JP2006133605A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アパーチュアによるビーム整形を行わない光走査装置において、被走査面上に所望のスポット径の光スポットを形成できるようにする。
【解決手段】ｎ個の光源からの光束に対してアパーチュアによるビーム整形を行うことなく行う光走査装置において、光源１と光偏向器７との間に、光源と１：１に対応して配置され、光源側からの発散性の光束を平行光束化するコリメートレンズ系３と、コリメートレンズ系３と１：１に対応させられ、対応するコリメートレンズ系３の焦点距離を変更しおよび／または切り替えるｎ個の焦点距離可変手段３Ａを有する。
【選択図】 図１

Description

この発明は光走査装置に関する。

光描画装置や光プリンタ、デジタル複写機、光プロッタ、光ファクシミリ等に関連して知られた光走査装置では一般に、被走査面上に所望形状の光スポットを形成するために、光源側から放射される光束の周辺部分をアパーチュアにより遮光する「ビーム整形」が行われる。

光走査装置は近来、光走査の高速化や「光スポットの小径化による高密度化」が強く要請されているが、ビーム整形が行われると、光源から放射される光束の一部が被走査面に対して遮光されることになるため、光エネルギの利用効率の面からするとビーム整形はマイナス要因である。また、光スポットの小径化のためには、光束径をなるべく大きくすることが好ましいが、アパーチュアによるビーム整形は光束径を制限するものであるので、この面でもビーム整形はマイナス要因である。

光走査装置において光源側からの光束は一般に「発散性の光束」で、これをコリメートレンズで平行光束化し、平行光束化された光束をシリンドリカルレンズにより光偏向器の偏向反射面位置近傍に「主走査方向に長い線像」として結像させることが行われている。

光源側からの「発散性の光束」の発散角は必ずしも一様ではなく、光源の種類や個体ごとに微妙に異なっている。このような発散角の「ばらつき」がある場合、アパーチュアによるビーム整形を行わないと、発散角のばらつきに応じて被走査面上の光スポットのスポット径にばらつきが生じることになる。このような「スポット径のばらつき」は、高密度の光走査においては、書込まれる画像の画質を大きく左右する。

ビーム整形を行わない場合における「スポット径のばらつき」を問題とする技術は、出願人の知る限りに於いて従来知られていない。

また、赤色、緑色、青色のレーザ光を放射する３個の光源からのレーザ光束を、３個の光変調手段で変調させ、これらの光束を共通の光偏向器で偏向させ、共通の走査結像光学系によりカラー印画紙上に光スポットとして形成してカラー画像の書き込みを行うことが実施されているが、走査結像光学系として「色収差を補正しない安価な結像系」を用いる場合、アパーチュアによるビーム整形を行わない場合には、各色光スポットのスポット径は走査結像光学系の色収差を考慮して調整する必要がある。

更に、光走査装置において書き込み密度を切り替えるようにし、切り替えられる書き込み密度に応じて光スポット径を調整するようにしたいという新規な要望もある。

この発明は、アパーチュアによるビーム整形を行わない光走査装置において、被走査面上に所望のスポット径の光スポットを形成できるようにすることを課題とする。

この発明の光走査装置は「ｎ（≧１）個の光源から放射されるｎ本の光束を、ｎ個の変調手段によりそれぞれ画像信号に応じて個別的に強度変調し、強度変調された各光束を単一の光偏向器により偏向させ、偏向された各光束を走査結像光学系により被走査面上に集光させてｎ個の光スポットを形成し、被走査面を等速的に光走査する光書込みを、ｎ個の光源からの光束に対してアパーチュアによるビーム整形を行うことなく行う光走査装置」であり、ｎ個のコリメートレンズ系と、ｎ個の焦点距離可変手段を有する（請求項１）。

「ｎ個のコリメートレンズ系」は、ｎ個の光源と光偏向器との間に、光源と１：１に対応させて配置され、「光源側からの発散性の光束」を平行光束化する。ｎ≧２の場合には、ｎ個のコリメートレンズ系の各々は、対応する光源からの発散性の光束を個別的に平行光束化する。

