JPH0926550A - マルチビーム走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡易な光源部分の調整手段でも被走査面上で所
望のスポット径を得ることを可能とするマルチビーム走
査装置を提供する。 【解決手段】アレー状の複数個の光源を有する半導体レ
ーザーアレー１と、該半導体レーザーアレー１からの複
数の光ビームを各々平行光束または略平行光束にするコ
リメートレンズ５と、これら複数の光ビームを被走査面
２２に対して走査する走査手段１２と、走査される光ビ
ームを被走査面２２上に結像させる結像部１３，１４よ
りなるマルチビーム走査装置において、上記複数個の光
ビームの結像位置（スポット位置）の深度方向のバラツ
キの中に設計上の結像すべき位置（所望のスポット位
置）があることを特徴とする。すなわち、複数のビーム
の深度方向のスポット位置を所望のスポット位置に対し
て振り分けることで、被走査面２２上でのスポット径の
バラツキを最小限に抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザープリン
タ、デジタル複写機、ファクシミリ等の画像形成装置の
記録装置として用いられる光走査装置に関し、特に、複
数のビームを用いて記録を行なうマルチビーム走査装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アレー状の複数個の光源を有する
半導体レーザーアレー（レーザーダイオードアレー）を
光源部に用い、複数のビームを同時に感光体等の被走査
面上に結像して複数ラインを同時に走査するマルチビー
ム走査装置が提案されており、走査速度の向上、すなわ
ち画像形成装置の記録速度の向上が図られている。この
ような複数個の光源を有する半導体レーザーアレーを用
いた光走査装置は、１個の光源を有する光走査装置と同
様に被走査面上で所望のスポット径を得ることが必要で
あり、被走査面上に同時に結像される複数個のビームの
スポット径が揃っていないと、記録される画素の大きさ
が不揃いとなり、画像の変形、湾曲、明暗等を生じ、高
品質な画像が得られないという問題がある。そのために
特開昭６２−１６１１１７号公報には、光源部を焦点深
度方向に調整可能とする機構（第１の移動調整手段）を
備えた光源装置が提案されている。この光源装置では、
レーザーアレー部分を傾斜する機構（光源部を三次元的
に移動調整する移動調整手段）を持ち、該機構で調整し
てコリメートレンズと複数の光源との位置を合わせるよ
うにすることで各光源によるスポット径（焦点深度方
向）を合わせている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来方式においては、
所望のスポット径を得るためにコリメートレンズに対し
て光源部の深度方向の調整を行なっているが、近来、各
部品の加工精度や成形精度が向上し、さらにレーザーダ
イオードアレーの深度方向の精度も飛躍的に向上した。
このため、従来の方式ではより確実にスポット径を得る
ことが可能であるが、調整機構を付加しているため部品
点数が増えコストアップにつながる。また、ネジによっ
て深度方向の調整を行ないバネによって固定しているた
めに、衝撃等によって位置がずれてしまうことが充分想
定される。すなわち、位置がずれると被走査面上のスポ
ット位置がずれてしまい、所望のスポット径（被走査面
上でのビーム径）が得られなくなる。

【０００４】本発明は上記従来技術の深度方向の調整機
構を採用したことによる不具合を考え、従来の１ビーム
の光走査装置で採用している光源部分の簡易な調整手段
でも被走査面上で所望のスポット径を得ることを可能と
するマルチビーム走査装置を提供することを目的とする
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、アレー状の複数個の光源を有
する半導体レーザーアレーと、該半導体レーザーアレー
からの複数の光ビームを各々平行光束または略平行光束
にするコリメートレンズと、これら複数の光ビームを被
走査面に対して走査する走査手段と、走査される光ビー
ムを被走査面上に結像させる結像部よりなるマルチビー
ム走査装置において、上記複数個の光ビームの結像位置
（スポット位置）の深度方向のバラツキの中に設計上の
結像すべき位置（所望のスポット位置）があることを特
徴としている。すなわち、本発明では、複数のビームの
深度方向のスポット位置を所望のスポット位置に対して
振り分けることで、被走査面上でのスポット径のバラツ
キを最小限に抑えることを可能とした。

