JP4297324B2 - 光走査用ミラー、光走査方法、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光ビームなどにより被走査面を走査する技術に関し、特に、そのような光走査のための新規なミラー、方法及び装置に関する。
【0002】
本発明による光走査用ミラー、光走査方法及び光走査装置は、電子写真方式や感熱記録方式のプリンタ、複写機などの画像形成装置、プリント基板や印刷分野における版下用フィルムまたはCTPなどの刷版作成用イメージセッタもしくはプロッタ装置、さらには銀塩フィルムを感光させて像を形成する用途などに広く適用可能である。
【0003】
【従来の技術】
画像形成装置などにおける光走査の手段としてはポリゴンミラー(回転多面鏡)が広く利用されている。複数のポリゴンミラーを用い、複数ビームにより走査する構成も知られている(例えば特許文献1参照)。
【0004】
ポリゴンミラーを用いない光走査の手段としては、円筒ミラーをその中心軸から偏心した軸を中心に回転させ、あるいは、円筒ミラーをその中心軸から傾いた軸を中心に回転させ、円筒ミラーの外周面で光ビームを偏向させる装置が知られている(特許文献2参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平6−208066号公報
【特許文献2】
特公平6−105331号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ポリゴンミラーを利用して光走査を行う方法は、一般に、光学系を含む装置全体が大型化する。また、ポリゴンミラーはその回転軸と直交する方向にしか走査できないため、多数ビームを高密度に実装することは容易でなく、また複数のポリゴンミラーの回転を同期させるための機構も不可欠である。
【0007】
特許文献2に記載の円筒ミラーを利用する装置は、光ビームの光源から被走査面までの距離の変動による被走査面上のビームスポット径の変化が大きいほか、円筒ミラーを高速回転させると振動騒音が発生しやすく、回転速度の面から走査速度も制限される。また、片方向走査の場合はビームを走査開始位置に戻すための半回転分の時間が無駄になり、これも走査の高速化の妨げとなる。さらに、円筒ミラーを偏心した軸を中心に回転させる構成では、円筒ミラーの回転軸と直交する方向にしか走査できないため、複数ビームによる走査を行おうとするとポリゴンミラーの場合と同様の不都合がある。
【0008】
本発明の目的は、以上の問題点の改善が可能な新規な光走査用ミラーと、それを利用する新規な光走査方法及び光走査装置などを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の光走査用ミラーは、請求項1に記載のように、回転中心軸と垂直な平面内の前記回転中心軸を中心とした所定半径の円周に沿って、複数のミラー面と該複数のミラー面を分離する複数のブランキング部を有し、前記ミラー面は、その一端のブランキング部から他端のブランキング部に向かって前記回転中心軸に対する傾きが連続的に変化する、前記円周を中心として捻れ面を形成し、前記ブランキング部を介して隣り合う2つの前記ミラー面の端における傾きは互いに逆向きになっていることを特徴とするものである。
【0010】
本発明の光走査用ミラーのもう1つの特徴は、請求項2に記載のように、請求項1に記載の構成において、前記ミラー面に光ビームが照射された場合に、当該光走査用ミラーの回転角と、前記ミラー面により反射された光ビームが前記回転中心軸と平行な平面上を移動する量とが正比例するように、前記ミラー面の傾きが変化することにある。
【0011】
本発明の光走査用ミラーのもう1つの特徴は、請求項3に記載のように、請求項1又は2に記載の構成において、前記ミラー面は、その中央位置から両端に向かって傾きが増大し、前記中央位置を境に傾きの向きが反転することにある。
【0012】
本発明の光走査用ミラーのもう1つの特徴は、請求項4に記載のように、請求項1、2又は3に記載の構成において、前記ミラー面は湾曲した断面形状を有することにある。
【0013】
また、本発明の光走査方法は、請求項5に記載のように、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光走査用ミラーをその回転中心軸を中心として回転させ、前記光走査用ミラーのミラー面に光ビームを照射し、前記ミラー面により反射された光ビームにより前記回転中心軸と平行な被走査面を走査することを特徴とするものである。
【0014】
また、本発明の光走査方法は、請求項6に記載のように、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光走査用ミラーをその回転中心軸を中心として回転させ、前記光走査用ミラーの複数のミラー面に光ビームを同時に照射し、前記複数のミラー面により反射された複数の光ビームにより前記回転中心軸と平行な被走査面を走査することを特徴とするものである。
【0015】
本発明の光走査方法のもう1つの特徴は、請求項7に記載のように、請求項5又は6に記載の構成において、前記光走査用ミラーのミラー面に、その長さ方向より幅方向に広がった強度分布形状を持つ光ビームを照射することにある。
