JP3463054B2 - マルチビーム走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マルチビーム走査
装置に関し、特に、複数の光ビームを所定の感光材上に
同時に集光させて感光材を露光するために使用するマル
チビーム走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のマルチビーム走査装置として、
例えば、特開平５−２７６３３５号公報に記載された技
術（従来例１）、あるいは特開平４−１０１１１２号公
報に記載された技術（従来例２）が知られている。

【０００３】従来例１には、インナードラム走査型の走
査装置において、２つのレーザダイオードから出力され
るレーザビームのうちの１つのレーザビームをウェッジ
プリズムを通過させ偏向させて回転させ、次いで、２つ
のレーザビームを上記のウェッジプリズムに同期し回転
する光偏向器によって偏向させ、ドラム内周面に保持さ
れた記録シート上を回転走査させる構成が開示されてい
る。

【０００４】また、従来例２には、複数の発光部を有す
る光源から放射された光ビームを光学手段により光偏向
器に導光し、偏向された光ビームを結晶光学系によって
被走査面上に導き、複数の光ビームで同時に走査するマ
ルチビーム走査光学系において、複数の発光部を光ビー
ムの走査方向と直交する方向に配列するとともに、光学
手段または結像光学系に複数の光ビームによる被走査線
上での走査線の走査間隔を調整する調整部材を設ける構
成が開示されている。調整部材としては、負レンズと正
レンズからなるものが使用される。そして、レンズ間隔
を相対的に変えて焦点位置を変化させることで副走査方
向の結像倍率を可変とし、これにより、所望の位置に走
査間隔を調整するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
１の装置の場合、レーザビーム間のピッチ調整がウェッ
ジプリズムの頂角で決まることから、この種の調節が困
難である。そして、組立時においてピッチ調整する場合
には、レーザダイオードの取り付け位置を調整しなくて
はならず、所望の走査間隔を得ることが難しい。また、
レーザビームのピッチがウェッジプリズムの頂角だけで
実質的に決まってしまうことから、例えば高密度と低密
度との切替えがあり、レーザビームのピッチを大きく変
える必要がある場合には対応が困難となる。

【０００６】さらに、従来例１のようなインナードラム
走査記録装置では、モータは、高速回転で回り、且つ、
回転ムラの精度も高精度に要求される。ところが、従来
例１の構成の場合には、上記のような同期回転をするた
めに歯車機構を設け、この歯車機構にウェッジプリズム
や光偏向器などの慣性のあるレーザビーム走査部を取り
付けていることから、高速回転や高精度を実現すること
が困難である。

【０００７】一方、従来例２の装置の場合には、調整部
材である正レンズと負レンズを動かして副走査方向の結
像倍率を調整する構成であるため、調整時のフィードバ
ックの時間がかかる。また、副走査方向の結像倍率の調
整によって結像面での副走査方向のビーム径を変える構
成であるため、高精細な高密度記録には適していない。

【０００８】さらに、上記のような複数の発光部として
は、複数のレーザダイオードを備えた半導体レーザーア
レイが通常使用され、また半導体レーザアレイにおける
ピッチ間隔は実際には５０〜１５０μｍ程度である。そ
して、この構成でアレイ状の半導体レーザを使用した場
合には、発熱の影響でクロストークが発生することか
ら、レーザダイオードを独立して駆動することが困難と
なる。その他、複数の発光部を光ビームの走査方向と直
交方向に配置するので、走査方向に対して発散角補正用
の光学素子が必要となり、構造が複雑となる。

【０００９】本発明の課題は、上記のような問題がな
く、光ビーム間のピッチ間隔を容易に調節できて、複数
の光ビームの走査間隔を容易に調整することができる、
マルチビーム走査装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明が提供するマルチ
ビーム走査装置は、それぞれ光ビームを出力する複数の
発光手段と、進行方向の異なる複数の前記光ビームの光
軸合わせをする合成手段と、前記光軸合わせされた複数
の光ビームを偏向する偏向手段と、前記偏向された複数
の光ビームを被走査面に結像させる結像手段とを有し、
さらに、前記発光手段と前記合成手段との間に設けら
れ、前記複数の光ビームの少なくとも１つを走査方向と
直交する副走査方向に偏向する角度変位調整ユニットを
備えていることを特徴とする。

