JPS5848016A - 光走査光学系 - 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】 ＼ 不発明は、列？なして配設された複数の半導体レーザ出
力部と、これら半導体レーザ出力部より出射したレーザ
光束全偏向するための偏向装置と、偏向てれにレーザ光
束ケ走査面へ導ひく光学手段と？包含して成る元走査元
学系に関する。

レーザプリンタの如き光記録装置に用いられる上記形式
の元走査光学組従来より周知であり、この形式の走査光
学系は、複数の半導体レーザ出力部からのレーザ光束に
よって、同時に複数の走査を為すことのできる利点？有
Ｌ２ている。その際、分解能を高める目的で、同時に形
成てれる複数の走査線間のピッチ（副走査方向のピッチ
）を小さくする必要がおるが、このように走査線間のピ
ッチ？小はくできるように各半導体レーザ出力部の間の
ピッチケ小さく設定することは、半導体レーザの製造技
術上困難である。かかる観点より、列？なして配置され
た半導体レーザ出力部の配列方同ケ、光学的に見て副走
査方向に対応する方向から傾斜をせる構Ｆｉｙ、が提案
はネている（特開昭５４−１５８２５］号）。この構成
によると、各半導体レーザ出力部間のピッチケ比較的大
きく維持しつつ、走査線間のピッチ？小ざくできる利点
が得らね、る。

ところがこの提案に係る構成では、複数のレーザ光束に
よる走査の開始位置ケ、例えば遅延回路を用いる等し、
て揃える必要があるため、制御回路の構５ｙ、が複雑と
なる欠点ケ免力ない。１に偏向装置として回転多面鏡に
用いたときには、列ｒなした複数のレーザ光束が全体的
に傾斜し７ていることに起因して、多面鏡の各ミラーヶ
大きく形成しなけ力ばならない欠点もあつｋ。

不発明の目的は半導体レーザ装置の製造ケ困難とする程
、半導体レーザ出力部のピッチケ小さくせずとも、走査
面上での走査線間のピッチケかなり小さくでキ、シかも
上述した従来の欠点ケ生ずることの々い光走査光学系ケ
提供することである。

不発明は、プリズムケ用いて複数のレーザ光束間のピッ
チケ縮少する構成ケその特徴とするものであり、以下に
不発明の有利な実施例ケ図面に従って説明する。

第１図は、本発明に係る光走査光学系ケ、レーザプリン
タに適用し穴具体例を示す概略図であり、不発明の理解
のため、先ず第１図の全体的構成？説明する。

第１図において、】け複数の半導体レーザ出力部（以下
、単に出力部という）２ケ有する半導体レーザ装置ケ示
し、これら出力部２は互いに一定のピッチＰ、？！−も
って一直線状に配列ゾれでいる。

各出力部２から、成る広がり角Ｙもって出射しにレーザ
光束Ｌｌ　ｓ”２　、Ｌ３　、Ｌ４は、２つの球面レン
ズ３．４によって平行なレーザ光束にされると共に、各
レーザ光束の主光線も平行にてれる。次いでこｎらレー
ザ光束は、後述する三角プリズム５と、２つのシリンド
リカルレンズ６．７ケ通過１５、引き続き回転多面鏡８
として構成ζ力、穴偏同装置でム表面に各レーザ光束の
ビームスポットｓ、、ｓ、。

８３．８４（第３図）が結像でね、る。尚、出力部２か
ら出にレーザ光束が、球面レンズ３，４、プリズム５、
シリンドリカルレンズ６．７ケ通る状態ケ明らかにする
ため、第２図（ａ）に２つのレーザ光束Ｌ１１１’２の
進み方ケ側面図にて、第２図（ｂ）に同じ状態？平面図
にて、そねぞれ模式的に示り、である（第２図（ａ）　
（ｂＪにおいて２つのレーザ光束ＩＪ１＋Ｔｊ２のみ？
示したのは、図？わかりやすくするためでろり、第１図
に示す実施例のようにレーザ光束Ｌ１乃至Ｌ４が４つで
あるときも、その各レーザ光束は第２図（ａ）（ｂ）と
同様に進むことは当然である）。まに１第１図に示す各
レーザ光束は、２つの球面レンズ３，４ヶ通るので、感
光体ドラム上には、第１のレーザ光束Ｌ１によって、第
３図における一番下のビームスポットＳ、が形成さ力、
同様に第２乃至第４のレーザ光束Ｌ２乃至Ｌ４によって
、順次Ｓ２乃至Ｓ４で示すビームスポットが形成される
。

