JP2001057626A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の焦点の生成位置を安定させ、被走査面が
光軸方向に変動しても、常に焦点深度内に収めることが
でき、該変動による画質低下を防止する。 【解決手段】光学異方性素子４０を用いて、焦点深度を
拡げることにより、記録感材Ｆの光軸方向のずれによる
所謂ピンボケを抑制するという基本技術に、さらにこの
焦点深度内での強度を考慮し、主走査方向または副走査
方向のいずれか一方にのみ集光または発散するレーザビ
ームＬの光路領域内に、光学異方性素子４０を配置し、
かつその配置および厚さ並びに常光の屈折率、異常光の
屈折率等に基づいて、正規の記録感材Ｆの位置を中心に
手前および奥方向にそれぞれ均一に焦点深度が拡がるよ
うに設定したので、無用な焦点深度の拡大を防止し、必
要十分な光強度を確保しつつ、効率的に焦点深度を拡大
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録媒体に光ビー
ムを案内し、この光ビームと前記記録媒体との相対的移
動により、前記光ビームを前記記録媒体に対して主走査
および副走査することによって画像を記録する画像記録
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光源、例えば半導体レーザから出力され
る光ビームを集光光学系によって集光し、その焦点位置
に記録媒体（例えば、高速に回転するドラムの周面に貼
り付けられた記録媒体）を配置し、前記光ビームをドラ
ムの軸線方向に走査（副走査）しながら、ドラムを回転
（主走査）させることにより、記録媒体上に画像を記録
（露光）する画像記録（露光）装置が知られている。

【０００３】ここで、ドラムの周面に貼り付けられた記
録媒体の走査面（以下、被走査面という）は、光軸方向
に変動している。このような変動は、機械的な動作（ド
ラムの回転等）がある以上、やむをえない現象である
が、この変動により、焦点位置がずれて、画質に多大な
影響を及ぼすことも事実である。

【０００４】これを解消し被走査面に常に焦点を合わせ
るために、被走査面と、集光光学系との距離（または変
位）に応じて焦点を移動させる機構を連動させたオート
フォーカス機構により、所定の焦点深度範囲内に被走査
面が位置するように集光光学系を移動する制御を行って
いた。

【０００５】このオートフォーカス機構により、被走査
面の変動による焦点ずれを解消することができるが、集
光光学系の焦点を移動するという観点から限界がある。
また、オートフォーカス機構では、光ビームの複数化
（マルチビーム化）に対応しきれず、信頼性に欠ける、
という欠点がある。

【０００６】そこで、本出願人等は、焦点を移動させる
のではなく、光軸方向に複数個の焦点を生成し、被走査
面の反応閾値強度で見た見掛け上の光束の幅を一定の領
域に拡げることを提案している（特願平１０−１８８６
８１号公報および特願平１１−０２２２９２号公報参
照）。

【０００７】上記提案によれば、オートフォーカス機構
に比べて単純な構造で焦点深度を拡げることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮し、複数の焦点の生成位置を光軸方向に対称的にし、
被走査面が光軸方向に変動しても、常に焦点深度内に収
めることができ、該変動による画質低下を防止すること
ができる画像記録装置を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、記録媒体に光ビームを案内し、この光ビームと前記
記録媒体との相対的移動により、前記光ビームを前記記
録媒体に対して主走査および副走査することによって画
像を記録する画像記録装置であって、光ビームを出力す
る光源と、前記光源から出力された光ビームを前記記録
媒体を基準として集光させる集光光学系と、前記集光光
学系により得られる前記記録媒体近傍における主走査方
向焦点または副走査方向焦点の少なくとも一方の焦点
を、前記光ビームの光軸に沿って前記記録媒体近傍に複
数生成する複数焦点生成手段とを備える。

【００１０】請求項１に記載の発明によれば、集光光学
系によって記録媒体近傍に焦点が形成されるが、この焦
点は主走査方向および副走査方向にそれぞれ集光点が存
在する。

【００１１】この場合、主走査方向と副走査方向の両方
の焦点を、同時に、単一の複数焦点生成手段によって複
数個の焦点に変換すると、例えば、複数焦点生成手段の
光学軸方向との相対関係によって互いに相反する光軸方
向に焦点が生成されるため、見掛け上焦点深度が拡大さ
れたとしても、光量（強度）的に画像記録のための閾値
を下回ってしまい、結果として有効深度を深くすること
ができなくなるおそれがある。

【００１２】そこで、主走査方向または副走査方向の一
方の焦点を、複数焦点生成手段により光軸に沿って複数
個生成するようにし、主走査方向または副走査方向の一
方の焦点のみを所望の位置に変位させれば、総合的に有
効深度を拡大することが可能となる。

