JPH04368907A - 光スキャナ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来例による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。

【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。

【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。

【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。

【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２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、加振部に変
位出力部を接続された変位拡大機構と、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変位拡
大機構の入力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２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。

【０００８】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、駆動源の駆動周波数
を変化させて励起モードを変えると、スキャン部の回動
方向が変化し、光ビームのスキャン方向を変更すること
ができる。したがって、１つの光スキャナで少なくとも
２つのスキャン方向を達成できる。

【０００９】さらに、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。

【００１０】また、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。

【００１１】しかも、本発明にあっては、駆動源と加振
部との間に変位拡大機構を設けているので、駆動源から
変位拡大機構の入力部へ付与された変位が、変位拡大機
構の変位出力部で増幅されて加振部へ伝えられる。この
ため、駆動源で直接加振部を駆動する場合と比べ、スキ
ャン部を大きな回動角で回動させることが可能になり、
大きなスキャン角を得ることができる。また、スキャン
角の調整範囲もより広くすることができる。

【００１２】なお、本発明は、平成２年８月７日付けで
出願した特願平２−２０９８０４号の改良発明に関する
ものである。

【００１３】

【実施例】図１及び図２は本発明の一実施例による光ス
キャナの斜視図及び側面図を示す。この光スキャナ１は
、薄板状のプレート７と、変位拡大機構として働く変位
部材９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。

【００１４】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、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ｆ
Ｂ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
るためのミラー面４が形成されている。このミラー面４
は、スキャン部３の全体に形成してもよく、部分的に形
成してもよいが、本実施例では、軸心Ｐの近傍の部分に
設けてある。

【００１５】変位部材９は、変位増幅用のレバー１０と
固定片１１とを円弧状に切り欠かれた弾性支点１２によ
って一体に連結されており、弾性支点１２を弾性変形さ
せることによりレバー１０が揺動する。レバー１０の先
端部側面は変位出力部１４となっており、この変位出力
部１４には、図１に示すようにプレート７の加振部５が
接着もしくは接合されており、スキャン部３は自由に回
動できるよう弾性変形部２によってフリーに支持されて
いる。また、レバー１０の中央部側面は入力部１３とな
っており、この入力部１３は駆動源６の一端に固定され
ている。

【００１６】上記光スキャナ１は、駆動源６の他端及び
変位部材９の固定片１１をベース（不動部材）１５に固
定される。図２では、固定片１１は変位部材支持ブロッ
ク１６を介してベース１５に固定されているが、直接ベ
ース１５に固定しても差し支えない。

【００１７】しかして、駆動源６は、スキャナ駆動回路
（図示せず）によって制御されており、スキャナ駆動回
路から駆動源６にねじれ変形モードの共振周波数ｆＴと
等しい周波数の駆動信号（交流電圧）を印加すると、駆
動源６がｆＴの周波数で振動し、変位部材９を介して加
振部５に振動を伝える。加振部５にねじれ変形モードの
周波数ｆＴが加えられると、弾性変形部２が共振により
ねじれ変形し、スキャン部３がＰ軸の回りに回動角θＴ
で回動する。従って、ミラー面４に光ビームαを照射し
ていると、レーザビームαは、スキャン部３の回動角θ
Ｔの２倍のスキャン角２θＴで例えば左右にスキャンさ
れる。

【００１８】同様に、スキャナ駆動回路から駆動源６に
曲げ変形モードの共振周波数ｆＢと等しい周波数の駆動
信号を印加すると、駆動源６がｆＢの周波数で振動し、
変位部材９を介して加振部５に振動を伝える。加振部５
に曲げ変形モードの周波数ｆＢが加えられると、弾性変
形部２が共振により曲げ変形し、スキャン部３がＱ方向
の回りに回動角θＢで回動する。従って、ミラー面４に
レーザビームαを照射していると、レーザビームαは、
スキャン部３の回動角θＢの２倍のスキャン角２θＢで
例えば上下にスキャンされる。

【００１９】さらには、ねじれ変形モードの共振周波数
ｆＴをもつ振動と曲げ変形モードの共振周波数ｆＢをも
つ振動とを重畳させた振動モードで加振部５を振動させ
ると、レーザビームαを面領域で走査させることも可能
である。

【００２０】また、レーザビームαのスキャン角θＴ及
びθＢは、駆動源６への印加電圧を大きくすることによ
り広くすることができるが、小形の駆動源６に印加でき
る電圧には限度があるため、スキャン角も制限される。 このため、本発明では、上記のような変位拡大機構を用
いることにより小型の駆動源６で大きなスキャン角を得
るようにしている。すなわち、例えば図２に示すように
、弾性支点１２から入力部１３までの距離をｓ、弾性支
点１２から変位出力部１４までの距離を２倍の２ｓとし
た場合を考えると、駆動源６に電圧を印加して駆動源６
をΔｘの振幅で振動させたとき、変位部材９の入力部１
３はΔｘの振幅で振動させられ、てこの原理により変位
出力部１４は２Δｘの振幅で変位ないし振動する。なお
、変位部材９による変位の拡大率は、２倍に限るもので
ないのはもちろんである。従って、変位部材９を介して
加振部５に大きな振幅の振動を加えることができ、小形
の駆動源６を用いて大きなスキャン角θＴ及びθＢでス
キャン部３を回動させることができる。

【００２１】なお、上記実施例では、変位拡大機構とし
て好ましい例を示したが、これ以外の構造の変位拡大機
構を用いても差し支えない。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、少なくとも２つの弾性
変形モードのうち、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、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、加振部の振幅制御によって光ビーム
のスキャン角を自由に調整することができる超小形の安
価な光スキャナを製作することができる。

【００２４】しかも、本発明にあっては、駆動源の振動
を増幅して加振部へ印加することができるので、駆動源
で直接加振部を駆動する場合と比べ、スキャン部を大き
な回動角で回動させることが可能になり、大きなスキャ
ン角を得ることができる。また、スキャン角の調整範囲
もより広くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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２】同上の光スキャナをベースに固定した状態を示
す側面図である。

【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。

【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。

【図５】従来例を示す斜視図である。

【符号の説明】

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 ９　　　　変位部材 １３　　入力部 １４　　変位出力部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　少なくとも２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、加振部に変位出力部を接続された変位拡大機構と
   、前記弾性変形部の各弾性変形モードに対する共振周波
   数の振動を変位拡大機構の入力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２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ミラー
   面とからなることを特徴とする光スキャナ。