JPS5915218A - 光ビ−ム走査装置 - Google Patents

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】 本発明は光ビーム走査装置に関し、特に複数の光ビーム
を用いた光ビーム走査装置に関する。

光ビーム走査装置は通常、光源から放射される光を平行
光束にする光学系と、その平行光束を被走査面上に集光
させる光学系とこれら２つの光学系の中間に配置された
回転多面鏡等よりなり、回転多面鏡を回転させて光ビー
ムを振らせるようになっている。この種の装置は通常単
一の光ビームを用いているので、−回の掃引動作の間に
一本の走査線を掃引するだけであるが、複数の光ビー１
、を用いれば同時に複数本の走査線を掃引することがで
き、同一面積を走査するのに要する掃引動作の回数が単
一ビームの場合より少くてすみ、回転多面鏡の回転数を
低減させることができて、機械的な振動の減少、運動部
分の耐久性の向上環の効果が得られる。しかし、各走査
線は被走査ｍｊ上で結果的に隙間を生しないように掃引
する必要がある。このため複数の光ビームによって走査
する場合の走査方式に関して一回目の走査線の間に二回
目の走査線を入れるような提案がなされている。

他方光ビーム走査装置の光学系は光源を被走査面上に拡
大投影する光学系であって、］、　００倍程度の倍率を
有し、レーザプリンタ等の場合被走査面上の画素（ドツ
ト）の間隔は］、　ＯＯ／ｉ　７ｒｔ位であるから、複
数のビームを用いる場合、複数の光源の間隔は１００　
ｉｔ　ｍの］、　／　１００即ち１７ｚ　ｍ程度と云う
ことになシ、このように光源間の距離を近接させて配置
するしとは技術的にきわめて困鮒である。複数の光源を
近接させて配置する方法として半導体レーザアレイを用
いる方法があるが、この場合でも発光部の間隔は構造上
とか発熱上の制約から１００　ｐ　ｍ位が限度と考えら
れている。半導体レーザアレイのような光源を用いたと
しても通常の光ビーム走査装置の光学系を用いていたの
では、同時に掃引される複数の走査線の間隔は１゜ｍｍ
程度となって画素間隔１００μｍに比し余りにも犬き過
き、被走査面の位置決め誤差や送り誤差、振動等の影響
を受は易くなる。

本発明は複数の光ビームによって形成される走査線の間
隔をレーザ、プリンタ等のドツト間隔に等しいかそれよ
り余り大きくない程度に近接さぜ得るだめの光学系を提
供することを目的とするものである。

以下本発明を実施例によって詳述するが、それに先立っ
て光ビーム走査装置の基本的な構造を説明しておく。第
１図は最も簡単な型でｌａ、ｌｂ、］Ｃけ夫々光源、２
はコリメータレンズ、４はシ 回転多面鏡、６け辱θレンズ、′２は被走査面で３本の
線は走査線を示す。光源１から放射された光はコリメー
タレンズ２によって平行光束となって回転多面鏡に入射
する。回転多面鏡４は走査装置であって、矢印Ｘ（垂直
方向）を軸に回転せしめられて入射した平行光束を反射
し水平面内で振らせる。回転多面鏡４で反射された平行
光束は水平面内で振れなからｆθレンズ６によって被走
査面７上に収束せしめられ、同面上を走査する。第２図
（ｄ第１図の構造に回転多面鏡４の倒れ角補正、のだめ
の光学要素を（＝１加した型を示す。第１図の構成で回
転多面鏡４は工作精度２回転軸のがたつき等により正確
に見れば各鏡面は垂直軸と平行な理想位置かられ？か傾
いており、かつその傾きは各面毎に異っている。この傾
きは被走査面上で走査線の位置が各走査毎に上下方向に
変化すると云う結果をもたらす。この走査線の上ド方向
の位置の変化は回転多面鏡で反射された光か鏡面の傾き
の違いで上下方向に振れることによって起る。この回転
多面鏡の鏡面の傾きの影響を補正するのが倒れ角補正で
ある。／リントリカル３とトロイダルレンズ５とがこの
倒れ角補正用の光学要素である。

シリンドリカルレンズ３はコリメータレンズ２を透過し
た平行光束を回転多面鏡の鏡面−１−に走査方向と平行
（水平）な線状に収束させる。トロイダルレンズ５は垂
直面内の焦点がｆＯレンズ６の光軸と回転多面鏡４の鏡
面との交点に近い位置に設定しである。この交点は回転
多面鏡４の回転によって多少移動するが、はぼ定点とみ
なずことかでき、トロイダルレンズ５の焦点はこの交点
の移動線はトロイダルレンズ５の焦点位置を含んでいる
。

