JPH09230275A

JPH09230275A - 光走査装置

Info

Publication number: JPH09230275A
Application number: JP3192296A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Bessho; 芳則別所; Yasuisa Kobayashi; 靖功小林
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1996-02-20
Filing date: 1996-02-20
Publication date: 1997-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】ハウジングに固定した部分でのトーションバ
ネの断線を防止し、耐久性に優れ、かつ小型軽量化され
た安価な光走査装置を提供する。【解決手段】トーションバネ５は、引っ張られた状態
で、固定治具２によってハウジング１に取り付けられ、
その中央付近には、磁石付きミラー３が固定されてい
る。トーションバネ５がハウジング１に固定されたハウ
ジング固定部１３は、無電解メッキ法により、磁石付き
ミラー３が固定された中央部よりも太くなっている。ま
た、トーションバネ５は、中央部分からハウジング固定
部１３に近づくにつれて、しだいに線径が太くなり、い
わゆるテーパ状にメッキ皮膜が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザープリン
タ、バーコードリーダー、レーザースキャンマイクロメ
ーター等の事務機器や、計測機等に使用される光走査装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁石付きミラーと交流磁場を発生
させるためのコイルを備えた光走査装置としては、特開
平５−２４９４０２号公報、特開平５−２６４９１７号
公報に記載されたものがある。また、疲労限が高い超弾
性合金ワイヤを用いた光走査装置として、本出願人は、
特願平７−２９６７８８号において、図１１に示す構成
を有するものを提案している。

【０００３】図１１に示す光走査装置は、光を反射させ
るために表面が鏡面加工されている磁石付きミラー５３
が、超弾性合金の一種であるＮｉ−Ｔｉ合金からなるト
ーションバネ５５に接着固定されている。さらに、その
トーションバネ５５は、超弾性を示す所定の張力で引っ
張られた状態で、固定治具５２によってハウジング５１
に取り付けられた構成となっている。

【０００４】コア５６にはコイル５７が巻き付けてあ
り、コイル５７は、コア５６に設けられたネジ孔５８及
び、ハウジング５１に設けられた孔５４を通して、図示
しないネジによって固定されている。５９は、パルス電
流発生器である。パルス電流発生器５９とコイル５７と
は、周囲に磁界を発生させ、磁石付きミラー５３を振動
させる。そして、光源６１から出射されたレーザー光線
６０は、鏡面加工された磁石付きミラー５３によって反
射され、磁石付きミラー５３が共振することにより被走
査面６２に走査される。

【０００５】トーションバネに採用したＮｉ−Ｔｉ合金
は、いわゆる形状記憶合金の一種であり、応力及び温度
で様々な状態をとる。マルテンサイト変態開始温度、逆
変態開始温度、終了温度、及びトーションバネにかかる
張力を様々に設定することにより、安定した共振周波数
でより大きい走査角を走査することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例は、トーションバネとして採用した超弾性合金の疲
労限が高く耐久性に優れているものの、固定治具５２に
より締め付けられているトーションバネをハウジングに
固定した固定部分に応力が集中し、トーションバネが断
線する場合がたびたび発生していた。

【０００７】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、ハウジングに固定した部分の線
径を大きくし、固定部分でのトーションバネの断線を防
止し、ひいては、耐久性に優れ、かつ小型軽量化された
安価な光走査装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載の光走査装置は、レーザー
光線を出射する光源と、ハウジングに張設されたトーシ
ョンバネと、そのトーションバネを軸線としてそのトー
ションバネに揺動可能に支持され前記レーザー光線を反
射させる磁石付きミラーと、前記磁石付きミラーを振動
させるために交番磁界を発生するコイルとから構成され
ていて、前記トーションバネの前記磁石付きミラーを支
持している支持部分に対して前記ハウジングに固定した
固定部分の線径を太く設定したものである。

