JP4166493B2

JP4166493B2 - マルチビーム走査装置および光源装置

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Publication number: JP4166493B2
Application number: JP2002098350A
Authority: JP
Inventors: 善博浜; 正和平野
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Filing date: 2002-04-01
Publication date: 2008-10-15
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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数の光ビームを用いて複数の走査線を同時に走査するマルチビーム走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザプリンターやデジタルコピー機等、光ビームを被走査面上で走査させることにより、走査面に画像を形成する種々の光描画装置が知られている。近年、このような光描画装置では、画像をより高速で描画すべく、複数の光ビームを回転しているポリゴンミラー１１４に照射し、被走査面に向けて反射させることで、被走査面上に２以上の光ビームを同時に走査させ、副走査方向の走査速度を向上させている。
【０００３】
ところで、複数の光ビームを同時にポリゴンミラー１１４で偏向させる方法としては、例えば特開平８−３０４７２２号公報に開示されているように、複数の光ビームをビームスプリッターを用いて予め互いに近接する平行光に変えてからポリゴンミラー１１４に入射させるという方法がある。しかし、この方法では、高価な光学部品であるビームスプリッターを利用するので、装置の製造コストが増大するという不都合がある。
【０００４】
そこで、例えば、特開２０００−２４９９４８号公報では、ビームスプリッターを用いて２つの光ビームを平行にする代わりに、２つの光ビームをそれぞれ異なる角度からポリゴンミラー１１４のほぼ同一位置に入射させる方法を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開２０００−２４９９４８号公報の装置は、ビームスプリッターを採用しない点で、特開平８−３０４７２２号公報の装置よりも安価に製造できるという利点を有する。しかし、特開２０００−２４９９４８号公報の装置では、２つの光ビームが、ポリゴンミラー１１４が回転する方向に所定の開き角θを有した状態でポリゴンミラー１１４に入射する。ポリゴンミラー１１４に入射する光ビームがこのような開き角θを有する場合には、被走査面上の同じ範囲を走査させるために、ポリゴンミラー１１４が回転すべき角度範囲が光ビーム間で相違するようになる。この結果、被走査面上で走査される各光ビーム間で像面湾曲や走査速度の特性が異なるようになる。また、開き角θが存在しない場合よりも存在する場合の方が、ポリゴンミラー１１４の反射膜の幅を大きくしなければならなくなるため、より内接円径の大きなポリゴンミラー１１４を利用しなければならない。また、そのより大きなポリゴンミラー１１４を高速回転させるためによりパワーのある回転モータ利用しなければならなくなる。
【０００６】
上記のような問題を抑制するためには、ポリゴンミラー１１４に入射するそれぞれの光ビーム相互間の開き角θをなるべく小さくすることが望まれる。ところが、特開２０００−２４９９４８号公報に開示されている装置では、光学系の構成から、開き角θが、各光ビームの光路上に配置されたカップリングレンズの径で決まる所定値よりも小さくすることがはできないという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、偏向器に入射させる複数の光ビーム相互間の開き角θをより小さく抑制できるマルチビーム走査装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、第１、第２及び第３の発光素子がそれぞれ射出する第１、第２及び第３の光ビームを偏光器を用いて同時に被走査面上に走査させるマルチビーム走査装置において、２以上のプリズムを貼り合わせたプリズムユニットであって、プリズムが貼り合わせられている面に、それぞれ第１および第２の光ビームを偏光器へ向けて反射する第１および第２の反射部が設けられているプリズムユニットを備え、第１および第２の反射部が第３の光ビームを通過させるための隙間を互いの間に有するように配置されており、第３の光ビームは、隙間を通過することによりビーム幅を制限されるマルチビーム走査装置。
【０００９】
また、本発明は、第１、第２及び第３の発光素子がそれぞれ射出する第１、第２及び第３の光ビームを偏光器を用いて同時に被走査面上に走査させるマルチビーム走査装置において、第３の光ビームの光路上に配置され、第３の光ビームを偏光器へ向けて透過させるプリズムであって、表面が光を反射するように処理され、第３の光ビームを通過させるための隙間を間に有するように形成された第１及び第２の側面を有するプリズムを備え、第１及び第２の側面は、それぞれ、第３の光ビームの外縁の一部を遮光しながら第１及び第２の光ビームを偏光器へ向けて反射するマルチビーム走査装置を提供する。
【００１０】
さらに、本発明は、第１、第２及び第３の発光素子がそれぞれ射出する第１、第２及び第３の光ビームを偏光器を用いて同時に被走査面上に走査させるマルチビーム走査装置において、偏光器の略同一位置に入射するように第１及び第２の発光素子から射出されている第１及び第２の光ビームの間に配置された三角柱状部材であって、第１の面が、一方の端部で第１の光ビームの光束の一部を遮光し、他方の端部で第２の光ビームの光束の一部を遮光するように、かつ、第２の面が第３の光ビームを偏光器へむけて反射するように配置されている三角柱状部材を備えるマルチビーム走査装置を提供する。
