JP4651830B2 - ビーム合成方法・マルチビーム走査用光源装置・マルチビーム走査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ビーム合成方法・マルチビーム走査用光源装置・マルチビーム走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光走査装置は、光プリンタや光製版装置、光プロッタ、「ＣＴスキャン装置等の出力を描画する光描画装置」等の画像形成装置に関連して広く知られている。
被走査面の複数走査線を同時に光走査する「マルチビーム走査装置」は、光走査を高速化できる光走査装置として知られ、近来その実用化が活発化している。
【０００３】
マルチビーム走査装置では、ｆθレンズ等の光学系が複数の光ビームに共通化されるので、複数の光ビームを、上記共通の光学系に適合するように相互に近接したビームとしてビーム合成する必要がある。
【０００４】
複数の光ビームを合成する方法としては、光源として半導体レーザを用いる場合、放射される光ビームが実質的な直線偏光であることを利用し、偏向分離膜を有するプリズムを用いて合成する方法が知られているが、偏光分離膜を持つプリズムは高価であり、マルチビーム走査装置のコスト高を招来する。
【０００５】
また、ハーフミラーを用いる光ビーム合成方法も知られているが、この場合は、光利用効率が低い。また、偏光分離膜を持つプリズムやハーフミラーを用いる合成方法では３以上の光ビームを合成するのが困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、安価に実現でき、３以上の光ビーム合成も容易なビーム合成用プリズムを用いて、新規なビーム合成方法およびマルチビーム走査用光源装置、さらにはマルチビーム走査装置を実現することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明のビーム合成方法は「複数の光ビームを共通のポリゴンミラーにより同時に偏向させ、共通の走査結像光学系により被走査面上に、副走査方向に互いに分離した光スポットとして集光させ、複数走査線を同時に走査するマルチビーム走査方式において、２以上の光源から放射された複数の光ビームを互いにマルチビーム走査用の複数光ビームとして合成する方法」であって、以下の点を特徴とする（請求項１）。
【０００８】
即ち「副走査方向に配置された２以上の光源からの光ビームを、副走査方向に異なる方向へ放射させる。
そして「法線の方向が副走査方向において互いに異なる２以上の平面」を入射面として有するビーム合成用プリズムの、上記入射面の各々に、上記光ビームを１ビームずつ所定の方向から入射させ、１以上の入射面による屈折を利用して、複数の光ビームを「副走査方向において、光源間の距離よりも互いに近接した光ビーム群」に合成して、ビーム合成用プリズムの共通の射出面から射出させる。
合成された光ビーム群は、所望のマルチビーム走査を行うために必要な光ビーム群としての合成形態となる。
【０００９】
前述の「偏光分離膜を持つプリズムやハーフミラー」では、ビーム合成上「光ビームの反射」が重要な意義を有するが、この発明においては「１以上の入射面による屈折」がビーム合成に利用される。
【００１０】
上記請求項１記載のビーム合成方法は、ビーム合成用プリズムの入射面よりも光源側もしくは射出側に「正のパワーを持つシリンドリカル面」を配し、合成された複数光ビームの個々を副走査方向に集束させることにより、合成された複数光ビームの個々を、共通のポリゴンミラーの偏向反射面の近傍に「主走査方向に長い線像」として結像させる。
この場合、「正のパワーを持つシリンドリカル面」を、ビーム合成用プリズムの入射面よりも光源側に配することにより、光源からの各光ビームを副走査方向において集束性の各光ビームとしてビーム合成用プリズムに入射させることもできるし（請求項２）、ビーム合成用プリズムの射出側に配することにより、合成された各光ビームをそれぞれ副走査方向に集束させるようにする(請求項３)こともできる。
【００１１】
請求項１または２または３記載のビーム合成方法における「正のパワーを持つシリンドリカル面」は、凸のシリンドリカルレンズ面とすることができる(請求項４)。正のパワーを持つシリンドリカル面としては他に「シリンドリカルミラーの、凹のシリンドリカル面」を用いることができる。
【００１２】
請求項３記載のビーム合成方法における「ビーム合成用プリズムの射出側に配する、正のパワーを持つシリンドリカル面」は、ビーム合成用プリズムの射出面として形成することもできる(請求項５)。