【００１３】すなわち、主走査方向および副走査方向の
両方で同時に焦点を複数個生成する、しないに拘らず、
主走査方向または副走査方向のいずれか一方の焦点生成
位置を独立して制御することにより、主走査方向と副走
査方向との光量（強度）的なピークを一致させることが
でき、所定の光量（強度）を持ち、かつ安定した焦点深
度を得ることができる。

【００１４】請求項２に記載の発明は、記録媒体に光ビ
ームを案内し、この光ビームと前記記録媒体との相対的
移動により、前記光ビームを前記記録媒体に対して主走
査および副走査することによって画像を記録する画像記
録装置であって、光ビームを出力する光源と、前記光源
から出力された光ビームを主走査方向または副走査方向
の一方のみに発散または集光させるシリンドリカルレン
ズと、前記光ビームの主走査方向および副走査方向の光
束を前記記録媒体を基準として集光させる集光光学系
と、前記シリンドリカルレンズによって発散または集光
する前記光ビームの光束中に配置され、主走査方向と副
走査方向とで異なる屈折率を有する光学異方性素子とを
備える。

【００１５】請求項２に記載の発明によれば、シリンド
リカルレンズによって光ビームを主走査方向または副走
査方向の一方のみに発散または集光させ、その発散また
は集光する光ビームの光束中に主走査方向と副走査方向
とで屈折率の異なる光学異方性素子を配置することによ
り、記録媒体近傍において、光ビームの焦点を主走査方
向または副走査方向の一方のみに複数生成することがで
きる。

【００１６】すなわち、例えば、光学異方性素子として
一軸性結晶を用いた場合、副走査方向のみに発散または
集光する位置に光学異方性素子を配置した場合は、この
光学異方性素子による主走査方向の複数の焦点は生成さ
れない。従って、副走査方向のみを独立して、焦点の複
数化を行うことができる。このとき、例えば、副走査方
向に複数生成された焦点の中間点に主走査方向の単一の
焦点位置を合わせておけば、光量（強度）的なピークを
副走査方向の各焦点位置で一致させることができ、焦点
深度を実質的に拡大することができる。

【００１７】請求項３に記載の発明は、前記請求項２に
記載の発明において、前記シリンドリカルレンズは、前
記光ビームを主走査方向および副走査方向に発散または
集光させるべく、前記光源と前記集光光学系との間に複
数配設され、前記光学異方性素子は、主走査方向に発散
または集光する前記光ビームの光束中と、副走査方向に
発散または集光する前記光ビームの光束中とにそれぞれ
配設されることを特徴とする。

【００１８】請求項３に記載の発明によれば、前記光ビ
ームが主走査方向に発散または集光している位置と、副
走査方向に発散または集光している位置とにそれぞれ独
立して光学異方性素子を配置しており、互いに相関させ
ずに焦点生成位置を設計値とすることができる。従っ
て、適用される光学異方性素子として、例えば、一軸性
結晶体を用いた場合には、それぞれの屈折率、厚さおよ
び光軸方向を考慮することにより、所望の焦点深度を作
り上げることができる。

【００１９】請求項４に記載の発明は、記録媒体に光ビ
ームを案内し、この光ビームと前記記録媒体との相対的
移動により、前記光ビームを前記記録媒体に対して主走
査および副走査することによって画像を記録する画像記
録装置であって、光ビームを出力する光源と、前記光源
から出力された光ビームを主走査方向または副走査方向
の一方のみに発散または集光させるシリンドリカルレン
ズと、前記光ビームの主走査方向および副走査方向の光
束を前記記録媒体を基準として集光させる集光光学系
と、前記シリンドリカルレンズによって発散または集光
する前記光ビームの光束中に配置され、主走査方向と副
走査方向とで異なる屈折率を有する第１の光学異方性素
子と、前記集光光学系によって発散または集光する前記
光ビームの光束中に配置され、主走査方向と副走査方向
とで異なる屈折率を有する第２の光学異方性素子と、を
備える。

【００２０】請求項４に記載の発明によれば、第２の光
学異方性素子が前記光ビームの主走査方向および副走査
方向の両方に発散または集光している位置に配置されて
いるため、この第２の光学異方性素子は、主走査方向お
よび副走査方向の双方に複数焦点を生成する。例えば、
この第２の光学異方性素子を、主として、主走査方向ま
たは副走査方向のいずれか一方の焦点位置を設定し、第
１の光学異方性素子を副として、主走査方向または副走
査方向の他方の焦点位置を調整する。このように、主走
査方向と副走査方向とで、互いに相関させながら、かつ
独立して一方を調整することができるため、光学異方性
素子の組み合わせの自由度を増すことができる。

