(57)【要約】【課題】ゴミが付着することによる汚れや、正弦振動中のミラー面に空気中を浮遊するゴミが接触したりすることによるガルバノミラーの劣化を効果的に防ぐことができる走査光学ユニットおよび該走査光学ユニットが好適に搭載される走査光学装置を提供すること。【解決手段】走査光学ユニットは、描画面上においてレーザー光を主走査方向に走査するとともに描画面を副走査方向に移動させることにより所定の描画を実行する走査光学装置における走査光学ユニットであって、回転軸を基準に正弦振動するミラー面を有し、光源から照射され該ミラー面に入射するレーザー光を偏向する偏向手段を有し、偏向手段が、静止状態のミラー面が、略水平面上にありかつ鉛直下方を向くように配設されているように構成した。【選択図】図１
2008249999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
描画面上においてレーザー光を主走査方向に走査するとともに前記描画面を副走査方向に移動させることにより所定の描画を実行する走査光学装置における走査光学ユニットであって、
回転軸を基準に正弦振動するミラー面を有し、光源から照射され該ミラー面に入射するレーザー光を偏向する偏向手段を有し、
前記偏向手段は、静止状態の前記ミラー面が、略水平面上にありかつ鉛直下方を向くように配設されていることを特徴とする走査光学ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の走査光学ユニットにおいて、
前記光源から照射された前記レーザー光を前記ミラー面に導く作用と、前記ミラー面で偏向されたレーザー光を後段の光学部材に導く作用との少なくとも一つを有する導光手段を有することを特徴とする走査光学ユニット。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の走査光学ユニットにおいて、
前記偏向手段は、前記ミラー面の前方にカバーガラスを有し、
前記ミラー面は、前記カバーガラスにより規定される密閉空間内に位置しており、
前記カバーガラスで反射する光が迷光として前記描画面上に入射することを防止する迷光防止手段をさらに有することを特徴とする走査光学ユニット。
【請求項４】
請求項２を引用する請求項３に記載の走査光学ユニットにおいて、
前記迷光防止手段は、前記導光手段において前記カバーガラスで反射した光が入射する領域に設けられていることを特徴とする走査光学ユニット。
【請求項５】
請求項４に記載の走査光学ユニットにおいて、
前記迷光防止手段は、前記カバーガラスで反射した光を前記描画面に向かう方向以外の方向へ偏向する偏向面であることを特徴とする走査光学ユニット。
【請求項６】
描画データに基づいて生成される変調信号に対応してオンオフ制御しつつレーザー光を照射する光源と、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の走査光学ユニットと、
前記走査光学ユニットの後段に配設され、アークサイン特性を有する走査光学系と、
前記走査光学系から射出されたレーザー光によって走査され、該レーザー光の走査方向と直交する方向に移動する描画面と、を有することを特徴とする走査光学装置。
【請求項７】
請求項６に記載の走査光学装置において、
前記走査光学装置は、地面等に該装置の底面が当接する状態で載置されており、
前記ミラー面は、静止状態において、前記底面と略正対する状態で配設されていることを特徴とする走査光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光源から照射されたレーザー光をガルバノミラーで偏向することによって走査させる走査光学ユニットおよび該ユニットが好適に搭載される走査光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザーコピー機やレーザープリンタといった走査光学装置では、光源から照射されるレーザー光を、描画データに基づいて生成される変調信号に同期してオン／オフ制御しつつ、偏向器を含む走査光学ユニットを用いて偏向し、描画面上を所定の方向に走査させている。走査光学装置は、上記走査光学ユニットにより行われるレーザー光の走査と同時に、露光される描画面をレーザー光の走査方向と直交する方向へ平行移動することにより、複写や所望の描画を行っている。なお、以下の本文ではレーザー光の走査方向を主走査方向、該走査方向と直交する方向を副走査方向と定義する。また、各方向はいずれも描画面での方向を基準として説明する。
【０００３】