【０００９】これによれば、前記コイルに交番電流を流
すとコイル周辺には交番電流に応じた交番磁界が発生す
る。この交番磁界は、トーションバネに固定された磁石
付きミラーにトルクを与え、トーションバネにはねじり
応力が発生する。つまり、磁石付きミラ−は交番磁界に
よりトルクを、またト−ションバネにより復元力をうけ
るので、前記コイルに周期的な交番電流を流した場合、
前記磁石付きミラ−を振動させることができる。特に、
トーションバネ及び磁石付きミラーからなる振動系の機
械的固有振動数と、前記交番電流の周波数とが一致した
場合には共振が起こり、振幅を最大にできる。このよう
な構成にすれば、入射するレーザー光線の走査角度を大
きくすることができる。また、トーションバネのハウジ
ングへの固定部分の線径を太くしているため、駆動時に
おける固定部分への応力集中が極力低く抑えられ、長寿
命の光走査装置を提供できる。

【００１０】また、請求項２に記載の光走査装置は、前
記トーションバネが、前記支持部分から前記固定部分に
近づくにつれて、線径がしだいに太くなるように構成さ
れている。このため、駆動時に前記固定部分近傍にかか
る応力集中がさらに緩和され、極めて耐久性に優れた光
走査装置を提供できる。

【００１１】さらに、請求項３に記載の光走査装置は、
トーションバネの線径を太くするために、無電解メッキ
法を用いている。従って、簡便で安価な方法で耐久性に
優れた光走査装置を提供できる。

【００１２】また、請求項４に記載の光走査装置は、前
記トーションバネに超弾性合金を採用している。超弾性
合金は、疲労限が高いので、さらに耐久性に優れた光走
査装置を提供できる。

【００１３】さらに、請求項５に記載の光走査装置は、
トーションバネが室温以下で相変態を生じるＮｉ−Ｔｉ
系あるいはＣｕ−Ｚｎ系からなる超弾性合金からなって
いる。これらの合金は特に疲労限が高く、また、室温以
下で相変態を起こすように設定されているため、比較的
小さい張力でオーステナイト相及びマルテンサイト相を
選択でき、かつ、両相における前記トーションバネの弾
性係数が、室温の温度変化に対して、ほとんど影響を受
けない。従って、室温の変化に対して安定した共振振動
数で光走査することができる。

【００１４】また、請求項６に記載の光走査装置は、前
記トーションバネが、オーステナイト相を維持し得る張
力で前記ハウジングに張設されている。このため、室温
の変化にも大きく左右されず、安定した周波数で光を走
査することができる。

【００１５】さらに、請求項７に記載の光走査装置は、
前記トーションバネが、その応力−歪率曲線の勾配がゼ
ロになる張力、即ち、応力誘起マルテンサイト変態を引
き起こす張力を与えられて前記ハウジングに張設されて
いる。従って、トーションバネは、応力誘起マルテンサ
イト相が発生した状態で固定され、通常のオーステナイ
ト相より弾性率が低く、かつ、室温が変化してもその弾
性率はほぼ一定に保たれる。このため、同じ大きさの交
番磁界でも、より大きい振れ角が得られ、安定した共振
周波数でより大きい走査角で走査することができる。

【００１６】また、請求項８に記載の光走査装置は、前
記コイルが前記ハウジングに対して着脱可能で、かつ前
記磁石付きミラーの周囲に任意配置されるように構成さ
れている。このような構成にすれば、限られた空間内で
も自由に配置でき、外部に置かれたコイルからの交番磁
界は、前記磁石付きミラー及び前記トーションバネから
なる系に対して、空間の制限を受けずに所望の共振周波
数で共振振動を起こさせ、光を走査することができる。

【００１７】さらに、請求項９に記載の光走査装置は、
前記コイルに流す電流波形を矩形波形としている。この
ような駆動波形を用いれば、トーションバネの弾性復元
力が最大になるまで磁石付きミラーにトルクを与えるこ
とができるので、走査幅を最大にすることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１９】図１は、本実施形態の光走査装置の構造を
示すものである。トーションバネ５は、図３に示す張力
（矢印ａあるいはｂで指示）で引っ張られた状態で、固
定治具２によってハウジング１に取り付けられている。
そして、トーションバネ５の中央付近には、磁石付きミ
ラー３が、図示しない接着剤にて固定されている。磁石
付きミラー３は、厚さ０．３ｍｍ、縦３ｍｍ、横６ｍｍ
のＮｉ−Ｃｏ（ニッケルコバルト）またはＳｍ−Ｃｏ
（サマリュウムコバルト）からなる。トーションバネ５
は、超弾性合金（例えばＮｉ−Ｔｉ合金）からなり、中
央部の線径は約１４０μｍ、長さが約１０ｍｍである。
そして、そのトーションバネ５がハウジング１に固定さ
れた部分は、無電解メッキ法等により、磁石付きミラー
３が固定された中央部よりも太くなっている。このハウ
ジングとの固定部分が、ハウジング固定部１３である。

