JP3821618B2 - Multi-beam scanning 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、マルチビーム走査光源装置に関するものであり、特に、LBP、デジタル複写機、PPF等に適用可能なマルチビーム走査光源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、光走査装置の高速化がますます要求されてきている。この要求に対応するために、1ビーム走査方式の光走査装置の場合は、偏向器の回転速度を非常に高くしなければならなく、騒音の低減や光源の高出力化等が必要となり、大幅にコストが高くなってしまう。一方、複数ビーム走査方式の場合は、被走査面上で副走査方向にピッチ間隔をおいて複数の光束を走査するため、偏向器の回転速度を高くしなくても高速印字が可能である。
【0003】
従来の複数ビーム走査方式の光走査装置には、λ/2板と偏光合成素子を用いて複数ビームを合成し、2つの光束を同時に走査するものがあるが、λ/2板や偏光合成素子は高価であると共に、高精度に配置する必要があるため、この光走査装置は低コストを図ることが非常に困難である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、複数の光源を主走査方向に隔てて、偏向器に向かって出射される複数の光束に開き角をもたせることにより、偏光合成素子を用いることなく複数ビームによって光走査するものがある。この光走査装置は、偏光合成素子を用いる光走査装置に比べて低コストを図ることができるが、従来においてはカップリングレンズを固定するためにレンズセル等を用いているために、カップリングレンズ間の距離が大きくなってしまい、従って、レイアウトを小さくすることができないという問題がある。
【0005】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたものであり、カップリングレンズをホルダに接着固定することにより、カップリングレンズ間の距離を小さくし、レイアウトを小さくすることができるマルチビーム走査光源装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、低コストで、かつ、簡単な構成で温度上昇等の環境変動による副走査方向のビームピッチの変動を抑制して光学的特性を向上させることができるマルチビーム走査光源装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、複数の光源と、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、上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、上記偏向器によって偏向された複数の光束を被走査面に向けて集束させ、被走査面を略等速度的に走査する走査光学系とを有し、上記複数の光源のうち、少なくとも2つの光源から発し、カップリングレンズを通過し、上記偏向器に向かう光束が開き角を有する光学系において、上記各光源が半導体レーザであり、なおかつ、半導体レーザチップおよびこれを保持するステムが主走査方向において同じ方向に配置されていることを特徴とする。
【0007】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、各半導体レーザを駆動する電装系に接続する部分がハーネス基板により構成され、そのハーネス基板のグランドを各半導体レーザのグランドに対し共通に接続することを特徴とする。
【0008】
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、2つの半導体レーザのグランド以外のピンを接続するハーネス基板上の導線部は、抵抗及び電気容量が各半導体の機能が同じピンに対し同等になるようにしてあることを特徴とする。
【0009】
請求項4記載の発明は、請求項1記載の発明において、半導体レーザチップは、発散角の大きい方向が主走査平面とほぼ平行になるように配置されていることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかるマルチビーム走査光源装置の実施の形態について説明する。図6に示すように、符号1、2は、本発明に適用可能な複数の光源のうち、主走査方向に並んだ二つの光源を示している。上記光源1、2は、半導体レーザで構成されている。この光源1、2の出射側には、光源1、2から出射された発散光束をカップリングするカップリングレンズ系3がそれぞれ設けられている。このカップリングレンズ系3は、光源1、2から出射された発散光束を収束光束、発散光束、あるいは平行光束に変換するカップリングレンズ3aと、このカップリングレンズ3aを透過した光束を整形するアパーチャ3bとから構成されている。
【0011】
図6に示すように、この光学系は、上記光源1、2から出射されカップリングレンズ3aを通過し偏向器としての回転多面鏡5に向かう各光束が開き角を有する光学系になっている。従って、上記光源1、2から出射され、各カップリングレンズ系3を通過した各光束は、シリンダレンズ4をそれぞれ透過して回転多面鏡5の偏光反射面近傍に互いに集光され、回転多面鏡5によって等角速度的に偏向される。
【0012】
符号6は、走査光学系としての走査レンズを示している。この走査レンズ6は、回転多面鏡5によって偏向された複数の光束を被走査面7に向けて集束させ、被走査面6上を略等速度的に走査するためのものである。従って、回転多面鏡5によって偏向された複数の光束は、上記走査レンズ6を透過することにより、被走査面7上を略等速度的に走査する。
【0013】
次に、本発明の特徴について説明する。図1には、上記光源1、2の出射側正面図を示している。上記光源1は、半導体レーザチップ1aとステム1bとホルダ1cとから主に構成された半導体レーザで構成されている。上記ホルダ1cにはステム1bが固着され、このステム1bに半導体レーザチップ1aが保持されている。同様に、上記光源2は、半導体レーザチップ2aとステム2bとホルダ2cとから主に構成された半導体レーザで構成されていて、上記ホルダ2cにはステム2bが固着され、このステム2bに半導体レーザチップ2aが保持されている。半導体レーザチップ1aおよび半導体レーザチップ2aは、図7に示すように、発散角の大きい方が主走査平面とほぼ平行になるように配置されている。
【0014】
前述のように、上記光源1、2は、主走査方向に並んで設けられていて、光源1のステム1bと光源2のステム2bは、主走査方向において同じ方向に配置され、ステム1b上に半導体レーザチップ1aが保持され、ステム2b上に半導体レーザチップ2aが保持されている。すなわち、半導体レーザチップ1aと半導体レーザチップ2a、および、ステム1bとステム2bが主走査方向において同じ方向にそれぞれ配置されている。なお、図1に示す各ステム1b、2bは、主走査方向において右方向にむいてそれぞれ配置されている。
