JP2003084154A - マルチビーム光源ユニットおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光導波路の作製が容易で、かつ光導波路と光
源との位置合わせが容易なマルチビーム光源ユニットを
実現する。 【解決手段】 光導波路基板１８上に複数本形成された
伝送用光導波路２０は、入射端においてレーザアレイ３
２の一つの半導体レーザ３０と接合されており、光導波
路アレイ４２の入射端から入射した光ビームを伝送し、
出射端より出射する。そして、２本の位置調整用光導波
路２２から出射する光量をモニタして、光導波路アレイ
４２とレーザアレイ３２の位置合わせを調整する。光導
波路を作成する際には、プラスチック材料を用いて射出
成形によりクラッド部を形成し、次にコアを形成するた
めにクラッドよりも屈折率の高い材料をクラッド部に埋
め込んで、導波路２０，２２を作成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数の光ビームを発
生する光学デバイスに係り、特に光導波路を用いたマル
チビーム光源ユニット、およびそのマルチビーム光源ユ
ニットを搭載したマルチビーム画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マルチビーム光源ユニットに関する従来
技術として、例えば特開平１１―２７１６５２号公報に
は、複数の半導体レーザと、光ファイバと、単一基板上
に複数の光導波路を設けた光導波素子からなるマルチビ
ーム発生部を有し、半導体レーザからのレーザ光を光フ
ァイバを介して光導波路に入射して、発生させたマルチ
ビームを用いる光記録装置が開示されている。

【０００３】また、特開２０００−２７５４４９号公報
には、複数の層にそれぞれ複数本形成され、光入射端の
ピッチよりも光出射端でのピッチの方が狭小化され、光
出射端でのコア列が千鳥状に配置された光導波路が開示
されている。

【０００４】さらに、特開２０００−３２９９５６号公
報には、各コアの入射端から出射端までの曲げ部分での
導波モードがシングルモードであり、中心軸に垂直な断
面の入射端での面積が、曲げの部分での面積より大きな
マルチ光源ユニットを構成した光導波路が開示されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
技術では、ガラス、シリコン等の基板上に導波路材料と
して石英、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等を用い、ド
ライエッチングを用いてコア層をエッチングするという
作製法を用いている。しかし、ドライエッチングを用い
た光導波路作成法は、真空装置を必要とし、エッチング
レートも小さいといった点から、生産性が悪いという問
題点がある。

【０００６】特開２０００−２７５４４９号公報には、
複数の層にそれぞれ複数本形成され、光出射端でのコア
列が千鳥状に配置された光導波路が開示されているが、
この場合は、一層毎に光導波路を形成し、これを繰り返
して複数の層を作成しなければならず、生産性が更に低
下するという問題点がある。

【０００７】また、これら従来のマルチビームを発生す
る光導波路を画像形成装置に用いる場合、光導波路はシ
ングルモードであることが望ましいが、光導波路をシン
グルモードとするためにはコアを数μｍ程度とする必要
がある。このため、光導波路と光源とを接合する際に位
置合わせが難しくなるという問題点がある。特開２００
０−３２９９５６号公報においては、このような問題点
を解決するために、各コアの入射端から出射端までの曲
げ部分での導波モードはシングルモードで、中心軸に垂
直な断面の入射端での面積が曲げの部分での面積より大
きい光導波路が開示されている。しかし、この公報で
は、入射端においてはコアの断面積が大きいためマルチ
モードとなっており、曲げ部分のシングルモード光導波
路との結合において光損失が生じ、最終的に出射端から
出射される光量は低減してしまうという問題点がある。

【０００８】本発明の課題は、光導波路の作製が容易
で、かつ光導波路と光源との位置合わせが容易なマルチ
ビーム光源ユニット、およびこのマルチビーム光源ユニ
ットを搭載したマルチビーム画像形成装置を提供するこ
とである。

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、光ビームを発する複数の光源と、前記光
ビームを一端から入射し他端から出射する複数の光導波
路が形成された光導波路部とを備え、前記光導波路部は
溝部が形成されたクラッド部を有し、かつ前記溝部はコ
ア材が埋められて前記光導波路を形成する一方、前記光
源と前記光導波路との相対位置を検出するための位置検
出手段が設けられたことを特徴としている。

【０００９】上記構成によれば、クラッド部に溝部を形
成し、その溝部にコア材を埋め込むことにより光導波路
を形成しているので、光導波路の作製が容易となる。ま
た、光源と光導波路との相対位置を位置検出手段で検出
することにより、光導波路と光源との位置合わせを容易
に行うことができる。

【００１０】上記のマルチビーム光源ユニットにおい
て、クラッド部にポリマを用い、射出成形で形成するこ
とが望ましい。この場合、ポリマの流入方向は溝の方向
と略平行であることが望ましい。またクラッド部には、
光源を取り付けるための段差部を設けることができる。
光源としては、面発光型の半導体レーザを用いるのがよ
い。