【００２１】請求項５に記載の発明は、前記請求項１〜
４のいずれか１項に記載の発明において、前記光源は、
前記記録媒体の副走査方向に対して略方形状の強度分布
を有し、面積変調により画像記録を行うレーザビームを
出力する半導体レーザであることを特徴とする。

【００２２】請求項５に記載の発明によれば、使用する
光源が略方形状の強度分布を有する、例えば、ＢＬＤ
（Broad Area Laser Diode）である場合、その略方形状
の長手方向を画像記録装置の回転ドラムの回転軸方向と
一致させると、主走査方向の強度分布が一般的なガウス
ビーム形状であり、焦点深度が深いのに対して、回転軸
方向である副走査方向の強度分布は、ガウスビーム形状
ではなく、焦点深度が浅くなる。

【００２３】この場合、副走査方向にのみ複数の焦点を
生成し、主走査方向の焦点の前後に副走査方向の複数の
焦点を配置することにより、レーザビームの記録媒体に
対する焦点深度を深くすることができる。

【００２４】なお、請求項６または７に記載の発明によ
れば、複数焦点生成手段または光学異方性素子として、
例えば、一軸性結晶を用いることができる。

【００２５】また、請求項８または９に記載の発明によ
れば、光源と複数焦点生成手段または光学異方性素子と
の間に少なくとも１つの１／２波長板または１／４波長
板を配置し、これらを回転制御可能とすることにより、
記録媒体近傍に生成される各焦点での光ビームの光量が
等量（等強度）となるように調整することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１〜図３
には、本発明の画像記録装置の第１の実施の形態として
のレーザ記録装置１６が示されている。

【００２７】レーザ記録装置１６は、露光ヘッド１２か
ら出力されたレーザビームＬをドラム１４上に貼り付け
られた記録感材Ｆ（記録媒体）に照射することで、面積
変調画像を記録する構造となっている。

【００２８】なお、記録感材Ｆには、ドラム１４が矢印
Ｘ方向（主走査方向）に回転し、露光ヘッド１２が矢印
Ｙ方向（副走査方向）に移動することで、二次元画像が
形成される。また、面積変調画像とは、レーザビームＬ
をオンオフ制御することで、記録感材Ｆ上に複数の画素
を形成し、その画素の占める面積によって所定の階調が
得られるようにした画像である。

【００２９】露光ヘッド１２は、レーザビームＬを出力
する半導体レーザＬＤと、レーザビームＬのニアフィー
ルドパターンの像を記録感材Ｆ上に形成する集光光学系
１６とを備えている。

【００３０】半導体レーザＬＤは、屈折率導波型ブロー
ドエリア半導体レーザからなり、基本的には、図３に示
すように、ｐ型の半導体基板１８とｎ型の半導体基板２
０との間に活性層２２を設け、前記半導体基板１８、２
０に設けた電極２４、２６間に所定の電圧を印加するこ
とにより、活性層２２からレーザビームＬを出力するよ
うに構成されている。

【００３１】この場合、一方の電極２４は、幅が規制さ
れており、この幅に対応して、活性層２２に沿った方向
の屈折率が制御されている。従って、半導体レーザＬＤ
から出力されるレーザビームＬの発光パターンは、図３
に示されているように、電極２４の幅に対応した活性層
２２の接合面方向に幅広で且つ略方形状になる。また、
活性層２２の厚み方向に対しては、その厚みに対応した
幅狭の形状となる。

【００３２】図２にも示される如く、集光光学系１６
は、半導体レーザＬＤから出力されたレーザビームＬの
ニアフィールドパターンの像を記録感材Ｆ上に形成する
光学系であり、半導体レーザＬＤ側より、コリメートレ
ンズ２８、１／２波長板２９、シリンドリカルレンズ３
０、３２、３４、３６、集光レンズ３８が順に配列され
ている。

【００３３】なお、シリンドリカルレンズ３０および３
２は、レーザビームＬを副走査方向（矢印Ｙ方向）にの
み集光し、シリンドリカルレンズ３４および３６は、レ
ーザビームＬを主走査方向（矢印Ｘ方向）にのみ集光す
る。

【００３４】この集光光学系１６の光路中であって、シ
リンドリカルレンズ３０と、シリンドリカルレンズ３２
との間には、光学異方性素子４０（複数焦点生成手段）
が配設されている。

【００３５】この光学異方性素子４０は、一軸性結晶
（ニオブ酸リチウム（ＬＮ）、水晶（クオーツ）、方解
石等）からなり、本実施の形態では、方解石が選択され
配置されている。

【００３６】この光学異方性素子４０は、レーザビーム
Ｌの光軸に略垂直な面内で直交する２成分の中、一方の
みを二重焦点化するために設けられており、この結果、
図２に示される如く、副走査方向に発散し、且つ主走査
方向では平行光となる位置が選択される。

