JP3681555B2 - 光走査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）等の光学式プリンタ、ディジタル複写機、および普通紙ファクシミリ（ＰＰＦ）等に用いられる光走査装置に係り、特に高速化を可能とする光走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レーザビームプリンタ等の光学式プリンタ、ディジタル複写機、および普通紙ファクシミリ等に用いられる光走査装置の高速化がますます要求されてきている。
この種の光走査装置において高速化を図る場合、１ビーム走査では、偏向器を非常に高速に動作させなければならないので、騒音の低減および光源の高出力化等が必要になり、偏向器の製造コストも大幅に上昇するという問題が派生する。
一方、複数ビームの光束を被走査面上で副走査方向に所定のピッチ間隔を存して走査することにより、偏向器の回転速度を高速化することなく高速印字等の高速走査を達成することが可能になる。
【０００３】
このように、複数ビーム走査を行う場合、複数の光源を独立に変調駆動する回路が必要になるが、これらの各光源の変調駆動用に回路基板を光源毎に個別に用意すると、これら回路基板と書込信号を発生させる制御回路とを接続するためのコネクタや配線が増え、しかも、ノイズ対策としてシールド線等の高コストのケーブルを使用することが必要となる。また、回路基板自体も個別に構成することによる製造コストの上昇も無視することはできない。
例えば、特開平７−１８１４１１号公報および特開平９−１４６０２４号公報等に複数の光ビームによる光走査装置の例が開示されている。
【０００４】
特開平７−１８１４１１号公報に示された光走査装置においては、複数の半導体レーザが同一基板に装着されている。この光走査装置は、必ずしも高速化のために複数の光ビームを用いているわけではなく、複数の光ビームを用いて見かけ上の解像度の向上など、画質の向上を図っており、複数の半導体レーザから射出する複数の光ビームは基本的に平行である。
また、特開平９−１４６０２４号公報に示された光走査装置は、走査速度の高速化のための複数の光ビームの光源を一体化されたホルダに取着している。この光走査装置においては、一体化されたホルダに取り付けられる複数の光源の回路基板は、各光源毎に個別に設けられている。すなわち、光源のホルダのみを一体化している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、複数ビームによる走査を行なう場合、偏向器に向かう複数の光束に主走査方向に開き角を持たせることは、主として次の３つの点で有効である。
(1) 被走査面上で複数ビームが主走査方向に間隔を有するので、レーザダイオード（ＬＤ）すなわち半導体レーザユニット等の光源の光軸に略平行な直線の周りの回転調整または走査光学系の光軸に略平行な直線の周りの回転調整により、被走査面上での副走査方向のピッチを調整することができる。
(2) 主走査方向に開き角を有することにより、高価な合成光学素子を用いなくても複数ビームでの光走査を行なうことが可能になる。
(3) 同期検出手段に入射する光束を時間的に分離することができ、各光束毎に個別に同期光を検出することができる。
【０００６】
従来は、偏向器に向かう光ビームに開き角を持たせようとする場合には、例えば、発光部をカップリングレンズ系の光軸外に配置することにより、光ビームに開き角を発生させるようにしていた。
しかしながら、このようにするとカップリングレンズからの射出光束の波面収差が増大し、被走査面上におけるビームスポットにスポット径太りが発生する。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で且つ安価に、複数ビームについて被走査面上で良好なビームスポットを得ることを可能とする光走査装置を提供することを目的としている。
【０００７】
特に、本発明の請求項１の目的は、高価な合成光学素子を用いることなく、良好な形状寸法のビームスポットによる複数ビームの光走査を可能とするとともに、各ビーム毎の同期検出制御や副走査方向のピッチ調整が容易で、且つ光源の回路基板への取付が容易且つ確実で、環境変動等の影響によって発光位置が変化しにくい光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項２の目的は、特に、波面収差が小さく良好なビームスポット形状寸法を得ることができる光走査装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の請求項３の目的は、特に、高価な合成光学素子を用いることなく、良好な形状寸法のビームスポットによる複数ビームの光走査を可能とするとともに、各ビーム毎の同期検出制御や副走査方向のピッチ調整も容易で、しかも光源の取付けが容易且つ確実で、環境変動等の影響により発光位置が変化しにくく、しかも波面収差が小さく、ビームスポットの形状寸法が良好な光走査装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の請求項４の目的は、特に、良好で且つばらつきが少ないビームスポットの寸法形状を得ることができる光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項５の目的は、特に、光源を制御系と接続するためのコネクタおよび配線を減少させ、ノイズ対策も容易で、回路系の部品点数を減少させることを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項６の目的は、特に、小型の偏向器を用いても広い範囲を偏向走査することができ、複数光束の光学特性の補正が容易な光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項７の目的は、特に、小型の偏向器により複数ビームの広範囲の偏向走査を可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項８の目的は、特に、温度等の環境変化による光源相互間の相対変化および被走査面上での副走査方向のピッチ変化が小さく、しかも部品点数を減少させて、低コスト化を可能とする光走査装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、
複数の光源と、
前記複数の光源からの発散光束をカップリングするカップリングレンズ系と、
前記カップリングレンズ系を通過した光束を等角速度的に偏向する偏向器と、
前記偏向器により偏向された複数の光束を被走査面に向けて集光させ、被走査面を略等速度的に走査する走査光学系とを具備し、
前記複数の光源のうちの少なくとも２つの光源を、該光源の光軸に略平行な直線の周りに回転調整可能に、平板状をなす同一の基板に取着し、前記同一の基板に取り付けられた複数の光源のうち主走査方向に最も離れた２つの光源からの光束の射出方向が前記基板の法線に対して、互いに異なる向きに傾けるとともに、
前記少なくとも２つの光源から発し、前記カップリングレンズ系を通過して、前記偏向器に向かう光束が開き角を呈し、且つ
前記少なくとも２つの光源からの光束の射出方向が少なくとも主走査方向について開き角を呈することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、前記複数の光源のうちの前記少なくとも２つの光源の各発光部が、それぞれ対応するカップリングレンズ系の光軸の主走査方向近傍に位置することを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、
複数の光源と、
前記複数の光源からの発散光束をカップリングするカップリングレンズ系と、
前記カップリングレンズ系を通過した光束を等角速度的に偏向する偏向器と、
前記偏向器により偏向された複数の光束を被走査面に向けて集光させ、被走査面を略等速度的に走査する走査光学系とを具備し、
前記複数の光源のうち各光源の発光部がそれぞれ対応するカップリングレンズ系の光軸の主走査方向近傍に位置する少なくとも２つの光源から発し、前記カップリングレンズ系を通過して、前記偏向器に向かう光束が開き角を呈し、前記少なくとも２つの光源に対応するカップリングレンズ系の光軸が主走査方向に開き角を呈し、且つ前記少なくとも２つの光源の射出方向が略平行であることを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、
前記半導体レーザと前記偏向器との間に、光束の周辺部の光を遮断するアパーチャを有することを特徴としている。
請求項５に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、
前記複数の光源のうちの前記少なくとも２つの光源が、同一の基板に取着されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項６に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、前記カップリングレンズ系を通過した少なくとも２つの光束が、偏向面近傍で交差する構成とすることを特徴としている。
請求項７に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、前記偏向器は、反射偏向面とその回転軸との間が所定距離離れており、
前記カップリングレンズ系を通過した少なくとも２つの光束は、前記偏向面よりも前記被走査面に近い側で交差する構成とすることを特徴としている。
請求項８に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、前記複数の光源のうちの前記少なくとも２つの光源は、一体化されたホルダーに固定される構成とすることを特徴としている。
