JP3773641B2 - 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、レーザプリンタ等の書込系に用いられる光走査装置のマルチビーム光源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタル複写機、レーザプリンタ等の書込系に用いられる光走査装置においては、記録速度を向上させる手段は、光ビームを偏向走査する走査手段としてのポリゴンミラーの回転速度を上げる方式がある。しかし、この方式では、ポリゴンミラーを回転させるモータの耐久性や騒音、振動、光ビームの変調速度等が問題となり、限界がある。
【0003】
そこで、光走査装置において、一度に複数の光ビームを走査して複数ラインを同時に記録するマルチビーム走査装置が提案されている。このマルチビーム走査装置としては、複数の半導体レーザからの光ビームをビームスプリッタを用いて合成する方式や、特開昭56ー42248号公報に記載されているように複数の発光源がアレイ状に配列された半導体レーザアレイを用いる方式、複数個の汎用の半導体レーザを用いる方式がある。この複数個の汎用の半導体レーザを用いる方式は、特開平7ー72407号公報に記載されているように2個の半導体レーザからの光ビームをビーム合成手段を用いて合成して一度に隣接した2ラインを走査する方式が公知である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記半導体レーザアレイは、制御面での制約があり、汎用の半導体レーザと同様に扱うことができず、高精度な出力制御に不向きである上に、光源が複数であるにも拘らずコリメートレンズが共通であるために光源間の波長の差や発光点位置の差が残って結像位置がずれたり、コリメートレンズから射出される光ビームが各々離反する方向へ発散してしまったりする等取扱が厄介である。
【0005】
一方、汎用の半導体レーザを2つ以上用いて複数の光ビームをビームスプリッタやプリズムにより合成する場合には、上記特開平7ー72407号公報に記載されている方式では、複数の半導体レーザからの光ビームを1つのビームスプリッタで合成することにより構成が簡単で、かつ、経時的なずれが少なく、安定性に優れたマルチビーム光源装置を実現することができる。
【0006】
このマルチビーム光源装置においては、主走査方向に各半導体レーザからの光ビーム射出方向を隔てることで、装置全体を走査光学系が収容される光学ハウジングに取り付ける際に光軸を回転中心とした調整を行うことにより、副走査方向の光ビームスポット間隔を設定していた。
【0007】
しかしながら、このマルチビーム光源装置から射出される光ビームの形状は楕円であるため、各半導体レーザからの光ビーム射出方向を決定するコリメートレンズとの調整において設定値が大きくずれていると、装置全体を回転する量も大きくなり、光ビーム自体が傾いて所定の光ビームスポット径が得られないという不具合が生ずる。
【0008】
本発明は、光ビームスポット径のばらつきを抑えて高品位な画像記録を行うことができ、組立て作業を簡易化することができて生産効率を向上させることができ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】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、複数の半導体レーザと、この複数の半導体レーザと対で設けられ該複数の半導体レーザからの光ビームを概略平行光束にする複数のコリメータレンズと、この複数のコリメータレンズ及び前記複数の半導体レーザを光ビーム射出方向を合わせて一体的に支持する支持部材と、前記複数のコリメータレンズからの光ビームを副走査方向に近接させて射出する光学素子を含むビーム合成手段とを有するマルチビーム光源装置において、前記ビーム合成手段と前記支持部材とは所定の光軸に垂直な面で接合するとともに、同面内での相対角度を可変としたものである。
【0010】
請求項2に係る発明は、2個の半導体レーザと、この2個の半導体レーザと対で設けられ該2個の半導体レーザからの光ビームを概略平行光束にする2個のコリメータレンズと、この2個のコリメータレンズ及び前記2個の半導体レーザを光ビーム射出方向を合わせて一体的に支持する支持部材と、前記2個のコリメータレンズからの光ビームを副走査方向に近接させて射出する光学素子を含むビーム合成手段とを有し、このビーム合成手段と前記支持部材とは所定の光軸に垂直な面で接合するとともに、同面内での相対角度を可変としたマルチビーム光源装置において、各光ビームの前記ビーム合成手段射出方向の副走査方向成分が所定量となるように前記ビーム合成手段と前記支持部材との相対角度を設定したものである。
【0011】
請求項3に係る発明は、主走査方向に隣接して配置された2個の半導体レーザ及び他の1個の半導体レーザと、この3個の半導体レーザと対で設けられ該3個の半導体レーザからの光ビームを概略平行光束にする3個のコリメータレンズと、この3個のコリメータレンズ及び前記3個の半導体レーザを光ビーム射出方向を合わせて一体的に支持する支持部材と、前記3個のコリメータレンズからの光ビームのうち前記2個の半導体レーザからの交差する方向に傾いた2つの光ビームと前記1個の半導体レーザからの1つの光ビームを副走査方向に近接させて射出するビーム合成手段とを有し、このビーム合成手段と前記支持部材とは所定の光軸に垂直な面で接合するとともに、同面内での相対角度を可変としたマルチビーム光源装置において、前記1つの光ビームの射出方向をなす第1の射出軸と、前記2つの光ビームの射出方向の対称軸をなす第2の射出軸との副走査方向成分が所定量となるように前記ビーム合成手段と前記支持部材との相対角度を設定したものである。
【0012】
請求項4に係る発明は、請求項1記載のマルチビーム光源装置において、前記ビーム合成手段は前記支持部材との相対角度を光軸を回転中心として調整可能に形成されたビーム合成手段支持手段に収納されてなるとともに、前記回転中心を基準として走査光学系ハウジングに対する位置決めを行ったものである。
【0013】
請求項5に係る発明は、請求項3記載のマルチビーム光源装置において、前記第1の射出軸と前記第2の射出軸とを光軸に対して対称になるように設定したものである。
