JP2003005109A

JP2003005109A - 光走査装置

Info

Publication number: JP2003005109A
Application number: JP2001194337A
Authority: JP
Inventors: Susumu Saito; 進斉藤
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2003-01-08

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で、収差などによる画像劣化のな
いマルチビームを用いた光走査装置を提供する。【解決手段】等間隔に配列した複数の光ビームを出射
するアレイビーム光源を複数個用い、光源からの出射ビ
ームをまとめて一つのビーム束とし、ビーム束を偏向手
段を介して所定の光受容体面上に同時に並行走査を行う
マルチビームの光走査装置において、ビーム束を、各々
の光源からの各ビームが、出射光源毎に交互にかつ等間
隔になるように配列した。

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、
ディジタル複写機などの電子写真装置に適用できるマル
チビームを用いた光走査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンタやディジタル複写機等に
おける画像情報の書き込み手段として適用されているレ
ーザビーム走査光学系では、高速化、高ドット密度化に
対応するために複数のレーザビームを同時に並行走査す
るマルチビーム走査方式が広く採用されている。これ
は、複数ビームの各々を独立変調可能にして、所定の画
像記録速度に対してレーザビームの偏向手段である回転
多面鏡の回転速度およびレーザ強度の変調速度を低減さ
せるためである。

【０００３】マルチビームの発生手段には、単一のレー
ザ光源からの出力光を複数のビームに分割し夫々を個別
の光変調器を通過後、一括して偏向・走査する方式（特
開昭５３−１４６６４４）、走査ビームに対応する個別
の半導体レーザを複数個配列し、これらのビームをまと
めて一括して偏向・走査する方式（特開昭６０−８６４
４６）、複数の半導体レーザ素子をまとめてアレイ化し
て単体の光源として用いる方式（特願昭５３−６６７７
０）、さらには走査本数を増加させるためアレイ光源を
２個使用する方式（特願平３−１０７９１０）、などが
提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの方式の中で、
単一光源から分割する方式は外部変調器が必要でコスト
高となる。また、個別レーザ光源を用いる場合には配置
精度の点や構成の問題から、実用上の配列個数が２から
４個程度に制限されるか、あるいはサーボ制御等の工夫
が必要となり、光学系の複雑化、コスト高となる。半導
体レーザアレイ光源の適用では、アレイ光源製造時の歩
留まりの点から、アレイ化素子数は２から５個程度以下
が適切と思われ、更なる実装素子数の増加は実用的では
ない。

【０００５】また、実装素子数を増やす目的で、配置密
度を上げると、素子相互間の熱的、電気的干渉がおきや
すくなるなどの課題が生じる。一方、アレイ光源内素子
の相互干渉低減の目的で素子の配列間隔を広げること
は、光学系光軸からの光源部のずれを増大させ、光学系
収差発生の一因となり画像劣化を招く。

【０００６】本発明は、前記課題を解決し、実用的に入
手可能なアレイ化光源で走査ビーム本数の更なる増加に
対応できる光走査装置を提供することを目的としてい
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
の本発明の構成を図２に示す。

【０００８】図２では、等間隔に配列した複数のビーム
を発生できる光源１および光源２からの出力ビーム；ｂ
1、ｂ3、b5およびｂ２、ｂ４、ｂ６をビーム結合素子３
を通して、まとめて１つの光束４とした後、走査光学系
５を介して所定の走査面７を各ビーム一括して同時に走
査を行う光学系である。この際に、例えば、光源１から
のビームｂ１、ｂ３の中間位置に、光源２からのビーム
ｂ２がくるように配置する。すなわち、第１の光源から
のビームと第２の光源からのビームが直線状に交互にか
つ等間隔になるように配置された光束４とする。光束４
は、走査光学系前段の光学系８を通過後、一括して、光
偏向手段、走査レンズなどからなる走査光学系５によ
り、同時並行走査ビーム６を形成する、マルチビームを
用いた光走査装置を構成する。