【0016】
本発明の光走査方法のもう1つの特徴は、請求項8に記載のように、請求項5、6又は7に記載の方法において、前記光走査用ミラーを複数、同軸上で同時に回転させ、前記複数の光走査用ミラーのミラー面により反射された複数の光ビームにより前記被走査面を走査することにある。
【0017】
本発明の光走査方法のもう1つの特徴は、請求項9に記載のように、請求項8に記載の構成において、隣り合う前記光走査用ミラーのミラー面により反射された光ビームによる走査範囲を一部オーバラップさせることにある。
【0018】
本発明の光走査方法のもう1つの特徴は、請求項10に記載のように、請求項9に記載の構成において、前記複数の光走査用ミラーのミラー面により反射された複数の光ビームによる走査の向きが同一であることにある。
【0019】
本発明の光走査方法のもう1つの特徴は、請求項11に記載のように、請求項5乃至10のいずれか1項に記載の構成において、前記光走査用ミラーを等速回転させ、前記被走査面を等速走査することにある。
【0020】
また、本発明の光走査装置は、請求項12に記載のように、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光走査用ミラーと、前記光走査用ミラーをその回転中心軸を中心として回転させる駆動手段と、前記光走査用ミラーのミラー面に光ビームを照射する手段とを有し、前記ミラー面により反射された光ビームにより前記回転中心軸と平行な被走査面を走査することを特徴とするものである。
【0021】
また、本発明の光走査装置は、請求項13に記載のように、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光走査用ミラーと、前記光走査用ミラーをその回転中心軸を中心として回転させる駆動手段と、前記光走査用ミラーの複数のミラー面に光ビームを同時に照射する光源手段とを有し、前記複数のミラー面により反射された複数の光ビームにより前記回転中心軸と平行な被走査面を走査することを特徴とするものである。
【0022】
本発明の光走査装置のもう1つの特徴は、請求項14に記載のように、請求項12又は13に記載の構成に加え、前記ミラー面に照射される光ビームの強度分布形状を前記ミラー面の長さ方向より幅方向に広がった強度分布形状に補正するための手段を有することにある。
【0023】
本発明の光走査装置のもう1つの特徴は、請求項15に記載のように、請求項12、13又は14に記載の構成において、前記光走査用ミラーが複数、共通の回転軸上に挿着され、前記回転軸は前記駆動手段により回転駆動され、前記複数の光走査用ミラーのミラー面により反射された複数の光ビームにより前記被走査面を走査することにある。
【0024】
本発明の光走査装置のもう1つの特徴は、請求項16に記載のように、請求項15に記載の構成において、隣り合う前記光走査用ミラーのミラー面により反射された光ビームによる走査範囲が一部オーバラップすることにある。
【0025】
本発明の光走査装置のもう1つの特徴は、請求項17に記載のように、請求項16に記載の構成において、前記複数の光走査用ミラーのミラー面により反射された複数の光ビームによる走査の向きが同一であることにある。
【0026】
本発明の光走査装置のもう1つの特徴は、請求項18に記載のように、請求項12乃至17のいずれか1項に記載の構成において、前記光走査用ミラーを等速回転させ、前記被走査面を等速走査することにある。
【0027】
また、本発明の画像形成装置は、請求項19に記載のように、像担持体と、この像担持体の表面を帯電させる手段と、帯電された前記像担持体の表面を被走査面として、画信号により変調された光ビームで走査し静電潜像を形成するための請求項12乃至18のいずれか1項に記載の光走査装置と、前記像担持体上に形成された静電潜像を顕像化する手段とを有することを特徴とするものである。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照し説明する。
【0029】
本発明による光走査用ミラーの第1の実施例を図1に示す。図1の(a)は正面図、(b)は右側面図、(c)は底面図である。
【0030】
この光走査用ミラー100は、円盤形状の回転体101の外周面に2つのミラー面104,105を形成してなるものである。ミラー面104,105は、回転体101の外周面に設けられた2つのブランキング部106で分離されている。ミラー面104,105の幅方向の中心は、回転体101の回転中心軸102と垂直な平面内の、同回転中心軸を中心とした所定半径の円周103と一致しており、同円周103を中心として捻れた面となっている。したがって、ミラー面104,105の中心は回転体101の回転中心軸102から等距離にある。
【0031】