【００３７】このため、光学異方性素子４０は、主走査
方向に沿う成分の光に対しては、何ら影響を与えないた
め、主走査方向の焦点は単一となる（図４の縦壁面ＬＸ
参照）。

【００３８】これに対して、副走査方向に沿う成分の光
に対しては、レーザビームＬは、光学異方性素子４０の
入射面に対して所定の角度（発散）を持って入射するこ
とになる。この発散光は、常光と異常光とがそれぞれ異
なる屈折率で進行していくため、集光レンズ３８で集光
したときに、図４の副走査方向光束面ＬＹｏ、ＬＹｅで
示される如く、光軸方向の異なる２位置で焦点が結ばれ
るようになっている。

【００３９】なお、本実施の形態では、光学異方性素子
として適用された方解石の光学軸が図５の紙面手前−奥
側方向（図５の○内に×が付された記号参照）であるた
め、露光ドラム面を中心として、手前側（光源側）に異
常光の焦点が形成され、奥側（ドラム回転中心側）に常
光の焦点が形成される。

【００４０】以下に第１の実施の形態の作用を説明す
る。

【００４１】画像情報に応じて変調され、半導体レーザ
ＬＤの活性層２２より出力されたレーザビームＬは、コ
リメートレンズ２８によってニアフィールドパターンが
平行光束とされた後、１／２波長板２９を通過し、シリ
ンドリカルレンズ３０、３２によって副走査方向（矢印
Ｙ方向）のみが整形される。一方、シリンドリカルレン
ズ３４、３６によって主走査方向（矢印Ｘ方向）のみが
整形され、集光レンズ３８を介してドラム１４上の記録
感材Ｆに前記ニアフィールドパターンの像が形成され
る。また、このレーザビームＬは、シリンドリカルレン
ズ３０とシリンドリカルレンズ３２との間に配設された
光学異方性素子４０により、副走査方向のレーザビーム
Ｌが２つの異なる屈折率で屈折され、記録感材Ｆの近傍
で２重焦点を形成する。

【００４２】このとき、図２に示される如く、光学異方
性素子４０として適用された方解石の配置位置が、副走
査方向にのみ発散する光束であるため、この副走査方向
に発散するレーザビームＬのみが、光学異方性素子４０
の影響を受けることになる。すなわち、主走査方向のレ
ーザビームＬは平行光であるため、光学異方性素子４０
の入射面に垂直に入射され、そのまま直線的に出射す
る。

【００４３】ここで、副走査方向に発散したレーザビー
ムＬは、光学異方性素子４０として適用した方解石の光
学軸が図２の紙面手前−奥側方向（○印の中に×印を付
した記号参照）となっているため、常光と異常光とで異
なる屈折率となり、その屈折率は常光の方が異常光より
も大きい。

【００４４】それぞれの屈折率は、以下の式で表され
る。

【００４５】 sinθin＝ｎo ・sin θout(o) …（１） sinθin＝ｎe ・sin θout(e) …（２） ここで、 sin θin：レーザビームＬの光学異方性素子４０への入
射角 ｎo ：常光の屈折率 ｎe ：異常光の屈折率 sin θout(o) ：常光の屈折後の角度 sin θout(e) ：異常光の屈折後の角度 である。

【００４６】上記のように常光と異常光とで屈折率が異
なるため、結像される焦点位置が光軸方向で異なる位置
となる。すなわち、ドラム１４の面を中心として、光軸
方向手前側に異常光の焦点（図１２の位置ｈ参照）が形
成され、奥側に常光の焦点（図１２の位置ｇ参照）が形
成される。

【００４７】この２個の焦点間の距離ΔＬは、光学異方
性素子４０の光軸方向の厚みｔと、常光および異常光の
屈折率ｎｏおよびｎｅにより設定することができる。

【００４８】 ｜ΔＬ｜≒ｔ・｛（１／ｎｏ）−（１／ｎｅ）｝・ｍ² …（３） なお、第１の実施の形態では、ｔ＝６．９１ｍｍ、ｍ＝
０．２９（ｍ：図５に示す入射側と出射側との間の横倍
率）として、焦点間距離ΔＬ（＝４０μｍ）を設定し
た。この結果、半導体レーザＬＤから出力されたレーザ
ビームＬは、図６の光軸位置に対するスポットサイズの
特性図に示される如く、必要十分な強度を持ち、かつ焦
点深度を拡大することができる。なお、必要十分な強度
である裏づけとして、ドラム１４上の記録感材Ｆの焦点
位置をＺとし、この焦点位置Ｚから光軸方向にΔＺずれ
た各位置での強度分布を図７に示す。なお、比較例とし
て、光学異方性素子４０を用いない場合の各位置での強
度分布を図８に示す。

