JP4471278B2 - 光走査方法 - Google Patents

Description

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光走査方法に関する。本発明による光走査方法は、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。

この種の従来技術としては、例えば、柱状体の中心軸に対する傾斜角が連続的に変化する直線の包絡面である自由曲面を反射面とした側面を備えた回転鏡、及び、その回転鏡を用いた走査光学装置がある（例えば、特許文献１を参照）。

該回転鏡は、回転時の風損を避けることを目的とし、ミラー面への光入射方向は、ミラー面よりも結像対象面側の方向で、かつ、ミラー回転軸に対して垂直から外れる方向としている。また、本回転鏡は、自由曲面であれば何でも良いため、断面が楕円であるミラー形状も採用している。

しかし、このような径が大幅に変化する形状のミラーを用いると、光源や照射光を平行光にするための光学系からミラー面までの距離と、ミラー面からビーム整形用光学系、又は被走査面までの距離がそれぞれ変わるため、入射光が完全な平行光でない場合、ミラーからの反射光ビーム形状が変化することとなり、補正光学系への負荷が非常に大きくなる。更に、ミラー面からの反射光はビーム径や焦点位置が大きく変化するため、ミラー面と被走査面との間に入れる補正光学系が複雑で高額になる。更に、ミラーへの光入射がミラーに対して被走査面側からなされるため、ミラーへの入射光学系の配置スペースが必要となり、特にマルチビーム対応とする場合には、走査系が大きくなる。

他の従来技術として、外側面が反射面の円筒形ミラーを備え、かつ、円筒の中心軸とミラーの回転軸とが不一致である光偏向装置がある（例えば、特許文献２を参照）。

しかし、この装置では、ミラー回転状態において、回転軸からミラー面までの径が絶えず変化するため、上記特許文献１と同様、光源若しくはコリメート機能等を有する光学系からミラー面までの距離と、ミラー面からビーム整形用光学系若しくは被走査面までの距離が変化する。よって、ビーム形状や焦点補正に必要な光学系に多大なる負荷がかかり、高額な装置になる。

そして、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う場合には、複数軸の回転を同期させるための機構が別途必要となる。

また、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３参照）。

しかし、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。

そこで、本出願人は先に、光走査用ミラーと、該ミラーを用いた光走査方法、及び、該ミラーを搭載した光走査装置、及び、画像形成装置を提案した（特願２００２−３６２７２２号）。該光走査用ミラーは以下の特徴を持つ。

すなわち、回転中心軸を有し、前記回転中心軸と垂直な平面内の該回転中心軸を中心とした所定半径の円周に沿ったミラー面を有し、そのミラー面は一端から他端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、前記円周を基準に捻れた面である（図１５参照）。

特開平１１−１４２７６４号公報 特公平６−１０５３３１号公報 特開平６−２０８０６６号公報

上記したミラーを用いてマルチビーム対応とするためには、同軸上にミラーを複数個搭載する構成を採ることになるが、この場合、個別に加工されたミラーの加工誤差と組付け誤差の影響を受け、精度が低下する可能性がある。

本発明は上記した問題点に鑑みてなされたもので、
本発明の目的は、ビーム整形に対する光学系への負担が少なく、マルチビーム対応が高
精度で実現でき、更に、広幅化が容易で、マルチビーム書込とした際にレンズなどの光学
系を含めたユニットが小型であり、平面走査が可能となる光走査用ミラーと、そのミラー
を利用する光走査方法を提供することにある。

本発明は、回転中心軸を有し、前記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たミラー面を回転中心軸方向に複数有し（以下、回転軸方向複数ミラー）、前記各ミラー面は、その一端から他端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、前記円周を基準として捻れた面であり、前記回転軸方向複数ミラーの各々は、前記円周に沿って前記ミラー面を複数有する（以下、円周方向複数ミラー）光走査用ミラーを、前記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回転軸方向複数ミラーの各々にある、前記円周方向複数ミラー面の各々に、それぞれ光ビームを回転中心軸と垂直な平面に対して平行な方向から同時に照射し、前記円周方向複数ミラー面の各々により反射されたそれぞれの光ビームにより、前記回転中心軸と平行な被走査面を走査することを最も主要な特徴とする。

本発明では、ミラーにおける有効な入射光の当る位置は、ミラーの回転中心軸に垂直な面内の前記回転中心軸を中心とした円周上である。従って、ミラー面と光入射系との距離が常に一定であるため、ミラー面での反射光は走査中にビーム形状が大きく変化することは無い。従って、光学系に対してビーム形状の補正に要する負荷を大幅に低減することが可能である。また、焦点位置補正に関しても、ミラーでの反射光に大きな変化が無いことから、従来技術に比べると非常に簡単になる。なお、有効な入射光とは、実際に走査使用される光を指す。

また、本発明では、例えば、加工機械で作製する場合、加工機械で同一条件下で複数ミラーが同一部材上に加工されるため、各ミラーの加工バラツキが少なく、かつ、加工後も光走査装置への実装で個々のミラー位置調整に要する手間を大幅に省く事が可能となる。また、ミラーを型成型で製造する場合においても上記優位性は変わらない。なお、上述の加工や成型では通常アルミニウムやステンレスを始めとした金属が使われるが、成型で作られた樹脂部品表面に金属層が形成されたミラーも利用可能である。