請求項6に係る発明は、複数の半導体レーザと、前記複数の半導体レーザと対で設けられ前記複数の半導体レーザからの光ビームを概略平行光束にする複数のコリメータレンズと、前記複数のコリメータレンズ及び前記複数の半導体レーザを光ビーム射出方向を合わせて一体的に支持する支持部材と、前記複数のコリメータレンズからの光ビームを副走査方向に近接させて射出する光学素子を含むビーム合成手段とを有するマルチビーム光源装置において、前記複数の半導体レーザと前記複数のコリメータレンズを各々偏心させ、前記ビーム合成手段と前記支持部材とは所定の光軸に垂直な面で接合するとともに、同面内での相対角度を可変としたものである。
請求項7に係る発明は、複数の半導体レーザと、前記複数の半導体レーザと対で設けられ前記複数の半導体レーザからの光ビームを概略平行光束にする複数のコリメータレンズと、前記複数のコリメータレンズ及び前記複数の半導体レーザを光ビーム射出方向を合わせて一体的に支持する支持部材と、前記複数のコリメータレンズからの光ビームを副走査方向に近接させて射出する光学素子を含むビーム合成手段とを有し、光学系ハウジングに位置決めされるマルチビーム光源装置において、前記ビーム合成手段と前記支持部材とは所定の光軸に垂直な面で接合するとともに、同面内での相対角度を可変とする第一の調整手段と、前記光軸を中心に前記光学系ハウジングに回動可能に位置決めする第二の調整手段とを有するものである。
請求項8に係る発明は、請求項7記載のマルチビーム光源装置において、前記光学系ハウジングは、円筒部により回転可能に支持されるものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
図2は本発明を応用した光走査装置の第1実施形態を示す。この第1実施形態は、マルチビーム光源装置として汎用の半導体レーザを例えば2個用いた2ビーム光源ユニットを搭載した光走査装置の一実施形態であり、デジタル複写機、レーザプリンタ等の書込系に用いられる。この光走査装置においては、2ビーム光源ユニット101より射出された2つの光ビームは、シリンダレンズ102を介して走査手段としてのポリゴンミラー103の反射位置近傍で交叉した後、ポリゴンミラー103で偏向走査される。
【0015】
このポリゴンミラー103で偏向走査された光ビームは、2枚構成のfθレンズ104を通過して折返しミラー105で感光体からなる像担持体、例えば感光体ドラム107に向けて反射され、トロイダルレンズ106により感光体ドラム107に結像される。感光体ドラム107は、駆動部により回転駆動されて副走査方向に移動し、帯電手段により一様に帯電された後にトロイダルレンズ106からの2つの光ビームにより主走査方向(Y方向)に走査されることで、副走査方向に所定のピッチで隣接した2ラインの画像記録が同時に行われる。
【0016】
また、同期検知用ミラー108は画像領域外に配置されており、折返しミラー105からの光ビームが同期検知用ミラー108により反射されて同期検知センサ109により検出されることで、各光ビームの主走査方向Sの走査開始位置が検出される。ここに、同期検知センサ109は折返しミラー105から時系列に入射する2つの光ビームを検出し、この同期検知センサ109からの検出信号により感光体ドラム107の画像書き込みタイミングが揃えられる。
【0017】
すなわち、同期検知センサ109の各光ビームに対する検出信号にそれぞれ同期して2ビーム光源ユニット101内の各半導体レーザ201、202が変調部で画像信号により変調されて2ビーム光源ユニット101から画像信号により変調された2つの光ビームが射出され、感光体ドラム107がトロイダルレンズ106からの2つの光ビームにより画像が書き込まれて静電潜像が形成される。この感光体ドラム107上の静電潜像は現像装置により現像されて転写手段により紙などに転写される。
【0018】
図1は上記マルチビーム光源装置としての2ビーム光源ユニット101の構成を示す。この2ビーム光源ユニット101においては、汎用の半導体レーザ201、202は、アルミダイキャスト製の支持部材203の裏側に、副走査方向(Z方向)に所定の間隔を隔てて並列に形成された図示しない嵌合穴に各々圧入されて支持される。
【0019】
また、コリメータレンズ204、205は、Y方向(主走査方向)及びZ方向に垂直なX方向について半導体レーザ201、202の発散光束が平行光束となるように位置を合わせるとともに、Y方向及びZ方向について光ビーム射出方向が所定の方向となるように位置を合わせて、半導体レーザ201、202と対になるように支持部材203に形成されたU字状の支持部203ー1、203ー2との隙間にUV硬化接着剤が充填されてU字状の支持部203ー1、203ー2に固定される。ここで、半導体レーザ201、202とコリメータレンズ204、205とは若干偏心させることで、光軸Cに対して対称に主走査方向の角度を隔てて各光ビームの射出軸が設定される。
【0020】
半導体レーザ201からの光ビームの第1の射出軸に半導体レーザ202からの光ビームの第2の射出軸を近接させて光ビームを合成するビーム合成手段としてのプリズム206は、支持部材207にその裏側より位置決め収容される。支持部材207の裏側には支持部材203の円筒部203ー3の外周が嵌合する嵌合穴が形成され、この嵌合穴に支持部材203の円筒部203ー3の外周が嵌合嵌合されて支持部材207の光軸Cに垂直な面が支持部材203に当接されることでプリズム206と支持部材203とが光軸Cに垂直な面で接合され、ネジ208、209により支持部材203、207が一体に取り付けられる。
【0021】
この場合、上記第1の射出軸と上記第2の射出軸とは光軸Cに対して対称に設定される。支持部材203の円筒部203ー3の中心位置は光軸Cに一致しており、これを回転中心として支持部材203を支持部材207に対して相対的に回転させる調整により、プリズム206で合成された各光ビームの相対角度の副走査方向成分(各光ビームのプリズム206射出方向の副走査方向成分)が所定量になるように、例えばゼロに近づくように支持部材203の位置を光軸Cを中心としてθ方向について決定してネジ208、209で支持部材203を支持部材207に止めることで、被走査面としての感光体ドラム107の表面上で各光ビームスポットが副走査方向に一致して光軸Cを挟んで主走査方向に並列となる状態となす。
【0022】
なお、この調整を行うため、支持部材207のネジ208、209が通される貫通穴207ー1、207ー2は光軸Cを中心とした長穴をなしている。この2ビーム光源ユニット101は、プリズム206を支持する支持部材207に形成されている走査光学系ハウジングへの位置決め穴に係合する光軸Cを中心とした円筒部207ー3により回転可能に支持され、その回転αにより副走査方向の光ビームピッチが記録ピッチに一致するように調整される。
