JP2000292723A - マルチビーム走査装置及びその光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、マルチビーム走査装置に用いられる
光源装置を、少ない部品点数で安価に構成し、且つ、簡
単な構成でビーム間ピッチの誤差を小さくすることを課
題とする。 【解決手段】本発明は、複数の光源１ａ，１ｂと、これ
ら複数の光源の個々に対応する複数のカップリングレン
ズ２ａ，２ｂと、光源とカップリングレンズの対を少な
くとも２つ保持する１以上のホルダ８とを有し、上記ホ
ルダに保持された少なくとも２つの光源から放射され上
記カップリングレンズを通過して偏向器に向かう光束が
開き角を有する光源装置において、上記ホルダ８に保持
された少なくとも２つの光源１ａ，１ｂは半導体レーザ
であり、且つ、上記２つの半導体レーザは、ステム１ａ
−３，１ｂ−３と半導体レーザチップ１ａ−１，１ｂ−
１が互いに反対の位置になるように上記ホルダ８に配置
されている構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザプリンタ、
デジタル複写機、ファクシミリ等に用いられるマルチビ
ーム走査装置及びその光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンタ、デジタル複写機、ファ
クシミリ等に用いられる光書き込み装置として、光源か
ら放射された発散光束をカップリングレンズによりカッ
プリングし、カップリングレンズを通過した光束を、偏
向反射面を有する偏向器により等角速度的に偏向させ、
その偏向光束を走査光学系により感光体等の被走査面上
に光スポットとして集光させ、光スポットを主走査方向
に略等速度的に走査して書き込みを行う光走査装置が知
られている。近年、プリンタや複写機等の高速化の要求
に伴い、光走査装置にもますます高速化が要求されてき
ている。しかし、従来から知られた１ビーム走査装置で
走査の高速化を実現しようとすると、偏向器の回転を高
速化する必要があるが、高速回転可能な偏向器はそれ自
体のコストが高く、光源の高出力化等も必要になり、ま
た、高速回転に伴う風切り音等の騒音を低減する防音手
段が必要になるため、光走査装置の大幅なコスト高を招
く。そこで偏向器の回転を高速化することなく走査速度
を高め得る走査方式として、複数の光束を被走査面上で
副走査方向に所定のピッチ間隔を開けて同時に走査する
ことにより、偏向器の回転速度をそのままにして高速印
字を可能にしたマルチビーム走査方式が実用化されつつ
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような複数の光束
を同時に走査するマルチビーム走査装置では、装置の低
コスト性やコンパクト性に鑑み、光源から被走査面に至
る光路上に配備される光学系を複数光束に対して共通化
することが望ましく、光学系を複数光束で共通化する場
合、複数の光源から放射された各光束を、互いに近接し
たものにするためにビーム合成を行う必要がある。この
ビーム合成を行う光源装置として、従来、λ／２板と偏
光合成素子を用いて２光束を合成するものが知られてい
る。すなわち、２つの光源から放射される光束の偏光方
向を互いに平行にしておき、一方の光束の偏光面を、λ
／２板で９０度旋回させ、２光束の偏光方向を互いに直
交させる。このように偏光面が互いに直交する２光束を
偏光合成素子に入射させ、一方の光束が偏光合成素子を
透過し、他方の光束が偏光合成素子で反射されるのを利
用してビーム合成を行う。しかし、このようなビーム合
成において必要とされるλ／２板や偏光光学素子は高価
であるので、光源装置のコスト高を招く。また、λ／２
板や偏光光学素子は高精度に配置する必要があり、光源
装置への組付けに手間がかかるので光源装置の組立ての
効率を高めるのが難しく、低コスト化は困難である。

