JPH0370205B2 - - Google Patents
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- JPH0370205B2 JPH0370205B2 JP57073369A JP7336982A JPH0370205B2 JP H0370205 B2 JPH0370205 B2 JP H0370205B2 JP 57073369 A JP57073369 A JP 57073369A JP 7336982 A JP7336982 A JP 7336982A JP H0370205 B2 JPH0370205 B2 JP H0370205B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は、走査が高速で行い得る複数光束走
査装置に関する。 〔発明の技術的背景及びその問題点〕 高速、高印字のプリンタとしてレーザープリン
タが有力である。このレーザープリンタの走査装
置は、第１図に示されるように、光源１１からの
光束を、コリメートレンズ１２により平行にし、
集束レンズ１３で集束させ回転多面鏡１４によつ
て第２図に示されるように面１５上を走査させて
いる。この時、光源１１と面１５上とは、コリメ
ートレンズ１２及び集束レンズ１３によりほぼ結
像関係にある。 このような装置において、回転多面鏡１４の回
転が、面１５上での走査に対応している。従つ
て、高速走査を行うには、回転多面鏡１４の回転
を高速にする必要があるる。しかし、高速回転多
面鏡１４は高価である。更に、高速回転を安定
に、かつ、正確に行わないと、高速走査は実現で
きたとしても、走査が正確に行われない。当然な
がら低速回転ならば、回転多面鏡１４の制御は、
容易に正確に行い得る。 又、等価的に高速走査を実現するために、複数
光束を用いることが提案されている。例えば、第
３図に示されるように３本の接近した光束を回転
多面鏡１４による偏向方向と直角方向に並べて入
射することにより回転多面鏡１４の一面分の回転
により３本の走査線を得ることができる。即ち、
同一の回転多面鏡１４を用いて、より高速の走査
が得られる。又、同一の走査速度を得るには、よ
り低速回転の回転多面鏡１４を用いることができ
る。 この場合、回転多面鏡１４の開口は、３本の光
束を収容する大きさが必要であるが、回転多面鏡
１４による偏向方向、この方向は回転多面鏡１４
の回転平面内である、と直角な方向に広さがあれ
ばよく、これによる回転多面体１４の回転につい
ての性能低下は少ない。 ところで、単純に光源を並べようとすると光源
の設置に問題がある。何故なら、光源と走査面と
は結像関係にあるから、光源が1μｍの大きさで
あり、100μｍのピツチで走査線を得ようとする
と、ほぼ走査線ピツチに等しい走査スポツトとし
たいので、倍率は100倍になり、逆に走査ピツチ
から光源は1μｍで並べる必要があることになる。
これは実現不可能に近い。 そこで、従来、複数光束を得る技術として、第
４図に示されるように、３つの光源１１を物理的
可能な距離に並べ、これらを独立なコリメートレ
ンズ１２によつて独立な平行光束とし、１対の鏡
１６ａ，１６ｂによつて光路を変更し、近接した
３本の平行光束１７ａ，１７ｂ，１７ｃを得る技
術がある。 しかしながらこのような技術によると、コリメ
ートレンズが光源毎に必要になること、光学系が
大きくなること、そして光軸調整が難しく、時間
がかかつてしまうなどの問題があつた。 〔発明の目的〕 この発明は、以上の欠点を除去し、簡単な構成
で、しかも小型な複数光束走査装置を提供するこ
とを目的とする。 〔発明の概要〕 この発明では、複数の半導体レーザ（光源）か
らの光束を１個のコリメートレンズ（第１のレン
ズ）によつて、各々略平行にし、これらの平行光
束が分離される位置に１個のプリズム状の光学素
子を設け、この光学素子からの複数の光束の方向
をほぼ揃える。そして、これらの複数の光束を集
束レンズ（第２レンズ）により被走査面上で複数
の光スポツトとし偏向素子を介して走査させる。 〔発明の効果〕 この発明によれば、光束の方向と光束の径とを
各々独立に設定し、所定の複数光束が形成できる
ため、光学的調整が非常に容易で、また装置が小
型で安価・安定となる。 〔発明の実施例〕 次に、この発明の実施例を図面に従つて説明す
る。まずこの実施例では、３本の光束によつて同
時走査を行う複数光束走査装置について説明す
る。 第５図に示されるようにこの複数光束走査装置
は、３つの半導体レーザー光源５１ａ，５１ｂ，
５１ｃと、この３つの半導体レーザー光源５１
ａ，５１ｂ，５１ｃからのレーザー光の各々を平
行光束にするコリメートレンズ５２と、このコリ
メートレンズ５２からの平行光束の光路を略平行
にする光学素子５３と、この光学素子からの略平
行光束の各々を集束させる集束レンズ５４と、こ
の集束レンズ５４からの光束が振動鏡５５を介し
て走査される被走査面５６とから成る。 ３つの半導体レーザー５１ａ，５１ｂ，５１ｃ
は、300μｍの間隔で設けられている。（この間隔
300μｍの実現性については後述する。）これらの
半導体レーザー５１ａ，５１ｂ，５１ｃは独立に
出力の強度を変化させ得る。半導体レーザー５１
ａ，５１ｂ，５１ｃから出力されるレーザー光
は、発光開口が小さいので回折によつて広がる。
従つて、半導体レーザー５１ａ，５１ｂ，５１ｃ
からのレーザー光は、それぞれコリメートレンズ
