(57)【要約】【課題】コヒーレントな光を出射する光源を使用する構成であっても、焦点深度を拡大し、且つ露光に必要な光量を得る。【解決手段】干渉性を有するレーザー光Ｌを出射するレーザー光源１１と、前記レーザー光源１１から出射された前記レーザー光Ｌを異なる振動方向に振動する少なくとも２つの成分のレーザー光ＬＲ１’、ＬＲ２’に分割する波長板１４と、前記波長板１４により分割されたレーザー光ＬＲ１’、ＬＲ２’ 各々を前記レーザー光源１１から出射された前記レーザー光Ｌの光軸上の異なる位置に集束させるフレネルレンズ１５及び集束レンズ１７とを備えることにより、前記光軸上に相互に干渉しない複数の集光点を近傍に形成して焦点深度を拡大する。【選択図】図３
2014215568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉性を有する光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を異なる振動方向に振動する少なくとも２つの成分の光に分割する光分割手段と、
前記光分割手段により分割された光各々を前記光源から出射された光の光軸上の異なる位置に集束させる光学手段と、
を備えた光発生装置。
【請求項２】
前記光分割手段は、前記光源から出射された光の波面における２以上の異なる局所領域ごとに当該光を異なる振動方向に偏光する請求項１に記載の光発生装置。
【請求項３】
前記光分割手段は、一つの前記局所領域に対応する光を偏光する第１偏光部と、前記第１偏光部に隣接され他の前記局所領域に対応する光を偏光する第２偏光部とを有し、前記第１偏光部を透過する光の振動方向と前記第２偏光部を透過する光の振動方向とのなす角を略９０度にする請求項２に記載の光発生装置。
【請求項４】
前記第１偏光部は、前記第１偏光部を透過する前の光の振動方向に対して前記第１偏光部を透過する光の振動方向を右略４５度の方向に偏光し、
前記第２偏光部は、前記第２偏光部を透過する前の光の振動方向に対して前記第２偏光部を透過する光の振動方向を左略４５度の方向に偏光する請求項３に記載の光発生装置。
【請求項５】
前記第１偏光部を透過する光の光量と前記第２偏光部を透過する光の光量とが同じである請求項３又は４に記載の光発生装置。
【請求項６】
前記第１偏光部及び前記第２偏光部は、前記光軸を中心とした同心円状にある請求項３〜５のいずれかに記載の光発生装置。
【請求項７】
前記光学手段が、
前記光分割手段により分割された少なくとも２つの成分の光を、当該光各々に対応して予め定められた異なる屈折力に基づき屈折させる屈折手段と、
前記屈折手段により屈折された光を前記屈折力に対応する前記光軸上の異なる位置に集束させる集束手段と、
を備えた請求項１〜６のいずれかに記載の光発生装置。
【請求項８】
前記屈折手段は、前記異なる屈折力各々に対応する屈折部を有するフレネルレンズである請求項７に記載の光発生装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の光発生装置と、
前記光発生装置で発生した光を被照射体に対して走査する走査手段と、
を備えた光走査装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光走査装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点深度が拡大された光を発生させる光発生装置、前記光発生装置を備える光走査装置、及び前記光走査装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、入力された画像データーに応じた画像を印刷用紙に形成する電子写真方式の画像形成装置では、光源から出射された光が感光体ドラムの露光面に対して走査されることにより、感光体ドラムの露光面に前記画像データーに応じた静電潜像が形成される。前記画像データーに基づいて予め定められた画質の静電潜像を形成するためには、感光体ドラムの露光面に光を正確に結像させる必要がある。しかしながら、周辺温度の変化による材質の膨張や寸法公差等の様々な要因により、感光体ドラムの露光面の位置が変動し、前記露光面に対して適切な位置に光を結像させることができず、前記画像データーに応じた静電潜像が形成されなくなり、印刷用紙に形成される画像の画質が劣化する場合がある。
そこで、特許文献１には、１軸性の結晶からなる光学部材を光路上に配置することにより、光軸上に複数の集光点（結像点）を形成し、これにより焦点深度を拡大する方法が記載されている。また、特許文献２には、光軸と直交する方向に屈折率の異なる複数の媒質を配列して、光軸上に複数の集光点を形成することにより焦点深度を拡大して、感光体ドラムの露光面の位置の変動等が生じても露光に必要な光量を確保できる構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０６３９９０号公報
【特許文献２】特開２００３−３２９９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に開示された方法により、１軸性の結晶を光路上に配置させた場合、異常光線の屈折角度が縦方向と横方向とで変わるため、フレア等が発生して画質が低下する問題が生じる。ここで、前記異常光線とは、複屈折により二分割された光線のうち、屈折の法則に従わない光線のことをいう。また、前記特許文献２に開示された構成により、適切に焦点深度を拡大させるためには、少なくとも１方向にインコヒーレントな光を出射するブロードエリア半導体レーザー（Broad Area Laser Diode）等を光源として使用する必要があるため、装置の構成が複雑になる。また、前記特許文献２に開示された構成では、全ての方向にコヒーレントな光を出射する光源を使用した場合、干渉により露光に必要な光量が得られないという問題が生じる。ここで、インコヒーレントな光とは、光の位相や振幅が不規則に変化して干渉しにくい光のことをいう。また、コヒーレントな光とは、光の位相や振幅が規則的に変化して干渉しやすい光のことをいう。
従って、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コヒーレントな光を出射する光源を使用する構成であっても、光の焦点深度を拡大することができる光発生装置、光走査装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る光発生装置は、光源、光分割手段、及び光学手段を備える。前記光源は、干渉性を有する光を出射する。前記光分割手段は、前記光源から出射された光を異なる振動方向に振動する少なくとも２つの成分の光に分割する。前記光学手段は、前記光分割手段により分割された光各々を前記光源から出射された光の光軸上の異なる位置に集束させる。
前記光発生装置の構成によれば、コヒーレントな光を出射する光源を使用する構成であっても、焦点深度を拡大することができる。
また、本発明に係る光走査装置は、前記光発生装置と、前記光発生装置で発生した光を被照射体に対して走査する走査手段と、を備えて構成される。前記光走査装置の構成によれば、感光体ドラムなどの被照射体の光照射面の位置が変動する場合でも、必要とされる光量の光を光照射面に集光させることができる。
さらに、本発明に係る画像形成装置は、前記光走査装置を備えて構成される。前記画像形成装置の構成によれば、前記画像形成装置が備える感光体ドラムの露光面の位置が変動する場合でも、前記光走査装置により、必要とされる光量の光を前記露光面に集光させることができ、前記感光体ドラムの露光面を適切に露光することができる。これにより、感光体ドラムの露光面の位置の変動に起因する画質の低下を防止することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、コヒーレントな光を出射する光源を使用する構成であっても、焦点深度を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る複合機の概略構成を示す概略構成図。
