JPH0862531A - 複数のレーザ光線を用いた光学システムおよび複数のレーザ光線を用いたプリンタ - Google Patents
複数のレーザ光線を用いた光学システムおよび複数のレーザ光線を用いたプリンタInfo
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- JPH0862531A JPH0862531A JP7178957A JP17895795A JPH0862531A JP H0862531 A JPH0862531 A JP H0862531A JP 7178957 A JP7178957 A JP 7178957A JP 17895795 A JP17895795 A JP 17895795A JP H0862531 A JPH0862531 A JP H0862531A
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- diode
- laser beams
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- G02B3/005—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along a single direction only, e.g. lenticular sheets
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- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
- B41J2/447—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources
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- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
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- Printers Or Recording Devices Using Electromagnetic And Radiation Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ダイオードレーザアレイの直線からの位置ず
れを補正すること、あるいは誤動作を防止するためにダ
イオードレーザをオーバーラップさせることを実現する
光学的手段を提供すること。 【解決手段】 アレイ方向に設置された複数のダイオー
ドレーザ１３と、ダイオードレーザ１３からの光線をア
レイ状のスポットに結像する印刷レンズ２２とを有して
構成される光学システムにおいて、アレイ方向に垂直な
方向にて、複数のダイオードレーザ１３から発せられる
レーザ光線の発散を所定の割合で減少させるための光学
的手段１６，１８と、レーザ光線をアレイ方向にて印刷
レンズ２２の物体面に導く個別のレンズから構成される
第１のレンズアレイ２０と、アレイ方向において、印刷
レンズ２２の入射瞳２４内に第１のレンズアレイ２０か
らのレーザ光線を導くための第２のレンズアレイ３２と
が設けられている。
れを補正すること、あるいは誤動作を防止するためにダ
イオードレーザをオーバーラップさせることを実現する
光学的手段を提供すること。 【解決手段】 アレイ方向に設置された複数のダイオー
ドレーザ１３と、ダイオードレーザ１３からの光線をア
レイ状のスポットに結像する印刷レンズ２２とを有して
構成される光学システムにおいて、アレイ方向に垂直な
方向にて、複数のダイオードレーザ１３から発せられる
レーザ光線の発散を所定の割合で減少させるための光学
的手段１６，１８と、レーザ光線をアレイ方向にて印刷
レンズ２２の物体面に導く個別のレンズから構成される
第１のレンズアレイ２０と、アレイ方向において、印刷
レンズ２２の入射瞳２４内に第１のレンズアレイ２０か
らのレーザ光線を導くための第２のレンズアレイ３２と
が設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザプリンタお
よびレーザ記録装置においてダイオードレーザアレイを
効果的に使用するための技術に係り、特に複数のレーザ
光線を用いたレーザプリンタおよびレーザ記録装置にお
けるダイオードレーザアレイに対して配置されたレンズ
アレイに関する。
よびレーザ記録装置においてダイオードレーザアレイを
効果的に使用するための技術に係り、特に複数のレーザ
光線を用いたレーザプリンタおよびレーザ記録装置にお
けるダイオードレーザアレイに対して配置されたレンズ
アレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】国際出願 WO 93/03481号（イギリスのLa
sor Limitedに付与、発明者 ： JohnBrian Baker） に
は、レーザアレイおよびレンズアレイを使用する記録装
置が開示されている。このシステムでは、レーザアレイ
の前部にコリメータレンズが設置され、中間像面に１つ
のレンズアレイが配置されている。コリメータレンズに
は、レーザ光線を集光するために、大きな開口数が必要
とされる。そして、このシステムには、中心部と中心部
との間が１００ミクロン離間され、比較的低出力で動作
する単モードのダイオードレーザアレイが主に使用され
ている。Baker氏の出願における１０チャンネルの記録
装置に対する全体的なアレイサイズは１ｍｍである。し
かし、高出力のダイオードレーザアレイは、典型的に
は、１０ｍｍの長さを有し、熱的なクロストーク(therm
al cross-talk)を減少させるために、それぞれのダイオ
ードレーザは１ｍｍ離間されている。
sor Limitedに付与、発明者 ： JohnBrian Baker） に
は、レーザアレイおよびレンズアレイを使用する記録装
置が開示されている。このシステムでは、レーザアレイ
の前部にコリメータレンズが設置され、中間像面に１つ
のレンズアレイが配置されている。コリメータレンズに
は、レーザ光線を集光するために、大きな開口数が必要
とされる。そして、このシステムには、中心部と中心部
との間が１００ミクロン離間され、比較的低出力で動作
する単モードのダイオードレーザアレイが主に使用され
ている。Baker氏の出願における１０チャンネルの記録
装置に対する全体的なアレイサイズは１ｍｍである。し
かし、高出力のダイオードレーザアレイは、典型的に
は、１０ｍｍの長さを有し、熱的なクロストーク(therm
al cross-talk)を減少させるために、それぞれのダイオ
ードレーザは１ｍｍ離間されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】１０ｍｍ以上の視野に
わたって大きな伝幡角度を有して発散するレーザ光線を
集光するレンズは高価であるとともに、製作が困難であ
る。さらに、Baker 氏により開示されたこのシステム
は、中間像面にフィールドレンズを有しないことで効果
的でなく、高出力の大きなアレイに特有の問題であるア
レイの直線からの位置ずれに関する重大な問題を解決し
ていない。
わたって大きな伝幡角度を有して発散するレーザ光線を
集光するレンズは高価であるとともに、製作が困難であ
る。さらに、Baker 氏により開示されたこのシステム
は、中間像面にフィールドレンズを有しないことで効果
的でなく、高出力の大きなアレイに特有の問題であるア
レイの直線からの位置ずれに関する重大な問題を解決し
ていない。
【０００４】本発明は、レーザプリンタおよびレーザ記
録装置においてダイオードレーザアレイを使用するため
の比較的安価な構造および方法を提供する。特に、複数
のレーザ光線を用いたレーザプリンタおよびレーザ記録
装置においてダイオードレーザアレイに対して配置され
たレンズアレイと、ダイオードレーザアレイの直線から
の位置ずれを補正するための光学的手段とを使用するた
めの構造および方法を提供する。
録装置においてダイオードレーザアレイを使用するため
の比較的安価な構造および方法を提供する。特に、複数
のレーザ光線を用いたレーザプリンタおよびレーザ記録
装置においてダイオードレーザアレイに対して配置され
たレンズアレイと、ダイオードレーザアレイの直線から
の位置ずれを補正するための光学的手段とを使用するた
めの構造および方法を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】また、本発明は、別のレ
ンズアレイを備え、既に述べられたシステムよりも高効
率である、アレイ方向におけるレーザ光線の集光および
進路決定を行なう改善された手段を提供する。また、ア
レイ方向におけるレーザ光線の集光が行われる前に、ク
ロスアレイ方向におけるレーザダイオードアレイの大き
