JP2006234956A - Optical scanner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光走査装置に関し、特にレーザ光により感光面上に画像を形成する光走査装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device, and more particularly to an optical scanning device that forms an image on a photosensitive surface with laser light.
従来よりレーザアレイを光源として感光体の被走査面上にビームスポットを結像し走査露光を行う光走査装置において、走査ビームの被走査面における間隔とビーム径を決定する技術が必要とされている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an optical scanning apparatus that forms a beam spot on a scanned surface of a photosensitive member using a laser array as a light source and performs scanning exposure, a technique for determining the interval and the beam diameter of the scanned beam on the scanned surface is required. Yes.
例えばレーザアレイの副走査方向の間隔(r1)は,レーザ構造および製造プロセスの制限から任意に狭くすることはできない。一方レーザアレイより射出されるビームの拡がり角θ1(1/e2強度の半角)は,レーザ構造によって決定される。 For example, the interval (r1) in the sub-scanning direction of the laser array cannot be arbitrarily reduced due to limitations of the laser structure and the manufacturing process. On the other hand, the divergence angle θ1 (half angle of 1 / e 2 intensity) of the beam emitted from the laser array is determined by the laser structure.
このレーザアレイを光源としてレーザ走査光学系を介し、被走査面上にレーザのNFP(near field pattern)を投影すると、被走査面上で得られるビーム径d3(1/e2直径)とスポット間隔r3は、光学系の投影倍率をm、レーザ波長をλとすると、それぞれ以下の式で与えられる。 When this laser array is used as a light source and a laser NFP (near field pattern) is projected onto the surface to be scanned through a laser scanning optical system, a beam diameter d3 (1 / e 2 diameter) and a spot interval obtained on the surface to be scanned are obtained. r3 is given by the following equations, where m is the projection magnification of the optical system and λ is the laser wavelength.
d3=m・d1=m・2λ/(π・θ1)
r3=m・r1
すなわち,d3とr3の比はいかなる光学系の倍率mに対しても一定であって、任意に設定することはできない。これは任意の走査線密度に対して任意のビーム径を設定できないことになる。
d3 = m · d1 = m · 2λ / (π · θ1)
r3 = m · r1
That is, the ratio of d3 and r3 is constant for any optical system magnification m and cannot be arbitrarily set. This means that an arbitrary beam diameter cannot be set for an arbitrary scanning line density.
この問題に対して、レーザ射出後のビーム光路中にアパーチャーを入れて結像レンズへの入射ビーム径を小さくし、結像レンズによって得られる被走査面でのビーム径d3を拡大する構成の光学系が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to solve this problem, an optical device having an arrangement in which an aperture is inserted in the beam optical path after laser emission to reduce the incident beam diameter to the imaging lens, and the beam diameter d3 on the scanning surface obtained by the imaging lens is enlarged. A system has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
上記例においては図9、図10に示すように、レーザ射出後のビーム光路中にアパーチャーを入れて結像レンズへの入射ビーム径を小さくし、結像レンズによって得られる被走査面でのビーム径d3を拡大することができる。 In the above example, as shown in FIGS. 9 and 10, an aperture is placed in the beam optical path after laser emission to reduce the incident beam diameter to the imaging lens, and the beam on the scanned surface obtained by the imaging lens. The diameter d3 can be enlarged.
例えば、図9のアパーチャ102の径d2がコリメータレンズ106によりコリメート化された外径Dのレーザビームの最高強度部分(ビーム中心部分)の1/2の強度を有する部分の径と同じ大きさの径(=1/2強度径。この1/2強度径はガウス型の強度分布を有するビームの場合D/1.70=0.59Dである。)であるならば、図10に示す通り結像面118におけるビームプロファイルp103となるビームスポットの径であるd3の値は、d3=1.94である。
For example, the diameter d2 of the
同様に、アパーチャ102の内径が1/e2強度径(すなわち、レーザビームの最高強度部分の1/e2=0.135の強度を有する部分の径と同じ大きさの径)ならば、d3の値は、d3=1.28である。
Similarly, if the inner diameter of the
また、アパーチャ102の内径がコリメートされたレーザビームの径Dよりも非常に大きいか、またはアパーチャ102を用いない場合には、d3の値は、d3=1となり、ビームスポット径は最も小さくなる。
When the
すなわちアパーチャーの径を可変とすることで、d3は変更可能となる。アパーチャー径D2(=レーザビームの径D)と走査面でのビーム径d3の関係は、D2=0.9mmでおよそd3=60um,D2=2.7mmでd3=20umとなる。 That is, d3 can be changed by making the diameter of the aperture variable. The relationship between the aperture diameter D2 (= the laser beam diameter D) and the beam diameter d3 on the scanning plane is approximately d3 = 60 μm when D2 = 0.9 mm, and d3 = 20 μm when D2 = 2.7 mm.
