JPH06139386A

JPH06139386A - スキャナの走査機構

Info

Publication number: JPH06139386A
Application number: JP4289843A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Sugata; 輝明菅田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-10-28
Filing date: 1992-10-28
Publication date: 1994-05-20

Abstract

(57)【要約】【目的】装置を部品点数が少なく低コストで小型なも
のにする。【構成】離れた位置にあるバーコードを横切って光ビ
ームで走査することによりバーコードを読み取るスキャ
ナの走査機構において、光ビームがバーコードを走査す
るように光ビームを変位させるミラー６４と、このミラ
ー６４を回動可能に支持する弾性体よりなり、ミラー６
４に連結された板ばね４８を設ける。板ばね４８を変位
させるように板ばね４８に力を作用させることによっ
て、ミラー６４を回動させる電磁石８２をさらに設け、
ミラー６４の回動中心である割りピン５６と、電磁石８
２による板ばね４８上の力の作用点とを異ならせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バーコードなどの光学
的記号を読み取るためのスキャナの走査機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】バーコードとは、様々な幅よりなり列を
なして隣接するバーとスペースとからなるコード化パタ
ーンである。このバーコードを識別するスキャナが従来
種々開発され現在広く普及している。このスキャナは、
ラベルや物品の表面などの上に表示されたバーコードに
光を当て、バーとスペースとの幅の相違から生じる光反
射特性を利用してバーコードのパターンを読み取ること
により、ラベルや物品を識別している。この様なスキャ
ナには様々な形式があるが、大まかにはほぼ２つの形式
に分類できる。

【０００３】その１つであるタッチ式のスキャナの一例
を図８に示す。このスキャナでは、バーコード１５０
は、ＬＥＤなどの光源１５２によって照射される。バー
コード１５０からの反射光は固定ミラー１５４によって
反射された後、レンズ１５６によってテレビカメラの如
く撮像素子（ＣＣＤラインセンサ等）１５８上に結像さ
れる。撮像素子１５８上の各画素は電気的にスキャニン
グされ、バーコード１５０のバーとスペースとが読み取
られる。

【０００４】この形式のスキャナは機械的機構を用いた
可動部が無いので信頼性が高い、という長所を有してい
る反面、レンズ１５６の焦点深度とスキャナの光源１５
２の光量との制限から、スキャナをバーコードに対して
近接させないとバーコードを読むことができない、とい
う欠点を有している。なお、この方式の名称である「タ
ッチ式」とは、スキャナ自体をバーコードに近接させて
これを読むことに由来している。もう一方の方式は、レ
ーザ式と呼ばれているものである。この方式を採用した
スキャナの一例を図９に示す。

【０００５】レーザ装置１６０から射出されたレーザ光
は光学系１６２によって所定の形状に変換された後、ス
キャニングミラー（以下、単にミラーと称する）１６４
に到達する。ミラー１６４は一定の周期で揺動や回転を
行っており、したがってレーザ光はミラー１６４で反射
されるとバーコード１５０を線状に走査する光となる。
この走査レーザ光がバーコード１５０を照射すると、バ
ー１５０ａとスペース１５０ｂとの反射率の相違によっ
て散乱反射光の強度が変化する。この散乱反射光がフォ
トダイオード等の受光素子１６６で受光されると、上記
反射率の相違によって散乱反射光の強弱がアナログ信号
１６８で得られる。この信号１６８がＡ／Ｄ変換器１７
０によってＡ／Ｄ変換されてデジタル信号１７１とな
り、この信号１７１によってバーコード１５０の情報が
読み取られる。

【０００６】このような構成のため、レーザ式のスキャ
ナはタッチ式のものに比べて、スキャナから離れたバー
コードや幅の広いバーコードを読めるという長所があ
り、近頃の普及がめざましい。しかしながら、ミラーの
揺動や回転といった機械的機構を使用した部分があり、
その耐久性やスキャン角度量、スキャン速度などの性能
によって、バーコードの読み取り性能が大きく左右され
るため、これらの性能の改善のために様々な提案がなさ
れている。