従って回転多面鏡の面の傾きの変化で反射光が上下に振
れても、その振れはシリンドリカルレンズ３の焦点側近
を中心に振れているので、トロイダ軸 ルレンズ５を透過した光はｆθレンズ６の光束と平行な
光束になって、ｆθレンズ６への入射点ノ高さが変化す
るだけである。ｆθレンズ６は光軸に平行な光を被走査
面に収束させるので、ｆθレンズ６への入射点の高さが
変化しても被走査面上の集光点の位置は動かない。これ
が倒れ角補正の作用である。

第３図、第４図は本発明の一実施例を説明する図で、第
１図に示した構成に立脚した実施例で、図は光路を真直
に展開した側面図である。光源は垂直（走査方向と直角
）方向に３個並んでおりｌａ、１ｂ、ｌｃの番号がつけ
である。これら３個の光源によって形成される３本の光
ビー１．．はその寸＼では第３図に示すＪ：うにｆθレ
ンズ６によ、つて被走査面７上に離れて収束せしめられ
る。そこでｆθレンズ６を出射した３本の光ビームに対
して鏡８ａ、８ｂ、８ｃを挿入し、被走査面である円筒
７゛上に折返し反射させ、７“上で所定の間隔例えば１
００　）ｔ　ｍだけ離して３本の光ビームを集束させた
ものである。走査方向は第４図で図の紙面に垂直である
から鏡８ａ〜８　ｃ　（ｄ−、図の紙面に垂直の方向に
長い形をしている。第５図ｄ：第１図の型における他の
実施例で上下の２光束に対［７てｆθレンズ６の光軸と
平行に平面鏡８“ａ、８“Ｃを設けて図のように集光さ
せたものである。飛んで第８図は第５図の実施例で平面
鏡８’ａ、　　８“Ｃが大きな面積を要する不利を有す
るのを改善するため平面鏡８’ａ、　　８’ｃの代りに
プリズム９ａ及び９Ｃを用い、中央の光束に対しても光
路長調整のため透明平行平面板９ｂが挿入しである。

第６図は前述第２図に示しだ構成に立脚した実施例で、
基本的な考え方は第４図の実施例と同じであり、ｆθレ
ンズ６、を透過しだ３光束の夫々の光路に鏡８ａ、８ｂ
、８ｃを挿入して被走査面７′上に所定の間隔で集光さ
せるようにしたものである。第７図に示す実施例も前述
第２図の構成における実施例である。この実施例では７
リンドリカルレンズ３と回転多面鏡４との間に鏡］、Ｏ
ａ、、、１ｏｂ、１ｃ＋ｃを挿入したものである。第６
図を参照すると判るように３個の光源：１．　ａ、、　
　１　ｂ、　　］−ｃから出た光はシリンドリカルレン
ズ３０作用で回転多面鏡４上に異る高さで水平方向の線
状（従って第６図では点状）に集光する。そこで鏡１０
ａ、］、Ｏｂ、１００で夫々の光源から出だ光束を偏向
させて回転多面鏡４上で同一線ｌ上に集光させるように
する。そうすると回転多面鏡４で反射される光は全て線
ｌから反射されているので、トロイダルレンズ５を透過
した後は全て平行になり、ｆθレンズ６によって被走査
面７上の一点に収束せられる。そこで鏡１０ａ、１０ｃ
の傾きを微調整して３個の光源１ａ、ｌｂ、］、ｃから
出だ光を回転多面鏡４上で近接した３本の平行線上に集
光さぜるようにして、被走査面７上に−おける３光源か
ら出た光の集光点を上下に所定距離たけ１１ｆずことか
できる。第９図は第７図の実施例における鏡］、Ｏａ、
　　コＯｃをプリズム１コａ、：Ｌ］、ｃに代えだもの
で、真中の光束に対しては光路長調整のため透明平行平
面板１１ｂが挿入しである。作用機能は第７図の実施例
と全く同しである。