【００１３】
上記請求項１〜５の任意の１に記載のビーム合成方法においてはまた、入射する複数の光ビームに対して、ビーム合成用プリズムの位置および／または態位を調整することにより「複数の光ビームの合成形態を調整する」ことができる（請求項６)。
【００１４】
上記ビーム合成用プリズムは「２以上の光源から放射された複数の光ビームを互いにマルチビーム走査用の複数光ビームとして合成する」のに用いられるものであって、以下の如き特徴を有する。
【００１５】
即ち「法線の方向が、副走査方向に互いに異なる２以上の平面を入射面として有し、入射面の各々に、所定の方向から合成すべき光ビームを入射させ、１以上の入射面による屈折を利用して、複数の光ビームを「副走査方向に互いに近接した光ビーム群」に合成して、共通の射出面から射出させるように構成される。
【００１６】
ビーム合成用プリズムは「入射面が２面で、これら２面の入射面が互いに角をなして交差する」構成であることも、「入射面が３面で、これら３面の入射面が互いに角をなして交叉し、且つ、各入射面の法線が互いに１つの平面に平行である（即ち、各入射面が角柱面状である）」構成とすることもできる。
【００１７】
上記ビーム合成用プリズムにおける「共通の射出面」は、正のパワーを持つシリンドリカル面とすることができる。
【００１８】
この発明のマルチビーム走査用光源装置は「複数の光ビームを共通のポリゴンミラーにより同時に偏向させ、共通の走査結像光学系により被走査面上に、副走査方向に互いに分離した光スポットとして集光させ、複数走査線を同時に走査するマルチビーム走査装置」に用いられるもので、複数の光源と、ビーム合成手段とを有する（請求項７）。
「複数の光源」は各々、被走査面を走査するための光ビームを放射する。複数の光源としてはＬＥＤや種々のレーザ光源を用いることができるが、最も好適であるのは半導体レーザである。
複数の光源は、副走査方向に配置されて、副走査方向に互いに異なる方向へ光ビームを放射させる。
【００１９】
「ビーム合成手段」は、これら複数の光源から放射される複数の光ビームを、マルチビーム走査用の複数光ビームとして合成する手段で、上述の「ビーム合成用プリズム」を有する。
即ち、ビーム合成手段は、法線の方向が副走査方向において互いに異なる２以上の平面を入射面として有し、上記入射面の各々に、上記光ビームを１ビームずつ所定の方向から入射され、１以上の入射面による屈折を利用して、上記複数の光ビームを、副走査方向において、光源間の距離よりも互いに近接した光ビーム群に合成して、ビーム合成用プリズムの共通の射出面から射出させる。
【００２０】
請求項７記載のマルチビーム走査用光源装置は「合成された複数の光ビームのそれぞれを、副走査方向に集束させ、ポリゴンミラーの偏向反射面近傍に、主走査方向に長い線像として結像させる１方向集束手段」を有する。この１方向集束手段は「ビーム合成用プリズムよりも光源側に設けられた１以上のシリンドリカルレンズ」である（請求項８）ことも、「ビーム合成用プリズムの射出側において、合成された複数の光ビームに共通に設けられたシリンドリカルレンズ」である（請求項９）こともできる。
【００２１】
「ビーム合成用プリズムの射出面として形成された正のパワーを持つシリンドリカル面が、１方向集束手段の少なくとも一部を兼ねる」ようにできる（請求項１０）。
【００２２】
即ち、ビーム合成用プリズムの射出面として形成された「正のパワーを持つシリンドリカル面」は、単独で上記１方向集束手段を構成することもできるし、他のシリンドリカルレンズやシリンドリカルミラーとともに１方向集束手段を構成することもできる。
【００２３】
上記請求項７〜１０の任意の１に記載のマルチビーム走査用光源装置は、光源側からビーム合成用プリズムに入射する複数の光ビームと、ビーム合成用プリズムとの、相対的な位置および／または態位を調整可能とすることができる（請求項１１）。
【００２４】
この発明のマルチビーム走査装置は「複数の光ビームを共通の偏向手段により同時に偏向させ、共通の走査結像光学系により被走査面上に、副走査方向に互いに分離した光スポットとして集光させ、複数走査線を同時に走査する」ものである。
【００２５】
請求項１２記載のマルチビーム走査装置は、マルチビーム走査用光源装置として請求項７〜１１の任意の１に記載のもの記載のものを用いることを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明のマルチビーム走査装置の実施の１形態を示している。
