JP3648388B2 - マルチビーム走査装置およびその光源ユニット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マルチビーム走査装置およびその光源ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の発光部からの複数のビームを共通の光学系を介して被走査面に導き、副走査方向に互いに分離した複数のスポットとして集光せしめ、上記光学系に含まれる光偏向器により上記複数ビームを同時に偏向せしめ、上記複数のスポットにより複数ラインを同時走査する方式のマルチビーム走査装置の実現が意図されている。
図２（ａ）は、マルチビーム走査装置の１例を示している。光源装置１０からは２本のビームが同時に放射される。これら２本のビームは共に平行光束であって、シリンドリカルレンズ１２により副走査対応方向（光源から被走査面に至る光路上で副走査方向と対応する方向）に集束され、光偏向器である回転多面鏡１４の偏向反射面の近傍に主走査対応方向（光源から被走査面に至る光路上で主走査方向と対応する方向）に長い線像としてそれぞれ結像し、偏向反射面により反射されると、回転多面鏡１４の等速回転に伴い等角速度的に偏向し、結像機能を有するｆθミラー１６に入射して反射され、ミラー１８により折り返されると、樽型トロイダル面を有する長尺トロイダルレンズ２０を透過し、ミラー２２により光路を折り曲げられ、光導電性の感光体２４の（被走査面の実体を成す）感光面に入射する。
ｆθミラー１６と長尺トロイダルレンズ２０とは共働して、各ビームを被走査面上にスポットとして集光させる。光源装置１０からの各ビームは平行光束であり、回転多面鏡の偏向反射面位置に、主走査対応方向に長い線像として結像するから、偏向ビームは、主走査対応方向には平行光束、副走査対応方向には発散光束であり、ｆθミラー１６は主として各偏向ビームを主走査対応方向において被走査面上に結像させる機能と、スポットによる光走査を等速化する機能（ｆθ機能）とを有する。長尺トロイダルレンズ２０は、ｆθミラー１６と共働して、各偏向ビームを、副走査対応方向において被走査面上に結像させる機能を有する。
即ち、ｆθミラー１６と長尺トロイダルレンズ２０とは、副走査対応方向において、偏向反射面近傍と被走査面位置とを幾何光学的な共役関係とする機能を有する。従って、図２（ａ）のマルチビーム走査装置は、回転多面鏡１４における「面倒れ」を補正する機能を有する。
【０００３】
図２（ｂ）は（ａ）に示した光源装置１０の「具体的構成の１例」を説明図的に示している。光源としての半導体レーザ１０１からのビームはカップリングレンズ１０３により、半導体レーザ１０２からのビームはカップリングレンズ１０４により、それぞれ以後の光学系にカップリングされ、カップリングされた各ビームは「平行光束」となる。カップリングされた各ビームは、ビーム合成手段１０５により合成される。
ビーム合成手段１０５は、１／２波長板１０５１とプリズム１０５２を一体化して成り、プリズム１０５２は偏光分離膜１０５３を有する。偏光分離膜１０５３はＰ偏光を透過させ、Ｓ偏光を反射する。
半導体レーザ１０１，１０２からのレーザビームは「偏光分離膜１０５３に対してＰ偏光となる」ように放射される。従って、カップリングレンズ１０３によりカップリングされたビームは、プリズム１０５２に入射すると、偏光分離膜１０５３をそのまま透過する。カップリングレンズ１０４によりカップリングされたビームは、１／２波長板１０５１を透過することにより偏光面を９０度旋回され、偏光分離膜１０５３に対してＳ偏光となる。このビームは、プリズム１０５２のプリズム面により全反射され、次いで、偏光分離膜１０５３により反射されてプリズム１０５２から射出する。かくして、半導体レーザ１０１，１０２からの各ビームが合成される。カップリングレンズ１０３，１０４の光軸は互いに平行であり、これら光軸の距離は、ビーム合成手段１０５でビーム合成したとき、各カップリングレンズ１０３，１０４の光軸が、互いに合致するように定められている。
【０００４】
プリズム１０５から射出する各ビームは何れも直線偏光状態にあり、偏光面が互いに９０度をなしている。前記「共通の光学系」には、回転多面鏡１４の偏向反射面や、ｆθミラー１６、ミラー１８，２２が、反射面として含まれる。周知の如く、反射面による反射率は、反射角に応じて変化するが、反射面に対してＳ偏光であるかＰ偏光であるかによっても反射率が変化するので、偏光状態による反射率の変動（スポットの強度変動である「シェーディング」の原因となる）を防止するため、合成された各ビームの偏光状態を円偏光にするための（各ビームに共通の）１／４波長板（図示されず）が、光源装置１０の内部または光源装置１０とシリンドリカルレンズ１２との間に配備される。また、被走査面上に集光するスポットの形状を適当な形状とするため、合成された各ビームを「ビーム整形」する必要があり、このビーム整形のための（各ビームに共通の）アパーチュア（図示されず）が光源装置の内部あるいは適宜の位置に配備される。
【０００５】
前述のように、カップリングレンズ１０３，１０４は、ビーム合成手段１０５によるビーム合成により「これらレンズの光軸が合致する」ように配備されているから、半導体レーザ１０１，１０２の発光部を対応するカップリングレンズの光軸上に配備すれば、これら半導体レーザ１０１，１０２からのビームのスポットは被走査面上で互いに重なりあう。そこで、一方もしくは双方の半導体レーザの発光部を、対応するカップリングレンズの光軸に対して微小距離ずらすと、各ビームの形成するスポットは被走査面上で互いにずれる。
【０００６】
図２（ｃ）は、被走査面上の２つのスポットＳＰ１，ＳＰ２の関係を示している。図の左右方向が「主走査方向」、上下方向が「副走査方向」である。
ビーム合成手段１０５により合成された状態における２つの発光部の間隔を、主走査対応方向にｄｍ、副走査対応方向にｄｓとし、カップリングレンズ、シリンドリカルレンズ１２、ｆθミラー１６と長尺トロイダルレンズ２０、即ち、発光部と被走査面との間にある光学系の合成の結像倍率を、主走査対応方向につきβｍ、副走査対応方向につきβｓとすると、図２（ｃ）にけるスポットＳＰ１，ＳＰ２の主走査方向の間隔：Ｌｍ、副走査方向の間隔：Ｌｓは、それぞれ、Ｌｍ＝βｍ・ｄｍ、副走査方向の間隔：Ｌｓ＝βｓ・ｄｓである。
そこで、図２（ａ）に戻って、光源装置１０を全体として（カップリングレンズ１０３の光軸を軸として）回転調整可能とし、光源装置１０を全体として回転させることにより、スポットＳＰ１，ＳＰ２の副走査方向の分離量：Ｌｓを調整することができる。上記分離量：Ｌｓは、同時に走査される２ラインのピッチであるから、これを変化させることにより、マルチビーム走査による書込みにおける「書込み密度」を変化させることができる。即ち、密度切り換えを行うときは「密度切り換え信号」を角度制御部（コンピュータ等）２６に入力し、角度制御部２６によりモータ２８の回転駆動を制御して所望の密度を実現する。
「書込み信号」は、図２（ｂ）に示すように、書込制御部３０（コンピュータ等）を介してＬＤ駆動部３２に送られ、ＬＤ駆動部３２は、奇数ラインの書込み信号により半導体レーザ１０１の発光を変調制御し、偶数ラインの書込み信号により半導体レーザ１０２の発光を変調制御する。
光走査を開始するに先立ち、各ビームは図示されない同期光検出手段により検出され、その検出結果に基づき、各ビームによる書込み開始のタイミングが決定される。
図２（ｃ）に示すスポットＳＰ１，ＳＰ２の主走査方向の分離量：Ｌｍは、各スポットを「同一の検出部で独立して検出できる程度の大きさ」に分離するように設定される。
【０００７】