しかし、大きなビーム径d3を得るためにはアパーチャー径D2を小さくすることが必要であり、結果としてレーザの透過光量が極端に減少してしまう。この例では,アパーチャー径D2=0.9mmのとき、アパーチャー部での光の透過率は10%程度となり,光量損失が極めて大きい。 However, in order to obtain a large beam diameter d3, it is necessary to reduce the aperture diameter D2, and as a result, the amount of transmitted light of the laser is extremely reduced. In this example, when the aperture diameter D2 = 0.9 mm, the light transmittance at the aperture portion is about 10%, and the light amount loss is extremely large.
上記のようにアパーチャー部分での光量損失が大きくなると、被走査面で同一の露光量を確保するためには、より高いレーザ出力が要求される。これによりレーザの寿命は大幅に減少する結果となる。たとえば本例のレーザでは出力1mW時に1000時間の平均寿命があるのに対し、2倍の出力2mW時では平均寿命約140時間とおよそ7分の1となり、装置の性能及びコスト上大きな問題となる。 As described above, when the amount of light loss at the aperture portion increases, a higher laser output is required to ensure the same exposure amount on the surface to be scanned. This results in a significant reduction in laser life. For example, the laser of this example has an average life of 1000 hours when the output is 1 mW, whereas the average life is about 140 hours when the output is doubled to 2 mW, which is about one-seventh, which is a serious problem in terms of device performance and cost. .
あるいは他の例として、個々のレーザ光源にそれぞれレンズを配することにより、ビーム拡がり角θ1のみを変更して任意のビーム径d3を得る方法も提案されている(例えば、特許文献2、3参照)。 Alternatively, as another example, there has been proposed a method of obtaining an arbitrary beam diameter d3 by changing only the beam divergence angle θ1 by arranging a lens for each laser light source (see, for example, Patent Documents 2 and 3). ).
しかし上記の例では、レーザ間隔と同一の間隔を持つレンズアレイが必要となり、極めて微細な加工精度が必要であるため製作が困難であり、コストも増大する。またレーザとレンズアレイの位置あわせも極めて微細な間隔であるため困難なものとなる。
本発明は上記事実を考慮し、低コストで光量を犠牲にせずビームスポット径を制御できる光走査装置を提供することを目的とする。 In consideration of the above-described facts, the present invention has an object to provide an optical scanning device that can control the beam spot diameter at a low cost without sacrificing the amount of light.
請求項1に記載の光走査装置は、複数のビームを射出するレーザ光源と、前記複数のビームを露光面上に結像させる光学系と、を備えた光走査装置であって、前記光学系の光路中に前記ビームの一部を偏光する偏光手段を設けたことを特徴とする。
The optical scanning device according to
上記構成の発明では、アパーチャの開口径を大きく、光量を維持しながら十分に大きなビームスポット径が得られる。 In the invention with the above configuration, a sufficiently large beam spot diameter can be obtained while increasing the aperture diameter of the aperture and maintaining the amount of light.
請求項2に記載の光走査装置は、前記偏光手段は前記露光面と光学的に共役関係にない位置に設けられたことを特徴とする。 The optical scanning device according to claim 2 is characterized in that the polarizing means is provided at a position not optically conjugate with the exposure surface.
上記構成の発明では、被走査面と光学的に共役関係にない面に偏光手段を設けたことで、ビームスポット径の制御を行うことができる。 In the invention with the above configuration, the beam spot diameter can be controlled by providing the polarizing means on the surface that is not optically conjugate with the surface to be scanned.
請求項3に記載の光走査装置は、前記偏光手段は透過型の1/2波長板であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the polarizing means is a transmissive half-wave plate.
上記構成の発明では、透過型の1/2波長板を用いたことで光学系の各エレメントの配置を変更する必要がないので、ミラー等の増設を行う必要もなく、単純な構成とできる。 In the invention having the above-described configuration, since it is not necessary to change the arrangement of each element of the optical system by using the transmission type half-wave plate, it is not necessary to add a mirror or the like, and a simple configuration can be achieved.