近年、偏向器としてガルバノミラーを採用した走査光学ユニットが提案されている。該走査光学ユニットにおいて、ガルバノミラーは、当該ミラーの略中央を通る回動軸を基準として高速で正弦振動するように構成される。正弦振動中のガルバノミラーは、入射するレーザー光を周期的に偏向する。偏向されたレーザー光は、アークサイン特性を備える光学系を介することにより、描画面上を等速走査する。このような走査光学ユニットは、例えば、以下の特許文献１に開示される。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３３８４３号公報
【０００５】
ここで、特許文献１に例示されるような、従来の走査光学ユニットでは、偏向器としてのガルバノミラーを、該ミラーの回動軸が走査光学装置の底面に対して略直角をなすように配置されている。このような配置は、ミラー面にゴミが付着しやすく剥離しにくい状態にある。また該配置は、正弦振動中のミラー面に空気中を浮遊するゴミが接触する頻度が高くなる。従って、ガルバノミラーに関して、汚れる頻度が高まるまたは劣化が早まるという問題点が指摘されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は上記の事情に鑑み、ゴミが付着することによる汚れや、正弦振動中のミラー面に空気中を浮遊するゴミが接触したりすることによるガルバノミラーの劣化を効果的に防ぐことができる走査光学ユニットおよび該走査光学ユニットが好適に搭載される走査光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明にかかる走査光学ユニットは、描画面上においてレーザー光を主走査方向に走査するとともに描画面を副走査方向に移動させることにより所定の描画を実行する走査光学装置における走査光学ユニットであって、回転軸を基準に正弦振動するミラー面を有し、光源から照射され該ミラー面に入射するレーザー光を偏向する偏向手段を有し、偏向手段は、静止状態のミラー面が、略水平面上にありかつ鉛直下方を向くように配設されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項１によれば、走査光学装置内において、偏向手段を構成するミラー面は、静止状態において、略鉛直下方を向くようになる。このようにミラー面を配設することにより、ゴミが付着しにくくなり、また正弦振動中であっても空気中のゴミに接触するおそれが低減される。
【０００９】
請求項２に記載の走査光学ユニットによれば、光源から照射されたレーザー光をミラー面に導く作用と、ミラー面で偏向されたレーザー光を後段の光学部材に導く作用との少なくとも一つを有する導光手段を有することができる。これによりシステム内の各部材の配置自由度が高まる。
【００１０】
また、請求項３に記載の走査光学ユニットによれば、偏向手段は、ミラー面の前方にカバーガラスを有し、ミラー面は、カバーガラスにより規定される密閉空間内に位置しており、カバーガラスで反射する光が迷光として描画面上に入射することを防止する迷光防止手段をさらに有することが望ましい。
【００１１】
請求項４に記載の走査光学ユニットによれば、迷光防止手段は、導光手段において前記カバーガラスで反射した光が入射する領域に設けられている。より詳しくは、迷光防止手段は、カバーガラスで反射した光を描画面に向かう方向以外の方向へ偏向する偏向面である（請求項５）。
【００１２】
請求項６に記載の走査光学装置によれば、描画データに基づいて生成される変調信号に対応してオンオフ制御しつつレーザー光を照射する光源と、上記の各特徴を有する走査光学ユニットと、走査光学ユニットの後段に配設され、アークサイン特性を有する走査光学系と、走査光学系から射出されたレーザー光によって走査され、該レーザー光の走査方向と直交する方向に移動する描画面と、を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の走査光学装置によれば、当該走査光学装置は、地面等に該装置の底面が当接する状態で載置されており、ミラー面は、静止状態において、底面と略正対する状態で配設されている。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明にかかる走査光学ユニットによれば、偏向手段のミラー面にゴミが付着したり、正弦振動中に空気中に存在するゴミと接触するおそれが低減する。これにより、ミラー面の早期劣化を効果的に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１（Ａ）は、第一実施形態の走査光学ユニット３０を有する走査光学装置１００の平面図である。図１（Ｂ）は、第一実施形態の走査光学ユニット３０を有する走査光学装置１００の側面図である。図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、走査光学装置１０は、光源部１０、シリンドリカルレンズ２１、絞り２２、走査光学ユニット３０、走査光学系４０、被走査面５０を有する。図１（Ｂ）に示すように、光源部１０は、発光部１１、コリメートレンズ１２を有する。
