JPH04219717A - 光ビーム生成装置および光ウェジ - Google Patents

光ビーム生成装置および光ウェジ

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JPH04219717A
JPH04219717A JP3060759A JP6075991A JPH04219717A JP H04219717 A JPH04219717 A JP H04219717A JP 3060759 A JP3060759 A JP 3060759A JP 6075991 A JP6075991 A JP 6075991A JP H04219717 A JPH04219717 A JP H04219717A
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parallel light
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、平行でない２つ以上の
光ビームを光ウェジ（ｗｅｄｇｅ）によって平行な光ビ
ームにして感光面に入射させる光学システムに関するも
のである。本発明により、光ウェジの光源に対する位置
を調節して感光媒体上でインディシア（ｉｎｄｉｃｉａ
）ピッチの調節を可能とするシステムを実現できる。 この発明はレーザプリンタのプリントヘッドに応用でき
る。
【０００２】
【従来の技術】レーザプリンタでは、光源からの光はい
くつかの反射面で反射されて感光面に入射される。この
感光面は、永久的な印刷媒体上にインディシアを固定す
るための媒体となる。光源としては、半導体光ビームア
レーなど、さまざまなものが用いられている。これらの
光ビームはコリメートされ、感光媒体に光ビームを反射
するように構成された鏡面に入射される。これらのシス
テムでは、ビームサイズはレンズにより調節されるので
、インディシアピッチは固定となっている。
【０００３】ビームスポットを可変とするシステムが米
国特許第４，３５３，７１６号明細書に開示されている
。それによると、光ビームの幅はアフォーカル・ズーム
レンズにより調整される。このレンズシステムは複数の
レンズエレメントにより構成されている。そして、放射
光ビームはコリメータで平行にされた後、アフォーカル
・マルチレンズ・ズームレンズに放射され、そこでアフ
ォーカルレンズのレンズエレメント間の距離を変えるこ
とにより光ビームの直径が調節されるマルチ光ビームの
形もレンズの構成によって調節され、楕円形のビーム断
面は円形に変形される。
【０００４】角度を変えることができるマルチビーム走
査装置が米国特許第４，３９０，２３５号明細書に開示
されている。それによると、一つの光源が複数のコリメ
ートされた光ビームを発生し、光ビームは、その角度を
アフォーカルレンズにより変えられて第１のアナモルフ
ィック光学システムに向かう。このアナモルフィック光
学システムは光ビームを、光ビームに垂直な反射面上に
フォーカスさせ、そしてこの反射面は光ビームをこの反
射面と走査面との間の第２のアナモルフィック光学シス
テムに向かわせる。この特許では、ビームの直径を変化
させるためにアフォーカル・ズームレンズが用いられて
いる。
【０００５】日本国特許出願特願昭６０−５７８１８号
明細書にはまた、凸レンズを用いて拡張したレーザ光ビ
ームが示されている。
【０００６】これらの特許はすべて、原理的に複数レン
ズによるアフォーカルレンズのレンズシステムを用いる
ことによる光ビーム幅の調節を教示するものである。こ
れらの特許はどれも、簡単な光学システムで複数の非平
行光ビームを平行な光ビームとすることによってインデ
ィシアピッチを調節し、しかも可変ピッチで調節するこ
とを教示するものではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、レーザプリンタにおいて、複数光ビーム光源から
媒体へのプリントインディシアのピッチを変化させる簡
単な光学システムを提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、平行でない複数の光