な発散を減少させるためのクロスアレイ方向の光学的手
段が開示されている。さらに、ダイオードレーザアレイ
の直線からの位置ずれを補正するための光学的手段が開
示されている。また、ダイオードレーザの誤動作を防止
するために、ダイオードレーザをオーバーラップさせる
光学的手段が開示されている。さらに、レンズアレイに
対するダイオードレーザアレイの位置決め誤差を補正す
る光学的手段が開示されている。そして、１次元に配列
されたレーザダイオードアレイから、２次元に配列され
たビームスポット（プリンティングスポット）を生成す
る光学的手段が開示されている。さらに、１次元に配列
されたレーザダイオードアレイから、異なるサイズのビ
ームスポットからなるアレイを生成する光学的手段が開
示されている。
ンズアレイを備え、既に述べられたシステムよりも高効
率である、アレイ方向におけるレーザ光線の集光および
進路決定を行なう改善された手段を提供する。また、ア
レイ方向におけるレーザ光線の集光が行われる前に、ク
ロスアレイ方向におけるレーザダイオードアレイの大き
な発散を減少させるためのクロスアレイ方向の光学的手
段が開示されている。さらに、ダイオードレーザアレイ
の直線からの位置ずれを補正するための光学的手段が開
示されている。また、ダイオードレーザの誤動作を防止
するために、ダイオードレーザをオーバーラップさせる
光学的手段が開示されている。さらに、レンズアレイに
対するダイオードレーザアレイの位置決め誤差を補正す
る光学的手段が開示されている。そして、１次元に配列
されたレーザダイオードアレイから、２次元に配列され
たビームスポット（プリンティングスポット）を生成す
る光学的手段が開示されている。さらに、１次元に配列
されたレーザダイオードアレイから、異なるサイズのビ
ームスポットからなるアレイを生成する光学的手段が開
示されている。
【０００６】本発明は、ダイオードレーザアレイとして
形成された複数のダイオードレーザから形成され、感光
性媒体上への印刷を行なう複数のレーザ光線を用いたレ
ーザプリンタを提供する。それぞれのダイオードレーザ
は、任意の動作時において所定の強度を有するとともに
所定の伝幡角度を有し、個別に変調され発散するレーザ
光線を発生する。また、このレーザプリンタには、入射
瞳を有する印刷レンズが備えられており、この印刷レン
ズにより、ダイオードレーザから発せられ入射瞳の中央
部を通過して感光性媒体に到達するレーザ光線から、所
定の強度を有するスポット列が形成される。さらに、複
数のダイオードレーザのアレイ方向に垂直な方向におけ
るレーザ光線の発散を所定の割合で減少される光学的手
段が備えられ、また、アレイ方向におけるレーザ光線の
一様な分布を実現するために、アレイ方向においてそれ
ぞれのレーザ光線を印刷レンズの物体面にそれぞれ向け
る個別のレンズから構成されるレンズアレイが備えられ
ている。さらに、アレイ方向において、第１のレンズア
レイからのレーザ光線を印刷レンズの入射瞳に導くため
に、第１のレンズアレイから離間した位置に第２のレン
ズアレイが配置されている。
形成された複数のダイオードレーザから形成され、感光
性媒体上への印刷を行なう複数のレーザ光線を用いたレ
ーザプリンタを提供する。それぞれのダイオードレーザ
は、任意の動作時において所定の強度を有するとともに
所定の伝幡角度を有し、個別に変調され発散するレーザ
光線を発生する。また、このレーザプリンタには、入射
瞳を有する印刷レンズが備えられており、この印刷レン
ズにより、ダイオードレーザから発せられ入射瞳の中央
部を通過して感光性媒体に到達するレーザ光線から、所
定の強度を有するスポット列が形成される。さらに、複
数のダイオードレーザのアレイ方向に垂直な方向におけ
るレーザ光線の発散を所定の割合で減少される光学的手
段が備えられ、また、アレイ方向におけるレーザ光線の
一様な分布を実現するために、アレイ方向においてそれ
ぞれのレーザ光線を印刷レンズの物体面にそれぞれ向け
る個別のレンズから構成されるレンズアレイが備えられ
ている。さらに、アレイ方向において、第１のレンズア
レイからのレーザ光線を印刷レンズの入射瞳に導くため
に、第１のレンズアレイから離間した位置に第２のレン
ズアレイが配置されている。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の他の特徴および利点は、
次の図を参照した好適な実施の形態に関する以下の詳細
な説明により明らかにされる。図１は、本発明の複数の
レーザ光線を用いたプリンタの実施の形態において、ダ
イオードレーザアレイと共に用いられる光学システムを
示す斜視図である。図２は、光学システムを示す図であ
り、（ａ）はアレイ方向の上断面図であり、（ｂ）はク
ロスアレイ方向の側断面図である。図３は、回転ドラム
上に形成される画像の印刷品質に対する一直線でないア
レイの影響を示す図である。図４は、ダイオードレーザ
アレイの一直線でないスポットあるいはビームを補正す
ることができる光学システムの好適な実施の形態を示す
断面図である。図５は、それぞれのダイオードレーザが
ダイオードレーザのサブアレイから構成される光学シス
テムの実施の形態を示す図であり、（ａ）はアレイ方向
を示す上断面図であり、（ｂ）はクロスアレイ方向を示
す側断面図である。図６は、本発明の第３の実施の形態
の光学構造を示す斜視図である。図７は、ビームスポッ
トが２つ以上の異なるサイズを有する本発明の第４の実
施の形態による光学システムの構造をアレイ方向に示す
上断面図である。
次の図を参照した好適な実施の形態に関する以下の詳細
な説明により明らかにされる。図１は、本発明の複数の
レーザ光線を用いたプリンタの実施の形態において、ダ
イオードレーザアレイと共に用いられる光学システムを
示す斜視図である。図２は、光学システムを示す図であ
り、（ａ）はアレイ方向の上断面図であり、（ｂ）はク
ロスアレイ方向の側断面図である。図３は、回転ドラム
上に形成される画像の印刷品質に対する一直線でないア
レイの影響を示す図である。図４は、ダイオードレーザ
アレイの一直線でないスポットあるいはビームを補正す
ることができる光学システムの好適な実施の形態を示す
断面図である。図５は、それぞれのダイオードレーザが
ダイオードレーザのサブアレイから構成される光学シス
テムの実施の形態を示す図であり、（ａ）はアレイ方向
を示す上断面図であり、（ｂ）はクロスアレイ方向を示
す側断面図である。図６は、本発明の第３の実施の形態
の光学構造を示す斜視図である。図７は、ビームスポッ
トが２つ以上の異なるサイズを有する本発明の第４の実
施の形態による光学システムの構造をアレイ方向に示す
上断面図である。
【０００８】ここで、”アレイ方向”という用語は、１
つのアレイにおいてすべてのレーザダイオードを連結す
る線分に平行な方向を示す。また、”クロスアレイ方
向”という用語は、光軸およびアレイ方向の両方に垂直
な方向を示す。また、ダイオードレーザからの放射出力
は、通常赤外領域にあり見えないが、これを”光線”と
称することとする。また、最大放射強度の１３．５％の
レベルにおけるレーザ光線の発散角の半分の値の正弦
（サイン関数）が、レーザ光線の開口数（ＮＡ）として
定義される。また、”プリント（印刷）”あるいは”記
録”という用語は、通常、媒体にレーザ光線を照射して
媒体を変化させる工程を示している。そして、本発明
の”プリント”あるいは”記録”の範囲には、レーザ光
線による色材の熱転写、レーザ光線による色材融除（レ
ーザ・アブレーション）、感熱印刷版への書込み、金属
へのけがき、写真フィルム上での記録、電子写真式機器
内での光導電性媒体への記録等が含まれる。
つのアレイにおいてすべてのレーザダイオードを連結す
る線分に平行な方向を示す。また、”クロスアレイ方
向”という用語は、光軸およびアレイ方向の両方に垂直
な方向を示す。また、ダイオードレーザからの放射出力
は、通常赤外領域にあり見えないが、これを”光線”と
称することとする。また、最大放射強度の１３．５％の
レベルにおけるレーザ光線の発散角の半分の値の正弦
（サイン関数）が、レーザ光線の開口数（ＮＡ）として
定義される。また、”プリント（印刷）”あるいは”記
録”という用語は、通常、媒体にレーザ光線を照射して
媒体を変化させる工程を示している。そして、本発明
の”プリント”あるいは”記録”の範囲には、レーザ光
線による色材の熱転写、レーザ光線による色材融除（レ
ーザ・アブレーション）、感熱印刷版への書込み、金属
へのけがき、写真フィルム上での記録、電子写真式機器
内での光導電性媒体への記録等が含まれる。
【０００９】図１は、複数のレーザ光線を用いたプリン
タ内で使用される、本発明の好適な実施の形態に基づい
た光学構造１０を示す斜視図である。図２（ａ）は、光
学構造１０をアレイ方向に示す上断面図であり、図２
（ｂ）はクロスアレイ方向に示す側断面図である。
タ内で使用される、本発明の好適な実施の形態に基づい
た光学構造１０を示す斜視図である。図２（ａ）は、光