【００１１】
さらにまた、本発明は、第１、第２及び第３の発光素子がそれぞれ射出する第１、第２及び第３の光ビームを偏光器を用いて同時に被走査面上に走査させるマルチビーム走査装置において、第１の光ビームの光路上に配置され、入射した第１の光ビームを偏光器へ向けて全反射する第１の全反射面を有する第１のプリズムと、第１のプリズムに貼り合わせられた状態で第２の光ビームの光路上に配置されており、第１のプリズムを通過して偏光器へ向かうように入射した第２の光ビームを全反射する第２の全反射面を有する第２のプリズムとを備え、第１のプリズムは、第３の光ビームが第１のプリズムに入射し、第１の光ビームと第２の光ビームとの間において第１のプリズムから射出するように第３の光ビームの光路上に配置されているマルチビーム走査装置を提供する。
【００１２】
さらにまた、本発明は、それぞれ第１、第２および第３の光ビームを射出する第１、第２および第３の発光素子と、２以上のプリズムを貼り合わせたプリズムユニットであって、プリズムが貼り合わせられている面に、それぞれ第１および第２の光ビームを偏光器へ向けて反射する第１および第２の反射部を有し、第１および第２の反射部は第３の光ビームを通過させるための隙間を互いの間に有するように配置されているプリズムユニットと、第１から第３までの発光素子およびプリズムユニットを一体に保持する支持部材とを備える発光装置を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係るマルチビーム走査装置１００の構成を示す図である。
【００１４】
マルチビーム走査装置１００は、それぞれ第１、第２および第３の光ビーム１０２、１０４、１０６を生成する第１、第２および第３の発光素子１０８、１１０、１１２を有する。発光素子としては、例えばレーザダイオードを用いることができる。各々の発光素子から３つの光ビームは、例えばポリゴンミラー１１４などの偏光器により被走査面１１６へ向けて偏向され、ｆθレンズ１１８を通過した後に被走査面１１６上に３つのビームスポットを形成する。形成された３つのビームスポットは、ポリゴンミラー１１４の回転に伴い、被走査面１１６上を等速度で走査される。なお、本明細書では、３つのビームスポットが走査される方向を主走査方向、その主走査方向に直交する方向（ポリゴンミラー１１４の回転軸に平行な方向）を副走査方向と呼ぶ。
【００１５】
３つの発光素子１０８、１１０、１１２は、同一の平面、例えばポリゴンミラー１１４の回転軸１１４ａを法線とする平面に沿って各々の光ビームがほぼ同一方向にほぼ平行に射出されるように配置されている。
【００１６】
各発光素子から射出された光ビームは、それぞれ異なるコリメータレンズ１２０、１２２、１２４を過することにより平行光に変換される。さらに、各光ビームは、プリズムユニット１３０、シリンドリカルレンズ１５０、およびスリット１５２を通過した後、ポリゴンミラー１１４の反射面１１４ｂに入射し、前述した被走査面１１６へ向けて反射される。
【００１７】
シリンドリカルレンズ１５０は、各光ビームがポリゴンミラー１１４の反射面１１４ｂの近傍において副走査方向においてのみ収束するようなパワーを有する。スリット１５２は、第１から第３の光ビーム１０２、１０４、１０６を通過させることにより、各光ビームの有効光束の断面形状を定めるスリットである。本実施形態においてこのスリット１５２は、特に、第１および第２の光ビーム１０２、１０４のビーム幅をそれら光ビームの間に位置している第３の光ビーム１０６のビーム幅とほぼ同一の幅に揃えるという機能を果たす。
【００１８】
図１に示す構成のマルチビーム走査装置１００では、ポリゴンミラー１１４が回転した場合に、３つの光ビームのうち第１の光ビーム１０２が、最初に、被走査面１１６上の所定の走査領域に現れる。そこで、本実施形態では、３つの光ビームのうち、第１の光ビーム１０２を除く他の光ビームの光路上に間隔調整手段１５４、１５６を配置している。
【００１９】
間隔調整手段１５４、１５６は、そこを通過した光ビームが被走査面１１６上に形成するビームスポットの副走査方向位置を調整するための素子又は装置である。本実施形態では、被走査面１１６上において３つのビームスポットが副走査方向に等間隔で並ぶように、２つの間隔調整手段１５４、１５６を利用して、第２および第３の光ビーム１０４、１０６により形成されるビームスポットの位置を調整する。ここで、第１の光ビーム１０２を除く他の光ビームの光路に間隔調整手段１５４、１５６を配置するのは、被走査面１１６上の走査領域に最初に現れる第１の光ビーム１０２のビームスポットを基準として、その後から走査領域に現れるビームスポットの位置を調整すると、作業が容易になるからである。
【００２０】
本実施形態の場合、間隔調整手段１５４、１５６としては、例えばコリメータレンズ（１２２、１２４）とプリズムユニット１３０との間に配置され、断面がクサビの形状をしたクサビプリズムを利用することができる。このようなクサビプリズムは、その配置等を適当に調整することで、そこを通過する光ビームのシリンドリカルレンズ１５０に入射する副走査方向位置を変えることができる。光ビームのシリンドリカルレンズ１５０へ入射する副走査方向位置が変わると、その光ビームがポリゴンミラー１１４に入射するときの副走査方向の角度が変化し、その結果、被走査面１１６上に形成されるビームスポットの位置も変化する。
【００２１】
図２は、図１のマルチビーム走査装置１００のうち、プリズムユニット１３０を含む部分を拡大して示した図である。
