JPH10206772A - レーザー走査装置 - Google Patents

レーザー走査装置

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JPH10206772A
JPH10206772A JP9006325A JP632597A JPH10206772A JP H10206772 A JPH10206772 A JP H10206772A JP 9006325 A JP9006325 A JP 9006325A JP 632597 A JP632597 A JP 632597A JP H10206772 A JPH10206772 A JP H10206772A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でありながら、ビームの相対位置
精度が高く、解像度の切り替えが可能なマルチビームレ
ーザー走査装置を提供する。 【解決手段】 ２本のレーザー光２が重なり合った光路
中に、ｄｐｉ切り替えレンズユニット９をリニアアクチ
ュエイタ１０でメカ的に挿入することにより、感光体７
上でのビーム間隔を切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー走査装置
に関するものであり、更に詳しくは、解像度の切り替え
が可能なマルチビームレーザー走査装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】複数のレーザー光で被走査面上に画像形
成を行うマルチビームレーザー走査装置において、解像
度の切り替えを行う技術が、例えば、特開昭５８−６８
０１６号公報や特開昭５７−５４９１４号公報で提案さ
れている。特開昭５８−６８０１６号公報で提案されて
いるレーザー走査装置では、レーザー光を重ね合わせる
前の光路中に光束の進行方向を変える部品が配置されて
おり、その部品で被走査面上での副走査方向のビーム間
隔を変えることによって解像度の切り替えが行われる。
特開昭５７−５４９１４号公報で提案されているレーザ
ー走査装置では、副走査方向にのみ結像倍率を変化させ
るアフォーカルアナモフィックズームレンズ系が設けら
れており、そのズームレンズ系で被走査面上での副走査
方向のビーム間隔を変えることによって解像度の切り替
えが行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特開昭５８−６８０１
６号公報で提案されているレーザー走査装置では、各レ
ーザー光の光路が重ね合わされる前に、解像度の切り替
えを行う機構を設ける必要がある。このため、レーザー
光の重ね合わせに至る前の光学系が複雑になるとともに
部品点数が増えてしまい、その結果、各ビーム位置を相
対的にずらす誤差の要因がそれだけ増えて、ビームの相
対位置精度を保つことが困難になる。すると、例えば、
フィードバック制御による相対位置調整機構が必要にな
って、コストアップを招くといった問題が生じてしま
う。
【０００４】また、複数のレーザー光での描画を実現す
る方法として、複数の光源からのレーザー光を重ね合わ
せる代わりに、複数のレーザー光を発する光源を用いる
方法が考えられる。この場合、被走査面上での集光位置
の間隔を１ドット分又は数ドット分にするためには、発
光点の間隔が数十ミクロンのオーダーでなければならな
い。また、各レーザー光は光源直後で既に重なってい
る。したがって、複数のレーザー光を発する光源が用い
られたレーザー走査装置に、特開昭５８−６８０１６号
公報で提案されている技術を適用することは不可能であ
る。
【０００５】特開昭５７−５４９１４号公報で提案され
ているレーザー走査装置では、前記アフォーカルアナモ
フィックズームレンズ系を構成するために、アナモフィ
ックなレンズが複数必要であり、それらの光軸まわりの
回転調整が必要になるといった問題がある。また、デフ
ォーカスを起こすことなく変倍を行うためには最低でも
３枚のレンズが必要であり、それらを光軸まわりの角度
を保ちつつ個々に移動させなければならないので、構成
が複雑になるといった問題がある。さらに、解像度を切
り替えのためにビーム径を変える必要があり、相対位置
を変える機構とは別にビーム径を変える機構が必要とな
るといった問題もある。
【０００６】本発明は上記のような点に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、簡単な構成でありながら、