【００１１】上記構成おいて、角度変位調整ユニット
は、例えば、２枚のウェッジプリズムを組み合わせて構
成されるものであり、光ビームが直進する位置を原点と
して、これら２枚のウェッジプリズムを逆方向へ同一角
度で回転させることで、偏向の程度が調整される。ま
た、合成手段は、例えば、偏向ビームスプリッタであ
り、またこの場合には、偏向ビームスプリッタに入射さ
れる一方の光ビームにおける偏光方向を変えるためのλ
／２板を有する構成とすることができる。このようなλ
／２板を設けることで、光ビームにおける偏光方向を偏
向ビームスプリッタに合わせて変えることができ、偏光
ビームスプリッタにおける光ビームの透過率ないし反射
率を上げて光量のロスをなくすことができる。

【００１２】好ましい実施の形態では、複数の発光手段
としては、コリメータレンズを有するそれぞれ半導体レ
ーザが使用される。また、そして、上記のように偏向ビ
ームスプリッタを用いてこれらの半導体レーザからのレ
ーザビームの光軸を合せることで、複数のレーザビーム
が合成される。これらレーザビームは、次いで、所定の
結像光学系により結像面に集光される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態のマ
ルチビーム走査装置を説明する。図１は、実施の形態に
おける光学系概略を示した説明図である。このマルチビ
ーム走査装置は、発光手段（光源）として２つのレーザ
ダイオードＬＤ１とＬＤ２、コリメータレンズ７，８、
λ／２板５、偏光ビームスプリッタ６、角度変位ユニッ
ト１４、シリンドリカルレンズ１０，１１、ポリゴンミ
ラー９、ｆθレンズ１１などから構成される。

【００１４】レーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２からの光
ビームは、コリメータレンズ７，８によって、それぞれ
平行光束となる。ここで、レーザダイオードＬＤ１から
の光ビーム３は、図２に示したように、Ｐ波としてλ／
２板５に入射し、λ／２板５により偏光方向が９０゜変
えられてＳ波として出射され、偏向ビームスプリッタ６
に入射される。また、レーザダイオードＬＤ２からの光
ビーム４は、Ｐ波としてλ／２板５に入射する。

【００１５】偏向ビームスプリッタ６は、Ｓ波は透過、
Ｐ波は反射するように作られている。このため、レーザ
ダイオードＬＤ１からの光ビーム３は、偏向ビームスプ
リッタ６を通過する。この場合における透過率は、具体
的には例えば９０％以上となる。光ビーム３は、その
後、シリンドリカルレンズ１０を通過し、また光偏向器
として使用されるポリゴンミラー９により副走査方向に
集光される。

【００１６】なお、シリンドリカルレンズ１０は、ポリ
ゴンミラー９における面倒れ補正用とレーザダイオード
ＬＤ１とＬＤ２の非点隔差調整用及び発散角補正用とし
て配置され、副走査方向に屈折力を有するものである。
また、ポリゴンミラー９は、主走査方向に偏向するため
の偏向器である。

【００１７】そして、光ビーム３は、ポリゴンミラー９
の面で反射し、また平面走査時において偏向角を像面で
直線偏向するｆθレンズ１１を通り、さらに結像面上で
の倒れ補正用のシリンドリカルレンズ１２を通過して、
感光材Ｐの走査感材面１３に結像する。なお、感光材Ｐ
としては、例えば、ＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔ
ｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：有機光導電体）版が用いられ
る。