図１（ａ）は、全体の光学配置を副走査方向から見た状態を示す。符号１ａ、１ｂは「光源」としての半導体レーザ、符号２ａ、２ｂはカップリングレンズ、符号３はビーム合成用プリズム、符号４はシリンドリカルレンズ、符号５は「偏向手段」としてのポリゴンミラー、符号６は「走査結像光学系」としてのｆθレンズ、符号７は被走査面を示す。被走査面の実体をなす感光媒体は、この実施の形態においては光導電性の感光体ドラムである。
【００２７】
なお「副走査方向」は、各光源から被走査面に至る光路上で「被走査面における副走査方向に対応する方向」を言う。
【００２８】
図１（ｂ）は、半導体レーザ１ａ、１ｂからポリゴンミラー５に至る部分を、図１（ａ）における下方から見た状態であり、図の上下方向が副走査方向である。即ち、半導体レーザ１ａ、１ｂ、カップリングレンズ２ａ、２ｂは、副走査方向から見ると、図１（ａ）に示すように、互いに重なりあって見える。
【００２９】
半導体レーザ１ａ、１ｂから放射される発散性のレーザ光束は、それぞれカップリングレンズ２ａ、２ｂにより以後の光学系に適した光束形態に変換される。
カップリングレンズ２ａ、２ｂから射出する光ビームの光束形態は、平行光束、弱い発散光束、弱い集束光束の何れでもあり得るが、以下では説明の具体性のため、カップリングレンズ２ａ、２ｂのカップリング機能を「コリメート作用」とし、カップリングレンズ２ａ、２ｂから「実質的な平行光束」が射出するものとする。
【００３０】
カップリングレンズ２ａ、２ｂから射出した各光ビーム（平行光束）は、ビーム合成用プリズム３に入射して、マルチビーム走査用の複数光ビームとして「ビーム合成」され、シリンドリカルレンズ４に入射する。シリンドリカルレンズ４は副走査方向にのみ正のパワーを有し、ビーム合成されて入射してくる２つの光ビームをそれぞれ副走査方向にのみ集束させ、ポリゴンミラー５の偏向反射面近傍に「主走査方向に長い線像」として結像させる。
【００３１】
このように結像する「主走査方向に長い線像」は、互いに副走査方向に分離している。ポリゴンミラー５は、図示されない駆動手段により等速回転され、２つの光ビームを等角速度的に偏向させる。偏向された２つの光ビームは、ｆθレンズ６により被走査面７上に「副走査方向に所定の間隔をもって分離」した２つの光スポットとして集光し、２走査線を同時に走査する。この走査により２走査線ずつ画像が書き込まれる。
【００３２】
ビーム合成用プリズム３は、図示のように「断面が３角形形状」である。このビーム合成用プリズム３は、入射面（光源側の面）が２面であり、これら２面の入射面が互いに角をなして交差している。
【００３３】
図１（ｂ）に示すように、半導体レーザ１ａ、１ｂから放射されカップリングレンズ２ａ、２ｂで平行光束化された各光ビームは、副走査方向において互いに角をなし、ビーム合成用プリズム３の手前で交叉し、ビーム合成用プリズム３の別個の入射面に入射する。
【００３４】
ビーム合成用プリズム３の各入射面は平面で、これらの入射面に入射する各光ビームは、入射面部分で屈折により偏向され「所望の合成形態」即ち「被走査面７をマルチビーム走査するのに適合する２光ビーム（副走査方向に相互に近接している。）」にビーム合成される。換言すると、半導体レーザ１ａ、１ｂ側からの２つの光ビームの方向、両光ビームの交叉位置およびビーム合成用プリズム３の位置及び態位は、上記所望の合成形態を実現するように設定される。
【００３５】
上の説明から明らかなように、半導体レーザ１ａ、１ｂ側からの２つの光ビームの方向、両光ビームの交叉位置及びビーム合成用プリズム３の位置関係が変われば、ビーム合成された２つの光ビームの「合成形態」も変化するので、これらを変化調整することにより「合成形態」を所望のものに調整できる。
【００３６】
図２は、実施の別形態を特徴部分のみ示している。図の上下方向が副走査方向である。なお繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては、全図を通じて同じ符号を用いる。
【００３７】
図２の実施の形態においては、半導体レーザ１ａ、１ｂから放射された光束は、カップリングレンズ２ａ、２ｂにより平行光束化されたのち、シリンドリカルレンズ４ａ、４ｂに入射する。シリンドリカルレンズ４ａ、４ｂは、副走査方向にのみ正のパワーを持ち、光源側からの各光ビームを副走査方向に集束させる。
【００３８】
シリンドリカルレンズ４ａ、４ｂを透過した各光ビームは、ビーム合成用プリズム３に入射し、図１の実施の形態と同様にして「所望の合成形態」に合成されてビーム合成用プリズム３から射出し、ポリゴンミラー５の偏向反射面に入射する。