「ｎ個の焦点距離可変手段」は、ｎ個のコリメートレンズ系と１：１に対応させられ、対応するコリメートレンズ系の焦点距離を変更しおよび／または切り替える。

この請求項１記載の光走査装置において、コリメートレンズ系を「２枚以上のレンズからなる可変焦点レンズ系」とし、焦点距離可変手段が「可変焦点レンズ系のレンズ位置および／または構成レンズの間隔を可変する手段」である構成とすることができる（請求項２）。

また上記請求項１記載の光走査装置において、コリメートレンズ系が「焦点距離が互いに異なる複数種のコリメートレンズ」を有するようにし、焦点距離可変手段が「これら複数種のコリメートレンズのうちの所望のものを所定の使用位置に配置させる手段」である構成とすることができる（請求項３）。

上記請求項１〜３の任意の１に記載の光走査装置において、例えば、コリメートレンズ系により平行光束化された光束をそのまま光偏向器で偏向させ、走査結像光学系により被走査面上に光スポットとして集光する場合であれば、コリメートレンズ系の焦点距離を変化もしくは切り替えることにより、スポット径の調整変更あるいは切り替えを行うことができる。

このような場合、光偏向器の所謂「面倒れ」が問題となるが、光偏向器として「面倒れを良好に補正した回転多面鏡」や、面倒れが原理的に発生しない「回転単面鏡やガルバノミラー」を用いることにより、面倒れの問題を回避することができる。

なお、請求項３の場合に於いて、互いに切り替えて使用できる複数種のコリメートレンズの１以上を「焦点距離可変」とし、コリメートレンズの切り替えによる焦点距離の切り替えと、コリメートレンズの焦点距離の変更による焦点距離調整等を行うようにすることもできる。

上記請求項１または２または３記載の光走査装置はまた「ｎ個のコリメートレンズ系により平行光束化された光束を副走査方向に集束させ、光偏向器の偏向反射面近傍に、主走査方向に長い線像として結像させるｎ個のシリンドリカルレンズ系」を有することができる（請求項４）。ｎ個のシリンドリカルレンズ系はｎ個のコリメートレンズ系と１：１に対応する。

ｎ個のシリンドリカルレンズ系は、固定焦点距離のものであっても良いが、「ｎ個の第２の焦点距離可変手段」により、対応するシリンドリカルレンズ系の焦点距離を変更しおよび／または切り替える構成とすることができる（請求項５）。

この場合、シリンドリカルレンズ系を「２枚以上のシリンドリカルレンズからなる可変焦点シリンドリカルレンズ系」とし、ｎ個の第２の焦点距離可変手段が「可変焦点シリンドリカルレンズ系のレンズ位置および／または構成レンズの間隔を可変する手段」である構成とする（請求項６）ことも、シリンドリカルレンズ系が「焦点距離が互いに異なる複数種のシリンドリカルレンズ」を有するようにし、ｎ個の第２の焦点距離可変手段が「複数種のシリンドリカルレンズのうちの所望のものを所定の使用位置に配置させる手段」である構成とすることもできる（請求項７）。

上記ｎ個のシリンドリカルレンズ系を用いることにより、光偏向器における前記「面倒れ」を補正することができ、光偏向器として安価な回転多面鏡を用いることができる。

請求項６あるいは請求項７記載の光走査装置のように、シリンドリカルレンズ系が焦点距離可変あるいは焦点距離切り替え可能とすると、シリンドリカルレンズ系の副走査方向の焦点距離：Ｆを調整変更しまたは切り替えることにより、偏向反射面近傍に結像する主走査方向に長い線像の「副走査方向の幅（走査結像光学系における副走査方向の物体長になる）」を調整変更もしくは切り替えできるので、被走査面上に集光する光スポットの主走査方向のスポット径をコリメートレンズ系の焦点距離：ｆの変更・切り替えにより、副走査方向のスポット径をシリンドリカルレンズ系の焦点距離：Ｆの変更・切り替えにより、互いに独立して調整したり切り替えたりすることができる。

従って、コリメートレンズ系における焦点距離：ｆと、シリンドリカルレンズ系の焦点距離（副走査方向の焦点距離）：Ｆとを調整することにより、光スポットのスポット径を主走査方向と副走査方向に独立して調整できる。

