JPH0566354A - Information recording device - Google Patents
Information recording deviceInfo
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- JPH0566354A JPH0566354A JP3227532A JP22753291A JPH0566354A JP H0566354 A JPH0566354 A JP H0566354A JP 3227532 A JP3227532 A JP 3227532A JP 22753291 A JP22753291 A JP 22753291A JP H0566354 A JPH0566354 A JP H0566354A
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- laser beam
- array
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- Dot-Matrix Printers And Others (AREA)
- Laser Beam Printer (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
- Optical Head (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル複写機、レ
ーザービームプリンター等の情報記録装置に関し、特に
マルチビーム半導体レーザーアレイのような複数の発光
源を有する光源部を用い、被走査面を同時に複数の走査
線で走査して情報を記録する情報記録装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an information recording apparatus such as a digital copying machine and a laser beam printer, and more particularly, it uses a light source section having a plurality of light emitting sources such as a multi-beam semiconductor laser array and simultaneously scans a surface to be scanned. The present invention relates to an information recording device that records information by scanning with a plurality of scanning lines.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、レーザービームプリンターにお
いては、画像信号により変調されたレーザービームが高
速回転するポリゴンスキャナーに照射され、ポリゴンス
キャナーからの反射光が感光体等の記録媒体の表面を主
走査方向に走査し、被走査面上に潜像を形成する。この
潜像は現像されてトナー像となり、このトナー像は例え
ば記録紙上に転写される。2. Description of the Related Art For example, in a laser beam printer, a laser beam modulated by an image signal is applied to a polygon scanner which rotates at a high speed, and reflected light from the polygon scanner scans a surface of a recording medium such as a photoconductor in a main scanning direction. To form a latent image on the surface to be scanned. This latent image is developed into a toner image, and this toner image is transferred onto, for example, recording paper.
【０００３】このようなレーザービームプリンターにお
いて、被走査面上に形成される画像の精細度を高めるた
め、或いは、画像形成に要する時間を短縮するために
は、ポリゴンスキャナーの回転速度を速める必要があ
る。しかしながら、ポリゴンスキャナーの回転速度を高
速化するには、ポリゴンスキャナーの重量，駆動モータ
の回転トルク等の物理的な制約のために限度がある。In such a laser beam printer, in order to increase the definition of the image formed on the surface to be scanned or to shorten the time required for image formation, it is necessary to increase the rotation speed of the polygon scanner. is there. However, increasing the rotation speed of the polygon scanner is limited due to physical restrictions such as the weight of the polygon scanner and the rotation torque of the drive motor.
【０００４】この問題を解決するために、複数のレーザ
ービームによって被走査面を一度に走査するマルチビー
ムスキャン方式が提案され既に公知となっている。この
マルチビームスキャン方式にあっては当然のことなが
ら、複数のレーザービームスポットをポリゴンスキャナ
ーによる走査方向（以下、主走査方向と呼ぶ）と直角な
方向（以下、副走査方向と呼ぶ）に充分近接させなくて
はならない。このために、複数の半導体レーザーを近接
させて製造する努力がなされており、現在１０μｍ間隔
まで近接させた半導体レーザーアレイが試作されている
（例えば、特開平２ー３９５８３号公報及びＲ．Ｌ．Ｔ
ｈｏｒｎｔｏｎ ｅｔ ａｌ．，“Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅ
ｓ ｏｆ ｃｌｏｓｅｌｙ ｓｐａｃｅｄ ｉｎｄｅｐ
ｅｎｄｅｎｔｌｙ ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ ｌａｓｅ
ｒｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙｉｍｐｕｒｉｔｙ−
ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｉｓｏｒｄｅｒｉｎｇ”，Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ． ５６（１７），１６２３
−１６２５（１９９０）参照）。In order to solve this problem, a multi-beam scanning system in which the surface to be scanned is scanned at once by a plurality of laser beams has been proposed and is already known. As a matter of course, in this multi-beam scanning method, a plurality of laser beam spots are sufficiently close to a direction (hereinafter, referred to as a sub-scanning direction) orthogonal to a scanning direction (hereinafter, referred to as a main scanning direction) by a polygon scanner. I have to let them do it. For this reason, efforts have been made to manufacture a plurality of semiconductor lasers in close proximity to each other, and at present, a semiconductor laser array in which a plurality of semiconductor lasers are made to be close to each other at an interval of 10 μm has been prototyped (see, for example, JP-A-2-39583 and RL. T
hornton et al. , "Propertie
s of closely paced indep
endendly addressable case
rs-fabricated by-
induced disordering ”, App
l. Phys. Lett. 56 (17), 1623
-1625 (1990)).
【０００５】また、複数のレーザービームスポットの間
隔を光学的工夫によって近づける方法も知られており、
光ファイバーないし光導波路を用いる方法（特開昭５４
ー７３２８号公報）、プリズムないし反射鏡を用いる方
法（特開昭５９ー１５２１８号公報）等がある。また、
半導体レーザーアレイを傾けて実効的に副走査方向のレ
ーザービームスポット間隔を小さくする方法（特開昭５
４ー３８１３０号公報）、飛び越し走査を用いて複数回
の走査によってレーザービームスポット間の隙間を埋め
ていく方法（特開昭５６ー１１０９６０号公報）等が知
られている。Also known is a method of bringing the intervals of a plurality of laser beam spots closer by optical means.
Method using optical fiber or optical waveguide
No. 7328), a method using a prism or a reflecting mirror (Japanese Patent Laid-Open No. 59-15218), and the like. Also,
A method in which the semiconductor laser array is tilted to effectively reduce the laser beam spot spacing in the sub-scanning direction (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 5).
No. 4-38130), a method of filling a gap between laser beam spots by interlaced scanning a plurality of times (JP-A-56-110960) and the like are known.
【０００６】飛び越し走査の一例を図１９に示す。この
例では、２本のレーザービームＬＢ１，ＬＢ２によって
飛び越し走査を行っている。図１９において、ｄx は電
子写真的に定義されるレーザースポット径で、ある光強
度分布を有するレーザービームを用いた時に最終的に得
られる像のスポット径である（以下、電子写真的スポッ
ト径と呼ぶ）。レーザービームのスポット径は一般には
光強度がスポット中心の１／ｅ（パワーでは１／ｅ2 ）
となる直径で定義される。このように定義されるスポッ
ト径を光学的スポット径と呼びｄ0 で表す。以下特にこ
とわりのない限り、レーザービーム光の結像スポット径
はこの光学的スポット径の定義に基づいたものである。FIG. 19 shows an example of interlaced scanning. In this example, interlaced scanning is performed by two laser beams LB1 and LB2. In FIG. 19, d x is an electrophotographically defined laser spot diameter, which is a spot diameter of an image finally obtained when a laser beam having a certain light intensity distribution is used (hereinafter referred to as an electrophotographic spot diameter. Called). In general, the spot diameter of the laser beam is such that the light intensity is 1 / e of the spot center (1 / e 2 at power).
Is defined as the diameter. The spot diameter thus defined is called an optical spot diameter and is represented by d 0 . Hereinafter, unless otherwise specified, the image forming spot diameter of the laser beam light is based on the definition of the optical spot diameter.
【０００７】図２０に光学的スポット径と電子写真スポ
ット径の関係を示す。光学的スポット径ｄ0 と電子写真
的スポット径ｄx との比をスポット径補正係数ｋと呼
び、ｋを次式のように定義する。FIG. 20 shows the relationship between the optical spot diameter and the electrophotographic spot diameter. The ratio between the optical spot diameter d 0 and the electrophotographic spot diameter d x is called the spot diameter correction coefficient k, and k is defined by the following equation.
【０００８】ｋ＝ｄ0 ／ｄx ・・・・・（１） ｋの値は用いる電子写真のプロセスによって異なる。光
の当たったところにトナーを付着させる反転現像のプロ
セスでは、１．４≦ｋ≦１．６が望ましく、光の当たら
ないところにトナーを付着させる正転現像のプロセスで
は、１．５≦ｋ≦１．８が望ましいことが知られてい
る。K = d 0 / d x (1) The value of k varies depending on the electrophotographic process used. 1.4 ≦ k ≦ 1.6 is desirable in the process of reversal development in which toner is attached to the place exposed to light, and 1.5 ≦ k in the process of normal development in which toner is attached to the place not exposed to light. It is known that ≤1.8 is desirable.
【０００９】２本のレーザービームＬＢ１，ＬＢ２によ
って被走査面Ｐ０上に結像する２つのスポットの中心の
間隔ｒ3 はｒ3 ＝３ｄx である。１回の主走査毎に２ｄ
x だけ副走査が行われるので、図１９中に示されるよう
に１回目の走査でレーザービームＬＢ２によって第２走
査ラインが走査され、２回目の走査でレーザービームＬ
Ｂ１によって第１走査ライン、レーザービームＬＢ２に
よって第４走査ラインが走査されるというように以下順
次隙間なく走査されていくことになる。すなわち、各回
の走査では隙間が生じるのであるが、ある回で走査した
走査ラインを次回の走査では飛び越して走査していくこ
とにより、全体としては隙間なく走査することになる。The interval r 3 between the centers of the two spots imaged on the surface P0 to be scanned by the two laser beams LB1 and LB2 is r 3 = 3d x . 2d for each main scan
Since the sub-scanning is performed by x , as shown in FIG. 19, the second scanning line is scanned by the laser beam LB2 in the first scanning and the laser beam L in the second scanning.
The first scanning line is scanned by B1, and the fourth scanning line is scanned by the laser beam LB2, and so on. That is, although there is a gap in each scanning, the scanning line scanned in a certain number of times is skipped in the next scanning so that the entire scanning is performed without any gap.
【００１０】先に説明した各発光点を１０μｍ間隔に近
接させた半導体レーザーアレイ（特開平２ー３９５８３
号公報等参照）を用いて、図１９に示されるような飛び
越し走査を行えば、原理的には高精細度，高速のマルチ
ビームレーザープリンターを作ることが可能であるよう
に思われる。A semiconductor laser array in which the above-mentioned light emitting points are closely spaced at intervals of 10 μm (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-39583).
