JPH06331913A - ２ビーム光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２個の半導体レーザを用いて感光体上に２ビ
ーム同時走査を行なう２ビーム光走査装置において、主
走査方向ビームと副走査方向ビームとを別々に容易な調
整で高精度にビーム位置調整を行なう。 【構成】 ２組の半導体レーザ１Ａ，１Ｂとビーム整形
用光学系２Ａ，２Ｂとを有し、ビーム合成プリズム３に
より前記２つのビームを合成し、偏向器６、結像光学系
により感光体10面上に２ラインを同時に走査して書き込
みを行なう２ビーム光走査装置において、前記ビーム整
形用光学系２Ａ，２Ｂと、前記ビーム合成プリズム３と
の間に、書き込み主走査方向および副走査方向の各ビー
ム位置を調整するプリズム14，15を設けたことを特徴と
する２ビーム光走査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザプリンタ等の
光書き込み装置に関し、特に２個の半導体レーザを使用
して、２ライン同時に、２つのビームを走査する２ビー
ム光走査に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーザビーム記録を行なうための
光走査光学系において、高速走査を達成しようとすれ
ば、偏向ミラー（ポリゴンミラー等）の回転速度を早め
る必要が生じ、エアーベアリング等の高精度の製造技術
が不可欠となり、コスト高になる問題点がある。

【０００３】一方、特開昭54-158251号公報に開示され
るように、半導体レーザの発光部を複数個使用して、複
数本の走査線を同時に走査する方式も知られている。し
かし、走査線のピッチを制御するために、発光部間の距
離間隔を精密に調整して配置する必要がある。更には、
これらの発光部の配列方向の角度制御を精密に行なう必
要があり、そのために高精度の調整機構が不可欠とな
る。

【０００４】また、特開昭58-68016号公報に開示された
走査光学系は、副走査方向の走査線ピッチを可変にした
ものであり、特開昭63-50809号公報に開示された光書き
込み装置は、副走査方向の走査光路を２個の調整ねじを
使用して調整するものである。

【０００５】さらに、特開昭62-86324号公報に開示され
たものは、コリメータユニット自体の位置調整を行なう
２ビームレーザプリンタに関するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】２ビーム光走査装置に
おいては、上記副走査方向の走査線ピッチの調整と、主
走査方向ドットのインデックスからの距離調整とを行な
う必要がある。これら両走査方向の従来の調整方法は、
高精度な機構と、複雑な微調整を要していた。

【０００７】この発明の目的は、上述の従来例のように
高度の設計技術や高精度の製造技術あるいは調整機構を
必要とせずに、簡便な構造と方法により、高速化を実現
するとともに、主走査方向のインデックスからのドット
位置調整と、副走査方向の走査線ドットピッチを調整す
ることができる２ビーム光走査装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するこの
発明の２ビーム光走査装置は、２組の半導体レーザとビ
ーム整形用光学系を有し、ビーム合成プリズムにより前
記２つのビームを合成し、偏向器、結像光学系により感
光体面上に２ラインを同時に走査して書き込みを行なう
２ビーム光走査装置において、前記ビーム整形用光学系
と、前記ビーム合成プリズムとの間に、書き込み主走査
方向および副走査方向の各ビーム位置を調整するプリズ
ムを設けたことを特徴とするものである。

【０００９】また、この発明の２ビーム光走査装置は、
２組の半導体レーザとビーム整形用光学系を有し、ビー
ム合成プリズムにより前記２つのビームを合成し、偏向
器、結像光学系により感光体面上に２ラインを同時に走
査して書き込みを行なう２ビーム光走査装置において、
前記ビーム整形用光学系と、前記ビーム合成プリズムと
の間の少くとも一方に、ビーム位置調整プリズムを配置
し、該プリズムおよびプリズム保持枠体を揺動可能に保
持する回転軸と回転可能にする微調整手段を備えたこと
を特徴とするものである。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の２ビーム光走査装置を添付
図面に基いて説明する。

【００１１】図１はこの発明の２ビーム光走査装置の一
実施例を示す全体構成図である。

【００１２】図において、１Ａ，１Ｂは半導体レーザ、
２Ａ，２Ｂはコリメータレンズ（ビーム整形用光学
系）、３はビーム合成プリズム、４はアパーチャー、５
は第１シリンドリカルレンズ、６はポリゴンミラー、７
はｆθレンズ、８は第２シリンドリカルレンズ、９はミ
ラー、10は感光体ドラムをそれぞれ示している。なお、
11はタイミング検出用のミラー、12は同期検知器、13は
上記ポリゴンミラー６の駆動モータである。また、14は
主走査方向調整用の１組のプリズムセット、15は副走査
方向ピッチ調整用の１組のプリズムセットである。