【００１８】一方、レーザダイオードＬＤ２から出射さ
れたビーム４は、コリメータレンズ８にて平行光束とな
った後、角度変位調整ユニット１４を通過し、微小角度
光軸よりズレた状態で、偏向ビームスプリッタ６の入射
面にＰ波として入射する。偏向ビームスプリッタ６は、
光ビーム４をその反射面で反射する。この場合における
反射率は、具体的には例えば９０％以上となる。光ビー
ム４は、その後は、光ビーム３と同等の光路を通り、す
なわち、シリンドリカルレンズ１０を透過し、ポリゴン
ミラー９の面で反射した後、ｆθレンズ１１とシリンド
リカルレンズ１２を通過して走査感材面１３に結像す
る。

【００１９】上記のように、レーザダイオードＬＤ１，
ＬＤ２からの２つの光ビームを合成する手段として、ビ
ームスプリッタ６を設けることで、例えばハーフミラー
を用いた時の出射光量ロスが５０％以上であったもの
が、１０％以内におさえることが可能となる。この結
果、レーザダイオードＬＤ１とＬＤ２のパワーマージン
を大きくとることが可能となる。

【００２０】また、角度変位調整ユニット１４は、図３
と図４を参照して、ウェジプリズム１６を２枚組み合わ
せてなるカイロプリズム１５から構成されている。そし
て、、互いの偏角を打ち消すように、光ビームが直進す
る位置を原点とし、２枚のウェジプリズム１６を逆方向
へ同一角度で回転させることができる構成となってい
る。このための具体的な構成例を図５に示す。

【００２１】このような構成とすることで、副走査方向
における光ビームの振れを調節することができて、光ビ
ームを副走査方向に偏向することが可能である。つま
り、例えば図６に示したように、結像面において、レー
ザダイオードＬＤ２からの光ビームによる結像を、レー
ザダイオードＬＤ１からの光ビームの結像に対して副走
査方向Ｍに調整することが可能となる。なお、図６
（ａ）は調整前の、また図６（ｂ）は調整後を示したも
のである。

【００２２】ここで、図３と図４において、θをウェジ
プリズム１６の１枚の偏角、φをウェジプリズム１６の
回転角（２枚のウェジプリズム１６において逆方向で同
一角度）、δをカイロプリズム１５の偏角とすると、

【数１】 δ＝ｔａｎ^-1（２・ｔａｎθ・ｓｉｎφ） … （１） で表すことができる。

【００２３】また、ウェジプリズム１６にける頂角αと
偏角θとの間には、

【数２】θ＝（ｎ−１）α … （２） の関係がある。但し、ｎは屈折率、αはウェジプリズム
の頂角である。

【００２４】そして、上記の（１）（２）式より、カイ
ロプリズム１５の偏向調整能力は、ウェジプリズム１６
の頂角αを０．５゜とし、またウェジプリズム１６の偏
角θにおけるｎを１．５とした場合には、０．２５゜で
ある。よって、ウェジプリズム１５の１枚の偏角θが
０．２５゜であれば、（１）式より、１０゜回転させて
もわずか０．０８゜の偏角の移動になることが判る。ま
た、９０゜回転させた場合でも、０．５゜の偏角の移動
ですむことが判る。よって、微小角度の調整をするため
にはこのようなカイロプリズム１５を用いることが有効
な手段であることが判る。

【００２５】次に、図５により、角度変位調整ユニット
１４の具体的な構造を説明する。２枚のウェジプリズム
１６は、それぞれ、ラック歯車１７が加工されたホルダ
ー１８に各々実装される。なお、図５において、奥側の
ウェジプリズム１６が実装されるホルダーは便宜上図示
を省略した。２枚のウェジプリズム１６の間には、ピニ
オン歯車１９が垂直に取り付いており、各ラック歯車１
７と連動するようになっている。さらに、ピニオン歯車
１９は、調整つまみ２０に連動する歯車２１と連結して
いる。なお、図５のように、この角度変位ユニット１４
は、カイロプリズム１５が光軸中心の偏角をもつように
配置される。

