JP3670858B2 - Multi-beam light source device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置の光書込走査装置に適用され、特に、複数のレーザビームにより感光体等の被走査面上を同時に走査させるために用いられるマルチビーム光源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、光書込系に用いられる光走査装置において記録速度を向上させる手法として、偏向手段としてのポリゴンミラーの回転速度を上げる方法がある。しかし、この方法ではポリゴンモータの耐久性や騒音、振動、及び、レーザの変調速度等が問題となり、かつ、記録速度の向上にも限界がある。
【0003】
そこで、一度に複数本のレーザビームを走査して複数の記録ラインを同時に記録させるマルチビーム走査装置が提案されている。例えば、特開昭56−42248号公報に示されるように複数個の発光源(発光点)をモノリシックにアレイ状に配列させた半導体レーザアレイを光源として用いるようにしている。
【0004】
通常、半導体レーザの光出力は1走査ライン毎に画像領域外の走査時間を利用して、その光出力を検出し、フィードバック制御により印加電流量の設定が行われる。上述した公報例のような半導体レーザアレイでは光源(発光点)は複数であるものの、光出力を検出するセンサは共通であるため、光出力の検出〜フィードバックによる出力設定を時系列的に行なわざるを得ない。従って、半導体レーザアレイにおける光源数が多くなるに従い、この処理に要する時間が増加し、1走査毎の画像領域外の走査時間では間に合わなくなる可能性が大きい。間に合わない場合には、ページ間の走査時間を利用して上記の処理を行なうが、これでは、設定した印加電流量を長時間に渡って保持しなければならず、その間にレーザ出力が変動し画像濃度が変化してしまう可能性がある。
【0005】
この点、特開平7−72407号公報によれば、複数個の半導体レーザアレイの複数の発光源から射出されるレーザ光をプリズム等のビーム合成手段を用いて合成させ、恰も1つの光源から複数本のレーザ光が射出される如く構成したマルチビーム光源ユニットが提案されている。これによれば、1個の半導体レーザアレイに要求される発光点の数を半減させることができるので、これらの発光点の光出力の検出〜フィードバック制御による光出力の設定処理に要する処理時間も半減させることができる。よって、画像濃度の変動を最小限に抑えて、高品質な画像を得ることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
複数個の半導体レーザアレイの各々は、複数個の発光点に対して単一のコリメータレンズが配設されて、各発光点からのレーザ光は平行光束化して、走査光学系に入射させる構成とされる。ここに、走査光学系全体の副走査倍率によりビームスポット列の隣接ピッチが決定されることとなる。
【0007】
ところが、特開平7−72407号公報方式による場合、複数個の半導体レーザアレイ、対応するコリメータレンズ、及び、ビーム合成手段の組合せにおいて、プリズム中のビームスプリッタで合成した各半導体レーザアレイ間のビームスポット列の相対位置のずれを許容値内に抑えるには、その射出軸のアライメント精度やプリズムのビームスプリッタ面、反射面の角度精度に依存するしかなく、量産性の点で問題がある。
【0008】
そこで、本発明は、2個の半導体レーザアレイを用いる方式において、半導体レーザアレイ間のビームスポット列の位置合せ調整自在とし、この調整を容易かつ確実に行なうことができ、組立効率が向上するマルチビーム光源装置を提供することを目的とする。
【0009】
また、本発明は、上記目的をより高精度に行なえるマルチビーム光源装置を提供する。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、直線上に複数個の発光点を有する第1の半導体レーザアレイと、この第1の半導体レーザと同一構造の第2の半導体レーザアレイと、 前記第1の半導体レーザアレイから射出されるレーザ光をカップリングする第1のコリメータレンズと、前記第2の半導体レーザアレイから射出されるレーザ光をカップリングする第2のコリメータレンズと、第1の射出軸に対して複数個の発光点が副走査方向に離隔されるように対称に配列された前記第1の半導体レーザアレイと前記第1のカップリングレンズとを前記第1の射出軸上に配置させるとともに前記第1の射出軸に対して主走査方向に所定角度隔てた第2の射出軸に対して複数個の発光点が副走査方向に離隔されるように対称に配列された前記第2の半導体レーザアレイと前記第2のカップリングレンズとを前記第2の射出軸上に配置させ、前記第1の射出軸、前記第2の射出軸に直交する各面内において前記発光点の配列方向を各々定めて、これらの部材を一体に保持する支持部材と、前記第1の射出軸と前記第2の射出軸との軸間の中間位置を通るように定めた回動中心に直交する面内において回動調整自在となるように前記支持部材を保持するホルダ部材と、を備え、前記回動中心が、前記第1及び前記第2の半導体レーザアレイから出射される複数のレーザ光を走査して被走査面にビームスポットを形成するための走査光学系の光軸と合致するように定めたことを特徴とする。
【0011】
従って、ホルダ部材を走査光学系の光軸を回動中心として回動調整するだけの単純な作業で第1,2の半導体レーザアレイの各発光点によるビームスポット列間の副走査相対位置の調整が可能となり、組立効率が向上する。
【0012】
請求項2記載の発明は、直線上に複数個の発光点を有する第1の半導体レーザアレイと、この第1の半導体レーザと同一構造の第2の半導体レーザアレイと、前記第1の半導体レーザアレイから射出されるレーザ光をカップリングする第1のコリメータレンズと、前記第2の半導体レーザアレイから射出されるレーザ光をカップリングする第2のコリメータレンズと、第1の射出軸に対して複数個の発光点が副走査方向に離隔されるように対称に配列された前記第1の半導体レーザアレイと前記第1のカップリングレンズとを前記第1の射出軸上に配置させて一体に保持して第1の光源部を形成する第1の支持部材と、第2の射出軸に対して複数個の発光点が副走査方向に離隔されるように対称に配列された前記第2の半導体レーザアレイと前記第2のカップリングレンズとを前記第2の射出軸上に配置させて一体に保持して第2の光源部を形成する第2の支持部材と、前記第1及び第2の半導体レーザアレイから出射される複数のレーザ光を走査して被走査面にビームスポットを形成するための走査光学系の光軸に対して、前記複数のレーザ光を副走査方向に近接させて射出させるビーム合成手段と、前記第1の射出軸と前記第2の射出軸とを主走査方向に対して所定角度隔て、前記第1の射出軸、前記第2の射出軸に直交する各面内において前記発光点の配列方向を各々定めて、前記第1の支持部材と前記第2の支持部材と前記ビーム合成手段とを一体に保持するとともに、前記第1の射出軸と前記第2の射出軸との軸間の中間位置を通るように定めた回動中心に直交する面内において回動調整自在となすホルダ部材と、を備え、前記回動中心が、前記走査光学系の光軸と合致するように定めたことを特徴とする。