【００１３】半導体レーザ１Ａから出射したビームは、
コリメータレンズ２Ａにより平行光になり、次いでビー
ム合成プリズム３に入射する。前記半導体レーザ１Ａに
対して直交配置された半導体レーザ１Ｂから出射したビ
ームも同様に、コリメータレンズ２Ｂにより平行光とな
り、その後、ビーム合成プリズム３に入射する。なお、
この半導体レーザ１Ｂから出射したビームは、副走査方
向には、前記半導体レーザ１Ａから出射したビームと所
定のピッチだけずらせて配置してある。上記両ビームは
アパーチャー４を通過し、第１結像光学系の第１シリン
ドリカルレンズ５を経てポリゴンミラー６に入射する。
この反射光は、ｆθレンズ、第２シリンドリカルレンズ
８から成る第２結像光学系を透過し、ミラー９を介して
感光体ドラム10面上に、所定のスポット径で、副走査方
向に所定ピッチずれた状態で、２ライン同時に走査す
る。なお、主走査方向は図示しない調整機構により、既
に微調整してある。

【００１４】１ライン毎の同期検知は、走査開始前の光
束をミラー11を介して第２結像光学系に導き、同期検知
器12に入射させる。

【００１５】図２は前記１組のプリズムセット14（15）
のビーム角度調整を説明する図である。図２（Ａ）に示
す従来の方法では、光路の振れ角θを得るためコリメー
タレンズ２Ａ（２Ｂ）を直接角度θだけ振らせるため、
コリメータレンズ２Ａ（２Ｂ）の正確な角度調整が困難
である。図２（Ｂ）は本発明による光路偏向方法を示
し、２枚のプリズム14Ａ，14Ｂから成る１組のプリズム
セット14をコリメータレンズ出射付近に配置し、該プリ
ズムセット14を角度αだけ回転させることにより光路を
所望の光路の振れ角θだけ振らせるようにした。

【００１６】図３は上述の２枚１組のプリズム14Ａ，14
Ｂから成るプリズムセット14の入射角に対する出射振れ
角の関係を説明する光路図である。

【００１７】１枚のプリズム14Ａの入射面（第１面）の
法線方向となす角度θ１から入射したビームは、該プリ
ズム14Ａの出射面（第２面）から出射して振れ角Ｘを形
成する。この振れ角Ｘの一般式は、次式（１），
（２），（３），（４）の連立式で得られる。

【００１８】 θ２＝Sin^-1（ｎ／Ｎ・Sinθ１） ・・・・（１） θ３＝Ａ１−θ２ ・・・・（２） θ４＝Sin^-1（Ｎ／ｎ・Sinθ３） ・・・・（３） Ｘ ＝（θ１−θ２）＋（θ４−θ３） ・・・・（４） ２枚のプリズム14Ａ，14Ｂを組にして用いた場合の振れ
角Ｙの一般式は、次式（５），（６），（７），
（８），（９）の連立式で得られる。

【００１９】 θ５＝Ａ１＋Ｂ−θ４ ・・・・（５） θ６＝Sin^-1（ｎ／Ｎ・Sinθ５） ・・・・（６） θ７＝Ａ２＋θ６ ・・・・（７） θ８＝Sin^-1（Ｎ／ｎ・Sinθ７） ・・・・（８） Ｙ ＝Ｘ＋（θ５−θ６）−（θ８−θ７） ・・・・（９） ここでＡ１，Ａ２は各プリズム14Ａ，14Ｂの頂角 Ｂは両プリズム14Ａ，14Ｂの各第１面のなす角 ｎは空気中の屈接率（＝１） Ｎはプリズムの屈折率（ＦＫ7,780nmで1.51072） ここでプリズム14Ａ，14Ｂの各頂角Ａ１，Ａ２をそれぞ
れ４°、両プリズム14A,14Ｂの各第１面のなす角度Ｂを
2.05°と設定し、プリズムセット14の回転角をαを10°
にしたとき、光路の振れ角θは0.065°となる。すなわ
ち、角度の倍率は、θ／α＝0.065/10＝0.0065となり、
従って、コリメータレンズ２Ａ（２Ｂ）の調整回転角θ
と、プリズムセット14の調整角αとの比、θ／αは１/1
00以下にすることができるから、微細な主走査方向の光
路調整を、２枚構成のプリズムセット14によって容易に
行なうことができる。また、同様にして副走査方向の光
路調整も、１組のプリズムセット15を回転させることに
よって、容易にピッチ調整を行なうことができる。

【００２０】図４は、この発明による２ビーム光走査装
置の要部平面図、図５は、主走査および副走査ビーム調
整用プリズムユニットを示し、図５（Ａ）は平面図、図
５（Ｂ）は左側面図、図５（Ｃ）は背面図をそれぞれ示
す。図６は副走査プリズムユニットの部分斜視図であ
る。

【００２１】前記２枚のプリズム15Ａ，15Ｂから成るプ
リズムセット15はホルダー16に収容されている。該ホル
ダー16は支軸17により揺動回転自在に指示されている。
該支軸17の軸端には、ホイール18が固定され、ウォーム
19の回転により減速従動回転する。上記ウォーム19に対
するホイールの達成比は、1/10〜1/20に設定してある。
該ウォーム19の軸端には、つまみ20が固定されている。

