JPS62151822A

JPS62151822A - レ−ザ走査系

Info

Publication number: JPS62151822A
Application number: JP29217385A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Shinohara; 篠原　浩一郎
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1985-12-26
Filing date: 1985-12-26
Publication date: 1987-07-06

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】［産業上の利用分野］この発明は、レーザプリンタ等において用いられるレー
ザ走査系に係り、特に、レーザ光源として少なくとも二
以上の発光点を持つレーザアレーが用いられるレーザ走
査系の改良に関する。

［従来の技術］従来のレーザ走査系としては、レーザ光源である一つの
半導体レーザからのビームを偏向器としてのポリゴンミ
ラー等で走査方向に偏向し、偏向されたビームを結像レ
ンズを介して感光ドラム面に照射するようにしたものが
ある。

しかしながら、このような従来のレーザ走査系にあって
は、走査用のレーザビームが一本であるため、解像度を
上げるには単位面積当りの画素数を多くしなければなら
ず、これに伴って、上記ポリゴンミラーの径及び回転数
を増大させることが必要になる。このとぎ、上記上記ポ
リゴンミラーの駆動電力は、概ね（回転数）×（径）４
に比例することから、ポリゴンミラーの駆動電力が必要
以上に増大してしまうという問題が生ずる。

このような問題を解決するために、従来にあっては、第
８図に示ずように、レーザ光源として複数の半導体レー
ザ１（具体的には１ａ、ｌｂ）を配設し、各半導体レー
ｆ１からのビームをコリメータレンズ２（具体的には２
ａ、　２ｂ）を介して集光して平行化し、各平行ビーム
を反射ミラー３及び偏向スプリッタ４を介して所定の光
路に導くと共に、この所定の光路上に偏向器としてのポ
リゴンミラー５を配設し、このポリゴンミラー５で走査
方向に偏向された各ビームをｆθレンズ６を介して感光
ドラム７面上に照射するようにしたものが提供されてい
る。尚、第８図中、符号８（具体的には８ａ、ａｂ）及
び９はポリゴンミラー５０面倒れを補正するために夫々
配設された前段及び接設のシリンドリカルレンズである
。

［発明が解決しようとする問題点］このタイプにおいては、走査用のビームが二本になるの
で、特にポリゴンミラー５の駆ｖＪ電力を増大させなく
ても、解像度を上げることが可能になるが、半導体レー
ザー及びコリメータレンズ２が夫々複数必要になるため
、レーザ走査系の構成部材数が増加し、レーザ走査系を
複雑化するという問題が生じてしまう。

これを解決する手段として、例えば第９図に承りように
、少なくとも二以上のレーザダイオード等の発光素子１
０ａ、　１０ｂを−っの基板１ｏに組込んでなるレーザ
アレー八でレーザ光源を構成したｂのが考えられている
。尚、第９図は副走査方向における光学系を示しており
、第８図と同様な符号は第８図に示すものと同一の部材
を示している。

このタイプにおいて、発光素子１０ａ、　Ｊｏｂ間の副
走査方向間隔をＰ。、像面上の副走査方向のビーム間隔
をＰｌとした場合、像面上での副走査方向のビーム径ｄ
１を中心強度の１／ｅ　　（ｅ：べき指数）となる直径
とすれば、通常ｄ１＝２Ｐ、が選択される。このとき、
隣接するビームに基づく潜像ドツトは相互に一部重複す
る位置関係になるため、潜像ドツト間に不必要な隙間が
形成されることはなくなる。そして、このような潜像ド
ツトを形成するには、各発光索子１０ａ　、　１０ｂの
副走査方向における見１卦は上のビーム径ｄ。とじて、
ｄｏ＝２Ｐｏなる関係のものを選択することが望ましく
、このときの各発光素子からのビーム照射角θは、レー
ザビームの波長をλとすればθ＝２λ／πｄｏ　（ｒａ
ｄ）で設定されることになる。

より具体的な数値をもって示せば、仮に、Ｐ。

＝　　１００μｍ、　　Ｐｌ　＝５０μｍ１λ＝　　ｙ
ａｏｎｍであるとすると、ｄ　　＝　２００μｍ、　ｄ
１＝　　１００μｍになす、必要なビーム照射角として
θ−２．６Ｘ　１０’（ｒａｄ　）＝　０．１５　　（
’　）に設定せざるを得ないことになる。