【００２０】一方、コア６には、コイル７が、例えば約
３００ターン巻きつけられている。コイル７は、コア６
に設けられたネジ孔８及びハウジング１に設けられた孔
４を通して、図示しないネジによってハウジング１に固
定されている。そして、このコイル７の巻き線の両端に
は、パルス電流発生器９が接続されており、パルス電流
発生器９により、例えば３Ｖで１００ｍＡ程度の電流を
コイルに流すと、交番磁界が発生し、磁石付きミラー３
が振動する。光源１１より発射されたレーザー光線１０
は、磁石付きミラー３によって反射され、磁石付きミラ
ー３が共振することにより被走査面１２に走査される。

【００２１】トーションバネ５のハウジング固定部１３
は、無電解メッキ法で形成するのが最も安価でかつ簡単
である。無電解メッキ皮膜は、トーションバネ５の材質
によって様々に選択可能であるが、Ｎｉ−Ｔｉ合金の場
合、Ｎｉメッキを行うのが望ましい。その方法の一例を
図８及び図９で説明する。

【００２２】まず、メッキを行う超弾性合金８１の両端
部を、アルカリ脱脂、酸活性化処理等の前処理を施した
後、図８に示すように、超弾性合金８１を保持具８３に
固定し、メッキ必要部分をメッキ液８２に浸漬する。メ
ッキ液は、一般的な無電解Ｎｉメッキ液（Ｎｉ−Ｐ、Ｎ
ｉ−Ｂ等）でよい。無電解Ｎｉ−Ｐメッキの場合、浴組
成にもよるが、一般に浴温８５〜９５℃、ｐＨ４．５程
度で、１５〜２０μｍ／ｈｒのメッキ速度で皮膜形成さ
れる。

【００２３】図８では、一端ずつハウジング固定部１３
を形成する方法を図示しているが、例えば、超弾性合金
８１を中央部から２つ折りにして両端を同時にメッキす
ることも可能である。

【００２４】超弾性合金８１を所定時間メッキ液中に浸
漬することにより、図９に示すように、所望の線径のハ
ウジング固定部１３を有するトーションバネ５を形成さ
せることができる。超弾性合金８１の線径や使用条件に
もよるが、約φ５０μｍ〜１ｍｍ程度の範囲で、必要と
するハウジング固定部１３の線径を選択できる。

【００２５】メッキされない超弾性合金８１の中央部分
とハウジング固定部１３との境界は、通常の方法では段
差が生ずるため、メッキ中に超弾性合金８１を連続的に
少しずつ上昇させ、徐々に浴外に出してやることによ
り、中央部分からハウジング固定部１３に近づくにつれ
て、しだいに線径を太くすることができ、いわゆるテー
パ状にメッキ皮膜が形成される。そのためには、図８に
おいて、保持具８３を連続的に上下に移動可能に構成す
ればよい。このように、テーパ状に形成することによ
り、駆動時の応力集中をさらに緩和することができ、ひ
いてはトーションバネ５の断線防止に有効に作用する。

【００２６】なお、ハウジング固定部１３の長さは、こ
の方法では精密に所定長さを得ることは難しいため、あ
らかじめ少し長めにメッキ部分を作製しておき、後で所
定の長さに切断する方がよい。

【００２７】さらに、無電解Ｎｉ−Ｐ皮膜は、熱処理に
より硬化する特性を有するため、特にハウジング固定部
１３を高硬度に設定したい場合には、メッキ部分を約３
００℃で１時間ほど熱処理すれば、ビッカース硬度９０
０〜１０００程度の高硬度のハウジング固定部１３が得
られる。但し、熱処理により超弾性合金の形状記憶効果
が変化する可能性があるため、できる限り局部加熱によ
る熱処理を実施することが望ましい。