【0015】
図4に示すように、上記光源1、2は、光学ホルダ8によって保持されている。この光学ホルダ8は、主走査方向に並んだ2つの穴11、12が形成されていて、穴11、12間の中心部に光軸方向に伸びた突出部13が形成されている。この突出部13は、先端側に向けて細くなるように形成されている。光源1は突出部13の外周に沿うように穴11内に取り付けられ、光源2は突出部13の外周に沿うように穴12内に取り付けられ、前述のように半導体レーザチップ1aと半導体レーザチップ2a、および、ステム1bとステム2bが主走査方向において同じ方向にそれぞれ配置されていると共に、半導体レーザチップ1aおよび半導体レーザチップ2aは、図7に示すように、発散角の大きい方向が主走査平面とほぼ平行になるように配置されている。なお、突出部13の傾斜により、上記光源1、2から出射された各光束は開き角を形成している。
【0016】
また、図3および図4に示すように、上記突出部13の先端部近傍の外周には、二つのカップリングレンズ3a、3aが光源1および光源2の各光束が透過することができる位置にそれぞれ接着剤14によって固定されている。なお、二つのカップリングレンズ3a、3aは、3軸方向に高精度に位置調整された後、接着剤14によって突出部13の先端部近傍の外周にそれぞれ固定されている。
【0017】
上記光源1、2の各半導体レーザは図示しない電装系によって駆動されるようになっている。図5に示すように、上記光源1、2の各半導体レーザは、電装系に接続する部分がハーネス基板22によって構成されている。ハーネス基板22上には、複数の導線部17、18、19、20、21が左側から順に形成されている。
【0018】
上記ハーネス基板22上の中心に形成された導線部19は、左右に対称形なT字状に形成されていて、ハーネス基板22のグランドを形成している。この導線部19の傘部の左側には、光源1の半導体レーザのグランドピン15(図2参照)が接続され、導線部19の傘部の右側には、光源2の半導体レーザのグランドピン16(図2参照)が接続されている。すなわち、ハーネス基板22のグランドを光源1、2の各半導体レーザのグランドに対し共通に接続している。
【0019】
このようにすることにより、ハーネス基板22上の導線部のレイアウトを簡単にすることができると共に、ハーネス基板22のグランドを形成している導線部19が左右に対称形なT字状に形成されているため、温度上昇等の環境変動による光源1、2の各半導体レーザの変動に対してストレスを均等化することができると共に、温度上昇等の環境変動による副走査方向のビームピッチの変動を抑制して光学的特性を向上させることができる。
【0020】
また、ハーネス基板22の導線部17には、光源1の半導体レーザの駆動ピン23(図2参照)が接続され、導線部18には、光源1の半導体レーザの駆動およびグランド以外の他の機能をもつピン24(図2参照)が接続されている。また、ハーネス基板22の導線部21には、光源2の半導体レーザの駆動ピン25(図2参照)が接続され、導線部20には、光源2の半導体レーザの駆動およびグランド以外の他の機能をもつピン26(図2参照)が接続されている。上記導線部17、18、20、21は、抵抗及び電気容量が光源1、2の各半導体の機能が同じピンに対し同等になるようになっている。すなわち、導線部17と導線部21が抵抗及び電気容量が同等になっていて、導線部18と導線部20が抵抗及び電気容量が同等になっている。
【0021】
発明が解決しようとする課題の欄で述べたとおり、従来においてはカップリングレンズを固定するためにレンズセル等を用いているために、カップリングレンズ間の距離が大きくなってしまい、従って、レイアウトを小さくすることができなかったが、上記実施の形態によれば、カップリングレンズ3aを光学ホルダ8に接着固定しているため、カップリングレンズ間の距離を小さくし、もって、レイアウトを小さくすることができる。
【0022】
また、半導体レーザチップ1aと半導体レーザチップ2a、および、ステム1bとステム2bが主走査方向において同じ方向にそれぞれ配置されているため、温度上昇等の環境変動によって半導体レーザチップ1aおよび半導体レーザチップ2aと、ステム1bおよびステム2bとの間で位置ズレが生じても、この位置ズレは同じ方向における位置ズレとすることができ、もって、簡単な構成で温度上昇等の環境変動による副走査方向のビームピッチの変動を抑制して光学的特性を向上させることができると共に、組み付け作業性を向上させることができる。
【0023】
また、上記光源1、2の各半導体レーザは、電装系に接続する部分がハーネス基板22によって構成されていると共に、ハーネス基板22のグランドを光源1、2の各半導体レーザのグランドに対し共通に接続しているため、温度上昇等の環境変動による光源1、2の各半導体レーザの変動に対してストレスを均等化することができると共に、温度上昇等の環境変動による副走査方向のビームピッチの変動を抑制して光学的特性を向上させることができる。
【0024】
また、光源1、2の各半導体レーザのグランド以外のピン23、24、25、26を接続するハーネス基板22上の導線部17、18、21、20は、抵抗及び電気容量が各半導体の機能が同じピンに対し同等になるようにしてあるため、各半導体の発光特性を向上させることができる。
【0025】
また、半導体レーザチップ1aおよび半導体レーザチップ2aを発散角の大きい方向が主走査平面とほぼ平行になるように配置しているため、温度上昇等の環境変動による副走査方向のビームピッチの変動を抑制して光学的特性を向上させることができる。
【0026】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、複数の光源と、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、上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、上記偏向器によって偏向された複数の光束を被走査面に向けて集束させ、被走査面を略等速度的に走査する走査光学系とを有し、上記複数の光源のうち、少なくとも2つの光源から発し、カップリングレンズを通過し、上記偏向器に向かう光束が開き角を有する光学系において、上記各光源が半導体レーザであり、なおかつ、半導体レーザチップおよびこれを保持するステムが主走査方向において同じ方向に配置されているため、簡単な構成で温度上昇等の環境変動による副走査方向のビームピッチの変動を抑制して光学的特性を向上させることができると共に、組み付け作業性を向上させることができる。
【0027】