【００１５】
【作用】
すなわち、本発明による光走査装置は、複数の光源のうちの少なくとも２つの光源を同一の回路基板に取り付け、偏向器に向かう光束に開き角を持たせ、且つ前記少なくとも２つの光源のビーム射出方向が少なくとも主走査方向に開き角を有する。
このような構成により、波面収差が小さくなり、良好なビームスポットの形状寸法が得られる。また、被走査面上で複数ビームが主走査方向に間隔を有するので、複数の光源を略平板状をなす同一基板上に取着した光源部を、光軸に略平行な直線の周りで回転調整し、または走査光学系の光軸に略平行な直線の周りで回転調整することにより、被走査面上における副走査方向についてのピッチを調整することができる。
また、主走査方向に開き角を持たせることにより、高価な合成光学素子を用いることなく、複数ビームの光走査が可能になる。さらに、同期検出手段に入射する光束を時間的に分離することができ、各光束毎に個別に同期光を検出することができる。さらにまた、書き込み信号を発生させる制御系と接続するためのコネクタや配線を減少させることができ、ノイズ対策としてシールド線等の高価なケーブルを使用する必要がなく、基板の部品点数を減少させることができる。
したがって、簡単な構成で且つ安価に、複数ビームについて被走査面上で良好なビームスポットを得ることが可能となり、特に、高価な合成光学素子を用いることなく、良好な形状寸法のビームスポットによる複数ビームの光走査が可能となるとともに、各ビーム毎の同期検出制御や副走査方向のピッチ調整も容易になる。
【００１６】
また、本発明による光走査装置は、光源の発光点をカップリングレンズの光軸近傍に配置する。
このような構成により、波面収差が小さくなり、形状寸法の良好なビームスポットが得られる。
本発明による光走査装置は、２つの光源からの射出方向を基板の法線に対して逆向きに傾斜させる。
このような構成により、各光源の射出方向と基板の法線とのなす角が小さくなり、回路基板への取付が容易になるとともに、光源にかかる応力が小さくなるので、環境変動等の影響による発光位置の変化も少ない。
【００１７】
本発明による光走査装置は、基板を主走査方向に湾曲させる。
このような構成により、光源の射出方向と取り付け位置における基板の法線とをほぼ一致させることができ、基板への光源の取付けが容易になり、また、光源にかかる応力が小さくなるので、環境変動等の影響による発光位置の変化が少なくなる。
本発明による光走査装置は、光源の射出方向がほぼ平行になるように設置され、カップリングレンズの光軸に主走査方向の開き角を持たせる。
このような構成により、波面収差が小さくなり、良好なビームスポットの形状寸法が得られる。
【００１８】
また、被走査面上で複数ビームが主走査方向に間隔を有するので、複数の光源を同一基板上に取着した光源部を、光軸に略平行な直線の周りで回転調整し、または走査光学系の光軸に略平行な直線の周りで回転調整することにより、被走査面上における副走査方向についてのピッチを調整することができる。また、主走査方向に開き角を持たせることにより、高価な合成光学素子を用いることなく、複数ビームの光走査が可能になる。さらに、同期検出手段に入射する光束を時間的に分離することができ、各光束毎に個別に同期光を検出することができる。さらにまた、書き込み信号を発生させる制御系と接続するためのコネクタや配線を減少させることができ、ノイズ対策としてシールド線等の高価なケーブルを使用する必要がなく、基板の部品点数を減少させることができる。また、光源を基板やホルダに容易に取り付けることができ、光源にかかる応力が小さくなるので、環境変動等の影響によって発光位置が変化しにくくなる。
【００１９】
本発明による光走査装置は、光源の発光点をカップリングレンズの光軸近傍に配置する。このような構成により、波面収差が小さく、ビームスポットの良好な形状寸法が得られる。
本発明による光走査装置は、射出光束の中心がカップリングレンズ光軸からずれるが、アパーチャにより光束周辺を遮光する。
このような構成により、特に、良好で且つばらつきが少ないビームスポットの寸法形状を得ることができる。
【００２０】
本発明による光走査装置は、複数の光源のうち少なくとも２つを同一の回路基板に取り付ける。
このような構成により、書込信号を発生させる制御回路等と接続するためのコネクタや配線を減少させ、ノイズ対策としてシールド線等の高コストのケーブルを使用する必要もなくなる。
本発明による光走査装置は、カップリングレンズを通過した少なくとも２つの光束を偏向面近傍で交差させる。
このような構成により、小型化された偏向器によっても、広い範囲を偏向走査することができ、また、反射偏向面と回転軸が一定距離れていることによる反射点のばらつき、いわゆるサグ、が複数光束で似た傾向となり、同一の走査光学系を用いて複数光束の光学特性を補正し易くなる。
【００２１】
本発明による光走査装置は、カップリングレンズを通過した少なくとも２つの光束を偏向面より被走査面に近い側で交差させる。
このような構成により、小型化された偏向器により複数光束が広い範囲を偏向走査することができる。
本発明による光走査装置は、ホルダを一体化する。
このような構成により、温度等の環境変化による２つの光源の相対変化が小さくなり、被走査面上で副走査方向ピッチの変化が小さくなる。また、ホルダを一体化することにより、部品点数を低減することができ、低コスト化を実現することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係る光走査装置を詳細に説明する。
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光走査装置の要部の構成を示している。このうち、図１は、例えばレーザビームプリンタにおける書込み用の光走査装置の主要な光学系全体の構成を模式的に示す図、そして図２は、光源近傍の構成を模式的に示す図である。
図１に示す光走査装置は、光源１、１′、カップリングレンズ２、２′、シリンドリカルレンズ３、偏向器４、走査レンズ系５、被走査面６、同期用レンズ７、同期検出部８、アパーチャ９、および回路基板１０を具備している。
【００２３】
光源１および１′は、例えば半導体レーザからなり、所定の書込み信号で変調されて、光ビームを発生する。カップリングレンズ２および２′は、それぞれ光源１および１′からの光束をカップリングし、平行光束、収束光束、または発散光束に変換するレンズである。この場合、光源１、１′およびカップリングレンズ２、２′は、偏向器４へ向かう各光ビームが開き角を呈するように配置される。
シリンドリカルレンズ３は、副走査方向にのみパワー、つまり屈折力を有し、カップリングレンズ３から射出した各光束を、偏向器４の近傍で主走査方向に長い線像に結像させる。
【００２４】
偏向器４は、所定速度で回転駆動され、シリンドリカルレンズ３を経て入射した各光ビームを反射偏向して、主走査方向に走査角θの範囲にわたりほぼ等角速度的に走査する。
走査レンズ系５は、走査光学系を構成し、偏向器４により反射偏向され走査される各光ビームの光束を被走査面６上に集光結像し、該光ビームにより被走査面６を等速度的に走査する。被走査面６は、例えば感光ドラムの表面であり、光ビームの走査による光情報に基づきプリント情報等が形成される。
同期用レンズ７は、偏向器４により反射偏向されて走査され、必要に応じて走査レンズ系５の一部を通った各光ビームを同期検出部８に集光する。同期検出部８は、偏向器４から同期用レンズ７を介して入射する各光ビームを検出して、同期信号を発生する。
【００２５】
アパーチャ９は、カップリングレンズ２および２′から射出した光ビームにおいて、光源１、１′とカップリングレンズ２、２′との光軸ずれ等に起因して生ずる散乱光等をカットする。
回路基板１０は、例えば半導体レーザからなる光源１および１′、回路素子を、一体的に取着支持する。
このような構成において、同期検出部８で２つの光ビームによる信号を別々に検出し、それぞれ検出後一定時間経過した後に各光束による書き込みを開始する。この構成では、偏向器４に向かう複数の光束が、互いに平行でなく、開き角を有しているので、複数の光ビームを合成するための合成光学素子を用いる必要がなく、安価で且つ簡単な構成による複数の光ビームの走査が可能となる。
【００２６】
このとき、図２に示すように、２つの半導体レーザでなる光源１および１′からの光ビームの射出方向が主走査方向に開き角（法線に対する半導体レーザ光源１の傾斜角θ１＋法線に対する半導体レーザ光源１′の傾斜角θ２）を有しているので、半導体レーザの発光点をカップリングレンズ２および２′の光軸近傍に配置し、且つ半導体レーザ光源１および１′からの射出光束の中心がカップリングレンズ２および２′の光軸近傍を通過するので、光の利用効率が向上し、波面収差が小さくなり良好な形状寸法のビームスポットを得ることができる。
なお、副走査方向に関しては、被走査面６上でのピッチをだすために、それぞれの発光点位置をカップリングレンズ光軸から若干ずらすことがあるが、その移動量は小さく波面収差にはほとんど影響しない。
【００２７】
また、２つの半導体レーザ光源１および１′が、共通の、すなわち同一の回路基板１０に取り付けられているので、書込信号を発生させる制御回路等と接続するためのコネクタや配線を少なくすることができ、またノイズ対策としてシールド線等のコストの高いケーブルを使用する必要がない。また、回路基板の部品点数を低減することもできる。
なお、少なくとも主走査方向に関して、カップリングレンズ２および２′の光軸近傍から半導体レーザ光源１および１′の発光点を多少ずらすようにしても良い。このとき、カップリングレンズ２および２′の光軸が開き角を持ち、２つの半導体レーザ光源１および１′からの射出方向が開き角を有しているので、半導体レーザ光源１および１′の発光点の、カップリングレンズ系２および２′の光軸からの位置ずれが小さくても、偏向器４に向かう光束に開き角を持たせることができ、波面収差の劣化を低減することができる。