図３（ａ）は、図２のマルチビーム走査装置の光源装置１０において、半導体レーザとカップリングレンズの保持用に意図された「ホルダ」を示している。
ホルダ５０の板状の基部５１に直交するように、２つの棚状部５０１，５０２が突設され、これら棚状部５０１，５０２にそれぞれ、カップリングレンズ１０３，１０４が配備される。各半導体レーザは、基部５１に穿設された穴５０３，５０４に、基部５１の裏面側から圧入固定され、各発光部からのビームは、穴５０３，５０４を抜けてカップリングレンズ１０３，１０４に入射する。
このように各半導体レーザとカップリングレンズ１０３，１０４を保持したホルダ５０は、光源装置のケーシング（図示されず。ビーム合成手段を固定的に設けられている）に、板状基部５１の４隅の螺子穴により螺子（図示されず）で固定される。
ホルダ５０における棚状部５０１，５０２と、半導体レーザ圧入用の穴５０３，５０４の位置関係は、半導体レーザの発光部位置とカップリングレンズの光軸との位置関係を考慮して、半導体レーザを穴５０３，５０４に圧入し、カップリングレンズを棚状部に適正に配備すれば、設計上の位置関係が実現されるように定められている。
周知の如く、半導体レーザは、半導体レーザチップをパッケージに装備したものである。図４を参照すると、図４（ａ）の上の図は、半導体レーザをパッケージの正面側から見た状態を示している。図４（ａ）の下の図は、（ａ）の上の図のａ−ａ断面を示している。パッケージ１の底部から突設された棚状保持部２に半導体レーザチップ５が位置決めされて接着されている。この接着は、半導体レーザチップにおける活性層が棚状保持部２の表面と平行になるように行われる。
半導体レーザ１における発光部６は、半導体レーザチップ５の活性層の中央部にある。この発光部は、設計上は、パッケージ１の中心位置であるが、実際には製造上の誤差や接着時の誤差等により、中心位置からずれる。この「ずれ」は主として、半導体レーザチップ５における活性層に直交する方向（この方向を示すために、パッケージ１にはマーク７が記されている）において生じる。
【０００８】
半導体レーザにおける発光部の位置誤差（パッケージ中央部からのずれ量）は±５０μｍ程度であり、その「バラツキ」はロットごとに偏りが見られる。
ここで、半導体レーザにおける「パッケージ半径方向の向き」を以下のように定義する。即ち、「パッケージ半径方向の向き」は、図４（ａ）の上の図において、発光部６を通り、棚状保持部２の表面に直交する方向のうちで、発光部６から棚状部２へ向かう向きを言うものとする。図４（ａ）においては、従って、発光部を通り図面右側へ向かう向きが「パッケージ半径方向の向き」になる。
半導体レーザから放射されるビームにおける偏光面は、活性層に平行な方向であるので、図２に示したようなビーム合成手段を用いる場合、パッケージ半径方向の向きとして許容されるのは、図３の如きホルダ５０では、棚状部５０１，５０２に直交する方向に限られてしまう。
上記のように、発光部の位置ずれのある半導体レーザを、図３のホルダ５０に保持させた場合、上記位置ずれにより、半導体レーザの発光部とカップリングレンズの光軸との位置関係のずれを生じる。このような位置関係のずれの補正は、図３（ｂ）に示すように、カップリングレンズ１０３，１０４を棚状部５０１，５０２に接着する接着剤層８Ａ，８Ｂの厚み：Δ１，Δ２を調整することにより行われる。
【０００９】
ところで、図４（ｂ）に示す２つの半導体レーザ１０１，１０２が、図のように、「パッケージ半径方向の向き」を互いに逆向きにして、ホルダに組付けられた場合を考えると、仮に、各半導体レーザに＋５０μｍの「発光部の位置ずれ」があると、半導体レーザ１０１，１０２の発光部の相対的なずれ：Δは１００μｍになる。このような場合に、図３（ｂ）に示した接着剤層８Ａ，８Ｂの層厚：Δ１，Δ２の調整で補正を行うと、層厚：Δ１，Δ２の差が、上記原因のみで１００μｍになってしまう。接着剤層８Ａ，８Ｂの層厚に、このような大きな差があると、カップリングレンズの「光軸位置調整」が容易でなくなる。また、光源ユニットがマルチビーム走査装置に組み込まれた状態で、温・湿度が変化したとき、接着剤層の層厚変化量が異なるため、被走査面上におけるスポットの相対的な位置関係が変化し、記録画像に悪影響がでてしまう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、マルチビーム走査装置における、上記カップリングレンズの位置調整の面倒を軽減し、環境変化の影響を有効に軽減することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の光源ユニットは「複数の発光部からの複数のビームを共通の光学系を介して被走査面に導き、副走査方向に互いに分離した複数のスポットとして集光せしめ、上記光学系に含まれる光偏向器により複数ビームを同時に偏向せしめ、複数のスポットにより複数ラインを同時走査する方式のマルチビーム走査装置において用いられる光源装置の一部」であって、複数個の半導体レーザと、複数のカップリングレンズと、ホルダとを有する。
「複数の半導体レーザ」は、その個々が光源として用いられる。
「複数のカップリングレンズ」は、その個々が各半導体レーザに対応し、対応する半導体レーザからのビームを以後の光学系にカップリングする。カップリング作用は、カップリングされたビームが「実質的な平行光束」となるようにする「コリメート作用」でも良いし、光学系の設計如何によっては、カップリングされたビームが弱い発散性の光束になるようにすることもできるし、弱い集束性の光束となるようにすることもできる。
「ホルダ」は、複数個の半導体レーザと、複数のカップリングレンズとを保持する。該ホルダは、複数の半導体レーザを所定の位置に圧入されて固定的に保持する板状基部と、この板状基部に略直交するように張り出した棚状部とを有する一体構造であって、棚状部に複数のカップリングレンズが、接着剤により位置調整されつつ固設される。複数個の半導体レーザは、ホルダに対し「パッケージ半径方向の向きが同じになる」ようにしてホルダに圧入される。
【００１２】
ホルダに保持させる半導体レーザの個数は、２個とすることができるが、勿論、３以上の半導体レーザ（および３以上のカップリングレンズ）をホルダに保持させることもできる。
ホルダの棚状部にはまた、各カップリングレンズによりカップリングされた各ビームを合成するビーム合成手段を保持させることができる。ビーム合成手段としては種々の方式のものが可能であり、ミラーと半透鏡を組み合わせたものを用いることにより容易に３以上のビームを合成することもできる。
請求項１記載の光源ユニットでは、ホルダに保持される半導体レーザが２個であり、ホルダの棚状部に、２個のカップリングレンズと共に「反射面と偏光分離膜とを有するプリズムと、一方のビームの偏光面を９０度旋回させる１／２波長板とを有し、各ビームの偏光状態を利用してビーム合成を行う」ビーム合成手段が保持される。
【００１３】
請求項１記載の光源ユニットにおいては、アパーチュアおよび／または１／４波長板を、ホルダの棚状部に保持させることができる（請求項２）。
「アパーチュア」は、ビーム合成手段により合成された複数のビームの個々に対してビーム整形を行うためのものである。
「１／４波長板」は、複数のビームの偏光状態を円偏光に変換するためのものである。
アパーチュアおよび／または１／４波長板は「各ビームに共通」である。
請求項２記載の光源ユニットにおいて、各半導体レーザは、半導体レーザチップを接着固定された棚状保持部が、ホルダの棚状部の側に位置するように、パッケージ半径方向の向きを定めることができる（請求項３）。
上記請求項１〜３の任意の１に記載の光源ユニットにおいて、ホルダにおける半導体レーザの圧入部の個々を「板状基部の裏面側へ突出した円筒状」とし、各圧入部の円筒形状の外周部に「補強リブを兼ねた放熱フィン」を形成することができる（請求項４）。
