JPH0486616A

JPH0486616A - 多重反射型光線走査装置

Info

Publication number: JPH0486616A
Application number: JP20083190A
Authority: JP
Inventors: Michio Kondo; 道雄近藤
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1990-07-27
Filing date: 1990-07-27
Publication date: 1992-03-19

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】産業上の利用分野本発明は、光線を往復走査するための光線走査装置に関
するものである。

従来の技術レーザビームプリンタ、彫刻方式のレーザマーカ装置、
ファクシミリ、バーコードリーダ、光カード読取器、レ
ーザ顕微鏡、レーザマイクロ、光スィッチ、光交換器な
どにおいて光線走査装置が用いられている。このような
光線走査装置としては、ガルバノミラ−スキャナやポリ
ゴンミラースキャナが使用されている。しかし、ガルバ
ノミラ−スキャナは、鏡の駆動系が質量の大きい可動磁
石或いは可動コイルであるので、消費電力が大きく且つ
高速走査が困難であるだけでなく、実際の鏡の回転角を
検出する検出系まで含めると大型となる欠点があった。

また、ポリゴンミラースキャナは、等速回転する多面鏡
であるので、それによって偏向される光線を対物レンズ
を通してそのまま走査面上に走査させると、光線は走査
面上においてｆ−ｓｉｎ　θ・ｄθ／ｄｔとして表され
る速度で走査され、等速走査が得られない。このため、
レーザプリンタにおいて求められる記録方式はレーザ光
線の等速直線走査を前提としていることから、上記の走
査速度ｆ−ｓｉｎ　θ・ｄθ／ｄｔをｆ・θ・ｄθ／ｄ
ｔに変換する特殊なｆθレンズ系を用いねばならなかっ
た。

上記に対し、−軸まわりに回転可能に設けられた可動鏡
と、その可動鏡を往復回転させる往復駆動装置と、前記
可動鏡に対向して位置固定に設けられ、その可動鏡との
間で多重反射させるための固定鏡とを備え、その可動鏡
を往復回転させることにより反射光の偏向角を変化させ
て往復走査させる形式の多重反射型光線走査装置が提案
されている。これによれば、上記可動鏡と固定鏡との間
の多重反射により、可動鏡の回転角よりも大きな偏向角
で光線を偏向させることができるので、駆動系が小型と
なって低消費電力、高速動作可能な積層型圧電アクチュ
エータのような駆動装置を利用でき、その電圧制御若し
くは注入電荷制御によってｆθ特性を持たせて可動鏡を
回転させて、ｆθレンズ系を除去できる特徴がある。

発明が解決すべき課題ところで、上記従来の光線走査装置では、可動鏡を高速
にて往復回転させると、可動鏡のたわみ振動が発生して
等速で走査できなくなるという不都合があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その目的とするところは、高速にて光線を等速走査でき
る多重反射型光線走査装置を提供することにある。

課題を解決するための手段かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところ
は、−軸まわりに回転可能に設けられた可動鏡と、その
可動鏡を往復回転させる往復駆動装置と、前記可動鏡に
対向して位置固定に設けられ、その可動鏡との間で多重
反射させるための固定鏡とを備え、その可動鏡を往復回
転させることにより反射光の偏向角を変化させて往復走
査させる形式の多重反射型光線走査装置において、前記
可動鏡の往復行程の末端部においてその可動鏡と当接す
る制振部材を設け、その可動鏡の往復方向の切換時に発
生するたわみ振動を抑制するようにしたことにある。

作用および発明の効果このようにすれば、可動鏡がその往復行程の末端部にお
いて制振部材に当接させられるので、可動鏡の往復方向
の切換時に発生するたわみ振動が制振部材により抑制さ
れて早期に減衰させられる。

実施例第１図において、両端部が図示しないフレームに固定さ
れた梁１２には固定鏡１４が取り着けられている。また
、その梁１２に対して垂直な線に平行な軸線方向の回転
軸１６が図示しない軸受により回転可能に支持されるこ
とにより設けられている。その回転軸１６には、その長
手方向中間部が切り欠かれることにより取付面１８が形
成されており、その取付面１８に可動鏡２０が固定され
ている。これにより、可動鏡２０が固定鏡１４に対向し
た状態で配設されている。