上記請求項１〜７の任意の１に記載の光走査装置において、ｎ個の光源は「半導体レーザ」であることができる（請求項８）が、ｎ個の光源をレーザ光源（ガスレーザや固体レーザ）とし、これらｎ個のレーザ光源から放射されるレーザ光をｎ個のＡＯ変調素子の変調部に集光し、ｎ個のＡＯ変調素子により変調された発散性の光束を「光源側からの発散性の光束」として、ｎ個のコリメートレンズ系に入射させる構成とすることもできる（請求項９）。なお、光源を半導体レーザとするときは「半導体レーザ駆動手段」が変調手段を構成する。

請求項１〜９の任意の１に記載の光走査装置において、ｎ≧２とし、ｎ個の光源の発光波長が互いに異なる構成とすることができる（請求項１０）。この場合において、光源の数：ｎを３とし、これら３個の光源を「赤色、緑色、青色のレーザ光を放射するもの」とすることができる（請求項１１）。この請求項１１記載の光走査装置は「カラー印画紙を実態的な被走査面として光走査を行う」ものであることができる（請求項１２）。

上記請求項１〜１２の任意の１に記載の光走査装置においては、光偏向器を回転多面鏡とし、走査結像光学系をｆθレンズとすることができる（請求項１３）。

また、請求項１〜１１、１３の任意の１に記載の光走査装置は、これらを複数用いて周知の「タンデム型の画像形成装置」を構成することもできる。この場合、各光走査装置における光スポットのスポット径を調整することにより、対応する光導電性感光体上の光スポットのスポット径を容易に「互いに等しく設定可能」である。

なお、上に説明したところにおいて、１つの光源が２光束以上を放射すると読み替えることにより、この発明の光走査装置を「マルチビーム走査方式の光走査装置」とすることができる。

上記の如く、この発明の光走査装置によれば、被走査面上における光スポットのスポット径を容易に調整しあるいは切り替えることができる。また、アパーチュアによるビーム整形を行わないので光利用効率がよく、高速の光走査を実現できる。

図１は、発明を実施する形態の１例の特徴部分のみを示している。
図１において、符号１は光源としての半導体レーザを示している。また、符号３はコリメートレンズ系、符号５はシリンドリカルレンズ系を示し、符号７は光偏向器としての回転多面鏡を示している。

即ち、図１は、ｎ（＝１）個の光源１から放射される１本の光束を、１個の変調手段（図示されない「半導体レーザ駆動手段」）によりそれぞれ画像信号に応じて個別的に強度変調し、強度変調された各光束を単一の光偏向器７により偏向させ、偏向された各光束を（図示されない）走査結像光学系により被走査面（図示されず）上に集光させて１個の光スポットを形成し、被走査面を等速的に光走査する光書込みを、光源１からの光束に対して「アパーチュアによるビーム整形」を行うことなく行う光走査装置における「光源１と光偏向器７との間の部分」を示している。

図１（ａ）は副走査方向を上下方向として描いてあり、（ｂ）は主走査方向を上下方向として描いてある。

コリメートレンズ系３は、光源である半導体レーザ１側からの「発散性の光束」を入射され、この光束を平行光束化する。コリメートレンズ系３は、光軸方向へ連動して変位可能な２枚のレンズ３ａ、３ｂからなる「可変焦点レンズ」であり、焦点距離可変手段３Ａは、レンズ３ａ、３ｂのレンズ位置および／またはレンズ３ａ、３ｂの（光軸方向の）間隔を可変することにより、「コリメート機能を保ちつつ焦点距離を変化させる」ようになっている。

従って、コリメータレンズ系３による焦点距離を変化させることにより「コリメートされた平行光束の光束径」を変化させることができる。光束径の変化は連続的な変化とすることも段階的な変化とすることもできる。

半導体レーザから放射される光束は、共振面に平行な方向と直交する方向とで発散角が異なり、この例で光源１は共振面を主走査方向に平行にして配置されている。このため、コリメートレンズ系３により平行光束化された光束の光束径は、副走査方向において大きく、主走査方向において小さい。

平行光束化された光束は、シリンドリカルレンズ系５に入射する。シリンドリカルレンズ系５は副走査方向にのみ正の屈折力を有し、主走査方向には屈折力を持たない。このため、シリンドリカルレンズ系５を透過した光束は、図１（ａ）に示すように副走査方向においては集束されて、光偏向器である回転多面鏡７の偏向反射面近傍に集光するが、主走査方向においては図１（ｂ）に示すように、シリンドリカルレンズ５の作用を受けない。