【００１１】また、複数の光導波路の隣り合った間隔
を、光源との接合面に接近するにつれて広げて形成して
もよい。導波路部は、光導波路を有する複数のクラッド
部が互いに貼り合わされて積層構造をなしたものでもよ
い。また、複数の光源を、少なくとも２つの波長を発振
する光源で構成することもできる。さらに、複数の光導
波路の少なくとも一つに光導波路を横切って、光源の波
長λにおけるλ／２板を挿入することもできる。

【００１２】また、本発明は、マルチビーム光源ユニッ
トと、感光体と、前記マルチビーム光源ユニットからの
光ビームを前記感光体上に集光する光学系と、前記光学
系によって前記感光体上に集光する光ビームを走査する
走査光学系とを備えたマルチビーム画像形成装置におい
て、前記マルチビーム光源ユニットとして、上記のマル
チビーム光源ユニットを搭載したことを特徴としてい
る。

【００１３】また、本発明は、マルチビーム光源ユニッ
トと、複数の感光体と、前記マルチビーム光源ユニット
からの光ビームを前記感光体上に集光する光学系と、前
記光学系によって前記感光体上に集光する光ビームを走
査する走査光学系とを備えたマルチビーム画像形成装置
において、前記マルチビーム光源ユニットとして、上記
のマルチビーム光源ユニットを搭載するとともに、その
マルチビーム光源ユニットからの光ビームを波長または
偏光の違いにより分離し、前記複数の感光体上に照射す
る手段を設けたことを特徴としている。

【００１４】上記のマルチビーム画像形成装置におい
て、複数の感光体をそれぞれ異なる色のトナーで現像す
ることで、カラー画像を得るのが望ましい。

【００１５】

【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。 （実施の形態１）図１は、実施の形態１によるマルチビ
ーム光源ユニットの斜視図であり、図２はその横断面図
である。光導波路基板１８には、複数本の伝送用光導波
路２０と位置調整用光導波路２２が形成されている。伝
送用光導波路２０は、入射端においてレーザアレイ３２
の一つの半導体レーザ３０と接合されており、入射端か
ら入射した光ビームを伝送し、出射端より出射する。位
置調整用光導波路２２は両端側の伝送用光導波路２０に
設けられ、光導波路基板１８上に途中まで形成されてい
る。この位置調整用光導波路２２は、光導波路アレイ４
２とレーザアレイ３２との位置合わせ調整に使用され、
入射端より入射した光ビームを光導波路基板１８の途中
から出射する。

【００１６】伝送用光導波路２０の出射端において、光
ビームが近接して出射されるように、伝送用光導波路２
０の間隔は、入射端から出射端に向かって狭くなってい
る。このため、光導波路アレイ４２からは、各伝送用光
導波路２０に対応して半導体レーザ３０が配されたレー
ザアレイ３２の出射ビームピッチよりも、狭いピッチで
マルチビームが出射される。レーザアレイ３２および光
導波路アレイ４２は、ベース基板３６上に固定されてい
る。半導体レーザ３０に電流を供給する少なくとも一方
の極性の電極がベース基板３６に設けられており、電極
を通して半導体レーザ３０に電力を供給するとともに、
ベース基板３６は半導体レーザ３０のヒートシンクの役
割も果たしている。

【００１７】伝送用光導波路２０列は、入射端から出射
端に向かって間隔が狭くなるように途中に曲率を有して
形成されているが、この曲率は光損失が問題にならない
程度の大きさとし、導波路の長さによって増加する伝送
損失との兼ね合いにおいて、全体として損失が最小にな
るように定めることが望ましい。

【００１８】ここで、光導波路アレイ４２とレーザアレ
イ３２との位置合わせ調整の方法について説明する。図
３は、マルチビーム光導波路と光源素子との接合部の拡
大図である。両端側の伝送用光導波路２０の入射端両側
には位置調整用光導波路２２ａ，２２ｂが設けられてい
る。位置調整用光導波路２２ａ，２２ｂは、入射端では
伝送用光導波路２０に近接し、入射端から出射端側に向
かって伝送用光導波路２０から離れるように配置されて
いる。位置調整用光導波路２２ａ，２２ｂは光導波路基
板１８上に途中まで形成され、出射端側にはそれぞれ反
射面２４ａ，２４ｂが設けられている。そして、入射端
から位置調整用光導波路２２ａ，２２ｂに入射した光ビ
ームは、反射面２４ａ，２４ｂで反射して光導波路アレ
イ４２の外に出射される。