学構造１０をアレイ方向に示す上断面図であり、図２
（ｂ）はクロスアレイ方向に示す側断面図である。
【００１０】ダイオードレーザアレイ１４は、独立に変
調されるダイオードレーザ１３から構成されるアレイで
ある。ダイオードレーザは高出力で動作するので、熱的
クロストークにより、密に配置することができない。そ
れゆえ、ダイオードレーザのアクティブエリアは離間さ
れ、それぞれのアクティブエリアはダイオードレーザア
レイの長さ方向に沿って小部分を占めるにすぎない。そ
れぞれのダイオードレーザ１３は、典型的には、約１ミ
クロンの幅と１００ミクロンから２００ミクロンの長さ
を有する発光エリアを備えたマルチモードのダイオード
レーザである。また、ダイオードレーザ１３として、単
モードのダイオードレーザを用いることも可能であり、
さらに、コヒーレント光を発生させるために位相連結さ
れた単モードのダイオードレーザの密なサブアレイをダ
イオードレーザ１３として用いることもできる。典型的
には、アレイ方向において半値幅レベルで１１度の発散
角を有し、クロスアレイ方向において半値幅レベルで３
０度の発散角を有するマルチモードのダイオードレーザ
が使用される。また、光線の開口数（ＮＡ）は、典型的
には、アレイ方向で０．１であり、クロスアレイ方向で
０．５である。レーザアレイ１４は、典型的には、１０
から２０個のダイオードレーザ１３から構成されてい
る。分かりやすく図示するために、図２（ａ）には、３
つのダイオードレーザ１３ａ，１３ｂ，１３ｃのみが示
されている。それぞれのダイオードレーザは、約１ワッ
トの出力で発光し、７５０ナノメートルから９００ナノ
メートルの波長を有して赤外近傍領域で動作する。
調されるダイオードレーザ１３から構成されるアレイで
ある。ダイオードレーザは高出力で動作するので、熱的
クロストークにより、密に配置することができない。そ
れゆえ、ダイオードレーザのアクティブエリアは離間さ
れ、それぞれのアクティブエリアはダイオードレーザア
レイの長さ方向に沿って小部分を占めるにすぎない。そ
れぞれのダイオードレーザ１３は、典型的には、約１ミ
クロンの幅と１００ミクロンから２００ミクロンの長さ
を有する発光エリアを備えたマルチモードのダイオード
レーザである。また、ダイオードレーザ１３として、単
モードのダイオードレーザを用いることも可能であり、
さらに、コヒーレント光を発生させるために位相連結さ
れた単モードのダイオードレーザの密なサブアレイをダ
イオードレーザ１３として用いることもできる。典型的
には、アレイ方向において半値幅レベルで１１度の発散
角を有し、クロスアレイ方向において半値幅レベルで３
０度の発散角を有するマルチモードのダイオードレーザ
が使用される。また、光線の開口数（ＮＡ）は、典型的
には、アレイ方向で０．１であり、クロスアレイ方向で
０．５である。レーザアレイ１４は、典型的には、１０
から２０個のダイオードレーザ１３から構成されてい
る。分かりやすく図示するために、図２（ａ）には、３
つのダイオードレーザ１３ａ，１３ｂ，１３ｃのみが示
されている。それぞれのダイオードレーザは、約１ワッ
トの出力で発光し、７５０ナノメートルから９００ナノ
メートルの波長を有して赤外近傍領域で動作する。
【００１１】ダイオードレーザアレイ１４は、典型的に
は１０ｍｍの長さを有している。ダイオードレーザアレ
イ１４が１０個のダイオードレーザ１３から構成されて
いると仮定すると、ダイオードレーザの中心部と中心部
とは、１ｍｍ離間していることになる。１０ｍｍの幅を
有し、ＮＡが０．５である光源からの光線を集光するの
は困難である。ＮＡが０．５である顕微鏡の対物レンズ
は、典型的には、１ミリメートル以下の視野を有するに
すぎない。それゆえ、シリンダレンズ１６が、クロスア
レイ方向における光線の発散を減少させるために使用さ
れている。また、シリンダレンズ１６として、図示され
るように、光ファイバからなるファイバレンズ( fiber
lens)を使用することも可能である。さらに、James Sny
der氏らによる" Fast Diffraction Limited Cylindric
al Microlens" (Applied Optics, Vol.30, No.10, pp.2
743-2747(1991)) に記載されているようなシリンダレン
ズを使用することもできる。シリンダレンズ１６は、通
常、２値光学手段(bina-ry optics)・レンズアレイ２０
の効率を最大化するために、クロスアレイ方向において
ダイオードレーザ１３から発せられた光線を平行にす
る。
は１０ｍｍの長さを有している。ダイオードレーザアレ
イ１４が１０個のダイオードレーザ１３から構成されて
いると仮定すると、ダイオードレーザの中心部と中心部
とは、１ｍｍ離間していることになる。１０ｍｍの幅を
有し、ＮＡが０．５である光源からの光線を集光するの
は困難である。ＮＡが０．５である顕微鏡の対物レンズ
は、典型的には、１ミリメートル以下の視野を有するに
すぎない。それゆえ、シリンダレンズ１６が、クロスア
レイ方向における光線の発散を減少させるために使用さ
れている。また、シリンダレンズ１６として、図示され
るように、光ファイバからなるファイバレンズ( fiber
lens)を使用することも可能である。さらに、James Sny
der氏らによる" Fast Diffraction Limited Cylindric
al Microlens" (Applied Optics, Vol.30, No.10, pp.2
743-2747(1991)) に記載されているようなシリンダレン
ズを使用することもできる。シリンダレンズ１６は、通
常、２値光学手段(bina-ry optics)・レンズアレイ２０
の効率を最大化するために、クロスアレイ方向において
ダイオードレーザ１３から発せられた光線を平行にす
る。
【００１２】光学的手段が、典型的には、１０ｍｍの長
さを有し、ＮＡが０．１であるアレイの全長を、調節対
象とするから、媒体上に直接にアレイの全長を結像する
ことは困難である。印刷レンズ２２に対する要求を軽減
するために、アレイの全長に対して僅かの部分のみが発
光することを利点として用いることができる。すなわ
ち、アレイは低い充填率を有しているにすぎない。こう
して、レンズアレイ２０が、シリンダレンズ１６の後方
に配置されている。レンズアレイ２０内のレンズ２１の
数は、ダイオードレーザ１３の数に等しくなっている。
レンズ２１は、アレイ方向にパワー（屈折力）を有して
いるが、クロスアレイ方向には実質的にパワーを有して
いない。そして、レンズアレイ２０として、異なる種類
のレンズアレイを用いることができる。また、レンズア
レイとして、アレイ状に配列された小さな屈折レンズを
用いることができる。さらに、レンズを小さなゾーンに
分割し、２値光学手段を用いて形成される回折レンズを
使用することも可能である。２値光学手段は、Gary J.
Swanson および Wilfried B. Veldcamp によるアメリカ
合衆国特許4,895,790 号に開示されている。２値光学手
段は、シリコン基板にエッチングを行なうために通常使
用されるマイクロリソグラフィー技術を用いて光学ガラ
ス上に形成される。このような手法で形成される光学要
素を通常”２値光学手段(binary optics) ”と称してい
る。名称からは２レベルの使用が想定されるが、実際に
は、これらは４、８、あるいは１６レベルの光学要素と
して形成されている。媒体平面に平均的なピッチを形成
するために、アレイ方向におけるレンズアレイ２０とダ
イオードレーザ１３との位置決めは非常に厳密となる。
ダイオードレーザアレイとレンズアレイとは、ともにマ
イクロリソグラフィーのマスクを用いて形成されるか
ら、２値光学手段をダイオードレーザアレイに対して非
常に正確に位置決めできるので、複数のレーザ光線を有
するプリンタにおいて２値光学手段を用いることが、本
発明のさらなる特徴となっている。
さを有し、ＮＡが０．１であるアレイの全長を、調節対
象とするから、媒体上に直接にアレイの全長を結像する
ことは困難である。印刷レンズ２２に対する要求を軽減
するために、アレイの全長に対して僅かの部分のみが発
光することを利点として用いることができる。すなわ
ち、アレイは低い充填率を有しているにすぎない。こう
して、レンズアレイ２０が、シリンダレンズ１６の後方
に配置されている。レンズアレイ２０内のレンズ２１の
数は、ダイオードレーザ１３の数に等しくなっている。
レンズ２１は、アレイ方向にパワー（屈折力）を有して
いるが、クロスアレイ方向には実質的にパワーを有して
いない。そして、レンズアレイ２０として、異なる種類
のレンズアレイを用いることができる。また、レンズア
レイとして、アレイ状に配列された小さな屈折レンズを
用いることができる。さらに、レンズを小さなゾーンに
分割し、２値光学手段を用いて形成される回折レンズを
使用することも可能である。２値光学手段は、Gary J.