ところが、各発光素子のビーム径ｄ。を２Ｐ。

に設定することは実際上不可能であり、しかも、上記各
発光素子１０ａ　、１０ｂの照射角は各発光素子の構造
上実際には１０°〜２０°程度で、上記理論照射角θの
約１００倍の広がり角を持つことになってしまう。この
ため、ビーム走査を行なうには、各発光素子のビーム径
をある程度絞った状態でビームを照射することが必要に
なるが、これに伴って、第１０図に示すように、必然的
に潜像ドツトを形成Ｊるビーム径ｄ１　（感光レベルｍ
以上の光強度部分）も絞られて小さくなるため、潜像ド
ツト間に不必要な隙間が形成され、特にべた塗り画像に
対して白抜は等が生じる分、画質を損うという問題が生
ずる。

［問題点を解決するための手段］この発明は、以上の問題点に着目して為されたものであ
って、少なくとも二以上の発光点を持つレーザアレーを
用い、隣接するレーザビームによる潜像ドツト径を適宜
調整して、白抜は等のない良好な画質の潜像を形成でき
るようにしたレーザ走査系を提供するものである。

即ち、この発明は、少なくとも二以上の発光点を持つレ
ーザアレーから照射されたレーザビームを偏向器を介し
て走査方向に偏向すると共に、偏向されたレーザビーム
を結像レンズを介して感光体上に照射するようにしたレ
ーザ走査系において、感光体面に照射されるレーザビー
ムを拡径させ、相隣接するレーザビームに基づいて形成
される潜像ドツトを一部重複配置するにうにしたもので
ある。

このような技術的手段において、レーザアレーの発光点
としては、レーザダイオードを始め各種のレーザビーム
発光素子が用いられるほか、各発光点の配列についても
ｎ１走査方向、主走査方向を問わず適宜選択して差支え
ない。また、上記偏向器としても、レーザビームを走査
方向に偏向し得るものであれば適宜選択して差支えなく
、例えばポリゴンミラー、ホログラフィックスキャナ、
ガルバノメータ等が用いられる。更に、レーザ走査系の
構成部材としては適宜選択して差支えないが、より走査
精度を向上させるには、偏向器としてのポリゴンミラー
等の面倒れを補正する手段を付設することが望ましい。

更にまた、レーザビームの拡径手段どしては、結像レン
ズの結像面と感光体面とを偏位配置したり、レーザビー
ムの光路中に回折スリットを配設したり、両者を組合せ
たり適宜設計変更して差支えないが、レーザビーム径の
大きさについては、相隣接するレーザビームに基づりＷ
ｊ像ドツト間に隙間が形成されないｉ見聞で設訓するこ
とが必要である。

［作用］上述したような技術的手段によれば、レーザアレーから
の複数の照射ビームは各レーザ走合系部祠を透過して感
光体に到達するが、適宜のレーナアビーム拡径手段によ
り、レーザビームはある程度の広がりを持って感光体上
に潜像を形成することになる。従って、レーザアレーか
らのビーム径をある程庶絞ったとしても、感光体上での
ビーム径を適宜のものに調整することが可能になり、潜
像ドツト間の隙間をなくして良好な潜像を形成すること
ができるのである。

［実施例］以下、添附図面に示す実施例に基づいてこの発明の詳細
な説明する。

◎実施例１第１図及び第２図において、シー１ｒ走査系は、二つの
発光点となるレーザダイオード１０ａ　、１０ｂを副走
査方向に並べて−っの基板１０に組込んだし一ザアレー
Ａと、このレーザアレーＡからのビームを集光して平行
化するコリメータレンズ１１と、コリメータレンズ１１
からのビームを所定部位に導く反射ミラー１２と、この
反射ミラー１２からのビームを走査方向に偏向するポリ
ゴンミラー１３と、偏向されたビームを感光ドラム１４
面に結像照射させるｆθレンズ１５と、上記ポリゴンミ
ラー１３の面倒れを補正するためにポリゴンミラー１３
を挟む光路の前後に配設される前段及び後段シリンドリ
カルレンズ１６．１７とを備えている。

