JP2000180757A - マルチ光ビ―ム露光装置 - Google Patents

マルチ光ビ―ム露光装置

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JP2000180757A
JP2000180757A JP37508498A JP37508498A JP2000180757A JP 2000180757 A JP2000180757 A JP 2000180757A JP 37508498 A JP37508498 A JP 37508498A JP 37508498 A JP37508498 A JP 37508498A JP 2000180757 A JP2000180757 A JP 2000180757A
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JP
Japan
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light
exposure
light source
light beam
optical system
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JP37508498A
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English (en)
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Atsushi Oishi
篤 大石
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Konica Minolta Inc
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Konica Minolta Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ハイパワー半導体レーザを用いることなくハイ
パワー化が可能であり、しかもスポット状の光ビームを
照射することのできる低コスト且つ高信頼のマルチ光ビ
ーム露光装置を提供すること。 【解決手段】複数の光源からそれぞれ射出される光ビー
ムLB1、LB2、LB3の少なくとも一部の領域が全
て露光面で重なるように該複数の光源を配置してなる光
源ユニットを複数有すると共に、前記各光源ユニットか
らそれぞれ発生されるビーム束を露光面上で所定の一軸
方向において等間隔になるように照射する露光光学系を
有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、網点画像を形成す
る光プリンターなどに適用される、低コストで高信頼の
ハイパワー化が可能なマルチ光ビーム露光装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、かかるマルチ光ビーム露光装置と
しては、図5に示すものが知られている。このマルチ光
ビーム露光装置は、それぞれ半導体レーザ11とコリメ
ータレンズ12からなる複数の光源ユニット10がレン
ズ21の前側主点を中心とする曲面30上に所定の配列
パターンで配設されて構成されており、一つの光源ユニ
ット10の半導体レーザ11から出射した光ビームは、
コリメータレンズ12によって略平行な光ビームとさ
れ、該光ビームがレンズ21の前側主点を通過するよう
に、レンズ21、22、23からなる露光光学系20に
入射される。光ビームはレンズ21及び22からなるア
フォーカル光学系を経てビーム径が拡大され、次いでレ
ンズ23を経て露光面40上に照射されるようになって
いる。また、他の光源ユニットからの光ビームもそれぞ
れ同様の過程を経て露光面40上に照射される。
【0003】かかる従来のマルチ光ビーム露光装置は、
光源ユニット10が一つの半導体レーザ11及びコリメ
ータレンズ12からなるため、各光源ユニットからは単
一の光ビームが発生し、該単一の光ビームを露光面40
上に照射するようになっている。このため、露光面40
上では光源ユニット10の個数、即ち半導体レーザ11
の個数だけのビームスポットが得られるようになってい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近時、レーザ熱溶融型
記録装置等のように、半導体レーザから出射される光ビ
ームの持つ熱エネルギーを利用して、記録材料(感熱材
料)の露光面に画像を記録する技術が知られている。上
記従来のマルチ光ビーム露光装置をかかるレーザ熱溶融
型記録装置等に用いる場合、半導体レーザから出射され
る光ビームで感熱材料上に画像を記録可能とするため
に、光源ユニット10のそれぞれの半導体レーザ11