従って、シリンドリカルレンズ系５を透過した光束は、回転多面鏡７の偏向反射面近傍に「主走査方向に長い線像」として結像される。そして、回転多面鏡７の回転により偏向され、図示されない走査結像光学系により、図示されない被走査面上に光スポットとして集光し、被走査面の光走査を行う。

このようにして、コリメートレンズ系３の焦点距離を「コリメート機能を保ちつつ変化させる」ことにより、光源１からの光束を平行光束化した光束の光束径を変化させることができる。シリンドリカルレンズ系５は主走査方向に屈折力を持たないので、平行光束の光束径を変化させると被走査面上に形成される光スポットの「主走査方向のスポット径」が変化する。

従って、コリメートレンズ系３の焦点距離の調整により、光スポットの主走査方向のスポット径を調整できる。

シリンドリカルレンズ系５は、２枚のシリンドリカルレンズ５ａ、５ｂにより構成されている。これらシリンドリカルレンズ５ａ、５ｂは、光軸方向へ連動して変位するようになっている。第２の焦点距離可変手段５Ａは、シリンドリカルレンズ５ａ、５ｂの「光軸方向の位置と間隔」を調整することにより、副走査方向の焦点距離を変化させるようになっている。シリンドリカルレンズ系５の「主走査方向の焦点距離」は無限大であり、これはシリンドリカルレンズ５ａ、５ｂの変位により変化しない。

シリンドリカルレンズ系５の副走査方向の焦点距離を変化させることにより、回転多面鏡７の偏向反射面近傍に結像する「主走査方向に長い線像」の「副走査方向の幅（線像の太さ）」を変化させることができる。この線像は、走査結像光学系による副走査方向の結像における物点であり、対応する像点は光スポットであるので、シリンドリカルレンズ系５の副走査方向の焦点距離を調整することにより、上記線像の太さを調整して光スポットにおける副走査方向のスポット径を調整できる。

周知の如く、半導体レーザから放射される発散性の光束の発散角は個々の半導体レーザで「ばらつき」があり、アパーチュアによるビーム整形を行わない場合、コリメートレンズ系３やシリンドリカルレンズ系５の焦点距離が固定であると、上記発散角のばらつきに応じ、光スポットのスポット径が「ばらついて」しまうが、この発明の光走査装置では、発散光束の「発散角のばらつき」に拘わらず、光スポットのスポット径を所望の値もしくは所定の値に調整することができる。

また、光走査装置において「書き込み密度を切り替える」ようにする場合には、切り替えられる書き込み密度に応じて光スポット径を調整することができる。

シリンドリカルレンズ系５の焦点距離を「固定焦点距離」にすると、コリメートレンズ系３により平行光束の光束径を調整して「主走査方向のスポット径を所望の値に調整」すると、連動して副走査方向のスポット径も変動してしまうので、副走査方向のスポット径を所望の値に調整することはできないが、主走査方向のスポット径は「１ドットを書込む画素信号の長さ」を電気的に調整することによって調整することもできるので、シリンドリカルレンズ系５として固定焦点距離のものを用いることも可能である。

コリメートレンズ系３やシリンドリカルレンズ系５における焦点距離を変化させるための焦点距離可変手段３Ａや第２の焦点距離可変手段５Ａとしては、従来からズームレンズのズーミング機構として知られたカムによる機構等、公知の適宜の機構を用いることができ、焦点距離の変化・切り替えは手動で行うようにしても良いし、コンピュータ制御等により電気的に行うようにしても良い。

図１に示す形態における光源１に代えて、光源をレーザ光源とし、このレーザ光源から放射されるレーザ光をＡＯ変調素子の変調部に集光し、ＡＯ変調素子により変調された発散性の光束をコリメートレンズ系に入射させる構成とすることができることは容易に理解されよう。この場合は、「ＡＯ変調素子により変調された発散性の光束」が「光源側からの発散性の光束」である。また、コリメートレンズ系やシリンドリカルレンズ系を３枚以上のレンズで構成しても良いことは言うまでもない。