If interlaced scanning as shown in FIG. 19 is performed by using the above-mentioned publication), it is possible in principle to make a high-definition, high-speed multi-beam laser printer.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
は以下に述べる理由によって、前述のマルチビームレー
ザープリンターに必要な１０μｍ間隔の半導体レーザー
アレイの製作は容易ではないという問題があった。１０
μｍまで間隔を近づけた場合、まず問題となるのは隣接
する半導体レーザー素子の熱的結合（サーマルクロスト
ーク）である。このサーマルクロストークを実用に耐え
るレベルまで下げるには、半導体レーザー素子の発振し
きい値を約１０ｍＡ程度という低い値にしなくてはなら
ないことが判明した。この低い発振しきい値を有する半
導体レーザー素子は、ＡｌＧａＡｓ系の赤外領域である
７８０ｎｍ前後で発振する半導体レーザーであれば現在
の技術を用いて製造することができる。しかし、さらに
短波長の６８０ｎｍ前後の可視領域で発振するＡｌＧａ
ＩｎＰ系の半導体レーザーにおいてはこの値より数倍高
い発振しきい値のものしか製造することができない。However, there is a problem that it is not easy to fabricate the semiconductor laser array having the interval of 10 μm, which is necessary for the above-mentioned multi-beam laser printer, due to the following reasons. 10
When the distance is reduced to μm, the first problem is thermal coupling (thermal crosstalk) between adjacent semiconductor laser elements. It has been found that the oscillation threshold of the semiconductor laser device must be set to a low value of about 10 mA in order to reduce this thermal crosstalk to a practically usable level. The semiconductor laser device having this low oscillation threshold value can be manufactured by using the present technology as long as it is a semiconductor laser that oscillates in the infrared region of AlGaAs system around 780 nm. However, AlGa oscillates in the visible region around 680 nm, which is a shorter wavelength.
InP semiconductor lasers can only be manufactured with an oscillation threshold several times higher than this value.
【００１２】レーザープリンターにおいては電子写真の
プロセスを用いるが、本来電子写真は、原稿からの反射
光で直接感光媒体を露光する複写機用に開発されたもの
であるため、７８０ｎｍ前後の赤外光に感度のある感光
体は少ない。レーザープリンター用に特別に開発された
ものには７８０ｎｍ前後の赤外光に感度のあるものがあ
るが、主に寿命と信頼性の点では性能があまり芳しくな
い。通常の複写機用には赤外光に感度のある感光体の必
要はないため、もしも半導体レーザービーム光源の発光
波長を可視領域にすることができれば、感光体を通常の
複写機用と共用することができ、コスト面からも非常に
有利である。また、ＡｌＧａＡｓ系の７８０ｎｍ前後で
発振する半導体レーザーを用いる場合においても、高速
プリンター用に大きな光出力が必要な時はしきい値だけ
を下げても駆動時には大きな電流を流さねばならず、や
はりサーマルクロストークの問題が生じてくる。Although a laser printer uses an electrophotographic process, since electrophotography was originally developed for a copying machine which directly exposes a photosensitive medium with reflected light from an original, infrared light around 780 nm is used. There are few photoconductors that are sensitive to. Some of the laser printers specially developed for laser printers are sensitive to infrared light around 780 nm, but their performance is not so good mainly in terms of life and reliability. Since a photoconductor sensitive to infrared light is not necessary for a normal copying machine, if the emission wavelength of the semiconductor laser beam light source can be made in the visible region, the photoconductor will be shared with that for a normal copying machine. It is possible, and it is also very advantageous in terms of cost. Also, when using an AlGaAs semiconductor laser that oscillates around 780 nm, when a large optical output is required for a high-speed printer, a large current must flow during driving even if only the threshold value is lowered. The problem of crosstalk arises.
【００１３】以上述べたように可視領域の６８０ｎｍ前
後で発振するＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザーで半導
体レーザーアレイを作ることが望ましいが、現状の技術
を用いて６８０ｎｍ前後で発振するサーマルクロストー
クが充分小さい１０μｍ間隔の半導体レーザーアレイを
製造することは困難であるという問題があった。また、
低しきい値の７８０ｎｍ前後で発振する半導体レーザー
を用いる場合においても、より大出力の半導体レーザー
アレイではサーマルクロストークが充分小さい１０μｍ
間隔の半導体レーザーアレイを製造することは困難であ
るという問題があった。As described above, it is desirable to form a semiconductor laser array with an AlGaInP-based semiconductor laser that oscillates around 680 nm in the visible region, but using the current technology, thermal crosstalk that oscillates around 680 nm is sufficiently small at 10 μm. There is a problem that it is difficult to manufacture a semiconductor laser array with a space. Also,
Even when using a semiconductor laser that oscillates at a low threshold value of around 780 nm, thermal crosstalk is sufficiently small in a semiconductor laser array with a higher output, 10 μm.
There is a problem that it is difficult to manufacture a semiconductor laser array with a space.
【００１４】そこで本発明は、半導体レーザーアレイの
複数の半導体レーザー素子間の間隔を狭くすることなく
感光媒体上におけるレーザービームのスポット間隔を狭
くすることを目的とする。It is therefore an object of the present invention to narrow the spot spacing of laser beams on a photosensitive medium without narrowing the spacing between a plurality of semiconductor laser elements of a semiconductor laser array.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本出願の第１発明は、独立に駆動可能な複数のレー
ザービーム光源を概ね一直線上に配列した光源部と、該
光源部より供給される複数のレーザービーム光をその配
列方向とは交差する方向に周期的に偏向する偏向手段
と、該偏向手段からの複数のレーザービーム光を感光媒
体上に結像させる光学系とを備えた情報記録装置におい
て、前記光源部の複数のレーザービーム光源個々に一対
一に対応して前記各レーザービーム光の拡がりを減少さ
せる光学的手段を配設したことを特徴とする。なお、こ
こでいうレーザービーム光の拡がりを減少させる光学的
手段とは、具体的には凸レンズのように集光させる働き
を有する光学部品のことである。In order to solve the above-mentioned problems, the first invention of the present application is to provide a light source section in which a plurality of independently operable laser beam light sources are arranged in a substantially straight line, and to use the light source section. A deflection means for periodically deflecting the plurality of supplied laser beam lights in a direction intersecting the arrangement direction, and an optical system for forming an image of the plurality of laser beam lights from the deflection means on a photosensitive medium are provided. In the information recording apparatus, the plurality of laser beam light sources of the light source unit are provided with optical means for reducing the spread of each laser beam light in a one-to-one correspondence. The optical means for reducing the spread of the laser beam light here is specifically an optical component having a function of condensing light such as a convex lens.
【００１６】本出願の第２発明は、本出願の第１発明の
構成において、特に、前記レーザービーム光の拡がりを
減少させる光学的手段をレーザービーム光を概ね幾何光
学的平行光に変えるコリメーター光学系とし、このコリ
メーター光学系の像側主平面と前記感光媒体の結像面と
が前記結像光学系に対して光学的共役関係となる構成と
した。The second invention of the present application is, in the configuration of the first invention of the present application, in particular, a collimator for converting the optical means for reducing the spread of the laser beam light into a substantially geometrically parallel light beam. The optical system is configured such that the image-side principal plane of the collimator optical system and the image forming surface of the photosensitive medium have an optical conjugate relationship with the image forming optical system.
【００１７】本出願の第３発明は、本出願の第１発明ま
たは第２発明の構成において、特に、前記光源部をアレ
イ状に一体形成されたレーザーアレイとし、前記レーザ
ービーム光の拡がりを減少させる光学的手段をアレイ状
に一体形成されたマイクロレンズアレイとする構成とし
た。なお、ここでいうマイクロレンズアレイとは、直径
が１０μｍ〜数ｍｍ程度の微小なレンズの群からなるレ
ンズアレイを意味する。In a third invention of the present application, in the configuration of the first or second invention of the present application, in particular, the light source section is a laser array integrally formed in an array, and the spread of the laser beam light is reduced. The optical means for performing this is a microlens array integrally formed in an array. The microlens array referred to here means a lens array including a group of minute lenses having a diameter of about 10 μm to several mm.
【００１８】本出願の第４発明は、本出願の第３発明の
構成において、特に、前記マイクロレンズアレイはシリ
ンドリカルレンズアレイであり該シリンドリカルレンズ
のレンズとして作用する方向と前記レーザーアレイの配
列方向とを概ね一致させた構成とした。In a fourth invention of the present application, in the configuration of the third invention of the present application, particularly, the microlens array is a cylindrical lens array, and a direction acting as a lens of the cylindrical lens and an arrangement direction of the laser array are Was configured to be almost the same.
【００１９】本出願の第５発明は、本出願の第３発明或
いは第４発明において、前記レーザーアレイを同一基板
上に形成された半導体レーザーアレイである構成とし
た。According to a fifth invention of the present application, in the third or fourth invention of the present application, the laser array is a semiconductor laser array formed on the same substrate.
【００２０】本出願の第６発明は、本出願の第１発明か
ら第５発明において、前記感光媒体上の複数のレーザー
ビーム光の走査方法として飛び越し走査を用いた構成と
した。According to a sixth invention of the present application, in the first to fifth inventions of the present application, interlaced scanning is used as a scanning method of a plurality of laser beam lights on the photosensitive medium.
【００２１】[0021]
【作用】本出願の第１発明の構成の記録装置を用いれ
ば、レーザービーム光の拡がり角を減少させることがで
き、実効的に被走査面上の結像スポットの間隔を近接さ
せることができる。When the recording apparatus having the constitution of the first invention of the present application is used, the divergence angle of the laser beam light can be reduced and the intervals of the image forming spots on the surface to be scanned can be effectively reduced. ..
【００２２】図１に本出願の第１発明の概略の構成を示
す。複数のレーザービーム光源ＬＳより拡がり角θ1 で
出射したレーザービーム光は、各レーザービーム光源Ｌ
Ｓに対応して設けられたレンズＬ2 によって拡がり角を
θ2 に減少させられる。これにより、結像レンズＬ1 か
ら光学的に見たレーザービーム光源ＬＳの位置は、図１
の見掛けの光源面Ｐ１にあることと等価となる。結像レ
ンズＬ1 によって見掛けの光源面Ｐ１と結像面Ｐ２が光
学的共役関係にあり、横倍率β＝ｆ2 ／ｆ1である場合
の結像面Ｐ２上のレーザービーム光の結像スポット径を
ｄ2とする。なお、ｆ1 は光源面Ｐ１と結像レンズＬ1
との距離、ｆ2 は結像レンズＬ1 と結像面Ｐ２との距離
である。また、図２に示したように、レンズＬ2 を用い
ないで結像レンズＬ3 によって横倍率β＝ｆ2 ／ｆ1 で
結像した場合の結像面Ｐ２上のレーザービーム光の結像
スポット径をｄ1 とする。上述の二つの光学系を比較す
ると、レーザービーム光源ＬＳの間隔ｒすなわち結像ス
ポットの間隔ｒは等しいにもかかわらず、結像スポット
径は、ｄ2の方がｄ1 より大きくなる。このようになる
理由について図３を用いて説明する。FIG. 1 shows a schematic configuration of the first invention of the present application. The laser beam light emitted from the plurality of laser beam light sources LS at the spread angle θ 1 is
The divergence angle can be reduced to θ 2 by the lens L 2 provided corresponding to S. Accordingly, the position of the laser beam light source LS optically viewed from the imaging lens L 1 is as shown in FIG.
