JPH06208072A - 光走査装置における光スポット径調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】光走査装置における、光束の光強度分布の極大
とアパーチュア中心とのずれを調整・軽減し、所定の光
スポット径に近い光スポットを実現する。 【構成】半導体レーザー１とカップリングレンズ２とを
有する光源ユニットからの光束を、光スポット径設定部
材３のアパーチュアを介し線像結像光学系４により主走
査対応方向に長い線像に結像させ、上記線像の結像位置
近傍に偏向反射面５Ａを有する光偏向器により偏向し、
偏向光束を結像光学系６により被走査面７上に光スポッ
トとして集光させて光走査を行う光走査装置において、
光源ユニットと線像結像光学系４と光偏向器と結像光学
系６とを装置本体に固定した状態において、光源ユニッ
トに対し、光スポット径設定部材３を、半導体レーザー
１の接合面に平行な方向へ移動調整可能とし、被走査面
位置に光スポット径・形状測定器８を配備し、光スポッ
ト径・形状を観察しつつ、光スポット径が最小となる
か、もしくは光スポットの光強度分布が対称な分布とな
るように光スポット径設定部材３の位置を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は光走査装置における光
スポット径調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４（Ａ）に示すように、半導体レーザ
ー１とカップリングレンズ２とを有する光源ユニットか
らの光束を、光スポット径設定部材３のアパーチュアを
介し線像結像光学系４により主走査対応方向に長い線像
ＬＩに結像させ、線像ＬＩの結像位置近傍に偏向反射面
５Ａを有する光偏向器５により偏向し、偏向光束を結像
光学系６により被走査面上７に光スポットとして集光さ
せて光走査を行う光走査装置は従来から良く知られてい
る。

【０００３】図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の光走査装置の
光学配置を直線的に展開した状態を示している。この状
態において、主走査方向（図面に直交する方向）に平行
的に対応する方向を主走査対応方向、副走査方向（図の
上下方向）に平行的に対応する方向を副走査対応方向と
呼ぶ。

【０００４】図４（Ｂ）において、結像光学系６におけ
る前側主点をＨ、後側主点をＨ’とする。このとき副走
査対応方向において、偏向反射面５Ａの位置と被走査面
７の位置とは結像光学系６により幾何光学的な共役関係
となっており、線像結像光学系４による線像ＬＩは偏向
反射面５Ａ近傍の位置に結像するので、光偏向器５に於
ける所謂「面倒れ」が補正される。結像光学系６の光軸
上において、偏向反射面５Ａと前側主点Ｈとの間の距離
をａ、後側主点Ｈ’と被走査面７との間の距離をｂとす
ると、上記幾何光学的な共役関係における横倍率βはｂ
／ａである。

【０００５】図４（Ｂ）において、光源ユニットにおけ
る光源である半導体レーザー１は通常、その接合面の方
向を副走査対応方向（図の上下方向）に平行にして配備
される。半導体レーザー１から放射される光束は発散性
で、そのファーフィールドパターンは周知の如く上記接
合面に平行な方向を短軸方向とする楕円形状である。半
導体レーザー１から放射される発散性の後側の発散角に
は、半導体レーザー個体ごとの「ばらつき」があり、こ
の「ばらつき」の影響を除去して被走査面７上で所望の
径の光スポットを得るために光スポット径設定部材３が
用いられる。

【０００６】光スポット径設定部材３は、主走査対応方
向（図４（Ｂ）において図面に直交する方向）に長い長
方形形状のアパーチュアを有し、光源ユニットから入射
する光束の周辺部分を遮断する。このためアパーチュア
を通過した光束には回折が発生する。アパーチュアの形
状は主走査対応方向に長い長方形形状であるので、主走
査方向では回折の影響は実質的に問題とならない。

【０００７】副走査対応方向においては、特に上記結像
倍率：βが０＜β＜１のとき回折の影響が大きく、副走
査方向において所望の光スポット径を実現するにはアパ
ーチュアを通過する光束の副走査対応方向における光強
度分布（ガウス分布）の極大位置と、アパーチュアの上
記方向における中心とが高精度に一致している必要があ
る。