回転多面鏡８は公知の如く複数のミラー１１ケ有１〜、
しかも矢印で示す方向に回転しているので、ミラー１１
で反射しに各レーザ光束は矢印Ａ方間に偏向され、感光
体ドラム】０の表面を矢印Ｘ方向に主走査でれる。この
ようにして、同時に複数の主走査が行なわね、各出力部
２に個別に入力ｇｉる情報信号に応じ左画像がドラム１
０の表面に順次膨面で力でいく。その際各レーザ光束り
、乃至Ｌ４により生ぜしめら力る走査線の中心ケ第３図
に符号”ｌ＋Ｂ２　、Ｂ３．Ｂ４　ｋ付して示しておく
。尚、以下の説明では、各レーザ光束Ｌｌ　＋　Ｌ２１
　Ｌ３　＋　Ｌ４によＶそれぞれ行なわれる走査ケ単に
主走査吉称し、同時に行々われる複数の走査全体？指す
ときけ、こカケ群走査と称して、こねら全区別すること
にする。１に記述を簡単にするため、第２図に示した走
査線の中心？、以下の説明では単に走査線と呼ぶことに
する。

上述の如く、同時に複数の主走査が行なわれつつ１回の
群走査？終えるが、かかる群走査が回転多面鏡８の回転
に伴い各ミラー１１毎に順次行々わｆｌ、　Ｌ、かも感
光体ドラム１０が副走査方向に回転１−５ているので、
ドラム］０の表面には所定の二次元的な画像が形成され
る。１２け、各出力部２への情報信月の入力時期ケ制御
する同期信号ケ生せしめるための光検出器であり、該検
出器］２によって、それ自体公知の形態で、各群走査の
開始位置が揃えら力る。

主走査ないしけ群走査は概ね以上の如く行なわｊるが、
その際、高い分解能？得るｋめには、感光体ドラム表面
での走査線Ｂ、乃至８４間のピッチＰ２ケ所足の小プな
犬きζに定める必要があり、通常、このピッチＰ２と、
ビームスポットの径ｄとケはぼ等しくすることが好まし
いとσ力でいる〔尚、本明細書において、ビームスポッ
ト或いはレーザ光束の横断面と言つｋさきけ、このスポ
ット又は横断面におけろうｔ強度分布がガウス分布ケな
しているものと仮定し、その中心の光強度？１としたと
で考えたスポットないしけ横断面ケ意味している〕０き
ころが、先にも説明したように、このように小なる走査
線間のピッチＰ２に対比させて、半導体レーザ装置１に
おける各出力部２のピッチＰｔ？設定することは製造技
術上難しく、このピッチＰｔ　’ｒ　小ざくすることに
は限度がある。このため、不発明では既述の三角プリズ
ム５が用いらｊており、以下にその詳細ケ説明する。