【0013】
従って、ビーム合成手段を利用した方式にあっても、ホルダ部材を走査光学系の光軸を回動中心として回動調整するだけの単純な作業で第1,2の半導体レーザアレイの各発光点によるビームスポット列間の副走査相対位置の調整が可能となり、組立効率が向上する。
【0014】
請求項3記載の発明は、請求項2記載のマルチビーム光源装置において、前記第1及び第2の支持部材は各々対応する前記第1及び第2の射出軸を回動中心として回動調整自在に前記ホルダ部材に保持されている。
【0015】
従って、第1,2の半導体レーザアレイのビームスポット列における副走査ピッチを個別に調整でき、高精度化を図れるため、より高品位な画像記録が可能となる。
【0016】
請求項4記載の発明は、請求項1又は2記載のマルチビーム光源装置において、前記第1及び第2の半導体レーザアレイにおける複数個の発光点を各々副走査方向に配列し、前記被走査面上での前記第1及び第2の射出軸間隔を隣接する記録ラインピッチの2倍以上に設定してなる。
【0017】
従って、半導体レーザアレイのビームスポット列間の副走査方向の相対位置を調整した後に、ビームスポット列における副走査ピッチの変化を許容値に抑えることができ、高精度化を図れるため、高品位な画像記録が可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図1ないし図5に基づいて説明する。まず、本実施の形態の前提として、半導体レーザアレイを用いた場合の結像関係について図1及び図2を参照して説明する。図1は2つの発光点1a,1bを有する半導体レーザアレイ1の発光点ピッチPsと被走査面(感光体面等の像面)2における副走査ピッチPs′との関係を示す光学系説明図である。fはコリメータレンズ3の焦点距離を示す。4は副走査倍率βsの走査光学系である。ここに、被走査面2において所定の副走査ピッチPs′を得るには、半導体レーザアレイ1の光源面ではPs=Ps′/βsとなり、記録ピッチに応じて副走査倍率βsを設定することになる。
【0019】
ここで、半導体レーザアレイ1に関しては、2つの発光点1a,1b間のピッチPs=Pなる比較的狭い発光点ピッチのものを用い、これを図2(a)に示すように副走査方向に配列させる方式と、2つの発光点1a,1b間のピッチPsが比較的広いものを用い、これを図2(b)に示すように光軸C回り(発光点1a,1b間中心)に角度θ傾けることでP・sinθ=Psとなるように配列させる方式とがある。本発明は、何れの方式にも適用できるが、ここでは、説明を簡単にするため前者方式への適用例とする。
【0020】
このような前提の下、本実施の形態の構成例を図3及び図4により説明する。図3は本実施の形態のマルチビーム光源装置の分解斜視図、図4はその組立状態における縦断側面図である。本実施の形態は、各々2個の発光点を有する2個の半導体レーザアレイ11,12(第1,2の半導体レーザアレイ)を用いる4ビーム光源装置として構成されている。これらの半導体レーザアレイ11,12は同一構造で形成されている。また、これらの半導体レーザアレイ11,12に対して対をなし、射出光を平行光として走査光学系にカップリングさせるためのコリメータレンズ13,14(第1,2のコリメータレンズ)も設けられている。
【0021】
また、これらの部材(半導体レーザアレイ11,12、コリメータレンズ13,14)を一体に保持する支持部材15が設けられている。この支持部材15はアルミダイキャスト製のもので、その背面側には主走査方向に8mm間隔で並列させて半導体レーザアレイ11,12を圧入支持させるための2個の段差付きの嵌合穴16が形成されている。ここに、半導体レーザアレイ11,12はこれらの嵌合穴16に対して各々の2個の発光点が副走査方向に配列されるように方向付けられて取付けられる。また、支持部材15の前面側中央部にはこれらの嵌合穴16に連続的にレンズ支持用のU字状支持部17a,17bが突出形成されている。ここでは、各々の射出軸a1,a2(第1,2の射出軸=レンズ中心軸)に対して2個の発光点が対称に配置されるように副走査方向の位置合せがなされ、かつ、その射出光が平行光束となるように光軸方向の位置合せがなされて、これらのU字状支持部17a,17bに対して紫外線硬化接着剤18を充填し硬化させることによりコリメータレンズ13,14が固定される。
【0022】
この際、特に図4に示すように、2個の嵌合穴16を各々主走査方向に角度をつけて形成することで、半導体レーザアレイ11及びコリメータレンズ13、半導体レーザアレイ12及びコリメータレンズ14の全系を傾けて配置させることにより、各々の射出軸a1,a2がポリゴンミラー(図示せず)の近傍で交差するように形成しているので、被走査面では、図5に示すように、ビームスポット列が主走査方向に間隔xをもって分離形成される。図5中、11a,11bは半導体レーザアレイ11の2個の発光点により形成されるビームスポットを示し、12a,12bは半導体レーザアレイ12の2個の発光点により形成されるビームスポットを示す。
【0023】
また、半導体レーザアレイ11,12及びコリメータレンズ13,14を一体に保持した支持部材15を保持するホルダ部材19が設けられている。このホルダ部材19は走査光学系の光軸Cを回動中心として所定の支持部に回動調整自在に位置決めされるための円筒部20を前面側中央に有し、背面側にはU字状支持部17a,17b部分やコリメータレンズ13,14部分を挿入させるための逃げ開口21が形成されており、ねじ穴22にねじ着されるねじ23により支持部材15が固定されている。ここに、支持部材15は各半導体レーザアレイ11,12、コリメータレンズ13,14が光軸Cに対して対称配置となるようにホルダ部材19に位置決め固定される。
【0024】
このような構成によれば、走査光学系の光軸Cを回動中心としてホルダ部材19を回動調整して傾け量γを適宜設定するだけで、各々の半導体レーザアレイ11,12のビームスポット11a,11b列、ビームスポット12a,12b列の副走査方向の相対位置を所定値に簡単かつ正確に合せることができる。よって、組立効率が向上する。