【０００７】従来のスキャナとして、回転多面鏡を用い
たものが知られている。このスキャナでは、図１０に示
すように、回転多面鏡１７２をモータ１７４と組み合わ
せ、回転する多面鏡の反射面１７２ａにレーザ光をあて
ることにより光を走査している。

【０００８】また、多面鏡の代りに一面鏡を用い、モー
タを単一方向に回転させるのではなく正転と逆転とを交
互に行わせたモータを有するスキャナが、特開平２−２
８８９８７号公報に開示されている。このスキャナのモ
ータを図１１を用いて説明する。

【０００９】このモータ１７４は、回転軸方向に沿って
２つのコイルを配列したステッピングモータである。こ
のモータ１７４は、第１のハウジング１７６と第２のハ
ウジング１７８とを具備している。これら第１および第
２のハウジング１７６，１７８の中央部には、永久磁石
よりなるロータ１８０が配設されている。このロータ１
８０は、スタブシャフト１８２を中心として回転可能で
ある。このロータ１８０の上部には、出力シャフト１８
４がスタブシャフト１８２と同軸的に取り付けられてい
る。この出力シャフト１８４の先端部には一面鏡である
ミラー１８６が固着されている。

【００１０】ロータ１８０を包囲するようにして、第１
のハウジング１７６内には第１のステータコイル（以
下、単に「第１のコイル」と称する）１８８が、第２の
ハウジング１７８内には第２のステータコイル（以下、
単に「第２のコイル」と称する）１９０が夫々配置され
ている。

【００１１】第１のコイル１８８には第１の駆動回路１
９２によって直流電流が供給される。この電流によっ
て、第１のコイル１８８には極性の変化しない不図示の
一対の磁極が発生する。この一対の磁極は、ロータ１８
０と共同してミラー１８６を所定の基準位置に保持す
る。

【００１２】第２のコイル１９０には第２の駆動回路１
９４によって交流電流が供給される。この電流によっ
て、第２のコイル１９０には、第１のコイル１８８によ
る一対の磁極に対して９０度変位した図示しない別の一
対の磁極が発生する。この第２のコイル１９０による一
対の磁極は、第２のコイル１９０に流される交流電流の
周期によって極性が互いに変化する。この極性の変化に
よって、ロータ１８０は第１のコイル１８８の磁極によ
る保磁力に反して回転され、この結果、第１のコイル１
８８の磁極によって基準位置に保持されているミラー１
８６は、基準位置から時計回り及び反時計回りに回動さ
れる。

【００１３】又、特開平１−１８８８２２号公報には、
図１２に示すように、偏平形状の永久磁石よりなるロー
タ１９６の平面にミラー１９８を固着したステッピング
モータ形式の走査機構を有するスキャナが開示されてい
る。

【００１４】特開平２−３０６２１４号公報に開示され
たスキャナの走査機構を図１３及び図１４に示す。この
走査機構では、図１１における第２のステータコイル１
９０に相当する駆動用コイル２００が、非磁性ボビン２
０２の周囲に固定されている。この非磁性ボビン２０２
は、シャフト２０４に固着されている。

【００１５】駆動用コイル２００の外側には、多極着磁
の永久磁石２０６が配置されている。この永久磁石２０
６は、ハウジング２０８の内面に固定されている。この
ハウジング２０８は軸受け２１０を介してシャフト２０
４の上端部に回転可能に取り付けられている。かくして
このハウジング２０８と永久磁石２０６とでロータを構
成している。このハウジング２０８は平面部２１２を具
備しており、この平面部２１２にはミラー２１４が固着
されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】図１０における回転多
面鏡を使用した従来のスキャナの走査機構では、多面鏡
の各々の面の歪みや倒れなどに起因する光路のばらつき
を小さくするために、高精度の加工が多面鏡製造時に要
求される。又、多面鏡自体が大きいため、モータの回転
速度が一定になるまでに長い時間がかかる。さらに、大
きな設置スペースが必要となるので、大型の走査機構に
なってしまい、ハンドヘルド型のスキャナに適合させる
には困難である。