【００２６】このような構成である角度変位調整ユニッ
ト１４では、調節つまみ２０を回ることで、２枚のウェ
ジプリズム１６を上記のように逆方向に同一角度で回転
することができる。また、歯車２１とピニオン歯車１９
の減速比を大きくとることで、角度変位の調整が更に調
整が容易となる。そして、例えば、偏角が０．０８゜で
ある場合には、カイロプリズム１５を１０゜回転すれば
良いことから、減速比を１／８とした場合において、調
節つまみ２０を８０゜回転させれば良い。

【００２７】このように、本実施形態のマルチビーム走
査装置では、角度変位調整ユニット１４の調整つまみ２
０を回転させることで、感光材Ｐ上におけるレーザダイ
オードＬＤ１とＬＤ２による走査線の間隔（走査間隔）
を調整することができる。

【００２８】ところで、通常この種の光学系では、例え
ば、４００〜１０００ｄｐｉの密度を有し、且つ、結像
面でマルチビームを得るためには、角度変位調整ユニッ
ト１４により０．００８゜〜０．０８゜程度だけ偏角を
調整出来ればよい。また、主走査方向における開始位置
の調整は、図１に示したように結像面に位相開始センサ
ー２２を実装することで行うことができる。そして、こ
の位相開始センサー２２により、レーザダイオードＬＤ
１，ＬＤ２の走査時間の差分で主走査方向における開始
ポイントをずらすことで、レーザダイオードＬＤ１，Ｌ
Ｄ２による走査開始位置を合わせることができる。

【００２９】なお、以上の説明では、λ／２板をコリメ
ートレンズ７と偏向ビームスプリッタとの間に設けた
が、角度変位ユニットと偏向ビームスプリッタとの間に
設ける構成としても良い。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のマルチビーム走査装置によれば、光ビーム間のピッチ
間隔を容易に調節でき、またこれにより、複数の光ビー
ムの走査間隔を容易に調整することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のマルチビーム走査装置の
説明図。

【図２】図１のマルチビーム走査装置を構成するビーム
スプリッタの説明図。

【図３】図１のマルチビーム走査装置の角度変位調整ユ
ニットを構成するカイロプリズムの説明図。

【図４】カイロプリズムを構成するウェッジプリズムの
偏角の説明図。

【図５】角度変位調整ユニットの説明図。

【図６】（ａ）は結像面における光ビームの調整前のス
ポット位置を示した説明図、（ｂ）は同じく調整後のス
ポット位置を示した説明図。

【符号の説明】

５ λ／２ ６ 偏向ビームスプリッタ ７、８ コリメータレンズ ９ ポリゴンミラー １４ 角度変位ユニット

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ光ビームを出力する複数の発光
   手段と、 進行方向の異なる複数の前記光ビームの光軸合わせをす
   る合成手段と、 前記光軸合わせされた複数の光ビームを偏向する偏向手
   段と、 前記偏向された複数の光ビームを被走査面に結像させる
   結像手段と、を有し、さらに、前記発光手段と前記合成
   手段との間に設けられ、前記複数の光ビームの少なくと
   も１つを走査方向と直交する副走査方向に偏向する角度
   変位調整ユニットを備えており、前記角度変位調整ユニットは、２枚のウェッジプリズム
   を組み合わせて構成されるものであり、光ビームが直進
   する位置を原点として、前記２枚のウェッジプリズムを
   逆方向へ同一角度で回転させることで、前記偏向の程度
   が調整されることを特徴とする マルチビーム走査装置。
2. 【請求項２】 前記合成手段が偏向ビームスプリッタで
   あり、また、前記偏向ビームスプリッタに入射される一
   方の光ビームにおける偏光方向を変えるためのλ／２板
   を有することを特徴とする請求項１記載のマルチビーム
   走査装置。