【図２】本発明の実施形態に係る光走査装置の概略構成を示す概略構成図。
【図３】本発明の実施形態に係る光発生装置の概略構成を示す概略構成図。
【図４】本発明の実施形態に係る偏光子の概略構成を示す概略構成図。
【図５】偏光後のレーザー光の振動方向を模式的に示す波形図。
【図６】本発明の実施形態に係るフレネルレンズの概略構成を示す概略構成図。
【図７】焦点位置近傍の光量の強さを模式的に示すグラフ。
【図８】シミュレーションにより算出された焦点位置近傍の光量の値を示す分布図。
【図９】シミュレーションにより算出された焦点位置近傍の光量の強さをしめすグラフ。
【図１０】本発明の他の実施例に係る偏光子の概略構成を示す概略構成図。
【図１１】本発明の他の実施例に係るフレネルレンズの概略構成を示す概略構成図。
【図１２】本発明の他の実施例に係る焦点位置近傍における３つの集光点の光量の強さを示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００９】
＜複合機１００の概略構成＞
まず、図１を参照しつつ、本発明の実施形態の複合機１００の概略構成について説明する。なお、図１（Ａ）は、前記複合機１００の模式断面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）におけるＡ−Ａ矢視図である。
前記複合機１００は、画像読取部１、ＡＤＦ２、画像形成部３、給紙部４、制御部５、及び操作表示部６等を備えた画像形成装置である。前記操作表示部６は、前記制御部５からの制御指示に従って各種の情報を表示し、ユーザー操作に応じて前記制御部５に各種の情報を入力するタッチパネル等である。
なお、前記複合機１００は、本発明の画像形成装置の一例に過ぎない。例えば、本発明は、プリンター、ファクシミリ装置、及びコピー機等の画像形成装置であってもよい。
【００１０】
前記画像読取部１は、原稿カバー５０、コンタクトガラス５１、読取ユニット５２、ミラー５３、５４、光学レンズ５５、及びＣＣＤ（Charge Coupled Device）５６等を備えた画像読取手段である。前記コンタクトガラス５１は、前記画像読取部１の上面に設けられており、前記複合機１００の画像読取対象となる原稿Ｐが載置される透明な原稿台である。前記原稿カバー５０は、必要に応じて前記コンタクトガラス５１を覆うものである。そして、前記画像読取部１は、前記制御部５により制御されることによって、前記コンタクトガラス５１上に載置された原稿Ｐから画像データーを読み取る。
前記読取ユニット５２は、ＬＥＤ光源５２１及びミラー５２２を備えており、ステッピングモーター等の駆動モーターを用いた不図示の移動機構により図１（Ａ）における左右方向（副走査方向）へ移動可能に構成されている。そして、前記駆動モーターにより前記読取ユニット５２が副走査方向に移動されると、前記ＬＥＤ光源５２１から前記コンタクトガラス５１に向けて照射される光が副走査方向に走査される。
前記ＬＥＤ光源５２１は、前記複合機１００の図１（Ａ）における紙面垂直方向（主走査方向）に沿って配列された多数の白色ＬＥＤを備えている。前記ＬＥＤ光源５２１は、前記コンタクトガラス５１上の読取位置５２Ａにある原稿Ｐに向けて１ライン分の白色光を照射する。なお、前記読取位置５２Ａは、前記読取ユニット５２の副走査方向への移動に伴って副走査方向に移動する。
前記ミラー５２２は、前記ＬＥＤ光源５２１から前記読取位置５２Ａにある原稿Ｐに光を照射したときの反射光を前記ミラー５３に向けて反射させる。そして、前記ミラー５２２で反射した光は、前記ミラー５３、５４により前記光学レンズ５５に導かれる。前記光学レンズ５５は、入射した光を集光して前記ＣＣＤ５６に入射させる。
前記ＣＣＤ５６は、受光した光をその光量に応じた電気信号（電圧）に変換し、画像データーとして出力する光電変換素子である。具体的には、前記ＣＣＤ５６は、前記ＬＥＤ光源５２１から光が照射されたときに前記原稿Ｐから反射した光に基づいて前記原稿Ｐの画像データーを読み取る。前記ＣＣＤ５６で読み取られた画像データーは前記制御部５に入力される。
【００１１】
前記ＡＤＦ２は、前記原稿カバー５０に設けられている。前記ＡＤＦ２は、原稿セット部２１、複数の搬送ローラー２２、原稿押さえ２３、及び排紙部２４等を備えた自動原稿送り装置である。
前記ＡＤＦ２は、前記搬送ローラー２２各々を不図示のステッピングモーターで駆動させることにより、前記原稿セット部２１にセットされた原稿Ｐを前記コンタクトガラス５１上の読取位置５２Ａを通過させて前記排紙部２４まで搬送させる。この際に、前記画像読取部１により前記読取位置５２Ａを通過する原稿Ｐから画像データーが読み取られる。
前記原稿押さえ２３は、前記コンタクトガラス５１上の読取位置５２Ａの上方に原稿Ｐが通過できる間隔を隔てた位置に設けられている。前記原稿押さえ２３は、主走査方向に長尺状に形成されており、その下面（コンタクトガラス５１側の面）には白色のシートが貼り付けられている。前記複合機１００では、前記白色のシートの画像データーが白色基準データーとして読み取られる。前記白色基準データーは、周知のシェーディング補正等で用いられる。
【００１２】
前記画像形成部３は、前記画像読取部１で読み取られた画像データー、又は外部のパーソナルコンピューター等の情報処理装置から入力された画像データーに基づいて画像形成処理（印刷処理）を実行する電子写真方式の画像形成手段である。
具体的には、前記画像形成部３は、感光体ドラム３１（被照射体の一例）、帯電装置３２、ＬＳＵ３３（光走査装置の一例）、現像装置３４、転写ローラー３５、除電装置３６、定着ローラー３７、及び加圧ローラー３８等を備えている。そして、前記画像形成部３では、前記給紙部４により搬送される用紙に以下の手順で画像が形成され、画像形成後の用紙は排紙トレイに排紙される。
まず、前記帯電装置３２により前記感光体ドラム３１が所定の電位に一様に帯電される。次に、前記ＬＳＵ３３により前記感光体ドラム３１の表面に画像データーに基づく光が照射される。これにより、前記感光体ドラム３１の表面に静電潜像が形成される。そして、前記感光体ドラム３１上の静電潜像は前記現像装置３４によりトナー像として現像（可視像化）される。続いて、前記感光体ドラム３１に形成されたトナー像は前記転写ローラー３５により用紙に転写される。その後、用紙に転写されたトナー像は、その用紙が前記定着ローラー３７及び前記加圧ローラー３８の間を通過して排出される際に前記定着ローラー３７で加熱されて前記用紙に溶融定着する。なお、前記感光体ドラム３１の電位は前記除電装置３６で除電される。
【００１３】
前記制御部５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＥＥＰＲＯＭ等の制御機器を有している。そして、前記制御部５は、前記ＲＯＭに記憶された所定の制御プログラムを前記ＣＰＵで実行することにより、前記複合機１００を統括的に制御する。また、前記ＲＡＭは揮発性の記憶手段、前記ＥＥＰＲＯＭは不揮発性の記憶手段であって、前記ＣＰＵが実行する各種の処理の一時記憶メモリとして使用される。なお、前記制御部５は、集積回路（ＡＳＩＣ、ＤＳＰ）等の電子回路で構成されたものであってもよく、前記複合機１００を統括的に制御するメイン制御部と別に設けられた制御部であってもよい。
【００１４】
＜ＬＳＵ３３の概略構成＞
次に、図２を参照しつつ、前記ＬＳＵ３３の概略構成について説明する。ここに、図２は前記ＬＳＵ３３を上方から見た模式図である。
図２に示されるように、前記ＬＳＵ３３は、光発生装置１０、及びポリゴンミラー１２を備えている。