【0025】
図5に示す例では、ビームスポット11a,11b列、ビームスポット12a,12b列が12a,11a,12b,11bの順に千鳥配列状となるように画像記録ピッチp(=P/2=x・cosγ)だけずらして配置させている。このとき、傾け量γによりビームスポット列の最短スポットの副走査ピッチpは、ビーム数をnとすると、δ=(n−1)P・(1−cosγ)だけ変化してしまう。ビームスポット列の副走査相対位置を図5に示すようにpだけずらすことを想定すると、間隔xによる補正によりsinγ>p/xとなる。従って、最短スポットの副走査ピッチの変化量δを画像品質に影響を与えない(n−1)P/8以下とするためには、間隔xは少なくとも2p以上とする必要がある。
【0026】
本発明の第二の実施の形態を図6ないし図9に基づいて説明する。図6は本実施の形態のマルチビーム光源装置を示す分解斜視図、図7はその組立状態における縦断側面図である。本実施の形態は、前述した特開平7−72407号公報の場合のようなビーム合成手段を用いるマルチビーム光源装置に適用されている。また、各々2個の発光点を有する2個の半導体レーザアレイ31,32(第1,2の半導体レーザアレイ)を用いる4ビーム光源装置として構成されている。これらの半導体レーザアレイ31,32は同一構造で形成されている。また、これらの半導体レーザアレイ31,32に対して対をなし、射出光を平行光として走査光学系にカップリングさせるためのコリメータレンズ33,34(第1,2のコリメータレンズ)も設けられている。
【0027】
また、半導体レーザアレイ31とコリメータレンズ33とを一体に保持する第1の保持部材35と、半導体レーザアレイ32とコリメータレンズ34とを一体に保持する第2の保持部材36とが設けられている。これらの保持部材35,36は何れもアルミダイキャスト製のもので、同一形状に形成されている。これらの保持部材35,36の背面側には半導体レーザアレイ31,32を圧入支持させるための段差付きの嵌合穴37が各々形成されている。コリメータレンズ33,34は各々半導体レーザアレイ31,32の複数個の発光点を副走査方向に配列させるとともに、射出軸a1,a2(第1,2の射出軸=レンズ中心軸)に対して2個の発光点が対称に配置されるように副走査方向の位置合せがなされ、かつ、その射出光が平行光束となるように光軸方向の位置合せがなされて、各々の支持部材35,36に形成されたU字状支持部37,38に対して紫外線硬化接着剤39を充填し硬化させることにより固定される。このようにして、半導体レーザアレイ31、コリメータレンズ33及び支持部材35により第1の光源部40が構成され、半導体レーザアレイ32、コリメータレンズ34及び支持部材36により第2の光源部41が構成されている。
【0028】
また、前述の特開平7−72407号公報に示されるような平行四辺形柱部42aと三角柱部42bとを組合せたプリズム42によるビーム合成手段が設けられている。このプリズム42は第1,2の半導体レーザアレイ31,32の各発光点から出射される複数のレーザ光を走査光学系の光軸Cに対して副走査方向に近接させて射出させるもので、第2の半導体レーザアレイ32側からの入射部分には1/2波長板43が設けられている。即ち、第2の半導体レーザアレイ32側からの射出光は平行四辺形柱部42aの斜辺で反射された後、三角柱部42bとの境界面でさらに反射されることにより、この三角柱部42部分を透過する第1の半導体レーザアレイ31側からの射出光と副走査方向に近接した状態でプリズム42から射出される。
【0029】
さらに、ユニット化されたこれらの第1,2の光源部40,41及びプリズム42を保持するホルダ部材44が設けられている。ここに、このホルダ部材44は走査光学系の光軸Cを回動中心として所定の支持部に回動調整自在に位置決めされるための円筒部45を前面側中央に有し、背面側にはプリズム42が入り込むプリズム収納部46に連続させてU字状支持部37,38部分やコリメータレンズ33,34部分を挿入させるための逃げ開口47が形成されており、ねじ穴48にねじ着されるねじ49により支持部材35,36が固定されている。この際、第1,2の支持部材35,36が取付けられるホルダ部材42の取付面42a,42bを図7に示すように各々主走査方向に角度を付けることにより、各々の射出軸a1,a2が被走査面に向かって徐々に広がっていくように形成されている。よって、被走査面では、図8に示すように、ビームスポット列が主走査方向に間隔xをもって分離形成される。図8中、31a,31bは半導体レーザアレイ31の2個の発光点により形成されるビームスポットを示し、32a,32bは半導体レーザアレイ32の2個の発光点により形成されるビームスポットを示す。
【0030】
このような構成によれば、走査光学系の光軸Cを回動中心としてホルダ部材44を回動調整して傾け量γを適宜設定するだけで、各々の半導体レーザアレイ31,32のビームスポット31a,31b列、ビームスポット32a,32b列の副走査方向の相対位置を所定値に簡単かつ正確に合せることができる。よって、組立効率が向上する。
【0031】
また、本実施の形態では、支持部材35,36に関してホルダ部材44の取付面上で各射出軸a1,a2を回転中心として位置決めを可能とする円筒部35a,36aが形成されており、ホルダ部材44に対して各々独立して回動調整自在とされている。これにより、各ビームスポット31a,31b列、ビームスポット32a,32b列における隣接ピッチPを予めP>2pとなるように走査光学系の副走査倍率βsを設定することで、各射出軸a1,a2を回動中心とした傾け量αの調整により各ビームスポット31a,31b列、ビームスポット32a,32b列の副走査方向の間隔d(=P/2=P・cosα)を正確に合せることが可能となる。さらに、傾け量γによっても各ビームスポット31a,31b列、ビームスポット32a,32b列は常に一定姿勢に維持することができ、副走査ピッチを正確に保つことが可能となる。
【0032】
このように構成された4ビーム光源ユニット48から射出される4本のレーザ光は、図9に示すように、シリンダレンズ49を介してポリゴンミラー50で偏向走査され、結像用の走査光学系51を構成するfθレンズ52及びトロイダルレンズ53により被走査面である感光体54面上に結像されることで、4ライン同時記録が行われる。55は反射ミラーである。また、56は画像領域外で検知用ミラー57で反射されるレーザ光を受光して主走査ライン方向の同期をとるたの同期検知センサである。
【0033】
