(57)【要約】【課題】記録速度の高速化および記録密度の高密度化を達成するとともに、感光体等の記録媒体上のビームスポット位置が均等に形成され、解像力および画質の向上等を図ることが可能なマルチビーム光源装置を提供する。【解決手段】同一のパッケージ内で同間隔の発光点をアレイ状に配列した複数の半導体レーザアレイと、記録媒体上に複数の半導体レーザアレイから射出された複数本のレーザビームを偏向する偏向器と、を備えたマルチビーム光源装置において、記録密度間隔をＰ、主走査速度をＶＭ、記録媒体の副走査速度をＶＳ、記録媒体上の半導体レーザアレイ間の主走査間隔をＡ、ビームピッチ補正量をＣとした場合、先行ビームの各発光点を結ぶ仮想直線Ｘ上の任意の点（甲）と、該先行ビームと隣接するビームの前記（甲）に対応する点（乙）との副走査ビームピッチ（甲乙間）を、Ｐ−（Ａ／ＶＭ）・ＶＳ＋Ｃとした。【選択図】　　　図２
2004126482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一のパッケージ内で同間隔の発光点をアレイ状に配列した複数の半導体レーザアレイと、記録媒体上に前記複数の半導体レーザアレイから射出された複数本のレーザビームを偏向する偏向器と、を備えたマルチビーム光源装置において、
記録密度間隔をＰ、主走査速度をＶＭ、記録媒体の副走査速度をＶＳ、記録媒体上の半導体レーザアレイ間の主走査間隔をＡ、ビームピッチ補正量をＣとした場合、先行ビームの各発光点を結ぶ仮想直線上の任意の点と、該先行ビームと隣接するビームの前記仮想直線上の任意の点に対応する点との副走査ビームピッチを、Ｐ−（Ａ／ＶＭ）・ＶＳ＋Ｃとしたことを特徴とするマルチビーム光源装置。
【請求項２】
同一のパッケージ内で同間隔の発光点をアレイ状に配列した複数の半導体レーザアレイと、記録媒体上に前記複数の半導体レーザアレイから射出された複数本のレーザビームを偏向する偏向器と、を備えたマルチビーム光源装置において、
記録密度間隔をＰ、主走査速度をＶＭ、記録媒体の副走査速度をＶＳ、記録媒体上の半導体レーザアレイ間の主走査間隔をＡ、ビームピッチ補正量をＣとした場合、最先行ビームと該最先行ビームと隣接するビームとの副走査ビームピッチを、Ｐ−（Ａ／ＶＭ）・ＶＳ＋Ｃとしたことを特徴とするマルチビーム光源装置。
【請求項３】
同一のパッケージ内で同間隔の発光点をアレイ状に配列した複数の半導体レーザアレイと、記録媒体上に前記複数の半導体レーザアレイから射出された複数本のレーザビームを偏向する偏向器と、を備えたマルチビーム光源装置において、
記録密度間隔をＰ、主走査速度をＶＭ、記録媒体の副走査速度をＶＳ、記録媒体上の半導体レーザアレイ間の主走査間隔をＡ、ビームピッチ補正量をＣとした場合、主走査方向に先行走査する半導体レーザアレイの記録媒体上のビーム間センタ位置と後行走査する半導体レーザアレイの記録媒体上のビーム間センタ位置との副走査ビームピッチを、Ｐ−（Ａ／ＶＭ）・ＶＳ＋Ｃとしたことを特徴とするマルチビーム光源装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載のマルチビーム光源装置において、各々の半導体レーザダイオードアレイから射出され偏向器に向かうレーザビームは、所定の開き角を有することを特徴とするマルチビーム光源装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載のマルチビーム光源装置において、記録媒体上の記録密度間隔は５０μｍ以下であることを特徴とするマルチビーム光源装置。
【請求項６】
同一のパッケージ内で同間隔の発光点をアレイ状に配列した複数の半導体レーザアレイと、記録媒体上に前記複数の半導体レーザアレイから射出された複数本のレーザビームを偏向する偏向器と、を備えたマルチビーム光源装置において、請求項１乃至５の何れか一項に記載の光源装置を用いることを特徴とするマルチビーム走査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチビーム光源装置に関し、特にレーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ等の情報記録装置のマルチビーム光源装置の副走査ビームピッチの設定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザプリンタやデジタル複写機などの情報記録装置は最近、記録速度の高速化および記録密度の高密度化が要求されており、複数のレーザビームで感光体等の記録媒体上を同時に走査するマルチビーム走査装置が採用されている。