【００１７】図１１に示す従来の走査機構では、モータ
の回転シャフトにミラーを取り付けているため、高さ方
向の寸法を小さくすることができない。又、駆動電流が
大きいと、オーバーシュートにより、第１のコイル１８
８による基準位置へのミラー１８６の保持力と比較し
て、第２のコイル１９０による駆動力の方がはるかに大
きくなってしまい、回転範囲が磁極単位でずれてしま
う。このため、回転範囲即ち揺動角度を規制する位置決
め部材を、走査機構の外部に設けなければならない。

【００１８】図１２乃至図１４に示す従来の機構では、
図１１に示す従来の機構で見られた高さ方向の寸法の問
題は解決する。しかし、ステッピングモータ内部のロー
タである永久磁石と一体的にミラーが取り付けられてい
るので、ミラーの大きさや、設置面、揺動角度などの設
計の良否を、光学的な設計のみならず、磁気回路の設計
からも判断しなければならない。即ち、ミラー周辺の設
計と光学的な設計と磁器回路の設計との３つの設計のバ
ランスをとりながら装置全体の設計を行わなければなら
ない。従って制限ファクターが多くなってしまうために
装置の設計が困難になってしまう。

【００１９】本来、ステッピングモータを只単に応用し
ただけのこのような構造のスキャナの走査機構では、必
ず永久磁石とコイルとを必要としているために、これら
の必須要素に起因するコストアップは避けられない、と
いう問題もある。

【００２０】又、ステッピングモータを駆動するには複
数のコイルに流す電流を順次切り換えて回転磁界を作る
必要があり、単相の駆動パルスによる励磁は不可能であ
る。換言すれば、複相の駆動パルスを得るために専用の
コントロールＩＣやトランジスタなどによるスイッチン
グ回路と、この回路に切り換え電流を供給するために専
用に用いられるパルスジェネレータによるパルス発生回
路とが必要である。このため、駆動回路が複雑になり、
コストアップを招く欠点がある。

【００２１】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、永久磁石
や揺動角度を規制する規制部材、或いは高価でかさばる
多面鏡等を必要とせず、部品点数が少なく低コストで小
型なスキャナの走査機構を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】従って本発明によるスキ
ャナの走査機構は、離れた位置にある光学的記号を横切
って光ビームで走査することにより前記光学的記号を読
み取るスキャナにおいて、光ビームが光学的記号を走査
するように光ビームを変位させる走査要素と、この走査
要素を回動可能に支持する弾性体よりなる支持部材と、
前記走査要素に連結された連結部材と、この連結部材を
変位させるように連結部材上に力を作用させることによ
って、前記走査要素を回動させるアクチュエータと、を
具備し、前記走査要素の回動中心と、前記アクチュエー
タによる前記連結要素上の力の作用点とが異なっている
ことを特徴としている。また、アクチュエータが、交流
的な単相の波形を有するパルスによって駆動されること
をも特徴としている。

【００２３】

【作用】アクチュエータが連結部材に力を作用させるこ
とにより、この力の作用点と異なる軸を中心として走査
要素が回動する。この走査要素の回動によって光ビーム
が変位して光学的記号を走査する。

【００２４】アクチュエータは交流的な単相の波形であ
るパルスによって駆動される。このパルスの振幅によっ
てアクチュエータは連結部材を変位させる。この連結部
材の変位は、連結部材にかかる力の作用点と走査要素の
回動中心との距離によって走査要素の回動変位に転換さ
れ、走査要素は前述のパルスに応じた所定の周波数で回
動する。この周波数は、支持部材のばね定数と走査要素
の慣性モーメントとで定まる共振周波数と一致している
ことが好ましい。この様な周波数での走査要素の回動に
よって、バーコード等の光学的記号が光ビームによって
走査される。

【００２５】

【実施例】以下に、図１乃至図５を参照して本発明によ
るスキャナの走査機構の第１実施例を説明する。

【００２６】図１において、符号２は、本実施例のスキ
ャナを示す。このスキャナ２の外観は、図１に示すよう
なハンドヘルド型で、かつ、光学的記号としてのバーコ
ードを狙いやすいピストル型に形成されている。このス
キャナ２は銃身部４を具備している。この銃身部４の内
部には、後述するスキャンユニットが収納されている。
この銃身部４の前端部には開口が形成されており、この
開口部には、銃身部４内部のスキャンユニットからのレ
ーザ光が射出し得るように透明なウィンドウ６が取り付
けられている。