Swanson および Wilfried B. Veldcamp によるアメリカ
合衆国特許4,895,790 号に開示されている。２値光学手
段は、シリコン基板にエッチングを行なうために通常使
用されるマイクロリソグラフィー技術を用いて光学ガラ
ス上に形成される。このような手法で形成される光学要
素を通常”２値光学手段(binary optics) ”と称してい
る。名称からは２レベルの使用が想定されるが、実際に
は、これらは４、８、あるいは１６レベルの光学要素と
して形成されている。媒体平面に平均的なピッチを形成
するために、アレイ方向におけるレンズアレイ２０とダ
イオードレーザ１３との位置決めは非常に厳密となる。
ダイオードレーザアレイとレンズアレイとは、ともにマ
イクロリソグラフィーのマスクを用いて形成されるか
ら、２値光学手段をダイオードレーザアレイに対して非
常に正確に位置決めできるので、複数のレーザ光線を有
するプリンタにおいて２値光学手段を用いることが、本
発明のさらなる特徴となっている。
【００１３】例えば、ｍ＝−１０の倍率でダイオードレ
ーザアレイの中間像を形成するために、レンズアレイ２
０により、それぞれのダイオードレーザが結像される。
ダイオードレーザの像は、密に集められたスポット列に
より構成される。ダイオードレーザの像３１は、アレイ
方向に１ｍｍの長さで延び、それぞれの中心部は、ダイ
オードレーザ１３と同様に１ｍｍ間隔で離間している。
中間像面３０における開口数（ＮＡ）は、ダイオードレ
ーザのＮＡを倍率で除した値となるから、中間像面３０
におけるＮＡは０．０１となる。ところで、この中間像
面３０は、印刷レンズ２２の物体面となっている。印刷
レンズ２２は、中間像面３０上の像を媒体平面２８上に
形成するのに用いられる。印刷レンズ２２は、非常に低
い開口数０．０１で１０ｍｍの視野をカバーする必要が
ある。
ーザアレイの中間像を形成するために、レンズアレイ２
０により、それぞれのダイオードレーザが結像される。
ダイオードレーザの像は、密に集められたスポット列に
より構成される。ダイオードレーザの像３１は、アレイ
方向に１ｍｍの長さで延び、それぞれの中心部は、ダイ
オードレーザ１３と同様に１ｍｍ間隔で離間している。
中間像面３０における開口数（ＮＡ）は、ダイオードレ
ーザのＮＡを倍率で除した値となるから、中間像面３０
におけるＮＡは０．０１となる。ところで、この中間像
面３０は、印刷レンズ２２の物体面となっている。印刷
レンズ２２は、中間像面３０上の像を媒体平面２８上に
形成するのに用いられる。印刷レンズ２２は、非常に低
い開口数０．０１で１０ｍｍの視野をカバーする必要が
ある。
【００１４】図２を参照して、アレイ方向における光線
の伝幡に関して説明を続ける。この際、部材１８，１９
を無視するが、これらの部材に関しては後に説明がなさ
れる。
の伝幡に関して説明を続ける。この際、部材１８，１９
を無視するが、これらの部材に関しては後に説明がなさ
れる。
【００１５】異なるダイオードレーザ１３から発せられ
る光線は、中間像面３０において、お互いに実質的に平
行となる。フィールドレンズ３３は、光線が入射瞳２４
の中央部を通過するように、中間像面３０において光線
を屈折させる。
る光線は、中間像面３０において、お互いに実質的に平
行となる。フィールドレンズ３３は、光線が入射瞳２４
の中央部を通過するように、中間像面３０において光線
を屈折させる。
【００１６】また、口径食を完全に補正するために、レ
ンズ３４から構成されるレンズアレイ３５が必要とされ
る。第２のレンズアレイ内のそれぞれのレンズ３４は、
第１のレンズアレイ内の対応するレンズ２１からの光線
を印刷レンズ２２の入射瞳２４内へ導く。レンズ３４が
ない場合には、ダイオードレーザ１３のエッジから発せ
られ、ダイオードレーザ像３１のエッジに到達する光線
が、入射瞳２４で遮られてしまう。フィールドレンズ３
３およびレンズ３４から構成されるフィールドレンズア
レイ３５は、分かりやすく示すために離間して示されて
いるが、ダイオードレーザ像３１の中間像面３０と実質
的に同位置に配置された第２のレンズアレイ３２の１平
面上の２値光学手段内にフィールドレンズ３３およびフ
ィールドレンズアレイ３５をともに組入れることが可能
である。
ンズ３４から構成されるレンズアレイ３５が必要とされ
る。第２のレンズアレイ内のそれぞれのレンズ３４は、
第１のレンズアレイ内の対応するレンズ２１からの光線
を印刷レンズ２２の入射瞳２４内へ導く。レンズ３４が
ない場合には、ダイオードレーザ１３のエッジから発せ
られ、ダイオードレーザ像３１のエッジに到達する光線
が、入射瞳２４で遮られてしまう。フィールドレンズ３
３およびレンズ３４から構成されるフィールドレンズア
レイ３５は、分かりやすく示すために離間して示されて
いるが、ダイオードレーザ像３１の中間像面３０と実質
的に同位置に配置された第２のレンズアレイ３２の１平
面上の２値光学手段内にフィールドレンズ３３およびフ
ィールドレンズアレイ３５をともに組入れることが可能
である。
【００１７】また、印刷レンズ２２により、中間像面３
０における像スポットのアレイが、倍率−１／４０で縮
小される。それゆえ、媒体平面２８における印刷スポッ
ト２６は、４０分の１ミリメートルすなわち２５ミクロ
ン離間される。また、印刷レンズ２２の入射瞳２４を印
刷レンズ２２の前側焦点面に配置することが可能であ
り、この際には、印刷面２７における、光線が、実質的
に互いに平行になるとともに印刷媒体２８に対して垂直
になり、テレセントリック系が形成される。このテレセ
ントリック系は、像の幾何的適合度が重要となるよう
な、例えば地図生成あるいはマイクロリソグラフィーの
ような応用分野における光学系として広く一般的に用い
られている。テレセントリック系を用いることにより、
印刷媒体２８内における印刷面２７に対する焦点誤差
が、印刷スポット２６の分離状態に影響を与えないこと
が保証される。
０における像スポットのアレイが、倍率−１／４０で縮
小される。それゆえ、媒体平面２８における印刷スポッ
ト２６は、４０分の１ミリメートルすなわち２５ミクロ
ン離間される。また、印刷レンズ２２の入射瞳２４を印
刷レンズ２２の前側焦点面に配置することが可能であ
り、この際には、印刷面２７における、光線が、実質的
に互いに平行になるとともに印刷媒体２８に対して垂直
になり、テレセントリック系が形成される。このテレセ
ントリック系は、像の幾何的適合度が重要となるよう
な、例えば地図生成あるいはマイクロリソグラフィーの
ような応用分野における光学系として広く一般的に用い
られている。テレセントリック系を用いることにより、
印刷媒体２８内における印刷面２７に対する焦点誤差
が、印刷スポット２６の分離状態に影響を与えないこと
が保証される。
【００１８】実際の使用に際しては、レンズ２１とダイ
オードレーザ１３とを正確に位置決めすることが重要で
ある。レンズ２１の位置ずれにより、中間像面３０にお
いて対応するダイオードレーザ像３１の位置ずれが生
じ、結果的に印刷スポット２６にも位置ずれが生じて印
刷スポット間の間隔が均一でなくなる。また、レーザを
所定の範囲外の温度で動作させた際に生じることがある
熱環境の変化により、レンズアレイ２０とダイオードレ
ーザアレイ１４との間の位置合わせに狂いが生じること
がある。この位置決め誤差を補正する方法が、本発明の
さらなる特徴となっている。この補正は、光軸５まわり
にレンズアレイ２０を僅かに回転させて、レンズ２１の
ダイオードレーザ１３からの見かけの距離を増加するこ
とで実現される。パッケージング工程において、この僅
かな回転を用いることで、ダイオードレーザアレイ１４
に対してレンズアレイ２０を正確に位置決めすることが
できる。また、シリンダレンズ１６およびレンズアレイ
２０は、ダイオードレーザアレイ１４の近傍に配置され