Is equivalent to being on the apparent light source surface P1. Light source plane P1 and the image plane P2 apparent by the imaging lens L 1 is in optically conjugate relationship, the laser beam focused spot on the image plane P2 of the case is the lateral magnification β = f 2 / f 1 Let the diameter be d 2 . Note that f 1 is the light source surface P 1 and the imaging lens L 1
And f 2 is the distance between the imaging lens L 1 and the imaging plane P2. Further, as shown in FIG. 2, when the image is formed at the lateral magnification β = f 2 / f 1 by the image forming lens L 3 without using the lens L 2 , the image formation of the laser beam light on the image forming plane P2 is performed. The spot diameter is d 1 . Comparing the two optical systems described above, although the distance r between the laser beam light sources LS, that is, the distance r between the image forming spots is equal, the image forming spot diameter d 2 is larger than d 1 . The reason for this will be described with reference to FIG.
【００２３】被走査面Ｐ３におけるレーザービーム光の
結像スポットの直径ｄ0 は、結像光学系に入射するレー
ザービーム光のビーム径をＤ、波長をλ、結像光学系の
焦点距離をｆ2 、円周率をπとすると次式で表されるこ
とが知られている。The diameter d 0 of the image forming spot of the laser beam light on the surface P3 to be scanned is D, the wavelength λ, and the focal length f of the image forming optical system. 2. It is known that the pi is represented by the following equation.
【００２４】ｄ0 ＝４ｆ2 λ／πＤ ただし、ｄ0 は光学的スポット径で、光振幅がスポット
中心の１／ｅ（パワーでは１／ｅ2 ）となる直径であ
る。結像光学系に入射するレーザービーム光のビーム径
Ｄは、θ1 をレーザービーム光源ＬＳからのレーザービ
ーム光の拡がり角、コリメーターレンズＬ4 の焦点距離
をｆ3 とすると次式で表される。D 0 = 4f 2 λ / πD where d 0 is the optical spot diameter, which is the diameter at which the light amplitude is 1 / e (1 / e 2 for power) of the spot center. The beam diameter D of the laser beam light incident on the imaging optical system is expressed by the following equation, where θ 1 is the divergence angle of the laser beam light from the laser beam light source LS, and the focal length of the collimator lens L 4 is f 3. It
【００２５】Ｄ＝２ｆ3 ｓｉｎ（θ1 ／２） ただし、レーザービーム光の拡がり角θ1 は、図４に示
すように、レーザービーム光の主線上の光強度を１に規
格化した時に単位角度当たりの光振幅が１／ｅ（パワー
では、１／ｅ2 ）となる角度である。なお、図４の例で
は、レーザービーム光源ＬＳとして発光素子間隔がｒで
ある半導体レーザーアレイＬＳＡを使用している。な
お、光源が半導体レーザーである場合、レーザービーム
光の拡がり角を、図４のようにレーザービーム光主線上
単位角度当たり光強度が半分（光振幅は１／√２）とな
る角度（ＦＷＨＭ：全角半値幅）で表すことも多く区別
を要する。[0025] D = 2f 3 sin (θ 1 /2) , however, the divergence angle theta 1 of the laser beam, as shown in FIG. 4, a unit when normalized main line of the light intensity of the laser beam to 1 This is the angle at which the light amplitude per angle is 1 / e (1 / e 2 in power). In the example of FIG. 4, a semiconductor laser array LSA having a light emitting element interval of r is used as the laser beam light source LS. When the light source is a semiconductor laser, the divergence angle of the laser beam light is such that the light intensity per unit angle on the main line of the laser beam becomes half (light amplitude is 1 / √2) (FWHM: Full-width half-width) is often used to make distinctions.
【００２６】したがって、結像光学系の副走査方向の横
倍率β＝ｆ2 ／ｆ1 とすると、被走査面Ｐ３におけるレ
ーザービーム光の結像スポットの副走査方向の直径ｄ0
は結局次式で表されることになる。Therefore, assuming that the lateral magnification β = f 2 / f 1 of the imaging optical system in the sub-scanning direction, the diameter d 0 of the imaging spot of the laser beam light on the surface P3 to be scanned in the sub-scanning direction.
Will eventually be expressed by the following equation.
【００２７】 ｄ0 ＝２λβ／πｓｉｎ（θ1 ／２） ・・・・・（２） すなわち、結像スポットの直径ｄ0 は、横倍率βと拡が
り角θ1により一義的に決定される。[0027] d 0 = 2λβ / πsin (θ 1/2) ····· (2) i.e., diameter d 0 of the image spot is uniquely determined by the lateral magnification β and divergence angle theta 1.
【００２８】（２）式の関係を図１及び図２に適用する
とスポット径ｄ1 とｄ2 は次式で表される。Applying the relationship of the equation (2) to FIGS. 1 and 2, the spot diameters d 1 and d 2 are expressed by the following equations.
【００２９】ｄ1 ＝２λβ／πｓｉｎ（θ1 ／２） ｄ2 ＝２λβ／πｓｉｎ（θ2 ／２） ここで、拡がり角θ1 とθ2 の関係は、幾何光学の結像
関係の式を用いて、α＝ａ／ｂとすると次式で表せる。
但し、ａはレーザービーム光源ＬＳとレンズＬ2 との間
の距離、ｂは見掛けの光源面Ｐ１とレンズＬ2 との間の
距離である。[0029] d 1 = 2λβ / πsin (θ 1/2) d 2 = 2λβ / πsin (θ 2/2) where the relationship of divergence angle theta 1 and theta 2 is a formula of geometric optics imaging relationship If α = a / b is used, it can be expressed by the following equation.
Here, a is the distance between the laser beam light source LS and the lens L 2, and b is the distance between the apparent light source surface P1 and the lens L 2 .
【００３０】θ2 ＝ａθ1 ／ｂ＝αθ1 以上よりスポット径ｄ1 とｄ2 との関係は次式のように
なる。Θ 2 = aθ 1 / b = αθ 1 From the above, the relationship between the spot diameters d 1 and d 2 is as follows.
【００３１】ｄ2 ＝αβｄ1 ・・・・・（３） 結像面での二つのスポットの間隔はβｒである。βを固
定してαを変えれば、結像面での結像スポット間隔を一
定に保ったまま結像スポット径を増加させることができ
る。これを利用して、結像光学系の横倍率βを適当に調
整して所要の走査線間隔を得れば、実効的に結像スポッ
ト間隔を近づけたのと同様の効果が得られることにな
る。したがって、本出願の第１の発明の構成によれば、
αとβを調整することにより、結像面でのスポット径と
スポット間隔を変えることができる。D 2 = αβd 1 (3) The interval between the two spots on the image plane is βr. If β is fixed and α is changed, the image spot diameter can be increased while keeping the image spot distance on the image plane constant. By utilizing this, if the lateral magnification β of the imaging optical system is appropriately adjusted to obtain the required scanning line interval, the effect similar to effectively reducing the imaging spot interval can be obtained. Become. Therefore, according to the configuration of the first invention of the present application,
By adjusting α and β, the spot diameter and the spot interval on the image plane can be changed.
【００３２】次に、本出願の第２発明の構成によればレ
ーザービーム光の拡がり角を特に小さくすることができ
る。Next, according to the configuration of the second invention of the present application, the divergence angle of the laser beam light can be made particularly small.
【００３３】本出願の第２発明の記録装置の概略の構成
を図５に示す。この構成の作用について以下説明する。
先に説明した図１において、レンズＬ2 によってレーザ
ービーム光を平行ビームに変える場合を考えると、幾何
光学的には見掛けの光源面が無限遠に去り、θ2 ＝０と
なる。しかしながら、より厳密に波動光学的にこのよう
な系を検討すると拡がり角θ2 は、０ではないある拡が
り角θ3 を持つことになる。なお、図５中ｆ0 はレンズ
Ｌ2 の焦点距離である。FIG. 5 shows a schematic configuration of the recording apparatus of the second invention of the present application. The operation of this configuration will be described below.
Considering the case where the laser beam light is converted into a parallel beam by the lens L 2 in FIG. 1 described above, the apparent light source surface in geometric optics goes to infinity, and θ 2 = 0. However, when such a system is examined more strictly by wave optics, the spread angle θ 2 has a spread angle θ 3 which is not zero. In FIG. 5, f 0 is the focal length of the lens L 2 .
【００３４】いま、図６に示すような光学系を考えて、
幾何光学的平行ビームに変換された時のビーム径をＤ1
とすると、拡がり角θ3 は次式で表される。Now, considering an optical system as shown in FIG.
Beam diameter when converted to geometrically optics parallel beam is D 1
Then, the spread angle θ 3 is expressed by the following equation.
【００３５】 θ3 ＝２ｓｉｎ-1（２λ／πＤ1 ） ・・・・（４） これは、θ3 なる拡がり角を有するレーザービーム光源
がコリメーターレンズＬ4 の位置にあることと等価であ
る。したがって図５に示すように、コリメーターレンズ
Ｌ2 の像側主平面（見掛けの光源面）Ｐ１と被走査面
（結像面）Ｐ２とを光学的共役関係にすることができ
る。この時の被走査面Ｐ２上の結像スポット径ｄ3 は次
式で表される。但し、β＝ｆ2 ／ｆ1 である。Θ 3 = 2 sin −1 (2λ / πD 1 ) ... (4) This is equivalent to that the laser beam light source having the divergence angle of θ 3 is located at the position of the collimator lens L 4. .. Thus, as shown in FIG. 5, it is possible to image-side principal plane of the collimator lens L 2 (light source plane apparent) P1 and the surface to be scanned and (imaging plane) P2 optically conjugate relationship. The image forming spot diameter d 3 on the surface P2 to be scanned at this time is expressed by the following equation. However, β = f 2 / f 1 .
【００３６】 ｄ3 ＝２λβ／πｓｉｎ（θ3 ／２） ・・・・（５） （５）式に（４）式を代入すると次式を得る。[0036] d 3 = 2λβ / πsin (θ 3/2) ···· (5) (5) Substituting (4) into equation we obtain the following equation.
【００３７】ｄ3 ＝βＤ1 ・・・・（６） また、被走査面（結像面）Ｐ２上の結像スポット間隔ｒ
i は次式で表される。D 3 = βD 1 (6) Further, the image forming spot interval r on the surface to be scanned (image forming surface) P2
i is expressed by the following equation.