に、より高出力のハイパワー半導体レーザを用いる必要
がある。
【0005】しかし、ハイパワー半導体レーザは、通常
の半導体レーザに比べて高価で且つ信頼性に劣る上に、
冷却を必要とするという実用上の問題を有している。
【0006】また、露光記録される画像の分解能を高め
るためには、光源ユニットから出射される光ビームを小
さなスポット状とすることにより、記録密度を高め得る
ようにすることが望まれる。しかし、ハイパワー半導体
レーザは横モードがマルチモードであって、射出される
光ビームが横長の線状となるため、そのビーム径を小さ
く収束してスポット状の光ビームとして露光面に照射す
ることが難しい。従って、高い画像分解能が得られ難
く、網点画像等のように高い画像分解能が要求される画
像を形成することが極めて困難であるという問題があ
る。
【0007】そこで、本発明は、ハイパワー半導体レー
ザを用いることなくハイパワー化が可能であり、しかも
スポット状の光ビームを照射することのできる低コスト
且つ高信頼のマルチ光ビーム露光装置を提供することを
課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項1記載のマルチ光ビーム露光装置は、複数の光
源からそれぞれ射出される光ビームの少なくとも一部の
領域が全て露光面で重なるように該複数の光源を配置し
てなる光源ユニットを複数有すると共に、前記各光源ユ
ニットからそれぞれ発生されるビーム束を露光面上で所
定の一軸方向において等間隔になるように照射する露光
光学系を有することを特徴とする。
【0009】請求項2記載の発明は、上記露光光学系
は、複数のビーム束に対して共通の露光光学系であるこ
とを特徴とする請求項1記載のマルチ光ビーム露光装置
である。
【0010】請求項3記載の発明は、上記各ビーム束
は、それぞれの光ビームのビーム強度重心を露光面上で
副走査方向にずらして重ねてなることを特徴とする請求
項1又は2記載のマルチ光ビーム露光装置である。
【0011】請求項4記載の発明は、上記各ビーム束
は、それぞれの光ビームのビーム強度重心を露光面上で
主走査方向にずらして重ねると共に、各光源の点灯タイ
ミングを主走査方向の走査速度に合わせて制御してなる
ことを特徴とする請求項1又は2記載のマルチ光ビーム
露光装置である。
【0012】請求項5記載の発明は、上記ビーム束を構
成する各光ビームは、少なくともいずれか一つが異なる
波長特性を有することを特徴とする請求項1〜4のいず
れかに記載のマルチ光ビーム露光装置である。
【0013】請求項6記載の発明は、上記複数の光源ユ
ニットからそれぞれ発生されるビーム束のうちの一部の
ビーム束の光ビーム数が、他のビーム束の光ビーム数と
異なることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載
のマルチ光ビーム露光装置である。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。
【0015】図1は、本発明に係るマルチ光ビーム露光
装置の一例を示す概略図である。図中、1は一つの光源
ユニットを示しており、該光源ユニット1は、半導体レ
ーザLD1、LD2、LD3からなる3つの光源と、そ
れら半導体レーザLD1、LD2、LD3のそれぞれに
対応して設けられたコリメータレンズCL1、CL2、
CL3と、半導体レーザLD2、LD3から出射した光
ビームを半導体レーザLD1から出射した光ビームと略
平行光となるように反射するべく該半導体レーザLD
2、LD3にそれぞれ対応して設けられたミラーM1、
M2とを有して構成されている。
【0016】各半導体レーザLD1、LD2、LD3か
らそれぞれ出射した光ビームは、それぞれコリメータレ
ンズCL1、CL2、CL3によって略平行な光ビーム
とされる。そのうち半導体レーザLD2、LD3から出
射した光ビームは、それそれミラーM1、M2によって
半導体レーザLD1から出射した光ビームと略平行な光
ビームとされ、各半導体レーザLD1、LD2、LD3
からそれぞれ出射した3つの略平行な光ビームからなる
多重のビーム束LBが形成される。
【0017】2は露光光学系であり、この露光光学系2
は従来同様にレンズ2a、2b、2cの3つのレンズを
有して構成されており、光源ユニット1から発生した上
記ビーム束LBがレンズ2aの前側主点を通過するよう
に該レンズ2a及び2bからなるアフォーカル光学系に
入射した後、そのビーム径が拡大され、レンズ2cを介
して露光面4上に照射されるようになっている。この露
光光学系2は各光源ユニット1に対して共通であり、こ
れにより露光装置の低コスト化を図ることができる。
【0018】ところで、前記各半導体レーザLD1、L
D2、LD3は、上記露光光学系2を介して露光面4上
