(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光束を発する半導体レーザー光源と、前記複数の光束を偏向する偏向器と、被走査面上の主走査方向のピントを調整し主走査方向及び副走査方向の両方向にパワーを有する主走査ピント調整手段と、該主走査ピント調整手段と前記偏向器の間に配置し前記主走査ピント調整手段と独立に被走査面上の副走査方向のピントを調整する副走査方向にのみパワーを有する副走査ピント調整手段とを備え、前記複数の光束を前記偏向器に集光する集光手段と、前記偏向器により偏向した複数の光束を被走査面上に結像する結像手段と、前記主走査ピント調整手段及び前記副走査ピント調整手段と独立に前記半導体レーザー光源を前記集光手段の光軸に垂直な軸回りに回転調整する回転調整手段とを有する走査光学系の調整方法であって、第１調整工程により前記主走査ピント調整手段を前記集光手段の光軸方向に移動し、第２調整工程により前記半導体レーザー光源の発光点を前記回転調整手段を回転し前記集光手段の光軸方向における前記半導体レーザー光源の複数の発光点の位置関係を調整し、前記第２調整工程後に第３調整工程により前記副走査ピント調整手段を前記集光手段の光軸方向に移動することを特徴とする走査光学系の調整方法。
【請求項２】
前記主走査ピント調整手段はコリメータレンズであり、前記副走査ピント調整手段はシリンドリカルレンズである請求項１に記載の走査光学系の調整方法。
【請求項３】
複数の光束を発する半導体レーザー光源と、前記複数の光束を偏向する偏向器と、主走査方向及び副走査方向の両方向にパワーを有する第１の光学素子と、該第１の光学素子と前記偏向器の間に配置し副走査方向にのみパワーを有する第２の光学素子とを備え、前記複数の光束を前記偏向器に集光する集光手段と、前記偏向器により偏向した複数の光束を被走査面上に結像する結像手段とを有する走査光学系の調整方法であって、第１調整工程により前記第１の光学素子を前記集光手段の光軸方向に移動して被走査面上の主走査方向のピントを調整し、該第１調整工程と独立に第２調整工程により前記半導体レーザー光源を前記集光手段の光軸に垂直な軸回りに回転し前記集光手段の光軸方向における前記半導体レーザー光源の複数の発光点の位置関係を調整した後に、前記第１調整工程及び前記第２調整工程と独立に前記第３調整工程により前記第２の光学素子を前記集光手段の光軸方向に移動して被走査面上の副走査方向のピントを調整することを特徴とする走査光学系の調整方法。
【請求項４】
前記第１の光学素子はコリメータレンズであり、前記第２の光学素子はシリンドリカルレンズである請求項３に記載の走査光学系の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のレーザー光束を発する走査光学系の調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来のレーザー走査光学系の主走査方向のメリディオナル断面での構成図、図９は副走査方向のサジタル断面での構成図を示している。レーザー走査光学系は、半導体レーザー発光素子１、コリメータレンズ２、シリンダレンズ３、ポリゴンミラー４、ｆθレンズ５、レーザー光が結像する被照射面６が順次に配列されて、倒れ補正光学系が構成されており、レーザー発光素子１はパッケージ７内でレーザーチップ８が保持された構造となっている。
【０００３】
レーザーチップ８から出射したレーザー光は、コリメータレンズ２で略平行光に変換された後に、メリディオナル断面においては偏向器４で偏向されてｆθレンズ５により被照射面６上に結像する。一方、サジタル断面においては略平行光はシリンダレンズ３によりポリゴンミラー４の反射面に一旦集光した後に、ｆθレンズ５により被照射面６上に結像する。
【０００４】
図１０はレーザーチップの斜視図を示し、レーザー発光素子１では一般的に活性層である接合面１ａから出射したレーザー光は広がり特性を有するために、接合面１ａに対する垂直方向と水平方向では見掛け上の焦点位置が異なっている。即ち、接合面１ａに対して垂直方向の焦点位置はＸ、水平方向の焦点位置はＹとなり、この焦点位置ＸとＹの距離を非点隔差と呼ぶ。
【０００５】
また、この非点隔差はレーザー発光素子１の固体差によりばらつきがあるので、先ず図８のメリディオナル断面内で被照射面６上でベストピントとなるように、コリメータレンズ２を光軸方向に微調整する。このとき、コリメータレンズ２の焦点はレーザー発光素子１の接合面１ａに対して水平方向の焦点位置Ｙと一致しており、コリメータレンズ２を通過後のレーザー光は平行光となる。
【０００６】
