JP3887863B2 - 光学走査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コピーマシン、ファックス、プリンタなどの光学走査装置、特に複数個の光源を用い、複数本のビームを並列走査する光学走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーザープリンターでは、ポリゴンミラーを高速で動作させて光線走査を実現させている。この場合、装置が高速化、高解像度化するにつれて、その動作を著しく高める必要があるが限度がある。
【０００３】
これに対処するために、複数個の光源を用い、且つ各ビーム間隔を一定または調整する方法が特開平２−１６０２１２号に提案されている。
【０００４】
しかし、この装置では、記録対象の種類が異なるとき（例えば、形状が簡単な文字と複雑な図形）のために、感光体上のビーム間隔を変えられるようにしているが、ビーム径と光量は変えることはできない。
【０００５】
ビーム径と光量を可変するための機構を持った装置として、特開昭５７−１６４７５９号に開示された装置がある。この装置では、デュアルアレイレーザを光源に用いて、発光点の一つをコリメータレンズの焦点位置からずらして配置することで、感光体上のビーム径が発光点ＡとＢとで異なるようにできるので、発光点Ａ、Ｂ、Ａ＋Ｂを選ぶことで、３通りのビーム径と２通りの光量を得ることができる。なお、この装置では、ビーム間隔を変えることはできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、従来では、ビーム間隔とビーム径と光量の何れか１つを変えるたびに新し光学走査装置を作る必要があった。しかも、解像度の異なるシステムが発生することはよくあることであり、また、感光体の感度が改善されたりすることで光量を変えること等も発生しやすい状況にある。さらに、ハーフトーンの画質改善のためにビーム径を変えることもあり得る。
【０００７】
本発明は上記事実を考慮し、解像度（ビーム間隔）、ビーム径及び光量の３つの特性値を容易に変更できる光学走査装置を提供する事が目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、副走査方向に対応する方向に所定間隔離れた複数の光ビームを出射する光源と、前記光源から出射された光ビームの少なくとも副走査方向の幅を制限するスリットと、前記光ビームを主走査方向と対応する方向に偏向させる偏向手段と、前記偏向手段で偏向された前記光ビームを被走査体へ照射させる走査レンズと、を有し、前記光ビームを前記走査レンズの正面から入射させ、前記走査レンズを通過した前記光ビームを前記偏向手段を介して前記走査レンズの裏側から入射させて前記走査レンズを２回通過した前記光ビームを被走査体へ照射させて画像記録を行う光学走査装置であって、
前記スリットと前記偏向手段との間に配置され透過した前記光ビームを少なくとも主走査方向に対応した方向に発散させるエキスパンドレンズと、前記スリットと前記偏向手段との間に配置され透過した前記光ビームを副走査方向に対応した方向にのみ集光させるシリンダレンズと、前記スリットを着脱自在に保持すると共に光軸方向に沿って位置調整可能とされたスリット保持手段と、前記エキスパンドレンズを着脱自在に保持すると共に光軸方向に沿って位置調整可能とされたエキスパンドレンズ保持手段と、前記シリンダレンズを着脱自在に保持すると共に光軸方向に沿って位置調整可能とされたシリンダレンズ保持手段と、を有することを特徴としている。
【０００９】
次に、請求項１に記載の光学走査装置の作用を説明する。
請求項１に記載の光学走査装置では、光源が副走査方向に対応する方向に所定間隔離れた複数の光ビームを出射する。光源から出射された複数の光ビームは、少なくとも副走査方向の幅がスリットで制限される。
【００１０】
エキスパンドレンズは、スリットを通過した複数の光ビームを少なくとも主走査方向に対応した方向に発散させる。
【００１１】
シリンダレンズは、スリットを通過した複数の光ビームを副走査方向にのみ集光させる。
【００１２】
なお、光源側からエキスパンドレンズ、シリンダレンズの順に配置することもでき、シリンダレンズ、エキスパンドレンズの順に配置することもできる。
【００１３】
エキスパンドレンズ及びシリンダレンズを通過した複数の光ビームは、走査レンズの正面から入射する。その後、走査レンズを通過した複数の光ビームは偏向手段を介して走査レンズの裏側から入射し、走査レンズを２回通過した複数の光ビームは被走査体へ照射される。
【００１４】
ここで、複数の光ビームは、エキスパンドレンズで少なくとも主走査方向に広げられ、また、副走査方向に対応した方向にのみ屈折力を有するシリンダレンズを通過することで偏向手段上で焦点を結ばせることができ、偏向手段上において、副走査方向の所定のビーム幅及び所定のビーム間隔にできる（即ち、偏向手段上で各々の光ビームを主走査方向に長い線状にできる。）。このとき、複数の光ビームは、主走査方向については、走査レンズを通過させることで略平行にして偏向手段に入射させることができ、偏向手段で偏向させてさらに走査レンズを通過させることで被走査体上で焦点を結ばせる。これにより、被走査体上で、所定間隔、所定径、所定の光量の光スポットを形成できる。
【００１５】
なお、スリットで光ビームの副走査方向に対応した幅を変えることで、被走査体上での光ビームの副走査方向のビーム径が変わるので、異なる大きさのスリットに交換することで被走査体上での光ビームの副走査方向のビーム径を変えることができる。また、スリットで光ビームの主走査方向に対応した長さを変えることもできるので、異なる大きさのスリットに交換することで被走査体上での光ビームの主走査方向のビーム径を変えることもできる。
【００１６】
また、エキスパンドレンズの屈折力、エキスパンドレンズの光軸方向の位置、を変えることにより、偏向手段に入射する光ビームの主走査方向に対応した方向の長さを変更でき、これにより、被走査体上での光量を変更することができる。例えば、入射する光ビームの主走査方向に対応した方向の長さを偏向手段の反射面よりも長くすれば、反射偏向される光ビームの光量を減らすことが可能となる。
【００１７】
また、シリンダレンズの屈折力、シリンダレンズの光軸方向の位置を変えることによって、偏向手段に入射する光ビームの副走査方向に対応した方向のビーム間隔及びビーム径を偏向できる。
【００１８】
本発明の光学走査装置では、スリット、エキスパンドレンズ及びシリンダレンズが、各々スリット保持手段、エキスパンドレンズ保持手段及びシリンダレンズ保持手段に対して着脱自在であり、かつ位置調整可能であるため、１台の装置で解像度（ビーム間隔）、ビーム径及び光量の３つの特性値を容易に変更できる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光学走査装置において、前記エキスパンドレンズは透過した光を発散させる球面レンズであり、前記光源側から前記エキスパンドレンズ及び前記シリンダレンズの順に配置されていることを特徴としている。
【００２０】
次に、請求項２に記載の光学走査装置の作用を説明する。
請求項２に記載の光学走査装置では、複数の光ビームが球面レンズを通過して発散し、次に、シリンダレンズを通過して副走査方向に対応した方向に集光して偏向手段に入射する。
【００２１】
なお、球面レンズの位置及び屈折力により被走査体に入射する複数の光ビームの間隔を決めることができ、例えば、複数の光ビームを隣接させて走査する隣接走査が可能となる。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光学走査装置において、前記エキスパンドレンズは透過した光ビームを発散させる球面レンズであり、前記光源側から前記シリンダレンズ及び前記エキスパンドレンズの順に配置されていることを特徴としている。
【００２２】
次に、請求項３に記載の光学走査装置の作用を説明する。
請求項３に記載の光学走査装置では、複数の光ビームがシリンダレンズを通過して副走査方向に対応した方向に集光し、次に、エキスパンドレンズを通過して発散して偏向手段に入射する。
【００２３】
なお、エキスパンドレンズの位置及び屈折力により被走査体に入射する複数の光ビームの間隔を決めることができ、例えば、複数の光ビームを飛び越して走査する飛び越し走査が可能となる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の光学走査装置において、前記エキスパンドレンズは透過した光ビームを主走査方向に対応した方向にのみ発散させ、前記光源側から前記エキスパンドレンズ及び前記シリンダレンズの順に配置されていることを特徴としている。
【００２５】
次に、請求項４に記載の光学走査装置の作用を説明する。
