JPH0452618A - 光線走査装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、レーザビームプリンター等に使用される光線
走査装置に関するものである。

「従来技術］ 従来、固定鏡と、その固定鏡に対向する回転軸をもつ回
転鏡と、その回転鏡を回転軸を中心に往復回転運動させ
、且つその回転角を制御する駆動手段とから成る走査ミ
ラー部を有し、前記走査ミラー部に入射されたレーザ光
か、回転鏡と固定鏡との間でジグザグ状に多重反射され
、偏向される構成の光線走査装置が特開昭６１−２１５
５１６号等に記載されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、多重反射回数１０回の場合、合計の反射
回数は１９回に達し、１回の反射率を例えば９６％とす
ると、光線走査装置で偏向され出射されるレーザ光のエ
ネルギーは４６％に減衰（０，９６”＝０．４６）する
。

また、反射率を上げるために通常用いられる誘電体反射
多層膜は、あらかじめ決められた入射角、波長、偏光方
向に対して高反射率になるように設計、製作されている
ので、入射角の条件が設計値より±５°以上ずれると高
反射率が得られなくなる。一方、光線走査装置に要求さ
れる走査範囲は、通常±３０°以上であるので、通常用
いられる誘電体反射多層膜は使えないのである。

以上のように、ジグザグ多重反射型の光線走査装置はレ
ーザ光の損失が大きい問題点かある。

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、レーザ光の損失が小さいジグザグ多重反射型
の光線走査装置の提供を目的としている。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために、本発明の光線走査装置は、
固定鏡と、その固定鏡に対向する回転軸をもつ回転鏡と
、その回転鏡を回転軸を中心に往復回転運動させ、且つ
その回転角を制御する駆動手段とから成る走査ミラー部
を有し、前記固定鏡の反射面または前記回転鏡の反射面
の少なくとも一方に、該回転鏡の回転軸からの距離に応
じて膜厚が厚くされた誘電体反射多層膜を有する。

［作用］ 上記の構成を有する本発明の光線走査装置においては、
反射面のとの位置でも高反射率か得られ、減衰か少ない
ので、多重反射回数１０回の場合、レーザ光のエネルギ
ーは全偏向域で８３％程度の減衰に抑えられる。ここで
、誘電体反射多層膜の１回毎の反射率を９９％として計
算した（０．９９＋１Ｊ＝Ｑ、８３）。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照して説明
する。

第１図は本発明の光線走査装置の一実施例を示す概略構
成図である。

１０は回転鏡であり、回転軸１２に固定されている。こ
の回転鏡１０の基板１０ｂ上の反射面１０ａには、第５
図に示すように、回転軸１２の軸線からの距離Ｘに応じ
て膜厚が厚くなる誘電体反射多層膜１１が形成されてい
る。尚、第５図は第１図のＢ−Ｂ線に従う断面図であり
、見やすくするために、厚み方向の拡大率を大きくしで
ある。

回転鏡１０は、往復回転運動の負荷を小さくするため、
レーザ光が反射されることのない部分が切りとられた台
形状に形成されている。

１８．２０は回転鏡１０の下方において、回転軸１２に
接触して配置された２個の積層圧電アクチュエータであ
る。その２個の接触点を結ぶ線分は、回転軸１２によっ
て直交して２等分される位置関係にある。２個の積層圧
電アクチュエータの回転軸１２に接触していない他端は
、図示されない機枠に固定されている。２個の積層圧電
アクチュエータは、駆動系制御回路１６から電圧が加え
られるとその長さか伸び、回転軸１２に偶力を加え、回
転軸１２とそれに付けられた回転鏡１０を矢印の方向に
往復回転運動させる。

１４は固定鏡であり、回転軸１２に平行に、間隙りを空
けて配置されている。この固定鏡１４の回転鏡１２に対
向する反射面１４ａには、回転鏡１０の反射面１０ａと
同じ様に誘電体反射多層膜１１が第１図に示す回転軸１
２と平行な軸線１４Ｃからの距離に応じて膜厚が厚くな
るように形成されている。

以上が走査ミラー部３８を構成する。

前記誘電体反射多層膜１１は屈折率の異なる２種の誘電
体膜、例えば、高屈折率の酸化チタンの誘電体膜１１ａ
と底屈折率の酸化シリコンの誘電体膜１１ｂを交互に積
み重ねた構造であり、最上層及び基板１０ｂに接する層
は酸化チタンの誘電体膜１１ａである。各層の膜厚は次
式で決められる。

２ＸｎＸｄＸｃｏｓχ＝λ／４ ここで、ｎは誘電体膜の屈折率、ｄは誘電体膜の厚さ、
χは入射角、λは誘電体反射多層膜に入射するレーザ光
の波長である。上式から分かるように、入射角χが大き
くなるほど膜厚は厚くなければならない。回転鏡１０と
固定鏡１４の反射面上の各点での入射角は、回転鏡１０
の回転軸と固定鏡１４の間隙りと、回転軸からの距離Ｘ
を決めれば、光線追跡によってあらかじめ求められる。