図２に示すプリズムユニット１３０は、それぞれ第１、第２および第３の光ビーム１０２、１０４、１０６が入射する第１、第２および第３のプリズム１３２、１３４、１３６から構成されている。第３のプリズム１３６は、第１および第２のプリズム１３２、１３４の間に配置されており、その対向する２つの側面の一方において第１のプリズムの側面と、他方において第２のプリズムの側面とそれぞれ貼り合わせられている。
【００２２】
第１および第３のプリズム１３２、１３６が貼り合わせられている面１３８には、入射してくる光ビームを鏡面反射するための第１の反射膜１４０が設けられている。また、第２および第３のプリズム１３４、１３６が貼り合わせられている面１４２にも第１の反射膜１４０と同様の第２の反射膜１４４が設けられている。
【００２３】
さらに、第１および第２のプリズム１３２、１３６がそれぞれ有する面のうち、第３のプリズム１３６と貼り合わせられている面と対向している側面には、それぞれ第１および第２の光ビーム１０２、１０４を反射させるための第３及び第４の反射膜１４６、１４８が設けられている。なお、上記の４つの反射膜としては、例えば金属の薄膜を用いることができる。
【００２４】
第３のプリズム１３６は、台形の断面形状を有しており、互いに平行な底面１３６ａと、底面より幅の狭い上面１３６ｂとを有している。この第３のプリズム１３６は、底面１３６ａが第３の発光素子１１２側に、上面１３６ｂがポリゴンミラー１１４側に位置するように第３の光ビーム１０６の光路上に配置されている。このために、第３の光ビーム１０６は、第３のプリズム１３６にその底面１３６ａから入射し、その上面からポリゴンミラー１１４に向けて射出する。
【００２５】
第１および第２の反射膜１４０、１４４は、上記のような形状をした第３のプリズム１３６の側面に配置されているので、それら反射膜の間は、第３のプリズム１３６の上面の幅とほぼ等しい隙間Ｓ１が存在する。第３のプリズムの上面１３６ｂは、第３の光ビーム１０６のビーム幅よりも幅が狭い。したがって、第１および第２の反射膜１４０、１４４の間の隙間Ｓ１も第３の光ビームのビーム幅より狭い。
【００２６】
本実施形態では、第３の光ビーム１０６の主光線が第３のプリズムの上面１３６ａのほぼ中央を通過するように、プリズムユニット１３０が配置されている。このために、第３の光ビーム１０６の光束の外縁は、第１の反射膜１４０および第２の反射膜１４４に照射される。第１および第２の反射膜１４０、１４４に照射された光束は、ポリゴンミラー１１４があるのと異なる方向へ反射される。このため、第３の光ビーム１０６は、プリズムユニット１３０を通過することで、そのビーム幅を第１および第２の反射膜１４０、１４４の隙間Ｓ１に制限される。
【００２７】
第１の光ビーム１０２は、第１のプリズム１３２内へその前面１３２ａから入射し、第３の反射膜１４６において第１の反射膜１４０へ向けて反射される。さらに、第１の光ビーム１０２は、第１の反射膜１４０で反射され、第１のプリズム１３２の後面１３６ｂからポリゴンミラー１１４へ向けてへ射出する。
【００２８】
第３の反射膜１４６は、第１の反射膜１４０のポリゴンミラー１４４側の端部にも第１の光ビーム１０２が照射されるような角度で第１の光ビーム１０２を反射させる。これにより、第１の反射膜１４０で反射された第１の光ビーム１０２は、第３の光ビーム１０６がプリズムユニット１３０から射出する位置の極めて近傍の位置において、あるいは第３の光ビーム１０６と隙間なく隣接する位置においてプリズムユニット１３０から射出される。したがって、図１及び図２の示したマルチビーム走査装置１００において、第１の光ビーム１０２と第３の光ビーム１０６との間のポリゴンミラー１１４が回転する方向における開き角θは、極めて小さい。
【００２９】
第２の光ビーム１０４は、第２のプリズム１３４内へその前面１３４ａから入射し、第４の反射膜１４８において第２の反射膜１４４へ向けて反射される。さらに、第２の光ビーム１０４は、第２の反射膜１４４で反射され、第２のプリズム１３４の後面１３４ｂからポリゴンミラー１１４へ向けて射出する。第２の光ビーム１０４の場合も、第４の反射膜１４８は、第２の反射膜１４４のポリゴンミラー１４４側の端部にも第２の光ビーム１０４が照射されるような角度で第２の光ビーム１０４を反射させる。したがって、第２の光ビーム１０４と第３の光ビーム１０６との間のポリゴンミラー１１４が回転する方向における開き角θも極めて小さい。
【００３０】
図１および図２に示したマルチビーム走査装置１００では、第１および第２の光ビーム１０２、１０４が、第３の光ビーム１０６とほぼ同じ位置においてポリゴンミラー１１４に入射するように第１から第３の各プリズム１３２、１３４、１３６が形成されている。このため、図２に見られるように、プリズムユニット１３０から射出した後の第１および第２の光ビーム１０２、１０４は、第３の光ビーム１０６の方へやや傾いる。
【００３１】
図１に示したマルチビーム走査装置１００は、第１から第３の発光素子１０８、１１０、１１２等を一の支持部材に取り付けた光源装置を予め用意し、その光源装置をマルチビーム走査装置１００の筐体内に設置するという方法で製造することができる。
【００３２】
図３は、そのような光源装置１６０の一例を示す上面図（ａ）、側面図（ｂ）、および正面図（ｃ）を示している。
光源装置１６０は支持部材（基板）１６２を有し、その支持部材１６２の上に、第１から第３の発光素子１０８、１１０、１１２、コリメータレンズ１２０、１２２、１２４、位置調整用素子１５４、１５６、プリズムユニット１３０、シリンドリカルレンズ１５０、およびスリット１５２が取り付けられている。
【００３３】