請求項４に記載の光学走査装置では、複数の光ビームがエキスパンドレンズを通過して主走査方向に対応した方向にのみ発散し、次に、シリンダレンズを通過して副走査方向に対応した方向に集光して偏向手段に入射する。
【００２６】
なお、エキスパンドレンズの位置及び屈折力により被走査体に入射する複数の光ビームの間隔を決めることができ、例えば、複数の光ビームを飛び越して走査する飛び越し走査が可能となる。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、副走査方向に対応する方向に所定間隔離れた複数の光ビームを出射する光源と、前記光源から出射された光ビームの少なくとも副走査方向の幅を制限するスリットと、前記光ビームを主走査方向と対応する方向に偏向させる偏向手段と、前記偏向手段で偏向された前記光ビームを被走査体へ照射させる走査レンズと、を有し、前記光ビームを前記走査レンズの正面から入射させ、前記走査レンズを通過した前記光ビームを前記偏向手段を介して前記走査レンズの裏側から入射させて前記走査レンズを２回通過した前記光ビームを被走査体へ照射させて画像記録を行う光学走査装置であって、前記スリットと前記偏向手段との間に配置され、透過した光ビームを主走査方向に対応した方向にのみ発散させる主走査方向発散部と、透過した光ビームを副走査方向にのみ集光させる副走査方向集光部とを有する１枚の直交レンズと、前記直交レンズを着脱自在に保持すると共に光軸方向に沿って位置調整可能とされた直交レンズ保持手段と、前記スリットを着脱自在に保持すると共に光軸方向に沿って位置調整可能とされたスリット保持手段と、を有することを特徴としている。
【００２８】
次に、請求項５に記載の光学走査装置の作用を説明する。
請求項５に記載の光学走査装置では、光源が副走査方向に対応する方向に所定間隔離れた複数の光ビームを出射する。光源から出射された複数の光ビームは、少なくとも副走査方向の幅がスリットで制限される。
【００２９】
直交レンズにおいて、主走査方向発散部は、スリットを通過した複数の光ビームを少なくとも主走査方向に対応した方向に発散させ、副走査方向集光部は複数の光ビームを副走査方向にのみ集光させる。
【００３０】
直交レンズを通過した複数の光ビームは、走査レンズの正面から入射する。その後、走査レンズを通過した複数の光ビームは偏向手段を介して走査レンズの裏側から入射し、走査レンズを２回通過した複数の光ビームは被走査体へ照射される。
【００３１】
ここで、複数の光ビームは、主走査方向発散部で少なくとも主走査方向に広げられ、また、副走査方向集光部を通過することで偏向手段上で焦点を結ばせることができ、偏向手段上において、副走査方向の所定のビーム幅及び所定のビーム間隔にできる（即ち、偏向手段上で各々の光ビームを主走査方向に長い線状にできる。）。このとき、複数の光ビームは、主走査方向については、走査レンズを通過させることで略平行にして偏向手段に入射させることができ、偏向手段で偏向させてさらに走査レンズを通過させることで被走査体上で焦点を結ばせる。これにより、被走査体上で、所定間隔、所定径、所定の光量の光スポットを形成できる。
【００３２】
なお、スリットで光ビームの副走査方向に対応した幅を変えることで、被走査体上での光ビームの副走査方向のビーム径が変わるので、異なる大きさのスリットに交換することで被走査体上での光ビームの副走査方向のビーム径を変えることができる。また、スリットで光ビームの主走査方向に対応した長を変えることもできるので、異なる大きさのスリットに交換することで被走査体上での光ビームの主走査方向のビーム径を変えることもできる。
【００３３】
また、直交レンズを変え、また位置調整することにより、偏向手段に入射する光ビームの主走査方向に対応した方向の長さを変更でき、これにより、被走査体上での光量を変更することができる。例えば、入射する光ビームの主走査方向に対応した方向の長さを偏向手段の反射面よりも長くすれば、反射偏向される光ビームの光量を減らすことが可能となる。また、偏向手段に入射する光ビームの副走査方向に対応した方向のビーム間隔及びビーム径を偏向できる。
【００３４】
本発明の光学走査装置では、スリット及び直交レンズが、各々スリット保持手段及び直交レンズ保持手段に対して着脱自在であり、かつ位置調整可能であるため、１台の装置で解像度（ビーム間隔）、ビーム径及び光量の３つの特性値を容易に変更できる。また、直交レンズ１つが、シリンダレンズ及びエキスパンドレンズの２つのレンズ機能を有しているので、構成が簡単になり、調整箇所も減る。
【００３５】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光学走査装置において、前記直交レンズは、片側に前記主走査方向発散部と前記副走査方向発散部とを有し、反対側に平面部を有するトーリックレンズであることを特徴としている。
【００３６】
次に、請求項６に記載の光学走査装置の作用を説明する。
請求項６に記載の光学走査装置では、トーリックレンズは、片面のみの研磨でレンズを製作でき、反対面が平面であるので、レンズコストを低減できる。また、一面が平面であるため、レンズを取り付け易くなり、組立工数を低減することも可能となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
本発明に係る光学走査装置の第１の実施形態を図１乃至図１３にしたがって説明する。
【００３８】
図１及び図２に示すように、光学走査装置１０には、レーザーダイオード１２、コリメータレンズ１４、スリット１６、エキスパンドレンズ１８、折返ミラー２０、シリンダレンズ２２、折返ミラー２３、ポリゴンミラー２４、走査レンズ（ｆθレンズ）２６、折返ミラー２８、シリンダミラー３０、ウインドウ３２を備えている。
【００３９】
なお、レーザーダイオード１２が本発明の光源手段に相当し、ポリゴンミラー２４が本発明の偏向手段に相当する。
【００４０】
図３の光学系の模試図で示すように、レーザーダイオード１２は、副走査方向（矢印Ｓ方向）に対応する方向に互いに所定間隔離れた二つの光点１２Ａ及び１２Ｂを有している。光点１２Ａ，Ｂからは出射される光は各々発散している。なお、レーザーダイオード１２は、図示しない変調手段により画像信号に応じてオン・オフ制御される。
【００４１】
図２及び図３に示すように、コリメータレンズ１４は、透過した２本のレーザービームＡ，Ｂをほぼ平行な平行ビームとする。
【００４２】
スリット１６は、副走査方向と対応した方向（矢印Ｓ方向）の不要のビームをカットすることで、被走査体としての感光体３４での所望のビーム径となるようにし、主走査方向に対応した方向の不要のビームをカットすることで、ポリゴンミラー２４での主走査方向に対応した方向のビーム幅が所望の大きさとなるようにする。
【００４３】
本実施形態の光学走査装置１０の光学系は、オーバーフィールドと呼ばれる光学系であり、ポリゴンミラー２４に入射する２本のレーザービームＡ，Ｂは、各々の主走査方向のビーム幅がポリゴンミラー２４の一面２４Ａの長さＬよりも大きく、隣接面にも洩れた状態である。
【００４４】
スリット１６を通過した２本のレーザービームＡ，Ｂは、凹の球面レンズであるエキスパンドレンズ１８を通過して発散光となり、折返ミラー２０で折り返された後、副走査方向にのみ屈折力を有する凸のシリンダレンズ２２を通過して副走査方向にのみ集光され、折返ミラー２３を介して走査レンズ２６の正面から入射し、走査レンズ２６を介して副走査方向に焦点を結ぶ形でポリゴンミラー２４に入射する。
【００４５】
ポリゴンミラー２４で反射偏向されたビームは、走査レンズ２６を通過し、折返ミラー２８で折り返され、副走査方向にのみ屈折力を持つシリンダミラー３０で反射されてウインドウ３２を介して被走査体としての感光体３４に至る。
【００４６】
ここで、スリット１６は、例えば図４に示すように、略コ字状のホルダー４０の溝４２に着脱自在挿入されており、通常はホルダー４０に螺子４４で固定される板ばね４６で押えられている。また、ホルダー４０は、光軸方向に沿って光学走査装置１０の筐体４７の上に配置されたレール４８に沿って移動自在とされたスライドベース５０の上に一体的に取り付けられている。このスライドベース５０は、位置調整後、螺子５２によって筐体４７に固定される。
【００４７】
なお、シリンダレンズ２２もスリット１６と同様にしてホルダー４０に着脱自在とされ、かつ光軸方向に位置調整可能となっている。
【００４８】
エキスパンドレンズ１８は、例えば図５に示すように、ホルダー５４の丸孔５６に着脱自在挿入されており、通常は丸孔５６に形成されたねじ５８に螺合したリング状のレンズ押え６０で押えられている。なお、このホルダー５４も、前記ホルダー４０と同様にスライドベース５０の上に一体的に取り付けられており、レール４８に沿って光軸方向に位置調整可能となっている。