請求項５記載の光源ユニットは、複数の発光部からの複数のビームを共通の光学系を介して被走査面に導き、副走査方向に互いに分離した複数のスポットとして集光せしめ、上記光学系に含まれる光偏向器により上記複数ビームを同時に偏向せしめ、上記複数のスポットにより複数ラインを同時走査する方式のマルチビーム走査装置において、複数個の半導体レーザと、各半導体レーザに対応し、対応する半導体レーザからのビームを以後の光学系にカップリングする複数のカップリングレンズと、上記複数個の半導体レーザと複数のカップリングレンズとを保持するホルダとを有し、該ホルダは、上記複数の半導体レーザを、パッケージの外径より大きい間隔を隔して、所定の位置に圧入されて固定的に保持する板状基部と、この板状基部に略直交するように張り出した棚状部とを有する一体構造であって、上記棚状部に上記複数のカップリングレンズが、接着剤により位置調整されつつ固設され、上記複数個の半導体レーザは、上記ホルダに対し、パッケージ半径方向の向きが同じになるようにしてホルダに圧入されたことを特徴とする。
上記「パッケージの外径」は、板状基部に圧入されるパッケージ部分の外径である。
また、請求項６記載の光源ユニットは、請求項５記載の光源ユニットにおいて、ホルダにおける半導体レーザの圧入部の個々が、板状基部の裏面側へ突出した円筒状であり、各圧入部の円筒形状の外周部に、補強リブを兼ねた放熱フィンを有することを特徴とする。
この発明のマルチビーム走査装置は「複数の発光部からの複数のビームを共通の光学系を介して被走査面に導き、副走査方向に互いに分離した複数のスポットとして集光せしめ、上記光学系に含まれる光偏向器により上記複数ビームを同時に偏向せしめ、複数のスポットにより複数ラインを同時走査する方式のマルチビーム走査装置」であって、上記請求項１〜６の任意の１に記載の光源ユニットを有することを特徴とする（請求項７）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明のマルチビーム走査装置における光源ユニットの実施の１形態を説明するための図である。繁雑を避けるため、混同の虞れが無いと思われるものについては図２，３におけると同一の符号を用いた。
図１（ａ）は、光源ユニットをホルダにおける棚状部に直交する方向から見た状態を示す。ホルダ６０は、２個の半導体レーザと２個のカップリングレンズとビーム合成手段を保持する部材で、板状基部６１と棚状部６２とを有する。板状基部６１は、半導体レーザ取付け用の取付け孔６３，６４を穿設されている。
図１（ｂ）は図１（ａ）の状態を図の下側から見た状態である。図は「一部断面図」で、図中にハッチを施した部分が断面である。取付け孔６３（図示されていないが取付穴６４も）は板状基部６１を貫通し、半導体レーザ１０１，１０２はそれぞれ取付け孔６３，６４に基部裏側から圧入固定されている。この実施の形態では図示の如く、圧入された半導体レーザ１０１，１０２の間隔は、圧入されるパッケージ部分の外径よりも大きい。
棚状部６２は、板状基部６１に保持された半導体レーザ１０１，１０２の配列方向に略平行で、板状基部６１に直交するように張り出し、板状基部６１と一体構造である。
【００１５】
ビーム合成手段１０５は「図２に示したものと同様のもの」で、図１（ａ）に示すように、反射面１０５０と偏光分離膜１０５３を有するプリズム１０５２と、一方のビームの偏光面を９０度旋回させる１／２波長板１０５１とを有し「各ビームの偏光状態を利用してビーム合成を行う」ものである。
光源ユニットを組み立てるに当っては、先ず、前述の如く、半導体レーザ１０１，１０２を取付け孔６３，６４にそれぞれ圧入固定する。
次に、棚状部６２のビーム合成手段配備領域に光硬化性の接着剤、例えば「紫外線硬化樹脂」を塗布し、この部分にビーム合成手段１０５を配備し、半導体レーザ１０１，１０２に対して位置調整を行い、調整が完了したら紫外光を照射して樹脂を硬化させ、ビーム合成手段１０５をホルダ６０に固定する。
次に、各ビームに共通に設けられ、各ビームのビーム整形を行うアパーチュアＡＰと１／４波長板７０を、図示の如くに設けて、棚状部６２に固定する。アパーチュアＡＰは「主走査対応方向に長い長方形の開口」を有し、各ビームは、この開口を通過することによりビーム周辺部分を遮断されてビーム整形される。
続いて、カップリングレンズ配備領域に紫外線硬化樹脂を塗布し、カップリングレンズ１０３，１０４を配備し、各カップリングレンズの光軸方向の位置（カップリングされたビームが平行ビームになるように調整する）を調整し、且つ、各カップリングレンズの光軸と、半導体レーザの発光部との位置関係が所定の関係を満たすように「接着剤層の厚さ」を調整し、調整終了後、紫外光を照射して各カップリングレンズを棚状部に固定する。
ホルダ６０への圧入に際して、半導体レーザ１０１，１０２は、図１（ｃ）に示すように「パッケージ半径方向の向きが同じになる」ように上記「向き」を揃えられる。この実施の形態においては、パッケージ半径方向の向きは、半導体レーザ１０１，１０２とも、図１（ｃ）で「下向き」であり、従って、圧入固定された半導体レーザ１０１，１０２において、半導体レーザチップ５を接着固定された棚状保持部２は、ホルダ６０の棚状部６２の側に位置することになる。
【００１６】
即ち、図１に示すマルチビーム走査装置における光源ユニットは、複数の発光部からの複数のビームを共通の光学系を介して被走査面に導き、副走査方向に互いに分離した複数のスポットとして集光せしめ、上記光学系に含まれる光偏向器により上記複数ビームを同時に偏向せしめ、上記複数のスポットにより複数ラインを同時走査する方式のマルチビーム走査装置において光源構成に用いられるものであって、複数個の半導体レーザ１０１，１０２と、各半導体レーザに対応し、対応する半導体レーザからのビームを以後の光学系にカップリングする複数のカップリングレンズ１０３，１０４と、複数個の半導体レーザと、複数のカップリングレンズとを保持するホルダ６０とを有し、ホルダ６０は、複数の半導体レーザ１０１，１０２を所定の位置に圧入されて固定的に保持する板状基部６１と、この板状基部に略直交するように張り出した棚状部６２とを有する一体構造であって、棚状部６２に複数のカップリングレンズ１０３，１０４が、接着剤により位置調整されつつ固設され、複数個の半導体レーザ１０１，１０２は、ホルダ６０に対し、パッケージ半径方向の向きが同じになるようにしてホルダ６０に圧入されたものである。
【００１７】
また、ホルダ６０に保持された半導体レーザの個数は２個であり、ホルダ６０の棚状部６２に、各カップリングレンズによりカップリングされたビームを合成するビーム合成手段１０５を有し、ビーム合成手段１０５は、反射面１０５０と偏光分離膜１０５３とを有するプリズム１０５２と、一方のビームの偏光面を９０度旋回させる１／２波長板１０５１とを有し、各ビームの偏光状態を利用してビーム合成を行うものである（請求項１）。 図１（ｃ）に示したように、半導体レーザ１０１，１０２は、ホルダ６０に対し、パッケージ半径方向の向きが同じになるようにしてホルダ６０に圧入されているので、各半導体レーザに「発光部の位置ずれ」があっても、これらは同一種の半導体レーザでは、殆どが同じ向きに発生するので、接着剤層８Ａ，８Ｂの厚さ：ΔＡ，ΔＢの差が、数１０μｍ以上に大きくなることはない。
従って、カップリングレンズの光軸位置調整が容易となり、光源ユニットがマルチビーム走査装置に組み込まれた状態で温・湿度が変化しても、被走査面上におけるスポットの相対的な位置関係が大きく変化することがない。
【００１８】