【0023】
ビーム合成手段としてのプリズム206は、平行四辺形柱と三角柱とを用いたもので、一方の光源としての半導体レーザ201からの光ビームがそのまま透過する。もう一方の光源としての半導体レーザ202からの光ビームはプリズム206の平行四辺形柱の片側斜面206ー1で上方に反射され、プリズム206のビームスプリッタを構成する三角柱が平行四辺形柱に接合される斜面206ー2にて各光ビームの間隔が光軸に近接されて射出される。
【0024】
なお、光軸Cとは、走査光学系を構成するレンズ群の中心軸を通る通路とする。このように、半導体レーザ201、202からの光ビームは、コリメータレンズ204、205により平行光束となり、プリズム206により合成されて支持部材207の円筒部207ー3から射出される。
【0025】
この第1実施形態は、請求項1に係る発明を応用した光走査装置の一実施形態であって、複数の半導体レーザ201、202と、この複数の半導体レーザ201、202と対で設けられ該複数の半導体レーザ201、202からの光ビームを概略平行光束にする複数のコリメータレンズ204、205と、この複数のコリメータレンズ204、205及び前記複数の半導体レーザ201、202を光ビーム射出方向を合わせて一体的に支持する支持部材203と、前記複数のコリメータレンズ204、205からの光ビームを副走査方向に近接させて射出するビーム合成手段としてのプリズム206とを有するマルチビーム光源装置において、前記ビーム合成手段206と前記支持部材203とは所定の光軸に垂直な面で接合するとともに、同面内での相対角度を可変としたので、各光ビームの光源装置からの射出方向を調節することができ、被走査面としての感光体ドラム上の各光ビームスポットの副走査方向の間隔を記録ピッチに合わせることができる。
【0026】
また、この第1実施形態は、請求項2に係る発明を応用した光走査装置の一実施形態であって、2個の半導体レーザ201、202と、この2個の半導体レーザ201、202と対で設けられ該2個の半導体レーザ201、202からの光ビームを概略平行光束にする2個のコリメータレンズ204、205と、この2個のコリメータレンズ204、205及び前記2個の半導体レーザ201、202を光ビーム射出方向を合わせて一体的に支持する支持部材203と、前記2個のコリメータレンズ204、205からの光ビームを副走査方向に近接させて射出するビーム合成手段としてのプリズム206とを有し、このビーム合成手段206と前記支持部材203とは所定の光軸に垂直な面で接合するとともに、同面内での相対角度を可変としたマルチビーム光源装置において、各光ビームの前記ビーム合成手段206射出方向の副走査方向成分が所定量となるように前記ビーム合成手段206と前記支持部材203との相対角度を設定したので、各光ビームの光源装置から射出される副走査方向の相対角度を所定範囲内に抑えることができ、光源装置全体の回転による調整量を軽減することができ、光源装置から射出される光ビームの傾きを最小限に抑えることができる。従って、光ビームスポット径のばらつきを抑えて高品位な画像記録を行うことができる。
【0027】
また、この第1実施形態は、請求項4に係る発明を応用した光走査装置の一実施形態であって、請求項1記載のマルチビーム光源装置において、前記ビーム合成手段206は前記支持部材203との相対角度を光軸を回転中心として調整可能に形成されたビーム合成手段支持手段としての支持部材207に収納されてなるとともに、前記回転中心を基準として走査光学系ハウジングに対する位置決めを行ったので、プリズム206の半導体レーザ201、202支持部材203に対する相対角度の調整がラフであっても光源装置全体の回転による副走査方向光ビーム間隔の調整にてプリズム206の半導体レーザ201、202支持部材203に対する相対角度の微調整を行うことができ、作業効率を向上させることができる。また、プリズム206を半導体レーザ201、202支持部材203の接着等で直接保持するのに比べて、組み付け時にミスが生じてもプリズムを破損させることがない。
【0028】
図3及び図4は本発明を応用した光走査装置の第2実施形態を示す。この第2実施形態は、マルチビーム光源装置として汎用の半導体レーザを3個用いた3ビーム光源ユニットを搭載した光走査装置の一実施形態であり、上記第1実施形態において、上記2ビーム光源ユニット101の代りに用いられる。汎用の半導体レーザ301、302、303は、アルミダイキャスト製の支持部材304の裏側に形成された図示しない嵌合穴に各々圧入されて支持される。
【0029】
コリメータレンズ305、306、307は、Y方向(主走査方向)及びZ方向に垂直なX方向について半導体レーザ301、302、303の発散光束が平行光束となるように位置を合わせるとともに、Y方向及びZ方向について光ビーム射出方向が所定の方向となるように位置を合わせて、支持部材304に形成されたU字状支持部304ー1、304ー2との隙間に充填されたUV硬化接着剤によりU字状支持部304ー1、304ー2に固定される。
【0030】
支持部材303は、半導体レーザ302、303、コリメータレンズ306、307がそれぞれ光軸Cに対して主走査方向(Y方向)に対称に隣接して配置され、かつ、汎用の半導体レーザ301とコリメータレンズ305とが副走査方向(Z方向)に所定の間隔を隔てて並列に配置されるように形成される。
【0031】
ここで、半導体レーザ302の光ビーム射出方向と半導体レーザ303の光ビーム射出方向は、半導体レーザ302、303の間隔に対してコリメータレンズ306、307の間隔を小さく設定する、つまり、半導体レーザ302、303に対してコリメータレンズ306、307を偏心させて配置することで、半導体レーザ302、303からの各光ビームが第2の射出軸aに対して対称に各々交差するように所定の角度を有する。この実施形態では、この半導体レーザ302、303からの各光ビームが交差する位置はポリゴンミラー103の反射面近傍となるように半導体レーザ302、303の光ビーム射出方向が設定される。
【0032】
半導体レーザ301の光ビーム射出方向は、プリズム308にて半導体レーザ301〜303からの光ビームが合成されて半導体レーザ301の光ビーム射出軸としての第1の射出軸bが第2の射出軸aと光軸Cに対して対称になるように設定される。ビーム合成手段としてのプリズム308は、支持部材309にその裏側より位置決め収容される。