【００２７】この銃身部４の下部には、使用者の手８に
よって握られる銃把部１０が固着されている。この銃把
部１０の前端部にはトリガースイッチ１２が設けられて
いる。銃把部１０の下端部からは、電気ケーブル１４が
延出している。この電気ケーブル１４の図示しない一端
部は銃身部４内部のスキャンユニットに電気的に接続さ
れている。又、この電気ケーブル１４は、銃把部１０内
においてトリガースイッチ１２とも電気的に接続されて
おり、スキャンユニットへの電流のオン・オフがトリガ
ースイッチ１２によって行われる。この電気ケーブル１
４の他端部は復号モジュール１６に接続されている。こ
の復号モジュール１６は、コンピュータなどのホスト装
置１８に電気的に接続されている。

【００２８】銃身部４の内部に収納されたスキャンユニ
ット（走査機構）を図２において符号２０で示す。この
スキャンユニット２０は、４本のプラグピン２２を介し
て銃身部４内に取り付けられている。このスキャンユニ
ット２０は、図示しない種々の電気部品が実装された基
板２４と、光学システム２６と、スキャン機構２８とを
具備している。

【００２９】光学システム２６は、プラグピン２２を一
体的にモールド形成したブロック３０と、このブロック
３０に組み付けられた可視半導体レーザ３２と、放熱板
３４と、光学系３６と、バーコードからの散乱反射光に
視域を持つ図示しないフォトダイオードとから構成され
ている。

【００３０】スキャン機構２８は、保持部材３８を具備
している。この保持部材３８は取り付け板４０を介して
基板２４に固着されている。保持部材３８の両端部に
は、ブラケット４２，４４が形成されている。

【００３１】各々のブラケット４２，４４には、板ばね
４８の両端部が固定ビス５２，５４によって固定されて
いる。この板ばね４８はほぼ直角となるようにその中央
部で折曲されており、この結果、図２に示すように上部
から見るとほぼＬ字形状になっている。板ばね４８の折
曲された中央部は、割りピン５６内に挟み込まれてい
る。なお、便宜上、この板ばね４８において割りピン５
６と一方の固定ビス５２との間の部分を第１の部分４８
ａと称し、割りピン５６と他方の固定ビス５４との間の
部分を第２の部分４８ｂと称する。

【００３２】この板ばね４８は、常磁性体よりなる薄い
金属板によって形成されている。この板ばね４８の材料
としては、例えばゼンマイによく用いられる炭素工具鋼
帯鋼、即ちＪＩＳにおいて「ＳＫ材」と称される縦弾性
係数２２０×１０³ Ｎ／ｍｍ^２の材料等があげられる。
本実施例では、板ばね４８は支持部材と連結部材とを兼
用している。

【００３３】この板ばね４８には、図３に示すようにく
びれ部５８が形成されている。この結果、板ばね４８の
幅方向の寸法は均一ではなく、図中右側のほうが左側よ
りも広くなっている。又、板ばね４８には、矩形穴部６
０が形成されている。

【００３４】この矩形穴部６０には、モールド形成され
たミラーホルダ６２の一部が入り込んでいる。このミラ
ーホルダ６２は、図２に示すように割りピン５６によっ
て板ばね４８に連結されている。このミラーホルダ６２
は、走査要素であるスキャニングミラー（以下、単にミ
ラーと称する）６４を保持している。このミラー６４は
モールドによって緩やかに湾曲して形成されており、表
面は曲面６８となっている。このミラー６４のほぼ中央
部には、凹部７０が形成されている。この凹部７０の底
面は平面７２となっている。曲面６８及び平面７２は、
アルミ蒸着されて鏡の役目を果している。