５２の入射開口を覆う。このコリメートレンズ５
２は、開口が３mmで、焦点距離が５mmである。 第６図に示されるように、光源はコリメートレ
ンズ５２の前焦点面に置かれているので、コリメ
ートレンズ５２を通過したレーザー光は、各々平
行光束となる。しかし、コリメートレンズ５２を
通過したそれぞれの光束の方向は、それぞれの半
導体レーザー５１ａ，５１ｂ，５１ｃの光軸から
の距離ａに対応して異なる。従つてある距離だけ
離れると、各々の光束を分離することができる。
３つの光束が分離されるコリメートレンズ５２か
らの距離をｘmmとする。コリメートレンズ５２を
通過した光束は、コリメートレンズ５２の開口Ｄ
によつて制限された平行光束である。そこでコリ
メートレンズ５２を通過した平行光束の広がり
は、開口Ｄと同一であると見なせる。 よつて、ｘは ｘ＝f.D／ａ ……(1) となる。 この実施例では、(1)式によつて決定される位置
に光学素子５３を設ける。この光学素子５３は、
一般のプリズムと同様の物質からできている。即
ち、第７図に示されるように、直方体形状の光学
ガラスから、対向する１対の辺の各々を含むよう
に切り落とす。従つて、この光学素子５３は、レ
ーザービームが入射する第１の面５３ａと、この
第１の面５３ａに対向した第２乃至第４の面５３
ｂ，５３ｃ，５３ｄと、第１の面５３ａ及び第２
の面５３ｂと辺を共有する第５の面５３ｅと、こ
の第５の面５３ｅに対向し、第１の面５３ａ及び
第４の面５３ｄと辺を共有する第６の面５３ｆ
と、第１乃至第６の面５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，
５３ｄ，５３ｅ，５３ｆと辺を共有し対向する第
７及び第８の面５３ｇ，５３ｈという８面を有す
る。ここで第２乃至第４の面５３ｂ，５３ｃ，５
３ｄは、レーザービームが出射する面である。第
３の面５３ｃは、第１の面５３ａと平行であり、
この第３の面５３ｃに対して第２及び第４の面５
３ｂ，５３ｄは、対称に設けられる。第３の面５
３ｃは、第１の面５３ａと平行な方向の長さが
3.0mmである。第１の面５３ａと、第２又は第４
の面５３ｂ，５３ｄとのなす角αは6゜50′である。
第２及び第４の面５３ｂ，５３ｄの大きさは、第
３の面５３ｃ以上であればよく特に問題とならな
い。 このような光学素子５３に光学系の構成できま
る異なる角度で入射した３本の光束は、ほぼ向き
が揃えられて出射される。厳密には３本の光束の
関係は互いに狭まり気味となる。この狭まり角に
よつて走査面５６上でレーザービームは走査線間
隔分だけ分離した３本の走査線となる。もし、複
数の平行光束が完全に平行となつて集束レンズ５
４に入射すると一点に集まつてしまい、３本の走
査線とならない。 光学素子５３を通過した光は、集束レンズ５４
によつて集束され被走査面５６上で光スポツトと
なる。この時、被走査面５６上で走査線のピツチ
は100μｍであり、振動鏡５５の振動により走査
される。 このように、この実施例では、複数光束を用い
て走査を行つているにも拘らず、コリメートレン
ズ５２は１個でよく、しかも１個の光学素子５３
の構造によつて光束の方向が決定されるので、微
妙な調整が不要となる。又、光学素子５３の製造
に関しては現在の技術水準では問題はない。 以上説明したように、高速走査を実現するため
にこの発明では複数光束を用いる場合の光束の方
向（被走査面での間隔）と絞り具合（被走査面で
のスポツトの径）との関係をプリズム状の光学素
子５３と集光レンズ５４とを設ける構成を採用す
ることによつて光学的な複雑な調整を行わずに設
定できるようにしたものである。すなわち走査面
での、いわゆる各光束のピツチと径とを独立に規
定できるようにしたものである。 〔発明の第２の実施例〕 次に、４本の光束を用いて走査を行う装置につ
いて説明する。この実施例は、レーザープリンタ
に関する。ここでのレーザープリンタは、第９図
に示されるように、画像情報に応じて出力のレー
ザー光の強度が変調され、ほぼ平行な４本の光束
を出力するレーザービーム出力装置７１と、この
レーザービーム出力装置７１からの４本のレーザ
ービームを集束させる集束レンズ７２と、この集
束レンズ７２からの４本のレーザービームを被走
査面７３上で走査させるため、レーザービームを
振る光偏向素子７４と、この光偏向素子７４から
のレーザービームの光路を変化させ被走査面７３
上に導く反射鏡７５とから成る。被走査面は、円
柱状の感光体であり、レーザービームの走査方向
と直角方向へ回転する。 レーザービーム出力装置７１は、その断面図で
ある第１０図に示されるように、４個の半導体レ
ーザー７６とコリメートレンズ７７とを収納した
レーザービーム出力部７８と、このレーザービー
ム出力部７８が嵌合した筒状の支持体７９と、こ
の支持体７９に嵌され光学素子８０が収納された
光学素子収納部８１とから成る。但し、レーザー
ビーム部７８及び光学素子収納部８１とは、貫通
孔が設けられており、レーザービームの進行を阻
害しないようになつている。又、このレーザービ
ーム出力装置７１は、光軸に対して回動可能と設
ける点も後述のように特徴である。 さて、半導体レーザーは、良く知られているよ
うに、半導体集積回路技術を用いて、ウエハ上に
複数個同時に形成後、個々に切断され得られてい
る。この実施例に用いる４個の半導体レーザー７
６は、このウエハを個々に切断することなく４個
ずつチツプ９１として切り出して用いる。この
時、発光源の間隔は、300μｍである。又、それ