ミラー面104,105についてさらに説明する。ミラー面104は、その始端(走査開始位置)104aから終端(走査終了位置)104bに向かって回転中心軸102に対する傾きが連続的に変化している。ミラー面104の傾きは長さ方向の中央位置104cで0°となり、中央位置104cを境に傾きの向きが反転し、始端104aと終端104bで傾きは逆向きの最大角度(±α°)となる。図1の(a)で説明すると、ミラー面104は始端104a側では正面より見える向きに傾いており、終端104b側では見えない向きに傾いている。ミラー面105も同様な円周103を中心として捻れた面であり、その中央位置105cで傾き角度が0°で、その位置を境に傾きの向きが反転し、始端(走査開始位置)105aと終端(走査終了位置)105bで傾きは逆向きの最大角度(±α°)となる。
【0032】
ミラー面104,105の傾きの変化率であるが、後述するように、光走査用ミラー100をその回転中心軸102を中心に回転させながらミラー面104,105に光ビームを照射し、反射された光ビームにより回転中心軸102と平行な平面を走査した場合に、この被走査面上の反射光ビームの移動量と光走査用ミラー100の回転角とが正比例するように、各ミラー面の傾きの変化率が設定されている。このような傾きの変化率とするならば、光走査用ミラー100を定速回転させることにより、光走査用ミラー100と被走査面との間にf−θレンズなどの補正光学系を設けることなく、被走査面を定速走査することができる。
【0033】
この光走査用ミラー100は、モータ回転軸などに装着するための回転軸孔107が回転体101に形成されている。光走査用ミラー100を複数個、同一のモータ回転軸などに挿着して使用する場合には、回転軸孔107が設けられていると好都合である。ただし、光走査用ミラー100とモータ回転軸などとの中心を精密に合わせるための手段として、回転軸孔107に代えて、例えば、図2(図1の(b)に対応した図)に示すように、回転体101の側面に中心合わせ用の凹部108(又は凸部)などを形成することも可能である。このような中心合わせ用の凹部や凸部を設けた光走査用ミラーも本発明に包含される。
【0034】
ミラー面104,105は、図3に示すような湾曲した断面形状を持つ面としてもよい。このような断面形状のミラー面は、平面断面形状のミラー面に比べ、回転刃による研削加工などが容易である。
【0035】
図示しないが、回転体101の厚さをミラー面104,105の幅より大きくし、ミラー面104,105の外側に回転体101の外周面が残る形状とすることも可能である。回転体101の外周面に、ミラー面104,105と同様のミラー面を3個以上、同一円周に沿って形成することも可能である。回転体101の外周面に、ミラー面104,105と同様な1個又は2個以上のミラー面の組を、2列以上、並列して形成することも可能である。回転体101の外周面に、ミラー面104,105と同様のミラー面を1つだけ形成することも可能である。回転体101の全体的形状を円柱状もしくは円筒状とすることも可能である。以上のような各変形構成の光走査用ミラーも本発明に包含される。
【0036】
このような本発明の光走査用ミラーを利用するならば、単純・コンパクトな装置構成で高速な片方向走査を行うことが可能であり、また、多数ビームの高密度実装も容易に実現できる。以下、本発明の光走査用ミラーを利用した光走査方法を実施するための光走査装置について説明する。
【0037】
図1に示した光走査用ミラー100を使用した本発明による光走査装置の第1の実施例を図4及び図5に示す。図4は光走査用ミラー100の正面側から見た構成を示し、図5は光走査用ミラー100の側面側から見た構成を示す。
【0038】
光走査用ミラー100は、モータ200の回転軸201に挿着され、図4に示す矢印の向きに定速で回転駆動される。光走査用ミラー100は、その回転中心軸を中心に実質的に対称な形状であるため、高速回転させても振動や騒音を発生しにくい。したがって、光走査用ミラー100を支障なく高速に回転させることができ、このことは走査の高速化にも有利である。
【0039】
202は走査光源としてのレーザユニットである。このレーザユニット202から出射されたレーザ光ビーム203はミラー面104,105に入射するが、レーザ光ビーム203の光軸とミラー面104,105の中心(図1(a)に示す円周103)に合わせられる。ミラー面104,105の中心、すなわちレーザ光ビーム203の照射中心は、光走査用ミラー100の回転中心軸と等距離にある。205はミラー面104,105で反射されたレーザ光ビーム204により走査される被走査面であり、光走査用ミラー100の回転中心軸と平行な面である。レーザユニット202及びモータ201を制御するための手段も存在するが、図中省略されている。
【0040】