【００１６】
図２は、走査光学ユニット３０近傍を拡大して示す図である。各図に示すように、走査光学ユニット３０は、本体３１、プリズム３２を有する。また、本体３１は、基台部３１ａ、偏向ミラー面３１ｂ、回動軸３１ｃを有する。より詳しくは、ミラー面３１ｂは、回動軸３１ｃがミラー面３１ｂの中心を通るような位置に配設される。回動軸３１ｃは、基台部３１ａ内に配設される図示しないミラー駆動部に回動自在に接続されている。つまり、ミラー面３１ｂは、ミラー駆動部によって、回動軸３１ｃを軸として回動角度と時間との関係が正弦曲線を描くように振動する。より詳しくは、ミラー面３１ｂは、当該ミラー面３１ｂの角度をＲ、時間をｔ、振動周期をＴとすると、R=sin 2π(t/T)の関係が成立するように振動する。なお、本文では、上記振動を正弦振動と定義する。
【００１７】
ミラー面３１ｂは、静止状態において、略水平面上にありかつ鉛直下方を向くように配設される。つまり、ミラー面３１ｂは、走査光学装置１００が地面（または地面に等価な水平面、以下、地面等という）に載置される際に、走査光学装置１００において該地面等と当接する面（以下、便宜上載置面という）と略正対するように配設される。
【００１８】
詳しくは、本実施形態では、走査光学装置１００は、地面等に底面１００ａが当接する状態で載置されると想定する。つまり底面１００ａが上記載置面である。従って、図２に示すように、静止状態にあるミラー面３１ｂは、底面１００ａと略正対する状態で配設されている。ミラー面３１ｂをこのように配設することにより、以下のような利点が得られる。
【００１９】
すなわち、第一に、空気中を自然落下するゴミ等がミラー面３１ｂに付着する可能性が限りなく低くなり、仮に付着したとしても極めて容易に剥離、落下する。従って、従前のようにミラー面（回動軸）を底面に対して角度をなす（例えば直交する）ように配設した場合に比べてミラー面の汚れを抑制することができる。さらに、第二に、ミラー面３１ｂを上記のように配設することにより、従前と比べて、ミラー面３１ｂが、正弦振動時において、空気中に浮遊するゴミ等と接触するおそれを低減することができる。結果として、ミラー面３１ｂの劣化を効果的に防止することができる。
【００２０】
次に、走査光学装置１００を用いた画像形成処理について概説する。外部からの走査（描画）開始指示を受けると、光源部１０は、レーザー光を変調するための変調信号を描画データに基づいて生成する。そして、光源部１０は、該変調信号に対応して発光部１１をオン・オフする。つまり、発光部１１からは、変調信号に対応してオンオフ変調されたレーザー光が照射される。
【００２１】
発光部１１から照射されたレーザー光は、コリメートレンズ群１２を介して平行光に変換されて光源部１から射出される。光源部１から射出されたレーザー光は、シリンドリカルレンズ２１および絞り２２を介して副走査方向に収束しつつプリズム３２に向かう。第一実施形態のプリズムは三角プリズムである。レーザー光は、プリズム３２の第一斜面３２ａに入射する。第一斜面３２ａで反射したレーザー光は、正弦振動状態にあるミラー面３１ｂの回動状態に応じた角度で偏向される。
【００２２】
偏向されたレーザー光は、プリズム３２の第二斜面３２ｂで反射し、後段の走査光学系４０に向かう。ここで、偏向器として正弦振動を行うミラー面３１ｂを採用したため、走査の等速性を確保するために、走査光学系４０は、アークサイン特性が付与されている。走査光学系４０を透過したレーザー光は、被走査面５０を主走査方向に走査する。ここで、被走査面５０は、所定のタイミングで主走査方向と直交する方向（副走査方向）へ移動（回動）している。これにより、レーザー光による被走査面５上での二次元的走査（描画）が実現される。
【００２３】
図３は、第二実施形態の走査光学ユニット３０’を示す図である。図３に示す第二実施形態の走査光学ユニット３０’において、第一実施形態における走査光学ユニット３０と同一構成に関しては、同一の符号を付し、ここでの説明は省略する。
【００２４】
図３に示す走査光学ユニット３０’は、本体３１’とプリズム３２’を有する。本体３１’は、走査光学ユニット３０の本体３１にカバーガラス３１ｄを付加した構成になっている。カバーガラス３１ｄは、ミラー面３１ｂの前方に取り付けられている。第二実施形態では、カバーガラス３１ｄと基台部３１ａによって形成される密閉空間内にミラー面３１ｂが配設されている。従って、第二実施形態の走査光学ユニット３０’におけるミラー面３１ｂは、汚れや振動中におけるゴミとの接触と言ったおそれがさらに低減されている。
【００２５】