ているので、これらの部材をレーザパッケージ内に組み
込むことが可能である。
オードレーザ１３とを正確に位置決めすることが重要で
ある。レンズ２１の位置ずれにより、中間像面３０にお
いて対応するダイオードレーザ像３１の位置ずれが生
じ、結果的に印刷スポット２６にも位置ずれが生じて印
刷スポット間の間隔が均一でなくなる。また、レーザを
所定の範囲外の温度で動作させた際に生じることがある
熱環境の変化により、レンズアレイ２０とダイオードレ
ーザアレイ１４との間の位置合わせに狂いが生じること
がある。この位置決め誤差を補正する方法が、本発明の
さらなる特徴となっている。この補正は、光軸５まわり
にレンズアレイ２０を僅かに回転させて、レンズ２１の
ダイオードレーザ１３からの見かけの距離を増加するこ
とで実現される。パッケージング工程において、この僅
かな回転を用いることで、ダイオードレーザアレイ１４
に対してレンズアレイ２０を正確に位置決めすることが
できる。また、シリンダレンズ１６およびレンズアレイ
２０は、ダイオードレーザアレイ１４の近傍に配置され
ているので、これらの部材をレーザパッケージ内に組み
込むことが可能である。
【００１９】本実施の形態のクロスアレイ方向における
光線は、実質的に、軸線に沿い、図２（ｂ）に示される
ように単モードのレーザ光線として振舞う。レンズ部材
１８，１９は、実質的にクロスアレイ方向のみのパワー
を有し、クロスアレイ方向において印刷面２７上に印刷
スポット２６が形成されるように、レーザ光線を入射瞳
に伝える。印刷媒体における出力密度を増加させるため
に、通常、印刷スポット２６のクロスアレイ方向のサイ
ズをアレイ方向のサイズの約半分にすることが望まれ
る。ここで、印刷面２７は、印刷レンズ２２の後側焦点
面に配置されていないことに注意する必要がある。印刷
面２７は、印刷レンズ２２の後側焦点面から、印刷レン
ズ２２の焦点距離を倍率で除した距離だけ離間されてい
る。本実施の形態では、焦点距離が８ｍｍであるので、
印刷面２７は、印刷レンズ２２の後側焦点面から０．２
（＝８／４０）ｍｍだけ離間して配置されている。印刷
レンズ２２により、印刷媒体２８上の印刷スポット２６
にビームウエストを投射するために、入射瞳２４から離
間した平面２５において、レンズ部材１８，１９によ
り、クロスアレイ方向におけるスポットが形成される。
シリンダレンズ１６からの実質的に平行な光線を、印刷
面２７において約１２ミクロンの好適な半値幅を有する
ビームウエストに変換するレンズ部材１８，１９に対し
ては、多くの解決策がある。
光線は、実質的に、軸線に沿い、図２（ｂ）に示される
ように単モードのレーザ光線として振舞う。レンズ部材
１８，１９は、実質的にクロスアレイ方向のみのパワー
を有し、クロスアレイ方向において印刷面２７上に印刷
スポット２６が形成されるように、レーザ光線を入射瞳
に伝える。印刷媒体における出力密度を増加させるため
に、通常、印刷スポット２６のクロスアレイ方向のサイ
ズをアレイ方向のサイズの約半分にすることが望まれ
る。ここで、印刷面２７は、印刷レンズ２２の後側焦点
面に配置されていないことに注意する必要がある。印刷
面２７は、印刷レンズ２２の後側焦点面から、印刷レン
ズ２２の焦点距離を倍率で除した距離だけ離間されてい
る。本実施の形態では、焦点距離が８ｍｍであるので、
印刷面２７は、印刷レンズ２２の後側焦点面から０．２
（＝８／４０）ｍｍだけ離間して配置されている。印刷
レンズ２２により、印刷媒体２８上の印刷スポット２６
にビームウエストを投射するために、入射瞳２４から離
間した平面２５において、レンズ部材１８，１９によ
り、クロスアレイ方向におけるスポットが形成される。
シリンダレンズ１６からの実質的に平行な光線を、印刷
面２７において約１２ミクロンの好適な半値幅を有する
ビームウエストに変換するレンズ部材１８，１９に対し
ては、多くの解決策がある。
【００２０】複数のレーザ光線を有するプリンタでは、
図４に示されるように、通常、印刷スポット２６のアレ
イは光軸５まわりに回転され、これにより、直線的なダ
イオードレーザアレイ１４と印刷媒体２８の動作方向１
５との間には、角度αが形成される。ダイオードレーザ
アレイ１４が直線的で、ダイオードレーザ１３が均等に
離間されている場合には、印刷トラック（軌跡）も均等
に離間される。印刷スポット２６ｂが、図３に示される
ように、基準位置からずれている場合には、印刷トラッ
クが均等に離間されず、望ましくない疑似画像が形成さ
れることがある。
図４に示されるように、通常、印刷スポット２６のアレ
イは光軸５まわりに回転され、これにより、直線的なダ
イオードレーザアレイ１４と印刷媒体２８の動作方向１
５との間には、角度αが形成される。ダイオードレーザ
アレイ１４が直線的で、ダイオードレーザ１３が均等に
離間されている場合には、印刷トラック（軌跡）も均等
に離間される。印刷スポット２６ｂが、図３に示される
ように、基準位置からずれている場合には、印刷トラッ
クが均等に離間されず、望ましくない疑似画像が形成さ
れることがある。
【００２１】レンズ１６およびレンズ１８から構成され
る光学系により与えられるダイオードレーザの像面（ク
ロスアレイ方向）に、印刷面２７が配置されるべきであ
る。しかし、印刷スポット（２６ａないし２６ｅ）のア
レイを最終的に、少なくとも１つのビームサイズ内に直
線的に並べるためには、ダイオードレーザアレイも１つ
のビームサイズ内に直線的に並べる必要があり、これは
約１０ｍｍの全長に対して１ミクロンの精度を要する。
加工時における許容誤差により、この直線性を得ること
は困難であり、それゆえ、ダイオードレーザアレイ１４
がクロスアレイ方向において結像されたとしても、アレ
イの像は直線にはならない。
る光学系により与えられるダイオードレーザの像面（ク
ロスアレイ方向）に、印刷面２７が配置されるべきであ
る。しかし、印刷スポット（２６ａないし２６ｅ）のア
レイを最終的に、少なくとも１つのビームサイズ内に直
線的に並べるためには、ダイオードレーザアレイも１つ
のビームサイズ内に直線的に並べる必要があり、これは
約１０ｍｍの全長に対して１ミクロンの精度を要する。
加工時における許容誤差により、この直線性を得ること
は困難であり、それゆえ、ダイオードレーザアレイ１４
がクロスアレイ方向において結像されたとしても、アレ
イの像は直線にはならない。
【００２２】また、本発明の特徴によれば、図４に示さ
れるように、ダイオードレーザアレイ１４と中間媒体と
の間の光学部材全体の後側焦点面１７に中間媒体面を配
置して、クロスアレイ方向における印刷スポット（２６
ａないし２６ｅ）位置に影響を与えることで、印刷スポ
ットのアレイを効果的に直線にする光学的手段が与えら
れている。図４は、本実施の形態を示すクロスアレイ方
向の断面図である。ダイオードレーザ１３ｂは、理想的
には、ダイオードレーザ１３ａに対して直線上に位置し
ている。しかし、加工時の許容誤差により、クロスアレ
イ方向において位置ずれが生じる。このクロスアレイ方
向の図に示されるように、ダイオードレーザ１３ａおよ
びダイオードレーザ１３ｂから発せられたレーザ光線
は、光軸５に対して実質的に平行であるので、これらの
光線は、シリンダレンズ１６の後側焦点面においてお互
いに交差する。２つの光線はアレイ方向において互いに
離間されているが、クロスアレイ方向では一致している
ので、２つの光線は後側焦点面１７において直線的に配
列される。後側焦点面１７を印刷スポット２６に光学的
に共役とするために、レンズ部材１８，１９および印刷
レンズ２２が用いられている。別の言い方をすれば、ク
ロスアレイ方向において、印刷媒体２６上の最終像は、
後側焦点面１７の像面となる。後側焦点面１７における
光線のアレイが直線状であるから、印刷スポット２６に
おけるアレイも直線状になる。
れるように、ダイオードレーザアレイ１４と中間媒体と