これは、後述するように回転軸１２から離れるはと大き
くなる。それに対応して上式より膜厚を厚く施すので、
反射面１０ａ、１４ａのどの反射点においても高反射率
が得られるのである。

次に本実施例の動作を説明する。

図示されないレーザ光源から出射されたレーザ光は、図
示されないレンズ系を通されて光束径、広がり角などを
調整された入射レーザ光２２にされ、固定鏡１４の背後
より回転鏡１０に斜め入射され１回目の反射を受け、固
定鏡１４に向けられる。

固定鏡１４に斜め入射され、そこで反射されたレーザ光
は、再び回転鏡１０に向けられ、そこで第２回目の反射
を受ける。以下同様に数回反射された後に入射レーザ光
２２は、回転鏡１０の回転角の多重反射回数倍の偏向を
受けて、回転鏡１０から出射される。以下、出射レーザ
光２４は図示されない集光レンズ系と多重反射中に生じ
る円弧状の歪曲を補正するレンズ系を通され、目的とす
る走査面上で微小スポットにされ、直線走査される。

次に、ジグザグ状の多重反射による偏向角拡大の様子を
第２図、第３図、第４図で説明する。

第２図は固定鏡１４と回転鏡１０が平行に対向している
場合であり、第２図（ｂ）の側面図かられかるように入
射レーザ光２２はジグザグ状の多重反射を受けて、最後
は回転鏡１０て反射されて出射される。この様子を第２
図（ａ）の平面図からみるとレーザ光は偏向されていな
い。第３図、第４図は回転鏡１０か２個の積層圧電アク
チュエータによって左右に微小角回転した場合を示す。

第３図（ａ）の平面図からみると入射レーザ光２２は回
転鏡１０で反射されるたびに回転鏡１０の回転角の２倍
の角度の偏向を受け、最後には大きな偏向角を受けて回
転鏡１０から出射される。

第２図、第３図、第４図から分かるように、回転軸１２
から離れた位置はどレーザ光の入射角は大きくなるので
、高反射率を得るためには上記のように両便射面１０ａ
、１４ａに形成された誘電体反射多層膜１１の膜厚を回
転軸１２の軸線または軸線１４ｂからの距離に応じて厚
くする必要かあるのである。

上述した誘電体反射多層膜の形成法の例を第６図で説明
する。

真空容器内の回転するスリットドラム１５０の中には、
誘電体膜形成物質を飛ばすスパッタ源か配置され、その
スリットドラムの上には回転鏡１０あるいは固定鏡１４
が配置され、スリットドラム１５０のスリット１５４を
通り抜けた誘電体膜形成物質が、回転鏡１０あるいは固
定鏡１４の表面に付着する。そのスリットドラム１５０
の回転速度が制御され、反射面１０ａあるいは１４ａ上
に計算された厚さの誘電体膜が形成される方式である。

本方式は、減衰率連続可変板の製作等に使用されている
技術である。

第７図は、本発明の光線走査装置をレーザマーカに応用
した一例を示す概略構成図である。図において、５２は
高出力パルスレーザ光源（ＹＡＧ、炭酸ガスレーザ等）
である。１１８は高出力パルスレーザ光源５２の前方に
配置されたダイクロイックミラーである。１２０はアシ
スト用可視レーザ光源（Ｈｅ　−Ｎ　ｅレーザ、可視半
導体レーザ等）で、ダイクロイックミラー１１８を介し
て高出力パルスレーザ光源５２と光軸が合わされる位置
関係にある。５４は集光レンズであり、ダイクロイック
ミラー１１８の前方に配置される。以上が図示されない
機枠に納められた光源部１６０である。

大口径光ファイバ５６の一端は集光レンス５４の焦点に
位置するように光源部１６０の機枠に固定され、他端は
マーカーヘッド部１２２の図示されない機枠に固定され
ている。

８４．４６はコリメートレンズとシリンドリカルレンズ
であり、大口径光ファイバ５６から出射されるレーザ光
の前方に配置される。３８は第１図の走査ミラー部であ
り、シリンドリカルレンズ４６を通されたレーザ光が第
１図の入射レーザ光２２となって走査ミラー部３８に入
射する向きに配置される。６０はシリンドリカルミラー
であり、走査ミラー部３８から出射されるレーザ光２４
を被マーキング物６２の方向に反射する位置に配置され
る。また、シリンドリカルミラー６０の軸は、走査ミラ
ー部３８の回転軸１２に直交する向きである。以上が図
示されない機枠に納められたマーカーヘッド部１２２で
ある。

６２はマーキングが行われる被マーキング物であり、そ
のマーキングが行われる面が、シリンドリカルミラー６
０で反射されたレーザ光か集光される位置にくるように
配置される。そして被マーキング物６２は図の矢印Ａの
方向に移動可能な図示されない移動手段上に固定されて
いる。