【００３８】ｒi ＝βｒ ・・・・（７） なお、以上の計算にはレーザービーム光がレンズＬ2 に
よってけられる効果は考慮していない。レンズＬ2 の有
効径が有限である場合、（４）式は次式のようになる。R i = βr (7) The above calculation does not take into consideration the effect of the laser beam light being eclipsed by the lens L 2 . When the effective diameter of the lens L 2 is finite, the equation (4) becomes the following equation.
【００３９】 θ3 ＝２ｓｉｎ-1（２λ／πＤ1 ）／Ａ ・・・・（８） Ａはアポダイゼーション定数であり、このＡの代表的な
値としては、レーザービーム光が中心のパワーの１／ｅ
2 となる径でけられる時はＡ＝１．３９、レーザービー
ム光が中心のパワーの１／２となる径でけられる時はＡ
＝１．９７である。レンズＬ2 の有効径が無限大の時に
はＡ＝１となる。このような現象はレーザービーム光の
アポダイゼイションと呼ばれている。ただし、この現象
を考える時は全体の光学系で最もけられの大きいところ
について検討する必要がある。したがって、後述の第１
実施例のように、レンズＬ2 より後に、より小さな絞り
がある場合はまず（４）式で拡がり角を計算したうえで
この小さい絞りによるアポダイゼイションを計算する必
要がある。Θ 3 = 2 sin −1 (2λ / πD 1 ) / A (8) A is an apodization constant, and a typical value of this A is 1 of the power centered on the laser beam. / E
A = 1.39 when the diameter is 2 and A when the laser beam is 1/2 the center power.
= 1.97. When the effective diameter of the lens L 2 is infinite, A = 1. Such a phenomenon is called laser beam light apodization. However, when considering this phenomenon, it is necessary to consider the most violent part of the entire optical system. Therefore, the first
If there is a smaller diaphragm after the lens L 2 as in the embodiment, it is necessary to first calculate the divergence angle by the formula (4) and then calculate the apodization with this small diaphragm.
【００４０】本出願の第３発明の構成によれば、アレイ
状に一体形成されたレーザーアレイを光源とし、図１或
いは図５に示されるレンズＬ2 を一体形成されたマイク
ロレンズアレイとすることにより、本出願の第１発明及
び本出願の第２発明の構成の実現を容易にすることがで
きる。なお、マイクロレンズアレイとは、直径が１０μ
ｍ〜数ｍｍ程度の微小なレンズの群からなるレンズアレ
イを意味する。According to the configuration of the third invention of the present application, a laser array integrally formed in an array form is used as a light source, and a lens L 2 shown in FIG. 1 or 5 is formed as a microlens array integrally formed. Thus, it is possible to easily realize the configurations of the first invention of the present application and the second invention of the present application. A microlens array has a diameter of 10μ.
It means a lens array composed of a group of minute lenses of about m to several mm.
【００４１】ここで一体形成されたマイクロレンズアレ
イを用いない場合のレンズのアライメント精度について
以下考察する。いま、図７に示すように、一方のレーザ
ービーム光源ＬＳが距離δ0 だけ光軸に垂直方向にずれ
た場合を考えてみる。すると、被走査面Ｐ２上では、次
式に示す距離δ1 だけ結像スポットの位置がずれること
になる。Here, the alignment accuracy of the lens when the integrally formed microlens array is not used will be considered below. Now, let us consider a case where one laser beam light source LS is displaced in the direction perpendicular to the optical axis by a distance δ 0 as shown in FIG. 7. Then, on the surface to be scanned P2, the position of the image forming spot shifts by the distance δ 1 shown in the following equation.
【００４２】δ1 ＝βδ0 ・・・・（９） 実際のレーザービームプリンターに図５のような光学系
を採用した場合を考えると、後述の第１実施例にも示す
ように、β＝１／１６前後である。また、例えば８００
ｓｐｉ（１インチ当たり８００本）の解像度のレーザー
ビームプリンターを考えると、電子写真的スポット径は
約３０μｍという値になり、前述のスポット径補正係数
ｋを考慮にいれて、被走査面Ｐ２上の光学的スポット径
は約５０μｍ程度の値になる。被走査面Ｐ２上の結像ス
ポットの位置の許容誤差は、電子写真的スポット径の５
％程度であるので、δ1 は約１．５μｍ以内、したがっ
てδ0 は２４μｍという値になる。Δ 1 = βδ 0 (9) Considering the case where an optical system as shown in FIG. 5 is adopted in an actual laser beam printer, β = It is about 1/16. Also, for example, 800
Considering a laser beam printer with a resolution of spi (800 lines per inch), the electrophotographic spot diameter becomes a value of about 30 μm, and the above-mentioned spot diameter correction coefficient k is taken into consideration and the spot on the surface P2 to be scanned is considered. The optical spot diameter has a value of about 50 μm. The permissible error of the position of the imaging spot on the surface P2 to be scanned is 5 which is the electrophotographic spot diameter.
%, Δ 1 is within about 1.5 μm, and δ 0 is 24 μm.
【００４３】マイクロレンズとは、一般には直径が０．
１〜数ｍｍ程度の微小なレンズを意味するが、現在の製
造技術で作り得る最小径は直径数百μｍであるので、マ
イクロレンズの間隔ｒを５００μｍとすれば、製造精度
はδ0 ／ｒ＝４．８×１０-2というようなオーダーの値
になる。これは個別のマイクロレンズを並べて機械的に
調整して実現するのにはやや困難な値である。同様のこ
とはレーザービーム光源についても当てはまる。しかし
ながら、フォトリソグラフィーを用いてレーザーアレイ
やマイクロレンズアレイを作る場合は、この程度の精度
を得るのはさして難しくない。フォトマスクの寸法精度
は今日では１０-6以上である。また、金型を用いて射出
成型によって作られたプラスチックないしガラスのマイ
クロレンズアレイも４．８×１０-2という精度を達成す
ることができる。A microlens generally has a diameter of 0.
Although it means a minute lens of about 1 to several mm, the minimum diameter that can be made by the present manufacturing technology is several hundreds of μm, so if the interval r of the microlenses is 500 μm, the manufacturing accuracy is δ 0 / r. = It becomes the value of the order such as 4.8 × 10 -2 . This is a somewhat difficult value to realize by mechanically adjusting individual microlenses side by side. The same applies to laser beam sources. However, when making a laser array or a microlens array by using photolithography, it is not difficult to obtain such accuracy. The dimensional accuracy of photomasks is today more than 10 -6 . Also, a plastic or glass microlens array produced by injection molding using a mold can achieve an accuracy of 4.8 × 10 -2 .
【００４４】次にレーザーアレイとマイクロレンズアレ
イを用いた場合のアライメント精度について考察する。
レーザーアレイ及びマイクロレンズアレイの寸法に誤差
がないと仮定し、図８に示すように半導体レーザーアレ
イＬＳＡとマイクロレンズアレイＰＭＡが距離δa だけ
ずれた場合を考える。先に説明した図７からも明らかな
ように、ふたつの結像スポットは同じ方向に同じ量δb
＝βδa だけずれる。しかしながら、マルチビームのレ
ーザービームプリンターにおいては、ふたつの結像スポ
ットの相対的位置関係が重要であり、このような絶対的
な位置の誤差の発生は実用上支障がない。Next, the alignment accuracy when using the laser array and the microlens array will be considered.
Assuming that there is no error in the dimensions of the laser array and the microlens array, consider a case where the semiconductor laser array LSA and the microlens array PMA are displaced by a distance δ a as shown in FIG. As is clear from FIG. 7 described above, the two imaging spots have the same amount δ b in the same direction.
= Only βδ a . However, in a multi-beam laser beam printer, the relative positional relationship between the two image forming spots is important, and the occurrence of such an absolute positional error does not hinder practical use.
【００４５】本出願の第４発明の構成によれば、一体形
成されたレーザーアレイと一体形成されたマイクロレン
ズアレイのアライメント調整をさらに容易にすることが
できる。被走査面上で結像スポットの間隔を近接させる
必要のあるのはレーザーアレイの配列方向だけである。
したがって、レーザーアレイの配列方向のレーザーの拡
がり角のみを減少させればよい。前記マイクロレンズア
レイをシリンドリカルレンズアレイとし、シリンドリカ
ルレンズのレンズとして作用する方向をレーザーアレイ
の配列方向と一致させることにより、レーザーアレイの
配列方向のレーザーの拡がり角のみを減少させることが
できる。この場合、シリンドリカルレンズのレンズとし
て作用しない方向に、マイクロレンズアレイないしレー
ザーアレイがずれてもレーザービームの結像に影響を与
えないので、この方向のアライメント精度は低くても良
い。According to the configuration of the fourth invention of the present application, it is possible to further facilitate the alignment adjustment of the integrally formed laser array and the integrally formed microlens array. It is only in the arrangement direction of the laser array that the distance between the image forming spots needs to be close on the surface to be scanned.
Therefore, only the divergence angle of the laser in the array direction of the laser array needs to be reduced. By forming the microlens array as a cylindrical lens array and making the direction of acting as the lens of the cylindrical lens coincide with the array direction of the laser array, only the divergence angle of the laser in the array direction of the laser array can be reduced. In this case, even if the microlens array or the laser array is displaced in a direction that does not act as the lens of the cylindrical lens, it does not affect the image formation of the laser beam, so the alignment accuracy in this direction may be low.
【００４６】本出願の第５発明の構成によれば、半導体
レーザーアレイを、製造精度が高いフォトリソグラフィ
ーを用いて同一基板上に製造するので、前述のレーザー
アレイ間隔に必要とされる精度δ0 ／ｒ＝４．８×１０
-2を実現することができる。According to the configuration of the fifth invention of the present application, since the semiconductor laser array is manufactured on the same substrate by using photolithography having high manufacturing accuracy, the accuracy δ 0 required for the above-mentioned laser array interval is 0. /R=4.8×10
-2 can be realized.