【０００４】そこで、λ／２板や偏光光学素子のような
高価な光学素子を用いずにビーム合成を行う方式とし
て、特開平９−１４６０２４号公報等には、複数光源を
主走査方向に隔ててホルダで保持して一体化し、偏向器
に向かう光束に開き角（チルト角）を持たせることによ
り、偏光合成素子を用いること無く複数ビームによる光
走査ができるようにした光走査装置が開示されている。
しかし、上記公報記載の技術では、２つの光源を保持す
るホルダの穴部に、カップリングレンズが固定された鏡
筒を接着剤で固定する構造のため、２つのカップリング
レンズ及びカップリングレンズの鏡筒等が干渉し、複数
光束の開き角が大きくなり、複数の光束について光学性
能を獲得するのが困難であった。一方、半導体レーザが
固着された保持部材にコリメータレンズ等を取り付けて
位置調整後、接着剤により固定する方法は特開平８−７
２３００号公報等で開示されているが、これは１ビーム
用の光源ユニットに関するものであり、マルチビーム用
の光源装置に関する記載はない。また、マルチビームに
すると被走査面上で所望のビーム間ピッチを獲得する必
要があるので、特に、副走査方向のカップリングレンズ
の位置精度が１ビーム時より高精度に要求されることに
なる。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、少ない部品点数で安価に構成することができ、且
つ、簡単な構成でビーム間ピッチの誤差を小さくするこ
とができ、高画質対応の複数ビームの走査が可能なマル
チビーム走査装置及びその光源装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、複数光源から放射された各
発散光束を、該複数光源の個々に対応したカップリング
レンズによりカップリングし、各カップリングレンズを
通過した光束を偏向反射面を有する偏向器により等角速
度的に偏向させ、複数の偏向光束を共通の走査光学系に
より被走査面上に、副走査方向に互いに分離した光スポ
ットとして集光させ、上記被走査面上を略等速度的に走
査するマルチビーム走査装置に用いられる光源装置であ
り、上記複数の光源と、これら複数の光源の個々に対応
する複数のカップリングレンズと、光源とカップリング
レンズの対を少なくとも２つ保持する１以上のホルダと
を有し、上記ホルダに保持された少なくとも２つの光源
から放射され上記カップリングレンズを通過して偏向器
に向かう光束が開き角を有する光源装置において、上記
ホルダに保持された少なくとも２つの光源は半導体レー
ザであり、且つ、上記２つの半導体レーザは、ステムと
半導体レーザチップが互いに反対の位置になるように上
記ホルダに配置されている構成としたものである。

【０００７】請求項２に係る発明では、請求項１記載の
光源装置において、上記ホルダに保持された２つの半導
体レーザのステムと半導体レーザチップが互いに反対の
位置に配置されている状態において、各半導体レーザを
駆動する電装系に接続する部分がハーネス基板により構
成され、そのハーネス基板のグランドを上記２つの半導
体レーザのグランド端子に対し共通に接続する構成とし
たものである。また、請求項３に係る発明では、請求項
２記載の光源装置において、上記２つの半導体レーザの
グランド以外の端子を接続するハーネス基板上の導線部
が、各半導体レーザの機能が同じ端子に対し、抵抗及び
電気容量が同等になるようにしてある構成としたもので
ある。

【０００８】さらに請求項４に係る発明は、複数の光源
と、該複数の光源から放射された各発散光束を複数光源
の個々に対応してカップリングする複数のカップリング
レンズと、各カップリングレンズを通過した光束を等角
速度的に偏向させる偏向反射面を有する偏向器と、該偏
向器により偏向された複数の偏向光束を被走査面上に副
走査方向に互いに分離した光スポットとして集光させ被
走査面を略等速度的に走査する走査光学系とを有するマ
ルチビーム走査装置において、光源装置として請求項１
〜３のいずれかに記載の光源装置を用いる構成としたも
のである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成及び動作を図
示の実施例に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の
一実施例を示す光源装置の構成説明図であり、（ａ）は
光源装置の断面図、（ｂ）は光源装置の２つの半導体レ
ーザ（ＬＤ）の正面側の配置状態を示す図、（ｃ）は光
源装置の２つの半導体レーザの裏面側の配置状態を示す
図、（ｄ）は光源装置の２つのカップリングレンズの正
面側の配置状態を示す図である。また、図２は本発明に
係るマルチビーム走査装置の構成例を示す概略構成図で
あり、構成部品の配置を光軸を通り主走査方向に平行な
平面（主走査平面と言う）に展開して示す図である。