【0033】
支持部材309の裏側には支持部材304の円筒部304ー3の外周が嵌合する嵌合穴が形成され、この嵌合穴に支持部材304の円筒部304ー3の外周が嵌合されて支持部材309の光軸Cに垂直な面が支持部材304に当接されることでプリズム308と支持部材304とが光軸Cに垂直な面で接合され、ネジ310、311により支持部材304、309が一体に取り付けられる。
【0034】
支持部材304の円筒部304ー3の中心位置は光軸Cに一致しており、これを回転中心として支持部材304を支持部材309に対して相対的に回転させる調整により、第1の射出軸bと第2の射出軸aとの相対角度の副走査方向成分が所定量になるように、例えばゼロに近づくように支持部材304の位置を光軸Cを中心としてθ方向について決定してネジ310、311で支持部材304を支持部材309に止める。
【0035】
この時、図5に示すように被走査面としての感光体ドラム107の表面上での第1の射出軸bと第2の射出軸aとの到達点は副走査方向に一致して主走査方向に並列となる状態となり、これにより、半導体レーザ302、303からの光ビームによる光ビームスポットLD2−L、LD2−Rの結線上に半導体レーザ301からの光ビームによる光ビームスポットLD1が移動してほぼ一直線上に光ビームスポットLD1、LD2−L、LD2−Rが配列される。
【0036】
なお、この調整を行うため、支持部材309のネジ310、311が通される貫通穴309ー1、309ー2は光軸Cを中心とした長穴をなしている。この3ビーム光源ユニットは、プリズム308を支持する支持部材309に形成されている走査光学系ハウジングへの位置決め穴に係合する光軸Cを中心とした円筒部309ー3により回転可能に支持され、その回転αにより副走査方向の光ビームピッチが記録ピッチに一致するように調整される。
【0037】
ビーム合成手段としてのプリズム308は、平行四辺形柱と三角柱とを用いたもので、半導体レーザ301からの光ビームがそのまま透過する。半導体レーザ302、303からの光ビームはプリズム308の平行四辺形柱の片側斜面308ー1で上方に反射され、プリズム308のビームスプリッタを構成する三角柱が平行四辺形柱に接合される斜面308ー2にて各光ビームの間隔が光軸に近接されて射出される。
【0038】
このように、半導体レーザ301〜303からの光ビームは、コリメータレンズ305〜307により平行光束となり、プリズム308により合成されて支持部材309の円筒部309ー3から射出される。
【0039】
この第2実施形態は、請求項3に係る発明を応用した光走査装置の一実施形態であって、主走査方向に隣接して配置された2個の半導体レーザ302、303及び他の1個の半導体レーザ301と、この3個の半導体レーザ301〜303と対で設けられ該3個の半導体レーザ301〜303からの光ビームを概略平行光束にする3個のコリメータレンズ305〜307と、この3個のコリメータレンズ305〜307及び前記3個の半導体レーザ301〜303を光ビーム射出方向を合わせて一体的に支持する支持部材304と、前記3個のコリメータレンズ305〜307からの光ビームのうち前記2個の半導体レーザ302、303からの交差する方向に傾いた2つの光ビームと前記1個の半導体レーザ301からの1つの光ビームを副走査方向に近接させて射出するビーム合成手段としてのプリズム308とを有し、このビーム合成手段308と前記支持部材304とは所定の光軸Cに垂直な面で接合するとともに、同面内での相対角度を可変としたマルチビーム光源装置において、前記1つの光ビームの射出方向をなす第1の射出軸bと、前記2つの光ビームの射出方向の対称軸をなす第2の射出軸aとの副走査方向成分が所定量となるように前記ビーム合成手段308と前記支持部材304との相対角度を設定したので、各光ビームの光源装置から射出される副走査方向の相対角度を所定範囲内に抑えることができ、光源装置全体の回転による調整量を軽減することができ、光源装置から射出された光ビームの傾きを最小限に抑えることができる。従って、光ビームスポット径のばらつきを抑えて高品位な画像記録を行うことができる。
【0040】
また、この第2実施形態は、請求項5に係る発明を応用した光走査装置の一実施形態であって、請求項3記載のマルチビーム光源装置において、前記第1の射出軸bと前記第2の射出軸aとを光軸に対して対称になるように設定したので、各射出軸の副走査方向の相対角度を合わせることができ、各光ビームスポットを一直線上に配列することができる。従って、光源装置全体の回転により容易に副走査方向の光ビーム間隔を調整することができ、組立て作業を簡易化して組立効率を向上させることができ、生産効率を向上させることができる。
【0041】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば上記実施形態ではプリズムは支持部材に収納する構成としたが、本発明は、この限りではなく、半導体レーザの支持部材にプリズムを接着等で直接に支持させても構わない。
【0042】
【発明の効果】
以上のように請求項1に係る発明によれば、上記構成により、各光ビームの光源装置からの射出方向を調節することができ、被走査面上の各光ビームスポットの副走査方向の間隔を記録ピッチに合わせることができる。
【0043】
請求項2に係る発明によれば、上記構成により、各光ビームの光源装置から射出される副走査方向の相対角度を所定範囲内に抑えることができ、光源装置全体の回転による調整量を軽減することができ、光源装置から射出される光ビームの傾きを最小限に抑えることができる。従って、光ビームスポット径のばらつきを抑えて高品位な画像記録を行うことができる。
【0044】
請求項3に係る発明によれば、上記構成により、各光ビームの光源装置から射出される副走査方向の相対角度を所定範囲内に抑えることができ、光源装置全体の回転による調整量を軽減することができ、光源装置から射出された光ビームの傾きを最小限に抑えることができる。従って、光ビームスポット径のばらつきを抑えて高品位な画像記録を行うことができる。
【0045】
請求項4に係る発明によれば、上記構成により、ビーム合成手段の半導体レーザ支持手段に対する相対角度の調整がラフであっても光源装置全体の回転による副走査方向光ビーム間隔の調整にてビーム合成手段の半導体レーザ支持手段に対する相対角度の微調整を行うことができ、作業効率を向上させることができる。また、ビーム合成手段を半導体支持手段の接着等で直接保持するのに比べて、組み付け時にミスが生じてもビーム合成手段を破損させることがない。