但し、カバーガラス３１ｄを配設した場合、図３中破線で示すように、光源部１０から射出されたレーザー光の一部がカバーガラス３１ｄで反射してしまう。カバーガラス３１ｄで反射した光が、ミラー面３１ｂで偏向した正規のレーザー光と同様の光路を通って被走査面５０に入射してしまうと、被走査面５０においてゴーストを発生させる迷光となってしまうため、好ましくない。
【００２６】
そこで、第二実施形態では、プリズム３２’として台形プリズムを使用する。そして、カバーガラス３１ｄで反射したレーザー光（つまり迷光）が、正規のレーザー光の光路とは異なる光路を進むようにプリズム３２’の上面３２ｃで再度反射させている。これにより、カバーガラス３１ｄを設けてミラー面３１ｂの保護を強化すると共に、該カバーガラスを配置したことによる迷光が被走査面５０に入射する現象を防止することができる。
【００２７】
なお、迷光を防止する手段としては、上面３２ｃに光吸収作用のあるコートを施しても良いし、微小な段差が連続する構造を設けてもよい。但し、第二実施形態で使用している台形プリズム３２’は、大量生産がなされており、安価でありながらも比較的高精度な汎用性ある部品である。従って、光源部１０から照射されたレーザー光をミラー面３１ｂに導き、かつミラー面３１ｂで偏向されたレーザー光を後段に配設された光学部材、ここでは走査光学系４０に導く導光手段であると同時に、迷光を防止する手段としての機能も併せ持つ部材としては、非常に好適であると言える。
【００２８】
以上が本発明の実施形態である。本発明に係る走査光学ユニットおよび走査光学装置は、上記実施形態で説明した構成に限定されるものではなく、例えば以下に示すように変形をすることによっても上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００２９】
具体的には、上記の各実施形態では、光源部１０、走査光学系４０、被走査面５０を全て同一軸上に配設し、各部材間の光路を確保すべく、プリズム３１によってレーザー光を複数回（上記実施形態では２回）反射している。このように構成することにより、走査光学装置１００全体の薄型化や小型化を達成することができる。ここで、走査光学装置１００のサイズに特段の制約がない場合には、各部材は必ずしも同一軸上に配設する必要はない。よって、本発明において、プリズム３１の各斜面３２ａ、３２ｂのような導光面は各部材の相対的な位置関係によって適切に配設される。さらに言えば、導光手段を設けない構成であっても良い。
【００３０】
図４（Ａ）は、第一実施形態の走査光学装置１００の第一変形例の平面図である。図４（Ｂ）は、第一実施形態の走査光学装置１００の第一変形例の側面図である。第一変形例の走査光学装置１００では、プリズム３２の代替としてミラー６２を有する走査光学ユニット６０を使用している。ミラー６２は、光源部１０から照射されたレーザー光を反射してミラー面３１ｂに導く。ミラー面３１ｂで偏向されたレーザー光は、そのまま（つまり光路を折り曲げられることなく）走査光学系４０を介して被走査面５０上を主走査方向に走査する。
【００３１】
図５（Ａ）は、第一実施形態の走査光学装置１００の第二変形例の平面図である。図５（Ｂ）は、第一実施形態の走査光学装置１００の第二変形例の側面図である。第二変形例の走査光学装置１００では、プリズム３２の代替としてミラー７２を有する走査光学ユニット７０を使用している。ミラー７２は、光源部１０から照射されたレーザー光は、そのまま（つまり光路を折り曲げられることなく）ミラー面３１ｂに入射する。そして、該ミラー面３１ｂで偏向されたレーザー光は、ミラー７２で反射して、走査光学系４０を介して被走査面５０上を主走査方向に走査する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の第一実施形態の走査光学装置の平面図である。図１（Ｂ）は、本発明の第一実施形態の走査光学装置の側面図である。
【図２】本発明の第一実施形態の走査光学ユニット近傍を拡大して示す図である。
【図３】本発明の第二実施形態の走査光学ユニット近傍を拡大して示す図である。
【図４】図４（Ａ）は、本発明の第一変形例の走査光学装置の平面図である。図４（Ｂ）は、本発明の第一変形例の走査光学装置の側面図である。
【図５】図５（Ａ）は、本発明の第二変形例の走査光学装置の平面図である。図５（Ｂ）は、本発明の第二変形例の走査光学装置の側面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  光源部
３０  走査光学ユニット
３１  本体
３１ｂ  ミラー面
３２  プリズム
４０  走査光学系
５０  被走査面
１００  走査光学装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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