前記ポリゴンミラー１２は、不図示の駆動モーターにより矢印Ｒ方向（図２参照）に回転駆動されることにより、前記光発生装置１０で発生したレーザー光Ｌを反射（偏向）して、前記感光体ドラム３１に対して走査する。即ち、前記ポリゴンミラー１２及び前記駆動モーターは、光発生装置１０で発生した前記レーザー光Ｌを前記感光体ドラム３１に対して走査する走査手段の一例である。前記ポリゴンミラー１２は、アルミニウム製であり、前記光発生装置１０が備えるレーザー光源１１から出射される前記レーザー光Ｌを反射させる６つの反射面を有する回転多面鏡である。前記ポリゴンミラー１２は、平面視で正六角形状に形成されている。前記ポリゴンミラー１２の鉛直下方に前記駆動モーターが設けられている。前記駆動モーターの出力軸に前記ポリゴンミラー１２が連結されている。これにより、前記駆動モーターが前記制御部５により回転駆動されると、前記ポリゴンミラー１２が出力軸を中心軸として回転される。一般に、前記ポリゴンミラー１２による前記レーザー光Ｌの走査方向は主走査方向（図２における上下方向）と称される。なお、図２に示される前記ポリゴンミラー１２は正六角形状であるが、もちろんその他の正多角形状であってもよい。
【００１５】
＜光発生装置１０の概略構成＞
次に、図３を参照しつつ、前記光発生装置１０の概略構成について説明する。ここに、図３は前記光発生装置１０を斜め上方から見た模式図である。
図３に示されるように、前記光発生装置１０は、前記レーザー光源１１（光源の一例）、波長板１４（光分割手段の一例）、フレネルレンズ１５（屈折手段の一例）、アパチャー１６、及びｆθレンズ１３（集光手段の一例）等を備えている。
なお、前記レーザー光源１１が出射する前記レーザー光Ｌの中心、前記フレネルレンズ１５の中心、前記ｆθレンズ１３の中心、及び前記ｆθレンズ１３により集光される光の焦点（集光点）のそれぞれを結ぶ直線を光軸６７とする。また、説明の便宜上、図３において、前記レーザー光源１１、前記波長板１４、前記フレネルレンズ１５、前記アパチャー１６、及び前記ｆθレンズ１３の中心が前記光軸６７上となるように各構成要素が配置されている。
【００１６】
前記レーザー光源１１は、直線偏光であり干渉性を有するレーザー光Ｌを出射する。前記レーザー光Ｌは、光の位相や振幅が規則的に変化して干渉しやすいコヒーレント（coherent）な光であって、一定の周期で所定の振動方向へ振動する光である。前記レーザー光源１１は、半導体の再結合発光を利用した半導体レーザー（semiconductor laser）などにより構成される。
【００１７】
前記波長板１４は、前記レーザー光源１１から出射された前記レーザー光Ｌを異なる振動方向に振動する２つの成分のレーザー光ＬＲ１’、ＬＲ２’に分割する。具体的には、前記波長板１４は、前記レーザー光源１１から出射された前記レーザー光Ｌの波面における２つの異なる局所領域ごとに前記レーザー光Ｌを異なる振動方向に偏光するものである。なお、前記レーザー光Ｌの波面は、前記レーザー光Ｌの位相が揃った点を連ねた面である。また、前記局所領域とは、前記レーザー光Ｌの波面において定義される概念であり、前記波長板１４が有する後述の第１偏光部Ｒ１’及び第２偏光部Ｒ２’それぞれに入射する光の入射範囲に対応している。
【００１８】
以下、図４を参照しつつ、前記波長板１４の構成について説明する。なお、図４（Ａ）は、前記波長板１４の正面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
前記波長板１４は、水晶、カールサート（calcite）、及び複屈折ポリマーを２枚のガラス基板にはさみ込んだ素材などにより構成されている。前記波長板１４は、所定の厚みを有する円盤状に形成されており、第１偏光部Ｒ１’と、第２偏光部Ｒ２’とを有する。前記第１偏光部Ｒ１’は、一つの前記局所領域に対応する前記レーザー光Ｌを偏光するものである。また、前記第２偏光部Ｒ２’は、前記第１偏光部Ｒ１’に隣接され他の前記局所領域に対応する前記レーザー光Ｌを偏光するものである。なお、本実施形態では、説明の便宜上、前記レーザー光Ｌが前記波長板１４から漏れることなく前記波長板１４の全域に一様に照射されるものとして説明する。もちろん、前記第２偏光部Ｒ２’の外周縁部に前記レーザー光Ｌが照射されないように波長板１４が形成されていてもかまわない。
【００１９】
前記第１偏光部Ｒ１’は、前記波長板１４の中心部分に設けられており、直径がｈ１’の円盤状に形成されている。前記第１偏光部Ｒ１’は、該第１偏光部Ｒ１’を透過する前記レーザー光Ｌの振動方向（偏光方向）に対して、前記第１偏光部Ｒ１’を透過する前記レーザー光Ｌの振動方向を右４５度の方向に偏光する１／２波長板である。具体的には、前記第１偏光部Ｒ１’は、該第１偏光部Ｒ１’を透過する前記レーザー光Ｌをレーザー光ＬＲ１’（図５参照）に変更する。詳細には、前記第１偏光部Ｒ１’は、前記第１偏光部Ｒ１’を透過する前の一方向に振動（直線偏光）している前記レーザー光Ｌを、前記レーザー光Ｌの振動方向を基準に右４５度方向に振動（直線偏光）している前記レーザー光ＬＲ１’に変更する。つまり、直線偏光である前記レーザー光Ｌが前記第１偏光部Ｒ１’を透過することによって、その振動方向が右４５度に回転した前記レーザー光ＬＲ１’として前記第１偏光部Ｒ１’から出ていくことになる。言い換えると、前記第１偏光部Ｒ１’は、直線偏光である入射前の前記レーザー光Ｌを、その前記振動方向の振動面（偏光面）が右回転方向へ４５度回転した振動方向の前記レーザー光ＬＲ１’に変更して出射する。つまり、前記第１偏光部Ｒ１’は、前記レーザー光Ｌの振動方向を右回転方向へ４５度回転させて前記レーザー光ＬＲ１’として出射させるものである。
前記第２偏光部Ｒ２’は、前記波長板１４の周辺部分であって、前記第１偏光部Ｒ１’の外周の外側に設けられている。即ち、前記第１偏光部Ｒ１’及び前記第２偏光部Ｒ２’は、前記光軸６７を中心とした同心円状にある。前記第２偏光部Ｒ２’は、該第２偏光部Ｒ２’を透過する前記レーザー光Ｌの振動方向（偏光方向）に対して、前記第２偏光部Ｒ２’を透過する前記レーザー光Ｌの振動方向を左４５度の方向に偏光する１／２波長板である。具体的には、前記第２偏光部Ｒ２’は、該第２偏光部Ｒ２’を透過する前記レーザー光Ｌをレーザー光ＬＲ２’（図５参照）に変更する。詳細には、前記第２偏光部Ｒ２’は、前記第２偏光部Ｒ２’を透過する前の一方向に振動（直線偏光）している前記レーザー光Ｌを、前記レーザー光Ｌの振動方向を基準に左４５度方向に振動（直線偏光）している前記レーザー光ＬＲ２’に変更する。つまり、直線偏光である前記レーザー光Ｌが前記第２偏光部Ｒ２’を透過することによって、その振動方向が左４５度に回転した前記レーザー光ＬＲ２’として前記第２偏光部Ｒ２’から出ていくことになる。言い換えると、前記第２偏光部Ｒ２’は、直線偏光である入射前の前記レーザー光Ｌを、その前記振動方向の振動面（偏光面）が左回転方向へ４５度回転した振動方向の前記レーザー光ＬＲ２’に変更して出射する。つまり、前記第２偏光部Ｒ２’は、前記レーザー光Ｌの振動方向を左回転方向へ４５度回転させて前記レーザー光ＬＲ２’として出射させるものである。
【００２０】
即ち、前記波長板１４は、前記第１偏光部Ｒ１’を透過する前記レーザー光Ｌの振動方向と前記第２偏光部Ｒ２’を透過する前記レーザー光Ｌの振動方向とのなす角を９０度にするものである。この場合、前記第１偏光部Ｒ１’において偏光された前記レーザー光ＬＲ１’の振動方向、及び前記第２偏光部Ｒ２’において偏光された前記レーザー光ＬＲ２’の振動方向のなす角が９０度になるため（図５参照）、相互に他方のレーザー光による干渉の影響を受けなくなる。もちろん、前記第１偏光部Ｒ１’と前記第２偏光部Ｒ２’とが前記レーザー光Ｌを偏光する方向が逆でもかまわない。なお、局所領域ごとに各々偏光された前記レーザー光Ｌを近傍位置に集光した場合に、振動方向のなす角が９０度であれば干渉による光量減少を完全に防止できため、本実施形態では、右４５度、左４５度に偏光している。しかし、完全に９０度でなくても（「略９０度」でも）干渉の影響のほとんどを排除することができる。そのため、正確に右４５度、左４５度でなくても、多少の誤差があっても、右方向及び左方向それぞれへ概ね４５度（右略４５度、左略４５度）に偏光するものでもよい。