【００１０】図２に示すように本発明に係るマルチビー
ム走査装置においては、光源としての半導体レーザ１
ａ，１ｂから放射された発散性の光束は、各光源に対応
して設けられたカップリングレンズ２ａ，２ｂによりカ
ップリングされ、それぞれ弱い収束光束もしくは弱い発
散光束あるいは平行光束に変換され、アパーチャ３によ
りビーム整形された後、各光束に共通したシリンダレン
ズ４により副走査方向（主走査平面（紙面）に直交する
方向）に集束され、偏向器５の偏向反射面５Ａの近傍に
主走査方向に長い線像として結像された後、偏向器５の
偏向反射面５Ａにより反射される。尚、これら２つの線
像は互いに副走査方向に分離している。偏向器５の偏向
反射面５Ａにより反射される各光束は、偏向器５の等速
回転に伴い、各々等角速度的に偏向し、走査光学系６
（例えばｆθレンズ等のレンズ系で構成されるが、この
他、凹面鏡等で構成することもできる）により、感光体
等の被走査面７上に副走査方向に互いに分離した光スポ
ットとして集光され、被走査面７上を略等速度的に走査
する。尚、図２は２ビーム走査装置の例を示している
が、光源とカップリングレンズの対を増やして３ビーム
以上の構成とすることも容易に可能である。

【００１１】図２において、カップリングレンズ２ａ，
２ｂによりカップリングされた各光束の主光線は、図示
のように、主走査方向において、偏向反射面５Ａ側に向
かって次第に近接し、偏向反射面５Ａの近傍で、主走査
方向において互いに交わる。そして、カップリングされ
た各光束を副走査方向から見て、各光束が、交差部側か
ら光源側に向かってなす角θを光束間の「開き角」と呼
ぶ。このように、偏向器５に向かう光束が開き角θを有
するように光源装置を構成することにより、従来のよう
な偏光合成素子等を用いる必要はなくなる。

【００１２】ここで、図２に示すマルチビーム走査装置
に用いられる光源装置としては、図１（ａ）に示すよう
に、光源である２つの半導体レーザ１ａ，１ｂと、この
２つの半導体レーザ１ａ，１ｂの個々に対応するカップ
リングレンズ２ａ，２ｂと、半導体レーザ１ａ，１ｂと
カップリングレンズ２ａ，２ｂの対を少なくとも２つ保
持するホルダ８とを有し、上記ホルダ８に保持された２
つの半導体レーザ１ａ，１ｂから放射されカップリング
レンズ２ａ，２ｂを通過して偏向器５に向かう光束が開
き角θを有する構成となっている。尚、図１（ａ）の例
では、アパーチャ３もホルダ８に保持されているが、ア
パーチャ３の保持は別の手段によってもよい。

【００１３】ところで、複数光束について良好な光学特
性を実現するには、複数光束の開き角を小さくする必要
がある。このため、カップリングレンズ２ａ，２ｂはホ
ルダ８に直接、可調整に接着するのが良く、カップリン
グレンズ２ａ，２ｂをホルダ８に直接接着するようにす
ると、カップリングレンズのレンズセルが不要となるた
め、複数のカップリングレンズ間を近接させることがで
きる。また、接着の際にカップリングレンズの接着位置
を調整することにより、被走査面上の光スポットの副走
査方向の分離量、すなわち走査線ピッチを調整すること
ができるため、光源に対する位置調整機構が不要とな
り、光源相互の間隔も小さくできる。

【００１４】次に光源装置の実施例についてより詳細に
説明する。図１（ａ）に示すように、ホルダ８は基部８
Ａが略長方形形状で、その中央部に円柱状部分８Ｂが突
設されており、その円柱状部分８Ｂの中央から突起部８
Ｃが突出している。ホルダ８の円柱状部分８Ｂには、光
源としての半導体レーザ１ａ，１ｂを圧入固定する孔８
ａ１，８ｂ１が穿設されており、半導体レーザ１ａ，１
ｂは、ホルダ８の基部８Ａの裏面側から、孔８ａ１，８
ｂ１に圧入されて固定される。また、ホルダ８の突起部
８Ｃの孔８ａ１，８ｂ１に連なる部分は、図１（ｄ）に
示すような円筒面からなるカップリングレンズ保持部８
ｃ−１，８ｃ−２となっており、このカップリングレン
ズ保持部８ｃ−１，８ｃ−２の円筒面のそれぞれの円筒
軸は偏向器側に向かって次第に狭まるようになってい
る。すなわち円筒面相互は開き角を有している。カップ
リングレンズ２ａ，２ｂは、それぞれ半導体レーザ１
ａ，１ｂに対し、光軸方向及び光軸直交方向に位置調整
されて、カップリングレンズ保持部８ｃ−１，８ｃ−２
の円筒面に接着剤８ｄ−１，８ｄ−２を用いて固定され
る。