【００３９】
各光ビームはシリンドリカルレンズ４ａ、４ｂにより副走査方向に集束する光束となっており、偏向反射面位置に「副走査方向に分離した、主走査方向に長い線像」として結像する。
【００４０】
ポリゴンミラー５により偏向された各光ビームは、図１の実施の形態と同様にｆθレンズにより被走査面上に「副走査方向に分離した光スポット」として集光し、被走査面の２走査線を同時に走査する。図２に示すような構成であると、シリンドリカルレンズ４ａ、４ｂの焦点距離を長くとっているので、シリンドリカルレンズの４ａ、４ｂのシリンドリカル面の曲率を小さくでき、シリンドリカルレンズ４ａ、４ｂの製造が容易である。
【００４１】
また、シリンドリカルレンズ４ａ、４ｂの焦点距離を、図２の実施の形態の場合よりも短くすれば、ポリゴンミラー５をビーム合成用プリズム３に近づけることができ、光源から偏向手段に至る光路長を短くできるので、マルチビーム走査装置のコンパクト化が可能となる。
【００４２】
図３に、実施の他の形態を特徴部分のみ示す。
この形態においては、半導体レーザ１ａ、１ｂから放射された各光束は、カップリングレンズ２ａ、２ｂにより平行光束化され、シリンドリカルレンズ４ａ、４ｂにより副走査方向に集束されつつビーム合成用プリズム３Ａに入射する。
【００４３】
ビーム合成用プリズム３Ａは入射面が２面であり、これら２面の入射面が互いに角をなして交差するが、図に示すように断面形状が楔状で、半導体レーザ１ｂからの光ビームを入射させる入射面は、入射光ビームの主光線に対して直交し、また射出面もこの入射面に平行である。したがって、半導体レーザ１ｂからの光ビームはビーム合成用プリズム３Ａを直進的に透過する。
【００４４】
一方、半導体レーザ１ａからの光ビームを受ける入射面は、射出面に対して図の如く傾いている。したがって、半導体レーザ１ａからの光ビームはビーム合成用プリズム３Ａの入射面で屈折されて偏向する。
【００４５】
半導体レーザ１ａ、１ｂ、ビーム合成用プリズム３Ａの相対的な位置関係は、所望の合成形態を実現するように設定される。図１、図２の実施の形態と比較すると、図３の実施の形態では、半導体レーザ１ｂからの光ビームがビーム合成用プリズム３Ａの屈折作用を受けず、同プリズム３Ａを直進的に透過するので、半導体レーザ１ｂ、カップリング２ｂ、シリンドリカルレンズ４ｂを配置する際の調整が容易である。
【００４６】
また、図１、図２の実施の形態に比して、半導体レーザ１ａと１ｂ、カップリングレンズ２ａと２ｂ、シリンドリカルレンズ４ａ、４ｂが、副走査方向に近接するので、光源から偏向手段に至る部分を「副走査方向にコンパクト化」することが可能である。
【００４７】
勿論、図３の実施の形態においても、シリンドリカルレンズ４ａ、４ｂを用いる代わりに、図１に示す実施の形態のように、ビーム合成用プリズム３Ａとポリゴンミラー５との間に、２本の光ビームに共通のシリンドリカルレンズ（図１のシリンドリカルレンズ４に相当するもの）を用いても良い。
【００４８】
図４に、実施の他の形態を特徴部分のみ示す。
半導体レーザ１ａ、１ｂから放射された各光束は、カップリングレンズ２ａ、２ｂにより平行光束化され、ビーム合成用プリズム３Ｂに入射する。ビーム合成用プリズム３Ｂは入射面が２面で、これら２面の入射面が互いに角をなして交差する。
【００４９】
ビーム合成用プリズム３Ｂは、図１、図２のビーム合成用プリズム３とは「各入射面の傾きが逆」であるので、半導体レーザ１ａ、１ｂからの各光ビームは、相互に交叉する位置よりも光源側でビーム合成用プリズム３Ｂに入射する。
【００５０】
光源側からの２つの光ビームは、ビーム合成用プリズム３Ｂの各入射面部分で屈折されて偏向する。半導体レーザ１ａ、１ｂ、ビーム合成用プリズム３Ｂの相対的な位置関係は、所望の合成形態を実現するように設定される。
【００５１】
ビーム合成された各光ビームは、副走査方向にのみ正のパワーを有するシリンドリカルレンズ４に入射して副走査方向にのみ集束され、ポリゴンミラー５の偏向反射面近傍に「副走査方向に分離した、主走査方向に長い線像」として結像する。ポリゴンミラー５により偏向された各光ビームは、図１の実施の形態と同様にｆθレンズにより被走査面上に「副走査方向に分離した光スポット」として集光し、被走査面の２走査線を同時に走査する。
【００５２】
図５に特徴部分を示す実施の形態は、入射面が３面あるビーム合成用プリズム３Ｃを用いて、半導体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃからの光ビームを合成するものである。ビーム合成用プリズム３Ｃは「平面である射出面」に対して傾いた２つの入射面（半導体レーザ１ａ、１ｂからの光ビームが入射する）と、射出面に対して平行な入射面（半導体レーザ１ｃからの光ビームが入射する）。