【００４７】本出願の第６発明の構成によれば、光量損
失を最小限に抑えつつ、被走査面上の結像スポット間隔
を実用上充分な距離まで近づけることができる。電子写
真プロセスでは、スポット径補正係数ｋの最適値がｋ＝
１．５前後であるので（１）式から明らかなように、電
子写真的スポット径ｄx は光学的スポット径ｄ0 より小
さくなってしまう。一方（６）式及び（７）式からｄ3
／ｒi ＝Ｄ1 ／ｒという関係が成り立つので、図９に示
すように、レンズＬ2 の端同志を可能な限り近づけて
も、結像スポットは電子写真的には充分密に近接させる
ことができない。すなわち、レンズの直径がほぼ光学的
スポット径に等しくなるので、二つのレンズが重なりで
もしない限り結像スポットを電子写真的には充分密に近
接させることができない。According to the configuration of the sixth invention of the present application, it is possible to bring the image forming spot interval on the surface to be scanned close to a practically sufficient distance while minimizing the light amount loss. In the electrophotographic process, the optimum value of the spot diameter correction coefficient k is k =
Since it is around 1.5, the electrophotographic spot diameter d x becomes smaller than the optical spot diameter d 0 as is clear from the equation (1). On the other hand, from equations (6) and (7), d 3
Since the relationship of / r i = D 1 / r is established, as shown in FIG. 9, even if the ends of the lens L 2 are brought as close as possible, the imaging spot should be close enough in terms of electrophotography. I can't. That is, since the diameter of the lens is approximately equal to the optical spot diameter, the image forming spots cannot be sufficiently close electrophotographically unless the two lenses overlap.
【００４８】これを解決するためには、後述の第１実施
例に示すように適当な位置に光学的絞りを設ける方法が
あるが、この方法ではかなりの光量損失が生じてしま
う。本出願の第１発明から第５発明の構成に加えて飛び
越し走査の構成を加えることにより、このような光量損
失の発生を防ぐことができる。In order to solve this, there is a method of providing an optical diaphragm at an appropriate position as shown in the first embodiment described later, but this method causes a considerable loss of light quantity. By adding the interlaced scanning configuration in addition to the configurations of the first to fifth aspects of the present application, it is possible to prevent such a light amount loss.
【００４９】[0049]
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００５０】図１０は本発明の第１実施例を示す構成斜
視図である。また、図１１，図１２は図１０の光学系を
偏向面に垂直でかつ光軸を含む面で見て展開した図であ
り、図１３，図１４は図１０の光学系を偏向面に水平で
光軸を含む面で見て展開した図である。FIG. 10 is a constitutional perspective view showing the first embodiment of the present invention. 11 and 12 are developed views of the optical system shown in FIG. 10 as viewed from a plane which is perpendicular to the deflecting surface and includes the optical axis. FIGS. 13 and 14 show the optical system shown in FIG. FIG. 3 is a view developed in view of a plane including an optical axis.
【００５１】マルチビーム半導体レーザーアレイ１は、
同一基板上に２個の独立駆動可能な半導体レーザー素子
１ａを５００μｍの間隔で並べて一体的に形成したもの
である。半導体レーザー素子１ａの配列方向は、主走査
方向に対して直角方向、すなわち、副走査方向である。
また、半導体レーザー素子１ａの接合面は、半導体レー
ザー素子１ａの配列方向に平行な方向に拡がっているも
のとする。この半導体レーザー素子１ａは、ＡｌＧａＩ
ｎＰ系のもので発光波長は６８０ｎｍである。また、拡
がり角は、半導体レーザー素子１ａの接合面に水平な方
向に関してθa ＝１２°、半導体レーザー素子１ａの接
合面に垂直な方向に関してθb ＝５０°である。拡がり
角の定義は前述のようにパワーで１／ｅ2 となる角度で
ある。The multi-beam semiconductor laser array 1 is
Two independently drivable semiconductor laser elements 1a are arranged side by side at an interval of 500 μm and integrally formed on the same substrate. The arrangement direction of the semiconductor laser elements 1a is a direction perpendicular to the main scanning direction, that is, the sub-scanning direction.
Further, the joint surface of the semiconductor laser element 1a is assumed to extend in a direction parallel to the arrangement direction of the semiconductor laser elements 1a. This semiconductor laser device 1a is made of AlGaI.
It is an nP type and has an emission wavelength of 680 nm. The divergence angle is θ a = 12 ° in the direction horizontal to the joint surface of the semiconductor laser element 1a and θ b = 50 ° in the direction perpendicular to the joint surface of the semiconductor laser element 1a. The spread angle is defined as an angle at which the power becomes 1 / e 2 as described above.
【００５２】半導体レーザーアレイ１より出射したレー
ザービーム光は、平板マイクロレンズアレイ２を通っ
て、まず半導体レーザー素子の接合面に水平方向にコリ
メートされる（図１１参照）。平板マイクロレンズアレ
イ２は、凸レンズのシリンドリカルレンズとして作用す
る分布屈折率型レンズになっており、レンズとして作用
する方向は接合面に水平方向となっている。平板マイク
ロレンズアレイ２の構成の一例を図１５に示す。The laser beam light emitted from the semiconductor laser array 1 passes through the flat plate microlens array 2 and is first collimated in the horizontal direction on the bonding surface of the semiconductor laser element (see FIG. 11). The flat plate microlens array 2 is a distributed index lens that acts as a cylindrical lens of a convex lens, and the direction that acts as a lens is horizontal to the cemented surface. FIG. 15 shows an example of the configuration of the flat plate microlens array 2.
【００５３】平板マイクロレンズアレイ２は、ガラス基
板２ａ上にタリウムイオン等のイオン拡散によって分布
屈折率型のシリンドリカルレンズ２ｂを形成することに
より構成されている。図中、２ｃはイオン拡散領域を示
している。これは、ガラス基板２ａにフォトリソグラフ
ィーによりマスクを形成した後、タリウムイオン等を含
む溶融塩に浸漬してガラス基板中にタリウムイオン等を
拡散させると、タリウムイオン等の濃度が高いところは
屈折率が高くなるという現象を利用して分布屈折率型の
シリンドリカルレンズ２ｂを形成したものである。な
お、平板マイクロレンズアレイの製法自体は既に公知の
ものである（例えば、山本，山崎、昭和５８年度電子通
信学会全国総合大会、１０８３（１９８３）参照）。The flat plate microlens array 2 is constituted by forming a distributed index type cylindrical lens 2b on a glass substrate 2a by ion diffusion of thallium ions or the like. In the figure, 2c indicates an ion diffusion region. This is because when a mask is formed on the glass substrate 2a by photolithography and then dipped in a molten salt containing thallium ions or the like to diffuse the thallium ions or the like into the glass substrate, the refractive index is increased where the concentration of thallium ions or the like is high. The distributed index type cylindrical lens 2b is formed by utilizing the phenomenon that the height becomes high. The method for producing the flat plate microlens array is already known (see, for example, Yamamoto, Yamazaki, 1983 National General Conference of The Institute of Electronics and Communication Engineers, 1083 (1983)).
【００５４】上記平板マイクロレンズアレイ２の焦点距
離は例えば２０００μｍ（２．０ｍｍ）、ＮＡ（開口
数）は約０．１、レンズのレンズとして作用する方向の
有効径は約４００μｍ（０．４ｍｍ）である。これはレ
ーザービーム光の中心のパワーの１／ｅ2 となるところ
に絞りを入れた場合に相当し（８）式においてＡ＝１．
３９とおいた場合に対応する。また、２つのシリンドリ
カルレンズ２ｂの間隔は、半導体レーザー素子１ａの間
隔と等しく５００μｍである。The focal length of the flat plate microlens array 2 is, for example, 2000 μm (2.0 mm), NA (numerical aperture) is about 0.1, and the effective diameter of the lens in the direction of acting as a lens is about 400 μm (0.4 mm). Is. This corresponds to the case where a diaphragm is placed at a position where 1 / e 2 of the central power of the laser beam light is obtained, and A = 1.
It corresponds to the case of 39. The distance between the two cylindrical lenses 2b is equal to the distance between the semiconductor laser elements 1a and 500 μm.
【００５５】上記平板マイクロレンズアレイ２を通過し
たレーザービーム光は、次に、凸レンズのシリンドリカ
ルレンズ３によって、半導体レーザー素子１ａの接合面
に垂直方向にコリメートされる（図１３参照）。次い
で、凹レンズのシリンドリカルレンズ４によって一旦レ
ーザービーム光は拡げられた後、凸レンズのシリンドリ
カルレンズ５によって再びコリメートされる。コリメー
トされたレーザービーム光は、光学的絞り６によって絞
られてから、凸レンズのシリンドリカルレンズ７によっ
てポリゴンスキャナー８のミラー８ａ上に、半導体レー
ザー素子１ａの接合面に水平方向にだけ結像される（図
１１参照）。この時、半導体レーザー素子１ａの接合面
に垂直方向にはレーザービーム光は平行光である（図１
３参照）。ポリゴンスキャナー８によって偏向されたレ
ーザービーム光は、ｆ−θレンズ９、凸レンズのシリン
ドリカルレンズ１０を介して、感光媒体１１面上に結像
される。シリンドリカルレンズ７とシリンドリカルレン
ズ１０は、いわゆるアナモルフィック光学系を形成して
おり、ポリゴンスキャナー８の面倒れ補正を行ってい
る。ポリゴンスキャナー８によって走査される方向が前
述の主走査方向である。本実施例では半導体レーザー素
子１ａの接合面に垂直な方向と主走査方向とが対応して
いる。感光媒体１１の回転方向１２が前述の副走査方向
であり、この方向は本実施例では半導体レーザー素子の
接合面に水平な方向に対応している。感光媒体１１上に
描画された光学像Ｉ1 ，Ｉ2 は、図示しない一般的な電
子写真のプロセスによって現像される。The laser beam light passing through the flat plate microlens array 2 is then collimated by the cylindrical lens 3 as a convex lens in the direction perpendicular to the joint surface of the semiconductor laser element 1a (see FIG. 13). Next, the laser beam light is once spread by the concave cylindrical lens 4, and then collimated again by the convex cylindrical lens 5. The collimated laser beam light is focused by the optical diaphragm 6 and then focused by the convex cylindrical lens 7 on the mirror 8a of the polygon scanner 8 only in the horizontal direction on the bonding surface of the semiconductor laser element 1a ( (See FIG. 11). At this time, the laser beam light is parallel light in the direction perpendicular to the bonding surface of the semiconductor laser element 1a (see FIG. 1).
3). The laser beam light deflected by the polygon scanner 8 is imaged on the surface of the photosensitive medium 11 via the f-θ lens 9 and the convex cylindrical lens 10. The cylindrical lens 7 and the cylindrical lens 10 form a so-called anamorphic optical system, and correct the surface tilt of the polygon scanner 8. The direction scanned by the polygon scanner 8 is the main scanning direction described above. In this embodiment, the direction perpendicular to the bonding surface of the semiconductor laser device 1a corresponds to the main scanning direction. The rotation direction 12 of the photosensitive medium 11 is the sub-scanning direction described above, and this direction corresponds to the direction horizontal to the bonding surface of the semiconductor laser element in this embodiment. The optical images I 1 and I 2 drawn on the photosensitive medium 11 are developed by a general electrophotographic process (not shown).