【００１５】次に半導体レーザ１ａ，１ｂの配置につい
て説明する。図１（ｂ）はホルダ８に保持された２つの
半導体レーザ１ａ，１ｂを正面側（光出射側）から見た
状態を示しており、１ａ−１，１ｂ−１は半導体レーザ
チップ、１ａ−２，１ｂ−２はケース、１ａ−３，１ｂ
−３はステムである。また、図１（ｃ）はホルダ８に保
持された２つの半導体レーザ１ａ，１ｂを裏面側から見
た状態を示しており、１ａ−４，１ｂ−４はグランド端
子、１ａ−５，１ｂ−５，１ａ−６，１ｂ−６は駆動用
の端子である。図１（ｂ）に示すように、２つの半導体
レーザ１ａ，１ｂはホルダの中心Ｏに対して対称に配置
され、２つの半導体レーザ１ａ，１ｂのステム１ａ−
３，１ｂ−３は互いに反対方向を向いており、それぞれ
のステム１ａ−３，１ｂ−３に各半導体レーザチップ１
ａ−１，１ｂ−１が取り付けられている。すなわち２つ
の半導体レーザ１ａ，１ｂは、ステム１ａ−３，１ｂ−
３と半導体レーザチップ１ａ−１，１ｂ−１が互いに反
対の位置になるように上記ホルダ８に配置されている。
また、図１（ｃ）に示すように、２つの半導体レーザ１
ａ，１ｂの各端子も互いに反対方向を向いた配置位置と
なっている。

【００１６】２つの半導体レーザ１ａ，１ｂのステム１
ａ−３，１ｂ−３は略同一の大きさであるため、図１
（ｂ），（ｃ）のような配置にすることにより、温度上
昇による熱膨張が生じた場合には、各半導体レーザチッ
プ１ａ−１，１ｂ−１は互いに反対方向に移動すること
になるが、その時、図１（ｄ）に示すように、各カップ
リングレンズ２ａ，２ｂも接着剤８ｄ−１，８ｄ−２を
介してホルダ８の突起部８Ｃで支えられているため、カ
ップリングレンズ２ａ，２ｂも互いに反対方向に移動す
る。これにより、各カップリングレンズ２ａ，２ｂの光
軸と各半導体レーザ１ａ，１ｂの発光点（各半導体レー
ザチップ１ａ−１，１ｂ−１）が同一方向に移動するこ
とになるため、カップリングレンズ２ａ，２ｂからの射
出光の光軸は温度上昇時にも移動量が少なくなり、被走
査面上のビーム間ピッチが略一定に保たれることにな
る。すなわち、温度変化等の環境変動によるビーム間ピ
ッチの変動を小さくすることができる。尚、図１に示す
光源装置は、ホルダ８の中心Ｏを軸として、２つの半導
体レーザ１ａ，１ｂの発光点を通る線Ｓの主走査方向に
対する傾き角を調整することにより、副走査方向のビー
ム間ピッチを容易に調整することができる。

【００１７】ところで、図１（ａ）に示すように、半導
体レーザ１ａ，１ｂの裏面側の端子には、半導体レーザ
１ａ，１ｂを駆動するための電装系に接続される基板９
が接続されているが、この基板９をハーネス基板とした
例を図３に示す。図３に示すように、各半導体レーザ１
ａ，１ｂの３つの端子のうち、各グランド端子１ａ−
４，１ｂ−４がハーネス基板９のグランド９ｃに共通に
接続されている。これにより、ハーネス基板９上の導線
のレイアウトが簡単になる。また、２つの半導体レーザ
１ａ，１ｂの端子は、図１（ｃ）のように互いに反対方
向を向くように対称に配置されているので、ハーネス基
板９の導線はグランド９ｃに対し対称なレイアウトとで
きるため、上記の温度上昇時においても半導体レーザ自
体の変動に対しストレスが均等化されるので、ビーム間
ピッチの変動を抑えることができる。