図１に示す実施の形態はまた、ビーム合成手段１０５により合成された複数のビームの個々に対してビーム整形を行う、各ビームに共通のアパーチュアＡＰ、および、複数のビームの偏光状態を円偏光にする、各ビームに共通の１／４波長板７０が、ホルダの棚状部６２に保持されている（請求項２）。
従って、この光源ユニットは、ビーム合成機能とともに、ビーム整形機能、シェーディング補正機能を有する。
【００１９】
そして、各半導体レーザ１０１，１０２は、半導体レーザチップ５を接着固定された棚状保持部２が、ホルダ６０の棚状部６２の側に位置するように、パッケージ半径方向の向きが定められている（請求項３）。
半導体レーザチップでは点灯に伴い熱が発生する。この熱はパッケージを通じてホルダ６０に伝わる。ホルダ６０に伝熱すると、棚状部６２には温度分布が発生するが、棚状部６２の上面（カップリングレンズを固定された側の面）は下面よりも熱源に近いため、温度が下面側より高くなり、従って、上記温度分布が生じたとき、棚状部６２は、図１（ｂ）において、ビーム合成手段６２を保持する端部側が下方に曲がるような「反り」を生じる。
一方、半導体レーザにおける棚状保持部２は、上記発熱の伝熱により、半導体レーザチップ５の接着面とは逆の面（裏面）の側へ向かうように「反り」を生じる。
図１の実施の形態とは逆に、半導体レーザ１０１，１０２の「パッケージ半径方向の向き」が、図１（ｃ）において上向きであるとすると、上記発熱に伴う棚状部６２の反りの向きと、棚状保持部２の反りの向きが互いに逆になるので、半導体レーザから放射される光束の光軸とカップリングレンズの光軸とが互いに離れる向きに角度を持ち、その結果、被走査面上の２つのスポットの主走査方向の間隔に影響がでるが、図１の実施例のように、半導体レーザチップ５を接着固定された棚状保持部２が、ホルダ６０の棚状部６２の側に位置するように、パッケージ半径方向の向きを定めると、前記発熱に伴う、棚状保持部２の反りと棚状部６２の反りとが同じ向きになるので、上記半導体レーザから放射される光束の光軸とカップリングレンズの光軸とのずれを有効に軽減できる。
【００２０】
図１（ｄ）は、ホルダ６０の裏面側の状態を示している。図１（ａ），（ｂ）に示したように、ホルダ６０における半導体レーザ１０１，１０２の圧入部の個々は、板状基部６１の裏面側へ突出した円筒状であるが、図１（ｄ）に示すように、各圧入部の円筒形状の外周部に「補強リブ」を兼ねた放熱フィン６０１，〜６０７が形成されている（請求項４、６）。このように放熱フィン６０１〜６０７を有することにより、半導体レーザで生じた熱を有効に放熱することにより、半導体レーザにおける温度上昇を有効に軽減することができ、また放熱フィンに補強リブを兼ねさせることにより、半導体レーザ圧入部に必要な強度を有効に維持することができる。半導体レーザの温度が大きく上昇すると、所謂「波長飛び」による発振波長の不連続な変化が生じ、光学系における色収差により、スポットの結像位置や結像形状が変化し、マルチビーム走査に影響を与えるが、上記放熱フィンによる冷却効果により、上記波長飛びを有効に防止できる。
【００２１】
図１に示した光源ユニットは、これを、適当なハウジングに装備して、図２のマルチビーム走査装置における光源装置として用いることができることは明らかである。従って、上述した光源ユニットを用いて構成した光源装置を、図２の光源装置１０として用いたものは、請求項７記載のマルチビーム走査装置の実施の１形態となる。
なお、上の実施の形態においては、ホルダの棚状部にビーム合成手段や、アパーチュア、１／４波長板を保持させたが、これらはホルダと別体、即ち、光源ユニットと別体とすることもできる。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、新規なマルチビーム走査装置およびマルチビーム走査装置における光源ユニットを実現できる。
この発明の光源ユニットは、上記の如く、複数の半導体レーザが、ホルダに対して、パッケージ半径方向の向きが同じになるようにしてホルダに圧入されるので、各半導体レーザに「発光部の位置ずれ」があっても、各カップリングレンズに対する接着剤層の厚さの差が小さくてすむ。従って、カップリングレンズの光軸位置調整が容易となり、光源ユニットがマルチビーム走査装置に組み込まれた状態で温・湿度が変化しても、被走査面上におけるスポットの相対的な位置関係が大きく変化することがない。
また、請求項３記載の発明では、半導体レーザチップの発熱に伴う、半導体レーザチップを接着固定された棚状保持部の反りとホルダの棚状部の反りとが同じ向きになるので、半導体レーザから放射される光束の光軸とカップリングレンズの光軸とが、上記反りにより大きくずれることがない。
請求項４，６記載の発明では、放熱フィンにより、半導体レーザで生じた熱を有効に放熱することにより、半導体レーザにおける温度上昇を有効に軽減することができ、所謂「波長飛び」による走査不全を有効に軽減もしくは防止することができる。
そして、この発明のマルチビーム走査装置は、上記の如き光源装置を用いることにより、環境変化に影響されにくいので、常に良好なマルチビーム走査を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の光源ユニットの実施の１形態を説明するための図である。
【図２】従来、実施が意図されているマルチビーム走査装置の１例を説明するための図である。
【図３】従来、意図されている光源ユニットを説明するための図である。
【図４】発明が解決しようとする課題を説明するための図である。
【符号の説明】
１０１，１０２ 半導体レーザ
１０３，１０４ カップリングレンズ
６０ ホルダ
６１ 板状基部
６２ 棚状部
【発明の属する技術分野】
この発明は、マルチビーム走査装置およびその光源ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の発光部からの複数のビームを共通の光学系を介して被走査面に導き、副走査方向に互いに分離した複数のスポットとして集光せしめ、上記光学系に含まれる光偏向器により上記複数ビームを同時に偏向せしめ、上記複数のスポットにより複数ラインを同時走査する方式のマルチビーム走査装置の実現が意図されている。
図２（ａ）は、マルチビーム走査装置の１例を示している。光源装置１０からは２本のビームが同時に放射される。これら２本のビームは共に平行光束であって、シリンドリカルレンズ１２により副走査対応方向（光源から被走査面に至る光路上で副走査方向と対応する方向）に集束され、光偏向器である回転多面鏡１４の偏向反射面の近傍に主走査対応方向（光源から被走査面に至る光路上で主走査方向と対応する方向）に長い線像としてそれぞれ結像し、偏向反射面により反射されると、回転多面鏡１４の等速回転に伴い等角速度的に偏向し、結像機能を有するｆθミラー１６に入射して反射され、ミラー１８により折り返されると、樽型トロイダル面を有する長尺トロイダルレンズ２０を透過し、ミラー２２により光路を折り曲げられ、光導電性の感光体２４の（被走査面の実体を成す）感光面に入射する。
ｆθミラー１６と長尺トロイダルレンズ２０とは共働して、各ビームを被走査面上にスポットとして集光させる。光源装置１０からの各ビームは平行光束であり、回転多面鏡の偏向反射面位置に、主走査対応方向に長い線像として結像するから、偏向ビームは、主走査対応方向には平行光束、副走査対応方向には発散光束であり、ｆθミラー１６は主として各偏向ビームを主走査対応方向において被走査面上に結像させる機能と、スポットによる光走査を等速化する機能（ｆθ機能）とを有する。長尺トロイダルレンズ２０は、ｆθミラー１６と共働して、各偏向ビームを、副走査対応方向において被走査面上に結像させる機能を有する。
