JPH04336522A - 光スキャナ - Google Patents
光スキャナInfo
- Publication number
- JPH04336522A JPH04336522A JP3138308A JP13830891A JPH04336522A JP H04336522 A JPH04336522 A JP H04336522A JP 3138308 A JP3138308 A JP 3138308A JP 13830891 A JP13830891 A JP 13830891A JP H04336522 A JPH04336522 A JP H04336522A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- section
- mirror surface
- elastic deformation
- optical scanner
- scanning
- Prior art date
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- Pending
Links
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Landscapes
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
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線状に
走査させる光スキャナに関する。
リンタやバーコードリーダ等において光ビームを線状に
走査させる光スキャナに関する。
【0002】
【従来の技術】図6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α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α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α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37の表面を走査される。
。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α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α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α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
回転駆動用の直流サーボ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。
うなタイプの光スキャナにあっては、ポリゴンミラーと
回転駆動用の直流サーボ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。
【0004】さらに、従来の光スキャナでは、レーザビ
ームのスキャン方向は1方向のみであり、1台の光スキ
ャナによってスキャン方向を切り換えたり、2方向で同
時にスキャンさせたりすることはできなかった。
ームのスキャン方向は1方向のみであり、1台の光スキ
ャナによってスキャン方向を切り換えたり、2方向で同
時にスキャンさせたりすることはできなかった。
【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、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。
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。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の光スキャナは、
少なくとも1つの弾性変形モードを有する弾性変形部と
、弾性変形部の一端に設けられた加振部と、前記弾性変
形部の各弾性変形モードに対する共振周波数の振動を加
振部に付与するための駆動源と、弾性変形部の他端に設
けられ、加振部に振動が印加された時に少なくともいず
れかの弾性変形モードで弾性変形部を弾性振動させるよ
うに配置され、弾性変形部の弾性振動によって少なくと
も1方向に回動できるようになったスキャン部と、スキ
ャン部に設けられた曲率を持つミラー面とからなること
を特徴としている。
少なくとも1つの弾性変形モードを有する弾性変形部と
、弾性変形部の一端に設けられた加振部と、前記弾性変
形部の各弾性変形モードに対する共振周波数の振動を加
振部に付与するための駆動源と、弾性変形部の他端に設
けられ、加振部に振動が印加された時に少なくともいず
れかの弾性変形モードで弾性変形部を弾性振動させるよ
うに配置され、弾性変形部の弾性振動によって少なくと
も1方向に回動できるようになったスキャン部と、スキ
ャン部に設けられた曲率を持つミラー面とからなること
を特徴としている。
【0007】
【作用】弾性変形部の特定の弾性変形モードに対する共
振周波数の振動を加振部に加えると、弾性変形部が当該
弾性変形モードで弾性振動し、スキャン部が特定の方向
で回動する。このため、スキャン部のミラー面に光ビー
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。
振周波数の振動を加振部に加えると、弾性変形部が当該
弾性変形モードで弾性振動し、スキャン部が特定の方向
で回動する。このため、スキャン部のミラー面に光ビー
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。
【0008】また、スキャン部、弾性変形部及び加振部
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、低コストの光スキャナを
提供できる。
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、低コストの光スキャナを