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明において、各半導体レーザを駆動する電装系に接続する部分がハーネス基板により構成され、そのハーネス基板のグランドを各半導体レーザのグランドに対し共通に接続するため、温度上昇等の環境変動による光源の各半導体レーザの変動に対してストレスを均等化することができると共に、温度上昇等の環境変動による副走査方向のビームピッチの変動を抑制して光学的特性を向上させることができる。
【0028】
請求項3記載の発明によれば、請求項2記載の発明において、2つの半導体レーザのグランド以外のピンを接続するハーネス基板上の導線部は、抵抗及び電気容量が各半導体の機能が同じピンに対し同等になるようにしてあるため、各半導体の発光特性を向上させることができる。
【0029】
請求項4記載の発明によれば、請求項1記載の発明において、半導体レーザチップは、発散角の大きい方向が主走査平面とほぼ平行になるように配置されているため、温度上昇等の環境変動による副走査方向のビームピッチの変動を抑制して光学的特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるマルチビーム走査光源装置に適用可能な光源の例を示す出射側正面図である。
【図2】上記光源を示す出射側とは反対側の正面図である。
【図3】本発明にかかるマルチビーム走査光源装置に適用可能なカップリングレンズの例を示す正面図である。
【図4】本発明にかかるマルチビーム走査光源装置の実施の形態を示す平面図である。
【図5】上記実施の形態に適用可能なハーネス基板を示す正面図である。
【図6】上記実施の形態に適用可能な光学系を示す光学配置図である。
【図7】上記実施の形態に適用可能な光源の発散光束を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 光源
1a 半導体レーザチップ
1b ステム
1c ホルダ
2 光源
2a 半導体レーザチップ
2b ステム
2c ホルダ
3 カップリングレンズ系
3a カップリングレンズ
3b アパーチャ
4 シリンダレンズ
5 回転多面鏡
6 走査レンズ
7 被走査面
8 光学ホルダ
11 穴
12 穴
13 突出部
14 接着剤
15 グランドピン
16 グランドピン
17 導線部
18 導線部
19 導線部
20 導線部
21 導線部
22 ハーネス基板
23 駆動ピン
24 光源1の半導体レーザの駆動およびグランド以外の他の機能をもつピン
25 駆動ピン
26 光源2の半導体レーザの駆動およびグランド以外の他の機能をもつピン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-beam scanning light source device, and more particularly to a multi-beam scanning light source device applicable to an LBP, a digital copying machine, a PPF, and the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been an increasing demand for higher speed optical scanning devices. In order to meet this requirement, in the case of a one-beam scanning optical scanning device, the rotational speed of the deflector must be very high, which requires noise reduction and high light source output. The cost will be high. On the other hand, in the case of the multiple beam scanning method, since a plurality of light beams are scanned at a pitch interval in the sub-scanning direction on the surface to be scanned, high-speed printing is possible without increasing the rotational speed of the deflector.
[0003]
Some conventional multi-beam scanning optical scanning devices combine a plurality of beams using a λ / 2 plate and a polarization combining element and simultaneously scan two light beams. Is expensive, and needs to be arranged with high accuracy, so it is very difficult to reduce the cost of this optical scanning device.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In view of this, there is a type in which a plurality of light sources are separated from each other in the main scanning direction, and a plurality of light beams emitted toward the deflector have an opening angle, thereby performing optical scanning with a plurality of beams without using a polarization combining element. Although this optical scanning device can be made at a lower cost than an optical scanning device using a polarization beam combining element, conventionally, a lens cell or the like is used to fix the coupling lens. Therefore, there is a problem that the distance cannot be reduced.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and by bonding and fixing the coupling lens to the holder, the distance between the coupling lenses can be reduced and the layout can be reduced. An object of the present invention is to provide a multi-beam scanning light source device capable of performing the above.