請求項4に記載の光走査装置は、前記ビームは略平行なコリメート光として前記偏光手段に入射することを特徴とする。 The optical scanning device according to claim 4 is characterized in that the beam is incident on the polarization means as substantially parallel collimated light.
上記構成の発明では、偏光手段に入射するレーザ光を略平行なコリメート光とすることで、被走査面上におけるビーム位置を正確に規定し、スポット径を厳密に設定できる。 In the invention with the above configuration, the laser beam incident on the polarization means is made to be substantially parallel collimated light, whereby the beam position on the surface to be scanned can be accurately defined and the spot diameter can be set strictly.
請求項5に記載の光走査装置は、前記偏光手段は前記光路中において前記複数のビームの主光線が略交差する位置に設けられたことを特徴とする。 The optical scanning device according to claim 5 is characterized in that the polarization means is provided at a position where the principal rays of the plurality of beams substantially intersect in the optical path.
上記構成の発明では、複数のビームに対して主光線が略交差する位置でビームプロファイルの同一部分の偏光方向を回転させると,走査面で同一のビーム径が得られ好都合である。 In the invention with the above configuration, it is advantageous that the same beam diameter can be obtained on the scanning plane by rotating the polarization direction of the same portion of the beam profile at a position where the principal rays substantially intersect with a plurality of beams.
請求項6に記載の光走査装置は、前記光路中にビーム径を制限するアパーチャを設けたことを特徴とする。 The optical scanning device according to a sixth aspect is characterized in that an aperture for limiting a beam diameter is provided in the optical path.
上記構成の発明では、任意に設定できるパラメータとしてアパーチャの径を可変とすることで、ビームスポット径の制御を容易に行うことができる。 In the invention with the above configuration, the beam spot diameter can be easily controlled by making the aperture diameter variable as a parameter that can be arbitrarily set.
請求項7に記載の光走査装置は、前記アパーチャは前記偏光手段の近傍に設けられたことを特徴とする。 The optical scanning device according to claim 7 is characterized in that the aperture is provided in the vicinity of the polarizing means.
上記構成の発明では、アパーチャを偏光手段の近傍に設けたことで、各ビームに対し与える偏光制御と回折の影響が同一とできる。 In the invention with the above configuration, the influence of polarization control and diffraction given to each beam can be made the same by providing the aperture in the vicinity of the polarization means.
請求項8に記載の光走査装置は、前記偏光手段は前記ビーム中において偏光する割合を可変とすることを特徴とする。 The optical scanning device according to claim 8 is characterized in that the polarization means makes the ratio of polarization in the beam variable.
上記構成の発明では、偏光を回転させる領域を可変とすることにより,被走査面でのビーム径を制御可能となる。 In the invention with the above configuration, the beam diameter on the surface to be scanned can be controlled by making the polarization rotation region variable.
本発明は上記構成としたので、低コストで光量を犠牲にせずビームスポット径を制御できる光走査装置とすることができた。 Since the present invention has the above-described configuration, an optical scanning apparatus that can control the beam spot diameter at a low cost without sacrificing the amount of light can be obtained.