複数の光ビームを用いて走査を行う場合、相互の走査の
同期性が問題になる。始めに述べたように光ビーム走査
装置は光源の像を１００倍程度に拡大１〜で投影する光
学系であるから、複数の光源の横方向（走査方向と平行
）の位置関係が互に１μｍ程度ずれていても被走査面上
では０．１　’ｍ、　ｍ程度の誤差となって現われ、通
常のレーサビームプリンタのドツト間隔程度となって無
視できない誤差である。複数光源の位置関係を１　／ｌ
　ｍ以下の誤差で設定することはきわめて困短であり、
光学的な誤差補正を行うか、電気的な走査同期の手段を
用いる必要がある。光学的な方法は例えば前述第７図、
第９図等で示した被走査面上における複数ビームの集合
点の走査方向と直角の方向の位置の調整手段と同様のも
のを走査方向と平行の方向に関しても設けるものである
。第１１図は光学的な方法の他の一例を示す。この実施
例は前述第８図の実施例に立脚したもので第８図の各部
の符号がそのま＼用いである。被走査面７上における複
数ビームの集光点の上下方向（走査方向と直角の方向）
の位置調整はプリズム等９ａ、９ｂ、９ｃの矢印Ｚ方向
の回転調整によって行われ、横方向のずれは９ａ、９ｂ
、９ｃの垂直軸回ゎりの矢印Ｚ方向の回転調整によって
補正される。この方法は第４図、第６図の実施例におい
ても鏡８ａ、８ｂ、８ｃによって行うことができる。第
１２図、第１３図は電気的な走査同期制御のだめの同期
信号の取り方に関する実施例である。第１２図は前述第
４図或は第６図の構成に基〈実施例である。鏡８ａ、８
ｂ、８ｃとは別に３本の光ビームが走査端に来たとき、
各ビームを光検出器１２ａ、１２ｂ、１２ｃの方へ反射
サセル鏡］−３ａ、、　　１３　ｂ、。

１３ｃを設けたもので、鏡１．３ａ、　　１３ｂ、　　
１．３Ｃの走査方向の位置誤差をドツト間隔以下になる
ように調整しておくことにより、光検出器１２μ〜１２
ｃから得られる光検出信号を各ビー１、の走査開始の同
期信号とする。第１３図は鏡１３ａ〜・！Ｉ！ ］３Ｃを用いず各ビームの走査部でビーｌ、をブリズノ
、９ａ等或はｓｅａ等を通さないで直進させ光検出器１
２ａ〜］、　２　ｃに入射させて同期信号を得るように
しだものである。

第１０図は複数光源としての半導体レーザアレイの構成
の一例を示す。ａ、、ａ’等は坐導体Ｖ−ザで、ｂはｐ
形りラッド層、Ｃは活性層（レーザ発に 元部）、ｄはｎ形りラッド層、ｅ　ｉ７ｉ　ｎ　彫基板
で２、ｙ等は光導波溝、ｇは各レーザａ、　ａ“等を電
気的に絶縁するだめの溝である。

本発明装置は上述、したような構成で複数の光ビームに
よる走査線の間隔を必要に応じてＯから任意の値まで自
由に調節できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は光ビーノ・走査装置の基本構成の一例を示す斜
視図、第２図は光ビーム走査装置の基本構成の他の一例
を示す斜視図、第３図は第１図に示した構成の光路を真
直に展開した側面図、第４図、第５図及び第６図は夫々
本発明の異る実施例の光路展開側面図、第７図は本発明
の他の一実施例の斜視図、第８図及び第９図は互に異る
更に他の実施例の光路展開側面図、第１０図は半導体レ
ーザアレイの側面図、第１１図は走査同期調整の−・方
法を説明する斜視図、第１２図は同期信号を得る構成の
一実施例の斜視図、第１３図は同期信号を得る構成の他
の一実施例の斜視図である。 −１−ａ、　　］、　ｂ、　　１　ｃ、、、光源、２１
１．コリメータレンズ、３・・・７リンドリカルレンズ
味　４・・・走査装置の回転多面鏡、５・・トロイダル
レンズ、６・・・ｆθレンズ、７・・・被走査面、８ａ
、　　８ｂ、　　８ｃ、　　８’ａ、　　８’ｃ、１０
ａ、１０ｂ、１０ｃｍ−−鏡、９ａ、９ｃ。 １１　ａ、　　１　］−］ｃ＝−プリズム９１）、ｌｌ
ｂ・・・透明平行平面板、１２ａ、］、２ｂ、１２ｃ・
光検出器］、３ａ、１３ｂ、１３ｃ・・・鏡。 代理人　弁理士　　縣　　　浩　　介 第１Ｚ図 第１３図 Ｚｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）複数の光ビームを発生する光源と、これら複数の
   光ビームを被走査面上に結像させる光学系と、これら複
   数の光ビームを振らせて走査を行わせる走査装置とを有
   し、上記各光ビームを走査方向と垂直の方向に偏向させ
   て被走査面一にでの各光ビームの集光点の間隔を調整す
   るだめの光学要素を各光ビームが分離した位置に設けた
   ことを特徴とする光ビーム走査装置。 （２）光ビームを偏向させる光学要素が各光ビーム毎に
   設けられた鏡である特許請求の範囲第１項記載の光ビー
   ム走査装置。 （３）光ビームを偏向させる光学要素が各光ビーム毎に
   設けられたプリズムである特許請求の範囲第光 間に配置された特許請求の範囲第２項或は第３項記載の
   光ビーム走査装置。 （５）　　ｉ記光学要素が走査装置の前側（光源側）に
   配置された特許請求の範囲第２項或は第３項記載の光ビ
   ーム走査装置。