第１から第３までの発光素子１０８、１１０、１１２は、それらがほぼ同じ平面内でほぼ同一方向へほぼ平行に光ビームを照射するように支持部材１６２に取り付けられている。このように発光素子を取り付けた場合、各発光素子を駆動するための電気回路（不図示）を発光装置１６０の背面側（発光素子が光を射出する側と反対の側）にまとめて配置することができ、便利である。
【００３４】
また、発光装置１６０では、支持部材１６２に第１から第３の発光素子１０８、１１０、１１２と共に、各発光素子に対応するコリメータレンズ１２０、１２２、１２４が一体に固定されているので、各コリメータレンズにより平行光に変換された光ビームの相対的な位置関係を維持することが容易である。
【００３５】
例えば、周囲環境の温度が変化し、図１に示したマルチビーム走査装置１００を構成している各部品が熱膨脹又は収縮をすると、その影響を受けて発光素子や、コリメータレンズの位置がずれ、その結果、発光素子から射出され、コリメータレンズを通過した各光ビーム間の平行が失われる可能性がある。発光素子又はコリメータの近傍で光ビームの位置や傾きに僅かな変化生じても、その変化は被走査面１１６では大きく拡大され、被走査面１１６に描画される画像の質を著しく低下させる。
【００３６】
しかし、図３に示した光源装置１６０では、一の支持部材１６２に発光素子およびコリメータレンズを一体に取り付けているので、周囲温度変化により支持部材１６０が熱膨脹等を行っても、各光ビーム間の平行は失われにくく、したがって、被走査面１１６に各光ビーム１０２、１０４、１０６により描画される画像の質を維持することが容易である。
【００３７】
発光装置１６０の支持部材１６２は、例えば金属材料等の高熱伝導性を有する材料から形成することが好ましい。例えばいわゆるモードホップを生じるレーザダイオードのように、出力する光の波長が温度により変化する発光素子を利用した場合、周囲温度の影響を受けて各発光素子がそれぞれ異なる温度で作動し、それぞれ異なる波長の光ビームを出力する可能性がある。各発光素子から異なる波長の光ビームが出力されると、それら光ビームがｆθレンズを通過する際に色収差の影響が現れる。すなわち、各光ビームにより被走査面上に形成されるビームスポットの位置が本来の位置からずれ、その結果、いわゆるジッターという現象が生じる。これに対し、図３に示した光源装置１６０では、支持部材１６２が金属等の高熱伝導性の材料から形成されており、支持部材１６２とそれに取り付けられている第１から第３の発光素子１０８、１１０、１１２との間で熱が伝わりやすいので、支持部材１６２により、３つの発光素子の温度がほぼ同じ温度に維持される。このため、各発光素子間で出力する光の波長が異なるという不都合は生じにくい。
【００３８】
図４は、図１に示したマルチビーム走査装置の一変形例における発光素子１０８、１１０、１１２からシリンドリカルレンズ１５０までの構成を示している。図４に示すマルチビーム走査装置の変形例では、第１および第２のプリズム１３２、１３４として、四角柱形状のプリズムの代わりにほぼ三角柱形状のプリズム１７０、１７２を利用している点で図１に示したマルチビーム走査装置と異なっている。三角柱形状をした第１および第２のプリズム１７０、１７２としては、例えば、図２に示した四角柱形状のプリズム１３２、１３４から第３及び第４の反射膜１４６、１４８が設けられている面を含む一部を切除したものを利用することができる。
【００３９】
なお、図４に示す変形例は、三角柱形状をした第１および第２のプリズム１７０、１７２に第１及び第２の光ビーム１０２、１０４をそれぞれ適切に入射させるべく、第１および第２の光ビーム１０２、１０４を第３の光ビーム１０６と交差する方向（図示の例では、ほぼ直交する方向）へ射出するように第１および第３の発光素子１０８、１１０を配置している点でも図１に示したマルチビーム走査装置と異なっている。
【００４０】
このように、図１に示したマルチビーム走査装置では、第１および第２のプリズムの形状を適当に変形することにより、第１から第３の発光素子の配置を変えることができる。
【００４１】
図５は、図４に示したマルチビーム走査装置のさらなる変形例における発光素子からシリンドリカルレンズまでの構成を示す図である。本変形例は、第１および第２のプリズム１７０、１７２を備えられていない点、そのために、第１および第２の光ビームがいずれかのプリズムに入射することなく、それぞれ直接、第３のプリズム１３６の側面に設けられている第１および第２の反射膜１４０、１４４に照射されている点で図４に示した変形例と異なっている。本変形例では使用するプリズムの数が少ないので、マルチビーム走査装置を安価に製造できるという利益がある。なお、本変形例では、第３のプリズム１３６に入射する各光ビームの光路上にその光ビームの断面形状を整形するためのスリットを設けることとしてもよい。
【００４２】
図６は、図１に示したマルチビーム走査装置のさらに別の変形例の発光素子からシリンドリカルレンズまでの構成を示す図である。
この変形例では、プリズムユニット１００が２つのプリズムから構成されている。２つのプリズムの一方は、第１および第２の光ビーム１０２、１０４が入射する第１のプリズム２０２であり、他方は、第３の光ビーム１０６が入射する第２のプリズム２０４である。第１および第２のプリズム２０２、２０４は、各々の平坦な面の一つを互いに貼り合わせることで一つのプリズムユニット２００を形成している。
【００４３】
プリズムユニット２００は、第１の光ビーム１０２をポリゴンミラー１１４へ向けて反射させる第１の反射膜２０６と、第２の光ビーム１０４をポリゴンミラー１１４へ向けて反射させる第２の反射膜２０８とを備えている。第１および第２の反射膜２０６、２０８は、第１および第２のプリズム２０２、２０４が貼り合わせられている面２１０に、つまり、一つの共通の平面に設けられている。