図1、図2には本発明の第1実施形態に係る光走査装置の構成が示されている。 1 and 2 show the configuration of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、光走査装置10はレーザアレイ14から射出された、p1のようなビームプロファイルをもつレーザビームをコリメータレンズ16にて平行光とし、その一部は透過率約90%の透過型1/2波長板12を通過し、ビームの偏光方向を部分的に変えたのち第1シリンダレンズ18によってポリゴンミラー20上に結像する。
As shown in FIG. 1, the
ポリゴンミラー20は等角速度で回転しながら入射したビームをfθレンズ22に向けて反射、主走査方向への走査光とする。fθレンズ22は入射したビームを等速度走査となるように整形し、第2シリンダレンズまたはシリンダミラー24、第3シリンダレンズまたはシリンダミラー26によって感光体28の表面である被走査面上にビームスポットとして結像させる。
The
図2に示すように、レーザアレイ14にて射出されたビームの一部について偏光方向を制御するために、偏光方向の制御素子として1/2波長板12をコリメータレンズ16と第1シリンダレンズ18間に入れている。コリメータレンズ16後のビーム径が拡大した位置に1/2波長板12を入れることで,ビームの偏光方向を部分的に変えている。
As shown in FIG. 2, in order to control the polarization direction of a part of the beams emitted from the
すなわち、レーザアレイ14にて射出されたビームの一部が1/2波長板12を通過することによって偏光方向を部分的に変えられて(図中Bpol)、1/2波長板12を通過しなかったビーム(図中Borg)とともにポリゴンミラー20上に結像する。すなわちポリゴンミラー20上ではp2のように、偏光方向を部分的に変えられたビームのプロファイル(Ppol)と、1/2波長板12を通過しなかったビームのプロファイル(Porg)を合成したプロファイルを持つビームスポットとなる。
That is, the polarization direction is partially changed by passing a part of the beam emitted from the
このとき、問題となるのがフラウンホーファ回折におけるバビネの原理であり、すなわち互いに相補的な(開口部と遮蔽部が逆転した)2つの開口によって任意の点にできる回折光の振幅分布の和は、何も置かないときの振幅分布に等しいというものである。 At this time, the problem is the Babinet's principle in Fraunhofer diffraction, that is, the sum of the amplitude distributions of diffracted light that can be made at an arbitrary point by two openings complementary to each other (the opening and the shielding part are reversed), It is equivalent to the amplitude distribution when nothing is placed.
図3には本発明に係る光走査装置のビームスポット合成の原理が示されている。 FIG. 3 shows the principle of beam spot synthesis in the optical scanning device according to the present invention.
例えば本実施例においては、前述の互いに相補的な2つの開口に相当するものは、光路中の1/2波長板12の有無と言える。バビネの原理によれば、図3の(a)に示したスリットAを通過し結像した像面での波面の振幅をUA、(b)に示したスリットBを通過し結像した像面での波面の振幅をUBとすれば、スリットAとスリットBによる波面が像面で干渉可能な場合、UAとUBの合成による振幅分布U0は、
U0=UA+UB
であり、振幅分布U0のビーム径はスリットA、スリットBともに光路中に存在しないときの像のビーム径と等しくなる。すなわち、単純に2つの振幅分布の和とはならず、もともとスリットが存在しないときの振幅分布となってしまう。つまり開口の小さなスリットBで絞り、ビーム径を大きくしたとしても、相補的なスリットAで絞られたビームと像面で干渉すれば、スリットで絞る前のプロファイルに戻ってしまう。
For example, in this embodiment, what corresponds to the two complementary openings described above can be said to be the presence or absence of the half-
U0 = UA + UB
The beam diameter of the amplitude distribution U0 is equal to the beam diameter of the image when neither slit A nor slit B exists in the optical path. In other words, it is not simply the sum of the two amplitude distributions, but the amplitude distribution when no slit originally exists. That is, even if the aperture is reduced by the slit B having a small opening and the beam diameter is increased, if the beam is reduced by the complementary slit A and interferes with the image plane, the profile before being reduced by the slit is restored.
本実施形態においては、UAとUBのうち一方の偏光方向を1/2反射板12によって変え、具体的にはUAとUBの偏光方向を互いに略直交させることにより、像面においてUAとUB相互の干渉が発生しない。
In the present embodiment, the polarization direction of one of UA and UB is changed by the ½
そのため、像U0の振幅分布はUAとUBのスカラーの和となる。よって像面でのビーム径はもともとのプロファイルに戻ってしまうことはなく、ビーム径を拡大することが可能である。 Therefore, the amplitude distribution of the image U0 is the sum of the scalars of UA and UB. Therefore, the beam diameter on the image plane does not return to the original profile, and the beam diameter can be enlarged.
これにより本実施形態では、図2の感光体28上で結像する際には1/2波長板12を通過したビーム(Bpol:図中破線)と通過しないビーム(Borg:図中一点鎖線)は互いに干渉せず、すなわち元のプロファイルに戻ることなく、両者の和となるプロファイルp4をもつビームスポットとして結像する。このため、p4はもともとのプロファイルよりも径の大きなスポットとして結像させることができる。
Accordingly, in the present embodiment, when an image is formed on the
図4には本発明の第1実施形態に係る光走査装置の偏光手段が示されている。 FIG. 4 shows polarization means of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention.