【００２８】
また、偏向器４に向かう複数の光束に開き角を持たせることによる前述のような効果も得られる。
このように、複数の半導体レーザ光源のうち少なくとも２つの半導体レーザ光源１および１′を同一の回路基板１０に取り付け、偏向器４に向かう２つ以上の光ビームに開き角を持たせるとともに、少なくとも２つの半導体レーザ光源１および１′からの光束の射出方向に、少なくとも主走査方向について開き角を持たせることにより、次のような効果を得ることができる。
【００２９】
(1) 波面収差が小さくなり良好な形状寸法のビームスポットが得られる。
(2) 被走査面６上で複数の光ビームが主走査方向に間隔を持つので半導体レーザ光源１および１′の光軸に略平行な直線の周りの回転調整、または走査光学系の光軸に略平行な直線の周りの回転調整により、被走査面６上での副走査方向のピッチを調整することができる。
(3) 主走査方向に開き角を持たせることにより、高価な合成光学素子を用いなくても複数の光ビームの走査を行なうことが可能になる。
(4) 同期検出部８に入射する光ビームをタイミング的に分離することができ、各光束毎に個別に同期光を検出することができる。
(5) 書き込み信号を発生させる制御回路系等と接続するためのコネクタや配線等の量を削減することができ、ノイズ対策としてシールド線等の高コストのケーブルを使用する必要もなくなる。また、回路基板１０等の部品点数を低減することもできる。
【００３０】
また、半導体レーザ光源１および１′の発光点をカップリングレンズ２および２′の光軸近傍に配置することにより、波面収差を小さくすることができ、良好な形状寸法のビームスポットを得ることができる。
また、図２に示すように、２つの半導体レーザ光源１および１′からの射出方向が回路基板１０の法線に対して逆向きに傾斜角θ１およびθ２にて傾斜することにより、半導体レーザ光源１および１′のそれぞれの光ビームの射出方向と回路基板１０の法線とのなす角θ１およびθ２が小さくなり、回路基板１０ヘの取り付けが容易になる。
【００３１】
図２の構成に対する比較例を図９に示す。図９のように、２つの半導体レーザ光源１および１′の射出方向を回路基板１０′の法線に対して同じ方向に傾斜するようにすると、半導体レーザ光源１および１′の光ビームの射出方向と回路基板１０′の法線とのなす角θ１′およびθ２′が大きくなり、回路基板１０′ヘの取り付けが困難になり、しかも半導体レーザ光源１および１′にかかる応力が大きくなってしまう。
上述したように、２つの半導体レーザ光源１および１′からの光ビームの射出方向が回路基板１０の法線に対して逆向きに傾くので、各半導体レーザ光源１および１′の光ビーム射出方向と回路基板１０の法線とのなす角が小さくなり、回路基板１０への取付けが容易になる。しかも、このことにより、半導体レーザ光源１および１′にかかる応力が小さくなるので、環境変動等の影響による発光位置の変化も生じにくくなる。
【００３２】
また、図３に示す本発明の第２の実施の形態のように回路基板１０Ａが主走査方向に湾曲していれば、半導体レーザ光源１および１′の光ビームの射出方向と、これら半導体レーザ光源１および１′の取り付け位置における回路基板１０Ａの法線とをほぼ一致させることができ、半導体レーザの回路基板１０Ａに対する取付けが容易になる。
すなわち、回路基板１０Ａを主走査方向に湾曲させ、半導体レーザ光源１および１′の光ビームの射出方向と回路基板１０Ａの法線をほぼ一致させることにより、半導体レーザ光源１および１′を回路基板１０Ａに容易に取り付けることが可能となる。この場合も、取付け部において半導体レーザ光源１および１′にかかる応力が小さくなるので、環境変動等の影響による発光位置の変化が生じにくい。
【００３３】
図４に本発明の第３の実施の形態の構成を示す。
半導体レーザ光源１および１′を、光ビームの射出方向が略平行になるように回路基板１０に設置し、カップリングレンズ２および２′の光軸を主走査方向に開き角を持たせる。このとき、少なくとも主走査方向に関して、カップリングレンズ２および２′の光軸近傍に半導体レーザ光源１および１′の発光点が位置するようにしている。
【００３４】
このような構成により、カップリングレンズ２および２′を通過する光束の波面収差が小さくなり、良好な形状寸法のビームスポットが得られる。なお、副走査方向に関して、被走査面６上でのピッチを与えるために、半導体レーザ光源１および１′のそれぞれの発光点位置をカップリングレンズ２および２′の光軸から若干ずらすことがある。このような場合にも、移動量は小さく波面収差にはほとんど影響しない。
すなわち、半導体レーザ光源１および１′の光ビームの射出方向がほぼ平行になるように設置し、カップリングレンズ２および２′の光軸が主走査方向に開き角を持つようにすることにより、上述した図１に関連して得られる効果に加えて、次のような効果を得ることができる。
【００３５】
(1) 半導体レーザ光源１および１′の回路基板１０や後述するホルダ（１１）等に対する取付けが容易になる。
(2) 半導体レーザ光源１および１′にかかる応力が小さくなるので、環境変動等の影響による発光位置の変化が生じにくくなる。
さらに、半導体レーザ光源１および１′の発光点をカップリングレンズ２および２′の光軸近傍に配置することにより、波面収差を小さくすることができ、良好な形状寸法のビームスポットを得ることが可能となる。
また、図４に示すように半導体レーザ光源１および１′の射出光束の中心がカップリングレンズ２および２′の光軸からずれる場合にも、図示のようにアパーチャ９で光束周辺の不要光を遮光することにより、ばらつきが少ない良好な寸法形状のビームスポットを得ることができる。
【００３６】
すなわち、半導体レーザ光源１および１′の射出光束の中心がカップリングレンズ２および２′の光軸からずれるが、アパーチャ９で光束周辺を遮光することにより、ばらつきが少ない良好な形状寸法のビームスポットを得ることができる。
また、図４の構成では、半導体レーザ光源１および１′の光ビームの射出方向が略平行となっているので、回路基板１０ヘの２つの半導体レーザ光源１，１′の取り付けが容易になる。
【００３７】
なお、少なくとも主走査方向に関して、カップリングレンズ２および２′の光軸近傍から半導体レーザ光源１および１′の発光点を多少ずらすようにしてもよい。このとき、カップリングレンズ２および２′の光軸が開き角を持っているので、半導体レーザ光源１および１′の発光点のカップリングレンズ２および２′の光軸からの位置ずれが小さくても、偏向器４の前段の光束に開き角を持たせることができ、波面収差の劣化を低減できる。また、偏向器４に向かう光束に開き角を持たせることによる上述したような効果も得られる。
【００３８】
さらに、半導体レーザ光源１および１′を一体化されたホルダ１１に圧入等の方法で取り付ける場合にもホルダ１１の加工が容易になる。例えば、ホルダ１１を一体成形で製作する場合には、型からの取出に際して金型をスライドする必要がなくなり、安価にホルダを製作することができる。また、ホルダへ圧入する際、複数の半導体レーザを同じ方向に押せば良いので、複数の半導体レーザを同時に圧入することが可能になる。
すなわち、複数の半導体レーザ光源のうちの少なくとも２つの半導体レーザ光源１および１′を同一の回路基板１０等に取り付けることにより、書込信号を発生させる制御回路系などと接続するためのコネクタや配線等の数を削減することができ、ノイズ対策としてシールド線等の高コストのケーブルを使用する必要もなくなる。また、回路基板１０等の部品点数を削減することもできる。
【００３９】
図５に、本発明の第４の実施の形態の構成を示す。この場合、カップリングレンズ２および２′を通過した複数の光束を、偏向器４の反射偏向面近傍で主走査方向に交差させている。
このようにすることにより、反射偏向面が小さくても済み、偏向器４を小型化することができる。
また、反射偏向面と回転軸との間が所定距離離れていることによる反射点のばらつき（いわゆる「サグ」）が、２つの光束間で類似する傾向を呈するので、同一の走査光学系を用いて２つの光束の光学特性を補正することが容易になる。
また、偏向器４として、反射偏向面と回転軸位置とが一致するピラミダルミラーを用いる場合には、このように複数の光束を反射偏向面近傍で主走査方向に交差させるようにしたときに、偏向面で偏向走査することができる範囲が最も広くなり、偏向器４の小型化が可能になる。
【００４０】
すなわち、カップリングレンズ２および２′を通過した少なくとも２つの光束を偏向面近傍で交差させることにより、次のような効果を得ることができる。
(1) 偏向器４を小型化しても広い範囲を偏向走査することが可能となる。
(2) 反射偏向面と回転軸が所定距離を存して離間していることによる反射点のばらつき、いわゆるサグ、が複数光束で類似した傾向を示し、同一の走査光学系を用いて、容易に複数光束の光学特性を補正することが可能となる。
【００４１】
図６に、本発明の第５の実施の形態における構成を示す。この場合は、カップリングレンズ２および２′を通過した少なくとも２つの光束は偏向面よりも被走査面６に近い側で交差している。
反射偏向面と回転軸とが一定の距離以上離れている場合に、偏向器４により２つの光束とも走査することができる範囲を最も広くするためには、このような構成が最適である。このような構成とすることにより、偏向器４を小型化することができる。
すなわち、カップリングレンズ２および２′を通過した少なくとも２つの光束を偏向面より被走査面６に近い側で交差させることにより、偏向器４を小型化しても、複数光束を広い範囲で偏向走査することができる。