【0046】
請求項5に係る発明によれば、上記構成により、各射出軸の副走査方向の相対角度を合わせることができ、各光ビームスポットを一直線上に配列することができる。従って、光源装置全体の回転により容易に副走査方向の光ビーム間隔を調整することができ、組立て作業を簡易化して組立効率を向上させることができ、生産効率を向上させることができる。
請求項6に係る発明によれば、上記構成により、各光ビームの光源装置からの射出方向を調節することができ、被走査面上の各光ビームスポットの副走査方向の間隔を記録ピッチに合わせることができる。
請求項7、8に係る発明によれば、上記構成により、各光ビームの光源装置からの射出方向を2段階の調整で調節することができ、被走査面上の各光ビームスポットの副走査方向の間隔を記録ピッチに合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を応用した光走査装置の第1実施形態における2ビーム光源ユニットを分解して示す概略図である。
【図2】同第1実施形態を示す斜視図である。
【図3】本発明を応用した光走査装置の第2実施形態における3ビーム光源ユニットを示す断面図である。
【図4】同3ビーム光源ユニットを分解して示す概略図である。
【図5】同3ビーム光源ユニットを説明するための図である。
【符号の説明】
201、202、301〜303 半導体レーザ
203、207、304、309 支持部材
204、205、305〜307 コリメータレンズ
206、308 プリズム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-beam light source device for an optical scanning device used in a writing system such as a digital copying machine and a laser printer.
[0002]
[Prior art]
In an optical scanning apparatus used in a writing system such as a digital copying machine or a laser printer, there is a method for increasing the rotational speed of a polygon mirror as a scanning means for deflecting and scanning a light beam as a means for improving the recording speed. However, this method has its limitations due to problems such as durability, noise, vibration, and light beam modulation speed of the motor that rotates the polygon mirror.
[0003]
Therefore, a multi-beam scanning device that scans a plurality of light beams at a time and records a plurality of lines simultaneously has been proposed. As this multi-beam scanning device, a method of combining light beams from a plurality of semiconductor lasers using a beam splitter, or a plurality of light emitting sources arranged in an array as described in Japanese Patent Laid-Open No. 56-42248. There are a method using an arrayed semiconductor laser array and a method using a plurality of general-purpose semiconductor lasers. This method using a plurality of general-purpose semiconductor lasers is composed of light beams from two semiconductor lasers combined using beam combining means as described in JP-A-7-72407 and adjacent to each other at once. A method of scanning two lines is known.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The above-mentioned semiconductor laser array is limited in terms of control, cannot be handled in the same way as a general-purpose semiconductor laser, is not suitable for high-precision output control, and is a collimating lens despite having a plurality of light sources. The difference in wavelength between the light sources and the difference in the light emitting point position remains, and the imaging position shifts, and the light beams emitted from the collimating lens diverge in the directions away from each other. Is troublesome.