【００２１】
前記第１偏光部Ｒ１’は、後述する前記フレネルレンズ１５の中心部分の第１屈折部Ｒ１に対応しており、前記第２偏光部Ｒ２’は、前記フレネルレンズ１５の周辺部分の第２屈折部Ｒ２に対応している。また、前記第１偏光部Ｒ１’の直径ｈ１’及び、前記第２偏光部Ｒ２’の直径ｈ２’は、前記第１偏光部Ｒ１’の面積と前記第２偏光部Ｒ２’の面積とが等しくなるように定められている。
例えば、直径ｈ１’及び直径ｈ２’は、ｈ１’：ｈ２’＝２１／２：２の比率となるように定められている。この場合、前記第１偏光部Ｒ１’を透過する前記レーザー光ＬＲ１’の光量と前記第２偏光部Ｒ２’を透過する前記レーザー光ＬＲ２’の光量とが同じになる。これにより、ｆθレンズ１３により集光される各集光点の光量のピーク値を揃えることができる。なお、前記第１偏光部Ｒ１’の面積とは、前記第１偏光部Ｒ１’において前記光軸６７に直交する面の全域の面積をいう。また、前記第２偏光部Ｒ２’の面積とは、前記第２偏光部Ｒ２’において前記光軸６７に直交する面であって光が透過する領域の面積をいう。
【００２２】
前記フレネルレンズ１５は、前記波長板１４により分割された２つの成分の光（前記レーザー光ＬＲ１’、ＬＲ２’）を、当該光（前記レーザー光ＬＲ１’、ＬＲ２’）各々に対応して予め定められた異なる屈折力に基づき屈折させる。
以下、図６を参照しつつ、前記フレネルレンズ１５の構成について説明する。なお、図６（Ａ）は、前記フレネルレンズ１５の正面図、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
前記フレネルレンズ１５は、ガラスや無色透明なプラスチック（アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート）などの素材により構成されている。前記フレネルレンズ１５は、正面からみて円形状に形成されており、前記異なる屈折力各々に対応する第１屈折部Ｒ１及び第２屈折部Ｒ２を有する。これら第１屈折部Ｒ１及び第２屈折部Ｒ２が、本発明の屈折部の一例である。なお、本実施形態では、説明の便宜上、前記波長板１４により分割された前記レーザー光ＬＲ１’が第１屈折部Ｒ１の全域に一様に照射され、また、前記レーザー光ＬＲ２’が第２屈折部Ｒ２の全域に一様に照射されるものとして説明する。
【００２３】
図６（Ａ）に示されるように、前記フレネルレンズ１５の正面は、前記光軸６７を中心とし、且つ前記光軸６７に対して直交する同心円状の２つの領域に分割されており、前記第１屈折部Ｒ１が前記光軸６７側の領域を構成し、前記第２屈折部Ｒ２が前記第１屈折部Ｒ１の外周の外側の領域を構成している。図６（Ｂ）に示されるように、前記第１屈折部Ｒ１の正面側は円弧形状に形成されている。また、前記第２屈折部Ｒ２の正面側も円弧形状に形成されている。前記フレネルレンズ１５の断面において、前記第１屈折部Ｒ１と前記第２屈折部Ｒ２とが２段の円弧形状に形成にされている。
前記第１屈折部Ｒ１は、前記フレネルレンズ１５の中心部分に設けられている。前記第１屈折部Ｒ１に光が入射する側の面７１は、直径ｈ１の円形状である。前記第１屈折部Ｒ１から光が出て行く正面側の曲面６１は、外側へ突出した円弧形状に形成されている。
前記第２屈折部Ｒ２は、前記フレネルレンズ１５の周辺部分であって、第１屈折部Ｒ１の外周の外側に設けられている。前記第２屈折部Ｒ２から光が出て行く側の曲面６２は、外側へ突出した円弧形状に形成されている。
【００２４】
前記第１屈折部Ｒ１の曲面６１及び前記第２屈折部Ｒ２の曲面６２それぞれの基本輪郭（ｚ）は、前記第１屈折部Ｒ１、及び前記第２屈折部Ｒ２ごとに、前記光軸６７方向から径方向距離の関数である下記の式（１）により定義される。
【００２５】
【数１】
2014215568.tif 000003
【００２６】
ここで、ｒは前記光軸６７からの径方向距離であり、ｃは基本輪郭の基本曲率であり、ｋは円錐定数である。また、Ａは四次の変形定数であり、Ｂは六次の変形定数である。さらに高次の項を含めることができる。なお、前記第１屈折部Ｒ１、及び前記第２屈折部Ｒ２の素材は同じものであり、曲面６１及び曲面６２の曲率のみが異なるものとする。
前記第１屈折部Ｒ１は、入射された前記レーザー光ＬＲ１’を屈折して前記光軸６７に対して平行（レーザー光ＬＲ１）にする。前記第２屈折部Ｒ２は、入射された前記レーザー光ＬＲ２’を屈折して前記光軸６７に対してΔθの角度で進む光（レーザー光ＬＲ２）にする。ここで、角度Δθは、前記レーザー光ＬＲ１及び前記レーザー光ＬＲ２を前記ｆθレンズ１３により集光した場合に、前記レーザー光ＬＲ１、ＬＲ２各々の集光点が隣接した位置に形成されることにより、焦点深度を拡大することができる角度である。この角度Δθは、各集光点の位置関係から予め算定された値である。なお、本実施形態では、前記レーザー光ＬＲ１を前記光軸６７に対して平行にしたが、これに限るものではない。前記第１屈折部Ｒ１の屈折力と前記第２屈折部Ｒ２の屈折力とが異なっており、前記レーザー光ＬＲ１と前記レーザー光ＬＲ２が、前記光軸６７にほぼ平行でありながら異なる方向へ進むものであればよい。
【００２７】
なお、直径ｈ１と直径ｈ２とは、前記第１屈折部Ｒ１の面７１の面積と前記第２屈折部Ｒ２の面７２の面積とが等しくなるように定められている。例えば、直径ｈ１及び直径ｈ２は、ｈ１：ｈ２＝２１／２：２の比率となるように定められている。この場合、前記第１屈折部Ｒ１を透過する前記レーザー光ＬＲ１の光量と前記第２屈折部Ｒ２を透過する前記レーザー光ＬＲ２の光量とが同じになる。これにより、前記ｆθレンズ１３により集光される各集光点の光量の強度を揃えることができる。
【００２８】
前記アパチャー（aperture）１６は、前記フレネルレンズ１５により概ね平行光にされた前記レーザー光Ｌの周辺光束領域を遮断して前記レーザー光Ｌを整形する。これにより、前記レーザー光源１１の製造ばらつきや、経時的な変化による前記レーザー光Ｌの径が変化することを防止する。
前記ｆθレンズ１３は、前記フレネルレンズ１５により屈折された前記レーザー光Ｌを分割された成分（前記レーザー光ＬＲ１、ＬＲ２）ごとに、前記光軸６７上の異なる位置に集束（集光）させる。つまり、前記ｆθレンズ１３は、前記ポリゴンミラー１２により等角運動される前記レーザー光Ｌの照射位置（焦点位置）を等速度運動に変換して、前記感光体ドラム３１の表面上に結像させる。前記ＬＳＵ３３において、前記ｆθレンズ１３は非球面形状の複数のレンズ（レンズ１３Ａ、レンズ１３Ｂなど）から構成される組レンズである（図２参照）。前記ｆθレンズ１３は、ガラス、無色透明なプラスチック（アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート）など素材により構成されている。
なお、前記フレネルレンズ１５と前記ｆθレンズ１３とが、前記波長板１４により分割された光（前記レーザー光ＬＲ１’、ＬＲ２’）各々を前記レーザー光源１１から出射された前記レーザー光Ｌの前記光軸６７上の異なる位置に集束させる光学手段の一例である。
【００２９】
以下、図７を参照しつつ、上述のように構成された光発生装置１０が使用されたことによる光の焦点深度の拡大効果ついて説明する。なお、以下の説明では、前記フレネルレンズ１５が後述する形状に形成されたものであり、また、前記ｆθレンズ１３が単一の凸型レンズ（焦点距離が１８０ｍｍのｆ１８０レンズ）であるとして、焦点位置における光量分布をシミュレーションにより算出した結果に基づいて説明する。
【００３０】