の間の光学部材全体の後側焦点面１７に中間媒体面を配
置して、クロスアレイ方向における印刷スポット（２６
ａないし２６ｅ）位置に影響を与えることで、印刷スポ
ットのアレイを効果的に直線にする光学的手段が与えら
れている。図４は、本実施の形態を示すクロスアレイ方
向の断面図である。ダイオードレーザ１３ｂは、理想的
には、ダイオードレーザ１３ａに対して直線上に位置し
ている。しかし、加工時の許容誤差により、クロスアレ
イ方向において位置ずれが生じる。このクロスアレイ方
向の図に示されるように、ダイオードレーザ１３ａおよ
びダイオードレーザ１３ｂから発せられたレーザ光線
は、光軸５に対して実質的に平行であるので、これらの
光線は、シリンダレンズ１６の後側焦点面においてお互
いに交差する。２つの光線はアレイ方向において互いに
離間されているが、クロスアレイ方向では一致している
ので、２つの光線は後側焦点面１７において直線的に配
列される。後側焦点面１７を印刷スポット２６に光学的
に共役とするために、レンズ部材１８，１９および印刷
レンズ２２が用いられている。別の言い方をすれば、ク
ロスアレイ方向において、印刷媒体２６上の最終像は、
後側焦点面１７の像面となる。後側焦点面１７における
光線のアレイが直線状であるから、印刷スポット２６に
おけるアレイも直線状になる。
【００２３】上記の構造を同様に説明すれば、シリンダ
レンズ１６、レンズ部材１８，１９、および印刷レンズ
２２からクロスアレイ方向における結合光学系が構成さ
れ、この結合光学系のクロスアレイ方向において、印刷
面２７が後側焦点面１７に共役となるように理想的に配
置される必要がある。
レンズ１６、レンズ部材１８，１９、および印刷レンズ
２２からクロスアレイ方向における結合光学系が構成さ
れ、この結合光学系のクロスアレイ方向において、印刷
面２７が後側焦点面１７に共役となるように理想的に配
置される必要がある。
【００２４】しかし、アレイの非直線性が、印刷レンズ
２２の入射瞳における光線の位置ずれとして現れること
がある。このような位置ずれにより、この光学系が補正
できる非直線性の程度の上限が定められる。
２２の入射瞳における光線の位置ずれとして現れること
がある。このような位置ずれにより、この光学系が補正
できる非直線性の程度の上限が定められる。
【００２５】高出力のダイオードレーザアレイに対する
主要な問題にダイオードレーザの早期故障がある。図１
および図２に示された実施の形態において、ダイオード
レーザ１３の１つが故障すると、すべてのダイオードレ
ーザアレイが無用となる場合がある。ダイオードレーザ
１３の早期故障によるダイオードレーザアレイ１４への
悪影響を削減するための実施の形態が図５に示されてい
る。この実施の形態では、独立に変調されるそれぞれの
ダイオードレーザ１３が、ダイオードレーザのサブアレ
イ１３ａ，１３ｂ，１３ｃから構成されている。サブア
レイとして構成されたそれぞれのダイオードレーザから
発せられる光線をまずオーバーラップさせ、そして、上
記好適な実施の形態と同様にして中間像面３０に光線を
向けるために、第１のレンズアレイ２０もサブアレイの
アレイとして形成されている。サブアレイにおける１つ
あるいは２つ以上のダイオードレーザ１３ａ，１３ｂ，
１３ｃの早期故障によるアレイ動作の悪化は、サブアレ
イ内のダイオードレーザから発せられる光線をオーバー
ラップすることで削減される。それゆえ、出力ロスを補
償するために、サブアレイ内の他のダイオードレーザを
高い電流値レベルで動作させることで、印刷面２８上の
印刷スポット２６に適切な強度の光線を照射することが
可能となる。
主要な問題にダイオードレーザの早期故障がある。図１
および図２に示された実施の形態において、ダイオード
レーザ１３の１つが故障すると、すべてのダイオードレ
ーザアレイが無用となる場合がある。ダイオードレーザ
１３の早期故障によるダイオードレーザアレイ１４への
悪影響を削減するための実施の形態が図５に示されてい
る。この実施の形態では、独立に変調されるそれぞれの
ダイオードレーザ１３が、ダイオードレーザのサブアレ
イ１３ａ，１３ｂ，１３ｃから構成されている。サブア
レイとして構成されたそれぞれのダイオードレーザから
発せられる光線をまずオーバーラップさせ、そして、上
記好適な実施の形態と同様にして中間像面３０に光線を
向けるために、第１のレンズアレイ２０もサブアレイの
アレイとして形成されている。サブアレイにおける１つ
あるいは２つ以上のダイオードレーザ１３ａ，１３ｂ，
１３ｃの早期故障によるアレイ動作の悪化は、サブアレ
イ内のダイオードレーザから発せられる光線をオーバー
ラップすることで削減される。それゆえ、出力ロスを補
償するために、サブアレイ内の他のダイオードレーザを
高い電流値レベルで動作させることで、印刷面２８上の
印刷スポット２６に適切な強度の光線を照射することが
可能となる。
【００２６】上記のように、好適な実施の形態が図５に
示されている。図５（ａ）は好適な実施の形態のアレイ
方向の断面図であり、図５（ｂ）は好適な実施の形態の
クロスアレイ方向の断面図である。この好適な実施の形
態では、既に記載された他の実施の形態とは異なるレー
ザダイオードアレイ５２が用いられている。このレーザ
ダイオードアレイ５２では、第１の実施の形態のダイオ
ードレーザアレイ１４のダイオードレーザ１３ａ，１３
ｂ，１３ｃに代えてダイオードレーザ５６からなるサブ
アレイ５３を用いてレーザダイオードアレイ５２が構成
されている。典型的には、高出力のレーザダイオードア
レイ５２は、１０から２０個のサブアレイ５３から構成
されている。図５（ａ）においては、３つのダイオード
レーザサブアレイ５３ａ，５３ｂ，５３ｃのみが示され
ている。それぞれのダイオードレーザサブアレイ５３
は、同一的に駆動および変調される複数のダイオードレ
ーザ５６から構成されている。説明を分かりやすくする
ために、それぞれのサブアレイ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ
には、２つのダイオードレーザ５６のみが示されてい
る。
示されている。図５（ａ）は好適な実施の形態のアレイ
方向の断面図であり、図５（ｂ）は好適な実施の形態の
クロスアレイ方向の断面図である。この好適な実施の形
態では、既に記載された他の実施の形態とは異なるレー
ザダイオードアレイ５２が用いられている。このレーザ
ダイオードアレイ５２では、第１の実施の形態のダイオ
ードレーザアレイ１４のダイオードレーザ１３ａ，１３
ｂ，１３ｃに代えてダイオードレーザ５６からなるサブ
アレイ５３を用いてレーザダイオードアレイ５２が構成
されている。典型的には、高出力のレーザダイオードア
レイ５２は、１０から２０個のサブアレイ５３から構成
されている。図５（ａ）においては、３つのダイオード
レーザサブアレイ５３ａ，５３ｂ，５３ｃのみが示され
ている。それぞれのダイオードレーザサブアレイ５３
は、同一的に駆動および変調される複数のダイオードレ
ーザ５６から構成されている。説明を分かりやすくする
ために、それぞれのサブアレイ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ
には、２つのダイオードレーザ５６のみが示されてい
る。
【００２７】例えばサブアレイ５３ａのようなそれぞれ
のレーザダイオードサブアレイ５３に対してレンズ２１
が設けられており、レンズ２１が連結されてレンズアレ
イ２０が形成されている。さらに、ダイオードレーザサ
ブアレイ５３内のそれぞれのダイオードレーザ５６に対
してレンズ５５が設けられており、レンズ５５からレン
ズアレイ５４が形成されている。図５（ａ）において
は、レンズアレイ２０およびレンズアレイ５４は、それ
ぞれ離間して配置されているが、２値光学的コンポーネ
ントであることが多い部材５１の１つの平面上にそれぞ