ビームの方向を揃えて平行とする簡単な光学システムを
提供することである。
【０００９】さらに本発明の他の目的は、平行でな複数
の光ビームの方向を揃えて平行とし、そしてシステムの
構成要素の位置を調節することによって、得られた平行
な光ビームのピッチを調節する簡素な構成の光学システ
ムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】これらすべての目的は、
光ビームを放射するための半導体レーザ発光器などの複
数光ビーム光源と、これら平行でない光ビームをコリメ
ートするためのコリメートレンズと、これら平行でない
光ビームの方向を揃えて平行にするための光ウェジとを
用いることにより達成される。コリメートレンズの焦点
面に直角な軸に沿って光ウェジを移動することにより、
光ウェジを通過して平行に成る光ビームのピッチを変化
させる。その結果、コリメートレンズに対する光ウェジ
の位置を機械的に調節することにより、感光媒体上のプ
リントインディシアのピッチを変えることができる。こ
の発明を用いることにより、可変ピッチプリンタの特性
を備えたレーザプリンタ、ならびに平行な光ビームの間
隔を変えるために光ウェジを用いる他の光学システムを
低価格で製作できる。
【００１１】
【実施例】図１に、プリントインディシアを生成するた
めに光ビームを用いるプリンタで、画素密度を可変とす
る光学システムを示す。この光学システムは、半導体レ
ーザ発光器などにより２つの光ビーム４を放射する複数
光ビーム光源２を用いたプリントヘッドを表す。２つの
光ビーム４は、コリメートレンズ６に向けられる。この
レンズは、本例では日本板硝子株式会社により製造され
ているグレードインデックスレンズである。他に適した
コリメートレンズを用いることも可能である。２つの光
ビーム４はコリメートレンズ６から放射され、平行でな
い状態でコリメートレンズ６から放射し、平行でない光
ビームの一つである光ビーム１２の光路の軸に対して直
角であり、光ウェジ８の第２の平面１４は、第１の平面
１０に対して９０度以下の角度だけ傾いており、この面
に入射する光ビーム１６は平面１０に対して９０度以下
の角度だけ傾いており、この面に入射する光ビーム１６
は平面１０に入射する光ビーム１２と平行になるように
向きが変わる。具体例を挙げると、光ビーム１３の幅Ｗ
は７００μｍであり、これは光ウェジ８を通過した光ビ
ーム１６の幅とほぼ等しい。図１で、距離Ｐはピッチを
表し、これは光ウェジ８の背面１８から出射した光ビー
ム１２，１６の中心線間の計測値である。
【００１２】図２は、複光源２から放射され、コリメー
トレンズ６を通過する光ビーム１２，１６を詳しく示す
図である。図中、Ｓは複光源２のレーザキャビティの距
離を表し、Ａはコリメートレーザ６の開口を表す。光ビ
ーム１２，１６はコリメートレンズ６を通過することに
より、それらのビーム幅はＷとなる。なお、コリメート
レンズ６の開口Ａを、後述するように、変化させること
により、ビーム幅Ｗを制御し、ピッチＰが変えられたと
きビーム幅Ｗの均一度を向上させたり低下させたりする
。
【００１３】光ウェジは通常、ガラスで作られるが、他
の屈折材料により作成することもできる。そして光ウェ
ジは少なくとも２つの平行でないガラス面を持ち、これ
らの面の少なくとも一つに入射する光ビームの向きを変
える。図３は光ウェジ８の拡大図であり、第１の平面１
０に対して９０度以下の角度に設定されている第２の平
面１４に光ビーム１６が入射している。光ビーム１６が
平面１４に入射すると、それが光ウェジ８の背面１８か
ら出射するとき、光ビーム１２と平行になるように向き
が変えられ、光ウェジ８から出射した平行な光ビーム１
２，１６は感光媒体あるいは他の面（図示せず）に向か
う。光ビーム１６は、偏光することなく背面１８に対し
て直角に、そして光ビーム１２と平行に出射する。しか
し、光ウェジ８は、光ビーム１６，１２が背面１８に斜
めに当たる場合にも、ビームを平行に揃える機能を果た
す。
【００１４】光ウェジ９の他の構成例を図４に示す。こ
の実施例では、第１および第２の平面（あるいは局面）