ここで、前記フレネルレンズ１５の具体的な形状の一例について説明する。詳細には、前記フレネルレンズ１５として、前記アパチャー１６から前記フレネルレンズ１５と前記ｆθレンズ１３との距離が１４．１ｍｍであり、前記フレネルレンズ１５の厚さが１．３８１５ｍｍであり、前記第１屈折部Ｒ１の直径ｈ１が２×２１／２ｍｍであり、前記第２屈折部Ｒ２の直径ｈ２が４ｍｍであるのものを採用している。この場合、前記第１屈折部Ｒ１の曲面６１及び前記第２屈折部Ｒ２の曲面６２の形状は、前記式（１）に下記表１のパラメータを代入して得られる基本輪郭に形成されている。
【００３１】
【表１】
2014215568.tif 000004
【００３２】
図７（Ａ）は、光発生装置１０により前記レーザー光Ｌを２つの集光点（位置Ｚ１及び位置Ｚ２）に集光させたときの各集光点の光量の強度分布グラフである。また、図７（Ｂ）は、前記レーザー光Ｌを１つの集光点（位置Ｚ０）に集光させたときの光量の強度分布グラフである。なお、以下の説明では、予め定められた光の強度Ｑ２（図７参照）以上の光量の範囲が、ピントボケとして許容することができる焦点であるとして説明する。ここで、前記強度Ｑ２は、例えば、図７（Ｂ）の位置Ｚ０における光強度のピーク値Ｑ１の半分の強度とする。
図７（Ａ）に示されるように、前記レーザー光ＬＲ１は、前記ｆθレンズ１３により前記位置Ｚ１を集光点として集光される。このとき、前記位置Ｚ１における光の強度は、前記位置Ｚ１において光強度がピーク値Ｑ３（＞Ｑ２）となる末広がり形状の光量分布８１として表すことができる。また、前記レーザー光ＬＲ２は、前記ｆθレンズ１３により前記位置Ｚ２を集光点として集光される。このとき、前記位置Ｚ２における光の強度は、前記位置Ｚ２において光強度がピーク値Ｑ３（＞Ｑ２）となる末広がり形状の光量分布８２として表すことができる。
前記フレネルレンズ１５及び前記ｆθレンズ１３は、前記光量分布８１と前記光量分布８２とが重なる領域Ｔ（図７（Ａ）の網掛け部分）を生じさせる前記位置Ｚ１、Ｚ２に前記レーザー光ＬＲ１及び前記レーザー光ＬＲ２を屈折させるように設計されている。本実施形態では、上述したように、前記波長板１４により分割された前記レーザー光ＬＲ１の振動方向と前記レーザー光ＬＲ２の振動方向とが９０度ずれている。そのため、前記領域Ｔにおいて互いの光が干渉により弱まることはなく、重ね合わされることにより逆に強めあう。これにより、前記位置Ｚ１と前記位置Ｚ２との中心にある位置Ｚ０における光強度が前記位置Ｚ１及び前記位置Ｚ２それぞれのピーク値Ｑ３を超えるピーク値Ｑ４まで強まる。
この場合、強度Ｑ２以上となる光軸方向の焦点深度ＬＰ１（図７（Ａ）参照）は、１つの集光点により焦点を形成した場合の強度Ｑ２以上となる焦点深度ＬＰ２（図７（Ｂ）参照）よりも広くなる（ＬＰ１＞ＬＰ２）。
【００３３】
なお、仮に前記レーザー光ＬＲ１の振動方向と前記レーザー光ＬＲ２の振動方向とが９０度ずれていないとすると、前記位置Ｚ１をピーク位置とする光量強度の分布と前記位置Ｚ２をピーク位置とする光量強度の分布とが重なる領域Ｔにおいて干渉により光量が減少する。そのため、干渉により光量が減少して、露光に必要な光強度が得られない場合がある。この不都合を回避するために、前記波長板１４により、前記レーザー光ＬＲ１の振動方向と前記レーザー光ＬＲ２の振動方向とを９０度ずらしている。
【００３４】
さらに、図８及び図９を参照しつつ、シミュレーションの結果に基づいて、上記例の焦点深度を拡大した効果について説明する。ここに、図８（Ａ）は２つの集光点により形成される焦点位置近傍の光量の分布図であり、図８（Ｂ）は１つの集光点により形成される焦点位置近傍の光量の分布図である。なお、図８は、前記レーザー光ＬＲ１の波面の集光点（Ｘ、Ｚ）＝（０、Ｚ１）近傍の強度分布であり、横軸は前記光軸６７と垂直な方向（Ｘ軸）であり、縦軸は前記光軸６７（Ｚ軸）方向である。また、図中の等高線は、光強度ピーク値を１とした場合に、光の強度が１／１０になるごとに線を引いたものである。この場合、前記強度Ｑ２の範囲は、図８（Ａ）及び（Ｂ）の光量の中心領域から５番目の等高線で囲まれる領域に該当する。
図９（Ａ）は２つの集光点により形成される焦点位置近傍の前記光軸６７方向の光量の強度分布グラフであり、図９（Ｂ）は１つの集光点により形成される焦点位置近傍の前記光軸６７方向の光量の強度分布グラフである。なお、図９は、前記レーザー光ＬＲ１の波面の集光点（Ｘ、Ｚ）＝（０、Ｚ１）近傍の焦点深度方向の光量の強度分布であり、横軸は前記光軸６７（Ｚ軸方向）であり、縦軸は光量の強度の分布である。つまり、図９（Ａ）は、図８（Ａ）の光量のピーク部分を通る縦線（前記光軸６７、Ｘ＝０）に沿って光量の強度が表された図である。図９（Ｂ）は、図８（Ｂ）の光量のピーク部分を通る縦線（前記光軸６７、Ｘ＝０）に沿って光量の強度が表された図である。
【００３５】
図８（Ｂ）に示される１つの集光点により形成される焦点位置近傍の光量の分布図によると、光量の強度の分布範囲は、Ｚ軸方向が長軸であり、Ｘ軸方向が短軸である略楕円状である。各等高線により区分けされる光量の強度の分布範囲は、楕円状にほぼ均等である。また、図９（Ｂ）に示される１つの集光点により形成される焦点位置近傍の前記光軸６７方向の光量の強度分布グラフによると、末広がり形状の光量分布９２として表すことができる。この場合、１つの集光点により形成される前記焦点深度ＬＰ２は、約１７．６ｍｍである。光強度がピーク値の１／１０になる照射範囲の長さＬ２は、約３１．２ｍｍである。
図８（Ａ）に示される２つの集光点により形成される焦点位置近傍の光量の分布図によると、光量の強度の分布範囲は、Ｚ軸方向が長軸であり、Ｘ軸方向が短軸である略楕円状である。図８（Ａ）の分布図において各等高線により区分けされる光量の強度の分布範囲は、１つの集光点により形成される光強度の分布範囲（図８（Ｂ）参照）よりも、Ｚ軸方向に引き伸ばされた楕円状である。また、図９（Ａ）に示される２つの集光点により形成される焦点位置近傍の前記光軸６７方向の光量の強度分布グラフによると、前記位置Ｚ１付近における光の強度は、末広がり形状の光量分布９１として表すことができる。前記光量分布９１は、前記光量分布９２よりもＺ方向に広がっており、ピーク部分が鈍角状である。この場合、２つの集光点により形成される前記焦点深度ＬＰ１は、約２２．３ｍｍである。また、光強度がピーク値の１／１０になる照射範囲の長さＬ１は、約３５．２ｍｍである。
上記シミュレーション結果によると、２つの集光点により形成される前記焦点深度ＬＰ１（図８（Ａ）参照）は、１つの集光点により形成される前記焦点深度ＬＰ２（図８（Ｂ）参照）よりも約４．７ｍｍ長くなる。このように、２つの集光点により焦点を形成することにより、１つの集光点より形成される焦点よりも焦点深度を拡大することができる。そのため、被照射体の光照射面の位置が変動したとしても、前記光発生装置１０から出射された前記レーザー光Ｌが、被照射体の光照射面に照射された場合に、焦点のピントボケとして許容することができる範囲を焦点深度方向に広くすることができる。
【００３６】
以上説明したように、コヒーレントな光を出射する前記レーザー光源１１を使用する構成の前記光発生装置１０であっても、焦点位置近傍に相互に干渉しない２つの集光点が形成されるため、焦点深度を拡大することができる。
また、前記光発生装置１０を使用する構成の前記ＬＳＵ３３により、前記感光体ドラム３１の照射面の位置が変動しても、予め定められた画質の結像を形成するために必要とされる光量の光を照射面に集光させることができる。
さらに、前記ＬＳＵ３３を使用する構成の前記複合機１００は、前記感光体ドラム３１の露光面の位置が変動する場合でも、前記ＬＳＵ３３により、画像データーに基づいて予め定められた画質の静電潜像を形成するために必要とされる光量の光を露光面に集光させることができ、画質が保たれた静電潜像を形成することができる。これにより、前記感光体ドラム３１の露光面の位置の変動に起因する画質の低下を防止することができる。
【００３７】