れ形成することが可能である。密に集約されたダイオー
ドレーザ像３１を形成するために、レンズ５５およびレ
ンズ２１により、サブアレイ内のそれぞれのダイオード
レーザ５６が中間像面３０に所定の倍率で結像される。
例えば、アレイ方向におけるダイオードレーザ５６の長
さは４ミクロン、レンズ５５の焦点距離は２００ミクロ
ン、レンズ２１の焦点距離は５０ｍｍである。ダイオー
ドレーザ５６は倍率２５０で拡大され、ダイオードレー
ザ像３１の長さは約１ｍｍである。図５（ａ）に示され
る中間像面３０における第２のレンズアレイ３２から印
刷面２７までの他の構成要素は、本質的に第１の実施の
形態と同一である。図５（ｂ）には、第２の実施の形態
の断面図が示されており、クロスアレイ方向には実質的
にパワーを有しないレンズアレイ５４が付加された点の
みが、第１の実施の形態と異なる点である。
のレーザダイオードサブアレイ５３に対してレンズ２１
が設けられており、レンズ２１が連結されてレンズアレ
イ２０が形成されている。さらに、ダイオードレーザサ
ブアレイ５３内のそれぞれのダイオードレーザ５６に対
してレンズ５５が設けられており、レンズ５５からレン
ズアレイ５４が形成されている。図５（ａ）において
は、レンズアレイ２０およびレンズアレイ５４は、それ
ぞれ離間して配置されているが、２値光学的コンポーネ
ントであることが多い部材５１の１つの平面上にそれぞ
れ形成することが可能である。密に集約されたダイオー
ドレーザ像３１を形成するために、レンズ５５およびレ
ンズ２１により、サブアレイ内のそれぞれのダイオード
レーザ５６が中間像面３０に所定の倍率で結像される。
例えば、アレイ方向におけるダイオードレーザ５６の長
さは４ミクロン、レンズ５５の焦点距離は２００ミクロ
ン、レンズ２１の焦点距離は５０ｍｍである。ダイオー
ドレーザ５６は倍率２５０で拡大され、ダイオードレー
ザ像３１の長さは約１ｍｍである。図５（ａ）に示され
る中間像面３０における第２のレンズアレイ３２から印
刷面２７までの他の構成要素は、本質的に第１の実施の
形態と同一である。図５（ｂ）には、第２の実施の形態
の断面図が示されており、クロスアレイ方向には実質的
にパワーを有しないレンズアレイ５４が付加された点の
みが、第１の実施の形態と異なる点である。
【００２８】図６は、第３の実施の形態を示す斜視図で
ある。この実施の形態では、レンズアレイ９１により、
ダイオードレーザ１３の直線的なアレイ９０が密に集約
されたスポット９３の２次元アレイに変換される。スポ
ット９３に対して配置された第２のレンズアレイ９２に
より印刷レンズ２２の入射瞳２４へ向けて光線の進路が
変更され、印刷面２７に印刷スポット２６の２次元アレ
イが形成される。これにより、印刷レンズの光学的視野
内に、より多くの印刷スポットを設けることができる。
この第２のレンズアレイ９２は、クロスアレイ方向にお
いても光線に影響を与える点を除いては、第１および第
２の実施の形態のレンズアレイ３２と実質的に同様であ
る。それぞれのダイオードレーザ１３は単一のダイオー
ドレーザとして図示されているが、第２の実施の形態で
示されたようなダイオードレーザサブアレイ５３を用い
ることも可能である。図を分かりやすくするために、第
１および第２の実施の形態における例えばレンズ部材１
８，１９のようなクロスアレイ方向において光線に影響
を与える幾つかの光学的手段が図６からは省略されてい
る。
ある。この実施の形態では、レンズアレイ９１により、
ダイオードレーザ１３の直線的なアレイ９０が密に集約
されたスポット９３の２次元アレイに変換される。スポ
ット９３に対して配置された第２のレンズアレイ９２に
より印刷レンズ２２の入射瞳２４へ向けて光線の進路が
変更され、印刷面２７に印刷スポット２６の２次元アレ
イが形成される。これにより、印刷レンズの光学的視野
内に、より多くの印刷スポットを設けることができる。
この第２のレンズアレイ９２は、クロスアレイ方向にお
いても光線に影響を与える点を除いては、第１および第
２の実施の形態のレンズアレイ３２と実質的に同様であ
る。それぞれのダイオードレーザ１３は単一のダイオー
ドレーザとして図示されているが、第２の実施の形態で
示されたようなダイオードレーザサブアレイ５３を用い
ることも可能である。図を分かりやすくするために、第
１および第２の実施の形態における例えばレンズ部材１
８，１９のようなクロスアレイ方向において光線に影響
を与える幾つかの光学的手段が図６からは省略されてい
る。
【００２９】図７は、ダイオードレーザアレイ１４を含
む本発明の第４の実施の形態を示すアレイ方向の断面図
である。３つのダイオードレーザ１３ａ，１３ｂ，１３
ｃが示されており、それぞれのダイオードレーザ１３
は、個別に変調されるとともに大きさが異なっている。
図示されるように、ダイオードレーザ１３ｂは、ダイオ
ードレーザ１３ａ，１３ｃよりも小さく形成されてい
る。それぞれのダイオードレーザ１３に対応するレンズ
２１から構成される第１のレンズアレイ２０は、中間像
面３０におけるダイオードレーザ像から密に集約された
印刷スポットのアレイを形成するために用いられる。ダ
イオードレーザ像３１ｂによるスポットは、スポット３
１ａ，３１ｃよりも小さくなる。それゆえ、媒体平面２
８では、対応する印刷スポット２６も異なる大きさをと
り、印刷スポット２６ｂは、印刷スポット２６ａ，２６
ｃよりも小さい。
む本発明の第４の実施の形態を示すアレイ方向の断面図
である。３つのダイオードレーザ１３ａ，１３ｂ，１３
ｃが示されており、それぞれのダイオードレーザ１３
は、個別に変調されるとともに大きさが異なっている。
図示されるように、ダイオードレーザ１３ｂは、ダイオ
ードレーザ１３ａ，１３ｃよりも小さく形成されてい
る。それぞれのダイオードレーザ１３に対応するレンズ
２１から構成される第１のレンズアレイ２０は、中間像
面３０におけるダイオードレーザ像から密に集約された
印刷スポットのアレイを形成するために用いられる。ダ
イオードレーザ像３１ｂによるスポットは、スポット３
１ａ，３１ｃよりも小さくなる。それゆえ、媒体平面２
８では、対応する印刷スポット２６も異なる大きさをと
り、印刷スポット２６ｂは、印刷スポット２６ａ，２６
ｃよりも小さい。
【００３０】特定の実施の形態を参照して本発明を説明
したが、上記の記載により当業者が多くの代替、修正、
および変形を行なうことが可能であるのが解されるであ
ろう。しかし、請求項の範囲内におけるこれらの代替、
修正、および変形を、本発明に包含することを意図し
て、本明細書における記載がなされている。
したが、上記の記載により当業者が多くの代替、修正、
および変形を行なうことが可能であるのが解されるであ
ろう。しかし、請求項の範囲内におけるこれらの代替、
修正、および変形を、本発明に包含することを意図し
て、本明細書における記載がなされている。
【図１】本発明の複数のレーザ光線を用いたプリンタの
実施の形態において、ダイオードレーザアレイと共に用
いられる光学システムを示す斜視図である。
実施の形態において、ダイオードレーザアレイと共に用
いられる光学システムを示す斜視図である。
【図２】光学システムを示す図であり、（ａ）はアレイ
方向の上断面図であり、（ｂ）はクロスアレイ方向の側
断面図である。
方向の上断面図であり、（ｂ）はクロスアレイ方向の側
断面図である。
【図３】回転ドラム上に形成される画像の印刷品質に対
する一直線でないアレイの影響を示す図である。
する一直線でないアレイの影響を示す図である。
【図４】ダイオードレーザアレイの一直線でないスポッ
トあるいはビームを補正することができる光学システム
の好適な実施の形態を示す断面図である。
トあるいはビームを補正することができる光学システム
の好適な実施の形態を示す断面図である。
【図５】それぞれのダイオードレーザがダイオードレー
ザのサブアレイから構成される光学システムの実施の形