【００４２】
図７および図８に本発明の第６および第７の実施の形態の構成を示す。
図７は、２つの半導体レーザ光源１および１′を、光ビームの射出方向が主走査方向に開き角を持つように配置した場合を示しており、図８は、２つの半導体レーザ光源１および１′の光ビームの射出方向がほぼ平行となるように配置した場合を示している。
図７および図８に示すように、一体化したホルダ１１および１１Ａに半導体レーザ光源１および１′を保持させることにより、温度等の環境変化による２つの光源の相対的な変化が小さくなり、被走査面６上における副走査方向ピッチの変化などが小さくなる。
【００４３】
また、一体化したホルダ１１または１１Ａを用いることにより、部品点数を低減することができ、低コスト化を実現することができる。
すなわち、ホルダ１１または１１Ａを一体化することにより温度等の環境変化による２つの半導体レーザ光源１および１′の相対変化が小さくなり、被走査面６上での副走査方向のピッチの変化も小さくなる。また、ホルダ１１または１１Ａを一体化することにより、部品点数を削減することができ、低コスト化を実現することができる。
なお、本発明は上述し且つ図面に示す実施の形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内において種々変形して実施することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１によれば、複数の光源と、
前記複数の光源からの発散光束をカップリングするカップリングレンズ系と、
前記カップリングレンズ系を通過した光束を等角速度的に偏向する偏向器と、
前記偏向器により偏向された複数の光束を被走査面に向けて集光させ、被走査面を略等速度的に走査する走査光学系とを具備し、
前記複数の光源のうちの少なくとも２つの光源を、該光源の光軸に略平行な直線の周りに回転調整可能に略平板状をなす同一の基板に取着し、
前記同一の基板に取り付けられた複数の光源のうち主走査方向に最も離れた２つの光源からの光束の射出方向が前記基板の法線に対して、互いに異なる向きに傾けるとともに、
前記少なくとも２つの光源から発し、前記カップリングレンズ系を通過して、前記偏向器に向かう光束が開き角を呈し、且つ
前記少なくとも２つの光源からの光束の射出方向が少なくとも主走査方向について開き角を呈するように構成したので、次のような効果を奏する。即ち、
（１）被走査面上で複数ビームが主走査方向に間隔を有するので、レーザダイオード（ＬＤ）すなわち半導体レーザユニット等の光源の光軸に略平行な直線の周りの回転調整または走査光学系の光軸に略平行な直線の周りの回転調整により、被走査面上での副走査方向のピッチ調整も容易にすることができる。
（２）主走査方向に開き角を持たせることにより、高価な合成光学素子を用いなくても良好な形状寸法のビームスポットによる複数ビームでの光走査を行うことが可能になる。
（３）同期検出手段に入射する光束を時間的に分離することができ、各光束毎に個別に同期光を検出することができる。
（４）書き込み信号を発生させる制御回路系等と接続するためのコネクタや配線等の量を削減することができ、ノイズ対策としてシールド線等の高コストのケーブルを使用する必要もなくなる。また、回路基板等の部品点数を低減することもできる。
（５）回路基板への半導体レーザ等の光源の取付が容易且つ確実で、環境変動等の影響によって発光位置が変化しにくい光走査装置を提供することができる。
【００４５】
また、本発明の請求項２の光走査装置によれば、光源の発光部をカップリングレンズの光軸の主走査方向の光軸近傍に配置する構成により、特に、波面収差が小さく良好なビームスポット形状寸法を得ることが可能となる。
【００４６】
本発明の請求項３の光走査装置によれば、複数の光源と、
前記複数の光源からの発散光束をカップリングするカップリングレンズ系と、
前記カップリングレンズ系を通過した光束を等角速度的に偏向する偏向器と、
前記偏向器により偏向された複数の光束を被走査面に向けて集光させ、被走査面を略等速度的に走査する走査光学系とを具備し、
前記複数の光源のうち各光源の発光部がそれぞれ対応するカップリングレンズ系の光軸の主走査方向近傍に位置する少なくとも２つの光源から発し、前記カップリングレンズ系を通過して、前記偏向器に向かう光束が開き角を呈し、前記少なくとも２つの光源に対応するカップリングレンズ系の光軸が主走査方向に開き角を呈し、且つ前記少なくとも２つの光源の射出方向が略平行である構成としたので、特に、高価な合成光学素子を用いることなく、良好な形状寸法のビームスポットによる複数ビームの光走査を可能とするとともに、各ビーム毎の同期検出制御や副走査方向のピッチ調整も容易で、しかも光源の取付けが容易且つ確実で、環境変動等の影響により発光位置が変化しにくく、また、光源の発光部をカップリングレンズの光軸近傍に配置する構成により、特に、波面収差が小さく、ビームスポットの良好な形状寸法が得られる。
【００４７】
本発明の請求項４の光走査装置によれば、アパーチャにより光束周辺を遮光する構成により、特に、良好で且つばらつきが少ないビームスポットの寸法形状を得ることができる。
本発明の請求項５の光走査装置によれば、複数の光源のうち少なくとも２つを同一の回路基板に取り付ける構成により、特に、光源を制御系と接続するためのコネクタおよび配線を減少させることができるとともに、ノイズ対策も容易で、回路系の部品点数を減少させることができる。
【００４８】
本発明の請求項６の光走査装置によれば、カップリングレンズを通過した少なくとも２つの光束を偏向面近傍で交差させる構成により、特に、小型の偏向器を用いても広い範囲を偏向走査することができ、複数光束の光学特性の補正が容易になる。
本発明の請求項７の光走査装置によれば、カップリングレンズを通過した少なくとも２つの光束を偏向面より被走査面に近い側で交差させる構成により、特に、小型の偏向器による複数ビームの広範囲の偏向走査が可能となる。
本発明の請求項８の光走査装置によれば、少なくとも２つの光源は一体化されたホルダに固定される構成により、特に、温度等の環境変化による光源相互間の相対変化および被走査面上での副走査方向のピッチ変化が小さく、しかも部品点数を減少させて、低コスト化することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光走査装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】図１の光学走査装置の要部である光源周辺部の構成を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る光学走査装置の要部である光源周辺部の構成を模式的に示す図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る光学走査装置の要部である光源周辺部の構成を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る光学走査装置の要部である偏向器周辺部の構成を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係る光学走査装置の要部である偏向器周辺部の構成を模式的に示す図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態に係る光学走査装置の要部である光源周辺部の構成を模式的に示す図である。
【図８】本発明の第７の実施の形態に係る光学走査装置の要部である光源周辺部の構成を模式的に示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る光学走査装置に対する比較例の光源周辺部の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１，１′ 光源（半導体レーザ）
２，２′ カップリングレンズ
３ シリンドリカルレンズ
４ 偏向器
５ 走査レンズ系
６ 被走査面
７ 同期用レンズ
８ 同期検出部
９ アパーチャ
１０，１０Ａ 回路基板
１１，１１Ａ ホルダ
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）等の光学式プリンタ、ディジタル複写機、および普通紙ファクシミリ（ＰＰＦ）等に用いられる光走査装置に係り、特に高速化を可能とする光走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レーザビームプリンタ等の光学式プリンタ、ディジタル複写機、および普通紙ファクシミリ等に用いられる光走査装置の高速化がますます要求されてきている。
この種の光走査装置において高速化を図る場合、１ビーム走査では、偏向器を非常に高速に動作させなければならないので、騒音の低減および光源の高出力化等が必要になり、偏向器の製造コストも大幅に上昇するという問題が派生する。
一方、複数ビームの光束を被走査面上で副走査方向に所定のピッチ間隔を存して走査することにより、偏向器の回転速度を高速化することなく高速印字等の高速走査を達成することが可能になる。
【０００３】
このように、複数ビーム走査を行う場合、複数の光源を独立に変調駆動する回路が必要になるが、これらの各光源の変調駆動用に回路基板を光源毎に個別に用意すると、これら回路基板と書込信号を発生させる制御回路とを接続するためのコネクタや配線が増え、しかも、ノイズ対策としてシールド線等の高コストのケーブルを使用することが必要となる。また、回路基板自体も個別に構成することによる製造コストの上昇も無視することはできない。
例えば、特開平７−１８１４１１号公報および特開平９−１４６０２４号公報等に複数の光ビームによる光走査装置の例が開示されている。
【０００４】