【００５６】いま、８００ｓｐｉ（１インチ当たり８０
０本）の解像度のレーザービームプリンターを考える
と、電子写真的スポット径は３２μｍ（＝２５４００μ
ｍ／８００本）となり、したがって、副走査方向のピッ
チも３２μｍとなる。また、スポット径補正係数ｋ＝
１．５とすると、必要な光学的スポット径は４８μｍと
なる。前記平板マイクロレンズアレイ２の像側主平面と
感光媒体面１１とは光学的共役関係にあり、その横倍率
βはマイクロレンズアレイ２のレンズのピッチが副走査
方向のピッチに変換されることになるので、β＝３２μ
ｍ／５００μｍ＝０．０６４（≒１／１６）である。光
学的絞り６の口径は、主走査、副走査方向共にレーザー
ビーム光のパワーがビーム中心の１／２となる径とし
た。この時の光量は、光学的絞り６を入れない時に比べ
約半分に減少する。光学的絞り６がない場合、感光媒体
面１１上の結像スポットの副走査方向の光学的スポット
径は約２４μｍとなり、これを絞ることにより、光学的
スポット径が４８μｍとなる。なぜなら、（５）式に
（８）式を代入するとｄ3 ＝ＡβＤ1 となり、１／２に
絞ることによりＡ＝１．９７となるので、ｄ3も２倍と
なる。また、感光媒体面１１上の結像スポットの径は主
走査方向は約２４μｍとした。Now 800 spi (80 per inch
Considering a laser beam printer with a resolution of 0, the electrophotographic spot diameter is 32 μm (= 25400 μm).
m / 800 lines), and therefore the pitch in the sub-scanning direction is also 32 μm. Also, the spot diameter correction coefficient k =
If it is 1.5, the required optical spot diameter is 48 μm. The image-side main plane of the flat plate microlens array 2 and the photosensitive medium surface 11 are in an optically conjugate relationship, and the lateral magnification β is that the pitch of the lenses of the microlens array 2 is converted into the pitch in the sub-scanning direction. Therefore, β = 32μ
m / 500 μm = 0.064 (≈1 / 16). The aperture of the optical diaphragm 6 was set so that the power of the laser beam light was ½ of the beam center in both the main scanning direction and the sub scanning direction. The amount of light at this time is reduced to about half that when the optical diaphragm 6 is not inserted. If the optical diaphragm 6 is not provided, the optical spot diameter of the imaging spot on the photosensitive medium surface 11 in the sub-scanning direction becomes about 24 μm, and by constricting this, the optical spot diameter becomes 48 μm. This is because, when the expression (8) is substituted into the expression (5), d 3 = AβD 1 and A = 1.97 by narrowing down to 1/2, so that d 3 is also doubled. The diameter of the image-forming spot on the surface 11 of the photosensitive medium is about 24 μm in the main scanning direction.
【００５７】次に、本発明の第２実施例として飛び越し
走査を用いた場合について以下に述べる。Next, a case where interlaced scanning is used as a second embodiment of the present invention will be described below.
【００５８】図１０に示される構成において、光学系の
パラメーターを変更し図１９に示した飛び越し走査を併
用する。半導体レーザーアレイ１の２個の半導体レーザ
ー素子１ａの間隔を１０００μｍ（１ｍｍ）、また、平
板マイクロレンズ２の２個のシリンドリカルレンズ２ｂ
の間隔も１０００μｍ（１ｍｍ）とし、横倍率βをβ＝
０．０９３（≒１／１１）とする。光学的絞り６の口径
を大きくし、副走査方向の結像スポットの光学的スポッ
ト径をほぼ４８μｍとする。これは平板マイクロレンズ
によってけられたレーザービーム光がそのまま結像する
ことになる。この状態では光学的絞り６は迷光防止とし
てしか機能せず、光量損失はほとんど生じない。他の光
学系のパラメーターは第１実施例の時と同様である。In the configuration shown in FIG. 10, the parameters of the optical system are changed and the interlaced scanning shown in FIG. 19 is also used. The distance between the two semiconductor laser elements 1a of the semiconductor laser array 1 is 1000 μm (1 mm), and the two cylindrical lenses 2b of the flat plate microlens 2 are arranged.
Is also 1000 μm (1 mm), and the lateral magnification β is β =
It is set to 0.093 (≈ 1/11). The diameter of the optical diaphragm 6 is increased so that the optical spot diameter of the imaging spot in the sub-scanning direction is approximately 48 μm. This means that the laser beam light deflected by the flat plate microlens is directly imaged. In this state, the optical diaphragm 6 functions only as a stray light preventer, and a light amount loss hardly occurs. The other parameters of the optical system are the same as those in the first embodiment.
【００５９】上述の構成により、感光媒体面１１上の結
像スポットの副走査方向の電子写真的スポット径は約３
２μｍ、２つの結像スポットの間隔は約９６μｍとな
り、図１９の飛び越し走査の関係を満たす。With the above arrangement, the electrophotographic spot diameter of the imaging spot on the photosensitive medium surface 11 in the sub-scanning direction is about 3.
2 μm, the interval between the two imaging spots is about 96 μm, which satisfies the interlaced scanning relationship in FIG.
【００６０】なお、上述の図１０に示す実施例において
は、イオン拡散によって分布屈折率型のシリンドリカル
レンズを形成した平板マイクロレンズアレイ２を使用し
たが、この平板マイクロレンズアレイ２に代えて、図１
６に示すようなガラス基板２ａ上に電子線リソグラフィ
によって形成された一対のフレネルレンズ形式のシリン
ドリカルレンズ２ｄを形成したシリンドリカルレンズア
レイを用いることもできる。なお、このような半導体レ
ーザーのコリメーター用のマイクロフレネルレンズは、
米国他：「低収差可視小型コリメート半導体レーザ」，
１９９０年度電子情報通信学会春季全国大会、Ｃ−２６
５（１９９０）に記載されているような技術を利用して
製造することができる。In the embodiment shown in FIG. 10 described above, the flat plate microlens array 2 in which a distributed index type cylindrical lens is formed by ion diffusion is used. 1
It is also possible to use a cylindrical lens array having a pair of Fresnel lens type cylindrical lenses 2d formed by electron beam lithography on a glass substrate 2a as shown in FIG. In addition, such a micro-Fresnel lens for a semiconductor laser collimator,
USA and others: "Low aberration visible compact collimated semiconductor laser",
1990 IEICE Spring National Convention, C-26
5 (1990).
【００６１】更に、図１０の実施例に示される平板マイ
クロレンズアレイ２の代わりに図１７に示すようなプラ
スチックないしガラスの透明成形素材２ｅを射出成型す
ることにより一対のシリンドリカルレンズ２ｆを形成し
たシリンドリカルレンズアレイ２ｇを用いることもでき
る。Further, instead of the flat plate microlens array 2 shown in the embodiment of FIG. 10, a transparent molding material 2e of plastic or glass as shown in FIG. 17 is injection-molded to form a pair of cylindrical lenses 2f. The lens array 2g can also be used.
【００６２】なお、図１０に示す平板マイクロレンズア
レイ２に代えて、図１６に示すシリンドリカルレンズア
レイや、図１７に示す射出成型シリンドリカルレンズア
レイを使用した場合にも、飛び越し走査を併用すること
も可能である。Note that interlaced scanning may be used in combination when the cylindrical lens array shown in FIG. 16 or the injection molding cylindrical lens array shown in FIG. 17 is used instead of the flat plate microlens array 2 shown in FIG. It is possible.
【００６３】また更に、図１０の実施例に示されるマル
チビーム半導体レーザーアレイ１と平板マイクロレンズ
アレイ２の代わりに図１８に示すようなレーザーアレイ
とマイクロレンズアレイを一体形成したマルチビーム半
導体レーザーアレイを用いても良い。図１８のマルチビ
ーム半導体レーザーアレイにおいては、個別の半導体レ
ーザー素子２１ａ〜２１ｄに対応してシリンドリカルレ
ンズ２２ａ〜２２ｄが配設されている。シリンドリカル
レンズ２２ａ〜２２ｄは半導体レーザー素子と同じ材
料、例えばＡｌＧａＡｓやＡｌＧａＩｎＰからなる基板
２０をドライエッチングによってレンズ状に加工したも
のである。このような構造および製法は既に公知である
（例えば、嶋田，大口：「マイクロレンズ集積形半導体
レーザ（ＩＩ）」、１９９１年電子情報通信学会度春季
全国大会、Ｃ−２５１（１９９１）参照）。なお、シリ
ンドリカルレンズ２２ａ〜２２ｄの材料としては、上記
に限定されるものではなく、ＳｉＯ2 やプラスチック等
であっても良い。この場合は図１８に示すマルチビーム
半導体レーザーアレイの端面２３及びテラス２４をドラ
イエッチング等によって形成した後、ＳｉＯ2 やプラス
チック等の膜を適当な方法、例えばスパッタリングやキ
ャスティングによって形成してから、エッチングしてシ
リンドリカルレンズ２２ａ〜２２ｄを形成すれば良い。Furthermore, instead of the multi-beam semiconductor laser array 1 and the flat plate microlens array 2 shown in the embodiment of FIG. 10, a multi-beam semiconductor laser array integrally forming a laser array and a microlens array as shown in FIG. May be used. In the multi-beam semiconductor laser array of FIG. 18, cylindrical lenses 22a to 22d are arranged corresponding to the individual semiconductor laser elements 21a to 21d. The cylindrical lenses 22a to 22d are obtained by processing the substrate 20 made of the same material as the semiconductor laser element, for example, AlGaAs or AlGaInP, into lens shapes by dry etching. Such a structure and a manufacturing method are already known (for example, see Shimada, Oguchi: "Microlens integrated semiconductor laser (II)", 1991 National Spring Conference of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, C-251 (1991)). The material of the cylindrical lenses 22a to 22d is not limited to the above, and may be SiO 2 or plastic. In this case, after the end face 23 and the terrace 24 of the multi-beam semiconductor laser array shown in FIG. 18 are formed by dry etching or the like, a film of SiO 2 or plastic is formed by an appropriate method, for example, sputtering or casting, and then etching. Then, the cylindrical lenses 22a to 22d may be formed.
【００６４】このように、複数の半導体レーザー素子２
１ａ〜２１ｄとこれに対応してシリンドリカルレンズ２
２ａ〜２２ｄとを共通の基板上に一括して形成すること
により、記録装置の組み立てに要する工数を低減し、製
造が容易になる。更に、マルチビーム半導体レーザーア
レイとマイクロレンズアレイの光学的アライメントも不
用になり、調整に要する工数を低減することができる。Thus, the plurality of semiconductor laser elements 2
1a to 21d and correspondingly a cylindrical lens 2
By collectively forming 2a to 22d on a common substrate, the number of steps required for assembling the recording device is reduced, and the manufacturing is facilitated. Further, the optical alignment between the multi-beam semiconductor laser array and the microlens array becomes unnecessary, and the man-hour required for adjustment can be reduced.