【０００６】また、請求項２の発明では、上記マルチビ
ーム走査装置において、コリメートレンズの光軸がアレ
ー状の両端の光源の概略中央を通ることを特徴としてい
る。すなわち、本発明では、コリメートレンズの光軸に
対して複数のアレー状の光源を対称的に配置すること
で、コリメートレンズに対して略同一距離にすることが
可能となり、被走査面上でのビーム径を揃えることを可
能とした。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例を示すマルチビー
ム走査装置の概略構成図であり、図中符号１はアレー状
の複数個の光源を有する半導体レーザーアレー（レーザ
ーダイオードアレー）１、５は半導体レーザーアレー１
からの複数個の光ビームを各々平行光束または略平行光
束にするコリメートレンズ、１１は副走査方向にパワー
を有するシリンダレンズ、１２は光ビームの偏向走査手
段である回転多面鏡、１３は公知のｆθレンズ系、１４
はトロイダルレンズ、１５は反射鏡、１６は像担持体で
ある感光体ドラム、１７は１走査毎の走査開始時を検知
し同期信号を得るための光検知器である。尚、本実施例
では２個の光源をアレー状に配列した半導体レーザーア
レーで説明する。

【０００８】ここで、図２は本発明のマルチビーム走査
装置おける半導体レーザーアレー及びコリメートレンズ
の調整及び固定手段の構成例を示す図である。半導体レ
ーザーアレー１は支持体２に固定され（図示しないが、
半導体レーザーアレーを別部材で支持体に押しつけネジ
止めする構成等がある）、該支持体２を介して基体３の
裏面３ａにコリメートレンズ５の光軸Ａと略一致させて
ネジ４を用いて接合される。尚、ネジ４は支持体２の抜
き穴２ａを通して基体３のネジ穴３ｃに螺合されるが、
支持体２の抜き穴２ａはネジ径に対して遊びがあり、半
導体レーザーアレー１とコリメートレンズ５の光軸Ａと
の位置調整が可能となっている。また、コリメートレン
ズ５は鏡筒６に納められ、基体３の嵌合穴３ｂに半導体
レーザーアレー１との位置を合わせて接着されている。
尚、基体３はその支柱部３ｄをマルチビーム走査装置が
収納されるハウジング（図示せず）に固定される基板７
にネジ８により固定される。

【０００９】図１において、半導体レーザーアレー１よ
り出射された２つの光ビームはコリメートレンズ５によ
り平行光束に変換される（方式によっては平行光束では
なく発散光、または収束光を用いているものもあるが機
構的には同じであるため説明を省略する）。平行光束と
なった光ビームはシリンダレンズ１１を介して回転多面
鏡１２よりなる偏向走査手段に入射され、この回転多面
鏡１２を回転させることによって主走査方向（偏向走査
手段によるビームの走査方向を主走査方向と言う）に繰
り返し走査される。回転多面鏡１２で反射された光ビー
ムは、結像部のｆθレンズ系１３及びトロイダルレンズ
１４からなる走査用レンズによって収束光となり、その
結像位置（ビームウエスト位置）に配置された感光体ド
ラム１６等の所定の被走査面２２上に光スポットとして
投影される。このとき、２つの光ビームは副走査方向
（主走査方向に直交する方向）に１走査ピッチＰだけず
れたものとすることで２本の走査線が同時に書き込まれ
る。

【００１０】ここで、図３に示すように、半導体レーザ
ーアレー１のアレー状に配列された２つの光源１８，１
９は微小ではあるが深度方向に位置ズレＺを起こすこと
がある。その原因としては、支持体２の半導体レーザー
アレー１取り付け部２ｂと支持体２の基体３への取り付
け面２ｃの平行度が悪いことや、半導体レーザーアレー
１のフレームに対する複数個のアレー状光源の平行度が
悪いこと等が考えられる。

【００１１】上記のように微小な深度方向の位置ズレＺ
があった場合には、図４に示すように被走査面２２部分
での深度方向のスポット位置は２つのビーム２０，２１
間で深度方向に位置ズレＺ’として現われる。光束は結
像位置を最小幅（ビームウェスト）として深度方向に広
がりを持つため、設計上の結像すべき位置（所望のスポ
ット位置）２３と被走査面２２が同位置であるとする
と、被走査面２２上では、２つのビームの実際のスポッ
ト位置との距離Ｌ₁，Ｌ₂が大きくなるに従ってビーム径
ｄ₁，ｄ₂は大きくなる。また、各光源からのビームのス
ポット位置ズレＺ’によって、被走査面２２上での２つ
のビーム２０，２１のビーム径ｄ₁，ｄ₂が異なり、実際
のスポット位置が被走査面２２から遠い方のビーム２０
の径がより大きくなり、図４に示す例ではビーム間でｄ
₁＞ｄ₂となりスポット径のバラツキを発生する。