【００３５】保持部材３８には第１及び第２の長穴７
４，７６を夫々有する第１及び第２の調節板７８，８０
を介して電磁石８２が取り付けられている。電磁石８２
は鉄心８４及びコイル８６を有している。この鉄心８４
は、割りピン５６と一方の固定ビス５２と間に配置され
ており、この間での板ばね４８の部分、即ち第１の部分
４８ａに近接している。この鉄心８４と板ばね４８との
間隔が最適となるように、即ち、鉄心８４が板ばね４８
を効率よく吸引するように、電磁石８２は位置調節が可
能となっている。電磁石８２の位置調節は、図２中のＡ
方向においては第１の調節板７８の第１の長穴７４の適
当なところでビス８８を締めて行い、Ｂ方向においては
第２の調節板８０の第２の長穴７６を締めるビス９０で
行う。なお、電磁石８２の吸引力を乱さないために、第
１及び第２の調節板７８，８０は非磁性材料よりなって
いる。

【００３６】図１に示すトリガースイッチ１２がオンさ
れたときには、基板２４に実装された駆動パルス生成回
路９２（図４参照）により生成される単相の駆動パルス
が電磁石８２に供給される。

【００３７】この駆動パルス生成回路９２によるパルス
を、図５の（Ａ）に示す。駆動パルス９４の周波数は、
板ばね４８のばね定数ｋと、ミラー６４やミラーホルダ
６２などの、板ばね４８によって支持された部材（以
下、「回動部材」と称する）の慣性モーメントＩとで定
まる共振周波数と一致していることが望ましい。この共
振周波数は、“１／２π（ｋ／Ｉ）^１／２”によって与
えられる。“ｋ”は板ばね４８のばね定数、“Ｉ”は回
動部材の慣性モーメントである。この様に構成された本
実施例のスキャナの走査機構の作用を説明する。

【００３８】トリガースイッチ１２を押すと、スキャン
ユニット２０は復号モジュール１６から電気ケーブル１
４を介して通電される。すると、可視半導体レーザ３２
が発光する。この可視半導体レーザ３２の発光時の発熱
は、放熱板３４によって放熱される。

【００３９】光学系３６は前述のレーザ光が所定のビー
ム形状となるようにこのレーザ光を変換する。このビー
ム形状の微調整は、光学系３６内のレンズと可視半導体
レーザ３２との間隔を変えることによって行われる。光
学システム２６は、光学系３６から射出されたレーザ光
がミラー６４の平面７２に当たるように位置調節されて
おり、レーザ光は平面７２によって反射される。この反
射レーザ光は、ミラー６４の回動によってバーコードを
線状に走査する。このミラー６４の回動の動作の詳細は
後述する。

【００４０】バーコードからの散乱反射光は往路と同様
にウィンドウ６を通り、回動するミラー６４の曲面６８
に当たる。曲面６８に当たった光は曲面６８によって反
射・集光され、光学システム２６内のフォトダイオード
に入射し、光電変換される。この光電変換によって、バ
ーコードからの散乱反射光の強弱はアナログ信号で得ら
れる。このアナログ信号は復号モジュール１６でＡ／Ｄ
変換され、バーコードの情報が読み取られる。

【００４１】スキャナ２外部のホスト装置１８は、主と
してデータ記憶装置として機能し、その後の処理のため
に復号モジュール１６が生成したバーコードデータを記
憶する。ミラー６４の回動動作の詳細を以下に説明す
る。

【００４２】スキャンユニット２０に通電がなされ、可
視半導体レーザ３２が発光すると、この発光と同時にコ
イル８６には図４に示す駆動パルス生成回路９２から図
５の（Ａ）に示す矩形波の駆動電流が供給される。この
矩形波電流が（＋ＶB ）の状態では電磁石８２は励磁さ
れ、鉄心８４は、常磁性体の板ばね４８を割りピン５６
と一方の固定ビス５２との間で直接吸引する。この吸引
によって、板ばね４８の第１の部分４８ａは凹型に湾曲
変形する。この湾曲変形は、割りピン５６およびミラー
ホルダ６２を介して、ミラー６４を矢印Ｃで示すように
回動させる。又、板ばね４８の両端部は固定ビス５２，
５４によって拘束されているため、板ばね４８の第１の
部分４８ａの凹型の湾曲変形は、第２の部分４８ｂを凸
型に湾曲変形させる。換言すれば、板ばね４８は、その
折曲部を中心として、第１の部分４８ａと第２の部分４
８ｂとで対称的に変形する。

