(57)【要約】【課題】製造上難しい４ビーム光源を作成しなくても、製造上容易な２ビーム光源を２つ組み合わせて、４ビーム走査を可能とすること。【解決手段】光を発生する光源を２個保持し、前記光源から発生する光を平行光にする手段を含んだ光源ユニットを２式備え、前記２つの光源ユニットからの４つの光を略同一光路上に合成する光合成手段と、前記合成後の４つの光を偏向走査する光偏向手段と、前記偏向走査された４つの光を被走査媒体上に結像させる結像手段とを有する光走査装置において、前記２つの光源ユニットのうち一方の光源ユニットには走査方向に、方の光源ユニットには副走査方向に、光源ユニットからの光の偏向角度を調整できる機構を備えたことを特徴とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発生する光源を２個保持し、前記光源から発生する光を平行光にする手段を含んだ光源ユニットを２式備え、前記２つの光源ユニットからの４つの光を略同一光路上に合成する光合成手段と、前記合成後の４つの光を偏向走査する光偏向手段と、前記偏向走査された４つの光を被走査媒体上に結像させる結像手段とを有する光走査装置において、前記２つの光源ユニットのうち一方の光源ユニットには走査方向に、他方の光源ユニットには副走査方向に、前記光源ユニットからの光の偏向角度を調整できる機構を備えたことを特徴とする光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザプリンタ等に用いられる光走査装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
レーザプリンタで高速印刷や高ドット密度印刷を行なうためには、単位時間あたりの走査回数の増大が必要である。繰り返し走査線数の増大のためには、光偏向手段の回転数の増加や、ミラー面数の増加によってもある程度までは可能であるが、限界がある。そこで一度に多数本のレーザを走査する複数ビーム走査方式が有効であることが従来から良く知られている。この例としては、特公昭６０−３３０１９号公報にあるような個々に変調可能な半導体レーザ素子を複数個アレイ状に配列し、それぞれの出射光を単一のコリメータレンズで平行光とし、光偏向手段とＦθレンズを介して走査面上を複数のレーザビームで同時に走査するような方式などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の方式では、ビーム数が多くなると光源の製造精度が高く必要となり、歩留まりの低下や、製造コストが高くなるので問題となっていた。複数ビーム光源では、図１４に示すように素子１が一列に並んでいるのが理想状態であるが、図１３に示すように、並びの垂直方向の位置ずれは、走査線間隔のずれに対応するので、高精度に配列する必要がある。また、これは調整などでは修正できないので問題となっている。例えば、図１６に示すように素子数が４で、素子１の大きさがφ３μｍ、素子間隔が１００μｍとなる場合、図１５に示すように被走査媒体上でスポット２の直径が２０倍のφ６０μｍで、スポット間隔が２０００μｍとなる。このとき、傾け角１．２１２度のとき走査間隔が４２．３μｍとなり、６００ｄｐｉ相当になる。走査線間隔のずれの許容量を１０％の±４．２３μｍとすれば、素子部での位置精度は、±０．２１μｍとする必要があり製造上困難な値となってしまう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光を発生する光源を２個保持し、前記光源から発生する光を平行光にする手段を含んだ光源ユニットを２式備え、前記２つの光源ユニットからの４つの光を略同一光路上に合成する光合成手段と、前記合成後の４つの光を偏向走査する光偏向手段と、前記偏向走査された４つの光を被走査媒体上に結像させる結像手段とを有する光走査装置において、前記２つの光源ユニットのうち一方の光源ユニットには走査方向に、もう一方の光源ユニットには副走査方向に、光源ユニットからの光の偏向角度を調整できる機構を備えたことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例の全体図を図１に示す。素子１を２つ備える半導体レーザ３ａと、光を平行光にするコリメータレンズ４ａとからなる光源ユニット５ａは、コリメータレンズ４ａの光軸を中心とした回転調整が可能であり、かつ、光源の並びの方向を軸として回転させる機構である副走査方向調整機構１５の上に実装されている。