【００１２】そこで請求項１の発明では、図５に示すよ
うに上記２つのビーム２０，２１のスポット位置（ビー
ムウエスト位置）の間に本来の所望のスポット位置２３
すなわち被走査面位置２２がくるように半導体レーザー
アレー１とコリメートレンズ５の位置調節をする。これ
により２つのビーム２０，２１の被走査面２２上でのビ
ーム径（スポット径）はｄ₁≒ｄ₂となり、スポット径を
揃えることができる。尚、位置調整及び固定方式は図２
の構成と同様であり、従って、調整後はネジによる締結
であるため衝撃等によっても変化することがない。

【００１３】本発明において光源部のコリメートレンズ
と光源の位置調整の詳細は記述しないが、調整時に各光
源を点灯させてスポット位置を実際に確認しながらの調
整を行なうことで非常に簡単に実施が可能である。ま
た、上記調整によって、図５のように被走査面２２に対
して一方のビーム２１は光源側、他方のビーム２０は反
光源側にスポット位置を持つこととなる。従って、図５
のように調整することにより、２個の光源からのスポッ
ト位置のズレ幅が同じでも被走査面に対しては図４の例
と比較してより近付けることが可能となり、被走査面上
で良好なビーム径が得られる。また、位置調整後に衝撃
等で多少のズレが生じても、所望のスポット位置２３が
２つのビーム２０，２１のスポット位置の間にあれば、
被走査面２２上でのスポット径のバラツキは許容範囲内
に抑えられる。

【００１４】上記の説明は、被走査面２２と所望のスポ
ット位置２３を一致させた場合を例に上げたが、被走査
面と所望のスポット位置が光学設計上離れている場合も
ある。このときも図４のように所望のスポット位置２３
に対して一方のビーム２１が所望のスポット位置の近傍
にあり、他方のビーム２０が所望のスポット位置から大
きく離れていると他方の被走査面上でのビーム径はより
太くなる。しかしこの場合にも、図５のように２つのビ
ーム２０，２１の深度方向のスポット位置（ビームウエ
スト）の間に所望のスポット位置２３がくるように本発
明の調整を行なうことで、他方のビーム径の太りは低減
できる。

【００１５】次に図６はアレー状の光源が３つある場合
の例を示し、このように３のビームがあり、それぞれの
スポット位置（ビームウエスト位置）にズレがあるよう
な場合にも上記と同様の調整で被走査面上のビーム径の
バラツキを最小限に抑えることができる。すなわち、３
つのアレー状の光源からのビーム２５，２６，２７のう
ち、スポット位置が大きく離れている２つのビーム２
５，２７の間Ｌに所望のスポット位置（被走査面位置）
２８がくるように設定すれば、被走査面上でのビーム径
のバラツキは最小限となる。

【００１６】次に請求項２の実施例について説明する。
図７（ａ）に例として２個のアレー状の光源３３，３４
を持った半導体レーザーアレー１とコリメートレンズ５
からなる光源部の構成を示す。ここで、アレー状の光源
の一方３３とコリメートレンズ５の光軸Ａが合致してい
るとし、光源３３からの出射光束がコリメートレンズ５
により平行光束３５となるように調整を行なうと、他方
の光源３４はコリメートレンズ５の光軸３１からズレた
位置となるためコリメートレンズ５からの距離が大きく
なり（Ｘ₂＞Ｘ₁）、コリメートレンズ５と実質上深度方
向にズレたこととなり、コリメートレンズ５を通過した
光束３６は平行光束でなくなる。従って、図７（ｂ）に
示すように、被走査面部分での焦点深度方向のスポット
位置（ビームウエスト位置）は、コリメートレンズ５の
光軸上の光源３３からの光束３５によるスポット位置が
深度方向で所定の位置（被走査面位置）３７になるよう
にすると、他方の光源３４からの光束３６によるスポッ
ト位置は所定の位置３７に対して光源側にズレた状態と
なり、被走査面上でのスポット径が大きくなる。