The present invention also provides a multi-beam scanning light source device capable of improving the optical characteristics by suppressing fluctuations in the beam pitch in the sub-scanning direction due to environmental fluctuations such as temperature rise with a simple configuration at low cost. The purpose is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The invention described in claim 1 includes a plurality of light sources, a coupling lens system for coupling divergent light beams from the plurality of light sources, a deflector for deflecting light beams that have passed through the coupling lens system at an equal angular velocity, A scanning optical system that focuses a plurality of light beams deflected by the deflector toward a surface to be scanned and scans the surface to be scanned at a substantially constant speed, and includes at least two light sources among the plurality of light sources. In the optical system in which the light beam emitted from and passing through the coupling lens toward the deflector has an opening angle, each of the light sources is a semiconductor laser, and the semiconductor laser chip and the stem holding the semiconductor laser chip are in the main scanning direction. They are arranged in the same direction.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the portion connected to the electrical system that drives each semiconductor laser is constituted by a harness substrate, and the ground of the harness substrate is common to the ground of each semiconductor laser. It is characterized by connecting.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the conductor portion on the harness substrate that connects the pins other than the grounds of the two semiconductor lasers has the same resistance and capacitance as the pins having the same function of each semiconductor. It is characterized by being equivalent.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the semiconductor laser chip is arranged such that the direction in which the divergence angle is large is substantially parallel to the main scanning plane.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a multi-beam scanning light source device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 6,
[0011]
As shown in FIG. 6, this optical system is an optical system in which each light beam emitted from the
[0012]
Reference numeral 6 denotes a scanning lens as a scanning optical system. The scanning lens 6 focuses a plurality of light beams deflected by the rotary polygon mirror 5 toward the scanned surface 7 and scans the scanned surface 6 at a substantially constant speed. Accordingly, the plurality of light beams deflected by the rotary polygon mirror 5 pass through the scanning lens 6 to scan the surface to be scanned 7 at a substantially constant speed.