【００２８】前記実施形態では、ハウジング固定部１３
の形成のために、無電解メッキを用いる方法を記述した
が、この他にも、例えば、セラミックや金属溶射法、樹
脂コーティング法等、様々な方法が考えられる。

【００２９】次に、トーションバネ５の材料に採用した
超弾性合金について説明する。ここで採用したＮｉ−Ｔ
ｉ合金等の超弾性合金は、いわゆる形状記憶合金の一種
であり、応力及び温度によって様々な状態をとる。請求
項６に記載された光走査装置は、トーションバネ５が図
３における矢印ａの張力で固定された場合で、請求項７
に記載された光走査装置は、矢印ｂの張力で固定された
場合である。いずれの場合も、相変態のメカニズムに関
わっているので、形状記憶合金の相変態を中心に説明す
る。

【００３０】形状記憶合金は、図２に示す逆変態開始温
度Ａｓ点及び逆変態終了温度Ａｆ点を境に、形状記憶領
域と超弾性領域に分かれる。逆変態開始温度Ａｓ以下で
使用する場合は、いわゆる形状記憶効果を示し、逆変態
終了温度Ａｆ点以上の温度で使用する場合は、超弾性効
果を示すものである。変態温度とは、合金のオーステナ
イト相（図４（ｂ）の（１）の状態、及び図２のγの状
態）からマルテンサイト相（図４の（ｂ）の（２）、
（３）の状態及び図２のα、βの状態）へ変化する際の
温度のことで、逆変態温度とは逆にマルテンサイト相か
らオーステナイト相へ変化する際の温度である。形状記
憶合金におけるマルテンサイト変態は、図２及び図４に
示すように、温度でも応力でも起こりうるものである。
本実施形態では、特に応力で引き起こされる応力誘起変
態を利用している。

【００３１】通常の金属材料と超弾性合金とのせん断応
力負荷時の変形における差異を、図４の模式図に従って
説明する。通常の金属材料では、せん断応力が限界以上
にかかった場合、図４の（ａ）に示すように、原子が隣
接にすべり、せん断歪みが発生する。この歪みは、外力
を除去しても、エネルギー的に安定なため、もとに戻る
ことはない。つまり、繰り返し応力によって、この歪み
は蓄積され、最後には一般に金属疲労と呼ばれる破壊に
至るのである。一方、超弾性合金の場合は、図４の
（ｂ）に示すように、外力によって相変態がおこり、応
力誘起マルテンサイト相、すなわち超弾性領域へと移行
する。この際、結晶構造は変形するが、通常金属の原子
のように隣接にすべることはない。また、外力が除去さ
れた場合、逆変態温度以上のマルテンサイト相（図２の
β）はエネルギー的に不安定なため、再びオーステナイ
ト相（図２のγ）に戻ろうとする。従って、通常金属が
破壊にいたる程度の繰り返し応力が加わっても、超弾性
合金の場合は、結晶構造が変わる相変化を起こすだけで
破壊に至ることはない。

【００３２】本発明は、超弾性合金のこのような性質を
巧みに利用したものである。つまり、請求項６の光走査
装置では、トーションバネ５にほぼオーステナイト相に
とどまる張力を与え、その状態で繰り返しトーションを
与えている。つまり、図４の（ｂ）の（１）、（２）を
繰り返し往復させているのである。

【００３３】さらに、請求項７の光走査装置では、トー
ションバネ５に、より大きい引っ張り張力を与え、完全
にマルテンサイト相（超弾性領域）へと応力誘起変態を
起こさせ、その状態で固定し繰り返しトーションを与え
ている。つまり、図４の（ｂ）の（２）、（３）を繰り
返し往復させているのである。この場合、マルテンサイ
ト相での弾性率は、オーステナイト相での弾性率より小
さいため（図６）、磁石付きミラーは同じ交番磁界でも
より大きく振れるのである。

【００３４】また、超弾性合金の逆変態温度は、図５に
示すように、例えばＮｉ−Ｔｉの場合、Ｎｉ濃度や不純
物の混入で自由に設計できる。例えば、Ｎｉ濃度を５
０．６％程度にすると、逆変態温度がほぼ０℃の超弾性
合金ができる。また、不純物としてＣｏを微少量混入し
ても、逆変態温度がほぼ０℃の超弾性合金ができる。つ
まり、逆変態終了温度Ａｆ点を０℃に設定し、室温で所
定の張力を与えれば、比較的簡単に超弾性領域に入り、
図２の両矢印で示すように多少の室温の変化があっても
その領域からはずれることはない。