【０００８】副走査対応方向において上記光強度の極大
位置とアパーチュアの中心とがずれると、被走査面上に
集光される光スポットの副走査方向のスポット径が回折
の影響を受け、図４（Ｃ）のように「ずれ（横軸）」と
ともに大きくなるのである。

【０００９】このような光スポット径の「肥大」は高密
度の光走査においては直ちに光走査に悪影響を及ぼす。

【００１０】光束の光強度分布の極大とアパーチュア中
心とのずれの生じる原因としては、カップリングレンズ
の偏心や半導体レーザー発光部の位置ずれ等種々の要因
が考えられるが、上記偏心やずれが公差の範囲無いであ
っても、０．１〜０．２ｍｍ程度のずれが生じることは
十分にあり得る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、光走査装置における
「光束の光強度分布の極大とアパーチュア中心とのず
れ」を調整・軽減し、所定の光スポット径に近い光スポ
ットを実現するための光スポット径調整方法の提供を目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の光スポット径
調整方法は「半導体レーザーとカップリングレンズとを
有する光源ユニットからの光束を、光スポット径設定部
材のアパーチュアを介し線像結像光学系により主走査対
応方向に長い線像に結像させ、線像の結像位置近傍に偏
向反射面を有する光偏向器により偏向し、偏向光束を結
像光学系により被走査面上に光スポットとして集光させ
て光走査を行う光走査装置」において、光スポット径を
調整する方法である。

【００１３】なお、カップリングレンズから射出する光
束は、平行光束、収束光束、発散光束のいずれであって
も良い。

【００１４】請求項１記載の方法は、「光源ユニットと
線像結像光学系と光偏向器と結像光学系とを装置本体に
固定した状態において、光源ユニットに対し、光スポッ
ト径設定部材を、半導体レーザーの接合面に平行な方向
へ移動調整可能とし、被走査面位置に光スポット径・形
状測定器を配備し、光スポット径・形状を観察しつつ光
スポット径が最小となるか、もしくは光スポットの光強
度分布が対称な分布となるように光スポット径設定部材
の位置を調整する」ことを特徴とする。

【００１５】請求項２記載の方法は、「光スポット径設
定部材と線像結像光学系と光偏向器と結像光学系とを相
互に位置合わせして装置本体に固定した状態において、
光源ユニットを、半導体レーザーの接合面に平行な方向
へ移動調整可能とし、被走査面位置に光スポット径・形
状測定器を配備し、光スポット径・形状を観察しつつ光
スポット径が最小となるか、もしくは光スポットの光強
度分布が対称な分布となるように光源ユニットの位置を
調整する」ことを特徴とする。

【００１６】請求項３記載の方法は、「光源ユニットに
対し、光スポット径設定部材を、半導体レーザーの接合
面に平行な方向へ移動調整可能とし、光スポット径設定
部材のアパーチュアを通過した光束のビーム形状をビー
ム形状測定器により観察しつつ上記光束の光強度分布が
対称な分布となる状態において光スポット径設定部材を
光源ユニットに固定一体化し、このように光スポット径
設定部材を一体化された光源ユニットを、線像結像光学
系と光偏向器と結像光学系とが相互に位置合わせして配
備された装置本体に位置合わせして装備する」ことを特
徴とする。

【００１７】

【作用】上記のように、この発明においては、光源ユニ
ットと光スポット径設定部材とが相対的に位置調整され
るが、その位置調整が光スポット径あるいは光スポット
もしくは光束の光強度分布を観察しつつ行われる。

【００１８】

【実施例】以下、具体的な実施例を説明する。繁雑を避
けるため、混同の慮がないと思われるものに就いては図
１〜３においても図４におけると同一の符号を付する。
図１は請求項１記載の方法の１実施例を説明するための
図である。図１（Ａ）は半導体レーザー１から結像光学
系６に到る光学配置を図４（Ｂ）にならって展開して示
した状態である。