【００６５】特に、先に述べたような飛び越し走査を行
う場合には、被走査面上の結像スポット間隔が広いため
に走査光学系に要求される機械精度が高いものが必要に
なるが、図１８に示す構成を採用することによりレーザ
ー素子とシリンドリカルレンズとの間の位置精度を高め
ることができ、飛び越し走査を行う場合に都合がよい。In particular, when performing the interlaced scanning as described above, the scanning optical system is required to have a high mechanical precision because the image forming spot interval on the surface to be scanned is wide. By adopting the configuration shown in FIG. 18, the positional accuracy between the laser element and the cylindrical lens can be improved, which is convenient when performing interlaced scanning.
【００６６】以上の実施例は電子写真のプロセスに基づ
くものであるが、本発明は電子写真以外のプロセスを用
いた記録装置に対しても適用できる。すなわち、電子写
真用感光体の代わりに通常の感光フィルムを走査する記
録装置、あるいは、レーザービーム光の熱効果を利用し
て描画を行う感熱記録、光磁気記録等にも適用可能であ
る。ただし、これらの場合は前述の（１）式のｋの最適
値は電子写真プロセスを用いた場合と必ずしも一致する
とは限らないので、用いる記録プロセスに応じてレーザ
ービーム光源の間隔は別途実験的に定める必要がある。Although the above embodiment is based on the electrophotographic process, the present invention can be applied to a recording apparatus using a process other than the electrophotographic process. That is, the present invention can be applied to a recording device that scans an ordinary photosensitive film instead of the electrophotographic photoconductor, or thermal recording or magneto-optical recording that draws by utilizing the thermal effect of laser beam light. However, in these cases, the optimum value of k in the equation (1) does not always match the case when the electrophotographic process is used. Need to be determined.
【００６７】また、画像の記録に限らず、光メモリにお
ける多重トラック記録のような情報の記録や記憶にも本
発明を適用することができる。The present invention can be applied not only to image recording but also to information recording and storage such as multi-track recording in an optical memory.
【００６８】[0068]
【発明の効果】前述の本発明の記録装置によれば、半導
体レーザー素子の間隔が広い半導体レーザーアレイを用
いても、被走査面上のレーザービーム光の結像スポット
間隔を充分近接させることができる。そのため、半導体
レーザーアレイの製造が容易になり、発光波長の短いＡ
ｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザーアレイや大出力の半導
体レーザーアレイを実用化することができ、その結果、
高速、高解像度のレーザービームプリンターを製造する
ことが可能となる。According to the recording apparatus of the present invention described above, even if a semiconductor laser array having wide semiconductor laser element intervals is used, the image forming spot intervals of the laser beam light on the surface to be scanned can be sufficiently close. it can. Therefore, the manufacture of the semiconductor laser array is facilitated, and the emission wavelength is short.
An lGaInP-based semiconductor laser array and a high-power semiconductor laser array can be put into practical use, and as a result,
It is possible to manufacture a high-speed, high-resolution laser beam printer.
【図１】 複数のレーザービーム光源に対して個別のレ
ンズが設けられた本発明の概略の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the present invention in which individual lenses are provided for a plurality of laser beam light sources.
【図２】 複数のレーザービーム光源に対して共通のレ
ンズのみが設けられた光学系の結像関係を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing an image forming relationship of an optical system in which only a common lens is provided for a plurality of laser beam light sources.
【図３】 レーザービームの結像光学系を模式的に示し
た図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing an imaging optical system of a laser beam.
【図４】 半導体レーザーから出射するレーザー光強度
の放射角依存性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the radiation angle dependence of the intensity of laser light emitted from a semiconductor laser.
【図５】 図１に示す構成においてレーザービーム光を
幾何光学的に平行ビームに変換した場合を示す図であ
る。5 is a diagram showing a case where the laser beam light is geometrically and optically converted into a parallel beam in the configuration shown in FIG.
【図６】 幾何光学的に平行ビームに変換されたレーザ
ービーム光が波動光学的には拡がりを持つことを示す図
である。FIG. 6 is a diagram showing that the laser beam light converted into a parallel beam geometrically has a divergence in terms of wave optics.
【図７】 図５に示す光学系においてレーザービーム光
源の内ひとつだけが所定の位置からずれた場合の結像関
係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an imaging relationship when only one of the laser beam light sources is displaced from a predetermined position in the optical system shown in FIG.
【図８】 図５に示す光学系においてレーザービーム光
源及びレンズをアレイ化した場合において、レーザービ
ームアレイとレンズアレイの相対位置がずれた場合の結
像関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an imaging relationship when the laser beam light source and the lens are arrayed in the optical system shown in FIG. 5 and the relative positions of the laser beam array and the lens array are deviated.
【図９】 図５に示す光学系において結像面上で結像ス
ポット間隔が電子写真的にはまだ充分近接しないことを
示す図である。FIG. 9 is a diagram showing that the image forming spot intervals on the image forming plane in the optical system shown in FIG. 5 are not sufficiently close to each other in terms of electrophotography.
【図１０】 本発明に係わる情報記録装置の一実施例の
概略の構成を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a schematic configuration of an embodiment of an information recording apparatus according to the present invention.
【図１１】 図１０の光学系を偏向面に垂直でかつ光軸
を含む面で見て展開したポリゴンスキャナー以前の図で
ある。FIG. 11 is a diagram before the polygon scanner in which the optical system of FIG. 10 is developed in a plane perpendicular to the deflection surface and including the optical axis.
【図１２】 図１０の光学系を偏向面に垂直でかつ光軸
を含む面で見た展開したポリゴンスキャナー以降の図で
ある。FIG. 12 is a diagram after the polygon scanner in which the optical system of FIG. 10 is developed in a plane perpendicular to the deflection surface and including the optical axis.
【図１３】 図１０の光学系を偏向面に水平でかつ光軸
を含む面で見て展開したポリゴンスキャナー以前の図で
ある。FIG. 13 is a diagram before the polygon scanner in which the optical system of FIG. 10 is developed in a plane that is horizontal to the deflection surface and that includes the optical axis.
【図１４】 図１０の光学系を偏向面に水平でかつ光軸
を含む面で見た展開したポリゴンスキャナー以降の図で
ある。FIG. 14 is a diagram after the polygon scanner in which the optical system of FIG. 10 is developed in a plane that is horizontal to the deflection surface and that includes the optical axis.
【図１５】 ガラス基板へのイオン拡散によって形成さ
れた分布屈折率型のシリンドリカルレンズアレイを示す
斜視図である。FIG. 15 is a perspective view showing a distributed index type cylindrical lens array formed by ion diffusion into a glass substrate.
【図１６】 ガラス基板上に形成されたフレネルレンズ
のシリンドリカルレンズアレイを示す斜視図である。FIG. 16 is a perspective view showing a cylindrical lens array of Fresnel lenses formed on a glass substrate.
【図１７】 射出成型によって形成されたガラスまたは
プラスチックのシリンドリカルレンズアレイを示す斜視
図である。FIG. 17 is a perspective view showing a glass or plastic cylindrical lens array formed by injection molding.
【図１８】 レーザーアレイとマイクロレンズアレイを
一体形成したマルチビーム半導体レーザーアレイの一実
施例の構成斜視図である。FIG. 18 is a configuration perspective view of an example of a multi-beam semiconductor laser array in which a laser array and a microlens array are integrally formed.
【図１９】 飛び越し走査の原理を示す図で、被走査面
上のレーザー光の結像スポットと走査ラインの関係を示
す図である。FIG. 19 is a diagram showing the principle of interlaced scanning, and is a diagram showing the relationship between the imaging spot of laser light on the surface to be scanned and the scanning line.
【図２０】 レーザー光の結像スポットのスポットの中
心からの距離と光強度の関係を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the distance from the center of the spot of the laser light imaged spot and the light intensity.
１：マルチビーム半導体レーザーアレイ、１ａ：半導体
レーザー素子、２：平板マイクロレンズアレイ、２ａ：
ガラス基板、２ｂ，２ｄ，３，４，５，７，１０：シリ
ンドリカルレンズ、２ｃ：イオン拡散領域、６：光学的
絞り、８：ポリゴンスキャナー、８ａ：ミラー、９：ｆ
−θレンズ、１１：感光媒体、１２：感光媒体の回転方
向、２０：基板、２１ａ〜２１ｄ：半導体レーザー素
子、２２ａ〜２２ｄ：シリンドリカルレンズ、２３：端
面、２４：テラス、Ｄ：ビーム径、ＦＷＨＭ：レーザー
光の拡がり角の全角半値幅、Ｉ１，Ｉ２：光学像、
Ｌ1 ：結像レンズ、Ｌ2 ：レンズ、Ｌ3 ：結像レンズ、
Ｌ4 ：コリメーターレンズ、ＬＢ１，ＬＢ２：レーザー
ビーム、ＬＳ：レーザービーム光源、ＬＳＡ：半導体レ
ーザーアレイ、Ｐ０：被走査面、Ｐ１：見掛け上の光源
面、Ｐ２：結像面（被走査面）、ＰＭＡ：マイクロレン
ズアレイ、ａ：レンズとレーザービーム光源との距離、
ｂ：レンズと見掛け上の光源面との距離、ｄ0 ：光学的
スポット径、ｄ1 ，ｄ2 ，ｄ3 ：結像スポット径、
ｄx ：電子写真的スポット径、ｆ0 ：Ｌ2 レンズの焦点
距離、ｆ1 ：コリメーターレンズの焦点距離、ｆ2 ：結
像レンズの焦点距離、ｆ2 ：コリメーターレンズの焦点
距離、ｐ：走査ピッチ、ｒ：レーザービーム光源の間
隔、ｒi ：結像スポット間隔、β：光学系の横倍率、δ
0 ，δ1 ，δa ，δb ：ずれた距離、θ1 ，θ2 ，
θ3 ，θa ，θb レーザー光の拡がり角、λ：半導体レ
ーザー素子の発光波長1: Multi-beam semiconductor laser array, 1a: Semiconductor laser device, 2: Flat plate microlens array, 2a:
Glass substrate, 2b, 2d, 3, 4, 5, 7, 10: Cylindrical lens, 2c: Ion diffusion region, 6: Optical diaphragm, 8: Polygon scanner, 8a: Mirror, 9: f
-Θ lens, 11: photosensitive medium, 12: rotational direction of photosensitive medium, 20: substrate, 21a-21d: semiconductor laser element, 22a-22d: cylindrical lens, 23: end face, 24: terrace, D: beam diameter, FWHM. : Full width half maximum width of divergence angle of laser light, I1, I2: optical image,
L 1 : imaging lens, L 2 : lens, L 3 : imaging lens,
L 4: collimator lens, LB1, LB2: a laser beam, LS: laser beam source, LSA: a semiconductor laser array, P0: the surface to be scanned, P1: light source plane of the apparent, P2: the image plane (the surface to be scanned) , PMA: microlens array, a: distance between lens and laser beam light source,
b: distance between lens and apparent light source surface, d 0 : optical spot diameter, d 1 , d 2 , d 3 : imaging spot diameter,
d x : electrophotographic spot diameter, f 0 : focal length of L 2 lens, f 1 : focal length of collimator lens, f 2 : focal length of imaging lens, f 2 : focal length of collimator lens, p : Scanning pitch, r: laser beam light source interval, r i : imaging spot interval, β: lateral magnification of optical system, δ
0 , δ 1 , δ a , δ b : offset distance, θ 1 , θ 2 ,
θ 3 , θ a , θ b Divergence angle of laser light, λ: Emission wavelength of semiconductor laser device
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成４年２月１９日[Submission date] February 19, 1992
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３９[Correction target item name] 0039
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３９】 θ3 ＝２ｓｉｎ-1（２λ／πＤ1 ）・Ａ ・・・・（８） Ａはアポダイゼーション定数であり、このＡの代表的な
値としては、レーザービーム光が中心のパワーの１／ｅ
2 となる径でけられる時はＡ＝１．３９、レーザービー
ム光が中心のパワーの１／２となる径でけられる時はＡ
＝１．９７である。レンズＬ2 の有効径が無限大の時に
はＡ＝１となる。このような現象はレーザービーム光の
アポダイゼイションと呼ばれている。ただし、この現象
を考える時は全体の光学系で最もけられの大きいところ
について検討する必要がある。したがって、後述の第１
実施例のように、レンズＬ2 より後に、より小さな絞り
がある場合はまず（４）式で拡がり角を計算したうえで
この小さい絞りによるアポダイゼイションを計算する必
要がある。Θ 3 = 2 sin −1 (2λ / πD 1 ) · A (8) A is an apodization constant, and a typical value of this A is a laser beam light having a center power of 1 / E
A = 1.39 when the diameter is 2 and A when the laser beam is 1/2 the center power.