【００３５】さらに、超弾性領域の温度変化における弾
性率の安定性を示すため、図６にこの合金の弾性率と温
度の関係を示す。（ａ）は無負荷時つまり張力０の時の
弾性率と温度の関係、（ｂ）は所定の張力が負荷された
場合の弾性率と温度の関係である。変態点では、弾性率
は急激に変化するが、マルテンサイト相、及びオーステ
ナイト相の中では、安定したほぼ一定値をとる。つま
り、超弾性領域で繰り返しトーションがかかった場合で
も、その時の弾性率が周囲（主として室温）の温度変化
に対して安定なため、その共振周波数の安定性も保証さ
れるのである。

【００３６】次に、上記の構成の光走査装置の動作につ
いて、説明する。

【００３７】コイル７に、パルス電流発生器９によりパ
ルス電流を流すと、コイル７の前方及び後方には、図７
の（ａ）及び（ｂ）に示すように、いわゆる交番磁界が
できる。そして中心がトーションバネ５に固定され、か
つ前記コイル７の前方に設置されている磁石付きミラー
３は、交番磁界によりＭＨｃｏｓθのトルクを受ける
（Ｍは磁石付きミラー３の磁気モーメント、Ｈは磁界の
強さ、θはふれ角。）。また、ねじれ角θの場合トーシ
ョンバネ５による復元力ｋθも同時に受ける。さらに、
磁石付きミラー３が高速に振動する場合、空気との摩擦
抵抗及びトーションバネ内部の摩擦抵抗等によって、ｄ
θ/ｄｔに比例した減衰力も受けることになる。そして
前記トルクが周期的（角振動数ω）に加わると、前記磁
石付きミラー３は、ねじり振動をはじめる。この振動系
を方程式で表すと以下に示す数式１になる。

【００３８】

【数１】

【００３９】これは、減衰振動系に強制力が加わった場
合の方程式で、その一般解は以下のような数式２で表さ
れる。

【００４０】

【数２】

【００４１】すなわち、電流の周波数ωと、磁石付きミ
ラー及びトーションバネからなる機械系の固有振動数ω
₀とが一致した場合に、いわゆる共振状態となり、最大
のふれ角になる。本実施形態の場合、コイルにかける電
圧が３Ｖ、コイル電流が約１００ｍＡで、約８００Ｈｚ
で共振し、そのふれ角は約５０度、すなわち走査角約１
００度でレーザー光を走査するのである。

【００４２】前記実施形態は、光走査装置を実現した一
例であり、当業者は本発明の趣旨を逸脱しない限り、様
々な変形を行うことができる。

【００４３】例えば、前記実施形態では超弾性合金であ
るＮｉ−Ｔｉ合金を用いて実現したが、Ａｇ−Ｃｄ、Ａ
ｕ−Ｃｄ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ａ
ｌ、Ｆｅ−Ｐｔ等、応力誘起相変態を起こす超弾性合金
ならば、いずれを採用してもよい。

【００４４】また、本実施形態では、走査角１００度、
走査周波数８００Ｈｚを例にとって説明したが、前記合
金からなるトーションバネの線径φや磁石付きミラーの
質量ｍを変えることによって、さまざまな周波数の光走
査装置をつくることができる。例えば、４００Ｈｚの光
走査装置を製作する場合、周波数ｆは（ｋ／ｍ）^1/2に
比例し、バネ定数ｋはφ⁴に比例することから、φの２
乗が周波数に比例することになる。φ＝１４０μｍで共
振周波数８００Ｈｚであったことから、おおよそφ＝１
００μｍのトーションバネを上と同様な条件で用いれ
ば、およそ４００Ｈｚの光走査装置を製作することがで
きる。

【００４５】さらに、数式２の係数ＭＨ／Ｉから分かる
ように、いろいろな強さ（Ｍ）の磁石付きミラーを用い
ることで、あるいはさまざまな振幅の磁界（Ｈ＝ｎｉ，
ｎ：コイル巻線数、ｉ：電流）すなわち電流ｉを与える
ことで、対象となる電気製品、電子機器に応じて所望の
走査角を持つ光走査装置もつくることができる。