[0005]
On the other hand, when two or more general-purpose semiconductor lasers are used to synthesize a plurality of light beams with a beam splitter or prism, the method described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-72407 uses a plurality of semiconductor lasers. By combining the light beams with a single beam splitter, a multi-beam light source device having a simple configuration and little deviation with time and excellent stability can be realized.
[0006]
In this multi-beam light source device, by adjusting the light beam emission direction from each semiconductor laser in the main scanning direction, adjustment is made with the optical axis as the rotation center when the entire device is attached to the optical housing that houses the scanning optical system. Thus, the light beam spot interval in the sub-scanning direction is set.
[0007]
However, since the shape of the light beam emitted from the multi-beam light source device is an ellipse, if the setting value is greatly shifted in the adjustment with the collimating lens that determines the light beam emission direction from each semiconductor laser, the entire device As the amount of rotation of the light beam increases, the light beam itself tilts and a predetermined light beam spot diameter cannot be obtained.
[0008]
The present invention provides a multi-beam light source device capable of performing high-quality image recording while suppressing variations in the light beam spot diameter, simplifying assembly work, and improving production efficiency. With the goal.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 includes a plurality of semiconductor lasers and a plurality of collimator lenses which are provided in pairs with the plurality of semiconductor lasers and make light beams from the plurality of semiconductor lasers approximately parallel light beams. And a support member that integrally supports the plurality of collimator lenses and the plurality of semiconductor lasers in the light beam emission direction, and the light beams from the plurality of collimator lenses are emitted close to each other in the sub-scanning direction.Includes optical elementsIn the multi-beam light source device having beam combining means, the beam combining means and the support member are joined on a plane perpendicular to a predetermined optical axis, and the relative angle in the same plane is variable.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there are provided two semiconductor lasers, two collimator lenses provided in pairs with the two semiconductor lasers, and making the light beams from the two semiconductor lasers substantially parallel luminous fluxes, A support member that integrally supports the two collimator lenses and the two semiconductor lasers in the light beam emission direction, and the light beams from the two collimator lenses are emitted close to each other in the sub-scanning direction.Includes optical elementsIn a multi-beam light source device having a beam synthesizing unit, the beam synthesizing unit and the support member being joined on a plane perpendicular to a predetermined optical axis and having a variable relative angle in the same plane, The relative angle between the beam synthesizing unit and the support member is set so that the sub-scanning direction component of the beam in the beam synthesizing unit emission direction becomes a predetermined amount.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, two semiconductor lasers and one other semiconductor laser arranged adjacent to each other in the main scanning direction, and the three semiconductor lasers provided in pairs with the three semiconductor lasers. Three collimating lenses that make the light beam from the light beam substantially parallel, a supporting member that integrally supports the three collimating lenses and the three semiconductor lasers in the light beam emitting direction, and the three Among the light beams from the collimator lens, two light beams inclined in the intersecting direction from the two semiconductor lasers and one light beam from the one semiconductor laser are emitted close to each other in the sub-scanning direction. A multi-beam light source device having a beam synthesizing unit, the beam synthesizing unit and the support member being joined by a plane perpendicular to a predetermined optical axis and having a variable relative angle in the same plane. The beam is set so that a sub-scanning direction component between a first emission axis forming the emission direction of the one light beam and a second emission axis forming a symmetry axis of the emission direction of the two light beams becomes a predetermined amount. The relative angle between the synthesizing means and the support member is set.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the multi-beam light source device according to the first aspect, the beam synthesizing unit is a beam synthesizing unit supporting unit formed so that a relative angle with the support member can be adjusted with the optical axis as a rotation center. It is housed and positioned with respect to the scanning optical system housing with the rotation center as a reference.
[0013]
The invention according to claim 5 is the multi-beam light source device according to claim 3, wherein the first emission axis and the second emission axis are set to be symmetric with respect to the optical axis.
According to a sixth aspect of the present invention, there are provided a plurality of semiconductor lasers, a plurality of collimator lenses provided in pairs with the plurality of semiconductor lasers to make light beams from the plurality of semiconductor lasers substantially parallel light beams, and the plurality of collimator lenses. And a beam synthesizing unit including a support member that integrally supports the plurality of semiconductor lasers in the light beam emission direction, and an optical element that emits the light beams from the plurality of collimator lenses in the vicinity of the sub-scanning direction; The plurality of semiconductor lasers and the plurality of collimator lenses are each decentered, and the beam synthesizing unit and the support member are joined to each other on a plane perpendicular to a predetermined optical axis. The relative angle at is variable.
The invention according to claim 7 includes a plurality of semiconductor lasers, a plurality of collimator lenses which are provided in pairs with the plurality of semiconductor lasers and which make light beams from the plurality of semiconductor lasers substantially parallel light beams, and the plurality of collimator lenses. And a beam synthesizing unit including a support member that integrally supports the plurality of semiconductor lasers in the light beam emission direction, and an optical element that emits the light beams from the plurality of collimator lenses in the vicinity of the sub-scanning direction; In the multi-beam light source device positioned in the optical system housing, the beam synthesizing means and the support member are joined on a plane perpendicular to a predetermined optical axis, and a relative angle in the same plane is variable. And a second adjusting means for pivotally positioning the optical system housing about the optical axis.