【００４９】
次に、本実施形態の作用を説明する。
レーザーダイオード１２の２つの光点１２Ａ，Ｂから出射された２つの発散光は、コリメータレンズ１４によってほぼ平行な光ビームとされ、さらにスリット１６によってビーム幅が所定の幅に制限される。
【００５０】
次に、スリット１６を通過した光ビームＡ，Ｂは、球面レンズであるエキスパンドレンズ１８を通過して各々が主・副走査方向に弱発散光になると共にビーム間隔が副走査方向に対応した方向に広がり、折返ミラー２０で折り返された後、シリンダレンズ２２を通過する。
【００５１】
光ビームＡ，Ｂは、シリンダレンズ２２を通過することによって副走査方向に対応する方向にのみ集光され、ビーム間隔が狭まって走査レンズ２６の正面から入射し、走査レンズ２６を介して副走査方向に対応した方向に焦点を結ぶ形でポリゴンミラー２４に入射する。このとき、ポリゴンミラー２４の反射面では、光ビームＡ，Ｂは各々主走査方向に対応した方向に長い線状となる。
【００５２】
ポリゴンミラー２４に収束された光ビームＡ，Ｂは、ポリゴンミラー２４で反射偏向されて走査レンズ２６に入射する。
【００５３】
光ビームＡ，Ｂは、走査レンズ２６を２回通過することにより、この走査レンズ２６の主走査方向の屈折力によって、主走査方向において感光体３４の表面に所定のビーム径の略円形の光スポットａ，ｂとして各々収束する。
【００５４】
ポリゴンミラー２４の回転及び走査レンズ２６の作用により、光スポットａ，ｂは主走査方向に一定速度で走査される。また、感光体３４が主走査方向と直交方向に移動することで副走査が行われ、これにより感光体３４上に画像（潜像）が形成される。
【００５５】
ここで、本実施形態では、隣接走査を行うことができる。隣接走査とは、感光体３４上に２ビームを書き込む時に、例えば、６００ｓｐｉの解像度の画像を書くときは、光スポットａ，ｂが４２．３μｍの間隔となるように書き込むことをいう。
【００５６】
この場合、レーザーダイオード１２から走査レンズ２６までの光学系（以後プレポリゴンと呼ぶ）の副走査方向に対応した方向の光学倍率を０．３８７倍とし、ポリゴンミラー２４からウインドウ３２までの光学系（以後、ポストポリゴンと呼ぶ）の副走査方向に対応した方向の光学倍率を７．７５倍とすることで実現できる。なお、ポストポリゴンの副走査方向に対応した方向の光学倍率は１倍以下にすることが好ましい。
【００５７】
ここで、本実施形態では、スリット１６が交換可能となっているので、スリットの大きさの異なる他のスリット１６に交換することで、感光体３４での光スポットａ，ｂの径ｄ（図３参照）及び光量を変更することができる。
【００５８】
また、エキスパンドレンズ１８及びシリンダレンズ２２が交換可能となっており、且つ位置調整可能となっているので、これにより、感光体３４での光スポットａ，ｂの副走査方向のビーム間隔及び径ｄを変えることができる。即ち、ビーム間隔を変更することで解像度の変更を行う。
【００５９】
以下に、本実施形態をモデルとして、光量、ビーム径及び解像度を変更する具体的な説明を行う。
【００６０】
先ず、図６のグラフにおいて、プレポリゴンの折返ミラー２０の反射面を基準として、エキスパンドレンズ１８までの距離がＸ、シリンダレンズ２２までの距離がＹである。また、以後述べられる光量Ｃは、レーザーダイオード１２と感光体３４上の光量の効率で表している（光量Ｃ＝感光体３４上の光量／レーザーダイオード１２の光量）。
【００６１】
この図６においては、光量Ｃを６％としている。例えば、レーザーダイオード１２の最大出力が２０ｍＷであれば、感光体３４上には、１．２ｍＷのビームが照射されることになる。また、この例は、隣接走査をするケースである。
【００６２】
例えば、感光体３４上でのビーム径（即ち、光スポットａ，ｂの径）を４０μｍとし、解像度を６００ｓｐｉとする時は、図６のグラフより、Ｘ＝１００mm、Ｙ＝６mmの位置にそれぞれのレンズを配置すれば良いことが分かる。
【００６３】
また、この光学走査装置１０の仕様変更で、例えば、８００ｓｐｉの解像度が必要となったときは、Ｘ＝９２mm、Ｙ＝５０mmの位置にそれぞれのレンズを配置し、１２００ｓｐｉの解像度が必要となったときは、Ｘ＝７３mm、Ｙ＝１１８mmの位置にそれぞれのレンズを配置すれば良いことが分かる。
【００６４】
つまり、エキスパンドレンズ１８及びシリンダレンズ２２の種類と配置位置を変えるのみで、他の光学部品を一切触れずに解像度の変更を実施することができる。ここで、解像度の変更に応じた各レンズの移動量を予め確保しておくのは勿論である。
【００６５】
なお、光スポットａ，ｂの径５０μｍ又は６０μｍで解像度を変更するときも図６に示すように解像度の変更が実施可能である。
【００６６】
図７では、光量Ｃが６％、解像度が６００，８００及び１２００ｓｐｉの３つの場合で、光スポットａ，ｂの径ｄを変更したいときのエキスパンドレンズ１８の距離Ｘシリンダレンズ２２の距離Ｙを求めている。
【００６７】
図８では、解像度が６００ｓｐｉ、光スポットａ，ｂの径ｄが４０，５０及び６０μｍの３つの場合で、光量Ｃを変更したいときのエキスパンドレンズ１８の距離Ｘ及びシリンダレンズ２２の距離Ｙを求めている。
【００６８】
図９では、光量Ｃが６％で光スポットａ，ｂの径が４０μｍの場合と、光量Ｃが６％で光スポットａ，ｂの径が５０μｍの場合と、さらに、光量Ｃが６％で光スポットａ，ｂの径が６０μｍの場合で解像度を変更したいときのエキスパンドレンズ１８の距離Ｘとスリット１６の副走査方向の幅ｔを求めている。
【００６９】
図１０では、光量Ｃが６％で解像度が６００ｓｐｉの場合と、光量Ｃが６％で解像度が８００ｓｐｉの場合と、さらに、光量Ｃが６％で解像度が１２００ｓｐｉの場合で光スポットａ，ｂの径を変更したいときのエキスパンドレンズ１８の距離Ｘとスリット１６の副走査方向の幅ｔを求めている。
【００７０】
図１１では、解像度が６００ｓｐｉで光スポットａ，ｂの径が４０μｍの場合と、解像度が６００ｓｐｉで光スポットａ，ｂの径が５０μｍの場合と、解像度が６００ｓｐｉで光スポットａ，ｂの径が６０μｍの場合で光量Ｃを変更したいときのエキスパンドレンズ１８とスリット１６の副走査方向の幅ｔを求めている。
【００７１】
なお、エキスパンドレンズ１８の距離Ｘ位置とシリンダレンズ２２の距離Ｙを変えると、それぞれのレンズの曲率半径は当然かわることになり、例えば、図１２，１３のようになる。
【００７２】
これらの図１２，１３からも判るように、ポストポリゴンを変えない時は、図のような配置位置でレンズの曲率半径は一義的に決まるものである。よって、図６〜１１におけるそれぞれのレンズ位置に対応するレンズがある。これは、光スポットａ，ｂの間隔、ビームの焦点位置を合わせるために１ヵ所を移動すると、これに対応して別の場所が決まるわけである。
［第２の実施形態］
本発明に係る光学走査装置の第２の実施形態を図１４にしたがって説明する。なお、第１の実施形態と同一構成に関しては同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７３】
本実施形態の光学走査装置１０では、部品構成は第１の実施形態とほぼ同じであるが、光ビームＡ，Ｂは、スリット１６を通過した後に、副走査方向にのみ屈折力を有する凸のシリンダレンズ２２、折返ミラー２０及び凹の球面レンズであるエキスパンドレンズ１８を順に通過する。なお、以降の構成は第１の実施形態と同一である。
【００７４】
本実施形態では、光ビームＡ，Ｂを用い、感光体３４上で飛び越し走査を行うことができる。飛び越し走査とは、感光体３４上に２ビームを書き込む時に、例えば６００ｓｐｉの解像度の画像を書くときに、光スポットａ，ｂが４２．３μｍの奇数倍した間隔となるように書き込むことをいう。
【００７５】
飛び越し走査は、本実施形態の場合、プレポリゴンの副走査方向に対応した方向の光学倍率を０．３８７倍とし、ポストポリゴンの副走査方向に対応した方向の光学倍率を２３．２６倍とすることで実現でき、これにより３ライン飛ばしの飛び越し走査を行うことができる。
［第３の実施形態］
本発明に係る光学走査装置の第３の実施形態を図１５にしたがって説明する。なお、前述した実施形態と同一構成に関しては同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７６】
本実施形態の光学走査装置１０では、部品構成は第１の実施形態とほぼ同じであるが、光ビームＡ，Ｂは、スリット１６を通過した後に、主走査方向にのみ屈折力を有する凹のシリンダレンズであるエキスパンドレンズ６２、折返ミラー２０及び副走査方向にのみ屈折力を有する凸のシリンダレンズ２２を順に通過する。なお、以降の構成は第１の実施形態と同一である。また、このエキスパンドレンズ６２も、前述した実施形態と同様にホルダー４０に着脱自在とされ、かつ光軸方向に位置調整可能となっている。