ビームの相対位置精度が高く、解像度の切り替えが可能
なマルチビームレーザー走査装置を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明のレーザー走査装置は、複数のレーザー
光で被走査面上に画像形成を行うマルチビームレーザー
走査装置であって、複数のレーザー光を発する光源と、
前記レーザー光の変調周波数をそれぞれ切り替えること
が可能な変調装置と、前記レーザー光の走査周期を切り
替えることが可能で、前記レーザー光の偏向を行う偏向
器と、前記レーザー光が前記偏向器に至る前の光路中
に、前記複数のレーザー光がすべて入射するように挿入
されることによって、被走査面上で各レーザー光が集光
する間隔を副走査方向に関して変化させる軸対称な光学
系と、前記軸対称な光学系を前記光路中に挿入自在に移
動させる移動手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】また、第２の発明のレーザー走査装置は、
複数のレーザー光で被走査面上に画像形成を行うマルチ
ビームレーザー走査装置であって、レーザー光を発する
複数の光源と、前記レーザー光の変調周波数をそれぞれ
切り替えることが可能な変調装置と、前記複数の光源か
ら発せられた複数のレーザー光が、途中まではほぼ同一
の光路を進み、被走査面上では副走査方向に所定の微小
距離だけ離れた位置で集光するように、レーザー光の重
ね合わせを行う重ね合わせ手段と、前記レーザー光の走
査周期を切り替えることが可能で、前記レーザー光の偏
向を行う偏向器と、前記レーザー光が前記重ね合わせ手
段によって重ね合わされてから前記偏向器に至るまでの
光路中に、前記複数のレーザー光がすべて入射するよう
に挿入されることによって、被走査面上で各レーザー光
が集光する間隔を副走査方向に関して変化させる軸対称
な光学系と、前記軸対称な光学系を前記光路中に挿入自
在に移動させる移動手段と、を有することを特徴とす
る。
【０００９】第３の発明のレーザー走査装置は、上記第
１又は第２の発明の構成において、さらに、前記光源と
前記偏向器との間に、レーザー光を平行光にするコリメ
ータレンズと、前記偏向器の付近でレーザー光を副走査
方向にのみ集光させるシリンダレンズと、を有し、前記
軸対称な光学系がアフォーカルレンズであって、このア
フォーカルレンズが挿入される位置が前記コリメータレ
ンズと前記シリンダレンズとの間であることを特徴とす
る。
【００１０】第４の発明のレーザー走査装置は、上記第
１又は第２の発明の構成において、さらに、前記光源と
前記偏向器との間に、レーザー光を収束光にする集光レ
ンズと、前記偏向器の付近でレーザー光を副走査方向に
のみ集光させるシリンダレンズと、を有し、前記軸対称
な光学系が共に軸対称な凸レンズと凹レンズとの各１枚
から成り、かつ、次の条件式を満足するレンズ群であっ
て、このレンズ群が挿入される位置が前記集光レンズと
前記シリンダレンズとの間であることを特徴とする。 t＝x[x+2・f1-√{(x+2・f1)2-4・(x+f1)(f1+f2)}]／{2・(x+
f1)} ただし、 f1：軸対称な光学系において光源側から１番目のレンズ
の焦点距離、 f2：軸対称な光学系において光源側から２番目のレンズ
の焦点距離、 x ：軸対称な光学系において光源側から１番目のレンズ
の前側主点から収束光の自然収束点までの距離、 t ：軸対称な光学系において光源側から１番目のレンズ
の後側主点から２番目のレンズの前側主点までの距離 である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施したレーザー
走査装置を、図面を参照しつつ説明する。図１は、第１
の実施の形態に係るレーザー走査装置の斜視図であり、
図２は、第２の実施の形態に係るレーザー走査装置の斜
視図である。いずれのレーザー走査装置も、複数のレー
ザー光２で、被走査面である感光体７上に画像形成を行
うマルチビームレーザー走査装置である。解像度の切り
替えに関しては、第１の実施の形態では６００ｄｐｉと
３００ｄｐｉとに切り替え可能になっており、第２の実
施の形態では６００ｄｐｉと４００ｄｐｉとに切り替え
可能になってる。なお、実施の形態の相互で同一又は相
当する部分には、同一の符号を付して示す。
【００１２】《第１の実施の形態(図１〜図４)》図１に