【００４６】また、本実施形態では、便宜上、コイル７
の前にトーションバネ５及び磁石付きミラー３を配置し
たが、コイル７の周辺で、交番磁界が磁石付きミラー３
の磁気モーメントＭに略直角方向に発生する箇所ならど
こに配置してもよい。

【００４７】さらに、本実施形態では、トーションバネ
５及び磁石付きミラー３が固定されたハウジング１は、
コイル７とネジ止め固定されているが、これを着脱分離
可能に配置してもよい。その結果、例えば図１０に示す
ように、コイル７、磁石付きミラー３、光源１１、被走
査面１２等を配置することも可能である。さらに、コイ
ル７と磁石付きミラー３との距離を可変とすることによ
り、交番磁界の大きさが可変となり、その結果、走査角
も可変とすることができる。

【００４８】また、本実施形態では、コイル７に流す電
流波形を矩形波とした。矩形波にすると、トーションバ
ネ５の復元力が最大になるまで磁石付きミラー３にトル
クを与えることができるので、他の電流波形に比べて走
査幅を最大にすることができる。さらに、最も低い電流
値で走査幅を最大にすることができるため、エネルギー
効率が最も良好である。しかしながら、走査幅に余裕が
あれば、ＳＩＮ波、三角波等の周期波形でも十分走査可
能である。

【００４９】また、本実施形態では、コイル７に流す電
流を最小限に止めるため、共振現象を利用して本光走査
装置を構成したが、電力に余裕があるならば共振点をは
ずして光走査装置を駆動しても機能上問題はない。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の請求項１に記載の光走査装置によれば、ハウジン
グに張設されたトーションバネの磁石付きミラーを支持
している支持部分に対して、ハウジングに固定した固定
部分の線径を太く設定したので、コイルに流した交番電
流に応じた交番磁界が磁石付きミラーに与えるトルクに
より、トーションバネにねじり応力が発生し、磁石付き
ミラーを周期的な交番電流によって振動させ、大きな走
査角度を得ると共に、駆動時におけるハウジング固定部
への応力集中を極力低く抑えることができ、長期間にわ
たっての光を走査できる。

【００５１】また、請求項２に記載の光走査装置によれ
ば、トーションバネの線径を、磁石付ミラーの支持部分
からハウジングへの固定部分に近づくにつれて、しだい
に太くなるようにしたので、駆動時にかかる応力集中が
さらに緩和され、耐久性が向上する。

【００５２】さらに、請求項３に記載の光走査装置によ
れば、トーションバネ線径を太くするために、無電解メ
ッキ法を用いたので、きわめて容易にかつ安価に耐久性
に優れた光走査装置を製作できる。

【００５３】また、請求項４に記載の光走査装置によれ
ば、トーションバネに疲労限が高い超弾性合金を採用し
たので、さらに耐久性に優れた光走査装置を提供でき
る。

【００５４】さらに、請求項５に記載の光走査装置によ
れば、トーションバネに特に疲労限の高いＮｉ−Ｔｉ系
あるいはＣｕ−Ｚｎ系の超弾性合金を採用し、室温以下
で相変態を起こすように設定したので、比較的小さい張
力でオーステナイト相及びマルテンサイト相を選択で
き、かつ、両相における前記トーションバネの弾性係数
が室温の温度変化に対して、ほとんど影響を受けないた
め、室温の変化に対して安定した共振振動数で光走査す
ることができる。

【００５５】また、請求項６に記載の光走査装置によれ
ば、トーションバネを、オーステナイト相を維持し得る
張力でハウジングに固定したので、室温の変化にも大き
く左右されず、安定した周波数で光を走査することがで
きる。

【００５６】また、請求項７に記載の光走査装置によれ
ば、前記トーションバネを、応力−歪率曲線の勾配がゼ
ロになる張力、即ち、応力誘起マルテンサイト変態を引
き起こす張力で固定したので、応力誘起マルテンサイト
相が発生した状態で固定され、通常のオーステナイト相
より弾性率が低く、室温が変化してもその弾性率はほぼ
一定に保たれるため、同じ大きさの交番磁界でも、より
大きいふれ角が得られ、安定した共振周波数でより大き
い走査角で走査することができる。