【００５３】
半導体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃからの光束はそれぞれ、カップリングレンズ２ａ、２ｂ、２ｃにより平行光束化され、図示のように１点で交叉した後、ビーム合成用プリズム３Ｃに入射する。半導体レーザ１ａ、１ｂからの光ビームは、入射面の部分で屈折により偏向される。半導体レーザ１ｃからの光ビームはビーム合成用プリズム３Ｃを直進的に透過する。
【００５４】
このようにして３つの光ビームは、ビーム合成用プリズム３Ｃにより所望の合成形態にビーム合成され、シリンドリカルレンズ４によりポリゴンミラー５の偏向反射面近傍に「副走査方向に分離した、主走査方向に長い線像」として結像する。ポリゴンミラー５により偏向された各光ビームは、図１の実施の形態と同様にｆθレンズにより被走査面上に「副走査方向に分離した光スポット」として集光し、被走査面の２走査線を同時に走査する。
【００５５】
図４、図５の実施の形態においても、シリンドリカルレンズ４を用いる代わりに、図２や図３の実施の形態のように、ビーム合成用プリズムの光源側に、各光ビームに作用する個別的なシリンドリカルレンズ（図３のシリンドリカルレンズ４ａ、４ｂ等に相当する）を用いても良い。
【００５６】
図６には、ビーム合成用プリズムの参考例を２例示す。図６（ａ）に示す参考例のビーム合成用プリズム３Ｄは、入射面を４面有するものである。このビーム合成用プリズム３Ｄを用いると、４本の光ビームのビーム合成を行うことができる。
【００５７】
図６（ｂ）に示す参考例のビーム合成用プリズム３Ｅは、２面の入射面が互いにクロスするように形成されている。このビーム合成用プリズム３Ｅを、例えば、図の上下方向を副走査方向に対応させて用いると、主走査方向に互いに角をなす２つの光ビームを合成して、副走査方向に並列した光ビームとしてビーム合成することができる。
【００５８】
上に説明した実施の各形態で用いられているビーム合成用プリズムは、何れも「射出面が平面」であるものである。ビーム合成用プリズムの射出面は平面である必要はなく、これをシリンドリカル面とすることもできる。
図７は、このように射出面をシリンドリカル面としたビーム合成用プリズム３０を用いた実施の形態を特徴部分のみ示している。
【００５９】
ビーム合成用プリズム３０は、図７の下図に示すように、図１の実施の形態におけるビーム合成用プリズム３の射出側に、シリンドリカルレンズ４を接合して一体化したものであり、半導体レーザ１ａ、１ｂからの光ビームを、所望の合成形態にビーム合成する機能とともに、ビーム合成された各光ビームを、ポリゴンミラー５の偏向反射面近傍の位置に「互いに副走査方向に分離した、主走査方向に長い線像」として結像させる機能とを有することになる。
【００６０】
この結果、ビーム合成用プリズムと別体のシリンドリカルレンズ（図１のシリンドリカルレンズ４や、図２のシリンドリカルレンズ４ａ、４ｂ等）を省略することができ、マルチビーム走査装置をコンパクト化・低コスト化できる。
【００６１】
図８（ａ）には、射出面として正のパワーを持つシリンドリカル面を持つビーム合成用プリズムを示す。ビーム合成用プリズム３０Ｃは、図５に示したビーム合成用プリズム３Ｃの射出面をシリンドリカル面としたものである。
図８（ｂ）、（ｃ）に示すのは参考例であり、ビーム合成用プリズム３０Ｄ、３０Ｅは、図６に示した参考例のビーム合成用プリズム３Ｄ、３Ｅの射出面をシリンドリカル面とした例である。
【００６２】
図９（ａ）に示す実施の形態は、図１の実施の形態において、ビーム合成用プリズム３をシリンドリカルレンズ４の光軸方向に変位可能としたものである。ビーム合成用プリズムを図の如く変位調整することにより、ビーム合成された光ビームのビーム間隔を調整することができる。
【００６３】
図９（ｂ）では、ビーム合成用プリズム３を保持具３ａに保持させて、図のように「回転可能」とした例である。このようにしても、ビーム合成された光ビームの副走査方向の間隔を調整できる。
【００６４】
図９（ａ）、（ｂ）の如くすることにより、被走査面上に形成される光スポットの副走査方向の間隔（走査線ピッチ）を調整できる。なお、ビーム合成用プリズムの平行移動や回転により走査線ピッチを調整することは、ビーム合成用プリズム３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ等でも可能である。