【００１８】また、図３に示すように、半導体レーザ１
ａのグランド以外の駆動用端子１ａ−５，１ａ−６を接
続するハーネス基板９上の導線部９ａ−５，９ａ−６
と、半導体レーザ１ｂのグランド以外の駆動用端子１ｂ
−５，１ｂ−６を接続するハーネス基板９上の導線部９
ｂ−５，９ｂ−６は、グランド９ｃに対し対称なレイア
ウトとなっており、各導線部９ａ−５，９ａ−６，９ｂ
−５，９ｂ−６は、各半導体レーザ１ａ，１ｂの機能が
同じ端子に対し、抵抗及び電気容量が同等になるように
してある。すなわち、ハーネス基板９の導線レイアウト
によっては、各半導体レーザ１ａ，１ｂの発光特性が変
化してしまう恐れがあるため、本実施例では導線部を対
称なレイアウトとし、ほぼ同一の抵抗値と電気容量を持
つように配線しており、これにより２つの半導体レーザ
１ａ，１ｂの発光特性を安定化することができる。

【００１９】さて、本発明に係るマルチビーム走査装置
においては、図２の光源部に以上のように構成された光
源装置を用いているので、光源部を少ない部品点数で安
価に構成することができ、且つ、簡単な構成でビーム間
ピッチの誤差を小さくすることができ、高画質対応の複
数ビームの走査が可能となる。また、温度等の環境変動
によるビーム間ピッチの変動を小さくできるので、高精
度なマルチビーム走査が可能となる。尚、図１に示す構
成の光源装置を副走査方向に複数配置することにより、
４ビーム以上のビーム数のマルチビーム走査装置を容易
に実現することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明においては、複数の光源と、これら複数の光源の個々
に対応する複数のカップリングレンズと、光源とカップ
リングレンズの対を少なくとも２つ保持する１以上のホ
ルダとを有し、上記ホルダに保持された少なくとも２つ
の光源から放射され上記カップリングレンズを通過して
偏向器に向かう光束が開き角を有する光源装置におい
て、上記ホルダに保持された少なくとも２つの光源は半
導体レーザであり、且つ、上記２つの半導体レーザは、
ステムと半導体レーザチップが互いに反対の位置になる
ように上記ホルダに配置されている構成としたので、マ
ルチビーム走査装置に用いられる光源装置を少ない部品
点数で安価に構成でき、且つ、温度等の環境変動による
ビーム間ピッチの変動も小さくすることができる。

【００２１】請求項２に係る発明においては、請求項１
の構成に加えて、上記ホルダに保持された２つの半導体
レーザのステムと半導体レーザチップが互いに反対の位
置に配置されている状態において、各半導体レーザを駆
動する電装系に接続する部分がハーネス基板により構成
され、そのハーネス基板のグランドを上記２つの半導体
レーザのグランド端子に対し共通に接続する構成とした
ので、ハーネス基板の導線レイアウトが容易になり、且
つ、温度等の環境変動によるビーム間ピッチの変動も小
さくすることができる。また、請求項３に係る発明にお
いては、請求項２の構成に加えて、上記２つの半導体レ
ーザのグランド以外の端子を接続するハーネス基板上の
導線部が、各半導体レーザの機能が同じ端子に対し、抵
抗及び電気容量が同等になるようにしてある構成とした
ので、各半導体レーザの発光特性を安定化することがで
きる。