【００７７】
本実施形態においても、第２の実施形態と同様に光ビームＡ，Ｂを用い、感光体３４上で飛び越し走査を行うことができ、プレポリゴンの副走査方向に対応した方向の光学倍率を０．３８７倍とし、ポストポリゴンの副走査方向に対応した方向の光学倍率を２３．２６倍とすることで実現でき、これにより３ライン飛ばしの飛び越し走査を行うことができる。
［第４の実施形態］
本発明に係る光学走査装置の第４の実施形態を図１６にしたがって説明する。なお、前述した実施形態と同一構成に関しては同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７８】
本実施形態の光学走査装置１０では、部品構成は第１の実施形態とほぼ同じであるが、スリット１６と折返ミラー２０との間に、一方に主走査方向に対応した方向にのみ負の屈折力を有し、他方に副走査方向に対応した方向にのみ正の屈折力を有する１枚の直交シリンダレンズ６４が配置されている。なお、この直交シリンダレンズ６４も、前述した実施形態と同様にホルダー４０に着脱自在とされ、かつ光軸方向に位置調整可能となっている。
【００７９】
このように、本実施形態では前述したエキスパンドレンズ６２とシリンダレンズ２２を１枚の直交シリンダレンズ６４に置き換えることができるため、レンズ配置のためのスペースが１ヵ所不要となり、光学走査装置１０の筐体４７の設計の自由度を増すことができ、レンズコストの低減にも寄与できる。
【００８０】
また、本実施形態においても、直交シリンダレンズ６４の交換及び位置調整により、ビーム間隔やビーム径を変更でき、調整も１箇所で済む。
［第５の実施形態］
本発明に係る光学走査装置の第５の実施形態を図１７にしたがって説明する。
【００８１】
本実施形態の光学走査装置１０は、前記第３の実施形態で説明した直交シリンダレンズ６４をトーリックレンズ６６に置き換えた例である。
【００８２】
図１７に示すように、トーリックレンズ６６は、一方の側に主走査方向に対応した方向の負の屈折力と副走査方向に対応した方向（矢印Ｓ方向）の正の屈折力を得るための曲面６６Ａを有し、反対側に平面部６６Ｂを有している。
【００８３】
このトーリックレンズ６６は、平面部６６Ｂを有しているので、取り付けが容易になる。
【００８４】
本実施形態においても、第２の実施形態と同様に光ビームＡ，Ｂを用い、感光体３４上で飛び越し走査を行うことができ、プレポリゴンの副走査方向に対応した方向の光学倍率を０．３８７倍とし、ポストポリゴンの副走査方向に対応した方向の光学倍率を２３．２６倍とすることで実現でき、これにより３ライン飛ばしの飛び越し走査を行うことができる。
【００８５】
なお、前記実施形態では、光路中に折返ミラー２０、折返ミラー２３を配置しているが、この折返ミラーは光学部品のレイアウトにより有無が決まるため、必ずしも必要ではない。
【００８６】
また、上記実施形態では、オーバーフィールド光学系を用いて本発明を説明したが、本発明はアンダーフィールド光学系（ポリゴンミラーの反射面に入射するレーザービームの主走査方向のビーム幅を、反射面の主走査方向の長さ以下に設定した光学系）にも適用できる。この場合には、スリット位置は、エキスパンドレンズよりもポリゴンミラー側に配置することが必要となる。
【００８７】
また、上記実施形態では、レール４８に沿ってスライドベース５０を移動させる構成により、レンズの位置調整を可能としたが、レンズを光軸方向に沿って移動できれば他の構成であっても良い。
【００８８】
また、図５に示すように、筐体４７に、スライドベース５０（レンズ）の移動量を見るための目盛り７０を設ける事が好ましい。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１乃至請求項６に記載の光学走査装置は、解像度（ビーム間隔）、ビーム径及び光量の３つの特性値を容易に変更できる、という優れた効果を有する。
【００９０】
請求項５、６に記載の光学走査装置では、構成が簡単になり、調整箇所も減らせる、という優れた効果を有する。
【００９１】
また、請求項６に記載の光学走査装置では、トーリックレンズを用いたので、レンズの取り付けが容易になり、組立工数を低減することも可能となる、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の実施形態に係る光学走査装置の斜視図である。
【図２】図１に光学走査装置の平面図である。
【図３】図１に示す光学走査装置の光学系の模試図である。
【図４】スリットを保持するホルダーの斜視図である。
【図５】凹球面のエキスパンドレンズを保持するホルダーの斜視図である。
【図６】光量及びスポット径を決めて解像度を変化させる場合のエキスパンドレンズの距離Ｘとシリンダレンズの距離Ｙとの関係を示すグラフである。
【図７】光量及び解像度を決めて光スポット径を変化させる場合のエキスパンドレンズの距離Ｘとシリンダレンズの距離Ｙとの関係を示すグラフである。
【図８】解像度及び光スポット径を決めて光量を変化させる場合のエキスパンドレンズの距離Ｘとシリンダレンズの距離Ｙとの関係を示すグラフである。
【図９】光量と光スポットの径を決めて解像度を変化させる場合のエキスパンドレンズの距離Ｘとスリットの副走査方向の幅ｔとの関係を示すグラフである。
【図１０】光量と解像度を決めて光スポットの径を変化させる場合のエキスパンドレンズの距離Ｘとスリットの副走査方向の幅ｔとの関係を示すグラフである。
【図１１】解像度と光スポットの径を決めて光量を変化させる場合のエキスパンドレンズの距離Ｘとスリットの副走査方向の幅ｔとの関係を示すグラフである。
【図１２】エキスパンドレンズ及びシリンダレンズの各曲率半径とエキスパンドレンズの距離Ｘとの関係を示すグラフである。
【図１３】エキスパンドレンズの距離Ｘとシリンダレンズの距離Ｙとの関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る光学走査装置の平面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る光学走査装置の平面図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る光学走査装置の平面図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係る光学走査装置に用いるトーリックレンズの斜視図である。
【符号の説明】
１０ 光学走査装置
１２ レーザーダイオード（光源手段）
１６ スリット
１８ エキスパンドレンズ
２２ シリンダレンズ
２４ ポリゴンミラー（偏向手段）
２６ 走査レンズ
３４ 感光体（被走査体）
４０ ホルダー（スリット保持手段、シリンダレンズ保持手段）
５０ スライドベース（スリット保持手段、エキスパンドレンズ保持
手段、シリンダレンズ保持手段）
５４ ホルダー（エキスパンドレンズ保持手段）
６２ エキスパンドレンズ
６４ 直交シリンダレンズ（直交レンズ）
６６ トーリックレンズ
【発明の属する技術分野】
本発明は、コピーマシン、ファックス、プリンタなどの光学走査装置、特に複数個の光源を用い、複数本のビームを並列走査する光学走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーザープリンターでは、ポリゴンミラーを高速で動作させて光線走査を実現させている。この場合、装置が高速化、高解像度化するにつれて、その動作を著しく高める必要があるが限度がある。
【０００３】
これに対処するために、複数個の光源を用い、且つ各ビーム間隔を一定または調整する方法が特開平２−１６０２１２号に提案されている。
【０００４】
しかし、この装置では、記録対象の種類が異なるとき（例えば、形状が簡単な文字と複雑な図形）のために、感光体上のビーム間隔を変えられるようにしているが、ビーム径と光量は変えることはできない。
【０００５】
ビーム径と光量を可変するための機構を持った装置として、特開昭５７−１６４７５９号に開示された装置がある。この装置では、デュアルアレイレーザを光源に用いて、発光点の一つをコリメータレンズの焦点位置からずらして配置することで、感光体上のビーム径が発光点ＡとＢとで異なるようにできるので、発光点Ａ、Ｂ、Ａ＋Ｂを選ぶことで、３通りのビーム径と２通りの光量を得ることができる。なお、この装置では、ビーム間隔を変えることはできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、従来では、ビーム間隔とビーム径と光量の何れか１つを変えるたびに新し光学走査装置を作る必要があった。しかも、解像度の異なるシステムが発生することはよくあることであり、また、感光体の感度が改善されたりすることで光量を変えること等も発生しやすい状況にある。さらに、ハーフトーンの画質改善のためにビーム径を変えることもあり得る。