図4(a)に示すように、アパーチャ15で絞ったビームの一部分に1/2波長板12を入れることで、1/2波長板12が入った部分のビームの偏光方向をビームの他の部分(1/2波長板が入っていない部分)に対しておよそ90°回転させている。つまり元々左右方向(図中手前/奥)だった偏光方向は1/2波長板12によって図中上下方向に変えられる。このときの1/2波長板12の進相軸((b)(c)中の矢印)は入射ビームの偏光方向に対しておよそ45°の傾きを有して設置される。
As shown in FIG. 4A, by inserting a half-
すなわち図4(b)、(c)に示すように、ベースプレート17上に設けられ光路の一部をカバーする一次元1/2波長板(b)または円形1/2波長板(c)によって、図4(a)のように1/2波長板12を通過したビームのみ偏光方向を90°回転させ、それ以外の部分では変化していないので、両者の偏光方向は90°ずれ、略直交することになる。
That is, as shown in FIGS. 4B and 4C, a one-dimensional half-wave plate (b) or a circular half-wave plate (c) provided on the
ところで、光学系の結像倍率が固定された場合のビーム径を決定する要因として,レーザ波長λ、アパーチャ15の開口径、1/2波長板12の径,ビームの偏光回転角があげられる。このうち,レーザ波長λはレーザの構成材料によって決定され,任意に設定できない。またビームの偏光回転角は、入射光の直線偏光方向に対する1/2波長板12の進相軸の方向によって決定されビーム径を制御可能であるが、入射光と射出光の偏光方向が直交しないため,得られるビーム径の算出が煩雑となってしまう。
By the way, factors that determine the beam diameter when the imaging magnification of the optical system is fixed include the laser wavelength λ, the aperture diameter of the
よって,残された変更可能なパラメータであるアパーチャ15の開口径と1/2波長板12の径によって被走査面上のビーム径d3を制御するのが望ましいが、1/2波長板12の径を変更するためには、径の異なる1/2波長板12を複数揃えておく必要がありコスト増大の要因となる。よって本実施形態では1/2波長板12の径は固定とし、アパーチャ15の開口径を可変することによって被走査面上のビーム径d3を調整している。
Therefore, it is desirable to control the beam diameter d3 on the surface to be scanned by the aperture diameter of the
図5には本発明の第2実施形態に係る光走査装置の偏光手段が示されている。 FIG. 5 shows polarization means of an optical scanning device according to the second embodiment of the present invention.
図5(a)に示すように、アパーチャ15で絞ったビームの一部分に1/2波長板12を入れることで、1/2波長板12が入った部分のビームの偏光方向をビームの他の部分(1/2波長板が入っていない部分)に対しておよそ90°回転させている。つまり元々左右方向(図中手前/奥)だった偏光方向は1/2波長板12によって図中上下方向に変えられる。このときの1/2波長板12の進相軸((b)(c)中の矢印)は入射ビームの偏光方向に対しておよそ45°の傾きを有して設置される。第1実施形態では1/2波長板12はビームの中心に設けられていたが、本実施形態のようにビーム周辺部に設けても良い。
As shown in FIG. 5 (a), by inserting a half-
すなわち図5(b)、(c)に示すように、ベースプレート17上の上下端または周辺部に設けられ光路の一部をカバーする一次元1/2波長板(b)または円形1/2波長板(c)によって、図5(a)のように1/2波長板12を通過したビームのみ偏光方向を90°回転させ、それ以外の部分では変化していないので、両者の偏光方向は90°ずれ、略直交することになる。
That is, as shown in FIGS. 5B and 5C, a one-dimensional half-wave plate (b) or circular half-wavelength provided on the upper and lower ends or the peripheral portion on the
図6には本発明に係る偏光手段の有無とビーム径の関係が示されている。 FIG. 6 shows the relationship between the presence / absence of the polarizing means according to the present invention and the beam diameter.