なお、前記レーザー光源１１の前記レーザー光Ｌを偏光する手段として前記波長板１４を使用する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、偏光子、液晶等とレンズを組み合わせた構成により実現しても良い。また、ホログラムを用いて波面を制御することにより偏光してもよい。
なお、前記レーザー光ＬＲ１、ＬＲ２を集光する手段として前記ｆθレンズ１３を使用する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、集光レンズ、ホログラム、放物鏡面等により実現してもよい。
【００３８】
＜他の実施例＞
以下、本発明の他の実施例について説明する。ここで、本発明の他の実施例が上述の実施形態と異なるところは、波長板１４１とフレネルレンズ１５１の構成であり、その他の構成は上述の実施形態の構成と共通するため、ここでは、異なる部分だけ説明して、共通する構成の説明は省略する。
他の実施例では、前記レーザー光源１１が出射する前記レーザー光Ｌを３つの領域ごとに偏光し、屈折し、及び集光することにより焦点深度を拡大する。ここでは、図１０〜図１２を参照しつつ、他の実施例の前記光発生装置１１０について説明する。
【００３９】
前記波長板１４１は、前記レーザー光源１１から出射された前記レーザー光Ｌを異なる振動方向に振動する３つの成分のレーザー光ＬＲ３’、ＬＲ４’、ＬＲ５’に分割する。つまり、前記波長板１４１は、前記レーザー光源１１から出射された前記レーザー光Ｌを異なる振動方向に振動する少なくとも２つの成分の光に分割する光分割手段の一例である。具体的には、前記波長板１４１は、前記レーザー光源１１から出射された前記レーザー光Ｌの波面における２つ以上の異なる局所領域ごとに前記（当該）レーザー光Ｌを異なる振動方向に偏光するものである。
なお、前記局所領域とは、前記レーザー光Ｌの波面において定義される概念であり、前記波長板１４１が有する後述の第３偏光部Ｒ３’、第４偏光部Ｒ４’、及び第５偏光部Ｒ５’それぞれに入射する光の入射範囲に対応している。
【００４０】
以下、図１０を参照しつつ、前記波長板１４１の構成について説明する。なお、図１１（Ａ）は、前記波長板１４１の正面図、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。前記波長板１４１は、所定の厚みを有する円盤状に形成されており、第３偏光部Ｒ３’と、第４偏光部Ｒ４’と、第５偏光部Ｒ５’とを有する。前記第３偏光部Ｒ３’は、一つの前記局所領域に対応する前記レーザー光Ｌを偏光するものである。前記第４偏光部Ｒ４’は、前記第３偏光部Ｒ３’及び前記第５偏光部Ｒ５’に隣接され他の前記局所領域に対応する前記レーザー光Ｌを偏光するものである。前記第５偏光部Ｒ５’は、前記第４偏光部Ｒ４’に隣接され、その他の前記局所領域に対応する前記レーザー光Ｌを偏光するものである。なお、本実施例では、説明の便宜上、前記レーザー光Ｌが前記波長板１４１から漏れることなく前記波長板１４１の全域に一様に照射されるものとして説明する。もちろん、前記第５偏光部Ｒ５’の外周縁部に前記レーザー光Ｌが照射されないように波長板１４１が形成されていてもかまわない。
【００４１】
前記第３偏光部Ｒ３’は、前記波長板１４１の中心部分に設けられており、直径がｈ３’の円盤状に形成されている。
前記第３偏光部Ｒ３’は、該第３偏光部Ｒ３’を透過する前記レーザー光Ｌの振動方向（偏光方向）に対して、前記第３偏光部Ｒ３’を透過する前記レーザー光Ｌの振動方向を右４５度の方向に偏光する１／２波長板である。具体的には、前記第３偏光部Ｒ３’は、該第３偏光部Ｒ３’を透過する前記レーザー光Ｌをレーザー光ＬＲ３’に変更する。詳細には、前記第３偏光部Ｒ３’は、前記第３偏光部Ｒ３’を透過する前の一方向に振動（直線偏光）している前記レーザー光Ｌを、前記レーザー光Ｌの振動方向を基準に右４５度方向に振動（直線偏光）している前記レーザー光ＬＲ３’に変更する。つまり、直線偏光である前記レーザー光Ｌが前記第３偏光部Ｒ３’を透過することによって、その振動方向が右４５度に回転した前記レーザー光ＬＲ３’として前記第３偏光部Ｒ３’から出ていくことになる。言い換えると、前記第３偏光部Ｒ３’は、直線偏光である入射前の前記レーザー光Ｌを、その前記振動方向の振動面（偏光面）が右回転方向へ４５度回転した振動方向の前記レーザー光ＬＲ３’に変更して出射する。つまり、前記第３偏光部Ｒ３’は、前記レーザー光Ｌの振動方向を右回転方向へ４５度回転させて前記レーザー光ＬＲ３’として出射させるものである。
前記第４偏光部Ｒ４’は、前記波長板１４１の中間部分であって、前記第３偏光部Ｒ３’の外周の外側に設けられている。前記第４偏光部Ｒ４’は、該第４偏光部Ｒ４’を透過する前記レーザー光Ｌの振動方向（偏光方向）に対して、前記第４偏光部Ｒ４’を透過する前記レーザー光Ｌの振動方向を左４５度の方向に偏光する１／２波長板である。具体的には、前記第４偏光部Ｒ４’は、該第４偏光部Ｒ４’を透過する前記レーザー光Ｌをレーザー光ＬＲ４’に変更する。詳細には、前記第４偏光部Ｒ４’は、前記第４偏光部Ｒ４’を透過する前の一方向に振動（直線偏光）している前記レーザー光Ｌを、前記レーザー光Ｌの振動方向を基準に左４５度方向に振動（直線偏光）している前記レーザー光ＬＲ４’に変更する。つまり、直線偏光である前記レーザー光Ｌが前記第４偏光部Ｒ４’を透過することによって、その振動方向が左４５度に偏光した前記レーザー光ＬＲ４’として前記第４偏光部Ｒ４’から出ていくことになる。言い換えると、前記第４偏光部Ｒ４’は、直線偏光である入射前の前記レーザー光Ｌを、その前記振動方向の振動面（偏光面）が左回転方向へ４５度回転した振動方向の前記レーザー光ＬＲ４’に変更して出射する。つまり、前記第４偏光部Ｒ４’は、前記レーザー光Ｌの振動方向を左回転方向へ４５度回転させて前記レーザー光ＬＲ４’として出射させるものである。
前記第５偏光部Ｒ５’は、前記波長板１４１の周辺部分であって、前記第４偏光部Ｒ４’の外周の外側に設けられている。即ち、前記第３偏光部Ｒ３’、前記第４偏光部Ｒ４’、及び前記第５偏光部Ｒ５’は、前記光軸６７を中心とした同心円状にある。前記第５偏光部Ｒ５’は、該第５偏光部Ｒ５’を透過する前記レーザー光Ｌの振動方向（偏光方向）に対して、前記第５偏光部Ｒ５’を透過する前記レーザー光Ｌの振動方向を右４５度の方向に偏光する１／２波長板である。具体的には、前記第５偏光部Ｒ５’は、該第５偏光部Ｒ５’を透過する前記レーザー光Ｌをレーザー光ＬＲ５’に変更する。詳細には、前記第５偏光部Ｒ５’は、前記第５偏光部Ｒ５’を透過する前の一方向に振動（直線偏光）している前記レーザー光Ｌを、前記レーザー光Ｌの振動方向を基準に右４５度方向に振動（直線偏光）している前記レーザー光ＬＲ５’に変更する。つまり、直線偏光である前記レーザー光Ｌが前記第５偏光部Ｒ５’を透過することによって、その振動方向が右４５度に回転した前記レーザー光ＬＲ５’として前記第５偏光部Ｒ５’から出ていくことになる。言い換えると、前記第５偏光部Ｒ５’は、直線偏光である入射前の前記レーザー光Ｌを、その前記振動方向の振動面（偏光面）が右回転方向へ４５度回転した振動方向の前記レーザー光ＬＲ５’に変更して出射する。つまり、前記第５偏光部Ｒ５’は、前記レーザー光Ｌの振動方向を右回転方向へ４５度回転させて前記レーザー光ＬＲ５’として出射させるものである。
【００４２】