図２の光走査装置は、図示されない「カラー印画紙」に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３光束により光走査を行って、カラー画像書込みを行う装置である。

符号１Ｒ、１Ｇ、１Ｂで示す「光源」は、それぞれレーザ光源である。光源１Ｒは波長：６９０ｎｍの赤色レーザ光束を放射する。光源１Ｇは波長：５３２ｎｍの緑色レーザ光束を放射し、光源１Ｂは波長：４７３ｎｍの青色レーザ光束を放射する。レーザ光源１Ｇ、１Ｂから放射されるレーザ光束は所謂「高調波成分」である。

光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから放射される各色レーザ光束はそれぞれ対応する変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを透過し、画像信号に応じて変調される。変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは「ＡＯ変調素子（音響光学素子）」であり、光走査に供せられるのは「画像信号に応じて回折された光束（変調された光束）」である。

光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから放射された各色レーザ光束は、光源に含まれる集光レンズの作用により、各光源に対応する変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの変調部に向かって、光束径：０．１ｍｍ程度に集光され、変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを通過した「変調された光束」は「光源側からの発散性の光束」となる。

変調された各光束は光源側からの発散性の光束として、コリメートレンズ系３Ｒ、３Ｇ、３Ｂに入射して平行光束化されたのち、ミラー４Ｒ、４Ｇ、４Ｂにより光路を屈曲され、シリンドリカルレンズ系５Ｒ、５Ｇ、５Ｂにより副走査方向へ集光され、ダイクロイック膜を有する光路合成素子６により「１本の光束」として合成され、光偏向器としての回転多面鏡７の偏向反射面に入射する。

回転多面鏡７が等速回転すると、上記合成された光束は等角速度的に偏向しつつ、走査結像光学系である「ｆθレンズ」を構成するレンズ８、９、１０を透過し、図示されない被走査面（実体的には「カラー印画紙」である。）上に光スポットを形成し、走査線１１を等速的に光走査して光書込みを行う。カラー印画紙は、走査線１１に直交する副走査方向へ等速で搬送され、この搬送に伴い、主走査が副走査方向に繰返されて２次元的なカラー画像が書込まれていく。

回転多面鏡７により偏向された各色レーザ光束は、レンズ８、９、１０により結像されるが、光走査開始位置へ向かう光束は、レンズ８、９を透過した時点でミラー１２により反射されて光検出器１３に入射して検出される。光検出器１３の検出信号に基づいて、光スポットによる光書込みの開始の同期がとられ、光書込み開始位置が揃えられる。

上記の如く、光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから放射された各色レーザ光束は、対応する変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの変調部に向かって光束径：０．１ｍｍ程度に集光され、変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを通過した「変調された光束」は「光源側からの発散性の光束」となるが、レーザ光束を変調部に向かって集光させる際「集光状態のばらつき」が存在し、このばらつきにより、光源側からの発散性の光束の発散角にもばらつきが存在する。

また、この光走査装置では、偏向される各色レーザ光束を共通の走査結像光学系８、９、１０により被走査面上に集光させるので、走査結像光学系の色収差の影響を考慮する必要（スポット径、即ち「ビームウエスト径」は波長に比例する。）があり、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光スポットのスポット径を揃えるためには、上記発散角のばらつきや、走査結像光学系の色収差を考慮して各色レーザ光束ごとの調整が必要となる。

コリメートレンズ系３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは、図１に即して説明したコリメートレンズ系３と同様のものであり、図示されない「焦点距離可変手段」により、コリメート機能を保ちつつ焦点距離を変化させることができ、シリンドリカルレンズ系５Ｒ、５Ｇ、５Ｂは、図１に即して説明したシリンドリカルレンズ系５と同様のものであり、図示されない「第２の焦点距離可変手段」により副走査方向の焦点距離を変化させることができる。

従って、コリメートレンズ系３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの焦点距離の調整により、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色光スポットのスポット径を主走査方向において調整でき、シリンドリカルレンズ径５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの副走査方向の焦点距離を調整することにより、被走査面上におけるＲ、Ｇ、Ｂ各色光スポットのスポット径を「発散性の光束の発散角のばらつきや、走査結像光学系の色収差の影響」に拘わらず、所望の値に設定することができる。