以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。図１は、本発明に係る光走査用ミラーの第１の実施例を示す。図１（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は底面図である。

光走査用ミラー１００は、円盤形状の回転体１０１の外周面に回転中心軸方向に複数のミラー（この例では、４つ）を有し、かつ、個々のミラーには２つのミラー面１０４，１０５を形成して構成されている。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の幅方向の中心付近には、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と一致した場所があり、同円周１０３を基準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。

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（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を基準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。

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。

ミラーの形状は、図１の他に図２（ａ）〜（ｄ）等のように種々構成が可能である。図２（ａ）と（ｃ）は、回転軸方向複数ミラーにおける隣接ミラーの走査方向が一致した例であり、図２（ｂ）と（ｄ）は、回転軸方向複数ミラーにおける隣接ミラーの走査方向が逆方向である例を示す。

また、図２（ａ）と（ｂ）は、回転中心軸方向の隣接ミラー境界までミラーであるのに対し、図２（ｃ）と（ｄ）は、境が走査用ミラーではない構成である。加工方法から見ると、図２（ｃ）や（ｄ）のように必要部分のみミラーである方が手間がかからず容易にできるが、使用方法は大差が無い。

回転中心軸方向のミラー数は本例では４つとなっているが、この数は個々のミラーの走査可能な幅と必要な走査幅から求められ、任意の数を形成可能である。

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３（ａ）や（ｂ）（図１（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（又は凸部）などを形成することも可能であり、図４（ｃ）の様に、回転中心軸用の孔に加えて、精密な位置合わせ様の凹部（又は凸部）などを形成することも可能である。実際に図４（ｃ）のミラーを回転中心軸に２つ搭載した例を図４（ｄ）に示す。

このような凹部や凸部の形状はどのような形状でも良いが、少なくとも隣接する光走査用ミラーの凹部若しくは凸部がはまる必要がある。ただし、軸の代わりに用いるのであれば、円形以外の形状が望ましく、より望ましくは四角形や六角形のような明確な角を持つ多角形が良い。

また、図４（ｅ）のように、外周面に切欠きや溝を設けた構成として、中心合わせを行うことも可能である。

更に、図４（ｆ）のように回転中心軸の他に孔を設けて、その孔にピンや棒状治具を挿入することにより、複数の光走査用ミラーの位置合わせを行うことが可能となる。

以上のような中心合わせ用の凹部又は凸部や孔、切り欠き等を設けた光走査用ミラーも本発明に包含される。

隣り合う回転軸方向複数ミラーで偏向された各レーザ光ビームによる被走査面の走査範囲が一部オーバーラップするように、各回転軸方向複数ミラーの相互の間隔及び被走査面からの距離、及び、ミラー捻れの角度、光走査用ミラー径、ミラー面長さ等が決められている。

ミラー面１０４，１０５は、図５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。

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。外周面のミラーは、中心を基に捻れていなくても良く左右非対称でも構わない。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。

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。

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６及び図７に示す。図６は光走査用ミラー１００の正面側から見た構成を示し、図７は光走査用ミラー１００の側面側から見た構成を示す。

光走査用ミラー１００は、モータ２００の回転軸２０１に挿着され、図６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。

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。

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６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なく、高速の片方向走査を行うことができる。

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。

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。

図８のタイミング図を参照して、レーザユニット２０２の駆動制御について説明する。

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８（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８（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は図示しない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は画信号に従ったパワーのレーザ光ビームによって走査される。

図９は、本発明に係る光走査装置の第２の実施例を示す。第２の実施例の光走査装置は、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。

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。

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。

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。

本発明による光走査装置の第３の実施例について図１０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。

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９）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。

本発明の光走査装置の第４の実施例について、図１１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２個（一般的には複数個）挿着され、図示しないが各光走査用ミラーの持つ回転軸方向複数ミラー１００に対応してレーザユニットが配設されている。光走査用ミラー１００とレーザユニット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ーラップするように、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。

尚、各光走査用ミラーの間隔は、上記オーバーラップ具合だけでなく、各光走査用ミラーが持つ回転軸方向複数ミラーの間隔に合わせて配置する事が望ましい。

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。

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ー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。

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１０）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９）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。

本発明による光走査用ミラーの第２の実施例を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）において、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の中心から等距離にある。

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を基準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。

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３（ｂ）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。

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凹部及び凸部３０７が回転体３０１に形成されている。

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５参照）。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。

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。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。

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。

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。

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７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３（ｂ）中の矢印方向にさらに回転すると、図７において右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。

図１１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。

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。

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。

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１１に示した構成の光走査装置に、図９に示した補正光学系２５０，２５１を各光走査用ミラーの各回転軸方向複数ミラーに対応して設けた構成である。ただし、各回転軸方向複数ミラーの形状によっては補正光学系２５０，２５１の一方を省く構成も可能である。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。

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。

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ト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。

