JP2002296523A - 光走査装置 - Google Patents

光走査装置

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JP2002296523A
JP2002296523A JP2001099451A JP2001099451A JP2002296523A JP 2002296523 A JP2002296523 A JP 2002296523A JP 2001099451 A JP2001099451 A JP 2001099451A JP 2001099451 A JP2001099451 A JP 2001099451A JP 2002296523 A JP2002296523 A JP 2002296523A
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JP
Japan
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light
lens system
scanning direction
slit
light source
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JP2001099451A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Akatsu
和宏 赤津
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Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】光源の拡がり角のばらつきによるビーム幅の違
い等の原因で複数の副走査方向スポット径がそろわない
場合に、容易に副走査方向スポット径をそろえることの
できる光走査装置を提供する。 【解決手段】複数の光源からの光束をコリメートする結
合レンズ系、この光束の整形を行なう整形レンズ系、こ
の後の光束を偏向走査する光偏向手段、この偏向走査さ
れた光束を被走査媒体に結像させる走査レンズ系からな
る光走査装置において、複数の光源は主走査方向に平行
にあるいは小さい角度をなして配列され、整形レンズ系
は光源に最も近い位置に主走査方向にパワーを有する正
のシリンドリカルレンズを含み、このシリンドリカルレ
ンズから光源の反対方向へ概略このシリンドリカルレン
ズの焦点距離だけ離れた場所に、副走査方向の光束幅を
制限するスリットを配置する。

