JPH07256923A - ミラー・アレイを用いた光書込光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高速書込が可能で光利用効率が高く小型化が可
能な光書込光学系を提供する。 【構成】本発明の光書込光学系は、光源から書込媒体４
に到る光路中に配設され主走査方向の略画素密度に対応
する間隔及び大きさで形成された可動ミラー２を主走査
方向にライン状に配列してなるミラー・アレイ１と、ス
リット幅Ｗが副走査方向の画素の大きさに対応した遮光
スリット３を用い、画像情報に応じて各々の可動ミラー
２を偏向させることにより明（オン）状態と暗（オフ）
状態に切り替えて書込媒体４上に１ラインずつ光書き込
みを行なうことを特徴とする。 【効果】ミラー単位で偏向方向を制御可能なミラー・ア
レイと遮光スリットの組合せにより１ラインを同時に光
書込できるため高速書込が可能であり、反射式であるた
め光の利用効率も高く、小型化も十分可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル複写機、プリ
ンター、ファクシミリ等の画像形成装置の光書込部に用
いられる、ミラー・アレイを用いた光書込光学系に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】デジタル複写機、プリンター、ファクシ
ミリ等の画像形成装置においては、デジタル方式の光書
込光学系により２値化された画像情報に応じて感光体か
らなる書込媒体上に光書込を行ない潜像を形成した後、
現像、転写、定着の各工程を経て記録用紙等に画像を形
成している。ここで、上記画像形成装置に用いられる、
従来より知られている光書込方式の代表例とその特徴を
以下に述べる。 (１)光走査型（ラスター・スキャン）書込方式：ポリゴ
ンミラー等の偏向器を用いてレーザーダイオード（Ｌ
Ｄ）等の光源からの出射光束を偏向走査し、ｆθレンズ
等を介して感光体上を等速度的に走査する方式。 (２)ＬＥＤアレイ方式：画素密度に対応する数だけ発光
ダイオード（ＬＥＤ）をライン状にアレイ化し、等倍結
像素子等で感光体上に集光させる方式。 (３)液晶シャッター・アレイ方式：画素密度に対応する
数だけ液晶をライン状にアレイ化し、各液晶をシャッタ
ーとしてオン／オフすることにより感光体上に書き込む
方式。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記(１)の光走査型
（ラスター・スキャン）書込方式は最も広く利用されて
いる方式で、特に高密度化、高速化に有利で、信頼性の
高い方式だが、偏向器やレンズ等の光学部品の配置のた
めに比較的大きなスペースを要するため、小型化には不
利である。上記(２)のＬＥＤアレイ方式は、倍率誤差が
小さく、小型化に有利な方式だが、各ＬＥＤの精度のば
らつきが大きく、画像にムラを生じ易い。上記(３)の液
晶シャッター・アレイ方式は、倍率誤差が小さく、小型
化に有利な方式だが、液晶のシャッター速度が十分でな
く、また光の透過率も悪いことから高速化には適さな
い。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あって、上記従来の光書込光学系の不具合を改善した光
書込を実現することのできる光書込光学系を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の光書込光学系は、光源から書込媒体に到
る光路中に配設され主走査方向の略画素密度に対応する
間隔及び大きさで形成された可動ミラーを主走査方向に
ライン状に配列してなるミラー・アレイと、スリット幅
が副走査方向の画素の大きさに対応した遮光スリットを
用い、画像情報に応じて各々の可動ミラーを偏向させる
ことにより明（オン）状態と暗（オフ）状態に切り替え
て書込媒体上に１ラインずつ光書き込みを行なうことを
特徴としている。

【０００６】請求項２の光書込光学系は、上記光源とし
てハロゲンランプまたは蛍光灯のような線状光源を用い
ると共に楕円形状等の長尺反射ミラーを用いて光源から
の光束を副走査方向（線状光源の長手方向と直交する方
向）に集束させることを特徴としている。請求項３の光
書込光学系は、上記ミラー・アレイの各ミラーを複数個
の可動ミラー片からなるマトリックスミラーにより構成
することにより、面積階調による階調表現を行なうこと
を特徴としている。