図6(a)(b)には1/2波長板12の挿入前と挿入後によって被走査面でのビーム径d3が変化する様子を示す。
FIGS. 6A and 6B show how the beam diameter d3 on the surface to be scanned changes before and after the half-
図6(a)のように1/2波長板12の挿入前にはビーム径は60μmであり、アパーチャ15の径を変えずに1/2波長板12を挿入した後のビーム径は図6(b)のように180μmに拡大している。
As shown in FIG. 6A, the beam diameter is 60 μm before the half-
その後、図6(c)のようにアパーチャ15の開口を3倍の12mmに拡げ、アパーチャ15での透過光量を3倍とし、ビームの収束角を大きくしても被走査面上のビーム径は1/3の20μmとはならず,ほぼ同一のビーム径65μmを得ることができた。1/2波長板12自体の透過率はおよそ90%であるため、これによりビーム径を変えず実質的に2.7倍(=3倍×0.9)の光量を被走査面で得ることが可能となった。
Thereafter, as shown in FIG. 6C, the aperture of the
ところで、1/2波長板12を被走査面と光学的に共役な面であるポリゴンミラー20の面位置やレーザアレイ14の射出面に設置しても上記と同様の効果が得られることがわかっている。
By the way, it is understood that the same effect as described above can be obtained even if the half-
しかし共役面ではビームが集光しているため、非常に小さな1/2波長板12が必要となり1/2波長板12には非常に高い加工精度が求められること、ビーム中に精度よく設置することが困難であるなどの問題が発生する。
However, since the beam is condensed on the conjugate plane, a very small half-
被走査面と光学的に共役関係にない位置ではビームが広がっているため、1/2波長板12の加工精度や設置精度が要求されることなく所望の結果が得られ都合がよい。よって、本実施形態では被走査面と光学的に共役関係にない位置に1/2波長板12を設置している。
Since the beam spreads at a position that is not optically conjugate with the surface to be scanned, it is convenient that a desired result can be obtained without requiring processing accuracy and installation accuracy of the half-
また、1/2波長板12には透過型の1/2波長板を用いることによって、その入射光は直進する。このため1/2波長板12以降の光学素子の位置を変化させる必要がなく、設計変更や部品点数の増加が最小限で済むためコスト増加を抑えるために都合がよい。これに対して反射型偏光板を用いた場合には、ビームを同一の光路に戻す場合にミラー等の他の光学素子が必要で,光学系が煩雑となってしまう。
Further, by using a transmissive half-wave plate for the half-
さらに、コリメータレンズ16でコリメートされた光の等位相波面はほぼ平面であり、
1/2波長板12に波面が直角に入射する。よってビームの偏光方向を1/2波長板12の進相軸に対して正確に角度設定できるため、1/2波長板12を透過するビームの偏光方向を正確に所望の角だけ回転可能となる。
Further, the equiphase wavefront of the light collimated by the
The wavefront is incident on the half-
図7には本発明の第1実施形態に係る光走査装置の光路が示されている。 FIG. 7 shows an optical path of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention.
図7に示すように、複数のビームに対してビームプロファイルの同一部分の偏光方向を回転させると、被走査面で同一のビーム径が得られ好都合である。 As shown in FIG. 7, when the polarization direction of the same part of the beam profile is rotated with respect to a plurality of beams, the same beam diameter can be obtained conveniently on the surface to be scanned.
すなわち図7に示されるように、本実施形態ではレーザアレイ14から射出する各ビームがコリメータ光軸と平行に設定されるため,コリメータの像側焦点で各ビームの主光線が交わる。よってコリメータの像側焦点近傍(=図中アパーチャ15近傍)に1/2波長板12を設置することで、各ビームに対して同様の偏光制御を行うことが可能となっている。
That is, as shown in FIG. 7, in this embodiment, each beam emitted from the
また同様の理由により、複数のビームについて被走査面で同一のビーム径を得るためには、複数のビームに対するアパーチャ15の寄与もまた同一となる必要がある。本実施形態では、レーザアレイ14から射出する各ビームがコリメータ光軸と平行に設定されるため,コリメータの像側焦点で各ビームの主光線が交わる。よってコリメータの像側焦点近傍にアパーチャ15と1/2波長板12を設置することで、各ビームに対し与える偏光制御と回折の影響が同一となる。
For the same reason, in order to obtain the same beam diameter on the scanned surface for a plurality of beams, the contribution of the
図8には本発明の第3実施形態に係る光走査装置の偏光手段が示されている。 FIG. 8 shows polarization means of an optical scanning device according to the third embodiment of the present invention.