１０，１４はそれぞれ本質的に、光ウェジ９の反対側に
ミラー平面１１，１３を備えている。このように光ウェ
ジとしては、それが平行でない光ビームを既知の光学原
理にしたがって平行な光ビームに変えるものである限り
、さまざまな形態のものを用いることができる。
【００１５】さらに他の実施例を図５に示す。ここでは
光ウェジ８は平行でない光ビーム１２，１６の光路上で
反転され、これらの光ビームは最初に図３の背面１８に
当たることになる。この反転された光ウェジ８でも、平
行でない光ビーム１２，１６は、平面１０，１４によっ
て平行な状態に揃えられる。平面１０，１４はこのよう
な機能を達成するため、９０度以下の角度を成している
。
【００１６】光ウェジ８から出射する光ビーム１２，１
６のピッチＰは、図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すよ
うに、この例ではレーザアレーである複数光ビーム源２
と、光ウェジ８の第１の平面１０との間の距離として定
義されるｄにより変わる。図６（Ａ）の場合に距離ｄは
最も大きく、ピッチは０．７２６ｍｍとなり、１インチ
当たり４８０ドットとなる。図６（Ｂ）の場合には、距
離ｄは６．５２ｍｍだけ短くなり、ピッチは０．５８１
ｍｍで、１インチ当たり６００ドットとなる。そして図
６（Ｃ）の場合には、距離ｄは図６（Ａ）の場合より１
０．８９ｍｍだけ短くなる。ピッチは０．４８４ｍｍで
、１インチ当たり７２０ドットとなる。このような光学
装置を用いたレーザプリンタのプリントヘッドでは、画
素密度は距離ｄを変化させることによって変えることが
でき、印刷キャラクタ画素を調節するため印刷画像の飛
び越し走査を行う必要があるような場合に、有用である
。
【００１７】図７に、プリントヘッド固定部材２０上に
、複数光ビーム光源２、コリメートレンズ６、ならびに
光ウェジ８からなる構成要素が所定の位置関係で固定さ
れたプリントヘッド装置を示す。これら構成要素２，６
，８をこのようにプリントヘッド固定部材２０上に所定
の位置関係で固定することにより、選択されたピッチを
設定することができ、そしてプリントヘッド光学ユニッ
ト２４を、取り付け穴２２，２４を利用し、取り付け手
段によってプリンタ（図示せず）に取り付けるように製
作することができる。なお、取り付け穴２２，２４は、
取り付け手段をどのように用いることができるかを示す
ための一例として示したものである。
【００１８】プリンタが構成された後に、ピッチＰで定
義される画素密度を調節できるようにするため、この発
明の光学システムを駆動装置を備えるように製作するこ
ともできる。図８に示すのは手動で調節できるシステム
であり、このシステムでは、光ビーム源２とコリメート
レンズ６とがフレーム２８上に固定の位置関係で取り付
けられている。一方、フレーム２８はレール３０，３２
の上にスライドできる状態で取り付けられ、フレーム２
８は、光ウェジ８の第１の平面１０に直角な軸に沿って
スライドできる。レール３２に平行にへこみを有するバ
ー３４が設けられている。フレーム２８には、あらかじ
め決められた位置に設定されたバー３４のへこみに係合
するように配置され、スプリングで押圧された止め金３
６が取り付けられている。フレーム２８を位置１から位
置２に移動させることによって、ピッチはＰ１からＰ２
に調節できることが分かる。すなわち、フレーム２８が
光ウェジ８に近付くと、ピッチＰは小さくなる。バー３
４のへこみをあらかじめ選択することにより、プリンタ
組み立て時のプリセットピッチを決めることができ、製
作後、このピッチはユーザによる場合も含め、調節する
ことができる。フレーム２８をユーザにより、所定のピ
ッチに対応する種々のプリセット位置に移動するための
機構をプリンタに設けることもできる。
【００１９】図８のものと基本的に同一の装置に設け、
ステッピングモータを用いてフレーム２８の位置を調節
し、ピッチＰを調節する装置を図９に示す。モータによ
る巻き取りの位置を正確に決めるための既知の論理手段
と共にステッピングモータを用いることによって、ステ
ッピングモータ３８に取り付けられたバネ接続子４０で