また、素子１を２つ備える半導体レーザ３ｂと、光を平行光にするコリメータレンズ４ｂとからなる光源ユニット５ｂは、コリメータレンズ４ｂの光軸を中心とした回転調整が可能であり、かつ、走査平面に垂直な方向を軸として回転させる機構である走査方向調整機構１６の上に実装されている。ユニット５ｂからの光はλ／２板６を通り偏光方向を変えることで、偏光プリズム７での反射率を上げている。また、合成手段である偏光プリズム７で合成されたあとの光は、λ／４板８を通り直線偏光から円偏光に変えられ、その後の光学系の光偏向手段のポリゴンミラーなどの回転角度の違いによる反射率の差や、Ｆθレンズの走査角度毎の透過率の違いを抑えている。以上の部品はベース９の上に配置されている。ベース９は、シリンドリカルレンズ１０、レンズ１１の光軸を中心として回転調整可能な全体回転調整機構１７の上に実装されている。ベース９から出た４つの光は、シリンドリカルレンズ１０、レンズ１１を通り、光偏向手段１２で偏向され、結像手段であるＦθレンズ１３を通って、４つのスポット２ａ、２ｂが被走査媒体１４上を走査する。以上が概略構成である。
【０００６】
各部品の詳細、調整方法について以下図面に基づき説明する。コリメータレンズ４ａ、４ｂの光軸を中心とした回転調整機構を図２に示す。これは、素子１を２つ備える半導体レーザ３ａ、３ｂとコリメータレンズ４ａ，４ｂとからなる光源ユニット５ａ、５ｂに備えられている。保持ベース２１の上にユニット５ａまたは５ｂが載せられ、ユニット５ａ、５ｂにはギヤ２６を形成する。このギヤ２６はギヤ２５が回転することによって微動する。ギヤ２５は調整つまみ２２に直結しており、２つの支持体２３によって固定される。２つの支持体２３は４つの固定ねじ２４によって、保持ベース２１に固定される。図２の４１は光の出射口である。なお、調整つまみ２２および支持体２３、固定ねじ２４は調整固定後、取り外しても良い。この調整は、被走査媒体１４上で例えば図３に示すように５ａからのスポット２ａが走査方向に対しα、５ｂからのスポット２ｂが走査方向に対しβ傾いているのを修正し、図４に示すように走査方向に対しα＝β＝０度とすれば良い。
【０００７】
次に、光源ユニット５ｂの下にある走査方向調整機構１６について説明する。詳細図を図５に示す。この調整では、図６に示すようにユニット５ａからのスポット２ａとユニット５ｂからのスポット２ｂの距離Ａを調整する。光源ユニット５ｂと保持ベース２１一式２７は、走査方向保持ベース２９の上に固定され、ピン２８を中心に回転可能なように保持され、ギヤ２６を備えている。この調整機構の調整つまみ２２を回転させることで、ギヤ２５が回転し、ギヤ２６を微動できる。図６に示す距離Ａを２ａおよび２ｂの間隔であるＢと同じになるよう調整すればよい。調整後の状態が図７である。なお、図５の４１は光の出射口である。
【０００８】
走査方向調整手段のその他の例を以下に示す。図１７、図１８に示す様に、半導体レーザ３を半導体レーザホルダ５０へ、ネジ２４で固定する。また、コリメータレンズ４は接着剤などでコリメータレンズホルダ５１へ固定する。半導体レーザホルダ５０には走査方向に長い長穴５２があり、この穴にネジ２４を通してコリメータレンズホルダ５１と一体化させる。このとき、長穴５２を通るネジ２４の位置を調整することで光線の走査方向傾きを調整できる。図１７、図１８の例では長穴が半導体レーザホルダ５０側にあるが、逆にコリメータレンズホルダ５１側に長穴があり、コリメータレンズ４の走査方向位置を調整することで、光線の走査方向調整も可能である。
【０００９】
次に光源ユニット５ａの下にある副走査方向調整機構１５について説明する。詳細図を図８に示す。この調整では、図９に示すようにユニット５ａからのスポット２ａとユニット５ｂからのスポット２ｂの副走査方向距離Ｃを調整する。光源ユニット５ａと保持ベース２１一式３０は、副走査方向保持ベース３２の上に固定され、副走査方向保持ベース３２は、軸３１を中心軸として回転可能なように、２つの支持体２３によって保持されている。また、軸の反対の端部にねじ穴があり、調整つまみ２２を回転させることで、副走査方向保持ベース３２が傾く。この値は、図９に示す距離Ｃを０となるよう調整すればよい。調整後の状態が図１０である。
【００１０】
副走査方向調整手段のその他の例を以下に示す。図１９、図２０に示す様に、半導体レーザ３を半導体レーザホルダ５０へ、ネジ２４で固定する。また、コリメータレンズ４は接着剤などでコリメータレンズホルダ５１へ固定する。半導体レーザホルダ５０には副走査方向に長い長穴５２があり、この穴にネジ２４を通してコリメータレンズホルダ５１と一体化させる。このとき、長穴５２を通るネジ２４の位置を調整することで光線の副走査方向傾きを調整できる。図１９、図２０の例では長穴が半導体レーザホルダ５０側にあるが、逆にコリメータレンズホルダ５１側に長穴があり、コリメータレンズ４の走査方向位置を調整することで、光線の副走査方向調整も可能である。
