(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心をもつ駆動コイルと、前記駆動コイルを支持するベースフレームと、中央部に鉄心に対応する永久磁石とミラーを保持する可動体ベースと、前記可動体ベースの両端に設けられた一対の可動体ベースネジと、２個のコイルスプリングと、前記各コイルスプリングの端部に適合する一対のフレーム固定用ネジと、を含む共振型光走査器であって、
前記各コイルスプリングの一端をそれぞれ前記可動体ベースネジにねじ込み固定し、
前記各コイルスプリングの他端をそれぞれ前記固定用ネジに挿入固定し、
前記固定用ネジで前記コイルスプリングを前記ベースフレームに固定して構成した小型広角度共振型光走査器。
【請求項２】
前記コイルスプリングと前記固定用ネジの挿入度を変えることにより、共振周波数を調整するように構成した請求項１記載の小型広角度共振型光走査器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー光などの光ビームを鏡面に当て、鏡面を回転振動させることにより光ビームを走査させる光ビーム走査器のうち、トーションバーを使用する共振型走査器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の共振型走査器においては、鏡面を往復回転振動させるための共振体の構造として、共振体の回転軸を兼ねる、トーションバー上に可動体ベース、ミラーおよび駆動用永久磁石などを固定している。トーションバーの直径が太く自立できる場合はトーションバーの自由端の近くに、直径が細い場合には両端を固定し、中央部に可動体を固定するのが一般的である。何れにしても、ピアノ線やばね材をプレスで打ち抜いた、棒状または線状のばね材を、そのままトーションバーとして使用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の共振型走査器にあっては、可動体全体の慣性モーメントおよび、トーションバーのもつ諸特性により、固有振動数が定まる。また、半永久的な寿命を得ようとすると、トーションバーの長さや外径などにより定まる、捻じり許容応力の値により、振幅も一定の角度以下に制限される。
【０００４】
簡単に説明すると、ピアノ線をトーションバーとして使用した場合、長さが一定であれば線形が細いほど許容応力内での捻じり角度、即ち振幅は大きくとれる。しかし駆動部やミラー部を含む可動体全体の慣性モーメントが一定の場合、線径が細くなるほど固有振動数は低くなる。より高い所定の振動数で一定の振幅を得るためには、線径を太くすると同時に、必要な振幅での捻じり応力が許容応力値内に入るように、トーションバーの長さを長くしなければならない。同じ線径でトーションバーの長さを長くすると、固有振動数はまた低下し、上記のようにトーションバーの線径を太くし、かつ所定の振幅での捻じり応力が許容値内に入るように、トーションバーの長さを長くし、振動周波数、振幅、寿命など全ての条件を満たすようにしなければならない。走査器の外形寸法は上記の結果として決定されるため、他の機器に組み込むため、走査器の外形寸法を先に決めると、機器の性能上必要なミラー寸法、振動周波数、振幅、寿命などの要求を満たせない場合が多かった。
【０００５】
固有振動周波数を高くするために、可動部の慣性モーメントを小さくすることも、実用上、ミラーの小型化にも限界があり、所定の周波数で、大振幅の共振型走査器を小型化することは、従来の方法では不可能であった。
【０００６】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、小型で大振幅の共振型走査器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１記載のものは、トーションバーとして従来用いられているピアノ線や板バネをプレスにより打ち抜いた棒材に代えて、コイルスプリングを使用している。
また、上記の課題を解決するために、本発明による請求項１記載の小型広角度共振型光走査器は、
鉄心６をもつ駆動コイル７と、前記駆動コイル７を支持するベースフレーム５と、中央部に鉄心６に対応する永久磁石３とミラー２を保持する可動体ベース４と、前記可動体ベース４の両端に設けられた一対の可動体ベースネジ４Ａ，４Ｂと、２個のコイルスプリング１Ａ，１Ｂと、前記各コイルスプリングの端部に適合する一対のフレーム固定用ネジ８Ａ，８Ｂと、を含む共振型光走査器であって、
前記各コイルスプリングの一端をそれぞれ前記可動体ベースネジ４Ａ，４Ｂにねじ込み固定し、