態を示す図であり、（ａ）はアレイ方向を示す上断面図
であり、（ｂ）はクロスアレイ方向を示す側断面図であ
る。
ザのサブアレイから構成される光学システムの実施の形
態を示す図であり、（ａ）はアレイ方向を示す上断面図
であり、（ｂ）はクロスアレイ方向を示す側断面図であ
る。
【図６】本発明の第３の実施の形態の光学構造を示す斜
視図である。
視図である。
【図７】ビームスポットが２つ以上の異なるサイズを有
する本発明の第４の実施の形態による光学システムの構
造をアレイ方向に示す上断面図である。
する本発明の第４の実施の形態による光学システムの構
造をアレイ方向に示す上断面図である。
１３ ダイオードレーザ １４ ダイオードレーザアレイ １６，１８ シリンダレンズ（光学的手段） ２０ 第１のレンズアレイ ２２ 印刷レンズ ２４ 入射瞳 ２６ スポット（スポットアレイ） ３０ 物体面 ３２ 第２のレンズアレイ ５３ ダイオードレーザサブアレイ ５６ ダイオードレーザ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/103
Claims (6)
- 【請求項１】 それぞれが個別に強度変調されて発散す
るレーザ光線を発生するアレイ方向に設置された複数の
ダイオードレーザ（１３）と、入射瞳を有し、該入射瞳
を通る前記アレイ方向に設置された前記ダイオードレー
ザからの光線をアレイ状のスポットに結像するための印
刷レンズ（２２）とを有して構成される複数のレーザ光
線を用いた光学システムにおいて、 前記アレイ方向に垂直な方向にて、前記複数のダイオー
ドレーザから発せられるレーザ光線の発散を所定の割合
で減少させるための光学的手段（１６，１８）と、 前記アレイ方向でのレーザ光線のより一様な分布を実現
するために、それぞれ対応するレーザ光線を前記アレイ
方向にて前記印刷レンズの物体面（３０）に導く個別の
レンズから構成される第１のレンズアレイ（２０）と、 前記アレイ方向にて、印刷レンズ（２２）の前記入射瞳
内に前記第１のレンズアレイからのレーザ光線を導くた
めに、前記第１のレンズアレイ（２０）から離間して配
置された第２のレンズアレイ（３２）とを有して構成さ
れていることを特徴とする複数のレーザ光線を用いた光
学システム。 - 【請求項２】 請求項１記載の複数のレーザ光線を用い
た光学システムにおいて、 前記光学的手段が、前記アレイ方向に設置された前記ダ
イオードレーザからの発散するレーザ光線を集光すると
ともに、前記アレイ方向に設置された前記ダイオードレ
ーザからのレーザ光線の発散を所定の割合で減少させる
ための第１の開口数を有する第１のシリンダレンズ（１
６）と、 前記第１のシリンダレンズからの光線を集光し、光線の
進路を決定し、そして、前記印刷レンズの前記入射瞳内
へ光線を導くための第２のシリンダレンズ系（１８）と
を有して構成されていることを特徴とする複数のレーザ
光線を用いた光学システム。 - 【請求項３】 請求項１記載の複数のレーザ光線を用い
た光学システムにおいて、 前記光学的手段が、前記アレイ方向に平行に配置される
光ファイバであることを特徴とする複数のレーザ光線を
用いた光学システム。 - 【請求項４】 請求項１記載の複数のレーザ光線を用い
た光学システムにおいて、 前記光学的手段と前記印刷レンズとから、前記アレイ方
向に垂直な方向にて光学的サブシステムが構成され、 感光性媒体上に直線状のアレイを形成するために、前記
アレイ方向に垂直な方向における前記複数のダイオード
レーザの直線からの位置ずれを修正するために、前記複
数のダイオードレーザが前記サブシステムの前側焦点面
に配置され、前記感光性媒体が前記サブシステムの後側
焦点面に配置されることを特徴とする複数のレーザ光線
を用いた光学システム。 - 【請求項５】 請求項１記載の複数のレーザ光線を用い
た光学システムにおいて、 少なくとも１つのレンズアレイが、２値光学的レンズア
レイであることを特徴とする複数のレーザ光線を用いた
光学システム。 - 【請求項６】 複数のダイオードレーザから構成され、
それぞれが個別に強度変調されて発散するレーザ光線を
発生するサブアレイが一つの方向に沿って複数設置され
て構成されるダイオードレーザアレイ（１４）内の複数
のダイオードレーザ（１３）と、 入射瞳を有し、前記ダイオードレーザアレイから発せら
れ、前記入射瞳の中央部を通過し、その物体面において
スポットアレイを形成しているレーザ光線を感光性媒体
上に結像するための印刷レンズ（２２）とを有して構成
される、感光性媒体に印刷するための複数のレーザ光線
を用いたプリンタにおいて、 前記複数のダイオードレーザからの光線の発散を所定の
割合で減少させるとともに前記印刷レンズの前記入射瞳
へレーザ光線を伝幡させる光学的手段（１６，１８）
と、 それぞれが前記ダイオードレーザサブアレイに対応して
配置された複数のレンズサブアレイから構成される第１
のレンズアレイ（２０）と、 前記一つの方向において、印刷レンズの入射瞳内へ前記
第１のレンズアレイからのレーザ光線を導くために、前
記印刷レンズの物体面近傍に配置された第２のレンズア
レイ（３２）とを有して構成され、 前記第１のレンズアレイのそれぞれのレンズサブアレイ
により、対応するそれぞれのダイオードレーザサブアレ
イから発せられるレーザ光線が前記印刷レンズの物体面
へ向けられ、 この際、前記印刷レンズの物体面では、前記ダイオード
レーザサブアレイ内のそれぞれのダイオードレーザから
発せられるすべてのレーザ光線が、前記一つの方向にお
いてオーバーラップし、 異なるダイオードレーザサブアレイにより形成されるス
ポットは、前記物体面にて前記一つの方向に沿ったスポ
ットアレイとして形成され、前記一つの方向において前
記物体面に高確率で前記スポットアレイが欠落なく照射
されることを特徴とする複数のレーザ光線を用いたプリ
ンタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/283,003 US5619245A (en) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | Multi-beam optical system using lenslet arrays in laser multi-beam printers and recorders |
| US283,003 | 1994-07-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0862531A true JPH0862531A (ja) | 1996-03-08 |
Family
ID=23084067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7178957A Pending JPH0862531A (ja) | 1994-07-29 | 1995-07-14 | 複数のレーザ光線を用いた光学システムおよび複数のレーザ光線を用いたプリンタ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5619245A (ja) |
| EP (1) | EP0694408B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0862531A (ja) |
| DE (1) | DE69504782T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7733570B2 (en) | 2002-08-30 | 2010-06-08 | Hamamatsu Photonics K.K. | Condenser |
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