【０００９】３個以上のアレイ光源を用る場合も、各ア
レイ光源からの出射ビームが交互かつ等間隔配置となる
ような構成とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】ここで、複数ビーム発生光源とし
て、半導体レーザアレイを使用した場合を考慮すると、
通常、発光領域の大きさは２μｍ程度であるのに対し
て、アレイ素子の配列間隔は、１００μｍ程度である。

【００１１】多ビーム走査用光源としてアレイ素子の集
積数を増大しようとすると、アレイ発光部の配列寸法が
増し、アレイ両端部近くの発光素子は、たとえば、光源
直後に配置するコリメータレンズの光軸からのずれが大
きくなり、コマ収差［参照；F。A。Jenkins and H。
E。White、“Fundamentals of Optics 第４版”頁１
６２、（McGRAW-HILL、（ＮｅｗＹｏｒｋ、1976年発行
）が増し、結像性能が低下する。また、独立した２個
のアレイ素子からのビームをアレイ長手方向に直列に並
べてレンズを通過させる場合にも、同様の収差の影響が
発生する。これらの対策として、各発光ビームがレンズ
光軸からなるべく離れないように素子実装間隔を狭め
て、アレイ全長を短縮するとともに素子数を増すことが
考えられるが、この場合にはレーザ素子間で熱的あるい
は電気的な相互干渉が起きやすくなる。また集積度を増
すことは、前述のように、製造歩留まりの点でも課題が
ある。

【００１２】一方、本発明によれば、光源部からの出射
した複数のビームは、それぞれ、ある光源からのビーム
の間に他の光源からのビームが交互に配列させて、１つ
の光束を形成する。この光束が、光路中に配置されたレ
ンズなどの光学部品を通過する際の光軸からのずれは、
単一アレイ光源の場合とほぼ等しい値に抑えられるの
で、コマ収差の増大を押さえるとともに他の収差の影響
も少なく出来るうえに、光源内の発光素子間の相互干渉
の影響や製造時の歩留まり低下の難点を排除しつつ実質
的にビーム本数を増すことが可能となる。したがって、
高速かつ高解像度画像のデータの書き込みを有利に実現
できる。

【００１３】本発明のマルチビームを用いた光走査装置
の実施例を以下、図１を用いて説明する。

【００１４】光源１０および２０は、半導体レーザなど
の発光素子ｐ１、p3、p5 あるいはp2、p4、p6が等間隔
に配列した３素子アレイ光源とする。発光素子ｐ１、p
3、p5およびp2、p4、p6からの出射ビームb1、b3、b5お
よび b2、b4、b6を、各々が対応するコリメータレンズ
１１、２１を介して、偏光プリズムのようなビーム結合
素子３０により、同一方向に進行するビーム束３５とす
る。各光源とビーム結合素子の間には、効率よく１つの
ビーム光束とするために、偏光方向調整用の波長板８０
が配置してある。

【００１５】このとき、第１のアレイ光源１０からの出
射ビームb1、b3の中間部に第２のアレイ光源２０からの
出射ビームｂ２がくるように配置される。同様に、第２
のアレイ光源２０からの出射ビームｂ２、ｂ４の中間部
に第１のアレイ光源１０からの出射ビームｂ3が来るよ
うに配置され、全体として６本のビームが等間隔に配列
したビーム束３５となる。

【００１６】このようなビーム構成のため、各々の光学
素子を通過する際のビーム径は、実質的に同じであり、
６ビーム化した後の光路上でも、光学部品口径を特別に
拡大する必要はない。また、ビーム束３５を構成する各
成分ビームの中心をレンズ光軸近傍に配置できるので、
光軸からのずれ量に比例して増大するコマ収差の影響を
少なくできるという効果がある。また他の収差について
もこの構成は有利であるので、良好な結像結果が得られ
る。

【００１７】ビーム束３５は、ビーム整形用などの第１
の光学系４０を通過後、ポリゴンミラー５０およびＦΘ
レンズ系６０を介して、所定の光受容体７０の面上を一
括、並行して偏向・走査する。ここでは、各ビームは、
走査全域にわたって均一なサイズの微小スポットに収束
されるとともに、等速直線走査を行うビーム群、s1〜ｓ
６に変換される。各発光素子ｐ1、ｐ3、ｐ5 および p
2、p4、p6はいずれも独立に光強度の変調が可能であ
り、走査ビームs1、ｓ２、ｓ３、ｓ4、s5、s6の走査タ
イミングに合わせて画像情報の書き込みが可能となる。