複数のレーザビームを持つ光源としては、複数の発光点を同一基板上にアレイ状に並べた半導体レーザアレイが使用されているものもある（例えば、特許文献１、２、３参照）。
以上のように従来はそれぞれのレーザ同士の相互干渉が大きくなるために半導体レーザアレイの発光点間隔は１００μｍ以上あったが、最近ではアイソレーション技術や半導体製造技術が向上し、発光点間隔が２０μｍ以下の半導体レーザアレイも供給できるようになっている。
一方、解像力および画質の向上を図るべく複数のレーザビームを補正するようにしたものもある（例えば特許文献４、５、６、７参照）。
【特許文献１】特開昭５６−４２２４８号公報
【特許文献２】特開平９−２６５５０号公報
【特許文献３】特開平８−１３６８４１号公報
【特許文献４】特開平９−２５１１３７号公報
【特許文献５】特開平９−２１１３５０号公報
【特許文献６】特開平９−１８６１号公報
【特許文献７】特許第２７２７１９８号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献４に記載の技術では、複雑なセンサやビーム検出アルゴリズムを必要とする。また、特許文献５や特許文献６に記載の技術では、書き出し位置補正が必要となる。
また、特許文献７では、主走査方向にずらしたレーザビームを同じ位置に配置するように位置補正して走査するビーム走査方法が開示されている。しかし、複数のレーザビームを同時に走査する所謂マルチビーム光源についての記載はない。また備向反射面の面倒れ誤差等に起因するピッチ誤差に関しての考慮もなされていない。
本発明はこのような点に鑑み、記録速度の高速化および記録密度の高密度化を達成するとともに、感光体等の記録媒体上のビームスポット位置が均等に形成され、解像力および画質の向上等を図ることが可能なマルチビーム光源装置およびマルチビーム走査装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、同一のパッケージ内で同間隔の発光点をアレイ状に配列した複数の半導体レーザアレイと、記録媒体上に前記複数の半導体レーザアレイから射出された複数本のレーザビームを偏向する偏向器と、を備えたマルチビーム光源装置において、記録密度間隔をＰ、主走査速度をＶＭ、記録媒体の副走査速度をＶＳ、記録媒体上の半導体レーザアレイ間の主走査間隔をＡ、ビームピッチ補正量をＣとした場合、先行ビームの各発光点を結ぶ仮想直線上の任意の点と、該先行ビームと隣接するビームの前記仮想直線上の任意の点に対応する点との副走査ビームピッチを、Ｐ−（Ａ／ＶＭ）・ＶＳ＋Ｃとしたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、同一のパッケージ内で同間隔の発光点をアレイ状に配列した複数の半導体レーザアレイと、記録媒体上に前記複数の半導体レーザアレイから射出された複数本のレーザビームを偏向する偏向器と、を備えたマルチビーム光源装置において、記録密度間隔をＰ、主走査速度をＶＭ、記録媒体の副走査速度をＶＳ、記録媒体上の半導体レーザアレイ間の主走査間隔をＡ、ビームピッチ補正量をＣとした場合、最先行ビームと該最先行ビームと隣接するビームとの副走査ビームピッチを、Ｐ−（Ａ／ＶＭ）・ＶＳ＋Ｃとしたことを特徴とする。
【０００５】
請求項３に記載の発明は、同一のパッケージ内で同間隔の発光点をアレイ状に配列した複数の半導体レーザアレイと、記録媒体上に前記複数の半導体レーザアレイから射出された複数本のレーザビームを偏向する偏向器と、を備えたマルチビーム光源装置において、記録密度間隔をＰ、主走査速度をＶＭ、記録媒体の副走査速度をＶＳ、記録媒体上の半導体レーザアレイ間の主走査間隔をＡ、ビームピッチ補正量をＣとした場合、主走査方向に先行走査する半導体レーザアレイの記録媒体上のビーム間センタ位置と後行走査する半導体レーザアレイの記録媒体上のビーム間センタ位置との副走査ビームピッチを、Ｐ−（Ａ／ＶＭ）・ＶＳ＋Ｃとしたことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載のマルチビーム光源装置において、各々の半導体レーザダイオードアレイから射出され偏向器に向かうレーザビームは、所定の開き角を有することを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一項に記載のマルチビーム光源装置において、記録媒体上の記録密度間隔は５０μｍ以下であることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、同一のパッケージ内で同間隔の発光点をアレイ状に配列した複数の半導体レーザアレイと、記録媒体上に前記複数の半導体レーザアレイから射出された複数本のレーザビームを偏向する偏向器と、を備えたマルチビーム光源装置において、請求項１乃至５の何れか一項に記載の光源装置を用いることを特徴とする。