なお、これらの実施の形態では、2つの発光点を持つ半導体レーザアレイを用いた構成例としたが、2つの発光点に限らず、3つ以上の発光点を持つ半導体レーザアレイを用いるようにしてもよい。要は、複数個の発光点が同一直線上に等ピッチで配列されていればよい。また、第1,2の射出軸a1,a2の設定に関して、第一の実施の形態ではポリゴンミラーの近傍で交差するように、第二の実施の形態では被走査面に向かって徐々に広がっていくようにしたが、これらに限らず、要は、主走査方向に所定角度隔てられていればよい。
【0034】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、ホルダ部材を走査光学系の光軸を回動中心として回動調整するだけの単純な作業で第1,2の半導体レーザアレイの各発光点によるビームスポット列間の副走査相対位置の調整が可能となり、組立効率を向上させることができる。
【0035】
請求項2記載の発明によれば、ビーム合成手段を利用した方式にあっても、ホルダ部材を走査光学系の光軸を回動中心として回動調整するだけの単純な作業で第1,2の半導体レーザアレイの各発光点によるビームスポット列間の副走査相対位置の調整が可能となり、組立効率を向上させることができる。
【0036】
請求項3記載の発明によれば、ビーム合成手段を利用する請求項2記載のマルチビーム光源装置において、第1,2の半導体レーザアレイのビームスポット列における副走査ピッチを個別に調整でき、高精度化を図れるため、より高品位な画像記録が可能となる。
【0037】
請求項4記載の発明によれば、請求項1又は2記載のマルチビーム光源装置において、半導体レーザアレイのビームスポット列間の副走査方向の相対位置を調整した後に、ビームスポット列における副走査ピッチの変化を許容値に抑えることができ、高精度化を図れるため、高品位な画像記録が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の前提として、2つの発光点を有する半導体レーザアレイの発光点ピッチPsと被走査面における副走査ピッチPs′との関係を示す光学系説明図である。
【図2】複数個の発光点の配列方式を示す説明図である。
【図3】本発明の第一の実施の形態のマルチビーム光源装置を示す分解斜視図である。
【図4】その組立状態における縦断側面図である。
【図5】被走査面上でのビームスポット配列を示す説明図である。
【図6】本発明の第二の実施の形態のマルチビーム光源装置を示す分解斜視図である。
【図7】その組立状態における縦断側面図である。
【図8】被走査面上でのビームスポット配列を示す説明図である。
【図9】レーザプリンタ構成例を示す斜視図である。
【符号の説明】
11 第1の半導体レーザアレイ
12 第2の半導体レーザアレイ
13 第1のコリメータレンズ
14 第2のコリメータレンズ
15 支持部材
19 ホルダ部材
31 第1の半導体レーザアレイ
32 第2の半導体レーザアレイ
33 第1のコリメータレンズ
34 第2のコリメータレンズ
35 第1の支持部材
36 第2の支持部材
40 第1の光源部
41 第2の光源部
42 ビーム合成手段
44 ホルダ部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is applied to an optical writing scanning device of an image forming apparatus such as a digital copying machine or a laser printer, and in particular, a multi-beam used for simultaneously scanning a surface to be scanned such as a photosensitive member by a plurality of laser beams. The present invention relates to a light source device.
[0002]
[Prior art]
In general, as a technique for improving the recording speed in an optical scanning device used in an optical writing system, there is a method of increasing the rotational speed of a polygon mirror as a deflecting means. However, this method has problems such as durability of the polygon motor, noise, vibration, laser modulation speed, and the like, and there is a limit to improving the recording speed.
[0003]
Therefore, a multi-beam scanning device has been proposed in which a plurality of laser beams are scanned at a time to record a plurality of recording lines simultaneously. For example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 56-42248, a semiconductor laser array in which a plurality of light emitting sources (light emitting points) are arranged in a monolithic array is used as a light source.
[0004]