【００４３】矩形波電流オフ（０）の状態では、電磁石
８２は吸引力を失い、板ばね４８は蓄積したエネルギー
を解放するのでミラー６４は基準位置を通り過ぎ、減衰
しながら元の位置に近付いてくる。このような振動の間
に、板ばね４８の両端は交互に凹型と凸型とになる。言
い換えれば板ばね４８は電磁石８２の吸引方向とは逆の
位置で最大変位となり、再び電磁石８２に近接してく
る。この近接時に同調させ、再び矩形波電流をオンにす
ると、ミラー６４の回動は効率よく減衰せずに続くこと
になる。即ち、駆動パルスの周波数は、１／２π（ｋ／
Ｉ）^1/2 （ｋ；板ばね４８のばね定数、Ｉ；回動部材の
慣性モーメント）の共振周波数から選ぶことが好ましい
訳である。

【００４４】なお、板ばね４８と電磁石８２との間の位
置調節（ギャップ調節）は、上式の駆動パルスを電磁石
に加えておき、最も回動角度が大きくなる共振位置で、
緩めていたビス８８を固定することにより行う。

【００４５】本実施例のスキャナの走査機構の効果を見
るために、厚さ０．０５ｍｍで板ばね４８を作成して実
験を行ったところ、約５４Ｈｚで回動角度が約２５度の
スキャン性能を得た。励磁パルスとしてはピーク電圧
２．４Ｖで５４Ｈｚ、デューティー比５０％の矩形波電
流を流したところ、消費電流は約１５ｍＡであった。電
磁石の発熱は消費電流が低いのと間欠の通電波形である
ことからほとんど問題ないレベルであった。また、市販
のステッピングモータを用いたバーコードスキャナのス
キャンユニットに置き換えてみたところ、問題なくバー
コードの読み取りが出来た。本実施例特有の効果を以下
に述べる。

【００４６】走査要素の支持部材と連結部材とを兼用し
た板ばね４８は、材質が玩具のゼンマイにも用いられる
ＳＫ材であり、入手性が良く安価で加工性に優れ、電磁
石８２が吸引する常磁性体の吸引片の機能をも板ばね４
８自体に兼ね備えさせたため、部品点数の削減によるコ
ストダウンと信頼性の向上をはかることが出来る。な
お、板ばね４８は本実施例のように必ずしも常磁性体で
ある必要はなく、マイラーなどのプラスチックシートや
リン青銅板などの非磁性体で製作し、鉄心８４の吸引片
を非磁性体に張り付けるようにしても良い。

【００４７】また、本実施例の効果の一つとしては板ば
ね４８と電磁石８２の間のギャップ調整機構を設けてあ
るので、このギャップを調整することによって、スキャ
ン角度の調整や最適化が出来る点が挙げられる。

【００４８】なお、本実施例では一定振幅の矩形波電流
で電磁石８２を励磁しているが、目的とする性能が得ら
れれば、正弦波や三角波などの何等かの励磁パルスで良
いことはいうまでもない。例えば、本実施例の駆動波形
（図５の（Ａ）参照）では鉄心８４に常に一方向の磁界
が作用し、長時間の使用を重ねると、鉄心８４が磁化さ
れたり残留磁束を生じたりして、スキャン性能が劣化す
る可能性がある。

【００４９】この対策としては、電磁石８２に流す電流
の波形を、図５の（Ｂ）に示すように複振幅を持つ間欠
的な矩形波の駆動波形とすること等が考えられる。この
様な波形にすれば、板ばね４８の吸引時の電磁石８２内
の磁束は一つのパルス内で反転されるので、磁化方向や
残留磁束は常に相殺される。