本発明では発光点間隔の狭い半導体レーザアレイを光源として用いることを特徴としており、以下の利点が得られる。半導体レーザアレイの発光点間隔は半導体プロセスにより形成されるため、サブミクロンの精度を容易に得ることができる。感光体等記録媒体上のレーザビームは走査装置の主走査方向と略直交する方向（副走査方向）に１列に配置することができる。この際副走査方向の横倍率により記録密度間隔は決定されるので副走査方向にパワーを持つシリンダレンズを適時選択することにより、所望の記録密度間隔が得られる。
さらに本発明のように半導体レーザアレイを複数個使用することにより、さらなる記録速度の高速化や高密度化を容易に得ることが可能となる。各々の半導体レーザアレイで形成されたレーザビームは主走査方向に離れているため１ビーム走査装置と同様の書き出し位置手段が使用でき、簡易な部品構成をとることと誤差を最小に抑えることができる。
そして、最先行ビームとそれと隣接するビームとの副走査ビームピッチを規定したので、記録速度の高速化および記録密度の高密度化を達成するとともに、感光体等の記録媒体上のビームスポット位置が均等に形成され、解像力および画質の向上等を図ることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るマルチビーム走査装置の概略斜視図である。その構成を動作と併せて説明する。
半導体レーザアレイ１ａ、１ｂから発光した各々のレーザビームはコリメートレンズ２ａ、２ｂによって平行光束あるいは略平行光束になり、アバーチヤ３にてビーム整形された後、各光束に共通したシリンダレンズ４により副走査方向に集束され、偏向器５の偏向反射面５Ａの近傍に主走査方向に長い線像として結像された後、偏向器５の偏向反射面５Ａにより反射される。各々のレーザビームに対応する複数の線像は互いに副走査方向に分離している。
偏向器５の偏向反射面５Ａにより反射される各光束は、偏向器５の等速回転に伴い、各々等角速度的に偏向し、走査光学系６〈図ではｆθレンズ等のレンズ系で構成されているが、これ以外凹面鏡等で構成することもできる）により、ミラー７を介して感光体等の記録媒体８上に副走査方向に互いに分離した光スポットとして集光され、記録媒体８上を略等速度的に走査する。尚、図１では２つの半導体レーザアレイの例を示しているが、光源である半導体レーザアレイとコリメートレンズの対を増やして、より多いビーム数の構成とすることも容易に可能である。
図１においてコリメートレンズ２ａ、２ｂにより平行光束あるいは略平行光束された各光束の主光線は図示のように主走査方向において偏向反射面５Ａ側に向かって次第に近接し、偏向反射面５Ａの近傍で主走査方向において互いに交わる。平行光束あるいは略平行光束された各光束が、副走査方向から見て交差部側から光源側に向かってなす角θを光束間の「開き角」と呼ぶ。このように、偏向器５に向かう光束が開き角θを有するように光源装置を構成することにより、従来のような偏向合成素子を用いる必要は無くなる。
【０００７】
図２は記録媒体上８つのビーム配置の模式図である。紙面の左右方向は主走査方向で左から右へ、上下方向は副走査方向で下から上に走査しており、主走査方向の速度をＶＭ（ｍｍ／ｓ）、記録媒体８の副走査方向の移動速度をＶＳ（ｍｍ／ｓ）とする。
Ｂｌ、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ７は４つの発光点を有する一つの半導体レーザアレイによるビーム（斜線丸）を示し、Ｂ２、Ｂ４、Ｂ６、Ｂ８はもう一つの同じく４つの発光点を有する半導体レーザアレイによるビーム（白丸）を示しており、副走査方向のビーム配列はＢｌ、Ｂ２、Ｂ３…Ｂ８の順に互い違いになっている。主走査方向の配列はＢｌ、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ７の奇数番号のビームが先行する配列になっている。