【００４９】この図８から分かるように、光学異方性素
子４０を用いない場合には、ΔＺ＝２０μｍずれただけ
で、強度分布が急激になだらかになり、強度不足による
所謂ピンボケになってしまう。

【００５０】これに対して、図７に示される如く、光学
異方性素子４０を用いた場合には、例えばΔＺ= ４０μ
ｍずれた位置であっても、前記光学異方性素子４０を用
いない場合と比較して、強度分布の変化が小さい。従っ
て、ドラム１４の偏心等による記録感材Ｆの光軸方向の
位置ずれがあっても、所謂ピンボケを抑制することがで
きる。

【００５１】このように、第１の実施の形態では、光学
異方性素子４０を用いて、焦点深度を拡げることによ
り、記録感材Ｆの光軸方向のずれによる所謂ピンボケを
抑制するという基本技術に、さらにこの焦点深度内での
強度を考慮し、主走査方向または副走査方向のいずれか
一方にのみ集光または発散するレーザビームＬの光路領
域内に、光学異方性素子４０を配置し、かつその配置お
よび厚さｔ並びに常光の屈折率ｎｏ、異常光の屈折率ｎ
ｅ等に基づいて、正規の記録感材Ｆの位置を中心に手前
および奥方向にそれぞれ均一に焦点深度が拡がるように
設定したので、必要十分な光強度を確保しつつ、効率的
に焦点深度を拡大することができる。 （第２の実施の形態）以下に本発明の第２の実施の形態
を説明する。なお、上記第１の実施の形態と同一の構成
要素については、同一の符号を付し、その構成の詳細な
説明を省略する。

【００５２】この第２の実施の形態の特徴は、主走査方
向に集光または発散する光路上と、副走査方向に集光ま
たは発散する光路上とのそれぞれに、複数焦点生成手段
としての光学異方性素子を配置したことにある。

【００５３】図９に示される如く、光学異方性素子とし
ての方解石が光路内に２個（以下、第１の光学異方性素
子５０Ａ、第２の光学異方性素子５０Ｂという）配設さ
れている。

【００５４】第１の光学異方性素子５０Ａは、前記第１
の実施の形態と同一の位置に配設されている。すなわ
ち、この第１の光学異方性素子５０Ａの配置位置でのレ
ーザビームＬは、副走査方向にのみ発散されているた
め、主走査方向のレーザビームＬに対しては何ら影響を
及ぼすものではない。なお、この第１の光学異方性素子
５０Ａとして用いられる方解石の光学軸は、図９の
（Ａ）の紙面手前−奥側（○内に×を付した記号参照）
となっており、この結果、副走査方向のレーザビームＬ
は、記録感材Ｆの正規の位置を中心として、手前側に異
常光の焦点（図１２の位置ｈ参照）が、奥側に常光の焦
点（図１２の位置ｇ参照）が形成される。

【００５５】一方、第２の光学異方性素子５０Ｂは、シ
リンドリカルレンズ３４とシリンドリカルレンズ３６と
の間の光路中に配置されている。この位置は副走査方向
のレーザビームＬが平行光で、主走査方向のレーザビー
ムＬが発散光となっている。このため、この第２の光学
異方性素子５０Ｂは、主走査方向のレーザビームＬにの
み影響を及ぼし、副走査方向のレーザビームＬには影響
を与えない。

【００５６】また、この第２の光学異方性素子５０Ｂと
して用いた方解石は、前記第１の光学異方性素子５０Ａ
として用いた方解石と同一であるが、図９の（Ｂ）の○
内に×を付した記号で示すように、第１の光学異方性素
子５０Ａに対して光軸方向周りに９０°回転された状態
で配置されている。このため、入射光と光学軸との関係
が、第１の光学異方性素子５０Ａと同一となり、正規の
記録感材Ｆの位置を中心に手前側（光源側）に異常光の
焦点（図１２の位置ｈ参照）が、奥側に常光の焦点（図
１２の位置ｇ参照）が形成される。

【００５７】ここで、第１の光学異方性素子５０Ａで形
成した２重焦点間の距離と、第２の光学異方性素子５０
Ｂで形成した２重焦点間の距離とが同一となるように、
その入射角に基づいて厚さｔが決定されている。この第
２の実施の形態では、第１の光学異方性素子５０Ａとし
て用いた方解石の厚さｔ１は６．９１ｍｍ、第２の光学
異方性素子５０Ｂとして用いた方解石の厚さｔ２は１．
７３ｍｍとされている。なお、シリンドリカルレンズ３
６および集光レンズ３８による主走査方向の横倍率ｍは
０．５８である。

【００５８】上記のように、第１の光学異方性素子５０
Ａおよび第２の光学異方性素子５０Ｂを所定の光路中に
配設することにより、図１２に示される如く、主走査方
向および副走査方向の双方において、それぞれ−２０μ
ｍおよび＋２０μｍの位置に２つの焦点を作ることがで
き、光強度は第１の実施の形態で立証した如く、必要十
分な強度を確保することができる。