走査動作は次の通りである。レーザ光ビーム203の入射位置にミラー104の始端104aが来ると、反射レーザ光ビーム204は光走査用ミラー100の回転中心軸と平行な方向へ最も大きな角度だけ偏向され、被走査面205上の位置207に向かう。光走査用ミラー100の回転に従ってレーザ光ビーム204の偏向角度は徐々に小さくなり、ミラー面104の中央位置104cがレーザ光ビーム203の入射位置に来ると、レーザ光ビーム204の偏向角度は最小となり、被走査面205上の位置208へ向かう。光走査用ミラー100の回転に従ってレーザ光ビーム204の偏向角度は逆向きに増加し、ミラー面104の終端104bがレーザ光ビーム203の入射位置に来ると、レーザ光ビーム204は被走査面207上の位置209に向かう。かくして、被走査面205は、反射レーザ光ビーム204によって回転中心軸と平行な矢印210の向きに位置207から位置209まで走査される。光走査用ミラー100がさらに回転すると、レーザ光ビーム203はミラー面105によって同様に偏向され、反射レーザ光ビーム204により被走査面205は位置207から位置209まで矢印210の方向に走査される。すなわち、光走査用ミラー100が図4に示す角度から1回転する期間に、被走査面205は同じ向きに2回走査(片方向走査)されることになる。このように、本実施例の光走査装置によれば、走査開始位置にビームを戻すための無駄な時間が少なく、高速の片方向走査を行うことができる。
【0041】
そして、光走査用ミラー100のミラー面104,105の始端から終端までの傾きの変化率は前述のように決められており、光走査用ミラー100は定速回転するため、光走査用ミラー100と被走査面205の間に走査の等速化のためのf−θレンズのような補正光学系を設けることなく、等速走査を行うことができる。
【0042】
図6は、レーザ光ビーム204による走査幅の説明図である。ミラー面104,105の傾き角度は+αから−αまで変化するので、ミラー面上のレーザ光ビーム203の入射位置から被走査面205までの距離をL2とすると、傾き角度が0°の走査位置を基準とした反射レーザ光ビーム204の被走査面205上の振幅L3は、L3=L2×tan αであり、その2倍が走査幅となる。ミラー面の傾きを中央位置を境にして各端に向かって逆向き・等量とすると、走査範囲の中心から両端までの走査距離が同一となり、このことは安定・正確な走査の実現に有利である。
【0043】
本実施例の光走査装置において、反射レーザ光ビーム204による走査方向と直交する方向に、被走査面205と光走査用ミラー100を相対的に移動させるならば、被走査面205の二次元走査が可能であることは明らかである。また、光走査用ミラー100にミラー面104,105と同様のミラー面をN個形成するならば、光走査用ミラー100の1回転でN回の片方向走査が可能であることも明白であり、光走査用ミラー100の回転速度が同じならば、より高速な走査が可能である。このような構成の光走査装置も当然に本発明に包含される。
【0044】
レーザユニット202の駆動制御について説明する。図7は説明用のタイミング図である。
【0045】
光走査用ミラー100の回転に従って、レーザ光ビーム203の入射位置をミラー面104,105又はブランキング部106が図7(a)に示すようなタイミングで通過する。ブランキング部106では有効な走査が行われないため、余分な反射光を発生させないように、図示しない制御手段より図7(b)に示すようなブランキング信号がレーザユニット202に供給され、ブランキング部106の期間とその前後の若干の期間においては、レーザ光ビーム203は出力されないか極めて小さいパワーレベルに絞られる。このようなブランキング期間以外の期間に、レーザユニット202は不図示の制御手段より与えられる例えば画信号に従って強度変調されたレーザ光ビーム203を出射し、これがミラー面104又はミラー面105によって偏向されることにより、被走査面205は画信号(c)に従ったパワーのレーザ光ビームによって走査される。
【0046】
本発明による光走査装置の第2の実施例について図8を参照して説明する。この光走査装置は、補正光学系250,251が追加されている以外は前記第1の実施例と同様の構成である。
【0047】
一般に、レーザ光ビーム203はレーザユニット202の内部又は外部に設けられた円形アパーチャを通して出射されるため、レーザ光ビーム203は略円形の強度分布を持っている。一方、ミラー面104,105は略円弧状面であるため、その曲率の影響により、ミラー面104,105で反射されたレーザ光ビーム204の強度分布は光走査用ミラー100の回転中心軸と直交する方向(円周方向)に広がる。その結果、被走査面205に照射されるレーザ光ビーム204のスポット形状は走査方向と直交方向に伸びた非円形となるが、スポット形状は円形に近いことが一般に望ましい。本実施例においては、補正光学系250によって、それを通過後のレーザ光ビーム203の強度分布形状は、ミラー面104,105の長さ方向より幅方向のほうが広がるように補正される。この補正によって、非走査面205上のスポット形状は略円形に補正される。なお、ミラー面104,105により反射されたレーザ光ビーム204の強度分布形状を補正光学系251で補正することにより同様の効果を得ることも可能であり、かかる構成も本発明に包含される。
【0048】
ミラー面104,105の中心すなわちレーザ光ビーム照射中心位置は、光走査用ミラー100の回転中心軸と等距離であることが理想的であるが、加工精度上、その距離のある程度のばらつきは避けられない。この距離のばらつきによる影響は、被走査面205上の走査軌跡の蛇行として現れる。一般に、この蛇行量は小さいことが望ましい。本実施例においては、補正光学系251によって、それを通過後のレーザ光ビーム204の走査方向と直交する方向の振れを抑制することにより、走査軌跡の蛇行量を減少させる。ミラー面104,105の中心と回転中心軸との距離のばらつきが許容できる程度であるならば、補正光学系251による蛇行補正は不要である。