即ち、ｆθミラー１６と長尺トロイダルレンズ２０とは、副走査対応方向において、偏向反射面近傍と被走査面位置とを幾何光学的な共役関係とする機能を有する。従って、図２（ａ）のマルチビーム走査装置は、回転多面鏡１４における「面倒れ」を補正する機能を有する。
【０００３】
図２（ｂ）は（ａ）に示した光源装置１０の「具体的構成の１例」を説明図的に示している。光源としての半導体レーザ１０１からのビームはカップリングレンズ１０３により、半導体レーザ１０２からのビームはカップリングレンズ１０４により、それぞれ以後の光学系にカップリングされ、カップリングされた各ビームは「平行光束」となる。カップリングされた各ビームは、ビーム合成手段１０５により合成される。
ビーム合成手段１０５は、１／２波長板１０５１とプリズム１０５２を一体化して成り、プリズム１０５２は偏光分離膜１０５３を有する。偏光分離膜１０５３はＰ偏光を透過させ、Ｓ偏光を反射する。
半導体レーザ１０１，１０２からのレーザビームは「偏光分離膜１０５３に対してＰ偏光となる」ように放射される。従って、カップリングレンズ１０３によりカップリングされたビームは、プリズム１０５２に入射すると、偏光分離膜１０５３をそのまま透過する。カップリングレンズ１０４によりカップリングされたビームは、１／２波長板１０５１を透過することにより偏光面を９０度旋回され、偏光分離膜１０５３に対してＳ偏光となる。このビームは、プリズム１０５２のプリズム面により全反射され、次いで、偏光分離膜１０５３により反射されてプリズム１０５２から射出する。かくして、半導体レーザ１０１，１０２からの各ビームが合成される。カップリングレンズ１０３，１０４の光軸は互いに平行であり、これら光軸の距離は、ビーム合成手段１０５でビーム合成したとき、各カップリングレンズ１０３，１０４の光軸が、互いに合致するように定められている。
【０００４】
プリズム１０５から射出する各ビームは何れも直線偏光状態にあり、偏光面が互いに９０度をなしている。前記「共通の光学系」には、回転多面鏡１４の偏向反射面や、ｆθミラー１６、ミラー１８，２２が、反射面として含まれる。周知の如く、反射面による反射率は、反射角に応じて変化するが、反射面に対してＳ偏光であるかＰ偏光であるかによっても反射率が変化するので、偏光状態による反射率の変動（スポットの強度変動である「シェーディング」の原因となる）を防止するため、合成された各ビームの偏光状態を円偏光にするための（各ビームに共通の）１／４波長板（図示されず）が、光源装置１０の内部または光源装置１０とシリンドリカルレンズ１２との間に配備される。また、被走査面上に集光するスポットの形状を適当な形状とするため、合成された各ビームを「ビーム整形」する必要があり、このビーム整形のための（各ビームに共通の）アパーチュア（図示されず）が光源装置の内部あるいは適宜の位置に配備される。
【０００５】
前述のように、カップリングレンズ１０３，１０４は、ビーム合成手段１０５によるビーム合成により「これらレンズの光軸が合致する」ように配備されているから、半導体レーザ１０１，１０２の発光部を対応するカップリングレンズの光軸上に配備すれば、これら半導体レーザ１０１，１０２からのビームのスポットは被走査面上で互いに重なりあう。そこで、一方もしくは双方の半導体レーザの発光部を、対応するカップリングレンズの光軸に対して微小距離ずらすと、各ビームの形成するスポットは被走査面上で互いにずれる。
【０００６】
図２（ｃ）は、被走査面上の２つのスポットＳＰ１，ＳＰ２の関係を示している。図の左右方向が「主走査方向」、上下方向が「副走査方向」である。
ビーム合成手段１０５により合成された状態における２つの発光部の間隔を、主走査対応方向にｄｍ、副走査対応方向にｄｓとし、カップリングレンズ、シリンドリカルレンズ１２、ｆθミラー１６と長尺トロイダルレンズ２０、即ち、発光部と被走査面との間にある光学系の合成の結像倍率を、主走査対応方向につきβｍ、副走査対応方向につきβｓとすると、図２（ｃ）にけるスポットＳＰ１，ＳＰ２の主走査方向の間隔：Ｌｍ、副走査方向の間隔：Ｌｓは、それぞれ、Ｌｍ＝βｍ・ｄｍ、副走査方向の間隔：Ｌｓ＝βｓ・ｄｓである。
そこで、図２（ａ）に戻って、光源装置１０を全体として（カップリングレンズ１０３の光軸を軸として）回転調整可能とし、光源装置１０を全体として回転させることにより、スポットＳＰ１，ＳＰ２の副走査方向の分離量：Ｌｓを調整することができる。上記分離量：Ｌｓは、同時に走査される２ラインのピッチであるから、これを変化させることにより、マルチビーム走査による書込みにおける「書込み密度」を変化させることができる。即ち、密度切り換えを行うときは「密度切り換え信号」を角度制御部（コンピュータ等）２６に入力し、角度制御部２６によりモータ２８の回転駆動を制御して所望の密度を実現する。
「書込み信号」は、図２（ｂ）に示すように、書込制御部３０（コンピュータ等）を介してＬＤ駆動部３２に送られ、ＬＤ駆動部３２は、奇数ラインの書込み信号により半導体レーザ１０１の発光を変調制御し、偶数ラインの書込み信号により半導体レーザ１０２の発光を変調制御する。
光走査を開始するに先立ち、各ビームは図示されない同期光検出手段により検出され、その検出結果に基づき、各ビームによる書込み開始のタイミングが決定される。
図２（ｃ）に示すスポットＳＰ１，ＳＰ２の主走査方向の分離量：Ｌｍは、各スポットを「同一の検出部で独立して検出できる程度の大きさ」に分離するように設定される。
【０００７】
図３（ａ）は、図２のマルチビーム走査装置の光源装置１０において、半導体レーザとカップリングレンズの保持用に意図された「ホルダ」を示している。
ホルダ５０の板状の基部５１に直交するように、２つの棚状部５０１，５０２が突設され、これら棚状部５０１，５０２にそれぞれ、カップリングレンズ１０３，１０４が配備される。各半導体レーザは、基部５１に穿設された穴５０３，５０４に、基部５１の裏面側から圧入固定され、各発光部からのビームは、穴５０３，５０４を抜けてカップリングレンズ１０３，１０４に入射する。
このように各半導体レーザとカップリングレンズ１０３，１０４を保持したホルダ５０は、光源装置のケーシング（図示されず。ビーム合成手段を固定的に設けられている）に、板状基部５１の４隅の螺子穴により螺子（図示されず）で固定される。
ホルダ５０における棚状部５０１，５０２と、半導体レーザ圧入用の穴５０３，５０４の位置関係は、半導体レーザの発光部位置とカップリングレンズの光軸との位置関係を考慮して、半導体レーザを穴５０３，５０４に圧入し、カップリングレンズを棚状部に適正に配備すれば、設計上の位置関係が実現されるように定められている。
周知の如く、半導体レーザは、半導体レーザチップをパッケージに装備したものである。図４を参照すると、図４（ａ）の上の図は、半導体レーザをパッケージの正面側から見た状態を示している。図４（ａ）の下の図は、（ａ）の上の図のａ−ａ断面を示している。パッケージ１の底部から突設された棚状保持部２に半導体レーザチップ５が位置決めされて接着されている。この接着は、半導体レーザチップにおける活性層が棚状保持部２の表面と平行になるように行われる。
半導体レーザ１における発光部６は、半導体レーザチップ５の活性層の中央部にある。この発光部は、設計上は、パッケージ１の中心位置であるが、実際には製造上の誤差や接着時の誤差等により、中心位置からずれる。この「ずれ」は主として、半導体レーザチップ５における活性層に直交する方向（この方向を示すために、パッケージ１にはマーク７が記されている）において生じる。
【０００８】
半導体レーザにおける発光部の位置誤差（パッケージ中央部からのずれ量）は±５０μｍ程度であり、その「バラツキ」はロットごとに偏りが見られる。