【００５７】また、請求項８に記載の光走査装置によれ
ば、前記コイルが前記ハウジングに対して着脱可能で、
かつ、前記磁石付きミラーの周囲に任意配置されるよう
にしたので、限られた空間内でも自由に配置でき、外部
に置かれたコイルからの交番磁界は、前記磁石付きミラ
ー及び前記トーションバネからなる系に対して、空間の
制限を受けずに所望の共振周波数で共振振動を起こさ
せ、光を走査することができる。

【００５８】さらに、請求項９に記載の光走査装置によ
れば、コイルに流す電流波形を矩形波形としたので、ト
ーションバネの弾性復元力が最大になるまで磁石付きミ
ラーにトルクを与えることができ、走査幅を最大にする
ことができる。さらに、低電流で走査幅を最大にできる
ため、エネルギー効率が最もよい光走査装置が提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の光走査装置の構成を示す斜視図で
ある。

【図２】本実施形態に用いた超弾性合金の温度及び応力
に対する相変態を表す図である。

【図３】本実施形態に用いた超弾性合金の応力−歪み特
性を表す図である。

【図４】本実施形態に用いた超弾性合金の相変態による
せん断歪みと、一般金属のせん断歪みを表す模式図であ
る。

【図５】本実施形態に用いた超弾性合金の変態点とＮｉ
濃度との関係を表す図である。

【図６】本実施形態に用いた超弾性合金の弾性係数の温
度特性を表す図である。

【図７】本実施形態に用いた磁石付きミラーが交番磁界
からトルクを受ける模式図である。

【図８】ハウジング固定部を無電解メッキ法で形成する
方法を示す図である。

【図９】ハウジング固定部が形成されたトーションバネ
を示す図である。

【図１０】本発明の光走査装置の他の実施形態を示す斜
視図である。

【図１１】超弾性合金からなるトーションバネと磁石付
きミラーを使用した従来の光走査装置の例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ハウジング３磁石付きミラー５トーションバネ７コイル１０レーザー光線１３ハウジング固定部８１超弾性合金

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザー光線を出射する光源と、ハウジ
ングに張設されたトーションバネと、そのトーションバ
ネを軸線としてそのトーションバネに揺動可能に支持さ
れ前記レーザー光線を反射させる磁石付きミラーと、前
記磁石付きミラーを振動させるために交番磁界を発生す
るコイルとからなる光走査装置において、前記トーションバネは、前記磁石付きミラーを支持して
いる支持部分に対して、前記ハウジングに固定した固定
部分の線径を太く設定したことを特徴とする光走査装
置。
【請求項２】前記トーションバネは、前記支持部分か
ら前記固定部分に近づくにつれて、線径がしだいに太く
なるように構成されていることを特徴とする請求項１に
記載の光走査装置。
【請求項３】前記トーションバネの線径を太くするた
めに、無電解メッキ法を用いたことを特徴とする請求項
１または２に記載の光走査装置。
【請求項４】前記トーションバネは、超弾性合金から
なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載
の光走査装置。
【請求項５】前記トーションバネは、室温以下で相変
態を生じるＮｉ−Ｔｉ系又はＣｕ−Ｚｎ系の超弾性合金
からなることを特徴とする請求項４に記載の光走査装
置。
【請求項６】前記トーションバネは、オーステナイト
相を維持しうる張力が与えられて前記ハウジングに張設
されていることを特徴とする請求項４に記載の光走査装
置。
【請求項７】前記トーションバネは、その応力−歪率
曲線の勾配がゼロになる張力、即ち、応力誘起マルテン
サイト変態を引き起こす張力が与えられて前記ハウジン
グに張設されていることを特徴とする請求項４に記載の
光走査装置。
【請求項８】前記コイルは、前記ハウジングに対して
着脱可能であり、かつ前記磁石付きミラーの周囲に任意
配置されることを特徴とする請求項１に記載の光走査装
置。
【請求項９】前記コイルには、交番磁界を発生するた
めの矩形波電流が供給されることを特徴とする請求項１
または８に記載の光走査装置。