特開平７−１８１４１１号公報に示された光走査装置においては、複数の半導体レーザが同一基板に装着されている。この光走査装置は、必ずしも高速化のために複数の光ビームを用いているわけではなく、複数の光ビームを用いて見かけ上の解像度の向上など、画質の向上を図っており、複数の半導体レーザから射出する複数の光ビームは基本的に平行である。
また、特開平９−１４６０２４号公報に示された光走査装置は、走査速度の高速化のための複数の光ビームの光源を一体化されたホルダに取着している。この光走査装置においては、一体化されたホルダに取り付けられる複数の光源の回路基板は、各光源毎に個別に設けられている。すなわち、光源のホルダのみを一体化している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、複数ビームによる走査を行なう場合、偏向器に向かう複数の光束に主走査方向に開き角を持たせることは、主として次の３つの点で有効である。
(1) 被走査面上で複数ビームが主走査方向に間隔を有するので、レーザダイオード（ＬＤ）すなわち半導体レーザユニット等の光源の光軸に略平行な直線の周りの回転調整または走査光学系の光軸に略平行な直線の周りの回転調整により、被走査面上での副走査方向のピッチを調整することができる。
(2) 主走査方向に開き角を有することにより、高価な合成光学素子を用いなくても複数ビームでの光走査を行なうことが可能になる。
(3) 同期検出手段に入射する光束を時間的に分離することができ、各光束毎に個別に同期光を検出することができる。
【０００６】
従来は、偏向器に向かう光ビームに開き角を持たせようとする場合には、例えば、発光部をカップリングレンズ系の光軸外に配置することにより、光ビームに開き角を発生させるようにしていた。
しかしながら、このようにするとカップリングレンズからの射出光束の波面収差が増大し、被走査面上におけるビームスポットにスポット径太りが発生する。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で且つ安価に、複数ビームについて被走査面上で良好なビームスポットを得ることを可能とする光走査装置を提供することを目的としている。
【０００７】
特に、本発明の請求項１の目的は、高価な合成光学素子を用いることなく、良好な形状寸法のビームスポットによる複数ビームの光走査を可能とするとともに、各ビーム毎の同期検出制御や副走査方向のピッチ調整が容易で、且つ光源の回路基板への取付が容易且つ確実で、環境変動等の影響によって発光位置が変化しにくい光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項２の目的は、特に、波面収差が小さく良好なビームスポット形状寸法を得ることができる光走査装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の請求項３の目的は、特に、高価な合成光学素子を用いることなく、良好な形状寸法のビームスポットによる複数ビームの光走査を可能とするとともに、各ビーム毎の同期検出制御や副走査方向のピッチ調整も容易で、しかも光源の取付けが容易且つ確実で、環境変動等の影響により発光位置が変化しにくく、しかも波面収差が小さく、ビームスポットの形状寸法が良好な光走査装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の請求項４の目的は、特に、良好で且つばらつきが少ないビームスポットの寸法形状を得ることができる光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項５の目的は、特に、光源を制御系と接続するためのコネクタおよび配線を減少させ、ノイズ対策も容易で、回路系の部品点数を減少させることを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項６の目的は、特に、小型の偏向器を用いても広い範囲を偏向走査することができ、複数光束の光学特性の補正が容易な光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項７の目的は、特に、小型の偏向器により複数ビームの広範囲の偏向走査を可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項８の目的は、特に、温度等の環境変化による光源相互間の相対変化および被走査面上での副走査方向のピッチ変化が小さく、しかも部品点数を減少させて、低コスト化を可能とする光走査装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、
複数の光源と、
前記複数の光源からの発散光束をカップリングするカップリングレンズ系と、
前記カップリングレンズ系を通過した光束を等角速度的に偏向する偏向器と、
前記偏向器により偏向された複数の光束を被走査面に向けて集光させ、被走査面を略等速度的に走査する走査光学系とを具備し、
前記複数の光源のうちの少なくとも２つの光源を、該光源の光軸に略平行な直線の周りに回転調整可能に、平板状をなす同一の基板に取着し、前記同一の基板に取り付けられた複数の光源のうち主走査方向に最も離れた２つの光源からの光束の射出方向が前記基板の法線に対して、互いに異なる向きに傾けるとともに、
前記少なくとも２つの光源から発し、前記カップリングレンズ系を通過して、前記偏向器に向かう光束が開き角を呈し、且つ
前記少なくとも２つの光源からの光束の射出方向が少なくとも主走査方向について開き角を呈することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、前記複数の光源のうちの前記少なくとも２つの光源の各発光部が、それぞれ対応するカップリングレンズ系の光軸の主走査方向近傍に位置することを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、
複数の光源と、
前記複数の光源からの発散光束をカップリングするカップリングレンズ系と、
前記カップリングレンズ系を通過した光束を等角速度的に偏向する偏向器と、
前記偏向器により偏向された複数の光束を被走査面に向けて集光させ、被走査面を略等速度的に走査する走査光学系とを具備し、
前記複数の光源のうち各光源の発光部がそれぞれ対応するカップリングレンズ系の光軸の主走査方向近傍に位置する少なくとも２つの光源から発し、前記カップリングレンズ系を通過して、前記偏向器に向かう光束が開き角を呈し、前記少なくとも２つの光源に対応するカップリングレンズ系の光軸が主走査方向に開き角を呈し、且つ前記少なくとも２つの光源の射出方向が略平行であることを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、
前記半導体レーザと前記偏向器との間に、光束の周辺部の光を遮断するアパーチャを有することを特徴としている。
請求項５に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、
前記複数の光源のうちの前記少なくとも２つの光源が、同一の基板に取着されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項６に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、前記カップリングレンズ系を通過した少なくとも２つの光束が、偏向面近傍で交差する構成とすることを特徴としている。
請求項７に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、前記偏向器は、反射偏向面とその回転軸との間が所定距離離れており、
前記カップリングレンズ系を通過した少なくとも２つの光束は、前記偏向面よりも前記被走査面に近い側で交差する構成とすることを特徴としている。
請求項８に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、前記複数の光源のうちの前記少なくとも２つの光源は、一体化されたホルダーに固定される構成とすることを特徴としている。
【００１５】
【作用】
すなわち、本発明による光走査装置は、複数の光源のうちの少なくとも２つの光源を同一の回路基板に取り付け、偏向器に向かう光束に開き角を持たせ、且つ前記少なくとも２つの光源のビーム射出方向が少なくとも主走査方向に開き角を有する。
このような構成により、波面収差が小さくなり、良好なビームスポットの形状寸法が得られる。また、被走査面上で複数ビームが主走査方向に間隔を有するので、複数の光源を略平板状をなす同一基板上に取着した光源部を、光軸に略平行な直線の周りで回転調整し、または走査光学系の光軸に略平行な直線の周りで回転調整することにより、被走査面上における副走査方向についてのピッチを調整することができる。
また、主走査方向に開き角を持たせることにより、高価な合成光学素子を用いることなく、複数ビームの光走査が可能になる。さらに、同期検出手段に入射する光束を時間的に分離することができ、各光束毎に個別に同期光を検出することができる。さらにまた、書き込み信号を発生させる制御系と接続するためのコネクタや配線を減少させることができ、ノイズ対策としてシールド線等の高価なケーブルを使用する必要がなく、基板の部品点数を減少させることができる。
したがって、簡単な構成で且つ安価に、複数ビームについて被走査面上で良好なビームスポットを得ることが可能となり、特に、高価な合成光学素子を用いることなく、良好な形状寸法のビームスポットによる複数ビームの光走査が可能となるとともに、各ビーム毎の同期検出制御や副走査方向のピッチ調整も容易になる。
【００１６】
また、本発明による光走査装置は、光源の発光点をカップリングレンズの光軸近傍に配置する。