ここでＢｌ、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ７とＢ２、Ｂ４、Ｂ６、Ｂ８は記録媒体８上で主走査方向にＡの距離隔てられて配置されているが、これは光源装置にて開き角を有しているためである。半導体レーザアレイの発光点間隔は半導体プロセスにより精度よく形成されているので、記録媒体８上の副走査ビーム間隔Ｐｌ、Ｐ２は光学系の横倍率で決定される。
本発明では、ビーム間隔Ｐｌ、Ｐ２は同じで、Ｐｌ、Ｐ２の１／２が所望する記録密度間隔Ｐとなっている。ここでＢｌ、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ７はＡ（ｍｍ）だけ常に主走査方向にＢ２、Ｂ４、Ｂ６、Ｂ８よりも先行し、その時間的なズレはＡ／ＶＭ（ｓ）となり、その間に記録媒体８は（Ａ／ＶＭ）・ＶＳ（ｍｍ）、副走査方向に移動する。そのため予め後行ビームＢ２、Ｂ４、Ｂ６、Ｂ８は記録密度間隔Ｐより（Ａ／ＶＭ）・ＶＳ少なくなるようにビームを配置すれば、所望する記録密度が得られる。
また図２は同一の偏向反射面によるビームしか図示していないが、偏向反射面は連続して反射面が変化していく。偏向反射面の面倒れ誤差等の影響により、反射面をまたがったビームピッチは同一面の反射面と比較して位置精度が悪くなる。
【０００８】
図３は縦軸に記録媒体上の副走査ビームピッチ誤差を、横軸に記録媒体の位置（像高）を示している。細線は同一偏向反射面間の誤差、Ｂｌ〜Ｂ２、Ｂ２〜Ｂ３…を、太線は隣接偏向反射面間の誤差、Ｂ８〜隣接面のＢｌを示している。
上述のように記録密度間隔Ｐより（Ａ／ＶＭ）・ＶＳ少なくなるようにビームを配置しただけでは、隣接面間のピッチ誤差が考慮されていないので、その繋ぎ目に相当する位置でのビーム配列が均一でなくなり、画像が劣化する可能性がある。そのため光学系や偏向反射面の面倒れ等によりビームピッチ補正量Ｃを決定し、その分を追加して補正してやることで均一なビーム配列を得ることができる。
即ち、同一反射面での隣接ビームピッチと隣接反射面での隣接ビームピッチとでは、図３のように像高により誤差変化し、特に隣接反射面間での誤差は大きくなる。従って、＋Ｃの補正量がないと像高によっては大きくピッチがずれることになる。このため、像高全体で同じ程度のピッチ誤差になるように＋Ｃの補正量を加算する。
具体的には、感光体等の像面位置で各々のビームスポット位置を計測し、副走査方向のビームピッチを計測する。たとえば像高中心と両端の３像高で計測し、隣接反射面と同一反射面とのピッチのバランスの良いところで補正量Ｃを決定する。その場合、個々に計測する場合もあるが、同一光学系であれば傾向が同じはずなので実験により得られた補正値で決めることは実用的である。また実際にピッチを計測しなくとも、隣接反射面と同一反射面のピッチ差が視覚的に分かるパターンで画像評価し、補正値を決定することも考えられる。すなわち視覚的にバランスの良い画像となるようにすることである。
補正量Ｃを加える具体的な手段としては、前記したように前もってピッチと画像評価にて補正量Ｃを決定しておき、光源ユニット調整時にセンタ間ピッチをＰ−（Ａ／ＶＭ）・ＶＳ＋Ｃに調整し、ネジ固定する。またネジ固定することに代えて、モータ等にて可動として制御することもできる。ビームピッチを計測する手段を設ければ、フイードバック制御して補正量Ｃを可変することもでき、また温度とピッチの関係を予め導き出しておけば、温度をモニタすることで補正量Ｃを可変することもできる。
【０００９】
以下に、上記に基づいて実施される本発明の形態例を説明する。
第一の形態は、図２において、各発光点からの奇数番号の先行ビームＢｌ、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ７を結ぶ仮想直線Ｘを想定し、この仮想直線Ｘ上の任意の点（甲）と、該先行ビームと隣接するビームの前記（甲）に対応する点（乙）との副走査ビームピッチ（甲乙間）を、Ｐ−（Ａ／ＶＭ）・ＶＳ＋Ｃとする。
上記仮想直線Ｘとは、半導体レーザアレイの複数発光点が記録媒体上に描くビームの中心を通るように引いた（図２のＢｌ〜Ｂ７を結んだ）仮想の直線（線分）であり、任意の点（甲）とは、前記仮想直線（Ｂｌ〜Ｂ７）間であれば、ビームの中心でも直線上の点でもよい。具体的にはＢｌビームの中心、Ｂ３とＢ５の中点等が挙げられる。対応する点（乙）は（甲）に対応する点で、例えば（甲）がＢｌならば乙はＢ２、甲がＢ３とＢ５の中点ならば乙はＢ４とＢ６の中点となる。