一方、図９のサジタル断面内においては、接合面１ａに対して垂直方向の焦点位置Ｘから出射したレーザー光は、コリメータレンズ２により稍々広がりぎみの光束となり、シリンダレンズ３により収束光に変換される。このとき、シリンダレンズ３を光軸方向に微調整することにより、被照射面６上のピントを調整する。
【０００７】
このようにして、レーザー発光素子１の非点隔差の他に、コリメータレンズ２、シリンダレンズ３、ｆθレンズ５の製造上の焦点距離のばらつきを吸収して、全体のピント調整が可能となる。
【０００８】
図１１は他の従来例の構成図を示し、パッケージ７は省略してある。レーザー発光素子１内のレーザーチップ８は、接合面１ａに対して垂直方向の焦点位置Ｘと、水平方向の焦点位置Ｙを有し、その光路上にコリメータレンズ２が配置されている。
【０００９】
レーザーチップ８から出射したレーザー光はコリメータレンズ２により平行光に変換される。このとき、レーザー発光素子１の非点隔差のために、コリメータレンズ２の焦点面Ｆは、レーザー発光素子１の焦点位置ＸとＹの中間になるように、コリメータレンズ２を光軸方向に調整する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、半導体レーザー発光素子１がマルチビームレーザー発光素子の場合には、十分なピント調整ができないという問題がある。
【００１１】
図１２はマルチビームレーザー発光素子１’の構成図を示し、マルチビームレーザー発光素子１’はパッケージ７’内でレーザーチップ８’が傾いて保持されており、第１のレーザー光の焦点位置は接合面１ａ’に対して垂直方向の広がりでは点X1、水平方向の広がりでは点Y1、第２のレーザー光の焦点位置は、接合面１ａ’に対して垂直方向の広がりでは点X2、水平方向の広がりでは点Y2となる。
【００１２】
このように、マルチビームレーザー発光素子１’では、非点隔差が第１のレーザー光の焦点位置（X1、Y1）と第２のレーザー光の焦点位置（X2、Y2）とで異なることがあり、レーザーチップ８’がパッケージ７’に対して製造誤差の範囲でのばらつきが避けられないために、各発光点は光軸方向に対してずれが生じて十分なピント調整が困難となる。
【００１３】
本発明の目的は、被走査面に対しピントを高精度に調整可能な走査光学系の調整方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る走査光学系の調整方法は、複数の光束を発する半導体レーザー光源と、前記複数の光束を偏向する偏向器と、被走査面上の主走査方向のピントを調整し主走査方向及び副走査方向の両方向にパワーを有する主走査ピント調整手段と、該主走査ピント調整手段と前記偏向器の間に配置し前記主走査ピント調整手段と独立に被走査面上の副走査方向のピントを調整する副走査方向にのみパワーを有する副走査ピント調整手段とを備え、前記複数の光束を前記偏向器に集光する集光手段と、前記偏向器により偏向した複数の光束を被走査面上に結像する結像手段と、前記主走査ピント調整手段及び前記副走査ピント調整手段と独立に前記半導体レーザー光源を前記集光手段の光軸に垂直な軸回りに回転調整する回転調整手段とを有する走査光学系の調整方法であって、第１調整工程により前記主走査ピント調整手段を前記集光手段の光軸方向に移動し、第２調整工程により前記半導体レーザー光源の発光点を前記回転調整手段を回転し前記集光手段の光軸方向における前記半導体レーザー光源の複数の発光点の位置関係を調整し、前記第２調整工程後に第３調整工程により前記副走査ピント調整手段を前記集光手段の光軸方向に移動することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る走査光学系の調整方法は、複数の光束を発する半導体レーザー光源と、前記複数の光束を偏向する偏向器と、主走査方向及び副走査方向の両方向にパワーを有する第１の光学素子と、該第１の光学素子と前記偏向器の間に配置し副走査方向にのみパワーを有する第２の光学素子とを備え、前記複数の光束を前記偏向器に集光する集光手段と、前記偏向器により偏向した複数の光束を被走査面上に結像する結像手段とを有する走査光学系の調整方法であって、第１調整工程により前記第１の光学素子を前記集光手段の光軸方向に移動して被走査面上の主走査方向のピントを調整し、該第１調整工程と独立に第２調整工程により前記半導体レーザー光源を前記集光手段の光軸に垂直な軸回りに回転し前記集光手段の光軸方向における前記半導体レーザー光源の複数の発光点の位置関係を調整した後に、前記第１調整工程及び前記第２調整工程と独立に前記第３調整工程により前記第２の光学素子を前記集光手段の光軸方向に移動して被走査面上の副走査方向のピントを調整することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明を図１〜図７に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は第１の実施例の走査光学系のメリディオナル断面の構成図、図２はサジタル断面の構成図を示している。