上記回転軸１６と図示しないフレームとの間には、棒状
の一対の積層型圧電アクチュエータ２２．２４がそれぞ
れ固定されている。それら積層型圧電アクチュエータ２
２．２４は、それらのリード線２２Ｌ、２４Ｌを介して
供給される注入電荷量に比例して長手方向（積層方向）
に伸縮を行うものであり、それら積層型圧電アクチュエ
ータ２２．２４により回転軸１６が高速で軸まわりに往
復回転駆動されるようになっている。本実施例では、上
記積層型圧電アクチュエータ２２．２４が可動鏡２０の
往復駆動装置として機能している。

そして、第２図に詳しく示すように、上記可動鏡２０が
その往復回転行程の末端部に到達すると可動鏡２０の端
部に当接するように、上下端が図示しない固定ブラケッ
トにより固定された棒状の制振部材２６．２８．３０．
３２が回転軸１６に平行な方向に設けられている。それ
ら制振部材２６．２８．３０．３２は、振動エネルギを
吸収する性質の高い所謂制振合金から構成されている。

前記可動鏡２０は、その両端部が固定鏡１４よりも拡大
されており、それら可動鏡２０および固定鏡１４で行わ
れるレーザ光の多重反射の光路が制振部材２６．２８．
３０．３２によって障害を受けないようになっている。

以上のように構成された多重反射型光線走査装置におい
て、第３図に示すように、積層型圧電アクチュエータ２
２．２４にリード線２２Ｌ、２４Ｌを介して注入される
電荷量か周期的に変化させられると、それに伴って伸縮
する積層型圧電アクチュエータ２２．２４によって可動
鏡２０が往復回転させられる。これにより、可動鏡２０
に入射したレーザ光Ｌ　ｉｎは、可動鏡２０に回転角よ
りも数倍の角度の偏向を受けて出力レーザ光り。ｕ、と
して可動鏡２０から出射し、偏向角２θの範囲内で周期
的に走査される。すなわち、可動鏡２０が固定鏡１４と
平行な状態では、第４図の平面図および第５図の側面図
に示す多重反射が可動鏡２０と固定鏡１４との間で行わ
れ、第４図に示すように偏向角が零で出力レーザ光り。

ｕｔが出射される。

可動鏡２０が平面図において左回りに回転させられた状
態では、第６図の平面図および第７図の側面図に示す多
重反射が可動鏡２０と固定鏡１４との間で行われ、第６
図に示すように偏向角が＋θで出力レーザ光り。Ｕ、が
出射される。反対に、可動鏡２０が平面図において右回
りに回転させられた状態では、第８図の平面図および第
９回の側面図に示す多重反射が可動鏡２０と固定鏡１４
との間で行われ、第８図に示すように偏向角が−θで出
力レーザ光り。ｕｔが出射される。上記におけるレーザ
光は、可動鏡２０で反射される毎に可動鏡２ｏの回転角
の２倍の角度の偏向を受け、結果的に大きな偏向角で出
射されるのである。本実施例の可動鏡２０は、−１，５
°〜＋１．５°までの範囲内で往復回転駆動される結果
、出力レーザ光Ｌ　ｏｕｔが一３０’　〜＋３０°まで
の範囲で偏向される。

上記の多重反射型光線走査装置は、可動鏡２０を僅かな
角度で回転駆動すればよいので、小型、低消費電力、高
速動作可能な積層型圧電アクチュエータ２２．２４が用
いられ得るとともに、その積層型圧電アクチュエータ２
２．２４は、ｆθ特性を持たせて駆動され得るので、ｆ
θレンズが不要となる利点がある。

そして、出力レーザ光り。ｕｔを高速走査させるために
高い周波数で積層型圧電アクチュエータ２２．２４を駆
動する場合には、第１０図に示す形状であるものが、可
動鏡２０の往復回転行程の終端部において第１１図に示
すように可動鏡２０のたわみ振動を発生することが避け
られず、これが出力レーザ光り。ｕＬの等速走査を阻害
していた。