示すように、第１の実施の形態のレーザー走査装置は、
２本のレーザー光２を発する光源１と、変調装置８と、
レーザー光２の偏向を行うポリゴンミラー５と、ｄｐｉ
切り替えレンズユニット９と、リニアアクチュエイタ１
０と、射出側に反射ミラーを有する走査レンズ群６と、
を備えている。さらに、光源１とポリゴンミラー５との
間に、レーザー光２を平行光にするコリメータレンズ３
と、ポリゴン反射面付近でレーザー光２を副走査方向に
のみ集光させるシリンダレンズ４と、を備えている。
【００１３】変調装置８は、レーザー光２の変調周波数
をそれぞれ切り替えることが可能な構成になっており、
ポリゴンミラー５は、レーザー光２の走査周期を切り替
えることが可能な構成になっている。ｄｐｉ切り替えレ
ンズユニット９は、レーザー光２がポリゴンミラー５に
至る前の光路中(つまり、コリメータレンズ３とシリン
ダレンズ４との間)に、２本のレーザー光２がすべて入
射するように挿入されることによって、感光体７上で各
レーザー光２が集光する間隔を副走査方向に関して変化
させる軸対称な光学系を備えている。リニアアクチュエ
イタ１０は、ｄｐｉ切り替えレンズユニット９を前記光
路中に挿入自在に移動させる移動手段である。
【００１４】解像度が６００ｄｐｉの場合、光源１から
発せられた２本のレーザー光２は、コリメータレンズ３
によって平行光となった後、シリンダレンズ４に入射す
る。レーザー光２は、シリンダレンズ４によってポリゴ
ン反射面上で副走査方向にのみ一旦集光し、ポリゴンミ
ラー５によって偏向反射される。ポリゴンミラー５で偏
向されたレーザー光２は、走査レンズ群６によって屈折
・反射されて、感光体７上で主走査方向及び副走査方向
について集光するとともに被走査面７上をほぼ等速度で
移動することにより、画像(潜像)を形成する。
【００１５】光源１は、わずかに(１２．７μｍ)離れた
２つの発光点からそれぞれレーザー光２を射出する。各
々のレーザー光２は、変調装置８によって個別に変調さ
れる。また、２つのレーザー光２は、感光体７上で３ド
ット分に相当する距離(解像度６００ｄｐｉでは１２７
μｍ)だけ副走査方向に離れた位置に集光する。
【００１６】解像度を３００ｄｐｉに切り替える場合、
変調装置８の変調周波数とポリゴンミラー５の回転数を
切り替えるとともに、コリメータレンズ３とシリンダレ
ンズ４との間にｄｐｉ切り替えレンズユニット９を挿入
する。ｄｐｉ切り替えレンズユニット９の移動は、リニ
アアクチュエイタ１０によってメカ的に行われる。ｄｐ
ｉ切り替えレンズユニット９が光路中に挿入されると、
解像度が６００ｄｐｉから３００ｄｐｉに切り替わる。
【００１７】以下に、ｄｐｉ切り替えレンズユニット９
に内蔵されている軸対称な光学系のコンストラクション
データ，その他の光学データを示す。コンストラクショ
ンデータにおいて、Si(i=1,2,3,4)は光源１側から数え
てi番目の面、ｒｉ（ｉ＝１，２，３，４）は面Ｓｉの
近軸曲率半径、di(i=1,2,3)は光源１側から数えてi番目
の軸上面間隔、Ni(i=1,2)は光源１側から数えてi番目の
レンズの波長780nmのレーザー光に対する屈折率を示し
ている。
【００１８】 (射出空間)
【００１９】コリメータレンズ３の焦点距離＝15 シリンダレンズ４の焦点距離＝200 走査レンズ群６の焦点距離(主走査方向)＝270 走査レンズ群６の焦点距離(副走査方向)＝110
【００２０】第１の実施の形態において、ｄｐｉ切り替
えレンズユニット９が内蔵している軸対称な光学系は、
アフォーカルレンズである。ｄｐｉ切り替えレンズユニ
ット９が光路外に待避しているときも光路中に挿入され
ているときも、シリンダレンズ４に入射するレーザー光
２が平行光であることに変化はない。したがって、シリ
ンダレンズ４に対するｄｐｉ切り替えレンズユニット９
の光軸方向の位置は、光学性能に影響を及ぼさない。つ
まり、軸対称な光学系が光路中に入っても、デフォーカ
ス等の光学性能の低下は生じない。
【００２１】図２は、ｄｐｉ切り替えレンズユニット９
が光路外に待避しているとき(解像度：６００ｄｐｉ)
と、ｄｐｉ切り替えレンズユニット９が光路中に挿入さ
れているとき(解像度：３００ｄｐｉ)、の感光体７上で
の２本のレーザー光２の副走査方向のビーム間隔(副走
査ピッチ)を示すグラフである。１ドットに相当する距
離は３００ｄｐｉで８５μｍ、６００ｄｐｉで４２μｍ