【００６５】
上に説明した実施の各形態に用いられるビーム合成用プリズム３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、、３０、３０Ｃは何れも、２以上の光源から放射された複数の光ビームを互いに「マルチビーム走査用の複数光ビームとして合成する」のに用いられるビーム合成用プリズムであって、法線の方向が互いに異なる２以上の平面を入射面として有し、入射面の各々に、所定の方向から合成すべき光ビームを入射させ、１以上の入射面による屈折を利用して、複数の光ビームを「副走査方向に近接した合成形態」に合成して、共通の射出面から射出させるように構成されたものである。
【００６６】
また、ビーム合成用プリズム３、３Ａ、３Ｂ、３Ｅ、３０、３０Ｅでは、入射面が２面で、これら２面の入射面が互いに角をなして交差する。
【００６７】
ビーム合成用プリズム３Ｃ、３０Ｃでは入射面が３面であり、これら３面の入射面が互いに角をなして交叉し、且つ、各入射面の法線が互いに１つの平面に平行である。
【００６８】
また、ビーム合成用プリズム３０、３０Ｃ，３０Ｄ、３０Ｅでは、共通の射出面が正のパワーを持つシリンドリカル面である。
【００６９】
図１〜図５、図７、図９に示した実施の形態では、２以上の光源１ａ、１ｂ（および１ｃ）から、副走査方向に傾いて放射された複数の光ビームを互いにマルチビーム走査用の複数光ビームとして合成する方法であって、法線の方向が副走査方向に互いに異なる２以上の平面を入射面として有するビーム合成用プリズム３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３０の入射面の各々に、所定の方向から合成すべき光ビームを入射させ、１以上の入射面による屈折を利用して、複数の光ビームを副走査方向に近接した合成形態に合成して、共通の射出面から射出させるビーム合成方法が実施される。
【００７０】
また、上記図１〜図５、図７、図９に示した実施の形態では、ビーム合成用プリズムの入射面よりも光源側もしくは射出側に、正のパワーを持つシリンドリカル面を配して、合成された複数光ビームの個々を、副走査方向に集束させるビーム合成方法が実施され、図２、図３の実施の形態では、ビーム合成用プリズム３、３Ａの入射面よりも光源側に正のパワーを持つシリンドリカル面（シリンドリカルレンズ４ａ、４ｂのシリンドリカル面）を配し、副走査方向において集束性の各光ビームをビーム合成用プリズム３、３Ａに入射させるビーム合成方法が実施される。
【００７１】
また、図１、図４、図５、図９の実施の形態では、ビーム合成用プリズム３、３Ｂ、３Ｃの射出側に正のパワーを持つシリンドリカル面（シリンドリカルレンズ４のシリンドリカル面）を配し、合成された各光ビームをそれぞれ副走査方向に集束させるビーム合成方法が実施される。
【００７２】
図１〜図５、図７、図９の実施の形態で実施されるビーム合成方法において、上記「正のパワーを持つシリンドリカル面」は凸のシリンドリカルレンズ面であり、図７の実施の形態では「正のパワーを持つシリンドリカル面」がビーム合成用プリズム３０の射出面とされている。
【００７３】
また、図９の実施の形態では、入射する複数の光ビームに対して、ビーム合成用プリズムの位置および／または態位を調整することにより、複数の光ビームの合成形態を調整するビーム合成方法が実施される。
【００７４】
図１〜図５、図７、図９に示す実施の形態において、半導体レーザ１ａ、１ｂ（および１ｃ）、カップリングレンズ２ａ、２ｂ、（および２ｃ）、ビーム合成用プリズム３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３０は、複数の光ビームを偏向手段により同時に偏向させ、共通の走査結像光学系により被走査面上に、副走査方向に互いに分離した光スポットとして集光させ、複数走査線を同時に走査するマルチビーム走査装置に用いられるマルチビーム走査用光源装置を構成する。
【００７５】
即ち、これらのマルチビーム走査用光源装置は、複数の光源１ａ、１ｂ（および１ｃ）と、これら光源から放射される複数の光ビームを、マルチビーム走査用の複数光ビームとして合成するビーム合成手段３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３０とを有するが、これらビーム合成用手段は、ビーム合成用プリズムである。
【００７６】