提供できる。
【0009】さらに、駆動源によって加振部の振幅を変
化させれば、弾性変形部における弾性振動の振幅(スキ
ャン部の回動角)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。
化させれば、弾性変形部における弾性振動の振幅(スキ
ャン部の回動角)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。
【0010】加えて、本発明の光スキャナにあっては、
ミラー面が曲率を持つので、光ビームのスキャン角をス
キャン部の回動角の2倍の角度よりも大きくすることが
できる。
ミラー面が曲率を持つので、光ビームのスキャン角をス
キャン部の回動角の2倍の角度よりも大きくすることが
できる。
【0011】
【実施例】図2は本発明の一実施例による光スキャナの
斜視図である。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、図
3及び図4に示すような形状をしており、長い細幅の弾
性変形部2の下端に、駆動源6から振動を印加させるた
めの加振部5が一体に設けられ、弾性変形部2の上端に
、レーザビームαをスキャンさせるためのスキャン部3
が一体に設けられている。ここで、弾性変形部2は、図
3に示すように軸心Pの回りにねじれ変形するねじれ変
形モードと、図4に示すように軸心Pに沿って曲げ変形
する曲げ変形モードが可能になっており、ねじれ変形モ
ードの弾性振動についてはfTの共振周波数を有し、曲
げ変形モードの弾性振動についてはfBの共振周波数を
有している。スキャン部3は、弾性変形部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、弾性変形
部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、弾性変形
部2の軸心Pから外れた位置にあり、さらに、弾性変形
部2の上端よりも上方に位置している。また、スキャン
部3には、レーザビームαを反射させるための曲率を持
ったミラー面4が形成されている。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駆動源6に
固定されており、スキャン部3は弾性変形部2によって
フリーに支持されている。
斜視図である。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、図
3及び図4に示すような形状をしており、長い細幅の弾
性変形部2の下端に、駆動源6から振動を印加させるた
めの加振部5が一体に設けられ、弾性変形部2の上端に
、レーザビームαをスキャンさせるためのスキャン部3
が一体に設けられている。ここで、弾性変形部2は、図
3に示すように軸心Pの回りにねじれ変形するねじれ変
形モードと、図4に示すように軸心Pに沿って曲げ変形
する曲げ変形モードが可能になっており、ねじれ変形モ
ードの弾性振動についてはfTの共振周波数を有し、曲
げ変形モードの弾性振動についてはfBの共振周波数を
有している。スキャン部3は、弾性変形部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、弾性変形
部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、弾性変形
部2の軸心Pから外れた位置にあり、さらに、弾性変形
部2の上端よりも上方に位置している。また、スキャン
部3には、レーザビームαを反射させるための曲率を持
ったミラー面4が形成されている。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駆動源6に
固定されており、スキャン部3は弾性変形部2によって
フリーに支持されている。
【0012】図5は曲率を持った(非平面の)ミラー面
4の種々の実施例を示している。図5(a)は凸球面状
をしたミラー面4をスキャン部3の一部(軸心Pの近傍
)に設けたもの、同(b)は凹球面状をしたミラー面4
をスキャン部3の一部に設けたもの、同(c)はスキャ
ン部3の全体を湾曲させ、スキャン部の全体に凸曲面状
をしたミラー面4を形成したもの、同(d)はスキャン
部3の全体を湾曲させ、スキャン部3の全体に凹曲面状
をしたミラー面4を形成したものである。
4の種々の実施例を示している。図5(a)は凸球面状
をしたミラー面4をスキャン部3の一部(軸心Pの近傍
)に設けたもの、同(b)は凹球面状をしたミラー面4
をスキャン部3の一部に設けたもの、同(c)はスキャ
ン部3の全体を湾曲させ、スキャン部の全体に凸曲面状
をしたミラー面4を形成したもの、同(d)はスキャン
部3の全体を湾曲させ、スキャン部3の全体に凹曲面状
をしたミラー面4を形成したものである。
【0013】これらのミラー面4は、切削、エッチング
等によりスキャン部3と一体に形成してもよく、平板状
をしたスキャン部3の表面に接着固定してもよい。また
、ミラー面4は研磨やエッチングの他、金やアルミニウ
ムを蒸着させることによって作製してもよい。
等によりスキャン部3と一体に形成してもよく、平板状
をしたスキャン部3の表面に接着固定してもよい。また
、ミラー面4は研磨やエッチングの他、金やアルミニウ
ムを蒸着させることによって作製してもよい。
【0014】加振部2へ高周波振動(例えば、数100
Hz)を加える圧電振動子等の駆動源6は、駆動回路(
図示せず)によって制御されており、ねじれ変形モード
の共振周波数fTもしくは曲げ変形モードの共振周波数
fBの振動を励起される。
Hz)を加える圧電振動子等の駆動源6は、駆動回路(
図示せず)によって制御されており、ねじれ変形モード
の共振周波数fTもしくは曲げ変形モードの共振周波数
fBの振動を励起される。
【0015】しかして、本発明に係る光スキャナ1は、
駆動回路によって駆動源6をある周波数で振動させ、こ
の振動を加振部5に印加させて図2のx方向に往復振動
させると、スキャン部3に慣性力が作用し、この慣性力
によって弾性変形部2は、慣性力の加わった方向に弾性