【００５９】なお、上記第２の実施の形態において、複
数焦点生成手段である第１の光学異方性素子５０Ａおよ
び第２の光学異方性素子５０Ｂとして、同一の光学特性
を有する方解石を用いているが、負の一軸性結晶および
正の一軸性結晶からなる光学異方性素子を複数焦点生成
手段として用いるようにしてもよい。

【００６０】すなわち、図１０に示すように、シリンド
リカルレンズ３０とシリンドリカルレンズ３２との間に
負の一軸性結晶である方解石からなる第１の光学異方性
素子５２Ａを配置し、シリンドリカルレンズ３４とシリ
ンドリカルレンズ３６との間に正の一軸性結晶であるク
オーツ等からなる第２の光学異方性素子５２Ｂを配置す
る。この場合、第１の光学異方性素子５２Ａと第２の光
学異方性素子５２Ｂとは、光学軸が同一方向に設定され
る。複数焦点生成手段をこのように配置することで、同
様にして焦点深度を拡大することができる。 (第３の実施の形態）以下に本発明の第３の実施の形態
を説明する。なお、上記第１の実施の形態と同一の構成
要素については、同一の符号を付し、その構成の詳細な
説明を省略する。

【００６１】この第３の実施の形態の特徴は、主走査方
向または副走査方向のいずれか一方に集光または発散す
る光路上と、主走査方向および副走査方向に集光する光
路上とに、異なる複数焦点生成手段としての光学異方性
素子を配置したことにある。

【００６２】図１１に示される如く、第３の実施の形態
では、異なる２個の光学異方性素子として、方解石とニ
オブ酸リチウムが適用されている（以下、方解石を適用
したものを第１の光学異方性素子５４Ａ、ニオブ酸リチ
ウムを適用したものを第２の光学異方性素子５４Ｂとい
う）。

【００６３】第１の光学異方性素子５４Ａは、前記第１
の実施の形態と同一の位置に配設されている。すなわ
ち、この第１の光学異方性素子５４Ａの配置位置でのレ
ーザビームＬは、副走査方向にのみ発散されているた
め、主走査方向のレーザビームＬに関しては何ら影響を
及ぼすものではない。なお、この第１の光学異方性素子
５４Ａとして用いられる方解石の光学軸は、図１１の
（Ａ）の紙面手前−奥側（○内に×を付した記号参照）
となっており、この結果、副走査方向のレーザビームＬ
は、記録感材Ｆの正規の位置を中心として、手前側（光
源側）に異常光の焦点（図１２の位置ｈ参照）が、奥側
に常光の焦点（図１２の位置ｇ参照）が形成される。

【００６４】一方、第２の光学異方性素子５４Ｂは、集
光レンズ３８とドラム１４との間に配設されている。こ
のため、主走査方向および副走査方向のそれぞれのレー
ザビームＬに対して影響( 屈折）を及ぼすようになって
いる。

【００６５】ここで、この第２の光学異方性素子５４Ｂ
として用いられるニオブ酸リチウムの光学軸は、図１１
の（Ｂ）の紙面手前−奥側（○内に×を付した記号参
照）となっている。このニオブ酸リチウムは、方解石に
対して異なる屈折率、同符号の光学異方性素子( 負の一
軸性結晶）であるため、副走査方向に対しては、集光レ
ンズ３８に近い側に常光の焦点（図１２の位置ｇ参照）
を、遠い側に異常光の焦点（図１２の位置ｈ参照）を形
成する。このニオブ酸リチウムの配置位置および厚さに
基づいて、生成された２個の焦点は、副走査方向に集光
するレーザビームＬに対して、記録感材Ｆの正規の位置
よりも手前側に共に形成される( 図１２参照）。

【００６６】また、第２の光学異方性素子５４Ｂは、前
記副走査方向のみならず、主走査方向のレーザビームＬ
に対しても屈折させ、２重焦点を形成する機能を有して
いる。

【００６７】すなわち、第２の光学異方性素子５４Ｂと
して用いられるニオブ酸リチウムの光学軸が、図１１の
（Ｂ）の紙面手前−奥側（○内に×を付した記号参照）
であるため、記録感材Ｆの正規の位置を中心として、手
前側に異常光の焦点（図１２の位置ｈ参照）が形成さ
れ、奥側に常光の焦点（図１２の位置ｇ参照）が形成さ
れる。