Usually, the optical output of the semiconductor laser is detected by using the scanning time outside the image area for each scanning line, and the applied current amount is set by feedback control. In the semiconductor laser array as described in the above publication example, although there are a plurality of light sources (light emitting points), since the sensor for detecting the light output is common, the output setting from the light output to the feedback is not performed in time series. I do not get. Therefore, as the number of light sources in the semiconductor laser array increases, the time required for this processing increases, and there is a high possibility that the scanning time outside the image area for each scan will not be in time. If it is not in time, the above processing is performed using the scanning time between pages. However, in this case, the set applied current amount must be maintained for a long time, and the laser output fluctuates during that time. The image density may change.
[0005]
In this regard, according to Japanese Patent Laid-Open No. 7-72407, laser beams emitted from a plurality of light emitting sources of a plurality of semiconductor laser arrays are combined using beam combining means such as a prism, and a plurality of light sources are also generated from one light source. A multi-beam light source unit configured to emit a laser beam of a book has been proposed. According to this, since the number of light emitting points required for one semiconductor laser array can be halved, the processing time required for the light output setting processing by the detection of the light output of these light emitting points to the feedback control is also required. Can be halved. Therefore, it is possible to obtain a high-quality image while minimizing fluctuations in image density.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Each of the plurality of semiconductor laser arrays has a configuration in which a single collimator lens is disposed for a plurality of light emitting points, and the laser light from each light emitting point is converted into a parallel beam and incident on the scanning optical system. Is done. Here, the adjacent pitch of the beam spot row is determined by the sub-scanning magnification of the entire scanning optical system.
[0007]
However, in the case of Japanese Patent Laid-Open No. 7-72407, a beam spot between each semiconductor laser array synthesized by a beam splitter in a prism in a combination of a plurality of semiconductor laser arrays, a corresponding collimator lens, and a beam synthesis means. In order to suppress the deviation of the relative position of the row within an allowable value, it depends only on the alignment accuracy of the emission axis and the angle accuracy of the beam splitter surface and the reflecting surface of the prism, and there is a problem in mass productivity.
[0008]
In view of this, the present invention is a system using two semiconductor laser arrays, in which the alignment of beam spot rows between the semiconductor laser arrays can be freely adjusted, and this adjustment can be performed easily and reliably, and the assembly efficiency can be improved. An object is to provide a beam light source device.