この実施例において、上記感光ドラム１４面は上記ｆθ
レンズ１５の結像面に対し光軸方向に寸法Ｓだけ偏位配
置されており、このオフセットｆｉｓは、感光ドラム１
４面上に形成される潜像ドツトが相互に一部重複配置さ
れる範囲で適宜設定される。より具体的に述べると、今
、ビーム間隔Ｐ１の略２倍程度にビーム径を調整する場
合には、感光ドラム１４面の副走査方向での集光角αを
図示外の絞り等を用いることによって、α＝５°程度に
設定したとすれば、必要なオフセット１ｆｉｓは感光ド
ラム１４上のビーム間隔Ｐ１＝５０μｍに対し以下のよ
うに設定される。即ち、ｓ＝Ｐ、÷ｔａｎ　　（α／２
）−１，１ｍｍ程度に設定されるのである。

従って、この実施例に係るレーザ走査系によれば、レー
ザアレーＡの各発光素子１０ａ　、１０ｂがらのビーム
は、コリメータレンズ１１で集光されて平行化された後
、前段シリンドリカルレンズ１６及び反射ミラー１２を
通じてポリゴンミラー１３へ導かれ、このポリゴンミラ
ー１３で走査方向に偏向される。

この侵、偏向されたビームは、ｆθレンズ１５及び後段
シリンドリカルレンズ１７を通じて感光ドラム１上に結
像照射される。

このような走査過程において、上記感光ドラム１４面は
ｆθレンズ１５の本来的結像面に対して偏位配置されて
いるので、し〜ザビームはそのビーム径を幾分拡開させ
た状態で感光ドラム１４面に到達することになる。この
とき、上記感光ドラム１４に到達したビーム径ｄ１　（
＠光レベルｍ以上の光強度部分）はビーム間隔Ｐ１の約
２倍程度になるため、第３図に示すように、相互のビー
ムは感光ドラム１４上で一部を重複させて配置されるこ
とになり、ビームに基づく潜像ドツト間に不必要な隙間
が形成されることはなくなる。それゆえ、潜像中に白抜
けが生じたりすることがなくなり、その分、潜像に基づ
く印刷画像の画質は良好に保たれる。

また、−ドツトおきに形成された潜像ドツトは相互に重
複することがないので、潜像の解像度が不必要に損われ
ることもない。

◎実施例２第４図及び第５図において、レーザ走査系は、実施例１
と略同様に、二つの発光点となるレーザダイオード１０
ａ　、　１０ｂを副走査方向に並べて一つの基板１０に
組込んだレーザアレーＡと、このレーザアレーＡからの
ビームを集光して平行化するコリメータレンズ１１と、
コリメータレンズ１１からのビームを所定部位に導く反
射ミラー１２と、この反射ミラー１２からのビームを走
査方向に偏向するポリゴンミラー１３と、偏向されたビ
ームを感光ドラム１４面に結像照射させるｆθレンズ１
５と、上記ポリゴンミラー１３の面倒れを補正するため
にポリゴンミラー１３を挟む光路の前後に配設される前
段及び後段シリンドリカルレンズ１６．１７とを備えて
いる。

この実施例において、上記コリメータレンズ１１の焦点
位置には光路幅を適宜に絞る回折スリット２０が配設さ
れており、この回折スリット２０のスリット幅には、レ
ーザビームの回折度合を調整するもので、像面上のビー
ム間隔Ｐ１の約２（８程度に１１１１１ドツトを形成す
るビーム径ｄ１を設定できるような寸法に設定されてい
る。

従って、この実施例に係るレーザ走査系によれば、レー
ザアレーＡの各発光素子１０ａ　１１０ｂからのビーム
は、コリメータレンズ１１で集光されて平行化された後
、前段シリンドリカルレンズ１Ｇ及び反射ミラー１２を
通じてポリゴンミラー１３へ導かれ、このポリゴンミラ
ー１３で走査方向に偏向される。

この模、偏向されたビームは、ｆθレンズ１５及び後段
シリンドリカルレンズ１７を通じて感光ドラム１上に結
像照射される。

このような走査過程において、上記レーザビームは回折
スリット２０を通過するため、通過したビームは回折現
象によりそのビーム径を広げた状態で感光ドラム１４面
に到達することになる。このとき、上述した回折スリッ
ト２０の寸法関係からして、上記感光ドラム１４に到達
したビーム径ｄ１　（感光レベルｍ以上の光強度部分）
はビーム間隔Ｐ１の約２倍程度になるため、第６図に示
すように、相互のビームは感光ドラム１４上で一部を重
複させて配置されることになり、ビームに基づく潜像ド
ツト間に不必要な隙間が形成されることはなくなる。