【００２２】上記つまみ20を手動または電動により回転
させることにより、その回転角βは、ウォーム19とホイ
ール18の減速比により減速されて、支軸17は減速された
減速回転角αで回転される。これにより支軸17と一体と
なすホルダー16および内蔵されるプリズムセット15は、
上下方向に揺動して微少な振れ角θによって移動され
る。従ってつまみ20の回転角は第１段のウォーム・ホイ
ール減速手段により1/20〜1/30に減速され、さらに第２
段のプリズムセット15の揺動により約1/100に減速され
て、1/2000〜1/3000の減速振れ角θの形成を達成する。
これによってつまみ20をゆっくり大きく回して、微少な
振れ角調整を高精度に行なうことができる。

【００２３】なお、上記ウォーム19とホイール18は、ワ
ンウェイ駆動伝達であるから、ホルダー16側から回転力
が加えられても、ウォーム・ホイール手段により抑止さ
れて回転することはなく、つまみ20により調整終了後に
は逆転防止ロックされて移動することはない。また、上
記ホルダー16にはばね21の一端が掛止されていて、ウォ
ーム・ホイール手段や他の伝達手段のバックラッシュ等
のガタを取り除くことができる。

【００２４】以上のように、半導体レーザ１Ｂから出射
したビームは副走査方向のピッチを、つまみ20により容
易に、かつ精密に調整することが可能になる。

【００２５】また、主走査方向の振れ角を調整するた
め、上記と同様の構成をさすウォーム・ホイール手段を
設けることにより、手動または電動により、光路の振れ
角を容易かつ高精度に行なうことができる。なお、図５
に示す主走査ビーム調整用プリズムユニットにおいて、
前記副走査ビーム調整用プリズムユニットと同じ機能を
有する部分には、同番号を付している。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の２ビー
ム光走査装置によれば、主走査方向および副走査方向の
各ビーム位置を調整するプリズムを設け、さらに該プリ
ズムを微動回転にする微調整手段を設けたことにより、
主走査方向ビームと副走査方向ビームとを、別々に容易
な調整で高精度にビーム位置調整することができるとい
う顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る２ビーム光走査装置の全体構成
図。

【図２】１組のプリズムセットのビーム角度調整を説明
する図。

【図３】１組のプリズムセットによる光路図。

【図４】この発明による２ビーム光走査装置の要部平面
図。

【図５】主走査および副走査ビーム調整用プリズムユニ
ットの平面図、左側面図および背面図。

【図６】副走査プリズムユニットの部分斜視図。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ 半導体レーザ ２Ａ，２Ｂ コリメータレンズ ３ ビーム合成プリズム ５ 第１シリンドリカルレンズ ６ ポリゴンミラー（偏向器） ７ ｆθレンズ ８ 第２シリンドリカルレンズ 10 感光体ドラム 12 同期検知器 13 駆動モータ 14 主走査方向調整用のプリズムセット 14Ａ，14Ｂ プリズム 15 副走査方向ピッチ調整用のプリズムセット 15Ａ，15Ｂ プリズム 16 ホルダー 17 支軸 18 ホイール 19 ウォーム 20 つまみ 21 ばね（弾性部材） θ，Ｘ，Ｙ 光路の振れ角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 真次 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２組の半導体レーザとビーム整形用光学
   系を有し、ビーム合成プリズムにより前記２つのビーム
   を合成し、偏向器、結像光学系により感光体面上に２ラ
   インを同時に走査して書き込みを行なう２ビーム光走査
   装置において、前記ビーム整形用光学系と、前記ビーム
   合成プリズムとの間に、書き込み主走査方向および副走
   査方向の各ビーム位置を調整するプリズムを設けたこと
   を特徴とする２ビーム光走査装置。
2. 【請求項２】 ２組の半導体レーザとビーム整形用光学
   系を有し、ビーム合成プリズムにより前記２つのビーム
   を合成し、偏向器、結像光学系により感光体面上に２ラ
   インを同時に走査して書き込みを行なう２ビーム光走査
   装置において、前記ビーム整形用光学系と、前記ビーム
   合成プリズムとの間の少くとも一方に、ビーム位置調整
   プリズムを配置し、該プリズムおよびプリズム保持枠体
   を揺動可能に保持する回転軸と回転可能にする微調整手
   段を備えたことを特徴とする２ビーム光走査装置。
3. 【請求項３】 前記微調整手段は、手動および／または
   電動により前記回転軸を回転可能にすることを特徴とす
   る請求項２に記載の２ビーム光走査装置。
4. 【請求項４】 前記微調整手段が、ウォームおよびホイ
   ールから成るワンウェー減速伝達手段であり、駆動側の
   ウォームに手動つまみ又は駆動源を接続し、従動側のホ
   イールに前記プリズム保持枠体の回転軸を接続したこと
   を特徴とする請求項２または３に記載の２ビーム光走査
   装置。
5. 【請求項５】 前記プリズム保持枠体に弾性部材を係合
   させ、前記ホイールを回転させる方向に付勢したことを
   特徴とする請求項４に記載の２ビーム光走査装置。