即ち、図２に示す光走査装置は、ｎ（＝３）個の光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから放射される３本の光束を、３個の変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂによりそれぞれ画像信号に応じて個別的に強度変調し、強度変調された各光束を単一の光偏向器７により偏向させ、偏向された各光束を走査結像光学系８、９、１０により被走査面１１上に集光させて３個の光スポットを形成し、被走査面を等速的に光走査する光書込みを、２個の光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからの光束に対してアパーチュアによるビーム整形を行うことなく行う光走査装置であり、３個の光源と光偏向器との間に、光源と１：１に対応して配置され、光源側からの発散性の光束を平行光束化する３個のコリメートレンズ系３Ｒ、３Ｇ、３Ｂと、３個のコリメートレンズ系と１：１に対応させられ、対応するコリメートレンズ系の焦点距離を変更しおよび／または切り替える３個の焦点距離可変手段（図示されず）を有する（請求項１）。

また、コリメートレンズ系３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは２枚以上のレンズからなる可変焦点レンズ系であり、焦点距離可変手段が、この可変焦点レンズ系のレンズ位置および／または構成レンズの間隔を可変する手段であり（請求項２）、３個のコリメートレンズ系３Ｒ、３Ｇ、３Ｂにより平行光束化された光束を副走査方向に集束させ、光偏向器７の偏向反射面近傍に、主走査方向に長い線像として結像させる３個のシリンドリカルレンズ系５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを有し（請求項４）、３個のシリンドリカルレンズ系５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの焦点距離を変更しおよび／または切り替える３個の第２の焦点距離可変手段（図２に図示されず）を有する（請求項５）。

また、シリンドリカルレンズ系５Ｒ、５Ｇ、５Ｂは何れも、図１に示す如き２枚のシリンドリカルレンズからなる可変焦点シリンドリカルレンズ系であり、各第２の焦点距離可変手段は、各可変焦点シリンドリカルレンズ系のレンズ位置および構成レンズの間隔を可変する手段である（請求項６）。

３個の光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂはレーザ光源で、これら光源から放射されるレーザ光は３個のＡＯ変調素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの変調部に集光され、３個のＡＯ変調素子により変調された発散性の光束が３個のコリメートレンズ系３Ｒ、３Ｇ、３Ｂに入射し（請求項９）、光源１Ｒ，１Ｇ、１Ｂは発光波長が互いに異なり（請求項１０）、光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂは赤色、緑色、青色のレーザ光を放射するものである（請求項１１）。

また、図２の光走査装置は「カラー印画紙を実態的な被走査面として光走査を行う」ものであり（請求項１２）、光偏向器が回転多面鏡７で、走査結像光学系８、９、１０がｆθレンズである（請求項１３）。

図３は、実施の別形態の特徴部分を説明するための図である。
図１におけると同じく、符号１は「光源」である半導体レーザ、符号７は「光偏向器」としての回転多面鏡を示す。
この実施の形態では、コリメートレンズ系３０は、焦点距離が互いに異なる２種のコリメートレンズ３１、３２を有し、焦点距離可変手段３０Ａは、コリメートレンズ３１、３２のうちの所望のものを「所定の使用位置（光源側からの発散性の光束をコリメートできる位置）」に配置させる手段である（請求項３）。

シリンドリカルレンズ系５０は、焦点距離が互いに異なる２種のシリンドリカルレンズ５１、５２を有し、第２の焦点距離可変手段５０Ａは、２種のシリンドリカルレンズ５１、５２のうちの所望のものを「所定の使用位置（コリメートされた光束を回転多面鏡７の偏向反射面位置に、主走査方向に長い線像として結像させ得る位置）」に配置させる手段である（請求項７）。光源１は半導体レーザである（請求項８）。

コリメートレンズ３１と３２、シリンドリカルレンズ５１と５２は、それぞれ互いに焦点距離が異なるので、例えば、図３（ａ）に示すように、コリメートレンズ３１、シリンドリカルレンズ５２を結像光軸上から退避させて、コリメートレンズ３２とシリンドリカルレンズ５１とを組み合わせたり、図３（ｂ）に示すように、コリメートレンズ３２、シリンドリカルレンズ５１を結像光軸上から退避させて、コリメートレンズ３１とシリンドリカルレンズ５２とを組み合わせたりして、「コリメートレンズとシリンドリカルレンズの組み合わせ」を替えることにより、光スポットのスポット径を主走査方向と副走査方向とで独立に切り替えることができる。