= 1.97. When the effective diameter of the lens L 2 is infinite, A = 1. Such a phenomenon is called laser beam light apodization. However, when considering this phenomenon, it is necessary to consider the most violent part of the entire optical system. Therefore, the first
If there is a smaller diaphragm after the lens L 2 as in the embodiment, it is necessary to first calculate the divergence angle by the formula (4) and then calculate the apodization with this small diaphragm.
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００５６[Correction target item name] 0056
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００５６】いま、８００ｓｐｉ（１インチ当たり８０
０本）の解像度のレーザービームプリンターを考える
と、電子写真的スポット径は３２μｍ（＝２５４００μ
ｍ／８００本）となり、したがって、副走査方向のピッ
チも３２μｍとなる。また、スポット径補正係数ｋ＝
１．５とすると、必要な光学的スポット径は４８μｍと
なる。前記平板マイクロレンズアレイ２の像側主平面と
感光媒体面１１とは光学的共役関係にあり、その横倍率
βはマイクロレンズアレイ２のレンズのピッチが副走査
方向のピッチに変換されることになるので、β＝３２μ
ｍ／５００μｍ＝０．０６４（≒１／１６）である。光
学的絞り６の口径は、主走査、副走査方向共にレーザー
ビーム光のパワーがビーム中心の１／２となる径とし
た。この時の光量は、光学的絞り６を入れない時に比べ
約半分に減少する。マイクロレンズでけられることによ
る光量損失を含めると全体で約６０％の光量が失われる
計算になる。光学的絞り６がない場合、感光媒体面１１
上の結像スポットの副走査方向の光学的スポット径は約
２４μｍとなり、これを絞ることにより、光学的スポッ
ト径が４８μｍとなる。なぜなら、（５）式に（８）式
を代入するとｄ3 ＝ＡβＤ1 となり、１／２に絞ること
によりＡ＝１．９７となるので、ｄ3 も２倍となる。ま
た、感光媒体面１１上の結像スポットの径は主走査方向
は約２４μｍとした。Now 800 spi (80 per inch
Considering a laser beam printer with a resolution of 0, the electrophotographic spot diameter is 32 μm (= 25400 μm).
m / 800 lines), and therefore the pitch in the sub-scanning direction is also 32 μm. Also, the spot diameter correction coefficient k =
If it is 1.5, the required optical spot diameter is 48 μm. The image-side main plane of the flat plate microlens array 2 and the photosensitive medium surface 11 are in an optically conjugate relationship, and the lateral magnification β is that the pitch of the lenses of the microlens array 2 is converted into the pitch in the sub-scanning direction. Therefore, β = 32μ
m / 500 μm = 0.064 (≈1 / 16). The aperture of the optical diaphragm 6 was set so that the power of the laser beam light was ½ of the beam center in both the main scanning direction and the sub scanning direction. The amount of light at this time is reduced to about half that when the optical diaphragm 6 is not inserted. Including the light amount loss caused by the eclipse by the microlens, it is calculated that about 60% of the total light amount is lost. When the optical diaphragm 6 is not provided, the photosensitive medium surface 11
The optical spot diameter of the upper imaging spot in the sub-scanning direction is about 24 μm, and by constricting this, the optical spot diameter is 48 μm. This is because, when the expression (8) is substituted into the expression (5), d 3 = AβD 1 and A = 1.97 by narrowing down to 1/2, so that d 3 is also doubled. The diameter of the image-forming spot on the surface 11 of the photosensitive medium is about 24 μm in the main scanning direction.
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００５８[Correction target item name] 0058
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００５８】図１０に示される構成において、光学系の
パラメーターを変更し図１９に示した飛び越し走査を併
用する。半導体レーザーアレイ１の２個の半導体レーザ
ー素子１ａの間隔を１０００μｍ（１ｍｍ）、また、平
板マイクロレンズ２の２個のシリンドリカルレンズ２ｂ
の間隔も１０００μｍ（１ｍｍ）とし、横倍率βをβ＝
０．０９３（≒１／１１）とする。光学的絞り６の口径
を大きくし、副走査方向の結像スポットの光学的スポッ
ト径をほぼ４８μｍとする。これは平板マイクロレンズ
によってけられたレーザービーム光がそのまま結像する
ことになる。この場合の光量損失は、マイクロレンズで
けられることによるものだけと考えてよいので大体１４
％程度になる。他の光学系のパラメーターは第１実施例
の時と同様である。In the configuration shown in FIG. 10, the parameters of the optical system are changed and the interlaced scanning shown in FIG. 19 is also used. The distance between the two semiconductor laser elements 1a of the semiconductor laser array 1 is 1000 μm (1 mm), and the two cylindrical lenses 2b of the flat plate microlens 2 are arranged.
Is also 1000 μm (1 mm), and the lateral magnification β is β =
It is set to 0.093 (≈ 1/11). The diameter of the optical diaphragm 6 is increased so that the optical spot diameter of the imaging spot in the sub-scanning direction is approximately 48 μm. This means that the laser beam light deflected by the flat plate microlens is directly imaged. It can be considered that the light amount loss in this case is caused only by the vignetting by the microlens, and therefore it is roughly 14
%. The other parameters of the optical system are the same as those in the first embodiment.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/18 9170−4Ｍ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H01S 3/18 9170-4M
Claims (6)
光源を概ね一直線上に配列した光源部と、該光源部より
供給される複数のレーザービーム光をその配列方向とは
交差する方向に周期的に偏向する偏向手段と、該偏向手
段からの複数のレーザービーム光を感光媒体上に結像さ
せる光学系とを備えた情報記録装置において、前記光源
部の複数のレーザービーム光源個々に一対一に対応して
前記各レーザービーム光の拡がりを減少させる光学的手
段を配設したことを特徴とする情報記録装置。1. A light source unit in which a plurality of independently operable laser beam light sources are arranged in a substantially straight line, and a plurality of laser beam lights supplied from the light source unit are periodically arranged in a direction intersecting the arrangement direction. In an information recording apparatus including a deflecting means for deflecting light to a plurality of laser beam light sources and an optical system for forming an image of a plurality of laser beam light from the deflecting means on a photosensitive medium, the plurality of laser beam light sources of the light source section are provided one-to-one Correspondingly, an information recording apparatus is provided with an optical means for reducing the spread of each laser beam.
せる光学的手段はレーザービーム光を概ね幾何光学的平
行光に変えるコリメーター光学系であり、該コリメータ
ー光学系の像側主平面と前記感光媒体の結像面とが前記
結像光学系に対して光学的共役関係であることを特徴と
する請求項１記載の情報記録装置。2. An optical means for reducing the spread of the laser beam light is a collimator optical system for converting the laser beam light into substantially geometrically parallel light, and the image-side main plane of the collimator optical system and the photosensitive member. The information recording apparatus according to claim 1, wherein the image forming surface of the medium has an optical conjugate relationship with the image forming optical system.
レーザーアレイであり、前記レーザービーム光の拡がり
を減少させる光学的手段はアレイ状に一体形成されたマ
イクロレンズアレイであることを特徴とする請求項１或
いは請求項２記載の情報記録装置。3. The light source unit is a laser array integrally formed in an array form, and the optical means for reducing the spread of the laser beam light is a microlens array integrally formed in an array form. The information recording device according to claim 1 or 2.
カルレンズアレイであり該シリンドリカルレンズのレン
ズとして作用する方向と前記レーザーアレイの配列方向
とを概ね一致させたことを特徴とする請求項３記載の情
報記録装置。4. The information recording apparatus according to claim 3, wherein the microlens array is a cylindrical lens array, and a direction of acting as a lens of the cylindrical lens and an arrangement direction of the laser array are substantially aligned with each other. ..
された半導体レーザーアレイであることを特徴とする請
求項３或いは請求項４記載の情報記録装置。5. The information recording apparatus according to claim 3, wherein the laser array is a semiconductor laser array formed on the same substrate.
光の走査方法として飛び越し走査を用いたことを特徴と
する請求項１から請求項５記載の情報記録装置。6. The information recording apparatus according to claim 1, wherein interlaced scanning is used as a scanning method of a plurality of laser beam lights on the photosensitive medium.
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| US08/738,705 US5737300A (en) | 1991-09-07 | 1996-10-28 | Optical dish device |
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