走査光学系は、マルチビームを出射する半導体レーザー発光素子１０、コリメータレンズ１１、シリンドリカルレンズ１２、ポリゴンミラー１３、ｆθレンズ１４、被照射面１５が順次に配列されて、倒れ補正光学系が構成されている。レーザー発光素子１０にはパッケージ１６内でレーザーチップ１７が矢印方向に回転調整できるように保持されている。レーザーチップ１７とパッケージ１６は製造誤差により、図１のように微小角度だけ傾いて製造されることがある。
【００２０】
レーザーチップ１７から出射したレーザー光は、コリメータレンズ１１で略平行光に変換され、図１のメリディオナル断面においては、ポリゴンミラー１３で偏向されてｆθレンズ１４により被照射面１５上に結像する。一方、図２のサジタル断面においては、略平行光はシリンドリカルレンズ１２によりポリゴンミラー１３付近に一旦集光した後に、ｆθレンズ１４により被照射面１５上に結像する。
【００２１】
図３はレーザーチップの斜視図を示し、マルチビーム半導体レーザー光源の場合は、一般的にレーザーチップ１７の接合面１０ａから、図３に示すような広がり特性を有する第１、第２のレーザー光が出射する。
【００２２】
従って、これらのレーザー光は接合面１０ａに対して垂直方向と水平方向では見掛け上の焦点位置が異なる。即ち、接合面１０ａに対して垂直方向の焦点位置がそれぞれ点X1とX2で、水平方向の焦点位置がそれぞれ点Y1とY2である。これらの点X1と点Y1の距離及び点X2と点Y2の距離を共に非点隔差であり、この非点隔差は一般的に数〜十数μｍ程度で、第１のレーザー光と第２のレーザー光の非点隔差が異なる場合もある。
【００２３】
この非点隔差はレーザー発光素子１０の個体差によりばらつきがあるので、次のようにしてベストピント調整を行う。先ず、第１のレーザー光に着目し、図１のメリディオナル断面内の被照射面１５上でベストピントになるように、コリメータレンズ１１を光軸方向に微調整する。このとき、コリメータレンズ１１の焦点は、レーザー発光素子１０の接合面１０ａに対して水平方向の焦点位置Y1と一致しており、コリメータレンズ１１を通過後のレーザー光は平行光となる。
【００２４】
次に、第２のレーザー光に着目し、メリディオナル断面内の被照射面１５上でベストピントになるように、レーザー発光素子１０を回転調整する。先のコリメータレンズ１１の微調整と、レーザー発光素子１０の回転微調整を何回か繰り返すことによって、第１のレーザー光及び第２のレーザー光は共にメリディオナル断面内でベストピントの状態となる。
【００２５】
このとき、サジタル断面内では図３に示すように、接合面１０ａに対して垂直方向の焦点位置X1、X2から出射したレーザー光は、コリメータレンズ１１により稍々広がりぎみの光束となり、シリンドリカルレンズ１２によって収束光に変換される。従って、シリンドリカルレンズ１２を光軸方向に微調整することにより、被照射面１５上のピントを調整する。
【００２６】
このようにして、レーザー発光素子１０の非点隔差やレーザーチップ１７とパッケージ１６の取付誤差の他に、コリメータレンズ１１、シリンドリカルレンズ１２、ｆθレンズ１４等の製造上の焦点距離のばらつきを吸収して、全体のピント調整が可能となる。また、第１、第２のレーザー光の非点隔差が異なる場合には、更にレーザー発光素子１０の回転微調整を行うことにより、第１のレーザー光及び第２のレーザー光のそれぞれ主走査断面及び副走査断面のピントのバランスを取ることができる。
【００２７】
なお、回転調整の回転軸を発光点付近とすれば、回転調整時に発光点が光軸から大きくずれることがなく、被照射面１５上のレーザー光の結像点が大きくずれないので観測し易い。
【００２８】
図４は第２の実施例の平面図を示し、レーザーチップ１７からの第１のレーザー光の焦点位置は、接合面１０ａに対して垂直方向の広がりでは点X1、水平方向の広がりでは点Y1であり、第２のレーザー光の焦点位置は、接合面１０ａに対して垂直方向の広がりでは点X2、水平方向の広がりでは点Y2にある。また、コリメータレンズ１１の焦点面はＦにある。
【００２９】
図示しない調整手段によってレーザーチップ１７を回転調整し、コリメータレンズ１１を光軸方向に微調整する。点X1と点Y1の中点及び点X2と点Y2の中点が焦点面Ｆに一致するように、調整を追い込んでゆく。なお、回転調整時に光軸と各発光点の距離が大幅に変化しないように、回転調整の回転軸は各レーザー光の発光点近くに設けられている。