コリメートレンズ系を構成するコリメートレンズの枚数、シリンドリカルレンズ系を構成するシリンドリカルレンズの枚数をさらに増やすことにより、切り替えの種類を適宜に多くできる。

図４は光走査装置の実施の別形態を示している。煩雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては、図２におけると同一の符号を付した。この光走査装置も、図示されない「カラー印画紙」に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３光束により光走査を行って、カラー画像書込みを行う装置である。

光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから放射される各色レーザ光束は、それぞれ対応する変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ（ＡＯ変調素子）を透過し、画像信号に応じて変調される。光走査に供せられるのは「画像信号に応じて回折された光束（変調された光束）」である。各レーザ光束は変調手段２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの変調部に光束径：０．１ｍｍ程度に集光され、変調された光束は「光源側からの発散性の光束」となる。

変調された各光束は「光源側からの発散性の光束」として、コリメートレンズ系３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂにより平行光束化されたのち、ミラー４Ｒ、４Ｇ、４Ｂにより光路を屈曲され、ダイクロイック膜を有する光路合成素子６により「１本の光束」として合成され、光偏向器としての揺動鏡７０の偏向反射面に入射する。

揺動鏡７０が揺動すると、合成された光束は正弦振動的に偏向しつつ、走査結像光学系を構成するレンズ８Ａ、９Ａ、１０Ａを透過し、図示されない被走査面（実体的には「カラー印画紙」である。）上に光スポットを形成し、走査線１１を等速的に光走査して光書込みを行う。カラー印画紙は、走査線１１に直交する副走査方向へ等速で搬送され、この搬送に伴い、主走査が副走査方向に繰返されて２次元的なカラー画像が書込まれていく。

レンズ８Ａ、９Ａ、１０Ａにより構成される走査結像光学系は「正弦振動的に偏向する各偏向光束による光スポットが被走査面上で等速的に移動する」ように等速性を補正されている。

回転多面鏡７により偏向され、光走査開始位置へ向かう光束は、レンズ８Ａ、９Ａを透過した時点でミラー１２により反射されて光検出器１３に入射して検出される。光検出器１３の検出信号に基づいて、光スポットによる光書込みの開始の同期がとられ、光書込み開始位置が揃えられる。

コリメートレンズ系３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂは、図３に即して説明したコリメートレンズ系３０と同様のものであり、図示されない「焦点距離可変手段」により、コリメート機能を保ちつつ焦点距離を切り替えることができる。従って、コリメートレンズ系３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂの焦点距離の調整により、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色光スポットのスポット径を調整できる。

図４の実施の形態では、図２の形態におけるシリンドリカルレンズ系が無いので、光偏向器として面倒れのない揺動鏡７０が用いられている。勿論、光偏向器として「面精度を十分に高め、面倒れを実質的になくした回転多面鏡」を用いることもできるし、走査結像光学系中に「面倒れを補正する長尺レンズ」を用いれば、通常の回転多面鏡を用いても良い。

また、コリメートレンズ系３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂに代えて、図２に即して説明したコリメートレンズ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂを用いても良く、その場合には、各光スポット径を連続的に変化させることができる。逆に、図２に示す光走査装置におけるコリメートレンズ系やシリンドリカルレンズ系として、図３に示す如きものを用いることもできる。

上には「光源側からの発散性」の光束として「半導体レーザから放射される発散性の光束」と「レーザ光源から放射されＡＯ変調素子の変調部に集光され、変調されたのちの発散性の光束」の場合を示した。これらの他に「半導体レーザから放射される発散性の光束をコリメートレンズと集光レンズとを介して、ＡＯ変調素子の変調部に集光させ、変調された後の発散性の光束をリレーレンズにより平行光束化する」ようにしてもよい。

この場合には、上記リレーレンズを「焦点距離可変のコリメートレンズ系」とすることもできるし、上記コリメートレンズを「焦点距離可変のコリメートレンズ系」とすることもできる。