次に本レーザマーカの動作を説明する。

高出力パルスレーザ光源５２を出射したマーキング用レ
ーザ光とアシスト用可視レーザ光源１２０を出射したモ
ニタ用レーザ光は、ダイクロイックミラー１１８で光軸
が合わされ、集光レンズ５４で４００μｍ程度のコア径
をもつ大口径光ファイバ５６に入射され、レーザマーカ
ヘッド部１２２まで伝送される。レーザマーカヘッド部
１２２で大口径光ファイバ５６を出射したマーキング用
レーザ光とアシスト用可視レーザ光は、集光レンズ５８
によって一旦被マーキング物６２上に焦点を結ぶ断面形
状が円形のレーザ光にされる。その後、シリンドリカル
レンズ４６を通って、図に矢印で示したマーキング物６
２の送り方向Ａのビーム径のみ走査ミラー部３８内で焦
点を結ぶように調整され、走査ミラー部３８に入射され
る。走査ミラー部３８内でマーキング用レーザ光とモニ
タ用レーザ光は偏向をうけ、走査ミラー部３８から出射
される。出射されたマーキング用レーザ光とモニタ用レ
ーザ光は、シリンドリカルミラー６０で反射され、マー
キング物６２上に集光され、マーキングが行われる。シ
リンドリカルミラー６０は、マーキング面上で直線走査
になるように、多重反射中に生じる円弧状の歪曲を補正
する機能も果たす。そして、マーキング物６２はレーザ
光の走査に同期して、レーザ光の走査方向Ｐと直交する
矢印Ａの方向に移動され、文字等のマーキングが行われ
る構成である。尚、アシスト用可視レーザ光は、レーザ
マーキング位置を目視確認するのに使用される。

上記レーザマーカーにおいても、回転鏡１０と固定鏡１
４の反射面上には、走査ミラー部３８内の回転軸１２の
軸線または軸線１４ｂからの距離に応じて膜厚が厚くな
る誘電体反射多層膜が施され、マーキング用レーザ光の
減衰が少なく、効率的にマーキングが行われる。

以上本発明の光線走査装置をレーザマーカに応用した実
施例を図面に基ずいて詳細に説明したが、これ以外に、
レーザビームプリンター、ファクシミリ、バーコードリ
ータ、光カード読み取り器、レーザ顕微鏡、レーザマイ
クロ、光スィッチ、光交換器等にも好適に応用され得る
。

また本発明は上記実施例に限定されるものではなく、そ
の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えるこ
とができる。

例えば第１図、第２図の各微小角回転鏡は、駆動系の駆
動能力が十分であれば台形形状でなく単純な矩形形状で
あってもよい。また、第１図に示した回転軸１２に偶力
を与える２個の積層圧電アクチュエータ１８．２０は、
適当な回転軸受けを使用すれば積層圧電アクチュエータ
が１個でも可能である。そして、例えばテコ機構等を用
いた角度拡大機構と組合せ、積層圧電アクチュエータに
要求される駆動量を低減する構成もとりうる。さらには
、アクチュエータは積層圧電以外にも、ムービングマグ
ネット、あるいはムービングコイル、あるいはねじれ運
動をするように電極をつけた圧電素子、あるいはＴｅ　
ｒ　ｆ　ｅｎｏ　１−Ｄを代表とする超磁歪合金、ある
いは油圧、空気圧、熱変形等が利用可能である。

［発明の効果］ 以上詳述したことから明かなように、本発明によれば、
レーザ光の損失が小さいジグザグ多重反射型の光線走査
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す概略構成図であり、
第２図、第３図、第４図は、ジグザグ状の多重反射（５
回反射）による偏向角拡大の様子を説明する図であり、
第５図は、第１図のＢ−Ｂ矢視断面図であり、第６図は
、誘電体反射多層膜の形成法の例を説明する図であり、
第７図は、レーザマーカーへの応用例の概略構成図であ
る。 図中、１０は回転鏡、１２は回転軸、１４は固定鏡、１
１は誘電体反射多層膜、３８は走査ミラー部である。 ＠２図 （ａ） 第３図 （ａ） 第４図 （ａ） （ｂ） 第５図 ＠６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 固定鏡と、その固定鏡に対向する回転軸をもつ回転鏡と
   、その回転鏡を回転軸を中心に往復回転運動させ、且つ
   その回転角を制御する駆動手段とから成る走査ミラー部
   を有し、前記走査ミラー部に入射されたレーザ光が、前
   記固定鏡と前記回転鏡との間でジグザグ状に多重反射を
   受けて偏向される光線走査装置において、 前記固定鏡の反射面または前記回転鏡の反射面の少なく
   とも一方に、該回転鏡の回転軸からの距離に応じて膜厚
   が厚くされた誘電体反射多層膜を有すること を特徴とする光線走査装置。