ぞれのレーザーの電極は電気的に分離されてい
る。このようなチツプ９１を、第１１図に示され
るように、ヒートシンク９２上に設ける。そし
て、チツプ９１上の電極にリード線９３を接続す
る。このリード線９３には、図示しない変調器に
より画像信号に応じて調整された電気信号が供給
される。 このような半導体レーザー７６からのレーザー
光は、前述の実施例と同様に広がり、コリメート
レンズ７７に入射される。このコリメートレンズ
７７は、開口が2.4mm、焦点距離ｆが8.4mmであ
り、レーザー半導体７６の発光面から8.4mmの距
離の位置に設けられる。 従つて、このコリメートレンズ７７に入射され
る４個の広がつたレーザー光は、４本の平行光束
となつて出射される。但し、これら４本の平行光
束は、コリメートレンズの直後ではその光路が分
離せず、混在している。そこで、前述の実施例の
ように、コリメートレンズ７７に対して(1)式で定
まる距離ｘの位置より、やや遠くに光学素子８０
を設ける。この実施例ではｘ＝68mmとなる。 光学素子８０は前述の実施例と同様に、光学ガ
ラスからできている。この光学素子８０は、第１
２図に示されるように、平らな入射面１００と、
この入射面１００と対向した第１乃至第４の出射
面１０１，１０２，１０３，１０４と、これらの
入射面１００及び第１乃至第４の出射面１０１，
１０２，１０３，１０４と辺を共有する第５乃至
第８の面１０５，１０６，１０７，１０８を有す
る。第１乃至第４の出射面１０１，１０２，１０
３，１０４は、対称に形成されている。 この光学素子８０の形状で、特定される数値
は、第１乃至第４の出射面１０１，１０２，１０
３，１０４の形状（傾き）である。第１又は第４
の出射面１０１，１０４と入射面１００のなす角
Ａ＝6゜00′47″、第２又は第３の出射面１０２，１
０３と入射面１００のなす角Ｂ＝2゜00′32″、第２
及び第３の出射面１０２，１０３の入射面１００
と平行方向の長さＬ＝2.5mmである。 このような光学素子８０に入射する４本の平行
光束は、前述のような配置によつて、入射面１０
０に於いて、空間的に分離されている。４本の平
行光束は、入射面と出射面で屈折される。その結
果４本の平行光束は、光学素子８０によつて、そ
れぞれ平行光束のまま、方向が揃えられる。但
し、各平行光束は、完全に向きが揃つて互いに平
行となるのではなく狭まり気味になる。例えば、
この実施例の集束レンズ７２はその焦点距離ｆ＝
600mmであるが、この時には、第１及び第４の出
射面１０１，１０４からの平行光束は、光軸に対
して、±0.0250mrad、第２及び第３の放射面１０
２，１０３からの平行光束は、光軸に対して±
0.0833mradの方向に進行しており、多少狭まり
気味である。 このような光学素子８０に対して、光学素子収
納部８１は、第１４図に示されるように、光学素
子８０を挿入固定しうる貫通孔が設けられてい
る。 さて、光学素子８０からの４本の平行光束は、
第９図に示されるように、集束レンズ７２によつ
て、被走査面７３上に集束される。前述したよう
に、４本の平行光束は、互に非平行で、収束レン
ズ７２に入射するので、被走査面７３上で４個の
スポツトが得られ、走査線を形成する。 以上のような系において、一体構造の光学素子
８０の出射面の角度（プリズム角度と呼ぶ）によ
つて、光束の方向が決定されるので、従来のよう
に複数の光束毎に光学的調整を行う必要がなく、
装置組立が非常に簡単に行える。しかし、製造段
階でプリズム角度がずれていたり、走査光学系の
各部の設定値がずれていると、走査線間隔が設定
値からずれてしまう。このような場合には、装置
組立が終了した時点で、レーザービーム出力装置
７１を光軸を軸として第９図の矢印１０９に示さ
れる方向に回動させればよい。すると、半導体レ
ーザー７６、コリメートレンズ７７、光学素子８
０とが同一の位置関係のまま傾く。従つて、第１
６図ａに示されるような４個の半導体レーザーの
発光点１１０，１１１，１１２，１１３の並び
は、第１６図ｂに示されるように傾き、これらの
発光点１１０，１１１，１１２，１１３からのレ
ーザー光は、実質上その間隔が狭まる。よつて、
走査線間隔の補正が可能となる。又、レーザービ
ーム出力装置７１を傾けることによつて、走査線
間隔を調整できるという特徴にもつながる。 〔発明の変形例〕 この発明は、以上の実施例に何ら限定されな
い。例えば、第１７図に示されるように、レーザ
ービーム出力装置７１からの複数のレーザー光束
を第１及び第２のレンズ１２０，１２１、反射鏡
７５を介して、被走査面７３上に走査させてもよ
い。この場合第１及び第２のレンズ１２０，１２
１で、光束を拡大した上で集束する。 又、第１８図に示されるように振動鏡１３０を
用いて光束を偏向しても良い。この時、振動鏡１
３０には、ウオブルがあるので、対策として反射
鏡を用いず、凹面鏡１３１を用いる。即ち、前述
の原因により、第１９図に示されるようにガルバ
ノミラー１３０の回転軸が実質上倒れてしまう
と、入射光束１４０は、この入射光束１４０を含
む水平面内には反射せず、垂直方向にずれる。こ
のような光束に対し、ガルバノミラー１３０への
入射光束１４０及び反射光束１４１によつて規定
される平面（以下第１の平面と呼ぶ）内では、凹
となつている凹面鏡を用いて、反射光束１４１を
同一走査線上に収束させる。但し、凹面鏡１３０
は前述の平面と垂直な面（以下第２の平面と呼
ぶ）内では、直線状の鏡面である。 この場合、ガルバノミラー１３０に入射させる