【０００７】
本発明は上記事実を考慮し、解像度（ビーム間隔）、ビーム径及び光量の３つの特性値を容易に変更できる光学走査装置を提供する事が目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、副走査方向に対応する方向に所定間隔離れた複数の光ビームを出射する光源と、前記光源から出射された光ビームの少なくとも副走査方向の幅を制限するスリットと、前記光ビームを主走査方向と対応する方向に偏向させる偏向手段と、前記偏向手段で偏向された前記光ビームを被走査体へ照射させる走査レンズと、を有し、前記光ビームを前記走査レンズの正面から入射させ、前記走査レンズを通過した前記光ビームを前記偏向手段を介して前記走査レンズの裏側から入射させて前記走査レンズを２回通過した前記光ビームを被走査体へ照射させて画像記録を行う光学走査装置であって、
前記スリットと前記偏向手段との間に配置され透過した前記光ビームを少なくとも主走査方向に対応した方向に発散させるエキスパンドレンズと、前記スリットと前記偏向手段との間に配置され透過した前記光ビームを副走査方向に対応した方向にのみ集光させるシリンダレンズと、前記スリットを着脱自在に保持すると共に光軸方向に沿って位置調整可能とされたスリット保持手段と、前記エキスパンドレンズを着脱自在に保持すると共に光軸方向に沿って位置調整可能とされたエキスパンドレンズ保持手段と、前記シリンダレンズを着脱自在に保持すると共に光軸方向に沿って位置調整可能とされたシリンダレンズ保持手段と、を有することを特徴としている。
【０００９】
次に、請求項１に記載の光学走査装置の作用を説明する。
請求項１に記載の光学走査装置では、光源が副走査方向に対応する方向に所定間隔離れた複数の光ビームを出射する。光源から出射された複数の光ビームは、少なくとも副走査方向の幅がスリットで制限される。
【００１０】
エキスパンドレンズは、スリットを通過した複数の光ビームを少なくとも主走査方向に対応した方向に発散させる。
【００１１】
シリンダレンズは、スリットを通過した複数の光ビームを副走査方向にのみ集光させる。
【００１２】
なお、光源側からエキスパンドレンズ、シリンダレンズの順に配置することもでき、シリンダレンズ、エキスパンドレンズの順に配置することもできる。
【００１３】
エキスパンドレンズ及びシリンダレンズを通過した複数の光ビームは、走査レンズの正面から入射する。その後、走査レンズを通過した複数の光ビームは偏向手段を介して走査レンズの裏側から入射し、走査レンズを２回通過した複数の光ビームは被走査体へ照射される。
【００１４】
ここで、複数の光ビームは、エキスパンドレンズで少なくとも主走査方向に広げられ、また、副走査方向に対応した方向にのみ屈折力を有するシリンダレンズを通過することで偏向手段上で焦点を結ばせることができ、偏向手段上において、副走査方向の所定のビーム幅及び所定のビーム間隔にできる（即ち、偏向手段上で各々の光ビームを主走査方向に長い線状にできる。）。このとき、複数の光ビームは、主走査方向については、走査レンズを通過させることで略平行にして偏向手段に入射させることができ、偏向手段で偏向させてさらに走査レンズを通過させることで被走査体上で焦点を結ばせる。これにより、被走査体上で、所定間隔、所定径、所定の光量の光スポットを形成できる。
【００１５】
なお、スリットで光ビームの副走査方向に対応した幅を変えることで、被走査体上での光ビームの副走査方向のビーム径が変わるので、異なる大きさのスリットに交換することで被走査体上での光ビームの副走査方向のビーム径を変えることができる。また、スリットで光ビームの主走査方向に対応した長さを変えることもできるので、異なる大きさのスリットに交換することで被走査体上での光ビームの主走査方向のビーム径を変えることもできる。
【００１６】
また、エキスパンドレンズの屈折力、エキスパンドレンズの光軸方向の位置、を変えることにより、偏向手段に入射する光ビームの主走査方向に対応した方向の長さを変更でき、これにより、被走査体上での光量を変更することができる。例えば、入射する光ビームの主走査方向に対応した方向の長さを偏向手段の反射面よりも長くすれば、反射偏向される光ビームの光量を減らすことが可能となる。
【００１７】
また、シリンダレンズの屈折力、シリンダレンズの光軸方向の位置を変えることによって、偏向手段に入射する光ビームの副走査方向に対応した方向のビーム間隔及びビーム径を偏向できる。
【００１８】
本発明の光学走査装置では、スリット、エキスパンドレンズ及びシリンダレンズが、各々スリット保持手段、エキスパンドレンズ保持手段及びシリンダレンズ保持手段に対して着脱自在であり、かつ位置調整可能であるため、１台の装置で解像度（ビーム間隔）、ビーム径及び光量の３つの特性値を容易に変更できる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光学走査装置において、前記エキスパンドレンズは透過した光を発散させる球面レンズであり、前記光源側から前記エキスパンドレンズ及び前記シリンダレンズの順に配置されていることを特徴としている。
【００２０】
次に、請求項２に記載の光学走査装置の作用を説明する。
請求項２に記載の光学走査装置では、複数の光ビームが球面レンズを通過して発散し、次に、シリンダレンズを通過して副走査方向に対応した方向に集光して偏向手段に入射する。
【００２１】
なお、球面レンズの位置及び屈折力により被走査体に入射する複数の光ビームの間隔を決めることができ、例えば、複数の光ビームを隣接させて走査する隣接走査が可能となる。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光学走査装置において、前記エキスパンドレンズは透過した光ビームを発散させる球面レンズであり、前記光源側から前記シリンダレンズ及び前記エキスパンドレンズの順に配置されていることを特徴としている。
【００２２】
次に、請求項３に記載の光学走査装置の作用を説明する。
請求項３に記載の光学走査装置では、複数の光ビームがシリンダレンズを通過して副走査方向に対応した方向に集光し、次に、エキスパンドレンズを通過して発散して偏向手段に入射する。
【００２３】
なお、エキスパンドレンズの位置及び屈折力により被走査体に入射する複数の光ビームの間隔を決めることができ、例えば、複数の光ビームを飛び越して走査する飛び越し走査が可能となる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の光学走査装置において、前記エキスパンドレンズは透過した光ビームを主走査方向に対応した方向にのみ発散させ、前記光源側から前記エキスパンドレンズ及び前記シリンダレンズの順に配置されていることを特徴としている。
【００２５】
次に、請求項４に記載の光学走査装置の作用を説明する。
請求項４に記載の光学走査装置では、複数の光ビームがエキスパンドレンズを通過して主走査方向に対応した方向にのみ発散し、次に、シリンダレンズを通過して副走査方向に対応した方向に集光して偏向手段に入射する。
【００２６】
なお、エキスパンドレンズの位置及び屈折力により被走査体に入射する複数の光ビームの間隔を決めることができ、例えば、複数の光ビームを飛び越して走査する飛び越し走査が可能となる。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、副走査方向に対応する方向に所定間隔離れた複数の光ビームを出射する光源と、前記光源から出射された光ビームの少なくとも副走査方向の幅を制限するスリットと、前記光ビームを主走査方向と対応する方向に偏向させる偏向手段と、前記偏向手段で偏向された前記光ビームを被走査体へ照射させる走査レンズと、を有し、前記光ビームを前記走査レンズの正面から入射させ、前記走査レンズを通過した前記光ビームを前記偏向手段を介して前記走査レンズの裏側から入射させて前記走査レンズを２回通過した前記光ビームを被走査体へ照射させて画像記録を行う光学走査装置であって、前記スリットと前記偏向手段との間に配置され、透過した光ビームを主走査方向に対応した方向にのみ発散させる主走査方向発散部と、透過した光ビームを副走査方向にのみ集光させる副走査方向集光部とを有する１枚の直交レンズと、前記直交レンズを着脱自在に保持すると共に光軸方向に沿って位置調整可能とされた直交レンズ保持手段と、前記スリットを着脱自在に保持すると共に光軸方向に沿って位置調整可能とされたスリット保持手段と、を有することを特徴としている。
【００２８】
次に、請求項５に記載の光学走査装置の作用を説明する。
請求項５に記載の光学走査装置では、光源が副走査方向に対応する方向に所定間隔離れた複数の光ビームを出射する。光源から出射された複数の光ビームは、少なくとも副走査方向の幅がスリットで制限される。