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等に
用いられる光走査装置に係る。
【0002】
【従来の技術】同時に2つの光を走査すれば走査速度を
2倍上げられる。そのひとつの従来例として特許第2741
195号があげられる。この場合、半導体レーザを用い、2
つの半導体レーザ光源からの光を光偏向手段上に線状に
結像する第一の光学系と第一の光学系からの光を偏向走
査する光偏向手段と光偏向手段からの偏向された光を被
走査媒体上に結像する第二の光学系からなっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ここで、上記従来技術
の場合には、光源の拡がり角のばらつきによるビーム幅
の違い等が原因で複数の副走査方向スポット径がそろわ
ないという欠点が生じていた。
【0004】本発明の目的は、容易に副走査方向スポッ
ト径をそろえることのできる光走査装置を提供すること
にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、複数の光
源からの光束をコリメートする結合レンズ系、この光束
の整形を行なう整形レンズ系、この後の光束を偏向走査
する光偏向手段、この偏向走査された光束を被走査媒体
に結像させる走査レンズ系からなる光走査装置におい
て、複数の光源は主走査方向に平行にあるいは小さい角
度をなして配列され、整形レンズ系は光源に最も近い位
置に主走査方向にパワーを有する正のシリンドリカルレ
ンズを含み、このシリンドリカルレンズから光源の反対
方向へ概略このシリンドリカルレンズの焦点距離だけ離
れた場所に、副走査方向の光束幅を制限するスリットを
配置することにより達成される。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図1に示す。図1
では単純に示すため、光線の中心光のみを示している。
第一の光線1Aを実線、第二の光線1Bを点線で示した。
また、図3には主走査平面を横から見た図を示す。その
他、図4には主走査平面を上から見た図を示す。図4で
は、第一の光線1Aを実線で、第二の光線1Bを点線で示
した。
【0007】光源1から、第一の光線1Aおよび第二の光
線1Bの2つの光が発生する。このあと、結合レンズ系の
コリメータレンズ2を通りそれぞれの光は平行光とな
る。平行となった光線は結合レンズ系のコリメータレン
ズ2と整形レンズ系のシリンドリカルレンズ3の間で交差
する。このあと整形レンズ系のシリンドリカルレンズ3
を通り、主走査方向のみ収束される。このときそれぞれ
の光線はほぼ平行となる。そのあとスリット4を通り、
副走査方向の光線幅を適正にする。このあと、整形レン
ズ系のレンズ5を通り、主走査方向光線は平行光にな
り、副走査方向光線は収束光になる。そのあと、モータ
6によって回転する光偏向手段7によって偏向走査され、
レンズ8、レンズ9からなる走査レンズ系を通り、被走査
媒体10上へ光はスポット10A、スポット10Bとして結像
される。本発明では、焦点距離bの整形レンズ系のシリ
ンドリカルレンズ3から、光偏向手段7側へbだけ行った
ところにスリット4を設けている。
【0008】この整形レンズ系のシリンドリカルレンズ
近傍の拡大図を図2に示す。図2の第一の光線3Aおよび第
二の光線3Bは焦点距離bの焦点位置すなわち整形レンズ
系のシリンドリカルレンズ3の後方bだけ離れたところ
で図2に示すように線状になっている。そこにスリット
を入れれば、光線幅を精度良く調整できる。また、この
整形レンズ系の中で2つの光線が重ならず分離独立して
いる場所は焦点距離bの整形レンズ系のシリンドリカル
レンズの後方bの位置近傍と、光偏向手段7近傍のみで
ある。光偏向手段7近傍は調整部品を置くのは困難なの
で、焦点距離bの整形レンズ系のシリンドリカルレンズ
の後方bの位置にスリットなどの調整部品を置くのが良
い。本発明はこの点に着目したものである。スリット幅
をD、被走査媒体上スポット径をd、光線の波長をλ、
レンズ5の焦点距離をc、レンズ8、レンズ9からなる走
査レンズ系の副走査方向倍率をe、円周率をπとする
と、Dとdは一般に式(1)の関係で与えられる。 d=4×λ×c×e/(π×D)…(1) この式(1)の関係を利用し、スリット幅Dを調整する
ことで、被走査媒体上スポット径を調整することができ
る。以下に具体的に数値を入れて説明する。
【0009】結合レンズ系のコリメータレンズの焦点距
離を7.96mm、整形レンズ系のシリンドリカルレンズの
焦点距離を29.1mm、もうひとつの整形レンズ系のレン
ズの焦点距離を81.37mm、走査レンズ系の副走査方向
倍率を2.76倍、光源の波長を680nm、2つの光源の距離
を0.15mmとする。光源1とコリメータレンズ2の間の距
離は7.96mm、コリメータレンズ2とシリンドリカルレ
ンズ3の間の距離は7.96と29.1の和で、37.06mm、シリ
ンドリカルレンズ3とレンズ5の間の距離は29.1と81.37
の和で110.47mm、レンズ5と光偏向手段7の間の距離は
81.37mmとする。副走査方向の光線幅は、図3に示すよ
うに、シリンドリカルレンズ3から29.1mmだけ、光偏
向手段7側に配置したスリット4の副走査方向幅Dによっ
て決定する。
【0010】一方、主走査方向光線は図4に示すように
進んでいく。コリメータレンズ2から出た平行な光線
は、シリンドリカルレンズ3と、レンズ5によって拡大あ
るいは縮小された平行光になり、光偏向手段7で偏向走
査され、レンズ8、レンズ9からなる走査レンズ系を通
り、被走査媒体10上に、スポット10A、スポット10Bと
して結像される。第一の光線1A、第二の光線1Bから出
た光はコリメータレンズ2のあと7.96mmの位置と光偏
向手段7の近傍で交差する構成である。
【0011】スリット4位置では、図5に示すようにそれ
ぞれの光線は、主走査方向に0.55mm(0.15×29.1/7.9
6より求められる。)離れたところに幅Wで線状に結像さ
れている。
【0012】この位置での副走査方向1/e^2強度のビー
ム幅は、コリメータレンズの焦点距離をf0、光源の副
走査方向の拡がり半値角をθとすると式(2)より求め
られる。1.7は半値幅と1/e^2強度幅のビームの広がり
の比率である。 W=1.7×2×f0×sin(θ/2) …(2) 光源の副走査方向の拡がり半値角を例えば13.8度、コリ
メータレンズの焦点距離を7.96mmとすると、式(2)
から副走査方向ビーム幅Wは3.25mmとなる。このと
き、式(1)から、スポット径は、60μmとなる。目標
スポット径を60μmとすれば目標通りの値である。2つ
のビームの拡がり角が同じであれば大きさのそろったビ
ームを走査できる。
【0013】ところが2つの光源の光の拡がり角にばら
つきがある場合は、それに応じてスポット径が変わって
しまう。例えば、第一の光源の拡がり角が13.8度で、第
二の光源の拡がり角が16.6度となっている場合、式
(1)、式(2)から、スポット径は第一の光源からのビ
ームは60μm、第二の光源からのビームは50μmとなっ
てしまう。この場合、走査線幅がばらつき、印刷品質に
問題が起こる。
【0014】本発明では、図6に示すような、スリット
を用い、シリンドリカルレンズから光源の反対側に概略
このシリンドリカルレンズの焦点距離だけ離れた場所に
実装し、スリット幅を2つのスポット径が同じになるよ
うに調整できる。具体的には、第一のビームの所で3.25
mm、第二のビームのところでも概略3.25mmと設定す
ればよい。
【0015】その他、2つの光源の波長のばらつきによ
りスポット径がばらつくことがある。目標スポット径を
60μmとし、光源の拡がり角が十分大きく、光学系の補
正により波長差による結像位置変化が十分小さいとき、
第一の光源からの光の波長が650nmで、第二の光源か
らの光の波長が700nmとする。このとき、副走査方向
スリット幅が3.25mmでは、式(1)より、第一の光源
からのビームのスポット径は57μm、第二の光源からの
ビームのスポット径は62μmとなってしまう。本発明で
は、図7に示すようなスリットで、2つのスポット径を60
μmにそろえることができる。具体的には、第一の光源
からのビームのところのスリット幅を3.10mm、第二の
光源からのビームのところのスリット幅を概略3.34mm
にすればよい。
【0016】その他、非点隔差により、2つの光源から
のスポットの結像位置がばらつくことが原因で、被走査
媒体上のスポット径がばらつく場合がある。この場合も
それぞれのビームについて、スリット幅を調整すること
により、2つのスポット径をそろえることができる。
【0017】これまでに述べてきたスリットのほかに、
図8のようにスリットを構成すれば、それぞれ独立にビ
ーム幅を調整可能となる。スリット数をビーム数に見合
った数とすれば、3ビームでも、4ビーム以上でも対応可
能である。
【0018】また、図9のようにスリットの開口が三角
形、あるいは図10の様にスリットの開口が台形であって
も良い。
【0019】また、図8、図6のスリット以外では、スリ
ットを走査方向へ移動すれば、スリット幅を調整するこ
とができるので、スポット径の微調整に都合が良い。
【0020】なお、以上のスリットを入れる構成におい
て、被走査媒体上のスポット径の調整後、それぞれのス
ポットの光出力が等しくなるよう光源の光出力を調整す
る必要がある。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば光
源の拡がり角のばらつきによるビーム幅の違い等の原因
で、副走査方向スポット径がそろっていない場合であっ
ても、スリットを整形レンズ系の中の光源に近い方のシ
リンドリカルレンズから光偏向手段側へシリンドリカル
レンズの焦点距離だけ離れた場所に配置し、複数の光線
の幅を適正にすることで、被走査媒体上の副走査方向ス
ポット径の大きさをそろえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す図。
【図2】図1に示す本発明の実施例のシリンドリカルレ
ンズ近傍を示す図。
【図3】本発明の実施例を、主走査平面に対して横から
見た図。
【図4】本発明の実施例を、主走査平面に対して上から
見た図。
【図5】スリット配置近傍の光線を示す図。
【図6】スリットの実施例を示す説明図。
【図7】スリットの実施例を示す説明図。
【図8】スリットの実施例を示す説明図。
【図9】スリットの実施例を示す説明図。
【図10】スリットの実施例を示す説明図。
【符号の説明】
1…2ビーム光源、2…コリメータレンズ、3…シリン
ドリカルレンズ、4…スリット、5,8,9…レンズ、6
…モータ、7…光偏向手段、10…被走査媒体、1A,
3A…第一の光線、1B,3B…第二の光線、10A…
第一の光線のスポット、10B…第二の光線のスポッ
ト、11…スリットベース、12…ねじ、13…エッジ
板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02B 7/00 H04N 1/036 Z H04N 1/036 B41J 3/00 D 1/113 H04N 1/04 104A Fターム(参考) 2C362 AA11 AA17 AA26 AA29 AA34 AA35 AA40 AA43 AA47 AA48 BA58 BA67 BA84 BA90 DA03 2H045 AA01 BA22 BA32 CB01 CB24 DA02 5C051 AA02 CA07 DA02 DB02 DB22 DB24 DB30 DB35 DC02 DC04 DC07 DE21 5C072 AA03 BA16 DA02 DA18 DA21 DA23 HA02 HA06 HA09 HA13 HB10 XA05