変形し振動する。しかも、加振部5に印加される駆動周
波数fが、弾性変形部2のばね剛性や慣性モーメント等
から決まるねじれ変形モードの共振周波数fTまたは曲
げ変形モードの共振周波数fBに一致すると、当該変形
モードの弾性振動が弾性変形部2で増幅され、スキャン
部3が大きな回動角で駆動される。したがって、加振部
5をねじれ変形モードの共振周波数fTで振動させると
、弾性変形部2でねじれ変形モードの振動が増幅され、
スキャン部3は図3に示すようにθTの回動角で軸心P
の回りに回動させられる。また、加振部5を曲げ変形モ
ードの共振周波数fBで振動させると、弾性変形部2で
曲げ変形モードの振動が増幅され、スキャン部3は図4
に示すようにθBの回動角で軸心Pと直交する方向Qの
回りに回動させられる。
駆動回路によって駆動源6をある周波数で振動させ、こ
の振動を加振部5に印加させて図2のx方向に往復振動
させると、スキャン部3に慣性力が作用し、この慣性力
によって弾性変形部2は、慣性力の加わった方向に弾性
変形し振動する。しかも、加振部5に印加される駆動周
波数fが、弾性変形部2のばね剛性や慣性モーメント等
から決まるねじれ変形モードの共振周波数fTまたは曲
げ変形モードの共振周波数fBに一致すると、当該変形
モードの弾性振動が弾性変形部2で増幅され、スキャン
部3が大きな回動角で駆動される。したがって、加振部
5をねじれ変形モードの共振周波数fTで振動させると
、弾性変形部2でねじれ変形モードの振動が増幅され、
スキャン部3は図3に示すようにθTの回動角で軸心P
の回りに回動させられる。また、加振部5を曲げ変形モ
ードの共振周波数fBで振動させると、弾性変形部2で
曲げ変形モードの振動が増幅され、スキャン部3は図4
に示すようにθBの回動角で軸心Pと直交する方向Qの
回りに回動させられる。
【0016】図1は曲率を持ったミラー面4を有する本
発明のスキャン部3の作用を示す作用説明図、図7は平
面状のミラー面4Aを有する比較例のスキャン部の作用
を示す作用説明図である。いま、図7の比較例のように
、θの角度で回動している平面状のミラー面4Aにレー
ザビームαが照射されると、レーザビームαは、スキャ
ン部の回動角θの2倍の回動角2θでスキャンされる。
発明のスキャン部3の作用を示す作用説明図、図7は平
面状のミラー面4Aを有する比較例のスキャン部の作用
を示す作用説明図である。いま、図7の比較例のように
、θの角度で回動している平面状のミラー面4Aにレー
ザビームαが照射されると、レーザビームαは、スキャ
ン部の回動角θの2倍の回動角2θでスキャンされる。
【0017】これに対し、図1に示す本発明の場合のよ
うに、ミラー面4が例えば凸球面状をしていて図1のよ
うにレーザビームαが照射されていると、ミラー面4が
図1の実線の状態から破線の状態へ角度θだけ回転した
場合、レーザビームαの反射点がずれるので、回転前の
反射点R1と回転後の反射点R2におけるミラー面4の
接線方向が回転角θよりも大きな角度φだけ変化し、レ
ーザビームαの反射方向は2φ変化する。即ち、レーザ
ビームαは、ミラー面4の回動角θの2倍よりも大きな
スキャン角2φ(>2θ)でスキャンされ、大きなスキ
ャン角を得ることができるようになる。
うに、ミラー面4が例えば凸球面状をしていて図1のよ
うにレーザビームαが照射されていると、ミラー面4が
図1の実線の状態から破線の状態へ角度θだけ回転した
場合、レーザビームαの反射点がずれるので、回転前の
反射点R1と回転後の反射点R2におけるミラー面4の
接線方向が回転角θよりも大きな角度φだけ変化し、レ
ーザビームαの反射方向は2φ変化する。即ち、レーザ
ビームαは、ミラー面4の回動角θの2倍よりも大きな
スキャン角2φ(>2θ)でスキャンされ、大きなスキ
ャン角を得ることができるようになる。
【0018】もっとも、レーザビームαの照射位置を適
当に選択すれば、レーザビームαのスキャン角をミラー
面4の回動角θの2倍よりも小さくすることができる。 したがって、ミラー面4の回動角θの2倍よりも大きな
スキャン角を得るためには、レーザビームαの照射位置
を正しく選択する必要がある。また、レーザビームαの
照射位置を変えるだけで、スキャン角2φと回動角θの
比2φ/θを2より大きくも小さくもできる。
当に選択すれば、レーザビームαのスキャン角をミラー
面4の回動角θの2倍よりも小さくすることができる。 したがって、ミラー面4の回動角θの2倍よりも大きな
スキャン角を得るためには、レーザビームαの照射位置
を正しく選択する必要がある。また、レーザビームαの
照射位置を変えるだけで、スキャン角2φと回動角θの
比2φ/θを2より大きくも小さくもできる。
【0019】上記作用は、以上の説明からも明らかなよ
うに、凹球面状のミラー面の場合も同様である。
うに、凹球面状のミラー面の場合も同様である。
【0020】なお、上記実施例では、2方向に光ビーム
をスキャンさせるタイプの光スキャナについて説明した
が、本発明は例えば特願平2−209803号(出願日
:平成2年8月7日)として特許出願したような1方向
にのみ光ビームをスキャンさせるタイプの光スキャナに
も適用できる。その場合、ミラー面は円筒面状(カマボ
コ型)でもよい。
をスキャンさせるタイプの光スキャナについて説明した
が、本発明は例えば特願平2−209803号(出願日
:平成2年8月7日)として特許出願したような1方向
にのみ光ビームをスキャンさせるタイプの光スキャナに
も適用できる。その場合、ミラー面は円筒面状(カマボ
コ型)でもよい。
【0021】
【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弾性変形部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。
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弾性変形部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。
【0022】しかも、弾性変形部は、少なくとも2つの