先ず説明の便宜上、第１図に示すように感光体ドラム表
面における主走査Ｘ方向ｐｘ軸とし、このｘ！１ｉｌＩ
］に直交する副走査方間ケｙ軸と定める。そし、て、第
１図に明示するように、半導体レーザ装置１及び他の光
学素子の位置においても、上記ＸＶ軸にそわぞね光学的
に対応でせて、ｘｙｍケ定める（この場合、各位置にお
けるＺＹ軸の方向け、あくまでも感光体ドラム表面での
ｘｙ軸方向に光学的に対応σせて定めｋものであって、
各位置でのｘｙ軸方向が必ずしも空間的に一致するもの
で々いことは第１図からも明らかである）。このように
方向ケ定ぬｋとき、半導体レーザ装置］の各出力部２の
配列方向はｙ軸方向に一致し、回転多面鏡の回転軸線は
Ｖ軸に一致する。そして、本発明に係る三角プリズム５
は、こわに入射する各レーザ光束のＶ軸方向のピッチケ
縮少し７得るような状態に配置σれでいる。即ち、第１
図、特に第４図に示すように、レーザ光束り、乃至り、
が入射するプリズム第１屈折面１３と、レーザ光束が射
出するブＩＩ　スム第２屈折面１４とが、プリズム５の
側面１５　Ｋ対し直角ケなしているときには、この側面
１５がＶ２平而に対し５て平行と々るように、三角プリ
ズム５ケ配置すわばよい（ｚ軸は、第１屈折面１３の位
置における、Ｘ軸とＶ軸とに直交する方向とする）。

プリズム５ケこのように配置すれば、第４図に示す如く
、プリズム５ケ出射するレーザ光束Ｌ１乃至Ｌ４のピッ
チを、プリズム５に入射するレー宛束のピッチよりも小
芒くすることが可能である。詳述すれば、互いに隣接す
る２つのレーザ光束の主光ねぞ力α、？＋とし、プリズ
ムの第１屈折面１３へのレーザ光束の入射角ｋｉｓ　こ
の第１屈折面１３からの射出角ｋｉ’とすれは、次の関
係が得らねる。

〔但し１１．：　ｒ　−５ｉｎ−ｔ　（３１１１’ｊ−
）であり、ｔ＊偏角’ｉδとすれば、δ＝ｔ−α＋５ｉ
ｎ＝　［ｎ５ｉｎ　（α−１′）〕である〕０従って、
プリズム５の位置？適宜設定することにより（即ちプリ
ズム５の側面１５’？ｙｚ平面に対［７平行に保ちつつ
、該プリズム５ヶ適宜回転するこきによって）、ピッチ
Ｐ４とＰ３との比ケ所望する大きさに定め、ピッチＰ４
より小なる所定の太き芒のピッチＰ３（ｉ”得ることが
できる。そしてこのようにレーザ光束のピッチケ縮少す
ることがｒ″きれば、半導体レーザ］の出力部２のピッ
チＰ、の大きさにかかわらず感光体ドラム１０上の各走
査線Ｂ、乃至８４間のピッチＰ２１！−所望する大きさ
に足めることかできる。

上記構成によれば、三角プリズムを用いてレーザ光束の
ピッチを縮少するので、従来の提案に係る構成のように
半導体レーザ装置における出力部の配列方向？ｙ軸に対
して傾斜ブせずとも、感光体ドラム上での走査線間ピッ
チＰ２ヶ所望する小ざな犬きをに設定することができる
。従って各レーザ光束”Ｉ　＋”２　＋”ｆｉ　＋”４
によって感光体ドラム上に形成されるビームスポットの
位置ケ、第３図に示す如くｙ軸方向（副走査方向）に揃
えることができる。このため遅延回路の如き複雑な手段
？用いて各群走査におけるそれぞねの主走査の開始位置
ケ揃えるような必要は全くない。換言すれば、１回の群
走査が行なわ力るとき、複数のレーザ光束り、　、Ｌ２
．Ｌ５．Ｌ、のそれぞれケ個別に光検出器１２によって
検出して各主走査の開始位置ケ揃える如き制御ケ行なう
必要はなく、】つのレーザ光束によって光走査７行なう
際［］検出器ケ用いて行なわわているそれ自体周知な走
査開始制御と全く同様な方法に従い、左検出器】２によ
る光検知によって各群走査の開始位置？揃えるだけで充
分である。