に照射された際、多重のビーム束LB構成する3つの光
ビームの少なくとも一部の領域が全て露光面4上で重な
るように光源ユニット1に配置されている。即ち、図2
に示すように、各半導体レーザLD1、LD2、LD3
から出射された3つの光ビームLB1、LB2、LB3
が露光光学系2を経て露光面4上に照射された際、それ
ら3つの光ビームLB1、LB2、LB3の全てが必ず
重なる領域Aをビーム束LBの少なくとも一部に有して
いることになる。同図に示す態様では、ビーム束LBの
3つの光ビームLB1、LB2、LB3のビーム強度重
心を、露光面4上で副走査方向に少しずつずらして重
ね、それら3つの光ビームLB1、LB2、LB3の全
てが必ず重なる領域Aを形成するようにした例を示して
いる。
【0019】このように構成された光源ユニット1は、
曲面3上に、各光源ユニット1からそれぞれ発生される
多重のビーム束LBが各光源ユニット1に共通の露光光
学系2を介して露光面4上に照射された際に、主走査方
向若しくは副走査方向の少なくともいずれかの一軸方向
において等間隔になるように複数配設される。
【0020】然して、かかるマルチ光ビーム露光装置の
作用について説明すると、各光源ユニット1の光源であ
る半導体レーザLD1、LD2、LD3から出射し、コ
リメータレンズCL1、CL2、CL3によってそれぞ
れ略平行に整形された光ビームLB1、LB2、LB3
からなるビーム束LBは、各光源ユニット1に対して共
通の露光光学系2に入射される。各ビーム束LBは露光
光学系2のレンズ21及びレンズ22を経てビーム径が
拡大され、次いでレンズ23を経て露光面4上にそれぞ
れ照射される。
【0021】この露光面4上に照射された各ビーム束L
Bは、光ビームLB1、LB2、LB3の全てが必ず重
なる領域Aを少なくとも一部に有している多重ビーム束
であるため、この多重化された領域Aにおいて光エネル
ギーが増強されている。これにより、光源として高価で
且つ信頼性に劣るハイパワー半導体レーザを用いずに、
民生品に採用されている安価で信頼性の高い通常の半導
体レーザを用いても、露光面4上にハイパワー半導体レ
ーザと同等の光エネルギーを持つビーム光を照射させる
ことが可能となる。よって、ハイパワー化を可能としな
がらも低コストで高信頼性を有するマルチ光ビーム露光
装置を実現することができる。
【0022】しかも、各光ビームLB1、LB2、LB
3はシングルモードの光であるので、各光源ユニット1
から露光面4上に照射されるビーム光は小さなスポット
状とすることができるため、容易に小ビーム化を達成す
ることができる。これにより、露光記録される画像の記
録密度の向上を図ることができ、高い画像分解能を得る
ことができるようになる。
【0023】また、図2に示すように、各ビーム束LB
の3つの光ビームLB1、LB2、LB3のビーム強度
重心を、露光面4上で副走査方向にずらして重ねた態様
において、各半導体レーザLD1、LD2、LD3をそ
れぞれ点灯制御すれば、従来の単一の光ビームで点灯制
御する場合に比べ、副走査方向に3倍の分解能で画像書
き込みが可能であり、分解能の向上を図ることも可能で
ある。
【0024】図3は、多重のビーム束LBの別の態様に
おいて露光面4上に照射されるビーム光の配列パターン
を示している。この態様において各光ビームLB1、L
B2、LB3は、そのビーム強度重心を露光面4上で主
走査方向に少しずつずらして重ねることにより、それら
3つの光ビームLB1、LB2、LB3の全てが必ず重
なる領域Aを少なくとも一部に形成するようにしてい
る。
【0025】この態様の場合、各光ビームLB1、LB
2、LB3を出射する半導体レーザLD1、LD2、L
D3は、その点灯タイミングを主走査方向の走査速度に
合わせて制御することが好ましい。
【0026】図4は、その半導体レーザLD1、LD
2、LD3の点灯タイミングを示すタイミングチャート
である。図中、(イ)は主走査に同期した書込みクロッ
ク、(ロ)は従来の単一の半導体レーザによる光ビーム
の点灯タイミングである。本発明に係るマルチ光ビーム
露光装置では、従来の単一の光ビームの点灯タイミング
時間内に、各半導体レーザLD1、LD2、LD3を主
走査方向の走査速度に合わせて順次点灯制御することに
より、記録材料の移動に同期した露光が可能となる。こ
れにより、各半導体レーザLD1、LD2、LD3から
出射した光ビームLB1、LB2、LB3の多重化され
た領域Aが露光面4上の同一場所に集中するようにな
り、画像形成に必要な露光エネルギーを下げることが可
能になる。従って、各光ビームLB1、LB2、LB3
を同時点灯する場合に比べ、必要なビーム数が少なくて
も対応することができる利点がある。
【0027】なお、本発明において各光ビームLB1、
LB2、LB3は、同一の波長特性を有するものに限ら