[0009]
The present invention also provides a multi-beam light source device that can achieve the above object with higher accuracy.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a first semiconductor laser array having a plurality of light emitting points on a straight line, a second semiconductor laser array having the same structure as the first semiconductor laser, and the first semiconductor laser. A first collimator lens for coupling laser light emitted from the array, a second collimator lens for coupling laser light emitted from the second semiconductor laser array, and a first emission axis The first semiconductor laser array and the first coupling lens arranged symmetrically so that a plurality of light emitting points are separated in the sub-scanning direction are arranged on the first emission axis and the first The second semiconductor laser array in which a plurality of light emitting points are arranged symmetrically so as to be spaced apart in the sub-scanning direction with respect to a second emission axis that is separated from the single emission axis by a predetermined angle in the main scanning direction. And the second coupling lens are arranged on the second emission axis, and the arrangement directions of the light emitting points are respectively set in the planes orthogonal to the first emission axis and the second emission axis. In a plane perpendicular to the center of rotation determined so as to pass through a support member that holds these members together and an intermediate position between the first injection shaft and the second injection shaft. A holder member that holds the support member so that the rotation can be freely adjusted, and the rotation center scans a plurality of laser beams emitted from the first and second semiconductor laser arrays. It is characterized in that it is determined so as to coincide with the optical axis of a scanning optical system for forming a beam spot on the surface to be scanned .
[0011]
Therefore, the sub-scan relative position adjustment between the beam spot rows by the respective light emitting points of the first and second semiconductor laser arrays is performed by a simple operation of simply rotating the holder member about the optical axis of the scanning optical system. As a result, assembly efficiency is improved.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a first semiconductor laser array having a plurality of light emitting points on a straight line, a second semiconductor laser array having the same structure as the first semiconductor laser, and the first semiconductor laser. A first collimator lens for coupling laser light emitted from the array, a second collimator lens for coupling laser light emitted from the second semiconductor laser array, and a first emission axis The first semiconductor laser array and the first coupling lens, which are symmetrically arranged so that a plurality of light emitting points are separated in the sub-scanning direction, are arranged on the first emission axis and integrated with each other. The first support member that holds and forms the first light source unit, and the second light emitting points arranged symmetrically so as to be spaced apart from each other in the sub-scanning direction with respect to the second emission axis. With semiconductor laser array A second support member that forms a second light source unit by placing the second coupling lens on the second emission axis and holding the second coupling lens together; and the first and second semiconductor laser arrays. Beam synthesis in which a plurality of laser beams are emitted in the sub-scanning direction with respect to the optical axis of a scanning optical system for scanning a plurality of laser beams emitted from the laser beam to form a beam spot on a surface to be scanned And the light emission in each plane orthogonal to the first and second emission axes, with a predetermined angle between the first emission axis and the second emission axis with respect to the main scanning direction. and each defining a arrangement direction of the point, the first support member and the second supporting member and the holding and a beam combining means integrally together with the second injection shaft and the first injection shaft In a plane perpendicular to the center of rotation determined to pass the intermediate position between the axes Comprising a holder member having a freely Oite rotation adjustment, the rotation center, characterized in that determined to match the optical axis of the scanning optical system.
[0013]
Therefore, even in the system using the beam combining means, each light emitting point of the first and second semiconductor laser arrays can be simply operated by simply rotating the holder member around the optical axis of the scanning optical system. It is possible to adjust the sub-scanning relative position between the beam spot rows by improving the assembling efficiency.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the multi-beam light source device according to the second aspect, the first and second support members can be freely adjusted to rotate about the corresponding first and second emission shafts. Is held by the holder member.
[0015]
Therefore, the sub-scanning pitches in the beam spot rows of the first and second semiconductor laser arrays can be individually adjusted, and high accuracy can be achieved, so that higher-quality image recording can be performed.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, in the multi-beam light source device according to the first or second aspect, a plurality of light emitting points in the first and second semiconductor laser arrays are respectively arranged in the sub-scanning direction, and the scanned surface The distance between the first and second ejection axes is set to be twice or more the adjacent recording line pitch.
[0017]
Therefore, after adjusting the relative position in the sub-scanning direction between the beam spot columns of the semiconductor laser array, the change in the sub-scanning pitch in the beam spot column can be suppressed to an allowable value, and high accuracy can be achieved. Image recording is possible.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, as a premise of the present embodiment, an imaging relationship when a semiconductor laser array is used will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory diagram of an optical system showing the relationship between a light emitting point pitch Ps of a semiconductor laser array 1 having two light emitting
[0019]
Here, with respect to the semiconductor laser array 1, a semiconductor laser array having a relatively narrow emission point pitch of Ps = P between the two
[0020]
Under such a premise, a configuration example of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is an exploded perspective view of the multi-beam light source device of the present embodiment, and FIG. 4 is a longitudinal side view of the assembled state. This embodiment is configured as a four-beam light source device using two semiconductor laser arrays 11 and 12 (first and second semiconductor laser arrays) each having two light emitting points. These semiconductor laser arrays 11 and 12 are formed with the same structure. There are also provided collimator lenses 13 and 14 (first and second collimator lenses) for making a pair with these semiconductor laser arrays 11 and 12 and coupling the emitted light as parallel light to the scanning optical system. Yes.