【００３０】
図５は第３の実施例の斜視図を示し、レーザー発光素子１０は第１のホルダ２１の孔２１ａに圧入されて取り付けられており、第１のホルダ２１は第２のホルダ２２にビス２３により固定されている。第２のホルダ２２には鏡筒部２４が取り付けられており、鏡筒部２４の内側には図示しないコリメータレンズが配置されて、光軸方向に微調整可能とされている。
【００３１】
第１のホルダ２１のレーザー発光素子１０の圧入側の裏側の面２１ｂは、約半分が傾斜部とされており、この傾斜部の境界線２１ｃは上下方向に形成され、その略中心を光軸が通っている。そして、圧入したレーザー発光素子１０のチップ上の発光点が面２１ｂ付近にくるように、第１のホルダ２１の厚みが設定されており、第１のホルダ２１の面２１ｂと第２のホルダ２２の面２２ａが対向して２本のビス２３により連結されている。
【００３２】
上述の構成により、第１のホルダ２１は境界線２１ｃを支点として、ビス２３を出し入れすることにより、第２のホルダ２２に対して回動し、レーザー発光素子１０は光軸に垂直な軸回りに回転調整されると共に、回転軸をレーザー光の発光点近くとすることができる。
【００３３】
図６は第４の実施例の斜視図を示し、レーザー発光素子１０はビス２３によって左右方向で肉厚が異なるホルダ２５に固定されている。ホルダ２５はレーザー発光素子１０を圧入する孔２５ａと孔２５ａに対し垂直に切込された切込部２５ｂを有し、レーザー発光素子１０の圧入面２５ｃの裏側に鏡筒部２４が取り付けられている。そして、鏡筒部２４の内側には図示しないコリメータレンズが配置され、光軸方向に微調整可能とされている。
【００３４】
切込部２５ｂはホルダ２５の左右両側から形成されており、中央部には連結部２５ｄを有している。また、ホルダ２５の圧入面２５ｃが光軸に対して傾いているために、孔２５ａ及び圧入されるレーザー発光素子１０も光軸に対して傾斜している。
【００３５】
上述の構成により、ビス２３をねじ込んでゆくと、レーザー発光素子１０は光軸に正対した後に逆方向へ傾くことになる。このようにして、レーザー発光素子１０は光軸に垂直な軸回りに回転調整される。
【００３６】
図７は第５の実施例の斜視図を示し、レーザー発光素子１０はホルダ２６に挿入されている。ホルダ２６はレーザー発光素子１０より１回り大きい径の孔２６ａと鏡筒部２４を有し、鏡筒部２４の内側には図示しないコリメータレンズが配置されている。
【００３７】
レーザー発光素子１０を専用治具により保持して、ホルダ２６の孔２６ａに挿入する。この専用治具を使って、レーザー発光素子１０を光軸方向に微調しかつ光軸に垂直な軸回りに回軸微調することによって、所望のピント調整を行った後に、レーザー発光素子１０と孔２６ａの間の空間に、例えば紫外線硬化樹脂を充填してレーザー発光素子１０を固着した後に、専用治具を取り外すことによりレーザー発光素子１０の調整が完了する。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る走査光学系の調整方法は、３つの調整工程を用いて、レーザー光の位置ずれや各レーザー光間の非点隔差の差に起因するピントずれを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例の平面図である。
【図２】側面図である。
【図３】複数のレーザー光束を発するレーザーチップの斜視図である。
【図４】第２の実施例の平面図である。
【図５】第３の実施例の斜視図である。
【図６】第４の実施例の斜視図である。
【図７】第５の実施例の斜視図である。
【図８】従来例の平面図である。
【図９】側面図である。
【図１０】レーザーチップの斜視図である。
【図１１】他の従来例の平面図である。
【図１２】従来例のマルチビームレーザー光源の平面図である。
【符号の説明】
１０  レーザー発光素子
１１  コリメータレンズ
１２  シリンドリカルレンズ
１３  ポリゴンミラー
１４  ｆθレンズ
１７  レーザーチップ
２１、２２、２５、２６  ホルダ
２４  鏡筒部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003679560.tif 000007
【図７】
0003679560.tif 000008
【図８】
0003679560.tif 000009
【図９】
0003679560.tif 000010
【図１０】
0003679560.tif 000011
【図１１】
0003679560.tif 000012
【図１２】
0003679560.tif 000013