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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- Laser Beam Printer (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (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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