平行光束は、第１及び第２の円筒（cylindrical）
レンズ１３２，１３３を用いて集束させる。第１
の円筒レンズ１３２は、第１の平面に沿つた方向
にふくらんでおり、光束をこの方向に集束させ
る。第２の円筒レンズ１３３は、第２の平面に沿
つた方向にふくらんでおり、光束をこの方向に集
束させ、被走査面７３上で集光させる。 このようにすることにより、ガルバノミラー１
３０に基づくウオブルを補正することができる。
この光学系を２つの面の方向を合わせて図示する
と第２０図に示されるように、複数の光源２００
と、この光源２００からのレーザー光を略平行に
するコリメートレンズ２０１と、このコリメート
レンズ２０１からの光束を方向によつて集束させ
る円筒凸レンズ２０２及び円筒凹レンズ２０３
と、この円筒凹レンズ２０３からの光束を集束さ
せる集束レンズ２０４と、この集束レンズ２０４
からの光束を振る振動鏡２０５と、この振動鏡２
０５からの光束を被走査面２０６に照射させる円
筒形凹面鏡２０７とから成る。ここで円筒形凹面
鏡２０７の位置は重要であり、被走査面２０６上
のスポツトサイズの変化をより小さくするため
に、振動鏡２０５と、被走査面２０６との距離の
２分の１より被走査面２０６に近づける。 又、以上の実施例では、光学素子に入射する複
数の光束は平行で、放射される各光束を相互を非
平行とし狭まり気味としたが、広がり気味にして
もよい。又入射光束を平行にせず、各放射光束相
互を平行としてもよい。又、この時、各放射光束
を非平行としてもよい。これらの選択は、コリメ
ートレンズの位置の選択によつて実現される。光
源とコリメートレンズとの間の距離をコリメート
レンズの焦点距離と同一にすると、コリメートレ
ンズからの光束は平行となる。又焦点距離と異な
る位置におくと光束は非平行となる。 光学素子の形状は、実施例に示したように入射
面が平面で、放射面が傾いている場合に限らず、
入射面が平面でなく、カツトされていて、放射面
が平面もよい。要は、入射した複数光束をそれぞ
れの光束の広がり角をかえず別々の方向に放射す
る構造であればよい。 又、光学素子の位置は(1)式によつて規定される
位置でなくともよく、コリメートレンズからの各
光束が分離されている位置ならどこでもよい。さ
らに遠い位置でもよい。その場合はその位置に応
じた光学素子の設計を行なう。 又、光源は半導体レーザーに限るものではな
い。レンズを介し点光源とすればよい。 半導体レーザー等の光源は実施例のように構成
せず、独立の光源を単に並置してもよい。その間
隙は300μｍにかぎるものでない。又、各光源か
らの光ビームを異なつたキヤリアの周波数で変調
させるなどの方法により、書き込み用でなく、読
み出し用の複数光束走査装置としても用いること
ができる。集束レンズと偏向素子の位置関係は限
定されず、逆でもよい。 要するに、この発明の趣旨を逸脱しない限り、
どのような変形をも含むのである。
査装置に関する。 〔発明の技術的背景及びその問題点〕 高速、高印字のプリンタとしてレーザープリン
タが有力である。このレーザープリンタの走査装
置は、第１図に示されるように、光源１１からの
光束を、コリメートレンズ１２により平行にし、
集束レンズ１３で集束させ回転多面鏡１４によつ
て第２図に示されるように面１５上を走査させて
いる。この時、光源１１と面１５上とは、コリメ
ートレンズ１２及び集束レンズ１３によりほぼ結
像関係にある。 このような装置において、回転多面鏡１４の回
転が、面１５上での走査に対応している。従つ
て、高速走査を行うには、回転多面鏡１４の回転
を高速にする必要があるる。しかし、高速回転多
面鏡１４は高価である。更に、高速回転を安定
に、かつ、正確に行わないと、高速走査は実現で
きたとしても、走査が正確に行われない。当然な
がら低速回転ならば、回転多面鏡１４の制御は、
容易に正確に行い得る。 又、等価的に高速走査を実現するために、複数
光束を用いることが提案されている。例えば、第
３図に示されるように３本の接近した光束を回転
多面鏡１４による偏向方向と直角方向に並べて入
射することにより回転多面鏡１４の一面分の回転
により３本の走査線を得ることができる。即ち、
同一の回転多面鏡１４を用いて、より高速の走査
が得られる。又、同一の走査速度を得るには、よ
り低速回転の回転多面鏡１４を用いることができ
る。 この場合、回転多面鏡１４の開口は、３本の光
束を収容する大きさが必要であるが、回転多面鏡
１４による偏向方向、この方向は回転多面鏡１４
の回転平面内である、と直角な方向に広さがあれ
ばよく、これによる回転多面体１４の回転につい
ての性能低下は少ない。 ところで、単純に光源を並べようとすると光源
の設置に問題がある。何故なら、光源と走査面と
は結像関係にあるから、光源が1μｍの大きさで
あり、100μｍのピツチで走査線を得ようとする
と、ほぼ走査線ピツチに等しい走査スポツトとし
たいので、倍率は100倍になり、逆に走査ピツチ
から光源は1μｍで並べる必要があることになる。
これは実現不可能に近い。 そこで、従来、複数光束を得る技術として、第
４図に示されるように、３つの光源１１を物理的
可能な距離に並べ、これらを独立なコリメートレ
ンズ１２によつて独立な平行光束とし、１対の鏡
１６ａ，１６ｂによつて光路を変更し、近接した
３本の平行光束１７ａ，１７ｂ，１７ｃを得る技
術がある。 しかしながらこのような技術によると、コリメ
ートレンズが光源毎に必要になること、光学系が