【００４４】
プリズムユニット２００は、第１および第２のプリズム２０２、２０４が貼り合わせられている面２１０が第３の光ビーム１０６に斜めに交差するように第３の光ビーム１０６の光路上に配置されている。
【００４５】
第１および第２の反射膜２０６、２０８は、間に隙間Ｓ２を有するように間隔をおいてプリズムユニット２００の貼り合わせ面２１０に設けられている。そして、プリズムユニット２００は、第３の光ビーム１０６が第１および第２の反射膜２０６、２０８の間の隙間Ｓ２を通過するように第３の光ビーム１０６の光路上に配置されている。このとき、プリズムユニット２００は第３の光ビーム１０６の主光線が隙間Ｓ２の中央を通過するように配置されることが好ましい。
【００４６】
第３の光ビーム１０６の幅方向における隙間Ｓ２の幅ｗは、第３の光ビーム１０６の幅より小さく設定されている。このために、第３の光ビーム１０６の光束の外縁部が第１及び第２の反射膜２０６、２０８に照射され、ポリゴンミラー１１４のない方向へと反射される。したがって、隙間Ｓ２を通過した第３の光ビーム１０６は、そのビーム幅を幅ｗに制限される。
【００４７】
第１及び第２の発光素子１０８、１１０は、第１及び第２の光ビーム１０２、１０４が第３の光ビーム１０６に交差する方向に（図示の例では第３の光ビーム１０６にほぼ直交する方向に）照射されて第１のプリズム２０２に入射するよう配置されている。プリズムユニット２００に入射した第１及び第２の光ビーム１０２、１０４は、それぞれ第１及び第２の反射膜２０６、２０８でポリゴンミラー１１４へ向けて反射し、第３の光ビーム１０６がプリズムユニット２００から射出する位置の近傍においてプリズムユニット２００から射出する。
【００４８】
図６に示す例において、第１及び第２の光ビーム１０２、１０６は光束の外縁の一部が第１及び第２の反射膜２０６、２０８の隙間Ｓ２を通過するようにそれぞれの発光素子１０８、１１０から照射されている。このため、第１及び第２の光ビーム１０２、１０４は、それぞれ第１及び第２の反射膜２０６、２０８の隙間Ｓ２の側の端部にも照射され、反射される。この結果、第１及び第２の反射膜２０６、２０８から反射した第１及び第２の光ビーム１０２、１０４は、隙間Ｓ２を通過した第３の光ビーム１０６と隙間なく隣接するようになる。
【００４９】
また、図６に示す例では、プリズムユニット２００から射出された第１及び第２の光ビーム１０２、１０４が第３の光ビーム１０６の側へやや傾き、その結果、第３の光ビーム１０６とほぼ同じ位置においてポリゴンミラー１１４に入射するように、第１及び第２の発光素子１０８、１１０がそれぞれ第１及び第２の光ビーム１０２、１０４を射出する角度（つまり第１及び第２の光ビーム１０２、１０４がそれぞれ第１及び第２の反射膜２０６、２０８へ入射する角度）が調整されている。
【００５０】
図７は、図１に示したマルチビーム走査装置のさらに別の変形例における発光素子からシリンドリカルレンズまでの構成を示した図である。
図７に示す変形例では、第１、第２及び第３の発光素子１０８、１１０、１１２が同一の平面にほぼ平行にそれぞれ第１、第２及び第３の光ビーム１０２、１０４、１０６を射出するように配置されている。
【００５１】
プリズムユニット２２０は、３つのプリズムから構成されている。すなわち、プリズムユニット２２０は、それぞれ第１、第２及び第３の光ビーム１０２、１０４、１０６が入射する第１、第２、及び第３のプリズム２２２、２２４、２２６を第２のプリズム２２４が中央に位置するように配列し、貼り合わせたものである。
【００５２】
第２および第３のプリズム２２４、２２６を貼り合わせた面には、それぞれ第１及び第２の光ビーム１０２、１０４をポリゴンミラー１１４へ向けて反射させるための第１および第２の反射膜２３０、２３２が設けられている。つまり、この変形例でも、第１及び第２の反射膜２３０、２３２は、一つの共通の平面に設けられている。
【００５３】
第１および第２の反射膜２３０、２３２は、図６に示した変形例と同様に、その間に隙間Ｓ２を有するように間隔をおいてプリズムユニット２２０の貼り合わせ面２２８に設けられている。プリズムユニット２２０は、第３の光ビーム１０６がその隙間Ｓ２を通過するように配置されている。第３の光ビーム１０６は、隙間Ｓ２を通過することにより、図６の変形例と同様にビーム幅をその隙間Ｓ２によって決まる幅に制限される。
【００５４】
第１のプリズム２２２の第２のプリズム２２４に貼り合わされていない側面２２２ａには、第１の光ビーム１０２を第１の反射膜２３０に向けて反射する第３の反射膜２３４が設けられている。また、第１および第２プリズム２２２、２２４を貼り合わせた面２３６には、第２の光ビーム１０４を第２の反射膜２３２に向けて反射する第４の反射膜２３８が設けられている。
【００５５】
第１の光ビーム１０２は、第１のプリズム２２２の前面２２２ｂからプリズムユニット２２０に入射し、第３の反射膜２３４において第１の反射膜２３０へ向けて反射される。その後、第１の光ビーム１０２は、図６に示した変形例と同様に第１の反射膜２３０においてポリゴンミラー１１４へ向けて反射される。
【００５６】
一方、第２の光ビーム１０４は、第２のプリズム２２４の前面２２４ａからプリズムユニット２２０に入射し、第４の反射膜２３８において第２の反射膜２３２へ向けて反射される。その後、第２の光ビーム１０４も、図６に示した変形例と同様に第２の反射膜２３２においてポリゴンミラー１１４へ向けて反射される。
【００５７】
なお、図７に示す変形例では、第１及び第２の光ビーム１０２、１０４が第３の光ビーム１０６とほぼ同じ位置でポリゴンミラー１１４に入射するように第１のプリズムの側面２２２ａと、第１及び第２のプリズムの間で貼り合わせられている面２３６の角度（つまり第３及び第４の反射膜２３４、２３８の角度、）が設定されている。