【００２９】
直交レンズにおいて、主走査方向発散部は、スリットを通過した複数の光ビームを少なくとも主走査方向に対応した方向に発散させ、副走査方向集光部は複数の光ビームを副走査方向にのみ集光させる。
【００３０】
直交レンズを通過した複数の光ビームは、走査レンズの正面から入射する。その後、走査レンズを通過した複数の光ビームは偏向手段を介して走査レンズの裏側から入射し、走査レンズを２回通過した複数の光ビームは被走査体へ照射される。
【００３１】
ここで、複数の光ビームは、主走査方向発散部で少なくとも主走査方向に広げられ、また、副走査方向集光部を通過することで偏向手段上で焦点を結ばせることができ、偏向手段上において、副走査方向の所定のビーム幅及び所定のビーム間隔にできる（即ち、偏向手段上で各々の光ビームを主走査方向に長い線状にできる。）。このとき、複数の光ビームは、主走査方向については、走査レンズを通過させることで略平行にして偏向手段に入射させることができ、偏向手段で偏向させてさらに走査レンズを通過させることで被走査体上で焦点を結ばせる。これにより、被走査体上で、所定間隔、所定径、所定の光量の光スポットを形成できる。
【００３２】
なお、スリットで光ビームの副走査方向に対応した幅を変えることで、被走査体上での光ビームの副走査方向のビーム径が変わるので、異なる大きさのスリットに交換することで被走査体上での光ビームの副走査方向のビーム径を変えることができる。また、スリットで光ビームの主走査方向に対応した長を変えることもできるので、異なる大きさのスリットに交換することで被走査体上での光ビームの主走査方向のビーム径を変えることもできる。
【００３３】
また、直交レンズを変え、また位置調整することにより、偏向手段に入射する光ビームの主走査方向に対応した方向の長さを変更でき、これにより、被走査体上での光量を変更することができる。例えば、入射する光ビームの主走査方向に対応した方向の長さを偏向手段の反射面よりも長くすれば、反射偏向される光ビームの光量を減らすことが可能となる。また、偏向手段に入射する光ビームの副走査方向に対応した方向のビーム間隔及びビーム径を偏向できる。
【００３４】
本発明の光学走査装置では、スリット及び直交レンズが、各々スリット保持手段及び直交レンズ保持手段に対して着脱自在であり、かつ位置調整可能であるため、１台の装置で解像度（ビーム間隔）、ビーム径及び光量の３つの特性値を容易に変更できる。また、直交レンズ１つが、シリンダレンズ及びエキスパンドレンズの２つのレンズ機能を有しているので、構成が簡単になり、調整箇所も減る。
【００３５】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光学走査装置において、前記直交レンズは、片側に前記主走査方向発散部と前記副走査方向発散部とを有し、反対側に平面部を有するトーリックレンズであることを特徴としている。
【００３６】
次に、請求項６に記載の光学走査装置の作用を説明する。
請求項６に記載の光学走査装置では、トーリックレンズは、片面のみの研磨でレンズを製作でき、反対面が平面であるので、レンズコストを低減できる。また、一面が平面であるため、レンズを取り付け易くなり、組立工数を低減することも可能となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
本発明に係る光学走査装置の第１の実施形態を図１乃至図１３にしたがって説明する。
【００３８】
図１及び図２に示すように、光学走査装置１０には、レーザーダイオード１２、コリメータレンズ１４、スリット１６、エキスパンドレンズ１８、折返ミラー２０、シリンダレンズ２２、折返ミラー２３、ポリゴンミラー２４、走査レンズ（ｆθレンズ）２６、折返ミラー２８、シリンダミラー３０、ウインドウ３２を備えている。
【００３９】
なお、レーザーダイオード１２が本発明の光源手段に相当し、ポリゴンミラー２４が本発明の偏向手段に相当する。
【００４０】
図３の光学系の模試図で示すように、レーザーダイオード１２は、副走査方向（矢印Ｓ方向）に対応する方向に互いに所定間隔離れた二つの光点１２Ａ及び１２Ｂを有している。光点１２Ａ，Ｂからは出射される光は各々発散している。なお、レーザーダイオード１２は、図示しない変調手段により画像信号に応じてオン・オフ制御される。
【００４１】
図２及び図３に示すように、コリメータレンズ１４は、透過した２本のレーザービームＡ，Ｂをほぼ平行な平行ビームとする。
【００４２】
スリット１６は、副走査方向と対応した方向（矢印Ｓ方向）の不要のビームをカットすることで、被走査体としての感光体３４での所望のビーム径となるようにし、主走査方向に対応した方向の不要のビームをカットすることで、ポリゴンミラー２４での主走査方向に対応した方向のビーム幅が所望の大きさとなるようにする。
【００４３】
本実施形態の光学走査装置１０の光学系は、オーバーフィールドと呼ばれる光学系であり、ポリゴンミラー２４に入射する２本のレーザービームＡ，Ｂは、各々の主走査方向のビーム幅がポリゴンミラー２４の一面２４Ａの長さＬよりも大きく、隣接面にも洩れた状態である。
【００４４】
スリット１６を通過した２本のレーザービームＡ，Ｂは、凹の球面レンズであるエキスパンドレンズ１８を通過して発散光となり、折返ミラー２０で折り返された後、副走査方向にのみ屈折力を有する凸のシリンダレンズ２２を通過して副走査方向にのみ集光され、折返ミラー２３を介して走査レンズ２６の正面から入射し、走査レンズ２６を介して副走査方向に焦点を結ぶ形でポリゴンミラー２４に入射する。
【００４５】
ポリゴンミラー２４で反射偏向されたビームは、走査レンズ２６を通過し、折返ミラー２８で折り返され、副走査方向にのみ屈折力を持つシリンダミラー３０で反射されてウインドウ３２を介して被走査体としての感光体３４に至る。
【００４６】
ここで、スリット１６は、例えば図４に示すように、略コ字状のホルダー４０の溝４２に着脱自在挿入されており、通常はホルダー４０に螺子４４で固定される板ばね４６で押えられている。また、ホルダー４０は、光軸方向に沿って光学走査装置１０の筐体４７の上に配置されたレール４８に沿って移動自在とされたスライドベース５０の上に一体的に取り付けられている。このスライドベース５０は、位置調整後、螺子５２によって筐体４７に固定される。
【００４７】
なお、シリンダレンズ２２もスリット１６と同様にしてホルダー４０に着脱自在とされ、かつ光軸方向に位置調整可能となっている。
【００４８】
エキスパンドレンズ１８は、例えば図５に示すように、ホルダー５４の丸孔５６に着脱自在挿入されており、通常は丸孔５６に形成されたねじ５８に螺合したリング状のレンズ押え６０で押えられている。なお、このホルダー５４も、前記ホルダー４０と同様にスライドベース５０の上に一体的に取り付けられており、レール４８に沿って光軸方向に位置調整可能となっている。
【００４９】
次に、本実施形態の作用を説明する。
レーザーダイオード１２の２つの光点１２Ａ，Ｂから出射された２つの発散光は、コリメータレンズ１４によってほぼ平行な光ビームとされ、さらにスリット１６によってビーム幅が所定の幅に制限される。
【００５０】
次に、スリット１６を通過した光ビームＡ，Ｂは、球面レンズであるエキスパンドレンズ１８を通過して各々が主・副走査方向に弱発散光になると共にビーム間隔が副走査方向に対応した方向に広がり、折返ミラー２０で折り返された後、シリンダレンズ２２を通過する。
【００５１】
光ビームＡ，Ｂは、シリンダレンズ２２を通過することによって副走査方向に対応する方向にのみ集光され、ビーム間隔が狭まって走査レンズ２６の正面から入射し、走査レンズ２６を介して副走査方向に対応した方向に焦点を結ぶ形でポリゴンミラー２４に入射する。このとき、ポリゴンミラー２４の反射面では、光ビームＡ，Ｂは各々主走査方向に対応した方向に長い線状となる。
【００５２】
ポリゴンミラー２４に収束された光ビームＡ，Ｂは、ポリゴンミラー２４で反射偏向されて走査レンズ２６に入射する。
【００５３】
光ビームＡ，Ｂは、走査レンズ２６を２回通過することにより、この走査レンズ２６の主走査方向の屈折力によって、主走査方向において感光体３４の表面に所定のビーム径の略円形の光スポットａ，ｂとして各々収束する。
【００５４】
ポリゴンミラー２４の回転及び走査レンズ２６の作用により、光スポットａ，ｂは主走査方向に一定速度で走査される。また、感光体３４が主走査方向と直交方向に移動することで副走査が行われ、これにより感光体３４上に画像（潜像）が形成される。
【００５５】
ここで、本実施形態では、隣接走査を行うことができる。隣接走査とは、感光体３４上に２ビームを書き込む時に、例えば、６００ｓｐｉの解像度の画像を書くときは、光スポットａ，ｂが４２．３μｍの間隔となるように書き込むことをいう。