これに対し、本実施例では、第２図に示すように、可動
鏡２０がその往復回転行程の末端部に到達すると可動鏡
２０の端部に当接するように、棒状の制振部材２６．２
８．３０．３２が設けられているので、可動鏡２０の端
部が制振部材２６．３２または２８．３０に当接してい
る間に可動鏡２０のたわみ振動が吸収されるので、可動
鏡２０のたわみ振動に起因して等速走査が阻害されるこ
とが解消されるのである。

ここで、第３図に示すように、可動鏡２０がその往復行
程の端部に位置している期間では、偏向の線型性が損な
われるので、その期間の除いた走査域が使用される。た
とえば、レーザプリンタに適用される場合には、その走
査域において印字が実行される。この場合、往復走査で
印字が行われるので、両端に各１個の光センサが必要で
あるが、片側１個の光センサによって片側走査で印字を
行ってもよい。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、
本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の実施例では、４本の棒状の制振部材２
６．２８．３０．３２が設けられているが、第１２図に
示すように、制振部材２６．２８が除去されてもよい。

このように、可動鏡２０の裏面に制振部材３０．３２を
当接させるようにすれば、可動鏡２０の寸法を小さくで
きるので、往復駆動装置の駆動エネルギや系全体の振動
エネルギが小さくなる利点がある。

また、制振部材２６．２８．３０．３２は、棒状でなく
他の形状をした部材であってもよいし、その材質は、前
述の実施例では制振合金製であったが、他の金属、プラ
スチックあるいはゴム製であってもよいし、それらの複
合材であってもよいのである。

また、制振部材２６．２８．３０．３２は、可動鏡２０
の回転範囲に位置していなくてもよい。

すなわち、可動鏡２０の回転範囲外に位置していても、
可動鏡２０のたわみにより当接する位置に設けられてい
れば一応の効果が得られるのである。

また、前述の実施例では、１対の積層型圧電アクチニエ
ータ２２．２４が設けられていたが、方だけであっても
よい。

また、梃機構を利用して積層型圧電アクチュエータ２２
．２４に要求される駆動量を更に小さくしてもよいし、
積層型圧電アクチュエータ２２．２４に替えてムービン
グマグネット、ムービングコイル、ねじれ運動するよう
に電極が設けられた圧電アクチュエータ、Ｔｅ、ｒｆｅ
ｎｏｌ−Ｄを代表とする超磁歪合金、油圧、空気圧、熱
変形を利用した駆動装置などの他の種類の駆動装置が用
いられてもよいのである。

また、可動鏡２０は固定鏡１４と同様な矩形であっても
差支えない。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更
が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の多重反射型光線走査装置
の構成を説明する斜視図である。第２図は、第１図の実
施例の可動鏡と制振部材との位置関係を詳しく示す平面
図である。第３図は第１図の実施例の積層型圧電アクチ
ュエータを駆動するための注入電荷量を示す図である。第４図乃至第９図は第１図の実施例の多重反射および偏
向作動を説明する図であって、第４図および第５図は可
動鏡と固定鏡が平行状態の平面図および側面図、第６図
および第７図は可動鏡が左まわりに回転した状態の平面
図および側面図、第８図および第９図は可動鏡が右まわ
りに回転した状態の平面図および側面図をそれぞれ示し
ている。第１０図は有限要素解析法を用いて静止状態の
可動鏡を示す図であり、第１１図は、有限要素解析法を
用いて回転方向が切り換えられるときに発生するたわみ
を示す図である。第１２図は、本発明の他の実施例を示
す第２図に相当する図である。１４：固定鏡２０：可動鏡２２．２４：積層型圧電アクチュエータ（往復駆動装置
）２６．２８，３０，３゛２　：制振部材第１図

Claims

【特許請求の範囲】一軸まわりに回転可能に設けられた可動鏡と、該可動鏡
を往復回転させる往復駆動装置と、前記可動鏡に対向し
て位置固定に設けられ、該可動鏡との間で多重反射させ
るための固定鏡とを備え、該可動鏡を往復回転させるこ
とにより反射光の偏向角を変化させて往復走査させる形
式の多重反射型光線走査装置において、前記可動鏡の往復行程の末端部において該可動鏡と当接
する制振部材を設け、該可動鏡の往復方向の切換時に発
生するたわみ振動を抑制するようにしたことを特徴とす
る多重反射型光線走査装置。