このような構成により、波面収差が小さくなり、形状寸法の良好なビームスポットが得られる。
本発明による光走査装置は、２つの光源からの射出方向を基板の法線に対して逆向きに傾斜させる。
このような構成により、各光源の射出方向と基板の法線とのなす角が小さくなり、回路基板への取付が容易になるとともに、光源にかかる応力が小さくなるので、環境変動等の影響による発光位置の変化も少ない。
【００１７】
本発明による光走査装置は、基板を主走査方向に湾曲させる。
このような構成により、光源の射出方向と取り付け位置における基板の法線とをほぼ一致させることができ、基板への光源の取付けが容易になり、また、光源にかかる応力が小さくなるので、環境変動等の影響による発光位置の変化が少なくなる。
本発明による光走査装置は、光源の射出方向がほぼ平行になるように設置され、カップリングレンズの光軸に主走査方向の開き角を持たせる。
このような構成により、波面収差が小さくなり、良好なビームスポットの形状寸法が得られる。
【００１８】
また、被走査面上で複数ビームが主走査方向に間隔を有するので、複数の光源を同一基板上に取着した光源部を、光軸に略平行な直線の周りで回転調整し、または走査光学系の光軸に略平行な直線の周りで回転調整することにより、被走査面上における副走査方向についてのピッチを調整することができる。また、主走査方向に開き角を持たせることにより、高価な合成光学素子を用いることなく、複数ビームの光走査が可能になる。さらに、同期検出手段に入射する光束を時間的に分離することができ、各光束毎に個別に同期光を検出することができる。さらにまた、書き込み信号を発生させる制御系と接続するためのコネクタや配線を減少させることができ、ノイズ対策としてシールド線等の高価なケーブルを使用する必要がなく、基板の部品点数を減少させることができる。また、光源を基板やホルダに容易に取り付けることができ、光源にかかる応力が小さくなるので、環境変動等の影響によって発光位置が変化しにくくなる。
【００１９】
本発明による光走査装置は、光源の発光点をカップリングレンズの光軸近傍に配置する。このような構成により、波面収差が小さく、ビームスポットの良好な形状寸法が得られる。
本発明による光走査装置は、射出光束の中心がカップリングレンズ光軸からずれるが、アパーチャにより光束周辺を遮光する。
このような構成により、特に、良好で且つばらつきが少ないビームスポットの寸法形状を得ることができる。
【００２０】
本発明による光走査装置は、複数の光源のうち少なくとも２つを同一の回路基板に取り付ける。
このような構成により、書込信号を発生させる制御回路等と接続するためのコネクタや配線を減少させ、ノイズ対策としてシールド線等の高コストのケーブルを使用する必要もなくなる。
本発明による光走査装置は、カップリングレンズを通過した少なくとも２つの光束を偏向面近傍で交差させる。
このような構成により、小型化された偏向器によっても、広い範囲を偏向走査することができ、また、反射偏向面と回転軸が一定距離れていることによる反射点のばらつき、いわゆるサグ、が複数光束で似た傾向となり、同一の走査光学系を用いて複数光束の光学特性を補正し易くなる。
【００２１】
本発明による光走査装置は、カップリングレンズを通過した少なくとも２つの光束を偏向面より被走査面に近い側で交差させる。
このような構成により、小型化された偏向器により複数光束が広い範囲を偏向走査することができる。
本発明による光走査装置は、ホルダを一体化する。
このような構成により、温度等の環境変化による２つの光源の相対変化が小さくなり、被走査面上で副走査方向ピッチの変化が小さくなる。また、ホルダを一体化することにより、部品点数を低減することができ、低コスト化を実現することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係る光走査装置を詳細に説明する。
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光走査装置の要部の構成を示している。このうち、図１は、例えばレーザビームプリンタにおける書込み用の光走査装置の主要な光学系全体の構成を模式的に示す図、そして図２は、光源近傍の構成を模式的に示す図である。
図１に示す光走査装置は、光源１、１′、カップリングレンズ２、２′、シリンドリカルレンズ３、偏向器４、走査レンズ系５、被走査面６、同期用レンズ７、同期検出部８、アパーチャ９、および回路基板１０を具備している。
【００２３】
光源１および１′は、例えば半導体レーザからなり、所定の書込み信号で変調されて、光ビームを発生する。カップリングレンズ２および２′は、それぞれ光源１および１′からの光束をカップリングし、平行光束、収束光束、または発散光束に変換するレンズである。この場合、光源１、１′およびカップリングレンズ２、２′は、偏向器４へ向かう各光ビームが開き角を呈するように配置される。
シリンドリカルレンズ３は、副走査方向にのみパワー、つまり屈折力を有し、カップリングレンズ３から射出した各光束を、偏向器４の近傍で主走査方向に長い線像に結像させる。
【００２４】
偏向器４は、所定速度で回転駆動され、シリンドリカルレンズ３を経て入射した各光ビームを反射偏向して、主走査方向に走査角θの範囲にわたりほぼ等角速度的に走査する。
走査レンズ系５は、走査光学系を構成し、偏向器４により反射偏向され走査される各光ビームの光束を被走査面６上に集光結像し、該光ビームにより被走査面６を等速度的に走査する。被走査面６は、例えば感光ドラムの表面であり、光ビームの走査による光情報に基づきプリント情報等が形成される。
同期用レンズ７は、偏向器４により反射偏向されて走査され、必要に応じて走査レンズ系５の一部を通った各光ビームを同期検出部８に集光する。同期検出部８は、偏向器４から同期用レンズ７を介して入射する各光ビームを検出して、同期信号を発生する。
【００２５】
アパーチャ９は、カップリングレンズ２および２′から射出した光ビームにおいて、光源１、１′とカップリングレンズ２、２′との光軸ずれ等に起因して生ずる散乱光等をカットする。
回路基板１０は、例えば半導体レーザからなる光源１および１′、回路素子を、一体的に取着支持する。
このような構成において、同期検出部８で２つの光ビームによる信号を別々に検出し、それぞれ検出後一定時間経過した後に各光束による書き込みを開始する。この構成では、偏向器４に向かう複数の光束が、互いに平行でなく、開き角を有しているので、複数の光ビームを合成するための合成光学素子を用いる必要がなく、安価で且つ簡単な構成による複数の光ビームの走査が可能となる。
【００２６】
このとき、図２に示すように、２つの半導体レーザでなる光源１および１′からの光ビームの射出方向が主走査方向に開き角（法線に対する半導体レーザ光源１の傾斜角θ１＋法線に対する半導体レーザ光源１′の傾斜角θ２）を有しているので、半導体レーザの発光点をカップリングレンズ２および２′の光軸近傍に配置し、且つ半導体レーザ光源１および１′からの射出光束の中心がカップリングレンズ２および２′の光軸近傍を通過するので、光の利用効率が向上し、波面収差が小さくなり良好な形状寸法のビームスポットを得ることができる。
なお、副走査方向に関しては、被走査面６上でのピッチをだすために、それぞれの発光点位置をカップリングレンズ光軸から若干ずらすことがあるが、その移動量は小さく波面収差にはほとんど影響しない。
【００２７】
また、２つの半導体レーザ光源１および１′が、共通の、すなわち同一の回路基板１０に取り付けられているので、書込信号を発生させる制御回路等と接続するためのコネクタや配線を少なくすることができ、またノイズ対策としてシールド線等のコストの高いケーブルを使用する必要がない。また、回路基板の部品点数を低減することもできる。
なお、少なくとも主走査方向に関して、カップリングレンズ２および２′の光軸近傍から半導体レーザ光源１および１′の発光点を多少ずらすようにしても良い。このとき、カップリングレンズ２および２′の光軸が開き角を持ち、２つの半導体レーザ光源１および１′からの射出方向が開き角を有しているので、半導体レーザ光源１および１′の発光点の、カップリングレンズ系２および２′の光軸からの位置ずれが小さくても、偏向器４に向かう光束に開き角を持たせることができ、波面収差の劣化を低減することができる。
【００２８】
また、偏向器４に向かう複数の光束に開き角を持たせることによる前述のような効果も得られる。
このように、複数の半導体レーザ光源のうち少なくとも２つの半導体レーザ光源１および１′を同一の回路基板１０に取り付け、偏向器４に向かう２つ以上の光ビームに開き角を持たせるとともに、少なくとも２つの半導体レーザ光源１および１′からの光束の射出方向に、少なくとも主走査方向について開き角を持たせることにより、次のような効果を得ることができる。
【００２９】
(1) 波面収差が小さくなり良好な形状寸法のビームスポットが得られる。
(2) 被走査面６上で複数の光ビームが主走査方向に間隔を持つので半導体レーザ光源１および１′の光軸に略平行な直線の周りの回転調整、または走査光学系の光軸に略平行な直線の周りの回転調整により、被走査面６上での副走査方向のピッチを調整することができる。
(3) 主走査方向に開き角を持たせることにより、高価な合成光学素子を用いなくても複数の光ビームの走査を行なうことが可能になる。
(4) 同期検出部８に入射する光ビームをタイミング的に分離することができ、各光束毎に個別に同期光を検出することができる。
(5) 書き込み信号を発生させる制御回路系等と接続するためのコネクタや配線等の量を削減することができ、ノイズ対策としてシールド線等の高コストのケーブルを使用する必要もなくなる。また、回路基板１０等の部品点数を低減することもできる。