[0021]
Further, a
[0022]
At this time, as shown in FIG. 4 in particular, the two
[0023]
In addition, a
[0024]
According to such a configuration, the beam spot of each of the semiconductor laser arrays 11 and 12 can be set by simply rotating and adjusting the
[0025]
In the example shown in FIG. 5, the image recording pitch p (= P / 2 = x · cosγ so that the beam spots 11a and 11b and the
[0026]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is an exploded perspective view showing the multi-beam light source device of the present embodiment, and FIG. 7 is a longitudinal side view in the assembled state. This embodiment is applied to a multi-beam light source apparatus using beam combining means as in the case of the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-72407. Further, it is configured as a four-beam light source device using two semiconductor laser arrays 31 and 32 (first and second semiconductor laser arrays) each having two light emitting points. These
[0027]
In addition, a first holding
[0028]
Further, there is provided beam combining means by a prism 42 combining a parallelogram column part 42a and a triangular column part 42b as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-72407. The prism 42 emits a plurality of laser beams emitted from the light emitting points of the first and second
[0029]
Further, the holder member 4 4 for holding the
[0030]
According to such a configuration, the beam spot of each of the
[0031]
Further, in the present embodiment,
[0032]
The four laser beams emitted from the four-beam
[0033]
In these embodiments, the semiconductor laser array having two light emitting points is used as an example. However, the semiconductor laser array is not limited to two light emitting points, and a semiconductor laser array having three or more light emitting points is used. May be. In short, it is sufficient that a plurality of light emitting points are arranged on the same straight line at an equal pitch. Further, regarding the setting of the first and second emission axes a1 and a2, the second embodiment gradually spreads toward the scanned surface so that it intersects in the vicinity of the polygon mirror in the first embodiment. However, the present invention is not limited to this, and it is only necessary that the main scanning direction be separated by a predetermined angle.
[0034]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the beam spot array formed by the respective light emitting points of the first and second semiconductor laser arrays can be simply performed by simply rotating the holder member about the optical axis of the scanning optical system as the rotation center. It is possible to adjust the sub-scanning relative position between them, and to improve the assembly efficiency.
[0035]
According to the second aspect of the present invention, even in the system using the beam combining means, the first and second operations are simply performed by simply rotating the holder member around the optical axis of the scanning optical system. The relative position of sub-scanning between the beam spot rows by the respective light emitting points of the semiconductor laser array can be adjusted, and the assembling efficiency can be improved.
[0036]
According to a third aspect of the present invention, in the multi-beam light source device according to the second aspect of the present invention using beam combining means, the sub-scanning pitches in the beam spot columns of the first and second semiconductor laser arrays can be individually adjusted, Since accuracy can be improved, higher-quality image recording can be performed.
[0037]
According to a fourth aspect of the invention, in the multi-beam light source device according to the first or second aspect, the sub-scanning pitch in the beam spot row is adjusted after adjusting the relative position in the sub-scanning direction between the beam spot rows of the semiconductor laser array. Can be suppressed to an allowable value, and high accuracy can be achieved, so that high-quality image recording is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an optical system showing a relationship between a light emitting point pitch Ps of a semiconductor laser array having two light emitting points and a sub-scanning pitch Ps ′ on a scanned surface as a premise of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an arrangement method of a plurality of light emitting points.
FIG. 3 is an exploded perspective view showing the multi-beam light source device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a longitudinal side view in the assembled state.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a beam spot arrangement on a surface to be scanned.
FIG. 6 is an exploded perspective view showing a multi-beam light source device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a longitudinal side view in the assembled state.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a beam spot arrangement on a surface to be scanned.
FIG. 9 is a perspective view illustrating a configuration example of a laser printer.