【００１７】そこで請求項２の発明においては、図８に
示すように、コリメートレンズ５の光軸Ａに対して、ア
レー状の光源３３，３４がほぼ対象の位置（Ｍ₁≒Ｍ₂）
に来るように調整する。これにより２個の光源３３，３
４はコリメートレンズ５との距離が同一に近づき同じよ
うに平行光束とすることができるため、各光源３３，３
４からの光束はほぼ同じ深度にスポットを形成すること
ができ、被走査面上でのビーム径を揃えることができ
る。尚、被走査面上でのビーム径の狙いの範囲によって
は、両端の光源の中央ではなく間にあるだけでも可能で
ある。また、請求項１と２は要求される被走査面上での
ビーム径によっては同時に実施するとよく、この場合に
はさらにビーム径の精度を向上させることができる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１のマルチ
ビーム走査装置においては、複数個の光ビームの結像位
置（スポット位置）の深度方向のバラツキの中に設計上
の結像すべき位置（所望のスポット位置）があるように
設定する、すなわち、複数のビームの深度方向のスポッ
ト位置を所望のスポット位置に対して振り分けること
で、１ビームの光走査装置と同様の簡単な構成の調整手
段でも被走査面上のビーム径（スポット径）の精度を得
ることが可能になり、被走査面上での複数個の光ビーム
のスポット径のバラツキを抑えることができ、画像品質
の低下を防ぐことができる。

【００１９】請求項２のマルチビーム走査装置において
は、コリメートレンズの光軸に対して、複数のアレー状
の光源を対称的に配置したことで、コリメートレンズに
対して同一距離にすることが可能となり、被走査面上で
のスポット径を揃えることができる。従って、被走査面
上での複数個の光ビームのスポット径のバラツキを抑え
ることができ、画像品質の低下を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すマルチビーム走査装置
の概略構成図である。

【図２】本発明のマルチビーム走査装置おける半導体レ
ーザーアレー及びコリメートレンズの調整及び固定手段
の構成例を示す図である。

【図３】半導体レーザーアレーのアレー状に配列された
２つの光源の深度方向の位置ズレを説明するための光源
部の断面図である。

【図４】２つの光ビームの結像位置（スポット位置）の
深度方向の位置ズレと被走査面上でのビーム径のバラツ
キの説明図である。

【図５】本発明の実施例の説明図であって、２つの光ビ
ームのスポット位置の間に所望のスポット位置（被走査
面位置）がくるように調整した例を示す図である。

【図６】本発明の実施例の説明図であって、３つの光ビ
ームの結像位置（スポット位置）の深度方向のバラツキ
の中に所望のスポット位置がくるように調整した例を示
す図である。

【図７】半導体レーザーアレーのアレー状に配列された
２つの光源の一方側にコリメートレンズの光軸が一致し
ている場合に生じる他方の光ビームの深度方向のスポッ
ト位置ズレの説明図である。

【図８】本発明の実施例の説明図であって、コリメート
レンズの光軸がアレー状の２つの光源の概略中央を通る
ように調整した例を示す図である。

【符号の説明】

１：半導体レーザーアレー（レーザーダイオードアレ
ー） ２：支持体 ３：基体 ４：ネジ ５：コリメートレンズ ６：鏡筒 ７：基板 ８：ネジ １１：シリンダレンズ １２：回転多面鏡（偏向走査手段） １３：ｆθレンズ系 １４：トロイダルレンズ １５：反射鏡 １６：感光体ドラム（像担持体） １７：光検知器 １８，１９，３３，３４：光源 ２０，２１，２５，２６，２７，３５，３６：光ビーム ２２：被走査面 ２３，２８，３７：所望のスポット位置

フロントページの続き (72)発明者 山崎 修一 東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式 会社リコー内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アレー状の複数個の光源を有する半導体レ
   ーザーアレーと、該半導体レーザーアレーからの複数個
   の光ビームを各々平行光束または略平行光束にするコリ
   メートレンズと、これら複数の光ビームを被走査面に対
   して走査する走査手段と、走査される光ビームを被走査
   面上に結像させる結像部よりなるマルチビーム走査装置
   において、上記複数個の光ビームの結像位置の深度方向
   のバラツキの中に設計上の結像すべき位置（所望のスポ
   ット位置）があることを特徴とするマルチビーム走査装
   置。
2. 【請求項２】請求項１記載のマルチビーム走査装置にお
   いて、コリメートレンズの光軸がアレー状の両端の光源
   の概略中央を通ることを特徴とするマルチビーム走査装
   置。