大きくなること、そして光軸調整が難しく、時間
がかかつてしまうなどの問題があつた。 〔発明の目的〕 この発明は、以上の欠点を除去し、簡単な構成
で、しかも小型な複数光束走査装置を提供するこ
とを目的とする。 〔発明の概要〕 この発明では、複数の半導体レーザ（光源）か
らの光束を１個のコリメートレンズ（第１のレン
ズ）によつて、各々略平行にし、これらの平行光
束が分離される位置に１個のプリズム状の光学素
子を設け、この光学素子からの複数の光束の方向
をほぼ揃える。そして、これらの複数の光束を集
束レンズ（第２レンズ）により被走査面上で複数
の光スポツトとし偏向素子を介して走査させる。 〔発明の効果〕 この発明によれば、光束の方向と光束の径とを
各々独立に設定し、所定の複数光束が形成できる
ため、光学的調整が非常に容易で、また装置が小
型で安価・安定となる。 〔発明の実施例〕 次に、この発明の実施例を図面に従つて説明す
る。まずこの実施例では、３本の光束によつて同
時走査を行う複数光束走査装置について説明す
る。 第５図に示されるようにこの複数光束走査装置
は、３つの半導体レーザー光源５１ａ，５１ｂ，
５１ｃと、この３つの半導体レーザー光源５１
ａ，５１ｂ，５１ｃからのレーザー光の各々を平
行光束にするコリメートレンズ５２と、このコリ
メートレンズ５２からの平行光束の光路を略平行
にする光学素子５３と、この光学素子からの略平
行光束の各々を集束させる集束レンズ５４と、こ
の集束レンズ５４からの光束が振動鏡５５を介し
て走査される被走査面５６とから成る。 ３つの半導体レーザー５１ａ，５１ｂ，５１ｃ
は、300μｍの間隔で設けられている。（この間隔
300μｍの実現性については後述する。）これらの
半導体レーザー５１ａ，５１ｂ，５１ｃは独立に
出力の強度を変化させ得る。半導体レーザー５１
ａ，５１ｂ，５１ｃから出力されるレーザー光
は、発光開口が小さいので回折によつて広がる。
従つて、半導体レーザー５１ａ，５１ｂ，５１ｃ
からのレーザー光は、それぞれコリメートレンズ
５２の入射開口を覆う。このコリメートレンズ５
２は、開口が３mmで、焦点距離が５mmである。 第６図に示されるように、光源はコリメートレ
ンズ５２の前焦点面に置かれているので、コリメ
ートレンズ５２を通過したレーザー光は、各々平
行光束となる。しかし、コリメートレンズ５２を
通過したそれぞれの光束の方向は、それぞれの半
導体レーザー５１ａ，５１ｂ，５１ｃの光軸から
の距離ａに対応して異なる。従つてある距離だけ
離れると、各々の光束を分離することができる。
３つの光束が分離されるコリメートレンズ５２か
らの距離をｘmmとする。コリメートレンズ５２を
通過した光束は、コリメートレンズ５２の開口Ｄ
によつて制限された平行光束である。そこでコリ
メートレンズ５２を通過した平行光束の広がり
は、開口Ｄと同一であると見なせる。 よつて、ｘは ｘ＝f.D／ａ ……(1) となる。 この実施例では、(1)式によつて決定される位置
に光学素子５３を設ける。この光学素子５３は、
一般のプリズムと同様の物質からできている。即
ち、第７図に示されるように、直方体形状の光学
ガラスから、対向する１対の辺の各々を含むよう
に切り落とす。従つて、この光学素子５３は、レ
ーザービームが入射する第１の面５３ａと、この
第１の面５３ａに対向した第２乃至第４の面５３
ｂ，５３ｃ，５３ｄと、第１の面５３ａ及び第２
の面５３ｂと辺を共有する第５の面５３ｅと、こ
の第５の面５３ｅに対向し、第１の面５３ａ及び
第４の面５３ｄと辺を共有する第６の面５３ｆ
と、第１乃至第６の面５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，
５３ｄ，５３ｅ，５３ｆと辺を共有し対向する第
７及び第８の面５３ｇ，５３ｈという８面を有す
る。ここで第２乃至第４の面５３ｂ，５３ｃ，５
３ｄは、レーザービームが出射する面である。第
３の面５３ｃは、第１の面５３ａと平行であり、
この第３の面５３ｃに対して第２及び第４の面５
３ｂ，５３ｄは、対称に設けられる。第３の面５
３ｃは、第１の面５３ａと平行な方向の長さが
3.0mmである。第１の面５３ａと、第２又は第４
の面５３ｂ，５３ｄとのなす角αは6゜50′である。
第２及び第４の面５３ｂ，５３ｄの大きさは、第
３の面５３ｃ以上であればよく特に問題とならな
い。 このような光学素子５３に光学系の構成できま
る異なる角度で入射した３本の光束は、ほぼ向き
が揃えられて出射される。厳密には３本の光束の
関係は互いに狭まり気味となる。この狭まり角に
よつて走査面５６上でレーザービームは走査線間
隔分だけ分離した３本の走査線となる。もし、複
数の平行光束が完全に平行となつて集束レンズ５
４に入射すると一点に集まつてしまい、３本の走
査線とならない。 光学素子５３を通過した光は、集束レンズ５４
によつて集束され被走査面５６上で光スポツトと
なる。この時、被走査面５６上で走査線のピツチ
は100μｍであり、振動鏡５５の振動により走査
される。 このように、この実施例では、複数光束を用い
て走査を行つているにも拘らず、コリメートレン
ズ５２は１個でよく、しかも１個の光学素子５３
の構造によつて光束の方向が決定されるので、微
妙な調整が不要となる。又、光学素子５３の製造
に関しては現在の技術水準では問題はない。 以上説明したように、高速走査を実現するため
にこの発明では複数光束を用いる場合の光束の方