【0049】
なお、走査の目的によっては、ミラー面104,105の中心と回転中心軸との距離を意図的に変動させ、走査軌跡を蛇行させることが望ましい場合もあり得る。かかる光走査用ミラーと光走査装置も本発明に包含される。
【0050】
本発明による光走査装置の第3の実施例について図9を参照して説明する。この光走査装置は、レーザユニット202と別にレーザユニット202bを設け、2つのレーザユニット202,202bにより逆方向からレーザ光ビーム203,203bを照射し、ミラー面104,105により偏向された2本のレーザ光ビーム204,204bによって被走査面205を同時に片方向走査する構成であり、これ以外は前記第1の実施例と同様である。ただし、レーザ光ビーム203bに関しては、ミラー面104,105の始端は走査終了位置、終端は走査開始位置となるため、レーザ光ビーム204,204bによる走査方向は互いに逆向きである。このように本実施例は2本のレーザビームにより同時に走査する構成であるため、より高速の走査が可能である。
【0051】
なお、本実施例においても、前記第2の実施例における補正光学系250,251(図8)と同様の補正光学系を設けることができ、このような構成も本発明に包含される。また、光走査用ミラー100に、より多数のミラー面が設けられている場合には、3個以上のミラー面に同時にレーザ光ビームを照射し、3本以上のレーザ光ビームによる同時走査を行う構成も可能であり、このような構成の光走査装置も本発明に包含される。
【0052】
本発明の光走査装置の第4の実施例について、図10を参照して説明する。本実施例においては、共通のモータ200の回転軸201に、図1に示した光走査用光ミラー100が5個(一般的には複数個)等間隔で挿着され、各光走査用ミラー100に対応してレーザユニット202が配設されている。光走査用ミラー100とレーザユニット202の各組による走査動作は前記第1及び第2の実施例と同様である。隣り合う光走査用ミラー100で偏向されたレーザ光ビームによる被走査面205の走査範囲が一部オーバラップするように、各光走査用ミラー100の相互の間隔及び被走査面205からの距離が決められている。
【0053】
このような構成であるため、複数のレーザ光ビームにより被走査面205を広い走査幅で高速に走査することができる。本発明の光走査用ミラー100による走査方向は、その回転中心軸と平行な方向であるため、本実施例のように、容易に光走査用ミラー100を多数個密に並べることができ、したがって容易に広い走査幅と高速走査を実現することができる。全ての光走査用ミラー100は共通のモータ201の回転軸201に挿着されているため、光走査用ミラー100の回転同期をとるための格別な手段は不要である。
【0054】
隣り合う光走査用ミラー100による走査範囲の一部がオーバラップしているため、例えば、画像形成の場合に、被走査面205上の各走査ラインにおける画像の連続性を容易に確保することができる。特に、各光走査用ミラー100により偏向されたレーザ光ビームによる走査は同じ向きの片方向走査であるため、各レーザユニット201から出射されるレーザ光ビームの画信号などによる変調の開始及び終了やブランキングのタイミング調整が簡単になる。
【0055】
図示しないが、前記第4の実施例において、各光走査用ミラー100に対応して、前記第3の実施例(図9)と同様に逆方向からレーザ光ビームを照射するための2つのレーザユニットを配設するならば、より高速な2次元走査が可能になることは明白である。このような構成の光走査装置も当然に本発明に包含される。また、前記第4の実施例において、各光走査用ミラー100に対応して、前記第2の実施例における補正光学系250,251(図8)と同様の補正光学系を設けてもよく、かかる構成の光走査装置も本発明に包含される。
【0056】
本発明による光走査用ミラーの第2の実施例を図11に示す。図11において(a)は正面図、(b)は右側面図である。
【0057】
この光走査用ミラー300は、全体として円盤形状の回転体301の外周面に、その回転中心軸302と垂直な平面内の、同回転中心軸を中心とする所定半径の円周303に沿う2つのミラー面304,305を形成してなるものである。ミラー面304,305の中心(レーザ光ビームの照射中心位置)は円周303と一致し、したがってミラー面304,305の中心は回転体301の回転中心軸302から等距離にある。
【0058】
ミラー面304,305は回転中心軸302に対する傾きが連続的に変化し、全体として円周303を中心として捻れた面となっている。前記第1の実施例におけるブランキング部106(図1(a))に相当する部分は存在せず、2つのミラー面304,305は傾きが連続して変化する1つの面をなしている。
【0059】