光走査装置の実施の１形態の特徴部分を説明するための図である。 光走査装置の実施の１形態を説明するための図である。 光走査装置の実施の別形態の特徴部分を説明するための図である。 光走査装置の実施の別形態を説明するための図である。

符号の説明

１ 光源
３ 焦点距離可変のコリメートレンズ系
５ 副走査方向の焦点距離可変のシリンドリカルレンズ系
７ 光偏向器（回転多面鏡）

Claims (13)

1. ｎ（≧１）個の光源から放射されるｎ本の光束を、ｎ個の変調手段によりそれぞれ画像信号に応じて個別的に強度変調し、強度変調された各光束を単一の光偏向器により偏向させ、偏向された各光束を走査結像光学系により被走査面上に集光させてｎ個の光スポットを形成し、上記被走査面を等速的に光走査する光書込みを、上記ｎ個の光源からの光束に対してアパーチュアによるビーム整形を行うことなく行う光走査装置において、
   ｎ個の光源と光偏向器との間に、光源と１：１に対応して配置され、光源側からの発散性の光束を平行光束化するｎ個のコリメートレンズ系と、
   上記ｎ個のコリメートレンズ系と１：１に対応させられ、対応するコリメートレンズ系の焦点距離を変更しおよび／または切り替えるｎ個の焦点距離可変手段を有することを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１記載の光走査装置において、
   コリメートレンズ系が２枚以上のレンズからなる可変焦点レンズ系であり、
   焦点距離可変手段が、この可変焦点レンズ系のレンズ位置および／または構成レンズの間隔を可変する手段であることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項１記載の光走査装置において、
   コリメートレンズ系が、焦点距離が互いに異なる複数種のコリメートレンズを有し、
   焦点距離可変手段が、上記複数種のコリメートレンズのうちの所望のものを所定の使用位置に配置させる手段であることを特徴とする光走査装置。
4. 請求項１または２または３記載の光走査装置において、
   ｎ個のコリメートレンズ系により平行光束化された光束を副走査方向に集束させ、光偏向器の偏向反射面近傍に、主走査方向に長い線像として結像させるｎ個のシリンドリカルレンズ系を有することを特徴とする光走査装置。
5. 請求項４記載の光走査装置において、
   ｎ個のシリンドリカルレンズ系の焦点距離を変更しおよび／または切り替えるｎ個の第２の焦点距離可変手段を有することを特徴とする光走査装置。
6. 請求項５記載の光走査装置において、
   シリンドリカルレンズ系が２枚以上のシリンドリカルレンズからなる可変焦点シリンドリカルレンズ系であり、
   第２の焦点距離可変手段が、上記可変焦点シリンドリカルレンズ系のレンズ位置および／または構成レンズの間隔を可変する手段であることを特徴とする光走査装置。
7. 請求項５記載の光走査装置において、
   シリンドリカルレンズ系が、焦点距離が互いに異なる複数種のシリンドリカルレンズを有し、
   第２の焦点距離可変手段が、上記複数種のシリンドリカルレンズのうちの所望のものを所定の使用位置に配置させる手段であることを特徴とする光走査装置。
8. 請求項１〜７の任意の１に記載の光走査装置において、
   ｎ個の光源が、半導体レーザであることを特徴とする光走査装置。
9. 請求項１〜７の任意の１に記載の光走査装置において、
   ｎ個の光源がレーザ光源であり、上記光源から放射されるレーザ光をｎ個のＡＯ変調素子の変調部に集光し、上記ｎ個のＡＯ変調素子により変調された発散性の光束をｎ個のコリメートレンズ系に入射させることを特徴とする光走査装置。
10. 請求項１〜９の任意の１に記載の光走査装置において、
    ｎ≧２であり、ｎ個の光源は発光波長が互いに異なることを特徴とする光走査装置。
11. 請求項１０記載の光走査装置において、
    光源の数：ｎが３であり、これら３個の光源が、赤色、緑色、青色のレーザ光を放射するものであることを特徴とする光走査装置。
12. 請求項１１記載の光走査装置において、
    カラー印画紙を実態的な被走査面として光走査を行うことを特徴とする光走査装置。
13. 請求項１〜１２の任意の１に記載の光走査装置において、
    光偏向器が回転多面鏡であり、走査結像光学系がｆθレンズであることを特徴とする光走査装置。
    

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