それゆえ、潜像中に白抜けが生じたりすることがなくな
り、その分１．潜像に基づく印刷画像の画質は良好に保
たれる。また、−ドツトおきに形成された潜像ドツトは
相互に重複することがないので、潜像の解像度が不必要
に損われることもない。一方、レーザアレーＡからのビ
ームの光量は、回折スリン１〜２０部分で一部損失する
ことになるが、その回折現象に基づく光量が感光ドラム
１４面に到達することになるため、潜像ドツトを形成す
るビームの光量が極端に損失するという事Ｓは有効に回
避される。

また、この実施例においては、上記レーザアレーＡから
の複数のビームはコリメータレンズ１１の焦点位置にお
いて光軸に対し対称的に通過するものである。このとき
、上記回折スリット２０はコリメータレンズ１１の焦点
位置付近に配設されているので、複数ビームの回折度合
は相互に等しいものとなり、感光ドラム１４に到達する
各ビーム径の差を極めて小さく抑えることが可能になる
。このため、各ビームに基づりｗｉ像ドツト径を略均−
なものに設定することができるのである。

◎実施例３第７図に４３いて、レーザ走査系の基本的構成は実施例
１と実施例２とを組合せたものであり、レーザビーム拡
径手段として、レーザビームの結像面位置Ｘと感光ドラ
ム１４面位置ｙとを光軸方向に偏位配置すると共に、レ
ーザビームの光路中に回折スリット２０を配設したもの
である。

この実施例にＪ：れば、潜像ドツトを形成するビーム径
番よ、レーザビームの結像面位置Ｘと感光ドラム１４面
位置ｙとの偏位置及び回折スリット２０の回折度合の両
者によって調整されるので、館記各実施例に比べて潜像
ドツト径の調整範囲が拡大することになる。このため、
いずれか一方のレーザビーム拡径手段だけでビーム径を
充分に調整できないような場合にはこの実施例のものが
特に有効である。

［発明の効果］以上説明してぎたように、この発明に係るレーザ走査系
によれば、複数の発光点を持つレーザアレーを用いて、
感光ドラム上の潜像ドツト径を適宜調整できるようにし
たので、レーザ走査系を複雑にすることなく高速走査を
可能とするほか、潜像ドツト間に形成される隙間をなく
して、潜像に基づく画質を良好に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るレーザ走査系の実施例１を示す
斜視説明図、第２図はその全体模式図、第３図は第９図
中Ｘ−Ｘ線に沿う光量分布を示す説明図、第４図はこの
発明に係るレーデ走査系の実施例２を示ず斜視説明図、
第５図はその全体模式図、第６図は第５図中Ｖｌ　−％
１線に沿う光量分布を示１゛説明図、第７図はこの発明
に係る実施例３を示す第２図に相当する説明図、第８図
は従来におけるレーザ走査系の一例を示す斜視説明図、
第９図は従来の他の例を示す模式説明図、第１０図は第
９図中Ｘ−Ｘ線に沿う光量分布を示す説明図である。［符号の説明］（Ａ）・・・レーザアレー（Ｓ）・・・オフセット量（１０ａ　、　１０ｂ　）・・・レーザダイオード（発
光点）（１１）・・・コリメータレンズ（１３）・・・ポリゴンミラー（偏向器）（１４）・・
・感光ドラム（感光体）（１５）・・・ｆθレンズ（結像レンズ）　゛（２０）
・・・回折スリット特許出願人　　富士ゼロックス株式会社代　理　人　　
弁理士　中村　留置（外２名）第３図第４　図　　　　　　　　　　２０二口折入りット第５
図ム第６図第７図第８図第１０図山

Claims

【特許請求の範囲】１）少なくとも二以上の発光点を持つレーザアレーから
照射されたレーザビームを偏向器を介して走査方向に偏
向すると共に、偏向されたレーザビームを結像レンズを
介して感光体上に結像照射するようにしたレーザ走査系
において、感光体面に照射されるレーザビームを拡径さ
せ、相隣接するレーザビームに基づいて形成される潜像
ドットを一部重複配置するようにしたことを特徴とする
レーザ走査系。２）レーザビームの拡径手段は、結像レンズの結像面と
感光体面とを適宜偏位配置してなることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のレーザ走査系。３）レーザビームの拡径手段は、レーザビームの光路中
に回折スリットを配設してなることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のレーザ走査系。