である。したがって、２本のレーザー光２の間隔は、そ
れぞれの３ドットに相当する距離に等しくなっているこ
とが分かる。
【００２２】以下に、各解像度におけるポリゴンミラー
５の回転数と変調周波数を示す。 [解像度(dpi)] … 600 , 300 [回転数(rpm)] … 17717 , 8858 [変調周波数(MHz)] … 23.65 , 5.91
【００２３】第１の実施の形態では、６００ｄｐｉから
３００ｄｐｉへの解像度の切り替えにおいて、副走査方
向の解像度だけでなく主走査方向の解像度も２分の１に
する。このために、ポリゴンミラー５の回転数は２分の
１になり、変調周波数は４分の１になる。一般に、主走
査方向の解像度をａ倍、副走査方向の解像度をｂ倍にす
るとき、ポリゴンミラー回転数はｂ倍に、変調周波数は
(ａ×ｂ)倍にすればよい。
【００２４】図３は、感光体７上での１本のレーザー光
２のビーム形状(光軸に垂直な断面形状)を示す模式図で
あり、同図の濃淡は、レーザー光２の光強度分布を示し
ている。図３(Ａ)は、ｄｐｉ切り替えレンズユニット９
が光路外に待避している場合(解像度：６００ｄｐｉ)で
あり、図３(Ｂ)は、ｄｐｉ切り替えレンズユニット９が
光路中に挿入されている場合(解像度：３００ｄｐｉ)で
ある。
【００２５】図３は、光強度のピークレベルに対し１０
％刻みに分けられた領域で光強度分布を表しており、白
い部分がピークレベルの０〜１０％の範囲であり、中心
の一番色の濃い部分がピークレベルの９０〜１００％の
範囲である。なお、図３において、左右方向が主走査方
向であり、上下方向が副走査方向である。
【００２６】図３においてスケールは(Ａ)，(Ｂ)共同じ
であり、格子１桝が解像度６００ｄｐｉ時の１ドット分
に相当し、格子４桝が解像度３００ｄｐｉ時の１ドット
分に相当する。図３の(Ａ)と(Ｂ)とを比較すると、ビー
ム径は、主走査方向，副走査方向とも図３(Ｂ)の方がお
よそ２倍になっていることが分かる。したがって、ビー
ム径の調整機構を別に設けなくても、各解像度にちょう
どよいビーム径が得られる。
【００２７】図４は、感光体７上に画像が描画される様
子を説明するための模式図である。図４(Ａ)は、ｄｐｉ
切り替えレンズユニット９が光路外に待避している場合
(解像度：６００ｄｐｉ)であり、図４(Ｂ)は、ｄｐｉ切
り替えレンズユニット９が光路中に挿入されている場合
(解像度：３００ｄｐｉ)である。実際には主走査方向の
描画位置はすべて同じであるが、各走査毎に描かれるラ
インを区別しやすくするために、１回の走査で描かれる
２本のライン(図４中、同じ符号を付して示す。)を同じ
横方向(主走査方向)位置に揃えて描くとともに、次の走
査で描画されるラインを少し右にずらして描いてある。
例えば、４回目の走査で描かれる２本のラインは、
(Ａ)，(Ｂ)中のである。
【００２８】１回の走査の間に感光体７が回転するた
め、次の走査では描画される位置が副走査方向(縦方向)
にずれることになる。解像度を切り替えても感光体７の
回転速度は変わらないが、ポリゴンミラー５の回転速度
が変わるため、１回の走査にかかる時間が変わる。した
がって、図４(Ａ)，(Ｂ)を比較すると分かるように、副
走査方向における描画位置のズレ量も変わる。
【００２９】描画位置は、各解像度で２ドットに相当す
る量ずつ副走査方向に移動する。また、１回の走査で描
かれる２本のラインの間隔は、各解像度で３ドットに相
当する量である。したがって、１回の走査で描かれる画
像には隙間があくことになるが、図４から分かるよう
に、走査を繰り返すと、前回の走査で描かれたラインと
次回の走査で描かれるラインとが各１本、上記隙間に位
置することになるため、隙間なく描画されることにな
る。
【００３０】以上のように、第１の実施の形態の構成に
よると、２本のレーザー光２が既に重なり合っている光
路中に、ｄｐｉ切り替えレンズユニット９を挿入するこ
とにより解像度の切り替えを行う構成となっているた
め、重ね合わせ前の光学系が複雑化したり部品点数が増
えたりするといった問題は生じず、図１に示すように重
ね合わせ機構を廃止することが可能である。したがっ
て、ビームの相対位置精度が高くなる。また、製造誤差
等によるビーム位置変化が各レーザー光について同時に
起こるため、２本のレーザー光２の相対的な位置変化が
生じることもない。したがって、ユニット９，リニアア
クチュエイタ１０等から成るｄｐｉ切り替え機構に対す