また、上記マルチビーム走査用光源装置は、合成された複数の光ビームのそれぞれを、副走査方向に集束させる１方向集束手段（シリンドリカルレンズ４、４ａ、４ｂ、ビーム合成用プリズム３０）を有し、図２、図３の実施の形態に係るマルチビーム走査用光源装置では、１方向集束手段が、ビーム合成用プリズムよりも光源側に設けられた１以上のシリンドリカルレンズ４ａ、４ｂである。
【００７７】
また、図１〜図５、図７、図９の実施の形態に係るマルチビーム走査用光源装置では、１方向集束手段が、ビーム合成用プリズムの射出側において、合成された複数の光ビームに共通に設けられたシリンドリカルレンズ４である。
【００７８】
図７の実施の形態に係るマルチビーム走査用光源装置では、ビーム合成用プリズム３０は、射出面として形成された正のパワーを持つシリンドリカル面が、１方向集束手段を兼ねる。
【００７９】
図９の実施の形態に係るマルチビーム走査用光源装置では、光源側からビーム合成用プリズム３に入射する複数の光ビームと、ビーム合成用プリズム３との、相対的な位置および／または態位が調整可能である。
【００８０】
また、図１に実施の形態を示すマルチビーム走査装置は、複数の光ビームを偏向手段５により同時に偏向させ、共通の走査結像光学系６により被走査面７上に、副走査方向に互いに分離した光スポットとして集光させ、複数走査線を同時に走査するマルチビーム走査装置であって、マルチビーム走査用光源装置として、前記請求項７記載のものを用いるものである。
【００８１】
また、図１〜図５、図７、図９に係るマルチビーム走査装置は、マルチビーム走査用光源装置として、請求項７〜１１の任意の１に記載のものを用いたものであり、偏向手段５として「偏向反射面を回転させる方式のもの」が用いられ、合成された複数の光ビームの、副走査方向における集束位置近傍に偏向手段の偏向反射面を位置させたものである。
【００８２】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、新規なビーム合成方法・マルチビーム走査用光源装置・マルチビーム走査装置を実現できる。
【００８３】
この発明のビーム合成方法に用いるビーム合成用プリズムは、硝材の研磨や樹脂成形等により「偏光分離膜を持つプリズム」よりも安価に作製でき、ハーフミラーを用いて行うビーム合成に比して光の利用効率が高く、また実施の形態にも示したように３以上の光ビームのビーム合成も容易である。
【００８４】
従って、このようなビーム合成用プリズムを用いるビーム合成方法・マルチビーム走査用光源装置では、複数の光ビームを光利用効率良くビーム合成でき、この発明のマルチビーム走査用光源装置を用いるマルチビーム走査装置は、低コストに構成でき、光源における光の利用効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】マルチビーム走査装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】マルチビーム走査装置の実施の別形態を特徴部分のみ示す図である。
【図３】マルチビーム走査装置の実施の他の形態を特徴部分のみ示す図である。
【図４】マルチビーム走査装置の実施の他の形態を特徴部分のみ示す図である。
【図５】マルチビーム走査装置の実施の他の形態を特徴部分のみ示す図である。
【図６】ビーム合成用プリズムの参考例を２例示す図である。
【図７】マルチビーム走査装置の実施の他の形態を特徴部分のみ示す図である。
【図８】射出面を「正のパワーを持つシリンドリカル面」としたビーム合成用プリズムの実施の形態を１例と参考例を２例示す図である。
【図９】マルチビーム走査装置の実施の他の形態を特徴部分のみ示す図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ 半導体レーザ
２ａ、２ｂ カップリングレンズ
３ ビーム合成用プリズム
４ シリンドリカルレンズ
５ ポリゴンミラー
６ ｆθレンズ
７ 被走査面

Claims (12)

1. 複数の光ビームに共通のポリゴンミラーにより同時に偏向させ、共通の走査結像光学系により被走査面上に、副走査方向に互いに分離した光スポットとして集光させ、複数走査線を同時に走査するマルチビーム走査方式において、２以上の光源から放射された複数の光ビームを互いにマルチビーム走査用の複数光ビームとして合成する方法であって、
   副走査方向に配置された２以上の光源からの光ビームを、副走査方向に異なる方向へ放射させ、