【００１８】以上の実施例では、３ビーム光学系の場合
とほぼ同様の光学系素子を用いて、６ビーム走査用光学
系が構成でき、かつ３ビームの場合と同等の収差特性を
維持できるので、高速化、高印刷ドット密度化とともに
高解像度の画像情報の書き込みが可能となる。

【００１９】図３は、本発明による他の実施例である。
第１、第２のアレイ光源１０、２０からの各出射ビーム
を、直接ビーム結合デバイス３０を通して１つのビーム
束３５とした後、第１の光学系４５を通過させる光学系
構成である。この光学系にはコリメータレンズ、ビーム
整形レンズ等を含む。それぞれの光源からの出射ビーム
の配置法および効果は、第一の実施例と同じである。

【００２０】図４は、本発明の他の実施例である。第１
の光源１５として、２素子アレイ光源を用い、これと３
素子アレイよりなる第２の光源２０を組合わせて５ビー
ムを一つのビーム束３７として、５ビーム走査光学系を
構成する場合である。本発明によれば、３素子アレイ光
源により３ビーム走査を行う場合と同等の光学系口径
で、５ビーム走査光学系を構成出来る利点がある。

【００２１】以上の説明では、３素子アレイ光源、ある
いは２素子アレイ光源を組み合わせた実施例について説
明したが、用いるアレイ光源の数、およびアレイ光源が
発生するビーム本数については特に限定するものではな
い。また、光源としては半導体レーザアレイを用いた実
施例を示したが、光ファイバの入射端側に個別の半導体
レーザを配置し、これを複数用いて出射端を等間隔に配
列した複数ビーム発生光源を用いる場合、あるいは、単
一のレーザ光源からの出力ビームを複数本に分割し、そ
れぞれの分割ビームに光強度変調器を配してなる多ビー
ム光源を用いる場合にも、本発明が適用できるものであ
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、走査ビーム本数を増や
す目的で、複数ビーム発生光源を複数使用するマルチビ
ーム走査光学系において、光学系光路中のビーム通過域
を単一の複数ビーム発生光源を使用する場合とほぼ同等
にすることができるため、光学部品口径の増大を防ぐこ
とが可能となり部品コストの低減が図れるとともに、各
ビーム光路の光軸ずれを抑えて収差発生量を低減できる
ので、高解像度の結像特性が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるマルチビームを用い
た光走査装置の模式図である。

【図２】本発明の光路の模式図である。

【図３】本発明の他の実施例であるマルチビームを用
いた光走査装置の模式図である。

【図４】本発明の他の実施例であるマルチビームを用
いた光走査装置の模式図である。

【符号の説明】

１，２，１０，１５，２０…アレイレーザ光源、３，３
０…ビーム結合機、５…走査光学系、５０…ポリゴンミ
ラー、６０…ＦΘレンズ、７…走査面。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】等間隔に配列した複数の光ビームを出射
するアレイビーム光源を複数個用い、該光源からの出射
ビームをまとめて一つのビーム束とし、該ビーム束を偏
向手段を介して所定の光受容体面上に同時に並行走査を
行うマルチビームの光走査装置において、該ビーム束は、各々の光源からの各ビームが、出射光源
毎に交互にかつ等間隔に配列して形成されていることを
特徴とする光走査装置。
【請求項２】発光素子が、同一基盤上に直線状に等間
隔に配列された半導体レーザアレイ光源であることを特
徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】入射端側に光源を配した複数個の光導波
体の出射端部を等間隔に配列してなることを特徴とする
請求項１記載の光走査装置。
【請求項４】単一のレーザ光源、該レーザ光源からの
出射ビームを複数個に分割する手段、各分割ビームに対
応する光強度変調機能を有して構成されていることを特
徴とする請求項１記載の光走査装置。