フレーム２８の光ウェジ８に対する位置を正確に設定す
ることができ、ピッチＰを調節できる。
【００２０】以上、２つの光ビームだけを光ウェジによ
って平行にする場合を説明したが、３つ以上の光ビーム
の場合にも、光ウェジの平面を、入射する各光ビームに
対して適切に配置することにより、光ビームを平行にす
ることができる。例えば、図１０に、コリメートレンズ
６を通じて光ウェジ８に向かう平行でない３つの光ビー
ム１２，１６，４４を放射する複数光ビーム光源４２を
備えた可変画素プリントヘッドを示す。光ビーム１２，
１６は光ウェジ８の第１の平面１０および第２の平面１
４にそれぞれ当たり、光ビーム４４は光ウェジ８の第３
の平面４６に当たる。そして、光ビーム４４は光ビーム
１２，１５と平行となって光ウェジ８の背面１８から出
射する。第３の平面４６はこの場合、第２の平面１４の
鏡像となっている。光ウェジ８の複数の平面は、コリメ
ートレンズ６から光ウェジ８に向かう光ビームがいくら
多くても、それに対応できるように構成できることは明
らかである。
【００２１】さらに理解を助けるため、プリントヘッド
、コリメートレンズ６、光ウェジ８、ならびに複数光ビ
ーム光源２（本発明のこの応用例ではレーザアレー）の
関係を図１１に示す。ピッチＰを表す式は、光源のレー
ザキャビティ間の距離Ｓ、レーザアレー２のに関連する
コリメートレンズ６の焦点距離ｆ、ならびにレーザアレ
ー２と光ウェジ８の第１の平面１０との距離ｌの関数で
ある。この式の変数について解くことにより、正しいピ
ッチ、あるいは所望のピッチに対する構成要素の正しい
間隔を決めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は光ウェジを、コリメートレンズと光源と
の関係で示す図である。
【図２】図２はコリメートレンズを通過する２つの光ビ
ームを示す図である。
【図３】図３は光ウェジを、通過する光ビームと共に示
す図である。
【図４】図４は両側に角度面を備えた光ウェジを、通過
する光ビームと共に示す図である。
【図５】図５は、図３の位置から光路上で反転させ、光
ビームが最初に単一平面に入射するようにした光ウェジ
を示す図である。
【図６】図６は、コリメートレンズと光源との関係で光
ウェジが異なる位置にある場合の平行な光ビームのピッ
チの変化を示す図である。
【図７】図７は、コリメートレンズと光源とに対して固
定された光ウェジを示す図である。
【図８】図８は、互いに固定され、光ウェジに対してあ
らかじめ決められた位置に移動できる光源とコリメート
レンズを備えた光学システムを示す図である。
【図９】図９は、互いに固定され、光ウェジに対してあ
らかじめ決められた位置にモータにより移動できる光源
とコリメートレンズを備えた光学システムを示す図であ
る。
【図１０】図１０は、光源、コリメートレンズ、ならび
にウェジの面の光学的パラメータを、数学的関係のもと
で示す図である。
【図１１】図１１は、プリントヘッド、コリメートレン
ズ、光ウェジ、ならびに複数光ビーム光源の関係と、こ
れらの構成要素の物理的関係を定義する式を示す図であ
る。
【符号の説明】
２　　複数光ビーム光源 ４，１２，１６　　光ビーム ６　　コリメートレンズ ８　　光ウェジ

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数の平行でない光ビームを発生し、放射
    する光源と、放射された前記平行でない光ビームをコリ
    メートするための手段と、コリメートされた前記平行で
    ない光ビームを平行にし、ある面に向かわせるための方
    向づけ手段とを備えた複数の光点から複数の平行な光ビ
    ームを面上に生成する装置。
  2. 【請求項２】コリメートされた前記平行でない光ビーム
    を平行にするための前記方向づけ手段は、前記光ビーム
    を所定の面に向かわせるための光ウェジを備えたことを
    特徴とする請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】複数の平行でない光ビームのうちの第１の