即ち、前記波長板１４１は、前記第３偏光部Ｒ３’を透過する前記レーザー光Ｌの振動方向と前記第４偏光部Ｒ４’を透過する前記レーザー光Ｌの振動方向とのなす角を９０度にするものである。この場合、前記第３偏光部Ｒ３’において偏光された前記レーザー光ＬＲ３’の振動方向、及び前記第４偏光部Ｒ４’において偏光された前記レーザー光ＬＲ４’の振動方向のなす角が９０度になるため、相互に他方のレーザー光による干渉の影響を受けなくなる。また、前記波長板１４１は、前記第４偏光部Ｒ４’を透過する前記レーザー光Ｌの振動方向と前記第５偏光部Ｒ５’を透過する前記レーザー光Ｌの振動方向とのなす角を９０度にするものである。この場合、前記第４偏光部Ｒ４’において偏光された前記レーザー光ＬＲ４’の振動方向、及び前記第５偏光部Ｒ５’において偏光された前記レーザー光ＬＲ５’の振動方向のなす角が９０度になるため、相互に他方のレーザー光による干渉の影響を受けなくなる。もちろん、前記第３偏光部Ｒ３’と前記第４偏光部Ｒ４’とが前記レーザー光Ｌを偏光する方向が逆でもかまわない。また、前記第４偏光部Ｒ４’と前記第５偏光部Ｒ５’とが前記レーザー光Ｌを偏光する方向が逆でもかまわない。
【００４３】
なお、前記第３偏光部Ｒ３’は、後述する前記フレネルレンズ１５１の中心部分の第３屈折部Ｒ３に対応しており、前記第４偏光部Ｒ４’は、前記フレネルレンズ１５１の中間部分の第４屈折部Ｒ４に対応しており、前記第５偏光部Ｒ５’は、前記フレネルレンズ１５１の周辺部分の第５屈折部Ｒ５に対応している。また、前記第３偏光部Ｒ３’の直径ｈ３’、前記第４偏光部Ｒ４’の直径ｈ４’、及び前記第５偏光部Ｒ５’の直径ｈ５’は、前記第３偏光部Ｒ３’の面積、前記第４偏光部Ｒ４’の面積、及び前記第５偏光部Ｒ５’の面積が同じになるように定められている。
この場合、前記第３偏光部Ｒ３’を透過する前記レーザー光ＬＲ３’の光量と、前記第４偏光部Ｒ４’を透過する前記レーザー光ＬＲ４’の光量と、前記第５偏光部Ｒ５’を透過する前記レーザー光ＬＲ５’の光量とが同じになる。これにより、ｆθレンズ１３により集光される各集光点の光量のピーク値を揃えることができる。なお、前記第３偏光部Ｒ３’の面積とは、前記第３偏光部Ｒ３’において光軸６７に直交する面の全域の面積をいう。前記第４偏光部Ｒ４’の面積とは、前記第４偏光部Ｒ４’において光軸６７に直交する面であって光が透過する領域の面積をいう。また、前記第５偏光部Ｒ５’の面積とは、前記第５偏光部Ｒ５’において光軸６７に直交する面であって光が透過する領域の面積をいう。
【００４４】
前記フレネルレンズ１５１は、前記波長板１４１により分割された成分の光（前記レーザー光ＬＲ３’、ＬＲ４’、ＬＲ５’）を、当該光（前記レーザー光ＬＲ３’、ＬＲ４’、ＬＲ５’）各々に対応して予め定められた異なる屈折力に基づき屈折させる。
以下、図１１を参照しつつ、前記フレネルレンズ１５１の構成について説明する。なお、図１１（Ａ）は、前記フレネルレンズ１５１の正面図、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）におけるＥ−Ｅ断面図である。
前記フレネルレンズ１５１は、正面からみて円形状に形成されており、前記異なる屈折力各々に対応する第３屈折部Ｒ３、第４屈折部Ｒ４、及び第５屈折部Ｒ５を有する。これら第３屈折部Ｒ３、第４屈折部Ｒ４、及び第５屈折部Ｒ５が、本発明の屈折部の一例である。なお、本実施例では、説明の便宜上、前記波長板１４１により分割された前記レーザー光ＬＲ３’が第３屈折部Ｒ３の全域に一様に照射され、前記レーザー光ＬＲ４’が第４屈折部Ｒ４の全域に一様に照射され、前記レーザー光ＬＲ５’が第５屈折部Ｒ５の全域に一様に照射されるものとして説明する。
【００４５】
図１１（Ａ）に示されるように、前記フレネルレンズ１５１の正面は、前記光軸６７を中心とし、且つ前記光軸６７に対して直交する同心円状の３つの領域に分割されており、前記第３屈折部Ｒ３が前記光軸６７側の領域を構成し、前記第４屈折部Ｒ４が前記第３屈折部Ｒ３の外周の中間の領域を構成し、前記第５屈折部Ｒ５が前記第４屈折部Ｒ４の外周の外側の領域を構成している。図１１（Ｂ）に示されるように、前記第３屈折部Ｒ３の正面側は円弧形状に形成されている。また、前記第４屈折部Ｒ４及び前記第５屈折部Ｒ５の正面側も円弧形状に形成されている。前記フレネルレンズ１５１の断面において、前記第３屈折部Ｒ３、前記第４屈折部Ｒ４、及び前記第５屈折部Ｒ５が３段の円弧形状に形成にされている。
前記第３屈折部Ｒ３は、前記フレネルレンズ１５１の中心部分に設けられている。前記第３屈折部Ｒ３に光が入射する側の面７３は、直径ｈ３の円形状である。前記第３屈折部Ｒ３から光が出て行く正面側の曲面６３は、外側へ突出した円弧形状に形成されている。
前記第４屈折部Ｒ４は、前記フレネルレンズ１５１の中間部分であって第３屈折部Ｒ３の外周の外側に設けられている。前記第４屈折部Ｒ４から光が出て行く側の曲面６４は、外側へ突出した円弧形状に形成されている。
前記第５屈折部Ｒ５は、前記フレネルレンズ１５１の周辺部分であって、第４屈折部Ｒ４の外周の外側に設けられている。前記第５屈折部Ｒ５から光が出て行く側の曲面６５は、外側へ突出した円弧形状に形成されている。
【００４６】
前記第３屈折部Ｒ３の曲面６３、前記第４屈折部Ｒ４の曲面６４、及び前記第５屈折部Ｒ５の曲面６５それぞれの基本輪郭（ｚ）は、前記第３屈折部Ｒ３、前記第４屈折部Ｒ４、及び前記第５屈折部Ｒ５ごとに、前記光軸６７方向から径方向距離の関数である上記の式（１）により定義される。
【００４７】
なお、前記第３屈折部Ｒ３、前記第４屈折部Ｒ４、及び前記第５屈折部Ｒ５の素材は同じものであり、曲面６３、曲面６４、及び曲面６５の曲率のみが異なるものとする。
前記第３屈折部Ｒ３は、入射された前記レーザー光ＬＲ３’を屈折して前記光軸６７に対して平行（レーザー光ＬＲ３）にする。前記第４屈折部Ｒ４は、入射された前記レーザー光ＬＲ４’を屈折して前記光軸６７に対してΔθ４の角度で進む光（レーザー光ＬＲ４）にする。前記第５屈折部Ｒ５は、入射された前記レーザー光ＬＲ５’を屈折して前記光軸６７に対してΔθ５の角度で進む光（レーザー光ＬＲ５）にする。ここで、角度Δθ４、Δθ５は、前記レーザー光ＬＲ３、前記レーザー光ＬＲ４、及び前記レーザー光ＬＲ５を前記ｆθレンズ１３により集光した場合に、前記レーザー光ＬＲ３、ＬＲ４、及びＬＲ５各々の集光点が隣接した位置に形成されることにより、焦点深度を拡大することができる角度である。この角度Δθ４、Δθ５は、各集光点の位置関係から予め算定された値である。なお、本実施形態では、前記レーザー光ＬＲ３を前記光軸６７に対して平行にしたが、これに限るものではない。前記第３屈折部Ｒ３の屈折力、前記第４屈折部Ｒ４の屈折力、及び前記第５屈折部Ｒ５の屈折力が異なっており、前記レーザー光ＬＲ３、前記レーザー光ＬＲ４、及び前記レーザー光ＬＲ５が、前記光軸６７にほぼ平行でありながら異なる方向へ進むものであればよい。
【００４８】
なお、直径ｈ３、直径ｈ４、直径ｈ５及びは、前記第３屈折部Ｒ３の面７３の面積、前記第４屈折部Ｒ４の面７４の面積、及び前記第５屈折部Ｒ５の面７５の面積が等しくなるように定められている。この場合、前記第３屈折部Ｒ３を透過する前記レーザー光ＬＲ３の光量、前記第４屈折部Ｒ４を透過する前記レーザー光ＬＲ４の光量、及び前記第５屈折部Ｒ５を透過する前記レーザー光ＬＲ５の光量が同じになる。これにより、前記ｆθレンズ１３により集光される各集光点の光量の強度を揃えることができる。
【００４９】
以下、図１２を参照しつつ、上述のように構成された前記光発生装置１１０が使用されたことによる光の焦点深度の拡大効果ついて説明する。
図１２は、前記光発生装置１１０により光を３つ集光点（位置Ｚ３、位置Ｚ４及び位置Ｚ５）に集光させたときの各集光点それぞれにおける強度分布を示す強度分布グラフである。
図１２に示されるように、前記レーザー光ＬＲ３は、前記ｆθレンズ１３により前記位置Ｚ３を集光点として集光される。このとき、前記位置Ｚ３における光の強度は、前記位置Ｚ３において光強度がピーク値Ｑ５（＞Ｑ２）となる末広がり形状の光量分布８３として表すことができる。また、前記レーザー光ＬＲ４は、前記ｆθレンズ１３により前記位置Ｚ４を集光点として集光される。このとき、前記位置Ｚ４における光の強度は、前記位置Ｚ４において光強度がピーク値Ｑ５（＞Ｑ２）となる末広がり形状の光量分布８４として表すことができる。さらに、前記レーザー光ＬＲ５は、前記ｆθレンズ１３により前記位置Ｚ５を集光点として集光される。このとき、前記位置Ｚ４における光の強度は、前記位置Ｚ５において光強度がピーク値Ｑ５（＞Ｑ２）となる末広がり形状の光量分布８５として表すことができる。