ミラー面304の傾きは中央位置304cで0°となり、中央位置304cを境に傾きの向きが反転し、始端304aと終端304bで傾きは逆向きの最大角度(±α°)となる。図11の(a)で説明すると、ミラー面304は始端304a側では正面より見えない向きに傾いており、終端304b側では正面より見える向きに傾いている。ミラー面305も同様に、その中央位置305cで傾き角度が0°で、その位置を境に傾きの向きが反転し、始端305a(終端304bと同位置)と終端(305b(始端304aと同位置)で傾きは逆向きの最大角度(±α°)となる。ミラー面304,305の傾きの変化率は、前記第1の実施例のミラー面104,105と同様に、光走査用ミラー300を定速回転させた場合に回転中心軸302と平行な被走査面の走査が等速走査となるように決定されている。
【0060】
この光走査用ミラー300は回転させて使用されるため、モータ回転中心軸などに装着するための回転軸孔307が回転体301に形成されている。光走査用ミラー300を複数個、同一のモータ回転軸などに挿着して使用する場合には回転軸孔307が設けられていると好都合である。この回転軸孔307は必須というわけではなく、光走査用ミラー300とモータ回転軸などとの中心を精密に合わせるために、例えば、回転体301の側面に中心合わせ用の凹部又は凸部(図2参照)などを形成してもよい。このような中心合わせ用の凹部や凸部を設けた光走査用ミラーも本発明に包含される。
【0061】
本実施例の光走査用ミラー300は、前記第1の実施例の光走査用ミラー100に比べ、ブランキング部106のような不連続面がないため、一般に加工が容易である。なお、ミラー面304,305は、幅方向の断面形状が湾曲してもよい(図3参照)。このような断面形状のミラー面は、平面断面のミラー面より一般に加工が容易である。
【0062】
図示しないが、回転体301の厚さをミラー面304,305の幅より大きくし、ミラー面304,305の外側に回転体301の外周面が残る形状とすることも可能である。回転体301の外周面に、ミラー面304,305と同様のミラー面を3個以上、同一円周に沿って形成することも可能である。さらに、回転体301の外周面に、ミラー面304,305と同様な2個以上のミラー面の組を、2列以上、並列して形成することも可能である。また、回転体101の全体的形状を円柱状もしくは円筒状とすることも可能である。以上のような各変形構成の光走査用ミラーも本発明に包含される。
【0063】
さらに、ミラー面304の始端304aとミラー面305の終端305bの間に、前記第1の実施例と同様のブランキング部を設けた構成、より一般化するならば、連続したN(≧2)個のミラー面の先頭と最後のミラー面の間にブランキング部を設けた構成とすることも可能であり、これも本発明に包含される。
【0064】
図示しないが、前述した光走査装置の各実施例及びその各変形例における光走査用ミラー100を、本実施例の光走査用ミラー300に置き換えた光走査装置も当然に本発明に包含される。
【0065】
本実施例の光走査用ミラー300を用いた場合、同ミラーを1回転させる毎に、1回の往復走査が行われる。図5を援用して説明すれば、レーザ光ビーム入射位置にミラー面304の始端304aが来ると、レーザ光ビームは被走査面205上の例えば位置207に向かうように偏向される。光走査用ミラー300が図11中の矢印方向にさらに回転すると、図5において左方向へレーザ光ビームが振られ、レーザ光ビーム入射位置にミラー面304の終端304bが来るとレーザ光ビームは位置209まで振られる。このようにして、半回転で位置207から位置209まで走査される(往走査)。光走査用ミラー300がさらに回転すると、レーザ光ビームはミラー面305によって逆向きに偏向され、レーザ光ビーム照射位置にミラー面305の終端305bが来た時にレーザ光ビームは位置207まで振られる。つまり、後の半回転で位置209から位置207まで走査される(復走査)。光走査用ミラー300の各ミラー面の傾きの変化率は前述のように設定されているため、走査は定速走査となる。なお、光走査用ミラー300のミラー面を3個にするならば、1回転につき1往復半の走査が行われる。ミラー面を4個にするならば、1回転で2往復の走査が行われる。
【0066】
図10に示すように複数の光走査用ミラー300を同じ向きで複数個並べた場合において、隣接する光走査用ミラー300による往走査の方向、復走査の方向はそれぞれ同一となることは明らかである。
【0067】
以上に説明した本発明の光走査装置は、電子写真方式や感熱記録方式のプリンタ、複写機などの画像形成装置、プリント基板や印刷分野における版下用フィルムまたはCTPなどの刷版作成用イメージセッタもしくはプロッタ装置における光走査装置として好適であり、さらには銀塩フィルムを感光させて像を形成する用途にも応用可能である。
【0068】
このような応用例として、電子写真方式の画像形成装置の一例を図12を参照して説明する。
【0069】
図12において、400は本発明による光走査装置である。この光走査装置400は、例えば、図10に示した構成の光走査装置に、図8に示した補正光学系250,251を各光走査用ミラーに対応して設けた構成である。ただし、補正光学系250,251の一方又は両方を省くこと可能である。401は光走査装置400の被走査面を提供する感光体ドラム(像担持体)である。
