JP4661366B2 - レーザースキャンユニット - Google Patents

Description

本発明は、レーザー光線の掃引に用いられるレーザースキャンユニットに関するものである。

従来、レーザープリンタなどに用いられるレーザーから発せられた光線を掃引するレーザースキャンユニットとしては、多角形状の回転体の側面にミラーを設けたポリゴンミラーが用いられ、このポリゴンミラーを回転させることにより感光体ドラムの走査面上にレーザー光線を掃引させていた。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平１１−２８１９０８号公報

そして、近年カラーレーザープリンタの普及やプリンタの小型化に伴い、レーザースキャンユニットの小型化が命題となっている。

しかしながら、ポリゴンミラーを用いたレーザースキャンユニットにおいては、ポリゴンミラーを小型化することに加え、このポリゴンミラーを駆動させる駆動装置が別途必要となるためその小型化が非常に困難なものとなっていた。

そこで、本発明はこのような問題を解決しレーザースキャンユニットを小型化することを目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明は、支持体と、この支持体に一端が支持された第１のアームと、この第１のアームの先端部分に支持されるとともに前記支持体側に延出された第２のアームと、前記第１のアームの前記支持体側の表面の一部に設けられ、下部電極と圧電薄膜および上部電極を順に積層してなる矩形状の圧電駆動電極と、前記第２のアームに設けられたミラーと、を備え、前記第１のアームの幅を先端部分に向けて狭くし、前記第２のアームの幅を前記第１のアームの先端部分から前記支持体側に向けて狭くなる構成としたのである。

このような構成とすることで、光線を掃引させる為のレーザースキャンユニットを小型化できるのである。

以下、本発明の一実施形態について図を用いて説明する。

図１はレーザービームプリンタの感光ユニットを模式的に表したものであり、光源となるレーザー１と、このレーザー１から発せられたレーザー光線２が照射される感光ドラム３と、レーザー光線２を反射させるとともにその反射方向を可変させることでレーザー光線２を感光ドラム３の走査面３ａ上を掃引させるレーザースキャンユニット４により形成されている。

そして、この感光ユニットに用いられるレーザースキャンユニット４は図２に示されるように、基本的にシリコン基板をベースとしたもので、外部取り付け用に設けられた支持体５から一方的に延出された一対の第１のアーム６と、この第１のアーム６の先端部分から支持体５側に向けて延出された第２のアーム７が一体に形成されており、第１のアーム６の支持体５側の表面に圧電駆動電極８が設けられるとともに、第２のアーム７の表面にはレーザー光線２を反射させるミラー９が設けられた構成となっている。

なお、圧電駆動電極８の構成は特に図示していないが、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）により形成された圧電薄膜を上部電極と下部電極により挟み込んだ構成であり、これらの上部電極、下部電極および圧電薄膜は第１のアーム６を形成するシリコン基板上に順次スパッタリングにより形成されるものである。

また、第２のアーム７の表面に設けられているミラー９は金やアルミの層として形成されるもので、この層も圧電駆動電極８と同様にスパッタリングにより形成されるものである。

そして、このレーザースキャンユニット４は圧電駆動電極８を構成する上部電極と下部電極との間に駆動電圧を印加することにより圧電駆動電極８に伸び・縮みが発生し、この変形により第１のアーム６及び第２のアーム７が機械的に上下方向に縮む。これにより第２のアーム７の表面に形成されたミラー９によるレーザー光線２の反射角度を変化させることができ、第１のアーム６及び第２のアーム７を振動させることでレーザー光線２を掃引することができるのである。

具体的には図３に示されるように、先ず第１のアーム６を圧電駆動電極８により機械的に下方に撓ませた場合、第１のアーム６の先端部分に支持されている第２のアーム７の付け根部分が矢印１０で示すように下方に移動することになるが、第２のアーム７は先端側の慣性力により矢印１１で示すように上方に撓むこととなる。次に第１のアーム６を圧電駆動電極８により機械的に上方に撓ませた場合、第１のアーム６の先端に支持されている第２のアーム７の付け根部分が矢印１２で示すように上方に移動することになるが、第２のアーム７は先端側の慣性力により矢印１３で示すように下方に撓むこととなり、ミラー９の傾斜角の可変幅が第１のアーム６の撓み角と第２のアーム７の撓み角との合成により形成されるため大きな可変幅を確保することができ、レーザースキャンユニット４を小型なものとできるのである。