【００６８】このように第３の実施の形態では、副走査
方向は、第１の光学異方性素子５４Ａと第２の光学異方
性素子５４Ｂの２個の光学異方性素子によって、レーザ
ビームＬを焦点位置を調整しており、結果として図１２
に示される如く、記録感材Ｆを中心として、手前側と奥
側とに焦点が形成される。一方、主走査方向は、第２の
光学異方性素子５４Ｂのみで、２重焦点を形成してい
る。

【００６９】これを詳細に説明すると、ニオブ酸リチウ
ムが存在しない場合を考えると、副走査方向８０μｍの
間隔に２つの焦点ができる。ここで、ニオブ酸リチウム
を挿入することにより、異常光による焦点が集光レンズ
３８に近い側に、常光による焦点が集光レンズ３８の遠
い側にそれぞれできる。その２つの焦点の間隔は略４０
μｍになる。

【００７０】これらの組み合わせにより、主走査方向と
同等の位置に２重焦点を形成することができる。

【００７１】この第３の実施の形態によれば、２個以上
の光学異方性素子を用いることにより、形成される２重
焦点の位置調整が可能となる。従って、この原理を発展
させ、例えば、光路上の全ての位置に必要な光学異方性
素子を配置できればよいが、配置位置等が制限されるよ
うな場合には、配置可能な光路上に複数の光学異方性素
子を配置して組み合わせることによって、焦点位置等を
設定することが可能である。

【００７２】なお、この第３の実施の形態では、方解石
の厚さｔ１は１３．８２ｍｍ、ニオブ酸リチウムの厚さ
ｔ２は２．４ｍｍ、シリンドリカルレンズ３２および集
光レンズ３８によって得られる副走査方向の横倍率ｍは
０．２９である。

【００７３】本実施の形態では、複数焦点生成手段とし
ての光学異方性素子として、一軸性結晶体（方解石、ク
オーツ、ニオブ酸リチウム）を適用したが、二軸性結晶
体を適用してもよい。また、液晶等、非固体の光学異方
性素子であってもよい。

【００７４】さらに、上述した第１〜第３の実施の形態
においては、１／２波長板２９をコリメートレンズ２８
とシリンドリカルレンズ３０との間に挿入し、その光学
軸を光源から見て副走査方向より時計回りに２２．５゜
傾けて配置している。このように１／２波長板２９を配
置することにより、光源からのレーザビームＬは、副走
査方向に対して４５゜回転した直線偏光となり、生成さ
れる常光および異常光による２焦点を同光量（同強度）
の記録スポットとすることができる。しかしながら、第
２および第３の実施の形態（図９、図１０、図１１参
照）の場合、光学異方性素子を２個用いるため、その配
置精度において、１／２波長板２９と光学異方性素子と
の間の相対角度が僅かに異なってしまうおそれがある。

【００７５】そこで、図１３に示す如く、例えば、第１
の光学異方性素子５０Ａの前段に１／２波長板２９また
は１／４波長板を配置するとともに、第１の光学異方性
素子５０Ａと第２の光学異方性素子５０Ｂとの間にも１
／２波長板３９または１／４波長板を配置し、第１の光
学異方性素子５０Ａおよび第２の光学異方性素子５０Ｂ
によって生成される焦点の光量を個々に調整できるよう
に構成することが有用である。例えば、第２の光学異方
性素子５０Ｂに対しては、その前段に配置した１／２波
長板３９または１／４波長板を回転制御することによ
り、レーザビームＬの偏光方向を調整し、主走査方向に
おける常光焦点の光量（光強度）と異常光焦点の光量
（光強度）とを同光量（同強度）に調整することができ
る。これにより、十分に拡大された焦点深度を確保する
ことができる。

【００７６】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係る画像記
録装置は、複数の焦点の生成位置を安定させ、被走査面
が光軸方向に変動しても、常に焦点深度内に収めること
ができ、該変動による画質低下を防止することができる
という優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るレーザ記録装
置の露光ヘッド部を示す斜視図である。

【図２】（Ａ）は第１の実施の形態に係る露光ヘッドの
平面図、（Ｂ）は同側面図である。

【図３】半導体レーザの構成を示す斜視図である。

【図４】第１の実施の形態における主走査方向と副走査
方向毎の焦点位置を示す光束の模式図である。

【図５】光学異方性素子として適用される方解石の屈折
特性を示す側面図である。

【図６】第１の実施の形態に係る焦点深度とスポットサ
イズとの関係を示す特性図である。

【図７】第１の実施の形態に係り、光学異方性素子で２
重焦点を形成した場合の記録感材近傍での光強度分布特
性図である。

【図８】図７の比較例であり、光学異方性素子を用いな
い場合の記録感材近傍での光強度分布特性図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態に係る露光ヘッドを
示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。

【図１０】図９に示す方解石からなる第２の光学異方性
素子に代えて、クオーツからなる第２の光学異方性素子
を用いた場合の本発明の第２の実施の形態に係る露光ヘ
ッドを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。