【００１９】請求項１記載の方法を実施するには、光源
ユニット（半導体レーザー１とカップリングレンズ２を
一体化したユニット）と線像結像光学系４と光偏向器５
と結像光学系６とを装置本体に固定した状態において、
光源ユニットに対し、光スポット径設定部材３を、半導
体レーザー１の接合面に平行な方向（この例において図
の上下方向）へ移動調整可能とし、被走査面７の位置に
光スポット径・形状測定器８を配備し、光スポット径・
形状を観察しつつ、光スポット径が最小となるか、もし
くは光スポットの光強度分布が対称な分布となるように
光スポット径設定部材３の位置を調整する。

【００２０】光スポット径・形状測定器８としては例え
ばスリット・スキャナー等を用いることができ、「光ス
ポット径・形状を観察する」には測定器８により測定を
行いその結果をコンピュータ等で処理してもよいし、図
に示すように光スポット径・形状測定器８の出力をオシ
ロスコープ９により観察するようにしてもよい。

【００２１】光源ユニットに対し「光スポット径設定部
材３を、半導体レーザー１の接合面に平行な方向へ移動
調整可能とする」には、光スポット径設定部材３を配備
する位置に図１（Ｂ）に示すような支持枠３０を固定
し、この支持枠３０に光スポット径設定部材３を支持さ
せる。即ち、光スポット径設定部材３の移動調整方向の
一端部には板バネ３１，３３を当接させ、反対側は調整
螺子３４，３５に当接させる。調整螺子３４，３５の送
り量を調整することにより光スポット径設定部材３を変
位させ、そのときの光スポットの形状を観察する。ここ
で観察する光スポット径・形状は副走査対応方向のそれ
である。

【００２２】光スポット径設定部材３のアパーチュア３
Ａの副走査対応方向における中央部と、光源ユニットか
らの光束の光強度分布の極大位置とが一致した状態は、
副走査対応方向において、光径が最小となるか、もしく
は光スポットの光強度分布が対称な分布となることによ
り察知することができるので、このように光スポット径
設定部材の位置を調整するのである。

【００２３】図２は請求項２記載の方法の１実施例を説
明するための図である。

【００２４】光スポット径設定部材３と線像結像光学系
４と光偏向器５と結像光学系６とは相互に位置合わせさ
れて装置本体に固定される。この状態において、光源ユ
ニット１０を半導体レーザー１の接合面に平行な方向へ
移動調整可能とし、被走査面位置に光スポット径・形状
測定器８を配備し、光スポット径・形状を観察しつつ光
スポット径が最小となるか、もしくは光スポットの光強
度分布が対称な分布となるように光源ユニット１０の位
置を調整する。

【００２５】「光スポット径・形状を観察する」のは、
図１の実施例におけると同様の方法で良い。また光源ユ
ニット１０の移動調整機構も、図１（Ｂ）に即して説明
したのと同様の機構でよい。

【００２６】請求項１記載の方法の場合、光源ユニット
の光軸は、線像結像光学系４や結像光学系６の光軸と一
致していることが理想であるが、光源ユニットの光軸が
副走査対応方向において線像結像光学系４や結像光学系
６の光軸とずれている場合には、光スポット径設定部材
３のアパーチュア位置を調整しても、光源ユニットと線
像結像光学系との光軸ずれのため、高い像高において光
スポットの径が肥大し易い。しかし請求項２記載の方法
によれば、位置調整後、光源ユニットから射出する光束
の極大中心がアパーチュアの中心と一致し、しかも光源
ユニットと他の光学素子との光軸合わせも実現されるの
で、より良好な光スポット径調整を実現できる。

【００２７】図３は請求項３記載の方法の１実施例を説
明するための図である。請求項１，２記載の方法では、
光源ユニットから結像光学系までを光走査装置本体に組
み込んだ状態で調整動作を行うが、この請求項３記載の
方法では、光源ユニット１０に対し、光スポット径設定
部材３を半導体レーザー１の接合面に平行な方向へ移動
調整可能とし、光スポット径設定部材３のアパーチュア
を通過した光束のビーム形状をビーム形状測定器８によ
り観察する。

【００２８】光スポット径設定部材３のアパーチュアの
副走査対応方向の中央部と、光源ユニット１０からの光
束の光強度分布の極大位置とが一致した状態では、観察
される上記光束の光強度分布が「対称な分布」となるの
で、その状態において光スポット径設定部材３を光源ユ
ニット１０に固定一体化する。これを実現するには、図
１（Ｂ）で説明した支持枠３０を光源ユニット１０に固
定し、この枠に支持させた光スポット径設定部材３の位
置調整を図１の実施例と同様に行えば良い。