    光ビームの光路にある第１の平面と、前記第１の平面と
    所定の角度を成す第２の平面とを備え、前記第２の平面
    は、前記複数の平行でない光ビームのうちの前記第１の
    光ビームに平行でない第２の光ビームを前記第１の光ビ
    ームに平行にすることを特徴とする光ウェジ。
  4. 【請求項４】前記複数の平行でない光ビームを前記第１
    の光ビームに平行に、そして互いに平行にするために、
    前記第１の平面に対して所定の角度を成す２つ以上の平
    面を備えたことを特徴とする請求項３記載の光ウェジ。
  5. 【請求項５】複数の平行でない光ビームを発生し、放射
    する光源と、放射された前記複数の光ビームをコリメー
    トするための手段と、前記放射されコリメートされた平
    行でない光ビームの少なくとも一つが当たるように方向
    が設定された第１の平面を有しまた第２の平面を有し、
    前記第２の平面は、この平面に当たる放射されコリメー
    トされた平行でない光ビームを前記第１の平面に当たる
    前記放射されコリメートされた光ビームに平行にするよ
    うな所定の角度を前記第１の平面に対して成すところの
    光ウェジとを備えた複数の光の点から複数の平行な光ビ
    ームを面上に生成する装置。
  6. 【請求項６】複数の光の点から複数の平行な光ビームを
    面上に生成する装置において、複数の平行でない光ビー
    ムを発生し、放射する光源と、放射された前記複数の光
    ビームをコリメートするための手段と、前記コリメート
    された光ビームの少なくとも一つの光路にある第１の平
    面と、複数の平面とを有し、これら複数の平面は前記第
    １の平面に対して、前記複数の平面のそれぞれに当たる
    コリメートされた光ビームを、前記第１の平面に当たる
    コリメートされた光ビームに平行にするような所定の角
    度を成す光ウェジとを備えたことを特徴とする装置。
  7. 【請求項７】複数の平行でない光ビームを平行にするた
    めの方法において、複数の平行でない光ビームを発生し
    て放射し、前記平行でない光ビームをコリメートし、前
    記コリメートされた平行でない光ビームを平行にするこ
    とを特徴とする方法。
  8. 【請求項８】前記平行でない光ビームをコリメートし、
    そして前記コリメートされた平行でない光ビームを平行
    にするステップが行われる位置を変えて、平行でない光
    ビームが平行にされるとき平行でない光ビーム間の距離
    を制御することにより、前記平行な光ビーム間の距離を
    調節するステップをさらに備えたことを特徴とする請求
    項７記載の平行でない光ビームを平行にするための方法
    。
  9. 【請求項９】複数の平行でない光ビームを発生し、放射
    するための手段と、前記複数の平行でない光ビームを発
    生し、放射するための手段から放射された平行でない光
    ビームをコリメートするための手段と、前記コリメート
    された光ビームのうちの少なくとも一つの光ビームの光
    路に第１の平面を有し、また複数の平面を有し、これら
    複数の平面は、これら各面に当たるコリメートされた光
    ビームを前記第１の平面に当たるコリメートされた光ビ
    ームに平行にするような角度を前記第１の平面に対して
    成すところの光ウェジと、前記平行なコリメートされた
    光ビームの相互のピッチを変えるため、前記コリメート
    された光ビームの前記複数の平面上の入射点を変えるよ
    うに前記光ウェジの前記コリメート手段に対する位置関
    係を調節するための調節手段とを備えた複数の平行でな
    い光ビームから、ピッチ可変の平行な光ビームを生成す
    るための装置。
  10. 【請求項１０】前記光ウェジを調節するための手段は、
    フレームと、前記フレーム上に取り付けられたレールと
    、前記光ウェジを前記レール上にスライド可能に取り付
    けるための光ウェジ取り付け手段と、前記光ウェジ取り