The invention according to claim 8 is the multi-beam light source device according to claim 7, wherein the optical system housing is rotatably supported by a cylindrical portion.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 2 shows a first embodiment of an optical scanning apparatus to which the present invention is applied. The first embodiment is an embodiment of an optical scanning device equipped with a two-beam light source unit using, for example, two general-purpose semiconductor lasers as a multi-beam light source device, and a writing system such as a digital copying machine or a laser printer. Used for. In this optical scanning device, the two light beams emitted from the two-beam
[0015]
The light beam deflected and scanned by the
[0016]
Further, the
[0017]
In other words, the
[0018]
FIG. 1 shows a configuration of a two-beam
[0019]
The
[0020]
A
[0021]
In this case, the first emission axis and the second emission axis are set symmetrically with respect to the optical axis C. The center position of the cylindrical portion 203-3 of the
[0022]
In order to perform this adjustment, the through holes 207-1 and 207-2 through which the
[0023]
The
[0024]
The optical axis C is a path that passes through the central axis of the lens group constituting the scanning optical system. As described above, the light beams from the
[0025]
The first embodiment is an embodiment of an optical scanning device to which the invention according to claim 1 is applied, and is provided in pairs with a plurality of
[0026]
The first embodiment is an embodiment of an optical scanning apparatus to which the invention according to claim 2 is applied, and is composed of two
[0027]
The first embodiment is an embodiment of an optical scanning device to which the invention according to claim 4 is applied. In the multi-beam light source device according to claim 1, the beam combining means 206 is the
[0028]
3 and 4 show a second embodiment of an optical scanning device to which the present invention is applied. The second embodiment is an embodiment of an optical scanning device equipped with a three-beam light source unit using three general-purpose semiconductor lasers as a multi-beam light source device. In the first embodiment, the two-beam light source unit is Used in place of 101. General-
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
Here, the light beam emission direction of the
[0032]
The light beam emission direction of the
[0033]
A fitting hole in which the outer periphery of the cylindrical portion 304-3 of the supporting
[0034]
The center position of the cylindrical portion 304-3 of the
[0035]
At this time, as shown in FIG. 5, the arrival point of the first emission axis b and the second emission axis a on the surface of the
[0036]
In order to perform this adjustment, the through holes 309-1 and 309-2 through which the
[0037]
The
[0038]
As described above, the light beams from the
[0039]
The second embodiment is an embodiment of an optical scanning device to which the invention according to claim 3 is applied, and two
[0040]
The second embodiment is an embodiment of an optical scanning device to which the invention according to claim 5 is applied. In the multi-beam light source device according to claim 3, the first emission axis b and the first Since the two exit axes a are set to be symmetric with respect to the optical axis, the relative angles of the exit axes in the sub-scanning direction can be matched, and the light beam spots can be arranged on a straight line. . Accordingly, the light beam interval in the sub-scanning direction can be easily adjusted by rotating the entire light source device, the assembling work can be simplified and the assembling efficiency can be improved, and the production efficiency can be improved.
[0041]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the prism is housed in the support member. However, the present invention is not limited to this, and the prism is mounted on the support member of the semiconductor laser. It may be supported directly by bonding or the like.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, with the above-described configuration, the emission direction of each light beam from the light source device can be adjusted, and the interval between the light beam spots on the scanned surface in the sub-scanning direction. Can be adjusted to the recording pitch.
[0043]
According to the second aspect of the present invention, with the above configuration, the relative angle of each light beam emitted from the light source device in the sub-scanning direction can be suppressed within a predetermined range, and the adjustment amount due to the rotation of the entire light source device is reduced. The inclination of the light beam emitted from the light source device can be minimized. Therefore, high-quality image recording can be performed while suppressing variations in the light beam spot diameter.
[0044]
According to the third aspect of the invention, with the above configuration, the relative angle of each light beam emitted from the light source device in the sub-scanning direction can be suppressed within a predetermined range, and the adjustment amount due to the rotation of the entire light source device is reduced. The inclination of the light beam emitted from the light source device can be minimized. Accordingly, high-quality image recording can be performed while suppressing variations in the light beam spot diameter.
[0045]
According to the invention of claim 4, with the above configuration, even if the adjustment of the relative angle of the beam combining means to the semiconductor laser support means is rough, the beam can be adjusted by adjusting the light beam interval in the sub-scanning direction by the rotation of the entire light source device. Fine adjustment of the relative angle of the synthesizing unit to the semiconductor laser supporting unit can be performed, and the working efficiency can be improved. Further, as compared with the case where the beam combining means is directly held by bonding the semiconductor support means or the like, the beam combining means is not damaged even if an error occurs during assembly.
[0046]
According to the fifth aspect of the present invention, with the above configuration, the relative angles of the respective emission axes in the sub-scanning direction can be matched, and the respective light beam spots can be arranged on a straight line. Accordingly, the light beam interval in the sub-scanning direction can be easily adjusted by rotating the entire light source device, the assembling work can be simplified and the assembling efficiency can be improved, and the production efficiency can be improved.
According to the invention of claim 6, with the above-described configuration, the emission direction of each light beam from the light source device can be adjusted, and the interval in the sub-scanning direction of each light beam spot on the surface to be scanned is set to the recording pitch. Can be matched.
According to the seventh and eighth aspects of the invention, with the above-described configuration, the emission direction of each light beam from the light source device can be adjusted in two steps, and the sub-scanning of each light beam spot on the surface to be scanned is performed. The direction interval can be adjusted to the recording pitch.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded schematic view showing a two-beam light source unit in a first embodiment of an optical scanning device to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a perspective view showing the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a three-beam light source unit in a second embodiment of an optical scanning device to which the present invention is applied.
FIG. 4 is an exploded schematic view showing the three-beam light source unit.
FIG. 5 is a diagram for explaining the same three-beam light source unit.