【００５０】又、電磁石８２に流す電流の波形を不連続
であり振幅が可変である励磁パルスとし、ホール素子や
フォトインタラプタなどのミラー６４の位置センサを設
けてミラー６４の位置を検出し、これに応じた可変の励
磁パルスで電磁石８２を励磁しても良い。この駆動方式
であれば、さらに低消費電力化が可能になる。次に図６
および図７を参照して第２実施例を説明する。なお、第
１実施例と同一な部分は説明を省略し、異なる部分のみ
を説明する。

【００５１】図６に示すように、走査要素であるミラー
９６はプラスチックシートを素材とし、真空形成法にて
製作したもので曲面９８と平面１００とが形成してあ
る。この曲面９８と平面１００とには、光源である可視
半導体レーザ３２（図２に図示）の波長に対して反射率
の高い金の蒸着が施してあり、反射面となっている。

【００５２】ミラー９６の裏面には樹脂性のコマ１０２
が接着されている。このコマ１０２には、垂直方向に延
出した図示しない貫通穴が形成されており、この貫通穴
には、支持部材である樹脂性のトーションバー１０４が
圧入されている。トーションバー１０４の下端はフラン
ジになっており、基板２４に固定されている。このトー
ションバー１０４の上端には、図７に示すタップ穴１０
６が形成されており、このタップ穴１０６には、基板２
４に固定された地板１０８を介して小ねじ１１０が捩じ
込まれている。

【００５３】コマ１０２の下面には、連結部材であるレ
バー１１２の基端部が接続されている。レバー１１２の
先端部には、常磁性体金属の吸着部１１４が設けられて
いる。この吸着部１１４は、鉄心１１６を有する電磁石
１１８が向き合っている。

【００５４】バーコードの走査時には、基板２４に固定
されている電磁石１１８に基板２４の駆動回路から第１
実施例と同様な励磁パルス（図５の（Ａ）参照）を有す
る電流が供給されるようになっている。この他の構成
は、第１実施例と同様である。このように構成された第
２実施例の作用を以下に説明する。

【００５５】励磁パルスが基板２４の回路から電磁石１
１８に流れると、電磁石１１８の鉄心１１６には電磁力
が生じる。この電磁力によってレバー１１２の吸着部１
１４が吸引されると、トーションバー１０４の捩じり弾
性力に反してミラー９６が回転する。励磁パルスがオフ
になると、電磁石１１８は電磁力を失い、トーションバ
ー１０４は蓄積したエネルギーを解放し、吸引方向と逆
の捩じり方向に回転する。この後、再び吸引方向に向か
ってレバー１１２が回転し、吸着部１１４が電磁石１１
８に接近する。この電磁石１１８に対する吸着部１１４
の接近に同調させ、再び励磁パルスをオンにすると、ミ
ラー９６の回動は効率良く、減衰せずに続くことにな
る。

【００５６】以上の通りに励磁パルスのオンとオフの繰
り返しでミラーの回動を行う。このとき、効率的な回動
にするためには、第１実施例のように励磁パルスの周波
数を１／２π（ｋ／Ｉ）^1/2 の共振周波数から選ぶこと
が好ましい。この式から、ばね定数ｋや回動部材の慣性
モーメントＩを変えることができれば、駆動励磁パルス
に対してスキャンユニットの最適な調節ができることが
分る。

【００５７】本実施例では、小ねじ１１０を捩じ込むと
地板１０８と基板２４との間でのトーションバー１０４
のテンションは増し、小ねじ１１０を緩めると、テンシ
ョンは減るようになっており、小ねじ１１０の調節によ
ってばね定数が変えられるようになっている。本実施例
によれば、以下に記す効果を奏することができる。

【００５８】支持部材であるトーションバー１０４は、
第１実施例の板ばね４８のようにスペースを必要としな
いので小形化に有利である。また、板ばね４８と比較し
て形状がシンプルであるので製作しやすい。

【００５９】また、本実施例では小ねじ１１０によるテ
ンションの調節によって、トーションバー１０４のばね
定数ｋが変えられるので一定の駆動励磁パルスに対し
て、スキャンユニットの回動特性を最適にするように調
節ができる。したがって、この調節で製品の走査性能を
ばらつきを少なくすることが可能で、製品の品質が向上
する。