向（被走査面での間隔）と絞り具合（被走査面で
のスポツトの径）との関係をプリズム状の光学素
子５３と集光レンズ５４とを設ける構成を採用す
ることによつて光学的な複雑な調整を行わずに設
定できるようにしたものである。すなわち走査面
での、いわゆる各光束のピツチと径とを独立に規
定できるようにしたものである。 〔発明の第２の実施例〕 次に、４本の光束を用いて走査を行う装置につ
いて説明する。この実施例は、レーザープリンタ
に関する。ここでのレーザープリンタは、第９図
に示されるように、画像情報に応じて出力のレー
ザー光の強度が変調され、ほぼ平行な４本の光束
を出力するレーザービーム出力装置７１と、この
レーザービーム出力装置７１からの４本のレーザ
ービームを集束させる集束レンズ７２と、この集
束レンズ７２からの４本のレーザービームを被走
査面７３上で走査させるため、レーザービームを
振る光偏向素子７４と、この光偏向素子７４から
のレーザービームの光路を変化させ被走査面７３
上に導く反射鏡７５とから成る。被走査面は、円
柱状の感光体であり、レーザービームの走査方向
と直角方向へ回転する。 レーザービーム出力装置７１は、その断面図で
ある第１０図に示されるように、４個の半導体レ
ーザー７６とコリメートレンズ７７とを収納した
レーザービーム出力部７８と、このレーザービー
ム出力部７８が嵌合した筒状の支持体７９と、こ
の支持体７９に嵌され光学素子８０が収納された
光学素子収納部８１とから成る。但し、レーザー
ビーム部７８及び光学素子収納部８１とは、貫通
孔が設けられており、レーザービームの進行を阻
害しないようになつている。又、このレーザービ
ーム出力装置７１は、光軸に対して回動可能と設
ける点も後述のように特徴である。 さて、半導体レーザーは、良く知られているよ
うに、半導体集積回路技術を用いて、ウエハ上に
複数個同時に形成後、個々に切断され得られてい
る。この実施例に用いる４個の半導体レーザー７
６は、このウエハを個々に切断することなく４個
ずつチツプ９１として切り出して用いる。この
時、発光源の間隔は、300μｍである。又、それ
ぞれのレーザーの電極は電気的に分離されてい
る。このようなチツプ９１を、第１１図に示され
るように、ヒートシンク９２上に設ける。そし
て、チツプ９１上の電極にリード線９３を接続す
る。このリード線９３には、図示しない変調器に
より画像信号に応じて調整された電気信号が供給
される。 このような半導体レーザー７６からのレーザー
光は、前述の実施例と同様に広がり、コリメート
レンズ７７に入射される。このコリメートレンズ
７７は、開口が2.4mm、焦点距離ｆが8.4mmであ
り、レーザー半導体７６の発光面から8.4mmの距
離の位置に設けられる。 従つて、このコリメートレンズ７７に入射され
る４個の広がつたレーザー光は、４本の平行光束
となつて出射される。但し、これら４本の平行光
束は、コリメートレンズの直後ではその光路が分
離せず、混在している。そこで、前述の実施例の
ように、コリメートレンズ７７に対して(1)式で定
まる距離ｘの位置より、やや遠くに光学素子８０
を設ける。この実施例ではｘ＝68mmとなる。 光学素子８０は前述の実施例と同様に、光学ガ
ラスからできている。この光学素子８０は、第１
２図に示されるように、平らな入射面１００と、
この入射面１００と対向した第１乃至第４の出射
面１０１，１０２，１０３，１０４と、これらの
入射面１００及び第１乃至第４の出射面１０１，
１０２，１０３，１０４と辺を共有する第５乃至
第８の面１０５，１０６，１０７，１０８を有す
る。第１乃至第４の出射面１０１，１０２，１０
３，１０４は、対称に形成されている。 この光学素子８０の形状で、特定される数値
は、第１乃至第４の出射面１０１，１０２，１０
３，１０４の形状（傾き）である。第１又は第４
の出射面１０１，１０４と入射面１００のなす角
Ａ＝6゜00′47″、第２又は第３の出射面１０２，１
０３と入射面１００のなす角Ｂ＝2゜00′32″、第２
及び第３の出射面１０２，１０３の入射面１００
と平行方向の長さＬ＝2.5mmである。 このような光学素子８０に入射する４本の平行
光束は、前述のような配置によつて、入射面１０
０に於いて、空間的に分離されている。４本の平
行光束は、入射面と出射面で屈折される。その結
果４本の平行光束は、光学素子８０によつて、そ
れぞれ平行光束のまま、方向が揃えられる。但
し、各平行光束は、完全に向きが揃つて互いに平
行となるのではなく狭まり気味になる。例えば、
この実施例の集束レンズ７２はその焦点距離ｆ＝
600mmであるが、この時には、第１及び第４の出
射面１０１，１０４からの平行光束は、光軸に対
して、±0.0250mrad、第２及び第３の放射面１０
２，１０３からの平行光束は、光軸に対して±
0.0833mradの方向に進行しており、多少狭まり
気味である。 このような光学素子８０に対して、光学素子収
納部８１は、第１４図に示されるように、光学素
子８０を挿入固定しうる貫通孔が設けられてい
る。 さて、光学素子８０からの４本の平行光束は、
第９図に示されるように、集束レンズ７２によつ
て、被走査面７３上に集束される。前述したよう
に、４本の平行光束は、互に非平行で、収束レン
ズ７２に入射するので、被走査面７３上で４個の
スポツトが得られ、走査線を形成する。 以上のような系において、一体構造の光学素子
８０の出射面の角度（プリズム角度と呼ぶ）によ
つて、光束の方向が決定されるので、従来のよう