前記フレネルレンズ１５１及び前記ｆθレンズ１３は、前記光量分布８３と前記光量分布８４とが重なる領域Ｔ１（図１２の網掛け部分）を生じさせる前記位置Ｚ３、Ｚ４に前記レーザー光ＬＲ３及び前記レーザー光ＬＲ４を屈折させるように設計されている。また、前記フレネルレンズ１５１及び前記ｆθレンズ１３は、前記光量分布８４と前記光量分布８５とが重なる領域Ｔ２（図１２の網掛け部分）を生じさせる前記位置Ｚ４、Ｚ５に前記レーザー光ＬＲ４及び前記レーザー光ＬＲ５を屈折させるように設計されている。さらに、前記フレネルレンズ１５１及び前記ｆθレンズ１３は、前記領域Ｔ１と前記領域Ｔ２とが重ならない前記位置Ｚ３、Ｚ４、及びＺ５に前記レーザー光ＬＲ３、前記レーザー光ＬＲ４、及び前記レーザー光ＬＲ５を屈折させるように設計されている。本実施例では、上述したように、前記波長板１４１により分割された前記レーザー光ＬＲ３の振動方向と前記レーザー光ＬＲ４の振動方向とが９０度ずれている。また、前記波長板１４１により分割された前記レーザー光ＬＲ４の振動方向と前記レーザー光ＬＲ５の振動方向とが９０度ずれている。そのため、前記領域Ｔ１、Ｔ２において互いの光が干渉により弱まることはなく、重ね合わされることにより逆に強めあう。これにより、前記位置Ｚ３と前記位置Ｚ４との中心にある位置Ｚ０１における光強度が前記位置Ｚ３及び前記位置Ｚ４それぞれのピーク値Ｑ５を超えるピーク値Ｑ６まで強まる。また、前記位置Ｚ４と前記位置Ｚ５との中心にある位置Ｚ０２における光強度が前記位置Ｚ４及び前記位置Ｚ５それぞれのピーク値Ｑ５を超えるピーク値Ｑ６まで強まる。
この場合、強度Ｑ２以上となる光軸方向の焦点深度ＬＰ３（図１２参照）は、１つの集光点により焦点を形成する場合の強度Ｑ２以上となる焦点深度ＬＰ２よりも広くなる（ＬＰ３＞ＬＰ２、図７（Ａ）参照）。
【００５０】
このように、３つの集光点により焦点を形成することにより、２つの集光点により焦点を形成するよりも焦点深度を拡大することができる。そのため、被照射体の光照射面の位置が変動したとしても、前記光発生装置１１０から出射された前記レーザー光Ｌが、被照射体の光照射面に照射された場合に、焦点のピントボケとして許容することができる範囲を焦点深度方向に広くすることができる。但し、３集光点により焦点を形成する場合は２つの集光点により焦点を形成するよりも光量のピーク値が低くなるため、前記レーザー光源１１が出射する前記レーザー光Ｌの光量を強くする必要がある。
なお、他の実施例として３つの集光点により焦点を形成することにより焦点深度を拡大させる前記波長板１４１、及び前記フレネルレンズ１５１について説明したが、これに限るものではない。前記波長板１４１の偏光部、前記フレネルレンズ１５１の屈折部をそれぞれ４以上の部分に分けて、各部分ごとに別の集光点を形成することにより焦点深度を拡大させてもよい。
【００５１】
＜その他の実施例＞
上記実施形態及び他の実施例の説明では、前記波長板１４、１４１及び前記フレネルレンズ１５、１５１の正面の形状が前記光軸６７を中心とする同心円状の場合について説明したが、この形状に限るものではない。
例えば、一方向にしか屈折しない１次元フレネルレンズであってもよい。つまり、シリンドリカルレンズの屈折面を複数の屈折部に分割する。各屈折部の曲面の基本輪郭は、前記式（１）により定義され、曲率のみが異なる。これにより、前記レーザー光Ｌを分割された局所領域ごとに、異なる屈折力に基づき一方向にのみ屈折させることができる。これに対応して、波長板は、縞状に形成された偏光部を複数有する。前記偏光部は、前記レーザー光Ｌを前記局所領域ごとに、隣接する前記局所領域との振動方向のなす角が９０度に成るように偏光する。
また、フレネルレンズの正面の形状が前記光軸６７を中心とする同心楕円状である場合が考えられる。複数の屈折部各々が楕円状の形状である。つまり、各屈折部の曲面の基本輪郭は、長軸方向、及び短軸方向の一方又は双方が前記式（１）により定義され、曲率のみが異なる。これにより、前記レーザー光Ｌを分割された局所領域ごとに、長軸方向と短軸方向とが異なる屈折力に基づき屈折させることができる。これに対応して、波長板は、楕円に形成された偏光部を複数有する。前記偏光部は、前記レーザー光Ｌを前記局所領域ごとに、隣接する前記局所領域との振動方向のなす角が９０度に成るように偏光する。
【００５２】
また、上記実施形態及び他の実施例の説明では、前記フレネルレンズ１５、１５１により前記レーザー光Ｌの波面の局所領域ごとに異なる屈折力により屈折させたが、これに限るものではない。
例えば、組レンズである前記ｆθレンズ１３に、フレネルレンズを組み合わせて一組の組レンズにする。組み合わされる前記フレネルレンズの各屈折部の曲面の基本輪郭は、前記式（１）により定義され、曲率のみが異なる。この場合、偏光され、且つ前記光軸６７に平行にされた前記レーザー光Ｌが前記組レンズに入射されると、入射された前記レーザー光Ｌは、前記組レンズにより前記レーザー光Ｌの波面の局所領域ごとに複数の集光点に集光される。この複数の集光点により焦点深度を拡大させることができる。
【００５３】
また、前記光発生装置１０、１１０では、前記レーザー光源１１が出射する前記レーザー光Ｌの波面の局所領域ごとに偏光させたが、これに限るものではない。
例えば、前記レーザー光Ｌの光路上にハーフミラーを設けて、前記レーザー光Ｌを分離させる。分離された一方のレーザー光ＬＡの振動方向及び屈折力を変更させてから他方のレーザー光ＬＢに統合させる構成が考えられる。これにより、統合後のレーザー光には、屈折力が異なる２成分の光が含まれるため（前記レーザー光ＬＡ、ＬＢ）、そのまま集光させると２つの集光点が形成される。この２つの集光点により焦点深度を拡大させることができる。
【００５４】
＜その他の適用例＞
上記実施形態及び実施例の説明では、１つの前記光発生装置１０、１１０を備える前記ＬＳＵ３３について説明したが、これに限るものではない。例えば、前記ＬＳＵ３３は、複数の前記光発生装置１０、１１０を備えるタンデム式であってもよい。
【００５５】
また、前記光発生装置１０、１１０を備える前記ＬＳＵ３３、及び前記複合機１００について説明したが、これに限るものではない。
例えば、前記光発生装置１０、１１０は、ＣＤ（Compact Disc）プレーヤー、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）プレーヤーなどの情報機器に適用することもできる。これにより、ＣＤ、ＤＶＤの深い記録層に記録された情報を正確読み取ることができ、また深い記録層に情報を正確に書き込むことができる。
また、レーザー加工機、レーザーメスなどに前記光発生装置１０、１１０を適用することもできる。これにより、凸凹な表面を有する対象物であっても、適切な位置に穴を開けたり、適切な箇所を切断したりすることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１００：複合機（画像形成装置の一例）
１：画像読取部
２：ＡＤＦ
３：画像形成部
４：給紙部
５：制御部
６：操作表示部
１０：光発生装置
１１：レーザー光源
１２：ポリゴンミラー
１３：ｆθレンズ
１４：波長板
１５：フレネルレンズ
１６：アパチャー
３１：感光体ドラム
３２：帯電装置
３３：ＬＳＵ（光走査装置）
３４：現像装置
３５：転写ローラー
３６：除電装置
３７：定着ローラー
３８：加圧ローラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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