(57)【要約】【課題】高速の片方向走査又は往復走査が可能で、複数ビームの高密度実装が容易な新規な光走査用ミラーと、それを用いた光走査装置を実現する。【解決手段】光走査用ミラー１００は、円盤形状の回転体１０１の外周面にミラー面１０４，１０５を形成したものである。各ミラー面は、回転中心軸１０２と垂直な面内の、回転中心軸１０２を中心とした所定半径の円周１０３を中心として捻れた面であり、その一方の端から他方の端に向かって回転中心軸１０２に対する傾きが連続的に変化する。ミラー面はブランキング部１０６により分離され、このブランキング部を境に隣り合うミラー面端部の傾きの向きは逆向きである。この光走査用ミラー１００を回転させてミラー面に光ビームを照射することにより、その反射光ビームによって、回転中心軸と平行な面を１回転あたり２回の片方向走査を行うことができる。【選択図】      図１
2004191863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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有し、
前記ミラー面は、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、前記円周を中心として捻れた面であることを特徴とする光走査用ミラー。
【請求項２】
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その一端から他端に向かって変化することを特徴とする光走査用ミラー。
【請求項３】
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。
【請求項４】
前記円周に沿って前記ミラー面を複数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５】
前記複数の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４に記載の光走査用ミラー。
【請求項６】
前記複数の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４に記載の光走査用ミラー。
【請求項７】
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乃至６のいずれか１項に記載の光走査用ミラー。
【請求項８】
請求項１乃至６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９】
請求項４、５又は６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。
【請求項１０】
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８又は９に記載の光走査方法。
【請求項１１】
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８、９又は１０に記載の光走査方法。
【請求項１２】
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１１に記載の光走査方法。
【請求項１３】
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１２に記載の光走査方法。
【請求項１４】
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８乃至１３のいずれか１項に記載の光走査方法。
【請求項１５】
請求項１乃至６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１６】
請求項４、５又は６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。
【請求項１７】
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１５又は１６に記載の光走査装置。
【請求項１８】
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１５、１６又は１７に記載の光走査装置。
【請求項１９】
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１８に記載の光走査装置。
【請求項２０】
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１９に記載の光走査装置。
【請求項２１】
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１５乃至２０のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項２２】
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１５乃至２１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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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有し、前記ミラー面は、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、前記円周を中心として捻れた面であ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その一端から他端に向かって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、前記円周に沿って前記ミラー面を複数有することにある。
【００１３】
本発明の光走査用ミラーのもう１つの特徴は、請求項５に記載のように、請求項４に記載の構成において、前記複数の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にある。
【００１４】
本発明の光走査用ミラーのもう１つの特徴は、請求項６に記載のように、請求項４に記載の構成において、前記複数の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にある。
【００１５】
本発明の光走査用ミラーのもう１つの特徴は、請求項７に記載のように、請求項１乃至６のいずれか１項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。
【００１６】
また、本発明の光走査方法は、請求項８に記載のように、請求項１乃至６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。
【００１７】
また、本発明の光走査方法は、請求項９に記載のように、請求項４、５又は６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。
【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８又は９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。
【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８、９又は１０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。
【００２０】
本発明の光走査方法のもう１つの特徴は、請求項１２に記載のように、請求項１１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。
【００２１】
本発明の光走査方法のもう１つの特徴は、請求項１３に記載のように、請求項１２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。
【００２２】
本発明の光走査方法のもう１つの特徴は、請求項１４に記載のように、請求項８乃至１６３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。
【００２３】
また、本発明の光走査装置は、請求項１５に記載のように、請求項１乃至６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。
【００２４】
また、本発明の光走査装置は、請求項１６に記載のように、請求項４、５又は６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。
【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１５又は１６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。
【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１５、１６又は１７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。
【００２７】
本発明の光走査装置のもう１つの特徴は、請求項１９に記載のように、請求項１８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。
【００２８】
本発明の光走査装置のもう１つの特徴は、請求項２０に記載のように、請求項１９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。
【００２９】
本発明の光走査装置のもう１つの特徴は、請求項２１に記載のように、請求項１５乃至２０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。
【００３０】
また、本発明の画像形成装置は、請求項２２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１５乃至２１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。
【００３１】
【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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
【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（請求項１乃至７）。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）。１回転につき複数回の走査を行うことができる（請求項４）。１回転につき複数回の片方向走査を行うことができる（請求項５）。１回転につき１回以上の往復走査を行うことができ、また、不連続面がないためミラー面の加工も容易になる（請求項６）。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７）、などの効果を有する。
【００７７】
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又は往復走査が可能である（請求項８乃至１４）。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９）。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１０）。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１１）。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１２，１３）、などの効果を有する。
【００７８】
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、高速の片方向走査又は往復走査が可能である（請求項１５乃至２１）。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１６）。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１７）。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１８）。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１９，２０）、などの効果を有する。
【００７９】
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
【図１】
2004191863.tif 000003
【図２】
2004191863.tif 000004
【図３】
2004191863.tif 000005
【図４】
2004191863.tif 000006
【図５】
2004191863.tif 000007
【図６】
2004191863.tif 000008
【図７】
2004191863.tif 000009
【図８】
2004191863.tif 000010
【図９】
2004191863.tif 000011
【図１０】
2004191863.tif 000012
【図１１】
2004191863.tif 000013
【図１２】
2004191863.tif 000014