こわに反し、出力部２の配列方間ｋｕ軸方向に対し６て
傾斜させることによりレーザ光束のピッチケ縮めるよう
にすれば、感光体ドラム上には第５図に示す如くｙ軸方
向に対し傾斜し２てビームスポットが形成きれるので、
各主走査の開始位置ケ揃えるべく複雑な回路が必要とな
る。のみならず、出力部２の配列方向？傾ければ、そわ
に対応σせてシリンドリカルレンズ６．７も傾斜ζせる
必要があり、これらレンズ６．７の位置決めが面倒とな
らざるに得ないが、第１図に示した構成ではこのような
必要は全くなく、従って光学系の構成ケ簡単にすること
ができる。′＝！り従来のように回転多面鏡のミラーの
大きさを特に大型化する必要もない０ 以上、本発明の有利な実施例？説明Ｌ−ｆｃ７”、本発
明は上記構成に限定さ力ず、各種改変できることは当然
である。例えば第１図に示す実施例では、レーザ光束全
平行光とし、且つ各レーザ光束の主光線ケ平行な状態［
Ｌ−てから、これ？プリズム５に入射させるようにし２
ｋが、第６図に図式的に示す如く、発散するレーザ光束
？そのま筐プリズム５に入射させることも可能でろる。

ただ、このようにした場合には、第６図から判るように
、各レーザ光束Ｉ’Ｓ　、Ｌ２の周辺光線１８．１９の
プリズム５への入射角Ｇ＋’２、従って出射角’３＋’
４が互いに異なってし１い（’＋　”’：’ｔ　＋　’
ｓへｉ４）、プリズム５ヶ出射しにレーザ光束の横断面
形状が変形し、まに各レーザ光束ＬＨ，Ｌ２におけるプ
リズム５内での光路長に差に生じ、プリズム５内射し２
女各レーザ光束の横断面形状（寸法）がそれぞね変って
しまい、感光体ドラム上に同一形状のビームスポットケ
生じさせることができなくなる恐れがある。その点、第
１図に示す構成ではプリズム５ケ出射する外レーザ光束
の横断面形状は全て一足しており、従って感光体ドラム
上のビームスポットの形態も全て一定することになり、
その意味では第６図に示す構成よりも、第１図に示す構
成の方が優れていると言える。また三角プリズムとして
は、第１図に示す形態以外の適宜な形のプリズム、例え
ば第７図に示すη口きプリズム５を用いることもできる
。

そして、プリズム５へのレーザ光束の入射角も適宜設定
でき、第７図はこの入射角が００である場合？示してい
る。１′ｆｃプリズム５け、出力部２から感光体ドラム
１０１での適宜な位置に設けることが可能であるが、偏
向装置以降にこのプリズム？設けねば、レーザ光束の偏
向き共にプリズム？移動σせなくてはならなくなり、こ
のように構成することは容易でないため、出力部２と、
偏向装置との間にプリズム５内置すべきである。またプ
リズムの数は１つに限らず、必要に応じて複数のプリズ
ム？用いることもできる。

更に当業者にとって自明々範囲で第１図に示す構成ケ適
宜改変できる。例えば、第１図に示し、にシリンドリカ
ルレンズ６．７は、レーザ光束の横断面形状ケ整形し、
所望する形態のビームスポット？感光体ドラム上に結像
ζせる作用ケなすものであるが、かかるレンズ６．７以
外の適宜な光束形状整形手段、例えばホログラムレンズ
又はプリズム等ケ用いてもよいし、場合によってはこの
ような光束形状整形手段ケ省略することもできる（尚、
第１図には、参考のため、光路中の各装置Ｉ乃至■にお
ける、１つのレーザ光束の横断面形状？、符号２０，２
１．２１付して示しであるが、これからも判るように、
図示したシリンドリカルレンズ６．７によっては、レー
ザ光束の横断面形状はＸ軸方向にのみ縮められ、その際
、プリズム５により縮められにレーザ光束間のピッチが
シリンドリカルレンズ６　、７ＩＬよって拡大き４るこ
とはない）。