第二の形態は、最先行ビーム（Ｂｌ〜Ｂ７）と該最先行ビームと隣接するビーム（Ｂ２〜Ｂ８）との副走査ビームピッチを、Ｐ−（Ａ／ＶＭ）・ＶＳ＋Ｃとしている。
第三の形態では、主走査方向に先行走査する半導体レーザアレイの記録媒体上のビーム（Ｂｌ〜Ｂ７）間センタ位置と後行走査する半導体レーザアレイの記録媒体上のビーム（Ｂ２〜Ｂ８）間センタ位置との副走査ビームピッチを、Ｐ−（Ａ／ＶＭ）・ＶＳ＋Ｃとしている。第三の形態によれば、ビームピッチはレーザアレイの発光点距離と光学系の横倍率で決定され、仮に発光点距離のバラツキがある場合にはレーザアレイ内のビームピッチでも誤差が変わってしまう。このバラツキを低減するため、直接ビーム間で規定するのでなく、センタ間とすればバラツキを平均化できる。
【００１０】
本発明の実施例を基に数値を記述する。所望する記録密度間隔Ｐは２１．２μｍ（密度：１２００ｄｐｉ）、主走査速度ＶＭは１３６３１５９ｍｍ／ｓ、副走査速度ＶＳは５００ｍｍ／ｓ、主走査間隔Ａは２２．３ｍｍの場合は（Ａ／ＶＭ）・ＶＳは約８．２μｍとして、光学系の寸法精度・公差、温度範囲をシュミレーションした結果、上記ビームピッチ補正量Ｃは一２．８μｍにしたとき隣接面と同一面間とのバランスが良かった。上記実施例での最先行ビームとそれと隣接するビームとの副走査ビームピッチは次式の通りとなる。
Ｐ−（Ａ／ＶＭ）・ＶＳ＋Ｃ＝２１．２μｍ−（２２．３×１０３μｍ／１３６３１５９ｍｍ／ｓ）・５００ｍｍ／ｓ−２．８μｍ＝１０．２μｍ
以上のように実施例では４つの発光点の半導体レーザアレイを２つ用いた８つのレーザビームの配置について記載したが、ビーム数はこれに規定されるものではない。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１および２記載の発明によれば、最先行ビームとそれと隣接するビームとの副走査ビームピッチをＰ−（Ａ／ＶＭ）・ＶＳ＋Ｃとしたので、記録速度の高速化および記録密度の高密度化を達成するとともに、感光体等の記録媒体上のビームスポット位置が均等に形成され、解像力および画質の向上等を図ることができる。
請求項３記載の発明によれば、前記効果の加え、ビームピッチはレーザアレイの発光点距離と光学系の横倍率で決定され、仮に発光点距離のバラツキがある場合にはレーザアレイ内のビームピッチでも誤差が変わってしまう。このバラツキを低減するため、直接ビーム間で規定するのでなく、センタ間としているのでバラツキが平均化できる。
請求項４記載の発明によれば、請求項１に記載のマルチビーム光源装置において各々の半導体レーザダイオードアレイから射出され偏向器に向かうレーザビームは所定の開き角を有しているので、記録速度の高速化および記録密度の高密度化を達成するとともに、感光体等の記録媒体上のビームスポット位置が均等に形成され、解像力および画質の向上等を図ることができる。
請求項５記載の発明によれば、請求項１または２に記載のマルチビーム光源装置において、記録媒体上の記録密度間隔は５０μｍ以下であるので、記録速度の高速化および記録密度の高密度化を達成するとともに、感光体等の記録媒体上のビームスポット位置が均等に形成され、解像力および画質の向上等を図ることができる。
請求項６記載の発明によれば、マルチビーム走査装置において、請求項１乃至３のいずれかに記載の光源装置を用いるので、記録速度の高速化および記録密度の高密度化を達成するとともに、感光体等の記録媒体上のビームスポット位置が均等に形成され、解像力および画質の向上等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るマルチビーム走査装置の概略斜視図である。
【図２】記録媒体上８つのビーム配置の模式図である。
【図３】縦軸に記録媒体上の副走査ビームピッチ誤差を、横軸に記録媒体の位置（像高）を示す図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ　半導体レーザアレイ
５　偏向器
８　記録媒体
【図１】
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【図２】
2004126482.tif 000004
【図３】
2004126482.tif 000005