[Explanation of symbols]
11 First semiconductor laser array 12 Second semiconductor laser array 13
Claims (4)
この第1の半導体レーザと同一構造の第2の半導体レーザアレイと、
前記第1の半導体レーザアレイから射出されるレーザ光をカップリングする第1のコリメータレンズと、
前記第2の半導体レーザアレイから射出されるレーザ光をカップリングする第2のコリメータレンズと、
第1の射出軸に対して複数個の発光点が副走査方向に離隔されるように対称に配列された前記第1の半導体レーザアレイと前記第1のカップリングレンズとを前記第1の射出軸上に配置させるとともに前記第1の射出軸に対して主走査方向に所定角度隔てた第2の射出軸に対して複数個の発光点が副走査方向に離隔されるように対称に配列された前記第2の半導体レーザアレイと前記第2のカップリングレンズとを前記第2の射出軸上に配置させ、前記第1の射出軸、前記第2の射出軸に直交する各面内において前記発光点の配列方向を各々定めて、これらの部材を一体に保持する支持部材と、
前記第1の射出軸と前記第2の射出軸との軸間の中間位置を通るように定めた回動中心に直交する面内において回動調整自在となるように前記支持部材を保持するホルダ部材と、を備え、
前記回動中心が、前記第1及び前記第2の半導体レーザアレイから出射される複数のレーザ光を走査して被走査面にビームスポットを形成するための走査光学系の光軸と合致するように定めたマルチビーム光源装置。A first semiconductor laser array having a plurality of light emitting points on a straight line;
A second semiconductor laser array having the same structure as the first semiconductor laser;
A first collimator lens for coupling laser light emitted from the first semiconductor laser array;
A second collimator lens for coupling laser light emitted from the second semiconductor laser array;
The first emission of the first semiconductor laser array and the first coupling lens in which a plurality of light emitting points are arranged symmetrically with respect to the first emission axis so as to be separated in the sub-scanning direction. A plurality of light emitting points are arranged symmetrically so as to be spaced apart in the sub-scanning direction with respect to the second emission axis that is arranged on the axis and spaced apart from the first emission axis by a predetermined angle in the main scanning direction. Further, the second semiconductor laser array and the second coupling lens are arranged on the second emission axis, and the first emission axis and the plane perpendicular to the second emission axis are within the planes. A support member for determining the arrangement direction of the light emitting points and holding these members together;
A holder for holding the support member so as to be adjustable in rotation within a plane orthogonal to a rotation center determined so as to pass through an intermediate position between the first injection shaft and the second injection shaft. comprising a member,
The rotation center coincides with the optical axis of a scanning optical system for scanning a plurality of laser beams emitted from the first and second semiconductor laser arrays to form a beam spot on the surface to be scanned. Multi-beam light source device defined in
この第1の半導体レーザと同一構造の第2の半導体レーザアレイと、
前記第1の半導体レーザアレイから射出されるレーザ光をカップリングする第1のコリメータレンズと、
前記第2の半導体レーザアレイから射出されるレーザ光をカップリングする第2のコリメータレンズと、
第1の射出軸に対して複数個の発光点が副走査方向に離隔されるように対称に配列された前記第1の半導体レーザアレイと前記第1のカップリングレンズとを前記第1の射出軸上に配置させて一体に保持して第1の光源部を形成する第1の支持部材と、
第2の射出軸に対して複数個の発光点が副走査方向に離隔されるように対称に配列された前記第2の半導体レーザアレイと前記第2のカップリングレンズとを前記第2の射出軸上に配置させて一体に保持して第2の光源部を形成する第2の支持部材と、
前記第1及び第2の半導体レーザアレイから出射される複数のレーザ光を走査して被走査面にビームスポットを形成するための走査光学系の光軸に対して、前記複数のレーザ光を副走査方向に近接させて射出させるビーム合成手段と、
前記第1の射出軸と前記第2の射出軸とを主走査方向に対して所定角度隔て、前記第1の射出軸、前記第2の射出軸に直交する各面内において前記発光点の配列方向を各々定めて、前記第1の支持部材と前記第2の支持部材と前記ビーム合成手段とを一体に保持するとともに、前記第1の射出軸と前記第2の射出軸との軸間の中間位置を通るように定めた回動中心に直交する面内において回動調整自在となすホルダ部材と、を備え、
前記回動中心が、前記走査光学系の光軸と合致するように定めたマルチビーム光源装置。A first semiconductor laser array having a plurality of light emitting points on a straight line;
A second semiconductor laser array having the same structure as the first semiconductor laser;
A first collimator lens for coupling laser light emitted from the first semiconductor laser array;
A second collimator lens for coupling laser light emitted from the second semiconductor laser array;
The first emission of the first semiconductor laser array and the first coupling lens in which a plurality of light emitting points are arranged symmetrically with respect to the first emission axis so as to be separated in the sub-scanning direction. A first support member disposed on the shaft and integrally held to form a first light source unit;
The second emission is caused by the second semiconductor laser array and the second coupling lens arranged symmetrically so that a plurality of light emitting points are separated in the sub-scanning direction with respect to the second emission axis. A second support member disposed on the shaft and integrally held to form a second light source unit;
The plurality of laser beams are sub-scanned with respect to the optical axis of a scanning optical system for scanning a plurality of laser beams emitted from the first and second semiconductor laser arrays to form a beam spot on the surface to be scanned. Beam synthesizing means for emitting in the vicinity of the scanning direction ;
Spaced a predetermined angle and the front Symbol first injection shaft the second injection axis with respect to the main scanning direction, the first injection shaft, of the light emitting points in each plane perpendicular to the second injection shaft defining each array direction, inter-axis between the first both the support member and the second supporting member and the beam combining means and the holding together, the first injection shaft and the second injection shaft Bei example and a holder member having a rotatable adjustment in a plane orthogonal to the so-determined rotation center so as to pass through the intermediate position,
A multi-beam light source device in which the rotation center is determined to coincide with the optical axis of the scanning optical system .
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