ここで、半導体レーザにおける「パッケージ半径方向の向き」を以下のように定義する。即ち、「パッケージ半径方向の向き」は、図４（ａ）の上の図において、発光部６を通り、棚状保持部２の表面に直交する方向のうちで、発光部６から棚状部２へ向かう向きを言うものとする。図４（ａ）においては、従って、発光部を通り図面右側へ向かう向きが「パッケージ半径方向の向き」になる。
半導体レーザから放射されるビームにおける偏光面は、活性層に平行な方向であるので、図２に示したようなビーム合成手段を用いる場合、パッケージ半径方向の向きとして許容されるのは、図３の如きホルダ５０では、棚状部５０１，５０２に直交する方向に限られてしまう。
上記のように、発光部の位置ずれのある半導体レーザを、図３のホルダ５０に保持させた場合、上記位置ずれにより、半導体レーザの発光部とカップリングレンズの光軸との位置関係のずれを生じる。このような位置関係のずれの補正は、図３（ｂ）に示すように、カップリングレンズ１０３，１０４を棚状部５０１，５０２に接着する接着剤層８Ａ，８Ｂの厚み：Δ１，Δ２を調整することにより行われる。
【０００９】
ところで、図４（ｂ）に示す２つの半導体レーザ１０１，１０２が、図のように、「パッケージ半径方向の向き」を互いに逆向きにして、ホルダに組付けられた場合を考えると、仮に、各半導体レーザに＋５０μｍの「発光部の位置ずれ」があると、半導体レーザ１０１，１０２の発光部の相対的なずれ：Δは１００μｍになる。このような場合に、図３（ｂ）に示した接着剤層８Ａ，８Ｂの層厚：Δ１，Δ２の調整で補正を行うと、層厚：Δ１，Δ２の差が、上記原因のみで１００μｍになってしまう。接着剤層８Ａ，８Ｂの層厚に、このような大きな差があると、カップリングレンズの「光軸位置調整」が容易でなくなる。また、光源ユニットがマルチビーム走査装置に組み込まれた状態で、温・湿度が変化したとき、接着剤層の層厚変化量が異なるため、被走査面上におけるスポットの相対的な位置関係が変化し、記録画像に悪影響がでてしまう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、マルチビーム走査装置における、上記カップリングレンズの位置調整の面倒を軽減し、環境変化の影響を有効に軽減することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の光源ユニットは「複数の発光部からの複数のビームを共通の光学系を介して被走査面に導き、副走査方向に互いに分離した複数のスポットとして集光せしめ、上記光学系に含まれる光偏向器により複数ビームを同時に偏向せしめ、複数のスポットにより複数ラインを同時走査する方式のマルチビーム走査装置において用いられる光源装置の一部」であって、複数個の半導体レーザと、複数のカップリングレンズと、ホルダとを有する。
「複数の半導体レーザ」は、その個々が光源として用いられる。
「複数のカップリングレンズ」は、その個々が各半導体レーザに対応し、対応する半導体レーザからのビームを以後の光学系にカップリングする。カップリング作用は、カップリングされたビームが「実質的な平行光束」となるようにする「コリメート作用」でも良いし、光学系の設計如何によっては、カップリングされたビームが弱い発散性の光束になるようにすることもできるし、弱い集束性の光束となるようにすることもできる。
「ホルダ」は、複数個の半導体レーザと、複数のカップリングレンズとを保持する。該ホルダは、複数の半導体レーザを所定の位置に圧入されて固定的に保持する板状基部と、この板状基部に略直交するように張り出した棚状部とを有する一体構造であって、棚状部に複数のカップリングレンズが、接着剤により位置調整されつつ固設される。複数個の半導体レーザは、ホルダに対し「パッケージ半径方向の向きが同じになる」ようにしてホルダに圧入される。
【００１２】
ホルダに保持させる半導体レーザの個数は、２個とすることができるが、勿論、３以上の半導体レーザ（および３以上のカップリングレンズ）をホルダに保持させることもできる。
ホルダの棚状部にはまた、各カップリングレンズによりカップリングされた各ビームを合成するビーム合成手段を保持させることができる。ビーム合成手段としては種々の方式のものが可能であり、ミラーと半透鏡を組み合わせたものを用いることにより容易に３以上のビームを合成することもできる。
請求項１記載の光源ユニットでは、ホルダに保持される半導体レーザが２個であり、ホルダの棚状部に、２個のカップリングレンズと共に「反射面と偏光分離膜とを有するプリズムと、一方のビームの偏光面を９０度旋回させる１／２波長板とを有し、各ビームの偏光状態を利用してビーム合成を行う」ビーム合成手段が保持される。
【００１３】
請求項１記載の光源ユニットにおいては、アパーチュアおよび／または１／４波長板を、ホルダの棚状部に保持させることができる（請求項２）。
「アパーチュア」は、ビーム合成手段により合成された複数のビームの個々に対してビーム整形を行うためのものである。
「１／４波長板」は、複数のビームの偏光状態を円偏光に変換するためのものである。
アパーチュアおよび／または１／４波長板は「各ビームに共通」である。
請求項２記載の光源ユニットにおいて、各半導体レーザは、半導体レーザチップを接着固定された棚状保持部が、ホルダの棚状部の側に位置するように、パッケージ半径方向の向きを定めることができる（請求項３）。
上記請求項１〜３の任意の１に記載の光源ユニットにおいて、ホルダにおける半導体レーザの圧入部の個々を「板状基部の裏面側へ突出した円筒状」とし、各圧入部の円筒形状の外周部に「補強リブを兼ねた放熱フィン」を形成することができる（請求項４）。
請求項５記載の光源ユニットは、複数の発光部からの複数のビームを共通の光学系を介して被走査面に導き、副走査方向に互いに分離した複数のスポットとして集光せしめ、上記光学系に含まれる光偏向器により上記複数ビームを同時に偏向せしめ、上記複数のスポットにより複数ラインを同時走査する方式のマルチビーム走査装置において、複数個の半導体レーザと、各半導体レーザに対応し、対応する半導体レーザからのビームを以後の光学系にカップリングする複数のカップリングレンズと、上記複数個の半導体レーザと複数のカップリングレンズとを保持するホルダとを有し、該ホルダは、上記複数の半導体レーザを、パッケージの外径より大きい間隔を隔して、所定の位置に圧入されて固定的に保持する板状基部と、この板状基部に略直交するように張り出した棚状部とを有する一体構造であって、上記棚状部に上記複数のカップリングレンズが、接着剤により位置調整されつつ固設され、上記複数個の半導体レーザは、上記ホルダに対し、パッケージ半径方向の向きが同じになるようにしてホルダに圧入されたことを特徴とする。
上記「パッケージの外径」は、板状基部に圧入されるパッケージ部分の外径である。
また、請求項６記載の光源ユニットは、請求項５記載の光源ユニットにおいて、ホルダにおける半導体レーザの圧入部の個々が、板状基部の裏面側へ突出した円筒状であり、各圧入部の円筒形状の外周部に、補強リブを兼ねた放熱フィンを有することを特徴とする。
この発明のマルチビーム走査装置は「複数の発光部からの複数のビームを共通の光学系を介して被走査面に導き、副走査方向に互いに分離した複数のスポットとして集光せしめ、上記光学系に含まれる光偏向器により上記複数ビームを同時に偏向せしめ、複数のスポットにより複数ラインを同時走査する方式のマルチビーム走査装置」であって、上記請求項１〜６の任意の１に記載の光源ユニットを有することを特徴とする（請求項７）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明のマルチビーム走査装置における光源ユニットの実施の１形態を説明するための図である。繁雑を避けるため、混同の虞れが無いと思われるものについては図２，３におけると同一の符号を用いた。