[Explanation of symbols]
201, 202, 301-303 Semiconductor laser
203, 207, 304, 309 Support member
204, 205, 305-307 Collimator lens
206, 308 Prism
Claims (8)
この複数の半導体レーザと対で設けられ該複数の半導体レーザからの光ビームを概略平行光束にする複数のコリメータレンズと、
この複数のコリメータレンズ及び前記複数の半導体レーザを光ビーム射出方向を合わせて一体的に支持する支持部材と、
前記複数のコリメータレンズからの光ビームを副走査方向に近接させて射出する光学素子を含むビーム合成手段とを有するマルチビーム光源装置において、
前記ビーム合成手段と前記支持部材とは所定の光軸に垂直な面で接合するとともに、同面内での相対角度を可変としたことを特徴とするマルチビーム光源装置。A plurality of semiconductor lasers;
A plurality of collimator lenses which are provided in pairs with the plurality of semiconductor lasers and make the light beams from the plurality of semiconductor lasers substantially parallel beams;
A support member that integrally supports the plurality of collimator lenses and the plurality of semiconductor lasers in accordance with the light beam emission direction;
A multi-beam light source device including a beam combining unit including an optical element that emits light beams from the plurality of collimator lenses close to each other in a sub-scanning direction;
The beam combining means and the support member are joined on a plane perpendicular to a predetermined optical axis, and the relative angle in the same plane is variable.
この2個の半導体レーザと対で設けられ該2個の半導体レーザからの光ビームを概略平行光束にする2個のコリメータレンズと、
この2個のコリメータレンズ及び前記2個の半導体レーザを光ビーム射出方向を合わせて一体的に支持する支持部材と、
前記2個のコリメータレンズからの光ビームを副走査方向に近接させて射出する光学素子を含むビーム合成手段とを有し、
このビーム合成手段と前記支持部材とは所定の光軸に垂直な面で接合するとともに、同面内での相対角度を可変としたマルチビーム光源装置において、
各光ビームの前記ビーム合成手段射出方向の副走査方向成分が所定量となるように前記ビーム合成手段と前記支持部材との相対角度を設定したことを特徴とするマルチビーム光源装置。Two semiconductor lasers;
Two collimator lenses which are provided in pairs with the two semiconductor lasers and make the light beams from the two semiconductor lasers approximately parallel beams;
A support member that integrally supports the two collimator lenses and the two semiconductor lasers in accordance with the light beam emission direction;
Beam combining means including an optical element that emits light beams from the two collimator lenses close to each other in the sub-scanning direction;
In the multi-beam light source device in which the beam combining means and the support member are joined on a plane perpendicular to a predetermined optical axis, and the relative angle in the same plane is variable,
A multi-beam light source device characterized in that a relative angle between the beam synthesizing unit and the support member is set so that a sub-scanning direction component of each light beam in an emission direction of the beam synthesizing unit becomes a predetermined amount.
前記複数の半導体レーザと対で設けられ前記複数の半導体レーザからの光ビームを概略平行光束にする複数のコリメータレンズと、A plurality of collimator lenses which are provided in pairs with the plurality of semiconductor lasers and which make light beams from the plurality of semiconductor lasers substantially parallel beams;
前記複数のコリメータレンズ及び前記複数の半導体レーザを光ビーム射出方向を合わせThe light beam emitting direction of the plurality of collimator lenses and the plurality of semiconductor lasers are aligned. て一体的に支持する支持部材と、A support member that supports the
前記複数のコリメータレンズからの光ビームを副走査方向に近接させて射出する光学素子を含むビーム合成手段とを有するマルチビーム光源装置において、A multi-beam light source device including a beam combining unit including an optical element that emits light beams from the plurality of collimator lenses close to each other in a sub-scanning direction;
前記複数の半導体レーザと前記複数のコリメータレンズを各々偏心させ、Decentering each of the plurality of semiconductor lasers and the plurality of collimator lenses,
前記ビーム合成手段と前記支持部材とは所定の光軸に垂直な面で接合するとともに、同面内での相対角度を可変としたことを特徴とするマルチビーム光源装置。 The beam combining means and the support member are joined on a plane perpendicular to a predetermined optical axis, and the relative angle in the same plane is variable.
前記複数の半導体レーザと対で設けられ前記複数の半導体レーザからの光ビームを概略平行光束にする複数のコリメータレンズと、A plurality of collimator lenses which are provided in pairs with the plurality of semiconductor lasers and which make light beams from the plurality of semiconductor lasers substantially parallel beams;
前記複数のコリメータレンズ及び前記複数の半導体レーザを光ビーム射出方向を合わせて一体的に支持する支持部材と、A support member that integrally supports the plurality of collimator lenses and the plurality of semiconductor lasers in accordance with a light beam emission direction;
前記複数のコリメータレンズからの光ビームを副走査方向に近接させて射出する光学素子を含むビーム合成手段とを有し、光学系ハウジングに位置決めされるマルチビーム光源装置において、A beam combining means including an optical element that emits light beams from the plurality of collimator lenses close to each other in a sub-scanning direction, and a multi-beam light source device positioned in an optical system housing,
前記ビーム合成手段と前記支持部材とは所定の光軸に垂直な面で接合するとともに、同面内での相対角度を可変とする第一の調整手段と、 The beam combining means and the support member are joined by a plane perpendicular to a predetermined optical axis, and a first adjustment means for making the relative angle variable within the same plane;
前記光軸を中心に前記光学系ハウジングに回動可能に位置決めする第二の調整手段とを有することを特徴とするマルチビーム光源装置。 A multi-beam light source device, comprising: a second adjusting unit that is pivotably positioned in the optical system housing about the optical axis.
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