ず、少なくともいずれか一つが異なる波長特性を有する
ものであってもよい。これにより、分光感度の異なる複
数の記録材料への書き込みが可能となる。
【0028】また、各光源ユニット1からそれぞれ発生
されるビーム束LBを構成する光ビームの数は各光源ユ
ニット1それぞれに同一である必要はなく、複数の光源
ユニットのうちの一部の光源ユニットから発生するビー
ム束を構成する光ビーム数が他の光源部ユニットから発
生するビーム束の光ビーム数と異なる態様であってもよ
い。一般に、各ビーム束LBが露光面4上に配列された
際に端部に位置するビーム束は画像形成に必要な露光エ
ネルギーが大きい。また、小さなドットを形成するため
の露光エネルギーは、大きなドットを形成するために必
要なエネルギーよりも大きなエネルギーが必要とされ
る。従って、このような大きなエネルギーが要求される
一部のビーム束の光ビームの数を増やせば、全体として
エネルギー利用効率が向上するので好ましい。
【0029】なお、以上の説明では、一つの光源ユニッ
ト1に半導体レーザLD1、LD2、LD3からなる3
つの光源を有するものに基づいて説明したが、光源の数
は必ずしもこれに限定されない。
【0030】また、光源ユニット1は曲面3上に配設さ
れるものに限らず、平面上に配設されるものであっても
よい。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、ハイパワー半導体レー
ザを用いることなくハイパワー化が可能であり、しかも
スポット状の光ビームを照射することのできる低コスト
且つ高信頼のマルチ光ビーム露光装置を提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るマルチ光ビーム露光装置を示す概
略図
【図2】露光面上に射影された各ビーム束の光ビームの
配列を示す平面図
【図3】露光面上に射影された各ビーム束の光ビームの
他の配列を示す平面図
【図4】半導体レーザの点灯タイミングを示すタイミン
グチャート
【図5】従来のマルチ光ビーム露光装置を示す概略図
【符号の説明】
1 光源ユニット 2 露光光学系 2a、2b、2c レンズ 3 曲面 4 露光面 LD1、LD2、LD3 半導体レーザ CL1、CL2、CL3 コリメータレンズ M1、M2 ミラー LB ビーム束 LB1、LB2、LB3 光ビーム A 多重化された領域

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の光源からそれぞれ射出される光ビー
    ムの少なくとも一部の領域が全て露光面で重なるように
    該複数の光源を配置してなる光源ユニットを複数有する
    と共に、前記各光源ユニットからそれぞれ発生されるビ
    ーム束を露光面上で所定の一軸方向において等間隔にな
    るように照射する露光光学系を有することを特徴とする
    マルチ光ビーム露光装置。
  2. 【請求項2】上記露光光学系は、複数のビーム束に対し
    て共通の露光光学系であることを特徴とする請求項1記
    載のマルチ光ビーム露光装置。
  3. 【請求項3】上記各ビーム束は、それぞれの光ビームの
    ビーム強度重心を露光面上で副走査方向にずらして重ね
    てなることを特徴とする請求項1又は2記載のマルチ光
    ビーム露光装置。
  4. 【請求項4】上記各ビーム束は、それぞれの光ビームの
    ビーム強度重心を露光面上で主走査方向にずらして重ね
    ると共に、各光源の点灯タイミングを主走査方向の走査
    速度に合わせて制御してなることを特徴とする請求項1
    又は2記載のマルチ光ビーム露光装置。
  5. 【請求項5】上記ビーム束を構成する各光ビームは、少
    なくともいずれか一つが異なる波長特性を有することを
    特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のマルチ光ビ
    ーム露光装置。
  6. 【請求項6】上記複数の光源ユニットからそれぞれ発生
    されるビーム束のうちの一部のビーム束の光ビーム数
    が、他のビーム束の光ビーム数と異なることを特徴とす
    る請求項1〜5のいずれかに記載のマルチ光ビーム露光
    装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012163889A (ja) * 2011-02-09 2012-08-30 Canon Inc 画像形成装置及び画像形成方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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