る要求精度が比較的低くて済む。
【００３１】ｄｐｉ切り替えレンズユニット９に用いら
れている光学系が軸対称であるため、光軸まわりの回転
調整は不要である。また、１つのレンズユニット９を移
動させるだけなので、ズーム変倍を行う場合に比べて移
動機構が簡単なもので済む。しかも、ズーム変倍を行わ
ないので、ｄｐｉ切り替え機構に要するレンズ枚数を実
用的には２枚まで(理論上は１枚まで)に減らすことも可
能である。また、光学系の性質によって、感光体７上で
の集光位置の間隔が変化するとともにビーム径も変化す
るため、前述したようにビーム径を変える機構を省略で
きるといったメリットもある。
【００３２】《第２の実施の形態(図５〜図８)》図５に
示すように、第２の実施の形態のレーザー走査装置は、
各１本のレーザー光２を発する３つの光源１１，１２，
１３と、変調装置８と、２つのビームスプリッタ１４，
１５と、レーザー光２の偏向を行うポリゴンミラー５
と、ｄｐｉ切り替えレンズユニット９と、モータ１７
と、射出側に反射ミラーを有する走査レンズ群６と、を
備えている。さらに、光源１１〜１３とポリゴンミラー
５との間に、レーザー光２を収束光にする集光レンズ１
６と、ポリゴン反射面付近でレーザー光２を副走査方向
にのみ集光させるシリンダレンズ４と、を備えている。
【００３３】変調装置８は、レーザー光２の変調周波数
をそれぞれ切り替えることが可能な構成になっており、
ポリゴンミラー５は、レーザー光２の走査周期を切り替
えることが可能な構成になっている。ビームスプリッタ
１４，１５は、３本のレーザー光２が、途中まではほぼ
同一の光路を進み、感光体７上では副走査方向に所定の
微小距離だけ離れた位置で集光するように、レーザー光
２の重ね合わせを行う重ね合わせ手段である。ｄｐｉ切
り替えレンズユニット９は、レーザー光２がビームスプ
リッタ１４，１５によって重ね合わされてからポリゴン
ミラー５に至るまでの光路中(つまり、集光レンズ１６
とシリンダレンズ４との間)に、３本のレーザー光２が
すべて入射するように挿入されることによって、感光体
７上で各レーザー光２が集光する間隔を副走査方向に関
して変化させる軸対称な光学系を備えている。モータ１
７は、ｄｐｉ切り替えレンズユニット９を前記光路中に
挿入自在に移動させる移動手段である。
【００３４】解像度が６００ｄｐｉの場合、３つの光源
１１〜１３から発せられた３本のレーザー光２は、２つ
のビームスプリッタ１４，１５によって重ね合わされた
後、集光レンズ１６に入射し、集光レンズ１６によって
収束光となった後、シリンダレンズ４に入射する。レー
ザー光２は、シリンダレンズ４によってポリゴン反射面
上で副走査方向にのみ一旦集光し、ポリゴンミラー５に
よって偏向反射される。ポリゴンミラー５で偏向された
レーザー光２は、走査レンズ群６によって屈折・反射さ
れて、感光体７上で主走査方向及び副走査方向について
集光するとともに被走査面７上をほぼ等速度で移動する
ことにより、画像(潜像)を形成する。
【００３５】３つの光源１１，１２，１３は、各レーザ
ー光２が感光体７上で１ドット分に相当する距離(解像
度６００ｄｐｉでは４２μｍ)ずつ副走査方向に離れた
位置で集光するように、その位置が調整されている。な
お、第１の実施の形態と同様、各々のレーザー光２は、
変調装置８によって個別に変調される。
【００３６】解像度を４００ｄｐｉに切り替える場合、
変調装置８の変調周波数とポリゴンミラー５の回転数を
切り替えるとともに、集光レンズ１６とシリンダレンズ
４との間にｄｐｉ切り替えレンズユニット９を挿入す
る。ｄｐｉ切り替えレンズユニット９の移動は、モータ
１７によって行われる。つまり、モータ１７に取り付け
られたアームの先にｄｐｉ切り替えレンズユニット９が
取り付けられており、モータ１７の回転によってｄｐｉ
切り替えレンズユニット９が光路中に挿入されるのであ
る。ｄｐｉ切り替えレンズユニット９が光路中に挿入さ
れると、解像度が６００ｄｐｉから４００ｄｐｉに切り
替わる。
【００３７】以下に、ｄｐｉ切り替えレンズユニット９
に内蔵されている軸対称な光学系のコンストラクション
データ，その他の光学データを示す。コンストラクショ
ンデータにおいて、Si(i=1,2,3,4)は光源１１〜１３側
から数えてi番目の面、ri(i=1,2,3,4)は面Siの近軸曲率
半径、di(i=1,2,3)は光源１１〜１３側から数えてi番目
の軸上面間隔、Ni(i=1,2)は光源１１〜１３側から数え