弾性変形モードを有しているので、いずれかのモードの
共振周波数で加振部を励振させれば、当該モードで弾性
変形部を弾性振動させることができ、スキャン部の回動
方向を変更させることができる。したがって、2軸以上
のスキャン方向を持つ光スキャナを作成することができ
、1台の光スキャナで2方向以上に光ビームをスキャン
させることができる。
弾性変形モードを有しているので、いずれかのモードの
共振周波数で加振部を励振させれば、当該モードで弾性
変形部を弾性振動させることができ、スキャン部の回動
方向を変更させることができる。したがって、2軸以上
のスキャン方向を持つ光スキャナを作成することができ
、1台の光スキャナで2方向以上に光ビームをスキャン
させることができる。
【0023】また、光スキャナを超小形化することがで
き、かつ、安価な光スキャナを提供できる。
き、かつ、安価な光スキャナを提供できる。
【0024】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。
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。
【0025】そのうえ、ミラー面が曲率を持っているの
で、光ビームのスキャン角をスキャン部の回動角の2倍
の角度よりも大きくすることができ、光ビームのスキャ
ン角を拡大させることができる。
で、光ビームのスキャン角をスキャン部の回動角の2倍
の角度よりも大きくすることができ、光ビームのスキャ
ン角を拡大させることができる。
【図1】本発明の作用説明図である。
【図2】本発明の一実施例による光スキャナを示す斜視
図である。
図である。
【図3】同上の実施例におけるプレートのねじれ変形モ
ードを示す斜視図である。
ードを示す斜視図である。
【図4】同上の実施例におけるプレートの曲げ変形モー
ドを示す斜視図である。
ドを示す斜視図である。
【図5】(a)(b)(c)(d)は、それぞれ、スキ
ャン部に設けられた曲率を持ったミラー面の異なる実施
例を示す断面図である。
ャン部に設けられた曲率を持ったミラー面の異なる実施
例を示す断面図である。
【図6】従来例の斜視図である。
【図7】本発明と比較して説明するための比較例の作用
説明図である。
説明図である。
2 弾性変形部
3 スキャン部
4 ミラー面
5 加振部
6 駆動源
Claims (1)
- 【請求項1】 少なくとも1つの弾性変形モードを有
する弾性変形部と、弾性変形部の一端に設けられた加振
部と、前記弾性変形部の各弾性変形モードに対する共振
周波数の振動を加振部に付与するための駆動源と、弾性
変形部の他端に設けられ、加振部に振動が印加された時
に少なくともいずれかの弾性変形モードで弾性変形部を
弾性振動させるように配置され、弾性変形部の弾性振動
によって少なくとも1方向に回動できるようになったス
キャン部と、スキャン部に設けられた曲率を持つミラー
面とからなることを特徴とする光スキャナ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3138308A JPH04336522A (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 光スキャナ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3138308A JPH04336522A (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 光スキャナ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04336522A true JPH04336522A (ja) | 1992-11-24 |
Family
ID=15218845
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP3138308A Pending JPH04336522A (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 光スキャナ |
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JP (1) | JPH04336522A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003066361A (ja) * | 2001-08-23 | 2003-03-05 | Ricoh Co Ltd | 光偏向器及びその製造方法、光走査モジュール、光走査装置、画像形成装置、画像表示装置 |
US8054327B2 (en) | 2001-08-20 | 2011-11-08 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanning device and image forming apparatus using the same |
-
1991
- 1991-05-13 JP JP3138308A patent/JPH04336522A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8054327B2 (en) | 2001-08-20 | 2011-11-08 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanning device and image forming apparatus using the same |
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JP4575628B2 (ja) * | 2001-08-23 | 2010-11-04 | 株式会社リコー | 光偏向器及びその製造方法、光走査モジュール、光走査装置、画像形成装置、画像表示装置 |
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