【００６０】本発明では上記２つの実施例に限定される
ことなく、様々な実施例・変形例が可能である。例え
ば、２つの実施例においては、駆動アクチュエータとし
て電磁石を用いているが、その他のアクチュエータ、例
えば、圧電素子やエアーシリンダ、ソレノイドなどのア
クチュエータを用いることも可能である。

【００６１】

【発明の効果】本発明は従来例のようにモータの回転シ
ャフトに反射鏡を取り付ける構成ではなく、シャフトと
駆動手段の高さ方向の寸法が大きくならないレイアウト
であるので、高さ方向の寸法を小さくしてスキャナの小
型化を計れる。また、本発明では永久磁石を用いておら
ず、さらに回動角度を規制する位置決め部材や高価でか
さばる多面鏡もないので、これらの部品分の小形化が可
能であると共に、部品点数を少なくしたことにより、低
コスト化したスキャナの走査機構を提供することができ
る。

【００６２】また、本発明はステッピングモータを用い
た従来例のように複相の駆動パルスを生じさせるような
複雑で高価な駆動回路を必要とせず、単純な単相の駆動
パルス発生回路で良いので、駆動回路が汎用の電子部品
で構成でき、低コスト化したスキャナの走査機構を提供
することができる。

【００６３】さらに別の効果としては、スキャンユニッ
ト内の支持部材のばね定数を高くすることにより、共振
周波数を容易に高めることができ、これに対応した単相
の駆動パルス発生回路を比較的簡単に製作できるので高
スキャンレートのスキャナを容易に実現出来る、といっ
た効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による走査機構を有するスキャナの第１
実施例を示す斜視図。

【図２】図１に示すスキャナの走査機構を示す上面図。

【図３】図２に示す走査機構の側面図。

【図４】駆動パルス生成回路を示す回路図。

【図５】図４に示す回路によって生成されるパルスを示
す図であり、（Ａ）は通常の駆動波形を示す図、（Ｂ）
は鉄心の磁化対策を考慮した際の駆動波形を示す図。

【図６】本発明によるスキャナの走査機構の第２実施例
を示す斜視図。

【図７】図６に示す走査機構の側面図。

【図８】従来のタッチ式のスキャナを示す斜視図。

【図９】従来のレーザ式のスキャナの走査機構の作用を
説明するための図。

【図１０】多面鏡を用いた従来のスキャナの走査機構を
示す斜視図。

【図１１】一面鏡を用いた従来のスキャナの走査機構を
示す断面図。

【図１２】偏平形状のロータにミラーを取り付けた従来
のスキャナの走査機構を示す断面図。

【図１３】ロータを構成するハウジングにミラーを取り
付けた従来のスキャナの走査機構を示す断面図。

【図１４】図１３に示す走査機構を示す別の断面図。

【符号の説明】

２…スキャナ、２０…スキャンユニット、２６…光学シ
ステム、２８…スキャン機構、４８…板ばね、５６…割
りピン、６４…ミラー、６８…曲面、７２…平面、７８
…第１の調節板、８０…第２の調節板、８２…電磁石、
８４…鉄心、８６…コイル、９２…駆動パルス生成回
路、９４…駆動パルス。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】離れた位置にある光学的記号を横切って
光ビームで走査することにより前記光学的記号を読み取
るスキャナにおいて、光ビームが光学的記号を走査する
ように光ビームを変位させる走査要素と、この走査要素
を回動可能に支持する弾性体よりなる支持部材と、前記
走査要素に連結された連結部材と、この連結部材を変位
させるように連結部材上に力を作用させることによっ
て、前記走査要素を回動させるアクチュエータと、を具
備し、前記走査要素の回動中心と、前記アクチュエータ
による前記連結要素上の力の作用点とが異なっているこ
とを特徴とするスキャナの走査機構。
【請求項２】前記アクチュエータは、交流的な単相の
波形を有するパルスによって駆動されることを特徴とす
る請求項１に記載のスキャナの走査機構。