【００３０】
また、半導体レーザ光源１および１′の発光点をカップリングレンズ２および２′の光軸近傍に配置することにより、波面収差を小さくすることができ、良好な形状寸法のビームスポットを得ることができる。
また、図２に示すように、２つの半導体レーザ光源１および１′からの射出方向が回路基板１０の法線に対して逆向きに傾斜角θ１およびθ２にて傾斜することにより、半導体レーザ光源１および１′のそれぞれの光ビームの射出方向と回路基板１０の法線とのなす角θ１およびθ２が小さくなり、回路基板１０ヘの取り付けが容易になる。
【００３１】
図２の構成に対する比較例を図９に示す。図９のように、２つの半導体レーザ光源１および１′の射出方向を回路基板１０′の法線に対して同じ方向に傾斜するようにすると、半導体レーザ光源１および１′の光ビームの射出方向と回路基板１０′の法線とのなす角θ１′およびθ２′が大きくなり、回路基板１０′ヘの取り付けが困難になり、しかも半導体レーザ光源１および１′にかかる応力が大きくなってしまう。
上述したように、２つの半導体レーザ光源１および１′からの光ビームの射出方向が回路基板１０の法線に対して逆向きに傾くので、各半導体レーザ光源１および１′の光ビーム射出方向と回路基板１０の法線とのなす角が小さくなり、回路基板１０への取付けが容易になる。しかも、このことにより、半導体レーザ光源１および１′にかかる応力が小さくなるので、環境変動等の影響による発光位置の変化も生じにくくなる。
【００３２】
また、図３に示す本発明の第２の実施の形態のように回路基板１０Ａが主走査方向に湾曲していれば、半導体レーザ光源１および１′の光ビームの射出方向と、これら半導体レーザ光源１および１′の取り付け位置における回路基板１０Ａの法線とをほぼ一致させることができ、半導体レーザの回路基板１０Ａに対する取付けが容易になる。
すなわち、回路基板１０Ａを主走査方向に湾曲させ、半導体レーザ光源１および１′の光ビームの射出方向と回路基板１０Ａの法線をほぼ一致させることにより、半導体レーザ光源１および１′を回路基板１０Ａに容易に取り付けることが可能となる。この場合も、取付け部において半導体レーザ光源１および１′にかかる応力が小さくなるので、環境変動等の影響による発光位置の変化が生じにくい。
【００３３】
図４に本発明の第３の実施の形態の構成を示す。
半導体レーザ光源１および１′を、光ビームの射出方向が略平行になるように回路基板１０に設置し、カップリングレンズ２および２′の光軸を主走査方向に開き角を持たせる。このとき、少なくとも主走査方向に関して、カップリングレンズ２および２′の光軸近傍に半導体レーザ光源１および１′の発光点が位置するようにしている。
【００３４】
このような構成により、カップリングレンズ２および２′を通過する光束の波面収差が小さくなり、良好な形状寸法のビームスポットが得られる。なお、副走査方向に関して、被走査面６上でのピッチを与えるために、半導体レーザ光源１および１′のそれぞれの発光点位置をカップリングレンズ２および２′の光軸から若干ずらすことがある。このような場合にも、移動量は小さく波面収差にはほとんど影響しない。
すなわち、半導体レーザ光源１および１′の光ビームの射出方向がほぼ平行になるように設置し、カップリングレンズ２および２′の光軸が主走査方向に開き角を持つようにすることにより、上述した図１に関連して得られる効果に加えて、次のような効果を得ることができる。
【００３５】
(1) 半導体レーザ光源１および１′の回路基板１０や後述するホルダ（１１）等に対する取付けが容易になる。
(2) 半導体レーザ光源１および１′にかかる応力が小さくなるので、環境変動等の影響による発光位置の変化が生じにくくなる。
さらに、半導体レーザ光源１および１′の発光点をカップリングレンズ２および２′の光軸近傍に配置することにより、波面収差を小さくすることができ、良好な形状寸法のビームスポットを得ることが可能となる。
また、図４に示すように半導体レーザ光源１および１′の射出光束の中心がカップリングレンズ２および２′の光軸からずれる場合にも、図示のようにアパーチャ９で光束周辺の不要光を遮光することにより、ばらつきが少ない良好な寸法形状のビームスポットを得ることができる。
【００３６】
すなわち、半導体レーザ光源１および１′の射出光束の中心がカップリングレンズ２および２′の光軸からずれるが、アパーチャ９で光束周辺を遮光することにより、ばらつきが少ない良好な形状寸法のビームスポットを得ることができる。
また、図４の構成では、半導体レーザ光源１および１′の光ビームの射出方向が略平行となっているので、回路基板１０ヘの２つの半導体レーザ光源１，１′の取り付けが容易になる。
【００３７】
なお、少なくとも主走査方向に関して、カップリングレンズ２および２′の光軸近傍から半導体レーザ光源１および１′の発光点を多少ずらすようにしてもよい。このとき、カップリングレンズ２および２′の光軸が開き角を持っているので、半導体レーザ光源１および１′の発光点のカップリングレンズ２および２′の光軸からの位置ずれが小さくても、偏向器４の前段の光束に開き角を持たせることができ、波面収差の劣化を低減できる。また、偏向器４に向かう光束に開き角を持たせることによる上述したような効果も得られる。
【００３８】
さらに、半導体レーザ光源１および１′を一体化されたホルダ１１に圧入等の方法で取り付ける場合にもホルダ１１の加工が容易になる。例えば、ホルダ１１を一体成形で製作する場合には、型からの取出に際して金型をスライドする必要がなくなり、安価にホルダを製作することができる。また、ホルダへ圧入する際、複数の半導体レーザを同じ方向に押せば良いので、複数の半導体レーザを同時に圧入することが可能になる。
すなわち、複数の半導体レーザ光源のうちの少なくとも２つの半導体レーザ光源１および１′を同一の回路基板１０等に取り付けることにより、書込信号を発生させる制御回路系などと接続するためのコネクタや配線等の数を削減することができ、ノイズ対策としてシールド線等の高コストのケーブルを使用する必要もなくなる。また、回路基板１０等の部品点数を削減することもできる。
【００３９】
図５に、本発明の第４の実施の形態の構成を示す。この場合、カップリングレンズ２および２′を通過した複数の光束を、偏向器４の反射偏向面近傍で主走査方向に交差させている。
このようにすることにより、反射偏向面が小さくても済み、偏向器４を小型化することができる。
また、反射偏向面と回転軸との間が所定距離離れていることによる反射点のばらつき（いわゆる「サグ」）が、２つの光束間で類似する傾向を呈するので、同一の走査光学系を用いて２つの光束の光学特性を補正することが容易になる。
また、偏向器４として、反射偏向面と回転軸位置とが一致するピラミダルミラーを用いる場合には、このように複数の光束を反射偏向面近傍で主走査方向に交差させるようにしたときに、偏向面で偏向走査することができる範囲が最も広くなり、偏向器４の小型化が可能になる。
【００４０】
すなわち、カップリングレンズ２および２′を通過した少なくとも２つの光束を偏向面近傍で交差させることにより、次のような効果を得ることができる。
(1) 偏向器４を小型化しても広い範囲を偏向走査することが可能となる。
(2) 反射偏向面と回転軸が所定距離を存して離間していることによる反射点のばらつき、いわゆるサグ、が複数光束で類似した傾向を示し、同一の走査光学系を用いて、容易に複数光束の光学特性を補正することが可能となる。
【００４１】
図６に、本発明の第５の実施の形態における構成を示す。この場合は、カップリングレンズ２および２′を通過した少なくとも２つの光束は偏向面よりも被走査面６に近い側で交差している。
反射偏向面と回転軸とが一定の距離以上離れている場合に、偏向器４により２つの光束とも走査することができる範囲を最も広くするためには、このような構成が最適である。このような構成とすることにより、偏向器４を小型化することができる。
すなわち、カップリングレンズ２および２′を通過した少なくとも２つの光束を偏向面より被走査面６に近い側で交差させることにより、偏向器４を小型化しても、複数光束を広い範囲で偏向走査することができる。
【００４２】
図７および図８に本発明の第６および第７の実施の形態の構成を示す。
図７は、２つの半導体レーザ光源１および１′を、光ビームの射出方向が主走査方向に開き角を持つように配置した場合を示しており、図８は、２つの半導体レーザ光源１および１′の光ビームの射出方向がほぼ平行となるように配置した場合を示している。
図７および図８に示すように、一体化したホルダ１１および１１Ａに半導体レーザ光源１および１′を保持させることにより、温度等の環境変化による２つの光源の相対的な変化が小さくなり、被走査面６上における副走査方向ピッチの変化などが小さくなる。
【００４３】
また、一体化したホルダ１１または１１Ａを用いることにより、部品点数を低減することができ、低コスト化を実現することができる。
すなわち、ホルダ１１または１１Ａを一体化することにより温度等の環境変化による２つの半導体レーザ光源１および１′の相対変化が小さくなり、被走査面６上での副走査方向のピッチの変化も小さくなる。また、ホルダ１１または１１Ａを一体化することにより、部品点数を削減することができ、低コスト化を実現することができる。
なお、本発明は上述し且つ図面に示す実施の形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内において種々変形して実施することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１によれば、複数の光源と、
前記複数の光源からの発散光束をカップリングするカップリングレンズ系と、
前記カップリングレンズ系を通過した光束を等角速度的に偏向する偏向器と、