前記各コイルスプリングの他端をそれぞれ前記固定用ネジ８Ａ，８Ｂに挿入固定し、
前記固定用ネジ８Ａ，８Ｂで前記コイルスプリング１Ａ，１Ｂを前記ベースフレーム５に固定して構成されている。
さらに、本発明による請求項２記載の小型広角度共振型光走査器は、請求項１記載の小型広角度共振型光走査器において、
前記コイルスプリング１Ａ，１Ｂと前記固定用ネジ８Ａ，８Ｂの挿入度を変えることにより、共振周波数を調整するように構成されている。
【０００８】
このことにより、目的とする周波数が５００Ｈｚ程度以下であれば、コイルスプリングを形成しているバネ材の線形、巻き径、巻き数を変えることにより、小型化の要求を妨げることなく、周波数、振幅、許容応力などの諸条件を満たすことは容易である。
【０００９】
コイルスプリングをトーションバーとして使用した場合、一つの問題であった回転振動軸の安定化については、コイルスプリングの固定方法としてフックを使用せず、コイルスプリングの端部に適合するネジを挿入し、当該ネジをベースフレームに固定する方法および、固定するさいにコイルスプリングを軸方向に引き伸ばし、適切な張力をあたえることで解決した。
【００１０】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例にもとずき図面を参照して説明する。
図１は実施例を示す側面図で、図において両端にネジ部を有する可動体ベース４の中央部に、ミラー２、および永久磁石３が図面手前にＳ極、他方がＮ極になるよう配置され固定されている。磁極の方向は逆であっても良い。可動体ベース４の両端のネジ部には、コイルスプリング１がねじ込まれ固定されている。コイルスプリング１の他端にはネジ８が同様にねじ込まれ、ネジ８の他端でベースフレーム５に固定されている。
【００１１】
この時に、コイルスプリング１に張力を与えることにより、振動軸の安定化が可能である。また、コイルスプリング１の固定端のネジの挿入度を変えることにより、トーションバーと同様な作用をするコイルスプリング１の有効長を変化させることができ、共振周波数の調整が可能となる。
図３は、可動部およびコイルスプリングの固定方法の詳細を示す縦断面図である。
駆動コイル７は図１に示したように、鉄心６とともにベースフレーム５に固定されている。可動体ベース４の中央部に鉄心６に対応する永久磁石３とミラー２が保持されている。一対の可動体ベースネジ４Ａ，４Ｂは、前記可動体ベース４の両端に設けられている。一方のコイルスプリング１Ａはその両端で一方の固定用ネジ８Ａと一方の可動体ベースネジ４Ａに結合させられている。他方のコイルスプリング１Ｂはその両端で他方の固定用ネジ８Ｂと他方の可動体ベースネジ４Ｂに結合させられている。
【００１２】
駆動コイルに電流を流すと、可動体ベースに固定されている永久磁石に、トーションバーを軸として、一方の磁極には吸引力が他方の磁極には反発力が働く。したがって、固有振動数と同じ周波数の交流電流を駆動コイルに加えると、可動体は共振現象をおこし軸を中心として往復回転運動を行なう。
【００１３】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、コイルスプリングをトーションバーとして使用することにより、従来の小型の共振型走査器と比較して以下の効果を得ることができた。比較の便宜上、共振周波数は５００Ｈｚのもので従来型と比較した。（特願平８−２８３８４参照）
従来のものは、機械的な振れ角として１０の１１乗回以上の寿命を期待する場合±１０度程度が限界であったが、本発明によると±４５度の大振幅が得られた。また、寸法も、従来の１５ｍｍ×２０ｍｍ×１３ｍｍから１０ｍｍ×１２ｍｍ×２２ｍｍとなり、容積比にして５０％の小型化が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例を示す側面図である。
【図２】本発明の実施例を示す平面図である。
【図３】可動部およびコイルスプリングの固定方法の詳細を示す縦断面図である。
【図４】従来例を示す側面図である。
【符号の説明】
１（１Ａ，１Ｂ）  コイルスプリング
２  ミラー
３  永久磁石
４  可動体ベース
４Ａ，４Ｂ  可動体ベースネジ
５  ベースフレーム
６  鉄心
７  駆動コイル
８（８Ａ，８Ｂ）  ネジ（固定用ネジ）
９  ピアノ線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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