図１（ａ）は、光源ユニットをホルダにおける棚状部に直交する方向から見た状態を示す。ホルダ６０は、２個の半導体レーザと２個のカップリングレンズとビーム合成手段を保持する部材で、板状基部６１と棚状部６２とを有する。板状基部６１は、半導体レーザ取付け用の取付け孔６３，６４を穿設されている。
図１（ｂ）は図１（ａ）の状態を図の下側から見た状態である。図は「一部断面図」で、図中にハッチを施した部分が断面である。取付け孔６３（図示されていないが取付穴６４も）は板状基部６１を貫通し、半導体レーザ１０１，１０２はそれぞれ取付け孔６３，６４に基部裏側から圧入固定されている。この実施の形態では図示の如く、圧入された半導体レーザ１０１，１０２の間隔は、圧入されるパッケージ部分の外径よりも大きい。
棚状部６２は、板状基部６１に保持された半導体レーザ１０１，１０２の配列方向に略平行で、板状基部６１に直交するように張り出し、板状基部６１と一体構造である。
【００１５】
ビーム合成手段１０５は「図２に示したものと同様のもの」で、図１（ａ）に示すように、反射面１０５０と偏光分離膜１０５３を有するプリズム１０５２と、一方のビームの偏光面を９０度旋回させる１／２波長板１０５１とを有し「各ビームの偏光状態を利用してビーム合成を行う」ものである。
光源ユニットを組み立てるに当っては、先ず、前述の如く、半導体レーザ１０１，１０２を取付け孔６３，６４にそれぞれ圧入固定する。
次に、棚状部６２のビーム合成手段配備領域に光硬化性の接着剤、例えば「紫外線硬化樹脂」を塗布し、この部分にビーム合成手段１０５を配備し、半導体レーザ１０１，１０２に対して位置調整を行い、調整が完了したら紫外光を照射して樹脂を硬化させ、ビーム合成手段１０５をホルダ６０に固定する。
次に、各ビームに共通に設けられ、各ビームのビーム整形を行うアパーチュアＡＰと１／４波長板７０を、図示の如くに設けて、棚状部６２に固定する。アパーチュアＡＰは「主走査対応方向に長い長方形の開口」を有し、各ビームは、この開口を通過することによりビーム周辺部分を遮断されてビーム整形される。
続いて、カップリングレンズ配備領域に紫外線硬化樹脂を塗布し、カップリングレンズ１０３，１０４を配備し、各カップリングレンズの光軸方向の位置（カップリングされたビームが平行ビームになるように調整する）を調整し、且つ、各カップリングレンズの光軸と、半導体レーザの発光部との位置関係が所定の関係を満たすように「接着剤層の厚さ」を調整し、調整終了後、紫外光を照射して各カップリングレンズを棚状部に固定する。
ホルダ６０への圧入に際して、半導体レーザ１０１，１０２は、図１（ｃ）に示すように「パッケージ半径方向の向きが同じになる」ように上記「向き」を揃えられる。この実施の形態においては、パッケージ半径方向の向きは、半導体レーザ１０１，１０２とも、図１（ｃ）で「下向き」であり、従って、圧入固定された半導体レーザ１０１，１０２において、半導体レーザチップ５を接着固定された棚状保持部２は、ホルダ６０の棚状部６２の側に位置することになる。
【００１６】
即ち、図１に示すマルチビーム走査装置における光源ユニットは、複数の発光部からの複数のビームを共通の光学系を介して被走査面に導き、副走査方向に互いに分離した複数のスポットとして集光せしめ、上記光学系に含まれる光偏向器により上記複数ビームを同時に偏向せしめ、上記複数のスポットにより複数ラインを同時走査する方式のマルチビーム走査装置において光源構成に用いられるものであって、複数個の半導体レーザ１０１，１０２と、各半導体レーザに対応し、対応する半導体レーザからのビームを以後の光学系にカップリングする複数のカップリングレンズ１０３，１０４と、複数個の半導体レーザと、複数のカップリングレンズとを保持するホルダ６０とを有し、ホルダ６０は、複数の半導体レーザ１０１，１０２を所定の位置に圧入されて固定的に保持する板状基部６１と、この板状基部に略直交するように張り出した棚状部６２とを有する一体構造であって、棚状部６２に複数のカップリングレンズ１０３，１０４が、接着剤により位置調整されつつ固設され、複数個の半導体レーザ１０１，１０２は、ホルダ６０に対し、パッケージ半径方向の向きが同じになるようにしてホルダ６０に圧入されたものである。
【００１７】
また、ホルダ６０に保持された半導体レーザの個数は２個であり、ホルダ６０の棚状部６２に、各カップリングレンズによりカップリングされたビームを合成するビーム合成手段１０５を有し、ビーム合成手段１０５は、反射面１０５０と偏光分離膜１０５３とを有するプリズム１０５２と、一方のビームの偏光面を９０度旋回させる１／２波長板１０５１とを有し、各ビームの偏光状態を利用してビーム合成を行うものである（請求項１）。 図１（ｃ）に示したように、半導体レーザ１０１，１０２は、ホルダ６０に対し、パッケージ半径方向の向きが同じになるようにしてホルダ６０に圧入されているので、各半導体レーザに「発光部の位置ずれ」があっても、これらは同一種の半導体レーザでは、殆どが同じ向きに発生するので、接着剤層８Ａ，８Ｂの厚さ：ΔＡ，ΔＢの差が、数１０μｍ以上に大きくなることはない。
従って、カップリングレンズの光軸位置調整が容易となり、光源ユニットがマルチビーム走査装置に組み込まれた状態で温・湿度が変化しても、被走査面上におけるスポットの相対的な位置関係が大きく変化することがない。
【００１８】
図１に示す実施の形態はまた、ビーム合成手段１０５により合成された複数のビームの個々に対してビーム整形を行う、各ビームに共通のアパーチュアＡＰ、および、複数のビームの偏光状態を円偏光にする、各ビームに共通の１／４波長板７０が、ホルダの棚状部６２に保持されている（請求項２）。
従って、この光源ユニットは、ビーム合成機能とともに、ビーム整形機能、シェーディング補正機能を有する。
【００１９】
そして、各半導体レーザ１０１，１０２は、半導体レーザチップ５を接着固定された棚状保持部２が、ホルダ６０の棚状部６２の側に位置するように、パッケージ半径方向の向きが定められている（請求項３）。
半導体レーザチップでは点灯に伴い熱が発生する。この熱はパッケージを通じてホルダ６０に伝わる。ホルダ６０に伝熱すると、棚状部６２には温度分布が発生するが、棚状部６２の上面（カップリングレンズを固定された側の面）は下面よりも熱源に近いため、温度が下面側より高くなり、従って、上記温度分布が生じたとき、棚状部６２は、図１（ｂ）において、ビーム合成手段６２を保持する端部側が下方に曲がるような「反り」を生じる。
一方、半導体レーザにおける棚状保持部２は、上記発熱の伝熱により、半導体レーザチップ５の接着面とは逆の面（裏面）の側へ向かうように「反り」を生じる。
図１の実施の形態とは逆に、半導体レーザ１０１，１０２の「パッケージ半径方向の向き」が、図１（ｃ）において上向きであるとすると、上記発熱に伴う棚状部６２の反りの向きと、棚状保持部２の反りの向きが互いに逆になるので、半導体レーザから放射される光束の光軸とカップリングレンズの光軸とが互いに離れる向きに角度を持ち、その結果、被走査面上の２つのスポットの主走査方向の間隔に影響がでるが、図１の実施例のように、半導体レーザチップ５を接着固定された棚状保持部２が、ホルダ６０の棚状部６２の側に位置するように、パッケージ半径方向の向きを定めると、前記発熱に伴う、棚状保持部２の反りと棚状部６２の反りとが同じ向きになるので、上記半導体レーザから放射される光束の光軸とカップリングレンズの光軸とのずれを有効に軽減できる。
【００２０】