図8(a)に示すように、アパーチャ15で絞ったビームの一部分に1/2波長板12を入れることで、1/2波長板12が入った部分のビームの偏光方向をビームの他の部分(1/2波長板が入っていない部分)に対しておよそ90°回転させている。つまり元々左右方向(図中手前/奥)だった偏光方向は1/2波長板12によって図中上下方向に変えられる。このときの1/2波長板12の進相軸((b)(c)中の矢印)は入射ビームの偏光方向に対しておよそ45°の傾きを有して設置される。以上の点は第1および第2実施形態と同様である。
As shown in FIG. 8 (a), by inserting a half-
本実施形態においては、1/2波長板12によって偏光を回転させる領域の面積を可変とすることにより、被走査面でのビーム径d3を制御可能とする。
In the present embodiment, the beam diameter d3 on the surface to be scanned can be controlled by making the area of the region where the polarization is rotated by the half-
すなわち図8(b)(c)に示すように、ビームの外側から1/2波長板12を挿入し、その挿入量を微動装置19によって調整することで、偏光を回転させる領域を調整可能としている。1/2波長板12が取り付けられた微動装置19によって、1/2波長板は図中上下方向にスライドし任意の位置で固定されるので、偏光を回転させる領域を可変とすることができる。
That is, as shown in FIGS. 8B and 8C, the half-
本発明は上記の構成とすることにより、アパーチャ開口径を3倍に拡げて透過光量を3倍としても被走査面上のビーム径は1/3とはならず,ほぼ同一のビーム径を得ることができた。1/2波長板自体の透過率は90%であるため,実質的に2.70倍(=3倍×0.9)の光量を被走査面で得ることが可能となった。 In the present invention, the beam diameter on the scanned surface is not reduced to 1/3 and the substantially same beam diameter can be obtained even if the aperture opening diameter is tripled and the amount of transmitted light is tripled. I was able to. Since the transmittance of the half-wave plate itself is 90%, it is possible to obtain a light amount of 2.70 times (= 3 times × 0.9) on the surface to be scanned.
すなわち光学系の透過効率を高く保ちながら、被走査面でのビーム間隔とビーム径の比を自由に設定することが可能となり、ビーム径を小さく設定したときに発生する浅い焦点深度に起因するビームデフォーカスの問題を回避でき,高い画質の画像を安定して得ることができる。 In other words, while maintaining the transmission efficiency of the optical system high, it is possible to freely set the ratio between the beam interval and the beam diameter on the surface to be scanned, and the beam caused by the shallow depth of focus generated when the beam diameter is set small. The defocus problem can be avoided, and high-quality images can be obtained stably.
さらに1/2波長板12の開口幅またはアパーチャ15の開口幅のどちらか一方を調整することで被走査面でのビーム径を自由に調整でき、走査光学系の調整工数を削減することが可能となった。
Furthermore, by adjusting either the aperture width of the half-
また本実施形態ではレーザアレイ14の個々の光源に対応させてレンズアレイを設置する必要が無くなり,大幅な調整工数の簡略化ができた。また、精密なレンズアレイといった高価な部品が必要ないため、部品コストを低減することもできる。
In this embodiment, it is not necessary to install a lens array corresponding to each light source of the
10 光走査装置
12 1/2波長板
14 レーザアレイ
15 アパーチャ
16 コリメータレンズ
18 第1シリンダレンズ
19 微動装置
20 ポリゴンミラー
22 fθレンズ
24 第2シリンダレンズまたはシリンダミラー
26 第3シリンダレンズまたはシリンダミラー
28 感光体
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数のビームを露光面上に結像させる光学系と、
を備えた光走査装置であって、
前記光学系の光路中に前記ビームの一部を偏光する偏光手段を設けたことを特徴とする光走査装置。
A laser light source that emits a plurality of beams;
An optical system for imaging the plurality of beams on an exposure surface;
An optical scanning device comprising:
An optical scanning device characterized in that polarizing means for polarizing a part of the beam is provided in the optical path of the optical system.
The optical scanning apparatus according to claim 1, wherein the polarization unit is provided at a position that is not optically conjugate with the exposure surface.
3. The optical scanning device according to claim 1, wherein the polarizing means is a transmissive half-wave plate.
4. The optical scanning device according to claim 1, wherein the beam is incident on the polarization unit as substantially parallel collimated light.
5. The optical scanning device according to claim 1, wherein the polarization unit is provided at a position where the principal rays of the plurality of beams substantially intersect in the optical path.
6. The optical scanning device according to claim 1, wherein an aperture for limiting a beam diameter is provided in the optical path.
The optical scanning apparatus according to claim 6, wherein the aperture is provided in the vicinity of the polarization unit.
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-
2005
- 2005-02-22 JP JP2005045885A patent/JP2006234956A/en active Pending
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