【０００７】

【作用】本発明の光書込光学系では、光源からの出射光
束はミラー・アレイの各可動ミラーにより反射され、遮
光スリットを通過して感光体等の書込媒体上に照射され
る。この時、画像情報をパラレル制御信号としてライン
毎にミラー・アレイの各ミラーに印加して各々の可動ミ
ラーの偏向を制御することにより上記遮光スリットを通
過する各光束を制御し、明（オン）状態と暗（オフ）状
態を切り替えて書込媒体上に画素密度に対応した１ライ
ンの光書き込みを行なうことができる。このように、本
発明によれば、ミラー・アレイにより１ラインを同時に
光書込できるため、高速書込が可能となる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は請求項１の一実施例を示す光書込光学系の
概略構成を示す要部斜視図であり、図中符号１はミラー
・アレイ、２はミラー・アレイを構成する可動ミラー、
３は遮光スリット、４は書込媒体としての感光体であ
る。尚、光源部の図示は省略した。図１において、ミラ
ー・アレイ１は光源から感光体４に到る光路中に配設さ
れており、主走査方向（感光体表面の移動方向を副走査
方向とし、この方向に直交する方向を主走査方向とす
る）の画素密度に対応する間隔及び大きさで形成された
可動ミラー２を主走査方向にライン状に配列した構成と
なっている。ミラー・アレイ１の各可動ミラー２の部分
は、例えば図２の断面図に示すように、アルミニウム
（Ａｌ）膜を介してミラー部を支柱で支持した構造とな
っており、ミラー駆動用電極に電圧を印加することによ
りミラー面を数度傾けることができ、光の反射方向を変
えることができる。したがって、ミラー・アレイ１の各
可動ミラー２に画像情報に応じた電気的なパラレル制御
信号を印加することにより、各可動ミラー２を対応する
画素情報に応じて独立に偏向させることができ、光の反
射方向を変えることができる。

【０００９】ミラー・アレイ１と感光体４との間には遮
光スリット３が配設されており、遮光スリット３のスリ
ット部３ａはミラー・アレイ１のライン方向（アレイ方
向）に沿って開口しており、ライン方向に直交する方
向、すなわち副走査方向のスリット幅Ｗは副走査方向の
画素の大きさに対応している。したがって、ミラー・ア
レイ１の１つの可動ミラー２により反射された光束が遮
光スリット３のスリット部３ａを通過して感光体４上に
照射されることで１画素の光書込が行なわれる。ここ
で、光源から出射され、ミラー・アレイ１の各可動ミラ
ー２に入射する光束Ｌは、画像データに応じて制御され
る各可動ミラー２によって偏向されるため、ミラー・ア
レイ１と感光体４の間に遮光スリット３を設置すること
により、そのスリット部３ａを光束が通過するか否かで
明（オン）及び暗（オフ）に切り替えることができる。
したがって、画像データをパラレル制御信号としてライ
ン毎にミラー・アレイ１の各ミラー２に印加することに
より、１ラインずつ感光体４に光書込を行なうことがで
きる。また、１ラインの光書込毎に感光体表面を画素単
位で副走査方向に移動することにより、順次、光書込を
行なうことができる。

【００１０】このように、本発明の光書込光学系におい
ては、１画素に対応する大きさのミラー単位で偏向方向
を制御可能なミラー・アレイ１と遮光スリット３の組合
せにより、１ラインを同時に光書込でき、各可動ミラー
２の応答速度も液晶等と比べて速いため、従来の液晶シ
ャッター・アレイ方式に比べ明・暗の切替時間が非常に
高速（１０ＭＨｚ以上が可能）である。しかも反射式で
あるため、液晶シャッターのような透過式のものより光
の利用効率が高い。また、１ラインを同時に光書込でき
るため、１画素単位で走査するラスター・スキャン方式
に比べて高速書込が可能である。

【００１１】次に、図３は請求項２の一実施例を示す図
であって、（ａ）は光書込光学系の平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図中、符号１〜４は図
１と同様の構成部材であり、符号５は光源、６は遮光ミ
ラー、７は楕円長尺ミラーである。本実施例では、光源
５としてハロゲンランプまたは蛍光管等の線状光源を用
い、該線状光源５の長手方向がミラー・アレイ１のライ
ン方向と平行になるように配置し、且つ、線状光源５の
周囲に遮光ミラー６及び楕円長尺ミラー７等を配置し
て、遮光ミラー６及び楕円長尺ミラー７等で副走査方向
（線状光源の長手方向（ミラー・アレイのライン方向）
と直交する方向）に光束を集束するようにしたものであ
り、これによりエネルギー効率（光の利用効率）をより
高めることができる。ここで、本発明では光源５に線状
光源を用いるため、従来のＬＥＤ方式のような輝度のば
らつきによるムラが生じることがなく、画像ムラの無い
光書込を行なうことができる。