【００５８】
図８は、図１に示すマルチビーム走査装置のさらに別の変形例の発光素子からシリンドリカルレンズまでの構成を示す図である。
図８に示す変形例では、第１、第２及び第３の発光素子１０８、１１０、１１２が、それぞれが第１、第２及び第３の光ビーム１０２、１０４、１０６をほぼ同一の平面に沿って射出するように配置されている。第１及び第２の発光素子１０８、１１０は、さらに、射出した第１及び第２の光ビーム１０２、１０４がほぼ同一の位置においてポリゴンミラー１１４に入射するように配置されている。また、第３の発光素子１１２は、第１及び第２の光ビーム１０２、１０４に交差する方向に（図示の例ではほぼ直交する方向に）第３の光ビーム１０６が射出されるように配置されている。
【００５９】
第１の発光素子１０８から射出された第１の光ビーム１０２の光路上には、図１のマルチビーム走査装置１００と同様にコリメータレンズ１２０が配置されている。また、第２及び第３の光ビーム１０４、１０６の光路上には、コリメータレンズ１２２、１２４と間隔調整手段１４４、１４６が配置されている。
【００６０】
第１及び第２の光ビーム１０２、１０４の間には、反射部材２４０が配置されている。反射部材２４０は、三角柱の形状、好ましくは直角三角柱の形状を有し、頂角を挟む面の一方、及び斜面がそれぞれ第１の反射面２４２と第２の反射面２４４となっている。
【００６１】
反射部材２４０の第１の反射面２４２の左右の端部は、それぞれ第１及び第２の光ビーム１０２、１０４の光束の中に位置している。このため、第１及び第２の光ビーム１０２、１０４の光束の一部が、第１の反射面２４２においてポリゴンミラー１１４がある方向と異なる方向へ反射される。これにより、第１の反射面２４２は、ポリゴンミラー１１４へ向けて照射された第１及び第２の光ビーム１０２、１０４の一部を遮光している。
【００６２】
第２の反射面２４４は、第３の光ビーム１０６の光路上に位置している。第２の反射面２４４に照射された第３の光ビーム１０６は、そこでポリゴンミラー１１４へ向けて反射され、第１及び第２の光ビーム１０２、１０４とほぼ同じ位置においてポリゴンミラー１１４に入射する。
【００６３】
反射部材２４０の第３の面２４６は、第１の光ビーム１０２と平行に配置されている。また、第３の光ビーム１０６は、第２の反射面２４４の幅全体に照射される。これにより、第２の反射面２４４で反射された第３の光ビーム１０６は、第１及び第２の光ビーム１０２、１０４と隣接した状態で、又は隙間なく隣接した状態で、ポリゴンミラー１１４へ向けて反射されるようになる。
【００６４】
図９は、図１に示したマルチビーム走査装置のさらに別の変形例における発光素子からシリンドリカルレンズまでの構成を示した図である。
図９に示す変形例では、図１に示すマルチビーム走査装置と同様に第１、第２及び第３の発光素子１０８、１１０、１１２が、第１、第２及び第３の光ビーム１０２、１０４、１０６を同一の平面に沿って、ほぼ同一の方向へほぼ平行に射出するように配置されている。また、プリズムユニット２６０より発光素子側の位置において、第１、第２及び第３の光ビーム１０２、１０４、１０６の光路上に、それぞれ、各光ビームのビーム幅を制限するスリット２５２、２５４、２５６が配置されている
【００６５】
プリズムユニット２６０は２つのプリズムから構成されている。第１のプリズム２６２は、第１及び第３の光ビーム１０２、１０６が直接入射する入射面２６２ａを有している。第１のプリズム２６２は、入射面２６２ａの幅が第１及び第３のビーム１０８，１１２の間隔とほぼ等しくなるように形成されている。これは、第１及び第３の光ビーム１０８，１１２をそれぞれ入射面２６２ａの端部近傍において第１のプリズム２６２に入射させるためである。図９に示す例では、第１の光ビーム１０２は、第１のプリズム２６２の第１の側面２６２ｂ近傍において入射面２６２ａに入射しており、第３の光ビーム１０６は、第２の側面２６２ｃの近傍において入射面２６２ａに入射している。
【００６６】
第１のプリズム２６２は、さらに、入射面２６２ａから第１のプリズム２６２に入射した第３の光ビーム１０６が、そのまま何れの面においても反射されることなく、入射面２６２ａと対向している射出面２６２ｄからポリゴンミラー１１４へ向けて射出するように形成されている。さらに、第１のプリズム２６２は、そこに入射した第１の光ビーム１０６が、第１及び第２の側面２６２ｂ、２６２ｃにおいて順に全反射し、そして射出面２６２ｄから射出し、その結果、第３の光ビーム１０６とほぼ同じ位置においてポリゴンミラー１１４に入射するように形成されている。
【００６７】
前述したように、第３の光ビーム１０６は、第２の側面２６２ｃの近傍において第１のプリズム２６２に入射している。このため、第３の光ビーム１０６が第１のプリズム２６２から射出される位置は、第２の側面２６２ｃで反射された第１の光ビーム１０２が第１のプリズム２６２から射出される位置の近傍となる。なお、第１のプリズム２６２の形状によっては、第１及び第３の光ビーム１０２、１０６が互いに隙間なく隣接して第１のプリズム２６２から射出され、あるいは、光束の一部が重なりある状態で第１のプリズム２６２から射出される。
【００６８】
第２のプリズム２６４は、第２の光ビーム１０４が入射する入射面２６４ａと、入射面２６４ａと対向するように形成され、第２の光ビーム１０４が射出する射出面２６４ｂとを有する。また、第２のプリズム２６４は、入射した第２の光ビーム１０４が第１及び第２の側面２６４ｂ、２６４ｃにおいて順に全反射し、次に射出面２６４ｄから射出し、第３の光ビーム１０６とほぼ同じ位置においてポリゴンミラー１１４に入射するように形成されている。
【００６９】