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の光源からの光束をコリメートする結
    合レンズ系、この光束の整形を行なう整形レンズ系、こ
    の後の光束を偏向走査する光偏向手段、この偏向走査さ
    れた光束を被走査媒体に結像させる走査レンズ系からな
    る光走査装置において、複数の光源は主走査方向に平行
    にあるいは小さい角度をなして配列され、整形レンズ系
    は光源に最も近い位置に主走査方向にパワーを有する正
    のシリンドリカルレンズを含み、このシリンドリカルレ
    ンズから光源の反対方向へ概略このシリンドリカルレン
    ズの焦点距離だけ離れた場所に、副走査方向の光束幅を
    制限するスリットを配置することを特徴とする光走査装
    置。
  2. 【請求項2】前記スリットは、複数の独立に調整可能な
    エッジ部を有することを特徴とする請求項1記載の光走
    査装置。
  3. 【請求項3】前記エッジ部の主走査方向の間隔をL、前
    記光源の主走査方向の間隔をa、前記結合レンズ系の焦
    点距離をf1、前記シリンドリカルレンズの焦点距離を
    f2としたとき、L=a×f2/f1の関係を満たすこと
    を特徴とする請求項2記載の光走査装置。
  4. 【請求項4】前記スリットは同時に複数の光束を通す主
    走査方向幅を持ち、対となっているエッジ部が平行でな
    い形状をしていることを特徴とする請求項1記載の光走
    査装置。
  5. 【請求項5】前記スリットは主走査方向に移動可能と
    し、固定できることを特徴とする請求項4記載の光走査
    装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010250336A (ja) * 2010-06-04 2010-11-04 Toshiba Corp 光走査装置
US8199179B2 (en) 2006-11-24 2012-06-12 Ricoh Company, Ltd. Image forming apparatus and scanning unit to scan a target surface using light fluxes
CN111308441A (zh) * 2018-12-12 2020-06-19 宁波舜宇车载光学技术有限公司 一种激光雷达的发射装置及组装方法

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