【００１１】
最後に、全体回転調整機構１７について説明する。詳細図を図１１に示す。この調整では、図１０のように一列に並んだスポット２ａ，２ｂを図１２のように角度θ傾け、走査間隔を所定の値にする調整である。例えば６００ｄｐｉであれば、走査間隔は４２．３μｍである。ベース９は、全体保持ベース４０に固定され、全体保持ベース４０の周辺には、ギヤ２６があり、ギヤ２５によって全体保持ベース４０を出射口４１の中心を軸として、回転調整可能となる。ギヤ２５は調整つまみ２２で回転できる様になっており、これらは支持体２３で固定され、支持体２３は、固定ネジ２４で全体回転調整機構１７の本体へ固定される。
【００１２】
なお、調整機構は、本体に付属してしまうと製造価格が上昇してしまうので、調整固定後取り外せるようにしても良い。今回は、光源ユニット５ａに副走査方向調整機構１５をつけ、光源ユニット５ｂに走査方向調整機構１６をつけたが逆であっても良い。
【００１３】
ここで、本発明の要点をあらためて説明する。図１に示すような合成方式を用いる場合、図６に示すＡ（走査方向間隔）と図９に示すＣ（副走査方向間隔）の調整が、ピッチムラなどの印刷品質に直接影響するので重要である。この調整機構の例は、それぞれ図５、図８に示している。この２つの調整機構は、ユニット５ａ、ユニット５ｂの両方につけなくても、一方のユニット、例えば図２１に示す様にユニット５ａのみに備えればよい。ユニット５ｂからの光スポットを基準として、図６のＡ，図９のＣを十分調整可能である。以上が本発明の第一の要点である。
【００１４】
図２１に示す様に調整機構を一方のユニットに集中させる場合、構造が複雑になることや、調整点が複数になるため、調整しにくく時間がかかるなどの問題がある。そこで、図１に示す様に調整機構を２つのユニットに分散して設けることで、構造を簡単にし、また、調整を容易にしている。以上が本発明の第２の要点である。
【００１５】
【発明の効果】
以上示した様に、本発明では、製造上難しい４ビーム光源を作成しなくても、製造上容易な２つの光源を２つ組み合わせて、４ビームの走査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における光走査装置の全体図である。
【図２】回転調整機構を示す図である。
【図３】被走査媒体上のスポットの様子を示す図である。
【図４】被走査媒体上のスポットの様子を示す図である。
【図５】走査方向調整機構を示す図である。
【図６】被走査媒体上のスポットの様子を示す図である。
【図７】被走査媒体上のスポットの様子を示す図である。
【図８】副走査方向調整機構を示す図である。
【図９】被走査媒体上のスポットの様子を示す図である。
【図１０】被走査媒体上のスポットの様子を示す図である。
【図１１】全体回転調整機構を示す図である。
【図１２】被走査媒体上のスポットの様子を示す図である。
【図１３】素子の配列を示す図である。
【図１４】素子の配列を示す図である。
【図１５】被走査媒体上のスポットの様子を示す図である。
【図１６】素子の配列を示す図である。
【図１７】走査方向調整機構の例を示す図である。
【図１８】走査方向調整機構の例を示す図である。
【図１９】副走査方向調整機構の例を示す図である。
【図２０】副走査方向調整機構の例を示す図である。
【図２１】調整機構を一方に１もう一方に３方向つける光走査装置の全体図である。
【符号の説明】
１　　素子
２，２ａ，２ｂ　　スポット
３，３ａ，３ｂ　　半導体レーザ
４，４ａ，４ｂ　　コリメータレンズ
５ａ，５ｂ　　光源ユニット
６　　λ／２板
７　　偏光プリズム
８　　λ／４板
９　　ベース
１０　　シリンドリカルレンズ
１１　　レンズ
１２　　光偏向手段
１３　　Ｆθレンズ
１４　　被走査媒体
１５　　副走査方向調整機構
１６　　走査方向調整機構
１７　　全体回転調整機構
２１　　保持ベース
２２　　調整つまみ
２３　　支持体
２４　　固定ねじ
２５、２６　　ギヤ
２７　　光源ユニットと保持ベース一式
２８　　ピン
２９　　走査方向保持ベース
３０　　光源ユニットと保持ベース一式
３１　　軸
３２　　副走査方向保持ベース
４０　　全体保持ベース
４１　　出射口
５０　　半導体レーザホルダ
５１　　コリメータレンズホルダ
５２　　長穴
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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