第２のプリズム２６４は、その射出面２６４ｄにおいて第１のプリズム２６２の入射面２６２ａに貼り合わせられている。図９に示す例において第２のプリズム２６４は、その第２の側面２６４ｄが第３の光ビーム１０６の光路の近傍に位置するが、重なることはない位置において第１のプリズム２６２に貼り合わせられている。この結果、第２の光ビーム１０４は、第３の光ビーム１０６の近傍において第２のプリズム２６４からポリゴンミラー１１４へ向けて射出される。第２のプリズム２６４から射出した第２の光ビーム１０４は、第１のプリズム２６２に入射し、何れの面においても反射されることなく、第１のプリズム２６２の射出面２６２ｄから射出する。第２の光ビーム１０４が第１のプリズム２６２から射出される位置は、第３の光ビーム１０６が第１のプリズム２６２から射出される位置の近傍であり、かつ、第３の光ビーム１０６を挟んで第１の光ビーム１０２と反対の側である。なお、この場合も、第２のプリズム２６４の形状によっては、第２及び第３の光ビーム１０４、１０６が互いに隙間なく隣接して第１のプリズム２６２から射出され、あるいは、光束の一部が重なりある状態で第１のプリズム２６２から射出される。
【００７０】
上記のように、図９に示したマルチビーム走査装置の変形例では、プリズムユニット２６０が全反射により光ビームを反射しているので、プリズムユニット２６０に金属薄膜等の反射膜を設ける必要がない。このため、プリズムユニット２６０を安価に製造でき、マルチビーム走査装置１００の価格を抑制することができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、３つの光ビームを同時に走査する走査装置において、それら３つの光ビームがポリゴンミラーに入射する際の光ビーム間の開き角θを小さくすることが可能となり、その結果、３つの光ビーム間の光学収差を小さく抑制し、また、ポリゴンミラーの内接円の大きさをも小さく抑制できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るマルチビーム走査装置の構成を示す図である。
【図２】図１のマルチビーム走査装置のうち、プリズムユニットを含む部分を拡大して示した図である。
【図３】光源装置の一例を示す上面図（ａ）、側面図（ｂ）、および正面図（ｃ）である。
【図４】図１に示したマルチビーム走査装置の一変形例における発光素子からシリンドリカルレンズまでの構成を示している。
【図５】図４に示したマルチビーム走査装置のさらなる変形例における発光素子からシリンドリカルレンズまでの構成を示す図である。
【図６】図１に示したマルチビーム走査装置のさらに別の変形例における発光素子からシリンドリカルレンズまでの構成を示している。
【図７】図１に示したマルチビーム走査装置のさらに別の変形例における発光素子からシリンドリカルレンズまでの構成を示している。
【図８】図１に示したマルチビーム走査装置のさらに別の変形例における発光素子からシリンドリカルレンズまでの構成を示している。
【図９】図１に示したマルチビーム走査装置のさらに別の変形例における発光素子からシリンドリカルレンズまでの構成を示している。
【符号の説明】
１００マルチビーム走査装置
１０８、１１０、１１２発光素子
１２０、１２２、１２４コリメータレンズ
１３０、２００、２２０、２６０プリズムユニット
１５０シリンドリカルレンズ
１５２スリット
１６０光源装置
１６２支持部材

Claims

第１、第２及び第３の発光素子がそれぞれ射出する第１、第２及び第３の光ビームを偏向器を用いて同時に被走査面上に走査させるマルチビーム走査装置において、
２以上のプリズムを貼り合わせたプリズムユニットであって、前記プリズムが貼り合わせられている面に、それぞれ前記第１および第２の光ビームを前記偏向器へ向けて反射する第１および第２の反射部が設けられているプリズムユニットを備え、
前記第１および第２の反射部が前記第３の光ビームを通過させるための隙間を互いの間に有するように配置されており、
前記第３の光ビームは、前記隙間を通過することによりビーム幅を制限され、
前記プリズムユニットは、前記第１及び第２の光ビームが入射する第１のプリズムと、前記第１のプリズムに貼り合わせられており、前記第３の光ビームが入射する第２のプリズムとを含み、
前記第１および第２の反射部は、前記第１及び第２のプリズムが貼り合わせられている面に設けられていることを特徴とするマルチビーム走査装置。
前記第１及び第２のプリズムが貼り合わせられている面は一の平面であり、前記第１及び第２の光ビームは、それぞれ前記第１及び第２の反射部で反射された後に前記第３の光ビームとほぼ同じ位置において前記偏向器に入射するように調整された角度で前記第１のプリズムに入射していることを特徴とする請求項１に記載のマルチビーム走査装置。
第１、第２及び第３の発光素子がそれぞれ射出する第１、第２及び第３の光ビームを偏向器を用いて同時に被走査面上に走査させるマルチビーム走査装置において、
２以上のプリズムを貼り合わせたプリズムユニットであって、前記プリズムが貼り合わせられている面に、それぞれ前記第１および第２の光ビームを前記偏向器へ向けて反射する第１および第２の反射部が設けられているプリズムユニットを備え、
前記第１および第２の反射部が前記第３の光ビームを通過させるための隙間を互いの間に有するように配置されており、
前記第３の光ビームは、前記隙間を通過することによりビーム幅を制限され、
前記プリズムユニットは、互いに貼り合わせられており、それぞれに前記第１、第２および第３の光ビームが実質的に同一の方向から入射する第１、第２および第３のプリズムを含み、
前記第１および第２の反射部は、前記第２および第３のプリズムを貼り合わせた面に設けられており、
前記第１のプリズムには、入射した前記第１の光ビームを前記第１の反射部に向けて反射する第３の反射部が設けられており、