   法線の方向が副走査方向において互いに異なる２以上の平面を入射面として有するビーム合成用プリズムの、上記入射面の各々に、上記光ビームを１ビームずつ所定の方向から入射させ、１以上の入射面による屈折を利用して、上記複数の光ビームを、副走査方向において、光源間の距離よりも互いに近接した光ビーム群に合成して、上記ビーム合成用プリズムの共通の射出面から射出させるとともに、
   上記ビーム合成用プリズムの入射面よりも光源側もしくは射出側に、正のパワーを持つシリンドリカル面を配し、上記複数光ビームの個々を、副走査方向に集束させることにより、上記合成された複数光ビームの個々を、上記共通のポリゴンミラーの偏向反射面の近傍に、主走査方向に長い線像として結像させることを特徴とするビーム合成方法。
2. 請求項１記載のビーム合成方法において、
   ビーム合成用プリズムの入射面よりも光源側に正のパワーを持つシリンドリカル面を配し、副走査方向において集束性の各光ビームをビーム合成用プリズムに入射させることを特徴とするビーム合成方法。
3. 請求項１記載のビーム合成方法において、
   ビーム合成用プリズムの射出側に正のパワーを持つシリンドリカル面を配し、合成された各光ビームをそれぞれ副走査方向に集束させることを特徴とするビーム合成方法。
4. 請求項１または２または３記載のビーム合成方法において、
   正のパワーを持つシリンドリカル面を、凸のシリンドリカルレンズ面とすることを特徴とするビーム合成方法。
5. 請求項３記載のビーム合成方法において、
   正のパワーを持つシリンドリカル面を、ビーム合成用プリズムの射出面とすることを特徴とするビーム合成方法。
6. 請求項１〜５の任意の１に記載のビーム合成方法において、
   入射する複数の光ビームに対して、ビーム合成用プリズムの位置および／または態位を調整することにより、複数の光ビームの合成形態を調整することを特徴とするビーム合成方法。
7. 複数の光ビームを共通のポリゴンミラーにより同時に偏向させ、共通の走査結像光学系により被走査面上に、副走査方向に互いに分離した光スポットとして集光させ、複数走査線を同時に走査するマルチビーム走査装置に用いられるマルチビーム走査用光源装置であって、
   複数の光源と、これら光源から放射される複数の光ビームを、マルチビーム走査用の複数光ビームとして合成するビーム合成手段とを有し、
   複数の光源は、副走査方向に配置されて、副走査方向に互いに異なる方向へ光ビームを放射させ、
   ビーム合成手段は、法線の方向が副走査方向において互いに異なる２以上の平面を入射面として有し、上記入射面の各々に、上記光ビームを１ビームずつ所定の方向から入射され、１以上の入射面による屈折を利用して、上記複数の光ビームを、副走査方向において、光源間の距離よりも互いに近接した光ビーム群に合成して、上記ビーム合成用プリズムの共通の射出面から射出させるものであり、
   合成された複数の光ビームのそれぞれを、副走査方向に集束させて、ポリゴンミラーの偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させる１方向集束手段を有することを特徴とするマルチビーム走査用光源装置。
8. 請求項７記載のマルチビーム走査用光源装置において、
   １方向集束手段が、ビーム合成用プリズムよりも光源側に設けられた１以上のシリンドリカルレンズであることを特徴とするマルチビーム走査用光源装置。
9. 請求項７記載のマルチビーム走査用光源装置において、
   １方向集束手段が、ビーム合成用プリズムの射出側において、合成された複数の光ビームに共通に設けられたシリンドリカルレンズであることを特徴とするマルチビーム走査用光源装置。
10. 請求項７記載のマルチビーム走査用光源装置において、
    ビーム合成用プリズムが、該ビーム合成用プリズムの射出面として形成された正のパワーを持つシリンドリカル面が、１方向集束手段の少なくとも一部を兼ねるものであることを特徴とするマルチビーム走査用光源装置。
11. 請求項７〜１０の任意の１に記載のマルチビーム走査用光源装置において、
    光源側からビーム合成用プリズムに入射する複数の光ビームと、上記ビーム合成用プリズムとの、相対的な位置および／または態位を調整可能としたことを特徴とするマルチビーム走査用光源装置。
12. 複数の光ビームを共通のポリゴンミラーにより同時に偏向させ、共通の走査結像光学系により被走査面上に、副走査方向に互いに分離した光スポットとして集光させ、複数走査線を同時に走査するマルチビーム走査装置であって、
    マルチビーム走査用光源装置として、請求項７〜１１の任意の１に記載のものを用いることを特徴とするマルチビーム走査装置。

Images