【００２９】光スポット径設定部材３を一体化された光
源ユニット１０を、線像結像光学系と光偏向器と結像光
学系とが相互に位置合わせして配備された装置本体に位
置合わせして装備すれば、所望の光スポット径をもった
光走査装置を実現できる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば光走査
装置における新規な光スポット径調整方法を提供でき
る。この方法は上記の如く構成されているので設計上の
光スポット径に近い径を持った光スポットを容易かつ確
実に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の１実施例を説明するため
の図である。

【図２】請求項２記載の発明の１実施例を説明するため
の図である。

【図３】請求項３記載の発明の１実施例を説明するため
の図である。

【図４】従来技術と解決課題を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１ 半導体レーザー ２ カップリングレンズ ３ 光スポット径設定部材 ４ 線像結像光学系（シリンダーレンズ） ５Ａ 偏向反射面 ６ 結像光学系 ８ 光スポット径・形状測定器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザーとカップリングレンズとを
   有する光源ユニットからの光束を、光スポット径設定部
   材のアパーチュアを介し線像結像光学系により主走査対
   応方向に長い線像に結像させ、上記線像の結像位置近傍
   に偏向反射面を有する光偏向器により偏向し、偏向光束
   を結像光学系により被走査面上に光スポットとして集光
   させて光走査を行う光走査装置において、 光源ユニットと線像結像光学系と光偏向器と結像光学系
   とを装置本体に固定した状態において、光源ユニットに
   対し、光スポット径設定部材を、半導体レーザーの接合
   面に平行な方向へ移動調整可能とし、 被走査面位置に光スポット径・形状測定器を配備し、光
   スポット径・形状を観察しつつ光スポット径が最小とな
   るか、もしくは光スポットの光強度分布が対称な分布と
   なるように上記光スポット径設定部材の位置を調整する
   ことを特徴とする光スポット径調整方法。
2. 【請求項２】半導体レーザーとカップリングレンズとを
   有する光源ユニットからの光束を、光スポット径設定部
   材のアパーチュアを介し線像結像光学系により主走査対
   応方向に長い線像に結像させ、上記線像の結像位置近傍
   に偏向反射面を有する光偏向器により偏向し、偏向光束
   を結像光学系により被走査面上に光スポットとして集光
   させて光走査を行う光走査装置において、 光スポット径設定部材と線像結像光学系と光偏向器と結
   像光学系とを相互に位置合わせして装置本体に固定した
   状態において、光源ユニットを、半導体レーザーの接合
   面に平行な方向へ移動調整可能とし、 被走査面位置に光スポット径・形状測定器を配備し、光
   スポット径・形状を観察しつつ光スポット径が最小とな
   るか、もしくは光スポットの光強度分布が対称な分布と
   なるように上記光源ユニットの位置を調整することを特
   徴とする光スポット径調整方法。
3. 【請求項３】半導体レーザーとカップリングレンズとを
   有する光源ユニットからの光束を、光スポット径設定部
   材のアパーチュアを介し線像結像光学系により主走査対
   応方向に長い線像に結像させ、上記線像の結像位置近傍
   に偏向反射面を有する光偏向器により偏向し、偏向光束
   を結像光学系により被走査面上に光スポットとして集光
   させて光走査を行う光走査装置において、 光源ユニットに対し、光スポット径設定部材を、半導体
   レーザーの接合面に平行な方向へ移動調整可能とし、光
   スポット径設定部材のアパーチュアを通過した光束のビ
   ーム形状をビーム形状測定器により観察しつつ上記光束
   の光強度分布が対称な分布となる状態において上記光ス
   ポット径設定部材を光源ユニットに固定一体化し、 このように光スポット径設定部材を一体化された光源ユ
   ニットを、線像結像光学系と光偏向器と結像光学系とが
   相互に位置合わせして配備された装置本体に、位置合わ
   せして装備することを特徴とする光スポット径調整方
   法。