前記偏向器により偏向された複数の光束を被走査面に向けて集光させ、被走査面を略等速度的に走査する走査光学系とを具備し、
前記複数の光源のうちの少なくとも２つの光源を、該光源の光軸に略平行な直線の周りに回転調整可能に略平板状をなす同一の基板に取着し、
前記同一の基板に取り付けられた複数の光源のうち主走査方向に最も離れた２つの光源からの光束の射出方向が前記基板の法線に対して、互いに異なる向きに傾けるとともに、
前記少なくとも２つの光源から発し、前記カップリングレンズ系を通過して、前記偏向器に向かう光束が開き角を呈し、且つ
前記少なくとも２つの光源からの光束の射出方向が少なくとも主走査方向について開き角を呈するように構成したので、次のような効果を奏する。即ち、
（１）被走査面上で複数ビームが主走査方向に間隔を有するので、レーザダイオード（ＬＤ）すなわち半導体レーザユニット等の光源の光軸に略平行な直線の周りの回転調整または走査光学系の光軸に略平行な直線の周りの回転調整により、被走査面上での副走査方向のピッチ調整も容易にすることができる。
（２）主走査方向に開き角を持たせることにより、高価な合成光学素子を用いなくても良好な形状寸法のビームスポットによる複数ビームでの光走査を行うことが可能になる。
（３）同期検出手段に入射する光束を時間的に分離することができ、各光束毎に個別に同期光を検出することができる。
（４）書き込み信号を発生させる制御回路系等と接続するためのコネクタや配線等の量を削減することができ、ノイズ対策としてシールド線等の高コストのケーブルを使用する必要もなくなる。また、回路基板等の部品点数を低減することもできる。
（５）回路基板への半導体レーザ等の光源の取付が容易且つ確実で、環境変動等の影響によって発光位置が変化しにくい光走査装置を提供することができる。
【００４５】
また、本発明の請求項２の光走査装置によれば、光源の発光部をカップリングレンズの光軸の主走査方向の光軸近傍に配置する構成により、特に、波面収差が小さく良好なビームスポット形状寸法を得ることが可能となる。
【００４６】
本発明の請求項３の光走査装置によれば、複数の光源と、
前記複数の光源からの発散光束をカップリングするカップリングレンズ系と、
前記カップリングレンズ系を通過した光束を等角速度的に偏向する偏向器と、
前記偏向器により偏向された複数の光束を被走査面に向けて集光させ、被走査面を略等速度的に走査する走査光学系とを具備し、
前記複数の光源のうち各光源の発光部がそれぞれ対応するカップリングレンズ系の光軸の主走査方向近傍に位置する少なくとも２つの光源から発し、前記カップリングレンズ系を通過して、前記偏向器に向かう光束が開き角を呈し、前記少なくとも２つの光源に対応するカップリングレンズ系の光軸が主走査方向に開き角を呈し、且つ前記少なくとも２つの光源の射出方向が略平行である構成としたので、特に、高価な合成光学素子を用いることなく、良好な形状寸法のビームスポットによる複数ビームの光走査を可能とするとともに、各ビーム毎の同期検出制御や副走査方向のピッチ調整も容易で、しかも光源の取付けが容易且つ確実で、環境変動等の影響により発光位置が変化しにくく、また、光源の発光部をカップリングレンズの光軸近傍に配置する構成により、特に、波面収差が小さく、ビームスポットの良好な形状寸法が得られる。
【００４７】
本発明の請求項４の光走査装置によれば、アパーチャにより光束周辺を遮光する構成により、特に、良好で且つばらつきが少ないビームスポットの寸法形状を得ることができる。
本発明の請求項５の光走査装置によれば、複数の光源のうち少なくとも２つを同一の回路基板に取り付ける構成により、特に、光源を制御系と接続するためのコネクタおよび配線を減少させることができるとともに、ノイズ対策も容易で、回路系の部品点数を減少させることができる。
【００４８】
本発明の請求項６の光走査装置によれば、カップリングレンズを通過した少なくとも２つの光束を偏向面近傍で交差させる構成により、特に、小型の偏向器を用いても広い範囲を偏向走査することができ、複数光束の光学特性の補正が容易になる。
本発明の請求項７の光走査装置によれば、カップリングレンズを通過した少なくとも２つの光束を偏向面より被走査面に近い側で交差させる構成により、特に、小型の偏向器による複数ビームの広範囲の偏向走査が可能となる。
本発明の請求項８の光走査装置によれば、少なくとも２つの光源は一体化されたホルダに固定される構成により、特に、温度等の環境変化による光源相互間の相対変化および被走査面上での副走査方向のピッチ変化が小さく、しかも部品点数を減少させて、低コスト化することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光走査装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】図１の光学走査装置の要部である光源周辺部の構成を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る光学走査装置の要部である光源周辺部の構成を模式的に示す図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る光学走査装置の要部である光源周辺部の構成を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る光学走査装置の要部である偏向器周辺部の構成を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係る光学走査装置の要部である偏向器周辺部の構成を模式的に示す図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態に係る光学走査装置の要部である光源周辺部の構成を模式的に示す図である。
【図８】本発明の第７の実施の形態に係る光学走査装置の要部である光源周辺部の構成を模式的に示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る光学走査装置に対する比較例の光源周辺部の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１，１′ 光源（半導体レーザ）
２，２′ カップリングレンズ
３ シリンドリカルレンズ
４ 偏向器
５ 走査レンズ系
６ 被走査面
７ 同期用レンズ
８ 同期検出部
９ アパーチャ
１０，１０Ａ 回路基板
１１，１１Ａ ホルダ
Claims (8)
- 複数の光源と、
前記複数の光源からの発散光束をカップリングするカップリングレンズ系と、
前記カップリングレンズ系を通過した光束を等角速度的に偏向する偏向器と、
前記偏向器により偏向された複数の光束を被走査面に向けて集光させ、被走査面を略等速度的に走査する走査光学系とを具備し、
前記複数の光源のうちの少なくとも２つの光源を、該光源の光軸に略平行な直線の周りに回転調整可能に略平板状をなす同一の基板に取着し、
前記同一の基板に取り付けられた複数の光源のうち主走査方向に最も離れた２つの光源からの光束の射出方向が前記基板の法線に対して、互いに異なる向きに傾けるとともに、
前記少なくとも２つの光源から発し、前記カップリングレンズ系を通過して、前記偏向器に向かう光束が開き角を呈し、且つ
前記少なくとも２つの光源からの光束の射出方向が少なくとも主走査方向について開き角を呈することを特徴とする光走査装置。 - 前記複数の光源のうちの前記少なくとも２つの光源は、各光源の発光部が、それぞれ対応するカップリングレンズ系の光軸の主走査方向近傍に位置することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
- 複数の光源と、
前記複数の光源からの発散光束をカップリングするカップリングレンズ系と、
前記カップリングレンズ系を通過した光束を等角速度的に偏向する偏向器と、
前記偏向器により偏向された複数の光束を被走査面に向けて集光させ、被走査面を略等速度的に走査する走査光学系とを具備し、
前記複数の光源のうち各光源の発光部がそれぞれ対応するカップリングレンズ系の光軸の主走査方向近傍に位置する少なくとも２つの光源から発し、前記カップリングレンズ系を通過して、前記偏向器に向かう光束が開き角を呈し、前記少なくとも２つの光源に対応するカップリングレンズ系の光軸が主走査方向に開き角を呈し、且つ前記少なくとも２つの光源の射出方向が略平行であることを特徴とする光走査装置。 - 前記半導体レーザと前記偏向器との間に、光束の周辺部の光を遮断するアパーチャを有することを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
- 前記複数の光源のうちの前記少なくとも２つの光源は、同一の基板に取着されていることを特徴とする請求項３または４に記載の光走査装置。
- 前記カップリングレンズ系を通過した少なくとも２つの光束が、偏向面近傍で交差する構成とすることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の光走査装置。
- 前記偏向器は、反射偏向面とその回転軸との間が所定距離離れており、
前記カップリングレンズ系を通過した少なくとも２つの光束は、前記偏向面よりも前記被走査面に近い側で交差する構成とすることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の光走査装置。 - 前記複数の光源のうちの前記少なくとも２つの光源は、一体化されたホルダーに固定される構成とすることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の光走査装置。
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