また、このレーザースキャンユニット４はシリコンからなる矩形基板１４に略Ｖ字状のスリット１５を設け、このスリット１５の頂部側に位置する矩形基板１４の一辺領域を支持体５とし、スリット１５の両外側に位置する矩形基板１４の領域を第１のアーム６とし、残るスリット１５の内側に位置する領域を第２のアーム７として用いた構成としていることから、さらにレーザースキャンユニット４の走査精度を高めたものとなっている。

すなわち、第１のアーム６の撓み性が一定であった場合においては第１のアーム６の撓み形状が２次曲線的な形状となりこの第１のアーム６に支持された第２のアーム７の回転軸の変動が大きくなり、この第２のアーム７の表面に設けられたミラー９を用いてレーザー光線２を掃引した場合、その走査精度を向上させることは困難なものとなる。

しかしながら、第１のアーム６のアーム幅を支持体５側と先端側とを異ならせることで、図３に示されるように、第１のアーム６の撓みの中心となる撓み軸の位置を自在に調節することができ、第１のアーム６の撓み形状が１次曲線的な形状に近似されるようになり、この第１のアーム６に支持された第２のアーム７の回転軸の変動が小さくできるとともに、第１のアーム６の撓み軸と第２のアーム７の回転軸を一致させることができるようになるため、これにより振動する第１のアーム６に支持された第２のアーム７の回転軸が安定することとなり、結果としてこの第２のアーム７に設けられたミラー９によるレーザー光線２の掃引精度を高めることができるのである。

なお、第１のアーム６における撓み軸の位置の調整においてはアーム幅を変える以外にも例えばアームの厚みを支持体５側から先端側に向けて薄くしていくことなどにより同様の効果が得られるものである。

また、このようなレーザースキャンユニット４においてはミラー９による反射を安定させる必要があることから第２のアーム７の撓みを出来る限り抑制することが望まれる。

すなわち、第１のアーム６が撓むことにより、その先端部分に支持された第２のアーム７に慣性力が働き、この慣性力により第２のアーム７が撓み特にミラー９が設けられている部分が撓むためこれを抑制する必要があり、このミラー９が設けられた第２のアーム７部分の撓みを抑制すべく、この第２のアーム７の付け根部分に慣性力が集中的に加わりやすくするための応力集中部１６を設け、第２のアーム７に加わる慣性力を応力集中部１６に集中させることでミラー９が設けられた部分に対する慣性力の影響を抑制した構造としているのである。

なお、応力集中部１６を具体的に構成する手段としては、第２のアーム７の付け根部分に欠き部や部分的に板厚を薄くした薄肉部を設けることで、第２のアーム７における付け根部分の強度が部分的に小さくなり応力集中部１６を形成することができるのである。

本発明は、レーザースキャンユニットに関して小型化できるという効果を有し、特にレーザープリンタ用途に有用である。

本発明の一実施形態におけるレーザースキャンユニットを用いた感光体ユニットの模式図 レーザースキャンユニットの上面図 同レーザースキャンユニットの動作状態を示す模式図

符号の説明

４ レーザースキャンユニット
５ 支持体
６ 第１のアーム
７ 第２のアーム
８ 圧電駆動電極
９ ミラー
１４ 矩形基板
１５ スリット
１６ 応力集中部（切り欠き部、薄肉部）

Claims (2)

1. 支持体と、
   この支持体に一端が支持された第１のアームと、
   この第１のアームの先端部分に支持されるとともに前記支持体側に延出された第２のアームと、
   前記第１のアームの前記支持体側の表面の一部に設けられ、下部電極と圧電薄膜および上部電極を順に積層してなる矩形状の圧電駆動電極と、
   前記第２のアームに設けられたミラーと、を備え、
   前記第１のアームの幅を先端部分に向けて狭くなるようにし、
   前記第２のアームの幅を前記第１のアームの先端部分から前記支持体側に向けて狭くなるようにしたレーザスキャンユニット。
2. 第２のアームの付け根部分に切り欠き部あるいは薄肉部を設けた請求項１に記載のレーザスキャンユニット。

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