【0070】
光走査装置400は、画信号によって変調された複数本のレーザビームで感光体ドラム401の表面(被走査面)を同ドラムの軸方向に走査する。感光体ドラム401は図中の矢印方向に回転駆動され、帯電部402で帯電された表面が光走査装置400によりレーザ光ビームで走査されることによって静電潜像を形成される。この静電潜像は現像部403でトナー像に顕像化され、このトナー像は転写部404により記録紙405に転写される。転写されたトナー像は定着部406によって記録紙405に定着される。感光体ドラム401の転写部404を通過した表面部分はクリーニング部407で残留トナーを除去される。
【0071】
光走査装置400は複数ビームによる高速走査が可能であるため、高速な画像形成が可能である。また、光走査装置400は、ポリゴンミラーを複数用いる構成に比べコンパクかつ安価な構成とすることができるため、コンパクトかつ安価な画像形成装置を実現できる。
【0072】
なお、記録紙405の搬送機構、感光体ドラム401の駆動機構、現像部403、転写部404などの制御手段などは従来の画像形成装置と同様でよいため図中省略されている。像担持体として、感光体ドラム401に代えてベルト状の感光体を用いる構成も可能である。また、トナー像を転写媒体に一旦転写し、この転写媒体からトナー像を記録紙に転写する構成とすることも可能である。
【0073】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の光走査用ミラーは、その回転中心軸と平行な方向に高速の走査が可能であり、複数ビームの高密度実装も容易になる。しかも、1回転につき複数回の片方向走査を高速に行うことができる(請求項1)。f−θレンズなどの補正光学系を用いることなく等速走査が可能である(請求項2)。走査範囲全域の安定・正確な走査が可能である(請求項3)。ミラー面が平面断面形状であるの場合に比べミラー面の加工が容易になる(請求項4)、などの効果を有する。
【0074】
また、本発明の光走査方法は、光走査用ミラーの回転中心軸と平行な方向に高速の片方向走査が可能である(請求項5乃至11)。光走査用ミラーが1個でも複数の光ビームによる高速走査が可能である(請求項6)。円形に近い強度分布形状を持つ光ビームによる走査が可能である(請求項7)。複数ビームによる広い範囲の高速走査が可能である(請求項8)。複数の光ビームによる画像などの走査の連続性を容易に確保することができる(請求項9,10)、などの効果を有する。
【0075】
また、本発明の光走査装置は、光走査用ミラーの回転中心軸と平行な方向に、高速の片方向走査が可能である(請求項12乃至18)。光走査用ミラーが1個でも複数の光ビームによる高速走査が可能である(請求項13)。円形に近い強度分布形状を持つ光ビームによる走査が可能である(請求項14)。単純・コンパクトな装置構成で、複数ビームによる広い範囲の高速走査が可能である(請求項15)。複数の光ビームによる画像などの走査の連続性を容易に確保することができる(請求項16,17)、などの効果を有する。
【0076】
また、本発明による画像形成装置は、像担持体の高速走査が可能であるため高速の画像形成が可能あり、複数ビームによる走査を行う場合にも、ポリゴンミラーを用いる構成に比べ、全体をコンパクト・安価に実現し得るなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の光走査用ミラーの第1の実施例を示す図である。
【図2】 光走査用ミラーの変形例を示す図である。
【図3】 光走査用ミラーのミラー面の湾曲した断面形状を示す図である。
【図4】 本発明の光走査装置の第1の実施例を示す図である。
【図5】 本発明の光走査装置の第1の実施例を示す図である。
【図6】 光走査用ミラーのミラー面によりレーザ光ビームの偏向と被走査面上の走査を説明する図である。
【図7】 光走査装置の第1の実施例における制御タイミングを説明する図である。
【図8】 本発明の光走査装置の第2の実施例を示す図である。
【図9】 本発明の光走査装置の第3の実施例を示す図である。
【図10】 本発明の光走査装置の第4の実施例を示す図である。
【図11】 本発明の光走査用ミラーの第2の実施例を示す図である。
【図12】 本発明の画像形成装置の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
100 光走査用ミラー
102 回転中心軸
103 円周(ミラー面中心、光ビーム照射中心位置)
104,105 ミラー面
106 ブランキング部
107 回転軸孔
200 モータ
201 モータ回転軸
202,202b レーザユニット
205 被走査面
250,251 補正光学系
300 光走査用ミラー
302 回転中心軸
303 円周(ミラー面中心、光ビーム照射中心位置)
304,305 ミラー面
307 回転軸孔
400 光走査装置
401 感光体ドラム(像担持体)
402 帯電部
403 現像部
404 転写部
406 定着部
Claims (19)