【００５６】
この場合、レーザーダイオード１２から走査レンズ２６までの光学系（以後プレポリゴンと呼ぶ）の副走査方向に対応した方向の光学倍率を０．３８７倍とし、ポリゴンミラー２４からウインドウ３２までの光学系（以後、ポストポリゴンと呼ぶ）の副走査方向に対応した方向の光学倍率を７．７５倍とすることで実現できる。なお、ポストポリゴンの副走査方向に対応した方向の光学倍率は１倍以下にすることが好ましい。
【００５７】
ここで、本実施形態では、スリット１６が交換可能となっているので、スリットの大きさの異なる他のスリット１６に交換することで、感光体３４での光スポットａ，ｂの径ｄ（図３参照）及び光量を変更することができる。
【００５８】
また、エキスパンドレンズ１８及びシリンダレンズ２２が交換可能となっており、且つ位置調整可能となっているので、これにより、感光体３４での光スポットａ，ｂの副走査方向のビーム間隔及び径ｄを変えることができる。即ち、ビーム間隔を変更することで解像度の変更を行う。
【００５９】
以下に、本実施形態をモデルとして、光量、ビーム径及び解像度を変更する具体的な説明を行う。
【００６０】
先ず、図６のグラフにおいて、プレポリゴンの折返ミラー２０の反射面を基準として、エキスパンドレンズ１８までの距離がＸ、シリンダレンズ２２までの距離がＹである。また、以後述べられる光量Ｃは、レーザーダイオード１２と感光体３４上の光量の効率で表している（光量Ｃ＝感光体３４上の光量／レーザーダイオード１２の光量）。
【００６１】
この図６においては、光量Ｃを６％としている。例えば、レーザーダイオード１２の最大出力が２０ｍＷであれば、感光体３４上には、１．２ｍＷのビームが照射されることになる。また、この例は、隣接走査をするケースである。
【００６２】
例えば、感光体３４上でのビーム径（即ち、光スポットａ，ｂの径）を４０μｍとし、解像度を６００ｓｐｉとする時は、図６のグラフより、Ｘ＝１００mm、Ｙ＝６mmの位置にそれぞれのレンズを配置すれば良いことが分かる。
【００６３】
また、この光学走査装置１０の仕様変更で、例えば、８００ｓｐｉの解像度が必要となったときは、Ｘ＝９２mm、Ｙ＝５０mmの位置にそれぞれのレンズを配置し、１２００ｓｐｉの解像度が必要となったときは、Ｘ＝７３mm、Ｙ＝１１８mmの位置にそれぞれのレンズを配置すれば良いことが分かる。
【００６４】
つまり、エキスパンドレンズ１８及びシリンダレンズ２２の種類と配置位置を変えるのみで、他の光学部品を一切触れずに解像度の変更を実施することができる。ここで、解像度の変更に応じた各レンズの移動量を予め確保しておくのは勿論である。
【００６５】
なお、光スポットａ，ｂの径５０μｍ又は６０μｍで解像度を変更するときも図６に示すように解像度の変更が実施可能である。
【００６６】
図７では、光量Ｃが６％、解像度が６００，８００及び１２００ｓｐｉの３つの場合で、光スポットａ，ｂの径ｄを変更したいときのエキスパンドレンズ１８の距離Ｘシリンダレンズ２２の距離Ｙを求めている。
【００６７】
図８では、解像度が６００ｓｐｉ、光スポットａ，ｂの径ｄが４０，５０及び６０μｍの３つの場合で、光量Ｃを変更したいときのエキスパンドレンズ１８の距離Ｘ及びシリンダレンズ２２の距離Ｙを求めている。
【００６８】
図９では、光量Ｃが６％で光スポットａ，ｂの径が４０μｍの場合と、光量Ｃが６％で光スポットａ，ｂの径が５０μｍの場合と、さらに、光量Ｃが６％で光スポットａ，ｂの径が６０μｍの場合で解像度を変更したいときのエキスパンドレンズ１８の距離Ｘとスリット１６の副走査方向の幅ｔを求めている。
【００６９】
図１０では、光量Ｃが６％で解像度が６００ｓｐｉの場合と、光量Ｃが６％で解像度が８００ｓｐｉの場合と、さらに、光量Ｃが６％で解像度が１２００ｓｐｉの場合で光スポットａ，ｂの径を変更したいときのエキスパンドレンズ１８の距離Ｘとスリット１６の副走査方向の幅ｔを求めている。
【００７０】
図１１では、解像度が６００ｓｐｉで光スポットａ，ｂの径が４０μｍの場合と、解像度が６００ｓｐｉで光スポットａ，ｂの径が５０μｍの場合と、解像度が６００ｓｐｉで光スポットａ，ｂの径が６０μｍの場合で光量Ｃを変更したいときのエキスパンドレンズ１８とスリット１６の副走査方向の幅ｔを求めている。
【００７１】
なお、エキスパンドレンズ１８の距離Ｘ位置とシリンダレンズ２２の距離Ｙを変えると、それぞれのレンズの曲率半径は当然かわることになり、例えば、図１２，１３のようになる。
【００７２】
これらの図１２，１３からも判るように、ポストポリゴンを変えない時は、図のような配置位置でレンズの曲率半径は一義的に決まるものである。よって、図６〜１１におけるそれぞれのレンズ位置に対応するレンズがある。これは、光スポットａ，ｂの間隔、ビームの焦点位置を合わせるために１ヵ所を移動すると、これに対応して別の場所が決まるわけである。
［第２の実施形態］
本発明に係る光学走査装置の第２の実施形態を図１４にしたがって説明する。なお、第１の実施形態と同一構成に関しては同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７３】
本実施形態の光学走査装置１０では、部品構成は第１の実施形態とほぼ同じであるが、光ビームＡ，Ｂは、スリット１６を通過した後に、副走査方向にのみ屈折力を有する凸のシリンダレンズ２２、折返ミラー２０及び凹の球面レンズであるエキスパンドレンズ１８を順に通過する。なお、以降の構成は第１の実施形態と同一である。
【００７４】
本実施形態では、光ビームＡ，Ｂを用い、感光体３４上で飛び越し走査を行うことができる。飛び越し走査とは、感光体３４上に２ビームを書き込む時に、例えば６００ｓｐｉの解像度の画像を書くときに、光スポットａ，ｂが４２．３μｍの奇数倍した間隔となるように書き込むことをいう。
【００７５】
飛び越し走査は、本実施形態の場合、プレポリゴンの副走査方向に対応した方向の光学倍率を０．３８７倍とし、ポストポリゴンの副走査方向に対応した方向の光学倍率を２３．２６倍とすることで実現でき、これにより３ライン飛ばしの飛び越し走査を行うことができる。
［第３の実施形態］
本発明に係る光学走査装置の第３の実施形態を図１５にしたがって説明する。なお、前述した実施形態と同一構成に関しては同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７６】
本実施形態の光学走査装置１０では、部品構成は第１の実施形態とほぼ同じであるが、光ビームＡ，Ｂは、スリット１６を通過した後に、主走査方向にのみ屈折力を有する凹のシリンダレンズであるエキスパンドレンズ６２、折返ミラー２０及び副走査方向にのみ屈折力を有する凸のシリンダレンズ２２を順に通過する。なお、以降の構成は第１の実施形態と同一である。また、このエキスパンドレンズ６２も、前述した実施形態と同様にホルダー４０に着脱自在とされ、かつ光軸方向に位置調整可能となっている。
【００７７】
本実施形態においても、第２の実施形態と同様に光ビームＡ，Ｂを用い、感光体３４上で飛び越し走査を行うことができ、プレポリゴンの副走査方向に対応した方向の光学倍率を０．３８７倍とし、ポストポリゴンの副走査方向に対応した方向の光学倍率を２３．２６倍とすることで実現でき、これにより３ライン飛ばしの飛び越し走査を行うことができる。
［第４の実施形態］
本発明に係る光学走査装置の第４の実施形態を図１６にしたがって説明する。なお、前述した実施形態と同一構成に関しては同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７８】
本実施形態の光学走査装置１０では、部品構成は第１の実施形態とほぼ同じであるが、スリット１６と折返ミラー２０との間に、一方に主走査方向に対応した方向にのみ負の屈折力を有し、他方に副走査方向に対応した方向にのみ正の屈折力を有する１枚の直交シリンダレンズ６４が配置されている。なお、この直交シリンダレンズ６４も、前述した実施形態と同様にホルダー４０に着脱自在とされ、かつ光軸方向に位置調整可能となっている。
【００７９】
このように、本実施形態では前述したエキスパンドレンズ６２とシリンダレンズ２２を１枚の直交シリンダレンズ６４に置き換えることができるため、レンズ配置のためのスペースが１ヵ所不要となり、光学走査装置１０の筐体４７の設計の自由度を増すことができ、レンズコストの低減にも寄与できる。
【００８０】
また、本実施形態においても、直交シリンダレンズ６４の交換及び位置調整により、ビーム間隔やビーム径を変更でき、調整も１箇所で済む。
［第５の実施形態］
本発明に係る光学走査装置の第５の実施形態を図１７にしたがって説明する。
【００８１】
本実施形態の光学走査装置１０は、前記第３の実施形態で説明した直交シリンダレンズ６４をトーリックレンズ６６に置き換えた例である。