に複数の光束毎に光学的調整を行う必要がなく、
装置組立が非常に簡単に行える。しかし、製造段
階でプリズム角度がずれていたり、走査光学系の
各部の設定値がずれていると、走査線間隔が設定
値からずれてしまう。このような場合には、装置
組立が終了した時点で、レーザービーム出力装置
７１を光軸を軸として第９図の矢印１０９に示さ
れる方向に回動させればよい。すると、半導体レ
ーザー７６、コリメートレンズ７７、光学素子８
０とが同一の位置関係のまま傾く。従つて、第１
６図ａに示されるような４個の半導体レーザーの
発光点１１０，１１１，１１２，１１３の並び
は、第１６図ｂに示されるように傾き、これらの
発光点１１０，１１１，１１２，１１３からのレ
ーザー光は、実質上その間隔が狭まる。よつて、
走査線間隔の補正が可能となる。又、レーザービ
ーム出力装置７１を傾けることによつて、走査線
間隔を調整できるという特徴にもつながる。 〔発明の変形例〕 この発明は、以上の実施例に何ら限定されな
い。例えば、第１７図に示されるように、レーザ
ービーム出力装置７１からの複数のレーザー光束
を第１及び第２のレンズ１２０，１２１、反射鏡
７５を介して、被走査面７３上に走査させてもよ
い。この場合第１及び第２のレンズ１２０，１２
１で、光束を拡大した上で集束する。 又、第１８図に示されるように振動鏡１３０を
用いて光束を偏向しても良い。この時、振動鏡１
３０には、ウオブルがあるので、対策として反射
鏡を用いず、凹面鏡１３１を用いる。即ち、前述
の原因により、第１９図に示されるようにガルバ
ノミラー１３０の回転軸が実質上倒れてしまう
と、入射光束１４０は、この入射光束１４０を含
む水平面内には反射せず、垂直方向にずれる。こ
のような光束に対し、ガルバノミラー１３０への
入射光束１４０及び反射光束１４１によつて規定
される平面（以下第１の平面と呼ぶ）内では、凹
となつている凹面鏡を用いて、反射光束１４１を
同一走査線上に収束させる。但し、凹面鏡１３０
は前述の平面と垂直な面（以下第２の平面と呼
ぶ）内では、直線状の鏡面である。 この場合、ガルバノミラー１３０に入射させる
平行光束は、第１及び第２の円筒（cylindrical）
レンズ１３２，１３３を用いて集束させる。第１
の円筒レンズ１３２は、第１の平面に沿つた方向
にふくらんでおり、光束をこの方向に集束させ
る。第２の円筒レンズ１３３は、第２の平面に沿
つた方向にふくらんでおり、光束をこの方向に集
束させ、被走査面７３上で集光させる。 このようにすることにより、ガルバノミラー１
３０に基づくウオブルを補正することができる。
この光学系を２つの面の方向を合わせて図示する
と第２０図に示されるように、複数の光源２００
と、この光源２００からのレーザー光を略平行に
するコリメートレンズ２０１と、このコリメート
レンズ２０１からの光束を方向によつて集束させ
る円筒凸レンズ２０２及び円筒凹レンズ２０３
と、この円筒凹レンズ２０３からの光束を集束さ
せる集束レンズ２０４と、この集束レンズ２０４
からの光束を振る振動鏡２０５と、この振動鏡２
０５からの光束を被走査面２０６に照射させる円
筒形凹面鏡２０７とから成る。ここで円筒形凹面
鏡２０７の位置は重要であり、被走査面２０６上
のスポツトサイズの変化をより小さくするため
に、振動鏡２０５と、被走査面２０６との距離の
２分の１より被走査面２０６に近づける。 又、以上の実施例では、光学素子に入射する複
数の光束は平行で、放射される各光束を相互を非
平行とし狭まり気味としたが、広がり気味にして
もよい。又入射光束を平行にせず、各放射光束相
互を平行としてもよい。又、この時、各放射光束
を非平行としてもよい。これらの選択は、コリメ
ートレンズの位置の選択によつて実現される。光
源とコリメートレンズとの間の距離をコリメート
レンズの焦点距離と同一にすると、コリメートレ
ンズからの光束は平行となる。又焦点距離と異な
る位置におくと光束は非平行となる。 光学素子の形状は、実施例に示したように入射
面が平面で、放射面が傾いている場合に限らず、
入射面が平面でなく、カツトされていて、放射面
が平面もよい。要は、入射した複数光束をそれぞ
れの光束の広がり角をかえず別々の方向に放射す
る構造であればよい。 又、光学素子の位置は(1)式によつて規定される
位置でなくともよく、コリメートレンズからの各
光束が分離されている位置ならどこでもよい。さ
らに遠い位置でもよい。その場合はその位置に応
じた光学素子の設計を行なう。 又、光源は半導体レーザーに限るものではな
い。レンズを介し点光源とすればよい。 半導体レーザー等の光源は実施例のように構成
せず、独立の光源を単に並置してもよい。その間
隙は300μｍにかぎるものでない。又、各光源か
らの光ビームを異なつたキヤリアの周波数で変調
させるなどの方法により、書き込み用でなく、読
み出し用の複数光束走査装置としても用いること
ができる。集束レンズと偏向素子の位置関係は限
定されず、逆でもよい。 要するに、この発明の趣旨を逸脱しない限り、
どのような変形をも含むのである。
第１図乃至第４図は従来例を示す図、第５図乃
至第２０図は実施例を示す図である。 ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，７６……光源、５
２，７７……コリメートレンズ、５３，８０……
光学素子、５４，７２……集束レンズ、５５，７
４……偏向素子。