【００１２】次に、図４は請求項３の一実施例を示す図
であって、（ａ）はミラー・アレイの要部平面図、
（ｂ）は面積階調法の４×４マトリックスのドット配置
例を示す図である。近年になって、出力画像の階調表現
が益々重要となってきている。そこで、本実施例では、
図４（ａ）に示すように、ミラー・アレイ１の各ミラー
を複数個の可動ミラー片２ａからなるマトリックスミラ
ー２’により構成することにより、面積階調による階調
表現を行なうことを可能とした。すなわち、ミラー・ア
レイ１の各ミラーを２次元的にさらに分割（ｎ×ｍ）し
た可動ミラー片２ａからなるマトリックスミラー２’と
し、各可動ミラー片２ａの偏向を制御することにより、
図４（ｂ）に示すような各面積階調法を用いることがで
き、画素（ドット）単位での階調表現を容易に行なうこ
とができる。尚、各可動ミラー片２ａの構造は図２と同
様であり、四角の対角位置を支柱によって支持され、ミ
ラー駆動用電極に電圧を印加することにより対角線を軸
に傾けることが可能となっている。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の光書込
光学系においては、画素の大きさに対応するミラー単位
で偏向方向を制御可能なミラー・アレイと遮光スリット
の組合せにより、１ラインを同時に光書込できるため、
従来の液晶シャッター・アレイ方式に比べ明・暗の切替
時間が非常に高速（１０ＭＨｚ以上が可能）であり、し
かも反射式であるため、液晶シャッターのような透過式
のものより光の利用効率が高く、また、１画素単位で走
査するラスター・スキャン方式に比べて高速書込が可能
となる。従って、本発明によれば、高速書込が可能で光
利用効率が高く、小型化が十分可能な光書込光学系を実
現することができる。

【００１４】請求項２の光書込光学系においては、光源
としてハロゲンランプまたは蛍光管のような線状光源を
用いると共に楕円形状等の長尺反射ミラーを用いて光源
からの光束を副走査方向（線状光源の長手方向と直交す
る方向）に集束させることにより、光の利用効率をより
高めることができる、しかも、光源に線状光源を用いる
ため、従来のＬＥＤ方式のような輝度のばらつきによる
ムラが生じることがなく、画像ムラの無い光書込を行な
うことができる。

【００１５】請求項３の光書込光学系においては、ミラ
ー・アレイの各ミラーを複数個の可動ミラー片からなる
マトリックスミラーにより構成することにより、面積階
調による階調表現を行なうことができ、画素（ドット）
単位での階調表現を容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の一実施例を示す光書込光学系の概略
構成を示す要部斜視図である。

【図２】ミラー・アレイの各可動ミラーの構造の一例を
示す断面図である。

【図３】請求項２の一実施例を示す図であって、（ａ）
は光書込光学系の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断
面図である。

【図４】請求項３の一実施例を示す図であって、（ａ）
はミラー・アレイの要部平面図、（ｂ）は面積階調法の
４×４マトリックスのドット配置例を示す図である。

【符号の説明】

１：ミラー・アレイ ２：可動ミラー ２’：マトリックスミラー ２ａ：マトリックス対応可動ミラー片 ３：遮光スリット ３ａ：スリット部 ４：感光体（書込媒体） ５：線状光源 ６：遮光ミラー ７：楕円長尺ミラー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】デジタル方式の光書込光学系において、光
   源から書込媒体に到る光路中に配設され主走査方向の略
   画素密度に対応する間隔及び大きさで形成された可動ミ
   ラーを主走査方向にライン状に配列してなるミラー・ア
   レイと、スリット幅が副走査方向の画素の大きさに対応
   した遮光スリットを用い、画像情報に応じて各々の可動
   ミラーを偏向させることにより明（オン）状態と暗（オ
   フ）状態に切り替えて書込媒体上に１ラインずつ光書き
   込みを行なうことを特徴とする光書込光学系。
2. 【請求項２】請求項１記載の光書込光学系において、光
   源としてハロゲンランプまたは蛍光管のような線状光源
   を用いると共に楕円形状等の長尺反射ミラーを用いて光
   源からの光束を副走査方向（線状光源の長手方向と直交
   する方向）に集束させることを特徴とする光書込光学
   系。
3. 【請求項３】請求項１記載の光書込光学系において、ミ
   ラー・アレイの各ミラーを複数個の可動ミラー片からな
   るマトリックスミラーにより構成することにより、面積
   階調による階調表現を行なうことを特徴とする光書込光
   学系。