【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る露光ヘッド
を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。

【図１２】本発明の第１〜第３の実施の形態に適用され
た光学異方性素子と、この光学異方性素子により形成さ
れる２重焦点の位置関係を示す特性図である。

【図１３】本発明の第２の実施の形態における第１の光
学異方性素子と第２の光学異方性素子との間に、１／２
波長板または１／４波長板を配置した構成からなる露光
ヘッドを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図であ
る。

【符号の説明】

１２…露光ヘッド １４…ドラム ４０、５０Ａ、５０Ｂ、５２Ａ、５２Ｂ、５４Ａ、５４
Ｂ…光学異方性素子 Ｆ…記録感材 ＬＤ…半導体レーザ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C162 AE23 AE28 FA18 FA43 FA46 2H045 AG09 CB13 5C072 AA03 BA13 BA15 DA02 DA17 HA01 HA02 HA08 JA07 RA11

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録媒体に光ビームを案内し、この光ビー
   ムと前記記録媒体との相対的移動により、前記光ビーム
   を前記記録媒体に対して主走査および副走査することに
   よって画像を記録する画像記録装置であって、 光ビームを出力する光源と、 前記光源から出力された光ビームを前記記録媒体を基準
   として集光させる集光光学系と、 前記集光光学系により得られる前記記録媒体近傍におけ
   る主走査方向焦点または副走査方向焦点の少なくとも一
   方の焦点を、前記光ビームの光軸に沿って前記記録媒体
   近傍に複数生成する複数焦点生成手段と、 を備えることを特徴とする画像記録装置。
2. 【請求項２】記録媒体に光ビームを案内し、この光ビー
   ムと前記記録媒体との相対的移動により、前記光ビーム
   を前記記録媒体に対して主走査および副走査することに
   よって画像を記録する画像記録装置であって、 光ビームを出力する光源と、 前記光源から出力された光ビームを主走査方向または副
   走査方向の一方のみに発散または集光させるシリンドリ
   カルレンズと、 前記光ビームの主走査方向および副走査方向の光束を前
   記記録媒体を基準として集光させる集光光学系と、 前記シリンドリカルレンズによって発散または集光する
   前記光ビームの光束中に配置され、主走査方向と副走査
   方向とで異なる屈折率を有する光学異方性素子と、 を備えることを特徴とする画像記録装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の装置において、 前記シリンドリカルレンズは、前記光ビームを主走査方
   向および副走査方向に発散または集光させるべく、前記
   光源と前記集光光学系との間に複数配設され、 前記光学異方性素子は、主走査方向に発散または集光す
   る前記光ビームの光束中と、副走査方向に発散または集
   光する前記光ビームの光束中とにそれぞれ配設されるこ
   とを特徴とする画像記録装置。
4. 【請求項４】記録媒体に光ビームを案内し、この光ビー
   ムと前記記録媒体との相対的移動により、前記光ビーム
   を前記記録媒体に対して主走査および副走査することに
   よって画像を記録する画像記録装置であって、 光ビームを出力する光源と、 前記光源から出力された光ビームを主走査方向または副
   走査方向の一方のみに発散または集光させるシリンドリ
   カルレンズと、 前記光ビームの主走査方向および副走査方向の光束を前
   記記録媒体を基準として集光させる集光光学系と、 前記シリンドリカルレンズによって発散または集光する
   前記光ビームの光束中に配置され、主走査方向と副走査
   方向とで異なる屈折率を有する第１の光学異方性素子
   と、 前記集光光学系によって発散または集光する前記光ビー
   ムの光束中に配置され、主走査方向と副走査方向とで異
   なる屈折率を有する第２の光学異方性素子と、 を備えることを特徴とする画像記録装置。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置
   において、 前記光源は、前記記録媒体の副走査方向に対して略方形
   状の強度分布を有し、面積変調により画像記録を行うレ
   ーザビームを出力する半導体レーザであることを特徴と
   する画像記録装置。
6. 【請求項６】請求項１記載の装置において、 前記複数焦点生成手段は、一軸性結晶であることを特徴
   とする画像記録装置。
7. 【請求項７】請求項２または４のいずれか１項に記載の
   装置において、 前記光学異方性素子は、一軸性結晶であることを特徴と
   する画像記録装置。
8. 【請求項８】請求項１記載の装置において、 前記光源と前記複数焦点生成手段との間には、少なくと
   も１つの１／２波長板または１／４波長板が配置される
   ことを特徴とする画像記録装置。
9. 【請求項９】請求項２または４のいずれか１項に記載の
   装置において、 前記光源と前記光学異方性素子との間には、少なくとも
   １つの１／２波長板または１／４波長板が配置されるこ
   とを特徴とする画像記録装置。