[0013]
Next, features of the present invention will be described. In FIG. 1, the emission side front view of the said
[0014]
As described above, the
[0015]
As shown in FIG. 4, the
[0016]
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the two
[0017]
Each semiconductor laser of the
[0018]
The
[0019]
By doing so, the layout of the conductor portion on the
[0020]
Further, the drive pin 23 (see FIG. 2) of the semiconductor laser of the light source 1 is connected to the
[0021]
As described in the section of the problem to be solved by the invention, since the lens cell or the like is conventionally used to fix the coupling lens, the distance between the coupling lenses becomes large, and therefore, the layout. However, according to the above embodiment, since the
[0022]
Further, since the semiconductor laser chip 1a and the semiconductor laser chip 2a, and the stem 1b and the
[0023]
Each of the semiconductor lasers of the
[0024]
Further, the
[0025]
Further, since the semiconductor laser chip 1a and the semiconductor laser chip 2a are arranged so that the direction in which the divergence angle is large is substantially parallel to the main scanning plane, the fluctuation of the beam pitch in the sub-scanning direction due to environmental fluctuations such as a temperature rise. It is possible to suppress and improve the optical characteristics.
[0026]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, a plurality of light sources, a coupling lens system for coupling divergent light beams from the plurality of light sources, and a deflector for deflecting light beams that have passed through the coupling lens system at an equiangular velocity. And a scanning optical system that focuses a plurality of light beams deflected by the deflector toward the surface to be scanned and scans the surface to be scanned at a substantially constant speed, and includes at least two of the plurality of light sources. In an optical system in which a light beam emitted from one light source, passing through a coupling lens, and directed toward the deflector has an opening angle, each light source is a semiconductor laser, and a semiconductor laser chip and a stem holding the semiconductor laser chip perform main scanning. Are arranged in the same direction, so that the optical characteristics can be improved with a simple configuration by suppressing fluctuations in the beam pitch in the sub-scanning direction due to environmental fluctuations such as temperature rise. It is, it is possible to improve the assembling workability.
[0027]
According to the invention described in
[0028]
According to the invention described in
[0029]
According to the invention described in claim 4, in the invention described in claim 1, the semiconductor laser chip is arranged so that the direction in which the divergence angle is large is substantially parallel to the main scanning plane. The optical characteristics can be improved by suppressing the fluctuation of the beam pitch in the sub-scanning direction due to the fluctuation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an emission side front view showing an example of a light source applicable to a multi-beam scanning light source apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a front view of the light source on the side opposite to the emission side.
FIG. 3 is a front view showing an example of a coupling lens applicable to the multi-beam scanning light source device according to the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing an embodiment of a multi-beam scanning light source device according to the present invention.
FIG. 5 is a front view showing a harness substrate applicable to the embodiment.
FIG. 6 is an optical arrangement diagram showing an optical system applicable to the embodiment.
FIG. 7 is a perspective view showing a divergent light beam of a light source applicable to the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 1a Semiconductor laser chip 1b
Claims (4)
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、
上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、
上記偏向器によって偏向された複数の光束を被走査面に向けて集束させ、被走査面を略等速度的に走査する走査光学系とを有し、
上記複数の光源のうち、少なくとも2つの光源から発し、カップリングレンズを通過し、上記偏向器に向かう光束が開き角を有する光学系において、
上記各光源が半導体レーザであり、なおかつ、半導体レーザチップおよびこれを保持するステムが主走査方向において同じ方向に配置されていることを特徴とするマルチビーム走査光源装置。Multiple light sources;
A coupling lens system for coupling divergent light beams from a plurality of light sources;
A deflector that deflects the light beam that has passed through the coupling lens system at an equal angular velocity;
A scanning optical system that focuses a plurality of light beams deflected by the deflector toward the surface to be scanned and scans the surface to be scanned at substantially constant speed,
Among the plurality of light sources, an optical system that emits light from at least two light sources, passes through a coupling lens, and travels toward the deflector has an opening angle.
A multi-beam scanning light source device, wherein each of the light sources is a semiconductor laser, and the semiconductor laser chip and a stem for holding the semiconductor laser chip are arranged in the same direction in the main scanning direction.
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