【００２２】請求項４に係る発明においては、走査装置
の光源装置として請求項１〜３のいずれかに記載の光源
装置を用いる構成としたので、少ない部品点数で安価に
光源部を構成することができ、且つ、簡単な構成でビー
ム間ピッチの誤差を小さくすることができ、高画質対応
の複数ビームの走査が可能となるマルチビーム走査装置
を実現することができる。また、温度等の環境変動によ
るビーム間ピッチの変動を小さくでき、高精度なマルチ
ビーム走査が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す光源装置の構成説明図
であり、（ａ）は光源装置の断面図、（ｂ）は光源装置
の２つの半導体レーザの正面側の配置状態を示す図、
（ｃ）は光源装置の２つの半導体レーザの裏面側の配置
状態を示す図、（ｄ）は光源装置の２つのカップリング
レンズの正面側の配置状態を示す図である。

【図２】本発明に係るマルチビーム走査装置の構成例を
示す概略構成図である。

【図３】図１に示す光源装置に用いられるハーネス基板
の一例を示す平面図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ：半導体レーザ（光源） １ａ−１，１ｂ−１：半導体レーザチップ １ａ−２，１ｂ−２：ケース １ａ−３，１ｂ−３：ステム １ａ−４，１ｂ−４：グランド端子 １ａ−５，１ｂ−５：駆動用端子 １ａ−６，１ｂ−６：駆動用端子 ２ａ，２ｂ：カップリングレンズ ３：アパーチャ ４：シリンダレンズ ５：偏向器 ５Ａ：偏向反射面 ６：走査光学系 ７：被走査面 ８：ホルダ ８Ａ：基部 ８Ｂ：円柱状部分 ８Ｃ：突起部 ８ａ１，８ｂ１：孔 ８ｃ−１，８ｃ−２：カップリングレンズ保持部 ８ｄ−１，８ｄ−２：接着剤 ９：ハーネス基板 ９ｃ：グランド ９ａ−５，９ａ−６，９ｂ−５，９ｂ−６：グランド以
外の導線部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数光源から放射された各発散光束を、該
   複数光源の個々に対応したカップリングレンズによりカ
   ップリングし、各カップリングレンズを通過した光束を
   偏向反射面を有する偏向器により等角速度的に偏向さ
   せ、複数の偏向光束を共通の走査光学系により被走査面
   上に、副走査方向に互いに分離した光スポットとして集
   光させ、上記被走査面上を略等速度的に走査するマルチ
   ビーム走査装置に用いられる光源装置であり、 上記複数の光源と、これら複数の光源の個々に対応する
   複数のカップリングレンズと、光源とカップリングレン
   ズの対を少なくとも２つ保持する１以上のホルダとを有
   し、上記ホルダに保持された少なくとも２つの光源から
   放射され上記カップリングレンズを通過して偏向器に向
   かう光束が開き角を有する光源装置において、 上記ホルダに保持された少なくとも２つの光源は半導体
   レーザであり、且つ、上記２つの半導体レーザは、ステ
   ムと半導体レーザチップが互いに反対の位置になるよう
   に上記ホルダに配置されていることを特徴とする光源装
   置。
2. 【請求項２】請求項１記載の光源装置において、 上記ホルダに保持された２つの半導体レーザのステムと
   半導体レーザチップが互いに反対の位置に配置されてい
   る状態において、各半導体レーザを駆動する電装系に接
   続する部分がハーネス基板により構成され、そのハーネ
   ス基板のグランドを上記２つの半導体レーザのグランド
   端子に対し共通に接続することを特徴とする光源装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の光源装置において、 上記２つの半導体レーザのグランド以外の端子を接続す
   るハーネス基板上の導線部が、各半導体レーザの機能が
   同じ端子に対し、抵抗及び電気容量が同等になるように
   してあることを特徴とする光源装置。
4. 【請求項４】複数の光源と、該複数の光源から放射され
   た各発散光束を複数光源の個々に対応してカップリング
   する複数のカップリングレンズと、各カップリングレン
   ズを通過した光束を等角速度的に偏向させる偏向反射面
   を有する偏向器と、該偏向器により偏向された複数の偏
   向光束を被走査面上に副走査方向に互いに分離した光ス
   ポットとして集光させ被走査面を略等速度的に走査する
   走査光学系とを有するマルチビーム走査装置において、 光源装置として請求項１〜３のいずれかに記載の光源装
   置を用いることを特徴とするマルチビーム走査装置。