので、駆動信号によりミラーから反
射するレーザ光の偏向領域や走査速度等を自由に制御す
ることができるばかりでなく、従来の光走査装置のよう
なモータ等の形状が大きく重量も重い部品が不要にな
り、構造も簡単で部品コストも低くなる。As is clear from the above description, according to the present invention, when a drive signal is supplied, the electrostrictive element vibrates in response to the drive signal, displacing the mirror and causing the light to enter the mirror. Since the reflected light of the beam is deflected and the reflected light is scanned according to the drive signal, not only the deflection area and scanning speed of the laser light reflected from the mirror can be freely controlled by the drive signal, but also the conventional method. This eliminates the need for a large and heavy component such as a motor such as the optical scanning device described above, resulting in a simple structure and a low component cost.
【００２７】さらに、ミラーを圧電共振子により変位さ
せるようにすれば、ミラーからの反射光は圧電共振子の
共振と同期してスキャンを行うので、ミラーで反射する
レーザ光を高速でスキャンさせることができる。Further, if the mirror is displaced by the piezoelectric resonator, the reflected light from the mirror scans in synchronization with the resonance of the piezoelectric resonator, so that the laser beam reflected by the mirror can be scanned at high speed. Can be.
【図１】本発明に係る光走査装置の第１実施形態の説明
図。FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment of an optical scanning device according to the present invention.
【図２】本発明に係る光走査装置の第２実施形態の説明
図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a second embodiment of the optical scanning device according to the present invention.
【図３】本発明に係る光走査装置の第３実施形態の説明
図。FIG. 3 is an explanatory diagram of a third embodiment of the optical scanning device according to the present invention.
【図４】本発明に係る光走査装置の第４実施形態の説明
図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a fourth embodiment of the optical scanning device according to the present invention.
【図５】本発明に係る光走査装置の第５実施形態の説明
図。FIG. 5 is an explanatory diagram of a fifth embodiment of the optical scanning device according to the present invention.
【図６】本発明に係る光走査装置に使用されるミラーの
形状を示す説明図であり、（Ａ）は凸面鏡を示し、
（Ｂ）は凹面鏡を示し、（Ｃ）多角形状の鏡面を示し、
（Ｄ）は波形の鏡面を示す。FIG. 6 is an explanatory view showing the shape of a mirror used in the optical scanning device according to the present invention, wherein (A) shows a convex mirror,
(B) shows a concave mirror, (C) shows a polygonal mirror surface,
(D) shows a mirror surface of the waveform.
Ｍ…ミラー ３…レーザ光源 １１…光走査装置 １２，１３…圧電素子 １４…圧電バイモルフ １９…駆動回路 ２１…光走査装置 ２２…圧電素子 ２３…音叉振動子 ３１…光走査装置 ３２…圧電共振子 ３２ａ…振動電極 ４１…光走査装置 ４３…金属円盤 ４４…圧電素子 ５１…光走査装置 ５２…圧電基板 ５５…表面波装置 M ... Mirror 3 ... Laser light source 11 ... Optical scanning device 12, 13 ... Piezoelectric element 14 ... Piezoelectric bimorph 19 ... Drive circuit 21 ... Optical scanning device 22 ... Piezoelectric element 23 ... Tuning fork vibrator 31 ... Optical scanning device 32 ... Piezoelectric resonator 32a Vibrating electrode 41 Optical scanning device 43 Metal disk 44 Piezoelectric element 51 Optical scanning device 52 Piezoelectric substrate 55 Surface acoustic wave device
Claims (2)
ており、該ミラーに入射した光ビームの反射光を、前記
電歪素子の振動により前記ミラーを変位させて偏向する
ことを特徴とする光走査装置。1. A mirror is disposed at a displacement portion of an electrostrictive element, and reflected light of a light beam incident on the mirror is deflected by displacing the mirror by vibration of the electrostrictive element. Optical scanning device.
圧電共振子の共振と同期して前記ミラーからの反射光を
偏向することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。2. The optical scanning device according to claim 1, wherein said electrostrictive element comprises a piezoelectric resonator, and deflects light reflected from said mirror in synchronization with resonance of said piezoelectric resonator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10181943A JP2000019446A (en) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | Optical scanner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10181943A JP2000019446A (en) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | Optical scanner |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000019446A true JP2000019446A (en) | 2000-01-21 |
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| JP10181943A Pending JP2000019446A (en) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | Optical scanner |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000019446A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6794797B2 (en) * | 2000-06-30 | 2004-09-21 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Device for deflecting optical beams |
| US6989919B2 (en) | 2003-05-29 | 2006-01-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Scanning apparatus |
| JP2006320089A (en) * | 2005-05-11 | 2006-11-24 | Brother Ind Ltd | Actuator, manufacturing method of actuators, focus changing apparatus, optical scanner, and image displaying apparatus |
| JP2007188073A (en) * | 2006-01-10 | 2007-07-26 | Samsung Electronics Co Ltd | Two-axis micro scanner |
| JP2010044307A (en) * | 2008-08-18 | 2010-02-25 | Panasonic Corp | Optical reflection element |
-
1998
- 1998-06-29 JP JP10181943A patent/JP2000019446A/en active Pending
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