前記第１および第２プリズムが貼り合わせられた面には、前記第２のプリズムに入射した前記第２の光ビームを前記第２の反射部に向けて反射する第４の反射部が設けられていることを特徴とするマルチビーム走査装置。
前記第２及び第３のプリズムが貼り合わせられている面は一の平面であり、
前記第３及び第４の反射部は、前記第１及び第２の光ビームがそれぞれ前記第１及び第２の反射部で反射された後に前記第３の光ビームとほぼ同じ位置において前記偏向器に入射するように前記第１及び第２の光ビームを反射することを特徴とする請求項３に記載のマルチビーム走査装置。
第１、第２及び第３の発光素子がそれぞれ射出する第１、第２及び第３の光ビームを偏向器を用いて同時に被走査面上に走査させるマルチビーム走査装置において、
２以上のプリズムを貼り合わせたプリズムユニットであって、前記プリズムが貼り合わせられている面に、それぞれ前記第１および第２の光ビームを前記偏向器へ向けて反射する第１および第２の反射部が設けられているプリズムユニットを備え、
前記第１および第２の反射部が前記第３の光ビームを通過させるための隙間を互いの間に有するように配置されており、
前記第３の光ビームは、前記隙間を通過することによりビーム幅を制限され、
前記プリズムユニットは、前記第１の光ビームが入射する第１のプリズムと、
前記第２の光ビームが入射する第２のプリズムと、
前記第１および第２のプリズムの間に配置され、前記第１及び第２のプリズムに貼り合わされており、前記第３の光ビームが入射する第３のプリズムとを含み、
前記第１の反射部は、前記第１および第３のプリズムが貼り合わせられた面に設けられており、
前記第２の反射部は、前記第２および第３のプリズムが貼り合わせられた面に設けられていることを特徴とするマルチビーム走査装置。
前記第１のプリズムには、前記第３の光ビームに略平行に入射した前記第１の光ビームを前記第１の反射部へ向けて反射する第３の反射部が設けられており、
前記第２のプリズムには、前記第３の光ビームに略平行に入射した前記第２の光ビームを前記第２の反射部へ向けて反射する第４の反射部が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のマルチビーム走査装置。
第１、第２及び第３の発光素子がそれぞれ射出する第１、第２及び第３の光ビームを偏向器を用いて同時に被走査面上に走査させるマルチビーム走査装置において、
前記偏向器の略同一位置に入射するように前記第１及び第２の発光素子から射出されている前記第１及び第２の光ビームの間に配置された三角柱状部材であって、
第１の面が、一方の端部で前記第１の光ビームの光束の一部を遮光し、他方の端部で前記第２の光ビームの光束の一部を遮光するように、かつ、第２の面が前記第３の光ビームを前記偏向器へむけて反射するように配置されている三角柱状部材を備えることを特徴とするマルチビーム走査装置。
第１、第２及び第３の発光素子がそれぞれ射出する第１、第２及び第３の光ビームを偏向器を用いて同時に被走査面上に走査させるマルチビーム走査装置において、
前記第１の光ビームの光路上に配置され、入射した前記第１の光ビームを前記偏向器へ向けて全反射する第１の全反射面を有する第１のプリズムと、
前記第１のプリズムに貼り合わせられた状態で前記第２の光ビームの光路上に配置されており、前記第１のプリズムを通過して前記偏向器へ向かうように入射した前記第２の光ビームを全反射する第２の全反射面を有する第２のプリズムとを備え、
前記第１のプリズムは、前記第３の光ビームが前記第１のプリズムに入射し、前記第１の光ビームと前記第２の光ビームとの間において前記第１のプリズムから射出するように前記第３の光ビームの光路上に配置されていることを特徴とするマルチビーム走査装置。
前記第１及び第２の光ビームが前記第３の光ビームの近傍において前記第１のプリズムから射出していることを特徴とする請求項８に記載のマルチビーム走査装置。
前記第１のプリズムに入射する前記第１及び前記第３の光ビーム、並びに前記第２のプリズムに入射する前記第２の光ビームは互いに略平行であり、
前記第１のプリズムは、入射した前記第１の光ビームを前記第１の全反射面へ向けて全反射する第３の全反射面を有し、
前記第２のプリズムは、入射した前記第２の光ビームを前記第２の全反射面へ向けて全反射する第４の全反射面を有することを特徴とする請求項８に記載のマルチビーム走査装置。
前記プリズムユニットを通過した後の前記第１、第２および第３の光ビームの光路上に、前記第１および第２の光ビームのビーム幅を前記第３の光ビーム幅に揃えるためのスリットが配置されていることを特徴とする請求項１、３、５、７及び８のいずれか１項に記載のマルチビーム走査装置。
前記第１、第２および第３の光ビームのうち、一の前記光ビームを除く他の前記光ビームの各々の光路上に、前記被走査面において、前記第１、第２および第３の光ビームの副走査方向の間隔を調整するための間隔調整手段が配置されていることを特徴とする請求項１、３、５、７及び８のいずれか１項に記載のマルチビーム走査装置。
前記一の光ビームは、前記偏向器により偏向された結果、前記第１から第３の光ビームの中で前記被走査面上の所定の走査領域に最初にビームスポットを形成する光ビームであることを特徴とする請求項１２に記載のマルチビーム走査装置。
前記第１、第２および第３発光素子は、互いに略同一方向に前記第１、第２および第３の光ビームを射出するように一の支持部材に固定されていることを特徴とする請求項１、３、５、７及び８のいずれか１項に記載のマルチビーム走査装置。
前記支持部材には、前記第１、第２および第３の発光素子の光射出側にそれぞれ一つのコリメータレンズがさらに固定されていることを特徴とする請求項１４に記載のマルチビーム走査装置。