    付け手段のスライドにより、前記フレームの軸上の前記
    コリメート手段および前記平行でない光ビームを発生し
    、放射するための手段の位置を設定するための手段と、
    前記光ウェジ取り付け手段をスライド移動させるための
    移動手段とを備えたことを特徴とする請求項９に記載の
    複数の平行でない光ビームから、ピッチ可変の平行な光
    ビームを生成するための装置。
  11. 【請求項１１】前記移動手段はステップモータであるこ
    とを特徴とする請求項１０記載の複数の平行でない光ビ
    ームからピッチ可変の平行な光ビームを生成するための
    装置。
  12. 【請求項１２】前記光ウェジ取り付け手段を定位置に固
    定するための固定手段をさらに備えたことを特徴とする
    請求項１０記載の複数の平行でない光ビームからピッチ
    可変の平行な光ビームを生成するための装置。
  13. 【請求項１３】前記固定手段はさらに、前記レールのへ
    こみと、前記光ウェジ取り付け手段に取り付けられ、前
    記レールのへこみに係合し、スプリングで押圧された止
    め金とを備えたことを特徴とする請求項１２記載の複数
    の平行でない光ビームからピッチ可変の平行な光ビーム
    を生成するための装置。
  14. 【請求項１４】前記平行な光ビームのピッチを変えるた
    め、前記調節手段はさらに、前記コリメートおよび光生
    成および光放射手段を互いの関係において固定するため
    の手段と、前記コリメートおよび光生成および光放射手
    段を前記光ウェジに対する関係において移動するための
    手段とを備えたことを特徴とする請求項９記載の複数の
    平行でない光ビームからピッチ可変の平行な光ビームを
    生成するための装置。
  15. 【請求項１５】背面と、前記平行でない光ビームの第１
    の光ビームの光路上にあり、前記第１の光ビームを前記
    背面に向かわせる第１の平面と、前記第１の平面と所定
    の角度を成し、平行でない光ビームの第２のビームを前
    記背面に所定の角度で入射させ、前記第２の光ビームを
    前記第１の光ビームに平行にする第２の平面とを備えた
    平行でない光ビームを平行にするための光ウェジ。
  16. 【請求項１６】前記背面はさらに複数の平面を備えたこ
    とを特徴とする請求項１５記載の光ウェジ。
  17. 【請求項１７】前記コリメートされた平行でない光ビー
    ムを平行にするための手段が、前記光ビームを所定の面
    に向かわせるための光ウェジを備えた請求項２記載の装
    置において、前記光ウェジはさらに、背面と、前記平行
    でない光ビームの第１の光ビームの光路上にあり、前記
    第１の光ビームを前記背面に向かわせる第１の平面と、
    前記第１の平面と所定の角度を成し、平行でない光ビー
    ムを第２のビームを前記背面に所定の角度で入射させ、
    前記第２の光ビームを前記第１の光ビームに平行にする
    第２の平面とを備えたことを特徴とする装置。
  18. 【請求項１８】前記光ウェジはさらに、複数の面を有す
    る背面を備えたことを特徴とする請求項１７記載の装置
    。
  19. 【請求項１９】複数の平行でない平面を有する光ウェジ
    において、平行でない光ビームの光路上にあって前記平
    行でない光ビームの方向を設定し、入射した光ビームの
    方向を９０度以外の角度に設定する第１の平面と、前記
    光ウェジを通過し、前記第１の平面に対して垂直なある
    光路上の光ビームを受け取ってその方向を設定する第２
    の平面と、前記第１の平面によって方向が設定された光
    ビームを受け取り、その方向を設定して、前記第２の平
    面により受け取られ、方向が設定された光ビームに平行
    にする第３の平面とを備えたことを特徴とする平行でな
    い光ビームを平行にする光ウェジ。
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