- 回転中心軸と垂直な平面内の前記回転中心軸を中心とした所定半径の円周に沿って、複数のミラー面と該複数のミラー面を分離する複数のブランキング部を有し、
前記ミラー面は、その一端のブランキング部から他端のブランキング部に向かって前記回転中心軸に対する傾きが連続的に変化する、前記円周を中心として捻れ面を形成し、
前記ブランキング部を介して隣り合う2つの前記ミラー面の端における傾きは互いに逆向きになっていることを特徴とする光走査用ミラー。 - 請求項1に記載の光走査用ミラーにおいて、前記ミラー面に光ビームが照射された場合に、当該光走査用ミラーの回転角と、前記ミラー面により反射された光ビームが前記回転中心軸と平行な平面上を移動する量とが正比例するように、前記ミラー面の傾きが変化することを特徴とする光走査用ミラー。
- 前記ミラー面は、その中央位置から両端に向かって傾きが増大し、前記中央位置を境に傾きの向きが反転することを特徴とする請求項1又は2に記載の光走査用ミラー。
- 前記ミラー面は湾曲した断面形状を有することを特徴とする請求項1、2又は3に記載の光走査用ミラー。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光走査用ミラーをその回転中心軸を中心として回転させ、前記光走査用ミラーのミラー面に光ビームを照射し、前記ミラー面により反射された光ビームにより前記回転中心軸と平行な被走査面を走査することを特徴とする光走査方法。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光走査用ミラーをその回転中心軸を中心として回転させ、前記光走査用ミラーの複数のミラー面に光ビームを同時に照射し、前記複数のミラー面により反射された複数の光ビームにより前記回転中心軸と平行な被走査面を走査することを特徴とする光走査方法。
- 前記光走査用ミラーのミラー面に、その長さ方向より幅方向に広がった強度分布形状を持つ光ビームを照射することを特徴とする請求項5又は6に記載の光走査方法。
- 前記光走査用ミラーを複数、同軸上で同時に回転させ、前記複数の光走査用ミラーのミラー面により反射された複数の光ビームにより前記被走査面を走査することを特徴とする請求項5、6又は7に記載の光走査方法。
- 隣り合う前記光走査用ミラーのミラー面により反射された光ビームによる走査範囲を一部オーバラップさせることを特徴とする請求項8に記載の光走査方法。
- 前記複数の光走査用ミラーのミラー面により反射された複数の光ビームによる走査の向きが同一であることを特徴とする請求項9に記載の光走査方法。
- 前記光走査用ミラーを等速回転させ、前記被走査面を等速走査することを特徴とする請求項5乃至10のいずれか1項に記載の光走査方法。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光走査用ミラーと、前記光走査用ミラーをその回転中心軸を中心として回転させる駆動手段と、前記光走査用ミラーのミラー面に光ビームを照射する手段とを有し、
前記ミラー面により反射された光ビームにより前記回転中心軸と平行な被走査面を走査することを特徴とする光走査装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光走査用ミラーと、前記光走査用ミラーをその回転中心軸を中心として回転させる駆動手段と、前記光走査用ミラーの複数のミラー面に光ビームを同時に照射する光源手段とを有し、
前記複数のミラー面により反射された複数の光ビームにより前記回転中心軸と平行な被走査面を走査することを特徴とする光走査装置。 - 前記ミラー面に照射される光ビームの強度分布形状を前記ミラー面の長さ方向より幅方向に広がった強度分布形状に補正するための手段を有することを特徴とする請求項12又は13に記載の光走査装置。
- 前記光走査用ミラーが複数、共通の回転軸上に挿着され、前記回転軸は前記駆動手段により回転駆動され、前記複数の光走査用ミラーのミラー面により反射された複数の光ビームにより前記被走査面を走査することを特徴とする請求項12、13又は14に記載の光走査装置。
- 隣り合う前記光走査用ミラーのミラー面により反射された光ビームによる走査範囲が一部オーバラップすることを特徴とする請求項15に記載の光走査装置。
- 前記複数の光走査用ミラーのミラー面により反射された複数の光ビームによる走査の向きが同一であることを特徴とする請求項16に記載の光走査装置。
- 前記光走査用ミラーを等速回転させ、前記被走査面を等速走査することを特徴とする請求項12乃至17のいずれか1項に記載の光走査装置。
- 像担持体と、この像担持体の表面を帯電させる手段と、帯電された前記像担持体の表面を被走査面として、画信号により変調された光ビームで走査して静電潜像を形成するための請求項12乃至18のいずれか1項に記載の光走査装置と、前記像担持体上に形成される静電潜像を顕像化する手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
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