てi番目のレンズの波長780nmのレーザー光に対する屈折
率を示している。また、軸対称非球面S1,S4の面形状
は、レンズの面頂点を原点とする座標(X,Y,Z)を用いた
次の式(AS)で定義されるものとする。
【００３８】
【数１】
【００３９】ただし、式(AS)中、 X :光軸方向の座標、 Y :主走査方向の座標、 Z :副走査方向の座標、 c :近軸曲率、 ε :離心率、 ａi:i次の非球面係数 である。
【００４０】
【００４１】[軸対称非球面S1の非球面係数ａi，離心率
ε] ε=1 ａ4 =-7.73518×10-6 ａ6 =-1.49996×10-8 ａ8 =-2.11969×10-11 ａ10=-7.86135×10-14
【００４２】[軸対称非球面S4の非球面係数ａi，離心率
ε] ε=1 ａ4 =-3.44701×10-5 ａ6 =-1.69075×10-7 ａ8 =-4.60179×10-10 ａ10=-6.71232×10-12
【００４３】面S1から収束光の自然収束点までの距離＝
447.38 集光レンズ１６の焦点距離＝16 シリンダレンズ４の焦点距離＝１３０ 走査レンズ群６の焦点距離（主走査方向)＝-4000 走査レンズ群６の焦点距離(副走査方向)＝78
【００４４】第２の実施の形態において、ｄｐｉ切り替
えレンズユニット９が内蔵している軸対称な光学系は、
上記のように共に軸対称な凸レンズと凹レンズとの各１
枚から成るレンズ群である。そして、入射光(収束光)が
上記自然収束点の位置で集光する状態にあるとき、射出
光が光軸方向に関してそれと同じ位置で集光するように
設計されている。このとき、このｄｐｉ切り替えレンズ
ユニット９が内蔵している軸対称な光学系は、次の条件
式(1)を満たす。この条件式(1)を満足することにより、
ｄｐｉ切り替えレンズユニット９を挿入前後で、光軸方
向の像位置が変化しないという効果がある。言い換えれ
ば、この条件式(1)を満足するようにｄｐｉ切り替えレ
ンズユニット９を設計しなければ、像位置が変化するこ
とになる。 t＝x[x+2・f1-√{(x+2・f1)2-4・(x+f1)(f1+f2)}]／{2・(x+f1)} …(1) ただし、 f1：軸対称な光学系において光源側から１番目のレンズ
の焦点距離、 f2：軸対称な光学系において光源側から２番目のレンズ
の焦点距離、 x ：軸対称な光学系において光源側から１番目のレンズ
の前側主点から収束光の自然収束点までの距離、 t ：軸対称な光学系において光源側から１番目のレンズ
の後側主点から２番目のレンズの前側主点までの距離 である。
【００４５】以下に、条件式(1)の関連データを示す。 f1＝40 f2＝-25 x ＝447.38 t ＝１３．１０
【００４６】また、第２の実施の形態では、ｄｐｉ切り
替えレンズユニット９をコンパクトにするため、２枚の
レンズの間隔ｄ２が短くなるように設計されている。こ
のため、上記２枚のレンズを仮に球面レンズで構成した
とすると、球面収差が大きくなりすぎて、感光体７上で
集光しなくなってしまう。そこで、各レンズを非球面レ
ンズにして球面収差を小さくしている。上記条件式(1)
は、近軸領域の条件のみを規定しているので、球面のみ
で構成しても非球面を使用しても同じように成立する。
なお、第２の実施の形態では、走査レンズ群６の主走査
方向における焦点距離が負になっているが、走査レンズ
群６に入射するレーザー光２が収束光であるので、焦点
距離が負であっても感光体７上で集光することになる。
【００４７】図６は、ｄｐｉ切り替えレンズユニット９
が光路外に待避しているとき(解像度：６００ｄｐｉ)
と、ｄｐｉ切り替えレンズユニット９が光路中に挿入さ
れているとき(解像度：４００ｄｐｉ)、の感光体７上で
の隣接する２本のレーザー光２の副走査方向のビーム間
隔(副走査ピッチ)を示すグラフである。隣接する２本の
レーザー光２は２組あるが、どちらを選んでも同じ結果
が得られる。１ドットに相当する距離は４００ｄｐｉで
６４μｍ、６００ｄｐｉで４２μｍである。したがっ
て、２本のレーザー光２の間隔は、それぞれの１ドット
に相当する距離に等しくなっていることが分かる。
【００４８】以下に、各解像度におけるポリゴンミラー
５の回転数と変調周波数を示す。 [解像度(dpi)] … 600 , 400 [回転数(rpm)] … 30371 , 20247 [変調周波数(MHz)] … 55.59 , 24.70