【００８２】
図１７に示すように、トーリックレンズ６６は、一方の側に主走査方向に対応した方向の負の屈折力と副走査方向に対応した方向（矢印Ｓ方向）の正の屈折力を得るための曲面６６Ａを有し、反対側に平面部６６Ｂを有している。
【００８３】
このトーリックレンズ６６は、平面部６６Ｂを有しているので、取り付けが容易になる。
【００８４】
本実施形態においても、第２の実施形態と同様に光ビームＡ，Ｂを用い、感光体３４上で飛び越し走査を行うことができ、プレポリゴンの副走査方向に対応した方向の光学倍率を０．３８７倍とし、ポストポリゴンの副走査方向に対応した方向の光学倍率を２３．２６倍とすることで実現でき、これにより３ライン飛ばしの飛び越し走査を行うことができる。
【００８５】
なお、前記実施形態では、光路中に折返ミラー２０、折返ミラー２３を配置しているが、この折返ミラーは光学部品のレイアウトにより有無が決まるため、必ずしも必要ではない。
【００８６】
また、上記実施形態では、オーバーフィールド光学系を用いて本発明を説明したが、本発明はアンダーフィールド光学系（ポリゴンミラーの反射面に入射するレーザービームの主走査方向のビーム幅を、反射面の主走査方向の長さ以下に設定した光学系）にも適用できる。この場合には、スリット位置は、エキスパンドレンズよりもポリゴンミラー側に配置することが必要となる。
【００８７】
また、上記実施形態では、レール４８に沿ってスライドベース５０を移動させる構成により、レンズの位置調整を可能としたが、レンズを光軸方向に沿って移動できれば他の構成であっても良い。
【００８８】
また、図５に示すように、筐体４７に、スライドベース５０（レンズ）の移動量を見るための目盛り７０を設ける事が好ましい。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１乃至請求項６に記載の光学走査装置は、解像度（ビーム間隔）、ビーム径及び光量の３つの特性値を容易に変更できる、という優れた効果を有する。
【００９０】
請求項５、６に記載の光学走査装置では、構成が簡単になり、調整箇所も減らせる、という優れた効果を有する。
【００９１】
また、請求項６に記載の光学走査装置では、トーリックレンズを用いたので、レンズの取り付けが容易になり、組立工数を低減することも可能となる、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の実施形態に係る光学走査装置の斜視図である。
【図２】図１に光学走査装置の平面図である。
【図３】図１に示す光学走査装置の光学系の模試図である。
【図４】スリットを保持するホルダーの斜視図である。
【図５】凹球面のエキスパンドレンズを保持するホルダーの斜視図である。
【図６】光量及びスポット径を決めて解像度を変化させる場合のエキスパンドレンズの距離Ｘとシリンダレンズの距離Ｙとの関係を示すグラフである。
【図７】光量及び解像度を決めて光スポット径を変化させる場合のエキスパンドレンズの距離Ｘとシリンダレンズの距離Ｙとの関係を示すグラフである。
【図８】解像度及び光スポット径を決めて光量を変化させる場合のエキスパンドレンズの距離Ｘとシリンダレンズの距離Ｙとの関係を示すグラフである。
【図９】光量と光スポットの径を決めて解像度を変化させる場合のエキスパンドレンズの距離Ｘとスリットの副走査方向の幅ｔとの関係を示すグラフである。
【図１０】光量と解像度を決めて光スポットの径を変化させる場合のエキスパンドレンズの距離Ｘとスリットの副走査方向の幅ｔとの関係を示すグラフである。
【図１１】解像度と光スポットの径を決めて光量を変化させる場合のエキスパンドレンズの距離Ｘとスリットの副走査方向の幅ｔとの関係を示すグラフである。
【図１２】エキスパンドレンズ及びシリンダレンズの各曲率半径とエキスパンドレンズの距離Ｘとの関係を示すグラフである。
【図１３】エキスパンドレンズの距離Ｘとシリンダレンズの距離Ｙとの関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る光学走査装置の平面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る光学走査装置の平面図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る光学走査装置の平面図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係る光学走査装置に用いるトーリックレンズの斜視図である。
【符号の説明】
１０ 光学走査装置
１２ レーザーダイオード（光源手段）
１６ スリット
１８ エキスパンドレンズ
２２ シリンダレンズ
２４ ポリゴンミラー（偏向手段）
２６ 走査レンズ
３４ 感光体（被走査体）
４０ ホルダー（スリット保持手段、シリンダレンズ保持手段）
５０ スライドベース（スリット保持手段、エキスパンドレンズ保持
手段、シリンダレンズ保持手段）
５４ ホルダー（エキスパンドレンズ保持手段）
６２ エキスパンドレンズ
６４ 直交シリンダレンズ（直交レンズ）
６６ トーリックレンズ
Claims (6)
- 副走査方向に対応する方向に所定間隔離れた複数の光ビームを出射する光源と、前記光源から出射された光ビームの少なくとも副走査方向の幅を制限するスリットと、前記光ビームを主走査方向と対応する方向に偏向させる偏向手段と、前記偏向手段で偏向された前記光ビームを被走査体へ照射させる走査レンズと、を有し、前記光ビームを前記走査レンズの正面から入射させ、前記走査レンズを通過した前記光ビームを前記偏向手段を介して前記走査レンズの裏側から入射させて前記走査レンズを２回通過した前記光ビームを被走査体へ照射させて画像記録を行う光学走査装置であって、
前記スリットと前記偏向手段との間に配置され透過した前記光ビームを少なくとも主走査方向に対応した方向に発散させるエキスパンドレンズと、
前記スリットと前記偏向手段との間に配置され透過した前記光ビームを副走査方向に対応した方向にのみ集光させるシリンダレンズと、
前記スリットを着脱自在に保持すると共に光軸方向に沿って位置調整可能とされたスリット保持手段と、
前記エキスパンドレンズを着脱自在に保持すると共に光軸方向に沿って位置調整可能とされたエキスパンドレンズ保持手段と、
前記シリンダレンズを着脱自在に保持すると共に光軸方向に沿って位置調整可能とされたシリンダレンズ保持手段と、
を有することを特徴とした光学走査装置。 - 前記エキスパンドレンズは透過した光を発散させる球面レンズであり、前記光源側から前記エキスパンドレンズ及び前記シリンダレンズの順に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
- 前記エキスパンドレンズは透過した光ビームを発散させる球面レンズであり、前記光源側から前記シリンダレンズ及び前記エキスパンドレンズの順に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
- 前記エキスパンドレンズは透過した光ビームを主走査方向に対応した方向にのみ発散させ、前記光源側から前記エキスパンドレンズ及び前記シリンダレンズの順に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
- 副走査方向に対応する方向に所定間隔離れた複数の光ビームを出射する光源と、前記光源から出射された光ビームの少なくとも副走査方向の幅を制限するスリットと、前記光ビームを主走査方向と対応する方向に偏向させる偏向手段と、前記偏向手段で偏向された前記光ビームを被走査体へ照射させる走査レンズと、を有し、前記光ビームを前記走査レンズの正面から入射させ、前記走査レンズを通過した前記光ビームを前記偏向手段を介して前記走査レンズの裏側から入射させて前記走査レンズを２回通過した前記光ビームを被走査体へ照射させて画像記録を行う光学走査装置であって、
前記スリットと前記偏向手段との間に配置され、透過した光ビームを主走査方向に対応した方向にのみ発散させる主走査方向発散部と、透過した光ビームを副走査方向にのみ集光させる副走査方向集光部とを有する１枚の直交レンズと、
前記直交レンズを着脱自在に保持すると共に光軸方向に沿って位置調整可能とされた直交レンズ保持手段と、
前記スリットを着脱自在に保持すると共に光軸方向に沿って位置調整可能とされたスリット保持手段と、
を有することを特徴とする光学走査装置。 - 前記直交レンズは、片側に前記主走査方向発散部と前記副走査方向発散部とを有し、反対側に平面部を有するトーリックレンズであることを特徴とする請求項５に記載の光学走査装置。
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