至第２０図は実施例を示す図である。 ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，７６……光源、５
２，７７……コリメートレンズ、５３，８０……
光学素子、５４，７２……集束レンズ、５５，７
４……偏向素子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数の光束を用いて被走査面上を走査する複
数光束走査装置において、 複数の半導体レーザを走査方向と直角方向に対
応する方向に配列してなる光源と、 この光源からの各々の光束をほぼ平行にする１
個の第１のレンズ素子と、 この第１のレンズ素子からの各光束が分離され
た位置に入射面が設けられ、入射された各光束の
光軸をほぼ平行にして出射させる１個のプリズム
状の光学素子と、 この光学素子からの各光束を前記被走査面上で
所定の径に絞り込む第２のレンズ素子と、 この第２のレンズ素子からの各光束の方向を変
化させて前記被走査面上で走査させるための偏向
素子とを有し、 前記被走査面上で走査する前記複数の光束の間
隔及び径を独立に規定することを特徴とする複数
光束走査装置。 ２ 光学素子は、光束の入射または出射する面が
平面であり、この平面に対向してそれぞれが所定
の傾きを有し、且つ入射または出射する面が入射
光束数に応じた数を有していることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の複数光束走査装置。 ３ 第１のレンズ素子および第２のレンズ素子
は、各々コリメートレンズおよび集束レンズで構
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の複数光束走査装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57073369A JPS58192015A (ja) | 1982-05-04 | 1982-05-04 | 複数光束走査装置 |
| US06/488,807 US4547038A (en) | 1982-05-04 | 1983-04-26 | Apparatus for scanning a plane with light beams |
| DE8383302406T DE3370197D1 (en) | 1982-05-04 | 1983-04-28 | Apparatus for scanning a plane with light beams |
| EP83302406A EP0093583B1 (en) | 1982-05-04 | 1983-04-28 | Apparatus for scanning a plane with light beams |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57073369A JPS58192015A (ja) | 1982-05-04 | 1982-05-04 | 複数光束走査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58192015A JPS58192015A (ja) | 1983-11-09 |
| JPH0370205B2 true JPH0370205B2 (ja) | 1991-11-06 |
Family
ID=13516189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57073369A Granted JPS58192015A (ja) | 1982-05-04 | 1982-05-04 | 複数光束走査装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4547038A (ja) |
| EP (1) | EP0093583B1 (ja) |
| JP (1) | JPS58192015A (ja) |
| DE (1) | DE3370197D1 (ja) |
Families Citing this family (42)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60220308A (ja) * | 1984-04-17 | 1985-11-05 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光ビ−ム走査装置 |
| FR2571195B1 (fr) * | 1984-09-28 | 1987-01-09 | Europ Propulsion | Procede et dispositif de restitution d'images par balayage suivant des lignes successives d'un support photosensible a l'aide d'un faisceau lumineux module |
| JPS61254927A (ja) * | 1985-05-13 | 1986-11-12 | ゼロツクス コ−ポレ−シヨン | 離散形光学イメ−ジバ−装置 |
| JP2561911B2 (ja) * | 1985-12-20 | 1996-12-11 | 富士ゼロックス株式会社 | マルチビ−ムレ−ザ走査装置 |
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