図１（ｄ）は、ホルダ６０の裏面側の状態を示している。図１（ａ），（ｂ）に示したように、ホルダ６０における半導体レーザ１０１，１０２の圧入部の個々は、板状基部６１の裏面側へ突出した円筒状であるが、図１（ｄ）に示すように、各圧入部の円筒形状の外周部に「補強リブ」を兼ねた放熱フィン６０１，〜６０７が形成されている（請求項４、６）。このように放熱フィン６０１〜６０７を有することにより、半導体レーザで生じた熱を有効に放熱することにより、半導体レーザにおける温度上昇を有効に軽減することができ、また放熱フィンに補強リブを兼ねさせることにより、半導体レーザ圧入部に必要な強度を有効に維持することができる。半導体レーザの温度が大きく上昇すると、所謂「波長飛び」による発振波長の不連続な変化が生じ、光学系における色収差により、スポットの結像位置や結像形状が変化し、マルチビーム走査に影響を与えるが、上記放熱フィンによる冷却効果により、上記波長飛びを有効に防止できる。
【００２１】
図１に示した光源ユニットは、これを、適当なハウジングに装備して、図２のマルチビーム走査装置における光源装置として用いることができることは明らかである。従って、上述した光源ユニットを用いて構成した光源装置を、図２の光源装置１０として用いたものは、請求項７記載のマルチビーム走査装置の実施の１形態となる。
なお、上の実施の形態においては、ホルダの棚状部にビーム合成手段や、アパーチュア、１／４波長板を保持させたが、これらはホルダと別体、即ち、光源ユニットと別体とすることもできる。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、新規なマルチビーム走査装置およびマルチビーム走査装置における光源ユニットを実現できる。
この発明の光源ユニットは、上記の如く、複数の半導体レーザが、ホルダに対して、パッケージ半径方向の向きが同じになるようにしてホルダに圧入されるので、各半導体レーザに「発光部の位置ずれ」があっても、各カップリングレンズに対する接着剤層の厚さの差が小さくてすむ。従って、カップリングレンズの光軸位置調整が容易となり、光源ユニットがマルチビーム走査装置に組み込まれた状態で温・湿度が変化しても、被走査面上におけるスポットの相対的な位置関係が大きく変化することがない。
また、請求項３記載の発明では、半導体レーザチップの発熱に伴う、半導体レーザチップを接着固定された棚状保持部の反りとホルダの棚状部の反りとが同じ向きになるので、半導体レーザから放射される光束の光軸とカップリングレンズの光軸とが、上記反りにより大きくずれることがない。
請求項４，６記載の発明では、放熱フィンにより、半導体レーザで生じた熱を有効に放熱することにより、半導体レーザにおける温度上昇を有効に軽減することができ、所謂「波長飛び」による走査不全を有効に軽減もしくは防止することができる。
そして、この発明のマルチビーム走査装置は、上記の如き光源装置を用いることにより、環境変化に影響されにくいので、常に良好なマルチビーム走査を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の光源ユニットの実施の１形態を説明するための図である。
【図２】従来、実施が意図されているマルチビーム走査装置の１例を説明するための図である。
【図３】従来、意図されている光源ユニットを説明するための図である。
【図４】発明が解決しようとする課題を説明するための図である。
【符号の説明】
１０１，１０２ 半導体レーザ
１０３，１０４ カップリングレンズ
６０ ホルダ
６１ 板状基部
６２ 棚状部
Claims (7)
- 複数の発光部からの複数のビームを共通の光学系を介して被走査面に導き、副走査方向に互いに分離した複数のスポットとして集光せしめ、上記光学系に含まれる光偏向器により上記複数ビームを同時に偏向せしめ、上記複数のスポットにより複数ラインを同時走査する方式のマルチビーム走査装置において、
複数個の半導体レーザと、
各半導体レーザに対応し、対応する半導体レーザからのビームを以後の光学系にカップリングする複数のカップリングレンズと、
上記複数個の半導体レーザと複数のカップリングレンズとを保持するホルダとを有し、
該ホルダは、上記複数の半導体レーザを所定の位置に圧入されて固定的に保持する板状基部と、この板状基部に略直交するように張り出した棚状部とを有する一体構造であって、上記棚状部に上記複数のカップリングレンズが、接着剤により位置調整されつつ固設され、
上記複数個の半導体レーザは、上記ホルダに対し、パッケージ半径方向の向きが同じになるようにしてホルダに圧入され、
上記半導体レーザの個数が２個であり、
ホルダの棚状部に、各カップリングレンズによりカップリングされたビームを合成するビーム合成手段を有し、
該ビーム合成手段は、反射面と偏光分離膜とを有するプリズムと、一方のビームの偏光面を９０度旋回させる１／２波長板とを有し、各ビームの偏光状態を利用してビーム合成を行うものであることを特徴とするマルチビーム走査装置における光源ユニット。 - 請求項１記載の光源ユニットにおいて、
ビーム合成手段により合成された複数のビームの個々に対してビーム整形を行う、各ビームに共通のアパーチュアおよび／または上記複数のビームの偏光状態を円偏光にする、各ビームに共通の１／４波長板が、ホルダの棚状部に保持されることを特徴とするマルチビーム走査装置における光源ユニット。 - 請求項２記載の光源ユニットにおいて、
各半導体レーザは、半導体レーザチップを接着固定された棚状保持部が、ホルダの棚状部の側に位置するように、パッケージ半径方向の向きが定められたことを特徴とするマルチビーム走査装置における光源ユニット。 - 請求項１〜３の任意の１に記載の光源ユニットにおいて、
ホルダにおける半導体レーザの圧入部の個々が、板状基部の裏面側へ突出した円筒状であり、各圧入部の円筒形状の外周部に、補強リブを兼ねた放熱フィンを有することを特徴とするマルチビーム走査装置における光源ユニット。 - 複数の発光部からの複数のビームを共通の光学系を介して被走査面に導き、副走査方向に互いに分離した複数のスポットとして集光せしめ、上記光学系に含まれる光偏向器により上記複数ビームを同時に偏向せしめ、上記複数のスポットにより複数ラインを同時走査する方式のマルチビーム走査装置において、
複数個の半導体レーザと、
各半導体レーザに対応し、対応する半導体レーザからのビームを以後の光学系にカップリングする複数のカップリングレンズと、
上記複数個の半導体レーザと複数のカップリングレンズとを保持するホルダとを有し、
該ホルダは、上記複数の半導体レーザを、パッケージの外径より大きい間隔を隔して、所定の位置に圧入されて固定的に保持する板状基部と、この板状基部に略直交するように張り出した棚状部とを有する一体構造であって、上記棚状部に上記複数のカップリングレ ンズが、接着剤により位置調整されつつ固設され、
上記複数個の半導体レーザは、上記ホルダに対し、パッケージ半径方向の向きが同じになるようにしてホルダに圧入されたことを特徴とするマルチビーム走査装置における光源ユニット。 - 請求項５記載の光源ユニットにおいて、
上記ホルダにおける半導体レーザの圧入部の個々が、板状基部の裏面側へ突出した円筒状であり、各圧入部の円筒形状の外周部に、補強リブを兼ねた放熱フィンを有することを特徴とするマルチビーム走査装置における光源ユニット。 - 複数の発光部からの複数のビームを共通の光学系を介して被走査面に導き、副走査方向に互いに分離した複数のスポットとして集光せしめ、上記光学系に含まれる光偏向器により上記複数ビームを同時に偏向せしめ、上記複数のスポットにより複数ラインを同時走査する方式のマルチビーム走査装置において、
請求項１〜６の任意の１に記載の光源ユニットを有することを特徴とするマルチビーム走査装置。
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