【００４９】図７は、感光体７上での１本のレーザー光
２のビーム形状(光軸に垂直な断面形状)を示す模式図で
あり、同図の濃淡は、図３と同様に、レーザー光２の光
強度分布を示している。図７(Ａ)は、ｄｐｉ切り替えレ
ンズユニット９が光路外に待避している場合(解像度：
６００ｄｐｉ)であり、図７(Ｂ)は、ｄｐｉ切り替えレ
ンズユニット９が光路中に挿入されている場合(解像
度：４００ｄｐｉ)である。
【００５０】図７においてスケールは(Ａ)，(Ｂ)共同じ
であり、格子の大きさは解像度６００ｄｐｉ時のドット
ピッチの半分になっており、格子４桝が解像度６００ｄ
ｐｉ時の１ドット分に相当し、格子９桝が解像度４００
ｄｐｉ時の１ドット分に相当する。図７の(Ａ)と(Ｂ)と
を比較すると、ビーム径は、主走査方向，副走査方向と
も図７(Ｂ)の方がおよそ１．５倍になっていることが分
かる。したがって、ビーム径の調整機構を別に設けなく
ても、各解像度にちょうどよいビーム径が得られる。
【００５１】図８は、図４と同様、感光体７上に画像が
描画される様子を説明するための模式図である。図８
(Ａ)は、ｄｐｉ切り替えレンズユニット９が光路外に待
避している場合(解像度：６００ｄｐｉ)であり、図８
(Ｂ)は、ｄｐｉ切り替えレンズユニット９が光路中に挿
入されている場合(解像度：４００ｄｐｉ)である。実際
には主走査方向の描画位置はすべて同じであるが、各走
査毎に描かれるラインを区別しやすくするために、１回
の走査で描かれる３本のライン(図８中、同じ符号を付
して示す。)を同じ横方向(主走査方向)位置に揃えて描
くとともに、次の走査で描画されるラインを少し右にず
らして描いてある。例えば、３回目の走査で描かれる３
本のラインは、(Ａ)，(Ｂ)中のである。図８から分か
るように、１回の走査において、各解像度で３ドットに
相当する量ずつ描画位置が移動するため、隙間なく描画
されることになる。
【００５２】以上のように、第２の実施の形態の構成に
よると、３本のレーザー光２が既に重なり合っている光
路中に、ｄｐｉ切り替えレンズユニット９を挿入するこ
とにより解像度の切り替えを行う構成となっているた
め、重ね合わせ前の光学系が複雑化したり部品点数が増
えたりするといった問題は生じず、図５に示すように重
ね合わせ前の光学系を簡潔なものにすることが可能であ
る。したがって、ビームの相対位置精度が高くなる。ま
た、製造誤差等によるビーム位置変化が各レーザー光に
ついて同時に起こるため、３本のレーザー光２の相対的
な位置変化が生じることもない。したがって、ユニット
９，モータ１７等から成るｄｐｉ切り替え機構に対する
要求精度が比較的低くて済む。
【００５３】ｄｐｉ切り替えレンズユニット９に用いら
れている光学系が軸対称であるため、光軸まわりの回転
調整は不要である。また、１つのレンズユニット９を移
動させるだけなので、ズーム変倍を行う場合に比べて移
動機構が簡単なもので済む。しかも、ズーム変倍を行わ
ないので、ｄｐｉ切り替え機構に要するレンズ枚数を実
用的には２枚まで(理論上は１枚まで)に減らすことも可
能である。また、光学系の性質によって、感光体７上で
の集光位置の間隔が変化するとともにビーム径も変化す
るため、前述したようにビーム径を変える機構を省略で
きるといったメリットもある。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
軸対称な光学系を光路中に挿入するという簡単な構成で
ありながら、複数のビームの間隔とビーム径を高精度に
切り替えることが可能である。したがって、簡単な構成
でありながら、ビームの相対位置精度が高く、解像度の
切り替えが可能なマルチビームレーザー走査装置を実現
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のレーザー走査装置を示す斜
視図。
【図２】第１の実施の形態における感光体上での副走査
方向のビーム間隔を示すグラフ。
【図３】第１の実施の形態における感光体上でのビーム
形状を示す模式図。
【図４】第１の実施の形態による描画の様子を示す模式
図。
【図５】第２の実施の形態のレーザー走査装置を示す斜
視図。
【図６】第２の実施の形態における感光体上での副走査
方向のビーム間隔を示すグラフ。
【図７】第２の実施の形態における感光体上でのビーム
形状を示す模式図。
【図８】第２の実施の形態による描画の様子を示す模式
図。