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。

他の応用例として、ＣＴＰ版を始めとした印刷用版若しくは印刷用版作製用のマスクフィルム等の媒体を対象とした画像形成装置の一例を図１３を参照して説明する。

図１３に示す画像形成装置は本発明の一例である。本装置で用いる媒体は、レーザ光などの光照射によって感光モード若しくは感熱モードなどにて画像を形成できるものであればどのようなものでも良く、媒体の種類によって像形成の前又は後、若しくは前後両方において、クリーニングや現像を始めとした何らかのプロセス工程が必要となるが、それら媒体も対象とする。具体的には、種々方式の印刷版を始め、版作成用のマスクフィルムも含まれる。図中のエネルギー照射装置とは本発明の図示しないミラーや光学レンズを含む光走査装置である。媒体を移動させながら光を走査することによって、画像を形成することができる。

また、他の応用例として、ＣＴＰ版を始めとした印刷版への書込装置を搭載し、かつ、インキによる印刷機能を持つ画像形成装置の一例を図１４を参照して説明する。

図１４に示す画像形成装置は、本発明の一例である。これらの例は、オフセット印刷機等の平版印刷や孔版印刷機等の印刷機能と、版作製機能を有する装置である。最初に、光照射によって版を作製し、次に作製された版を用いて記録紙への印刷を行うものである。ただし、画像情報に応じて樹脂などをドラム表面に付着させ、印刷後に前記樹脂を除去するものも版に含めるものとする。

図１４（ａ）は、ロール状の版に対して光走査装置により製版を行い、単色のインキで記録用紙への印刷を行う例であり、図１４（ｂ）は、４色の各版胴それぞれに設置された光走査装置により製版を行い、次に記録用紙に対してフルカラー画像の印刷を行う４色オフセット印刷機の例である。

共に、版胴上の媒体に対してインキ画像を形成し、前記版からブランケットに対してインキ画像を転写し、最後にブランケットより記録用紙に対してインキ画像が転写される。

本発明に係る光走査用ミラーの第１の実施例を示す。 光走査用ミラーの他の形状例を示す。 中心合わせ用の凹部又は凸部や孔、切り欠き等を設けた光走査用ミラーの例を示す。 図３の続きである。 湾曲した断面形状を持つミラー面を示す。 本発明に係る光走査装置の第１の実施例（正面側）を示す。 本発明に係る光走査装置の第１の実施例（側面側）を示す。 第１の実施例における制御タイミングを示す。 本発明に係る光走査装置の第２の実施例を示す。 本発明に係る光走査装置の第３の実施例を示す。 本発明に係る光走査装置の第４の実施例を示す。 画像形成装置の第１の例を示す。 画像形成装置の第２の例を示す。 画像形成装置の第３の例を示す。 先に提案した光走査用ミラーを示す。

符号の説明

１００ 光走査用ミラー
１０１ 回転体
１０２ 回転中心軸
１０３ 円周
１０４、１０５ ミラー面
１０６ ブランキング部
１０７ 回転軸孔

Claims (9)

1. 回転中心軸を有し、前記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たミラー面を回転中心軸方向に複数有し（以下、回転軸方向複数ミラー）、前記各ミラー面は、その一端から他端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、前記円周を基準として捻れた面であり、前記回転軸方向複数ミラーの各々は、前記円周に沿って前記ミラー面を複数有する（以下、円周方向複数ミラー）光走査用ミラーを、前記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回転軸方向複数ミラーの各々にある、前記円周方向複数ミラー面の各々に、それぞれ光ビームを回転中心軸と垂直な平面に対して平行な方向から同時に照射し、前記円周方向複数ミラー面の各々により反射されたそれぞれの光ビームにより、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。
2. 前記回転軸方向複数ミラーの各々は、前記円周方向複数ミラー面を分離するブランキング部を有し、前記ブランキング部を介し隣り合う２つの前記ミラー面の端における傾きは互いに逆向きであることを特徴とする請求項１記載の光走査方法。
3. 前記回転軸方向複数ミラーの各々において、前記円周方向複数ミラー面は全体として傾きが連続して変化する連続した１つの面からなることを特徴とする請求項１記載の光走査方法。
4. 前記回転軸方向複数ミラーの各ミラー面は、湾曲した断面形状を有することを特徴とする請求項１記載の光走査方法。
5. 前記光走査用ミラーのミラー側面には少なくとも１ヶ所の穴若しくは切欠きを有することを特徴とする請求項１記載の光走査方法。
6. 前記光走査用ミラーのミラー側面の片面に少なくとも１ヶ所の凹部があり、反対側側面の同一位置に同数の凸部を持ち、かつ、前記凹部と前記凸部は互いに嵌まる形状であることを特徴とする請求項１記載の光走査方法。
7. 前記回転軸方向複数ミラーの各々のミラー面に、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１記載の光走査方法。
8. 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各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１記載の光走査方法。
9. 隣り合う前記光走査用ミラーにおいて、各光走査用ミラーが有する回転軸方向複数ミラー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ーラップさせることを特徴とする請求項８記載の光走査方法。

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