１も回転多面鏡８ではなくホログラムスキャナー、ＡＯ
累子又はガルバノミラ−φλら成る偏量装置ケ用い左党
学系、レーザ光束の光路中にビームコンプレッサ又はビ
ームエクスパンダ等ケ介在はせ′ｆｃ光学系、或いはベ
ルト状々いしはシート状の感光体ケ有する大学系にも、
本発明ケ有利に適用することが可能である。出力部２の
数も、４つに限らず適宜な数に定めることかできること
も当然である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る走査丸字系ケ含むレーザ７’　Ｉ
Ｉンタの概略斜視図、第２図（ａ）はレーザ光束の進行
状態？説明する説明側面図、第２図（ｂ）は第２図（ａ
）の平面図、第３図は感光体ドラム上に結像されるピー
ムスポツトケ模式化して示す説明図、第４図はプリズム
ケ用いてレープ光束のピッチケ縮める状態ケ示す説明図
、第５図は従来の走査光学系によって、感光体ドラム上
に結像さね、にビームスボッ［７示す説明図、第６図は
発散するレーザ光束全プリズムに入射式せに状態全説明
する説明図、第７図は、他の形態のプリズム？示す説明
図である。 ２・・・出力部 ５・・・プリズム Ｌｌ乃至Ｌ４・・レーザ光束 Ｐ３．Ｐ、・・・ピッチ 手続補正書（自発〕 昭和５７年１２月１７日 特許庁長官　　若　杉　和　夫　殿 １事件の表示 昭和５６年特許願第１４６０７７号 ２発明の名称 光走査光学系 ３補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　東京都大田区中馬込１丁目３番６号名称　（６７
４）株式会社リコー ４代理人　〒１０５ 住所　東京都港区西新橋１丁目９番９号中銀第５ヒル３
階Ｔａ　（５０１）４８８７番（１）明細書の特許請求
の範囲の欄 （２）明細書の発明の詳細な説明の欄 ６補正の内容 （１）％許請求の範囲を別紙の通りに補正する。 （２）　　明細書第２頁８行の１包含」を「具備」と補
正する。 （３）　　同第３頁末行、第８頁下から２行、第１０頁
９行及び第１Ｏ頁１５行の「縮少」を１縮小」と補正す
る。 （４）同第４頁１３行乃至１４行の「されると共に・・
平行にされる。」を「される。」と補正する。 （５）　　同第９頁１２行乃至１３行及び第１２頁１６
行乃至１７行の「主光線」を「中心を通る光線」と補正
する。 別紙 ［２特許請求の範囲 （１）列をなして配設された複数の半導体レーザ出力部
と、これら半導体レーザ出力部より出射したレーザ光束
を偏向するための偏向装置と、偏向されたレーザ光束を
走査面へ導ひく光学手段とを具備する光走査光学系にお
いて、前記半導体レーザ出力部と偏向装置との間にプリ
ズムを設けたこと、及び複数の半導体レーザ出力部から
出射して前記プリズムに入射するレーザ光束間のピッチ
よりも、該プリズムを出射するレーザ光束間のピンチを
小さくし得るように、該プリズムを位置決めしたことを
特徴とする前記光走査光学系。 （２）　　レーザ光束を平行光束とする光学素子を具備
し、該光学素子によって平行にされたレーザ光束が入射
し得る位置に、前記プリズムを配置したことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載の光走査光学系。」

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　列ケなして配設さネタ複数の半導体レーザ出
   力部と、これら半導体レーザ出力部より出射したレーザ
   光束全偏向するための偏向装置と、偏向ざ九たレーザ光
   束ケ走査面へ導ひく光学手段と？包含して成る光走査光
   学系において、 前記半導体レーザ出力部と偏向装置との間にプリズムケ
   設けたこと、及び複数の半導体レーザ出力部から出射し
   て前記プリズムに入射するレーザ光束間のピッチよりも
   、該プリズムケ出射するレーザ光束間のピッチケ小ゾく
   し得るように、該プリズム？位置決めしｋことケ特徴と
   する前記光走査光学系。
2. （２）　　レーザ光束？平行光束とする光学素子？包含
   し、該光学素子によって平行にされんレーザ光束が入射
   し得る位置に、前記プリズムケ配置したこと？特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の元走査元学系。