【符号の説明】
１ …光源 ２ …レーザー光 ３ …コリメータレンズ ４ …シリンダレンズ ５ …ポリゴンミラー(偏向器) ６ …走査レンズ群 ７ …感光体(被走査面) ８ …変調装置 ９ …(軸対称な光学系を内蔵する)ｄｐｉ切り替えレン
ズユニット １０ …リニアアクチュエイタ(移動手段) １１ …光源 １２ …光源 １３ …光源 １４ …ビームスプリッタ(重ね合わせ手段) １５ …ビームスプリッタ(重ね合わせ手段) １６ …集光レンズ １７ …モータ(移動手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ｚ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のレーザー光で被走査面上に画像形
    成を行うマルチビームレーザー走査装置であって、 複数のレーザー光を発する光源と、 前記レーザー光の変調周波数をそれぞれ切り替えること
    が可能な変調装置と、 前記レーザー光の走査周期を切り替えることが可能で、
    前記レーザー光の偏向を行う偏向器と、 前記レーザー光が前記偏向器に至る前の光路中に、前記
    複数のレーザー光がすべて入射するように挿入されるこ
    とによって、被走査面上で各レーザー光が集光する間隔
    を副走査方向に関して変化させる軸対称な光学系と、 前記軸対称な光学系を前記光路中に挿入自在に移動させ
    る移動手段と、 を有することを特徴とするレーザー走査装置。
  2. 【請求項２】 複数のレーザー光で被走査面上に画像形
    成を行うマルチビームレーザー走査装置であって、 レーザー光を発する複数の光源と、 前記レーザー光の変調周波数をそれぞれ切り替えること
    が可能な変調装置と、 前記複数の光源から発せられた複数のレーザー光が、途
    中まではほぼ同一の光路を進み、被走査面上では副走査
    方向に所定の微小距離だけ離れた位置で集光するよう
    に、レーザー光の重ね合わせを行う重ね合わせ手段と、 前記レーザー光の走査周期を切り替えることが可能で、
    前記レーザー光の偏向を行う偏向器と、 前記レーザー光が前記重ね合わせ手段によって重ね合わ
    されてから前記偏向器に至るまでの光路中に、前記複数
    のレーザー光がすべて入射するように挿入されることに
    よって、被走査面上で各レーザー光が集光する間隔を副
    走査方向に関して変化させる軸対称な光学系と、 前記軸対称な光学系を前記光路中に挿入自在に移動させ
    る移動手段と、 を有することを特徴とするレーザー走査装置。
  3. 【請求項３】 さらに、前記光源と前記偏向器との間
    に、レーザー光を平行光にするコリメータレンズと、前
    記偏向器の付近でレーザー光を副走査方向にのみ集光さ
    せるシリンダレンズと、を有し、前記軸対称な光学系が
    アフォーカルレンズであって、このアフォーカルレンズ
    が挿入される位置が前記コリメータレンズと前記シリン
    ダレンズとの間であることを特徴とする請求項１又は請
    求項２に記載のレーザー走査装置。
  4. 【請求項４】 さらに、前記光源と前記偏向器との間
    に、レーザー光を収束光にする集光レンズと、前記偏向
    器の付近でレーザー光を副走査方向にのみ集光させるシ
    リンダレンズと、を有し、前記軸対称な光学系が共に軸
    対称な凸レンズと凹レンズとの各１枚から成り、かつ、
    次の条件式を満足するレンズ群であって、このレンズ群
    が挿入される位置が前記集光レンズと前記シリンダレン
    ズとの間であることを特徴とする請求項１又は請求項２
    に記載のレーザー走査装置； t＝x[x+2・f1-√{(x+2・f1)2-4・(x+f1)(f1+f2)}]／{2・(x+
    f1)} ただし、 f1：軸対称な光学系において光源側から１番目のレンズ
    の焦点距離、 f2：軸対称な光学系において光源側から２番目のレンズ
    の焦点距離、 x ：軸対称な光学系において光源側から１番目のレンズ
    の前側主点から収束光の自然収束点までの距離、 t ：軸対称な光学系において光源側から１番目のレンズ
    の後側主点から２番目のレンズの前側主点までの距離 である。
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