【００１９】位置調整用光導波路２２ａ，２２ｂは伝送
用光導波路２０に対して対称に形成されており、反射面
２４ａ，２４ｂからの光量をモニタすることにより、伝
送用光導波路２０と半導体レーザ３０との位置ずれを検
出できる。半導体レーザ３０を点灯し、光導波路アレイ
４２の上方より反射面２４ａ，２４ｂからの光量を検出
して、両方が等しくなるように光導波路アレイ４２を動
かしてレーザアレイ３２のレーザ列方向に関して位置調
整を行う。光導波路基板１８の厚さ方向については、光
導波路基板１８とレーザアレイ３２の厚さをそろえてお
くことにより、調整なしで光路を合わせることができ
る。厚さ方向の調整が必要な場合は、横方向の位置を調
整した後、伝送用光導波路２０より出射される光量を最
大にするように厚さ方向の位置を調整すればよい。従来
の位置調整では、導波路からの出射光量を最大にするよ
うに２次元的に移動して調整を行っていたが、本実施の
形態においては、光導波路基板１８の面内方向について
は位置調整用光導波路２２ａ，２２ｂにより位置ずれを
検出できるため、短時間に位置を決めることができる。

【００２０】位置調整後、位置調整用光導波路２２ａ，
２２ｂからの光量をモニタすることにより、半導体レー
ザ２０の発振光量をモニタすることもできる。

【００２１】端面発光の半導体レーザでは、発光層に平
行な方向と垂直な方向で、出射ビームの拡がり角が異な
るが、拡がり角の大きい方向を位置調整用光導波路２２
ａ，２２ｂ側にすると、位置検出の感度が高くなり望ま
しい。

【００２２】図４は、マルチビーム光導波路の作製手順
を示す説明図である。本実施の形態においては、プラス
チック材料を用いて射出成形により溝構造となるクラッ
ド部を形成し、次にコアを形成するためにクラッドより
も屈折率の高い材料をクラッド部に埋め込み、導波路構
造としている。まず、射出成形に用いる型の作製手順を
説明する。ガラス基板７２上に塗布したレジスト７０に
マスク６８を用いて露光する。レジスト７０を現像し、
露光部分のレジスト７０を取り除く。レジスト７０上に
ニッケル（Ｎｉ）めっき７４を行い、Ｎｉの型７６を作
製する。次に、この型を用いて射出成形を行い、コアと
するための溝部１０を形成した光導波路基板１８を形成
する。続いて、溝部１０を埋めるように、コア材７８を
塗布し、上部クラッド８０を押し付け、加熱または紫外
線照射によりコア材７８を硬化させてコア１２を形成す
る。

【００２３】コアの形成においては、上部クラッド８０
の代わりにガラス・金属等の板を用い、圧力をかけて加
熱または紫外線照射によりコアを硬化させ、硬化後ガラ
ス・金属等の板を外し、コア材７８を研磨して平坦に
し、その後で上部クラッド８０を塗布あるいは、板状の
上部クラッド８０を貼り付けてもよい。

【００２４】クラッド材には、成形可能な透明ポリマを
用いればよく、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ
Ａ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン、サイ
クリックポリオレフィン等を用いればよい。コア材に
は、クラッド材よりもわずかに屈折率の高い材料を用い
て形成し、たとえば、ＢＭＡ−ＭＭＡ共重合体において
混合比を調整して屈折率を調整したもの、あるいは屈折
率調整紫外線硬化樹脂等を用いればよい。

【００２５】これまでに説明したように、半導体レーザ
と光導波路との位置調整、特にシングルモード光導波路
を用いた場合、半導体レーザとの位置合わせ調整が難し
い点が問題であった。特に、マルチビーム光導波路の場
合、光導波路と光源との接合個所が多くなり調整がさら
に難しかった。本実施の形態においては、位置調整用光
導波路２４を設けることにより、伝送用光導波路２０と
半導体レーザ３０との位置ずれを検出することができ、
調整が容易となる。また、射出成形により光導波路のク
ラッド１２を形成しているため、光導波路の形成には所
望の形状の型を予め作成しておけばよく、伝送用光導波
路２０に加えて位置調整用光導波路２２を作り込むこと
は特に光導波路の生産性を低下させる要因とはならな
い。

【００２６】図５は、マルチビーム光導波路を作製する
際の導波路配置の説明図である。本実施の形態において
は、射出成形により光導波路基板１８を作成しているた
め、同時に複数の光導波路基板１８を作成できる。本実
施の形態においては、中心部の注入口８８より外周に向
かって溶融した樹脂を型に流し込み、光導波路基板１８
を形成した。そのため、精密に型形状を樹脂に転写でき
るように、光導波路基板１８の溝方向は、樹脂の流れに
沿う方向に同心円状に配置した。成形した後、各光導波
路基板１８を切り出し、光導波路を形成してマルチビー
ム光源ユニットを作成した。

【００２７】本実施の形態に用いた射出成形法は、光デ
ィスク基板の作成に用いられている方式とほぼ同様の方
法であり、短時間で大量に光導波路基板を作成できる。

【００２８】但し、光導波路の作成方法は本実施の形態
の射出成形に限るものではなく、金型を用いてプレスに
よりコア用の溝を形成してもよい。型を用いて成形する
ことにより、光導波路用の溝以外にも光導波路基板１８
に構造体を一度に作製することもできる。したがって、
本実施の形態においては、位置調整用光導波路２２を用
い、半導体レーザ２０を発振させながら位置調整を行っ
たが、光導波路基板にガイドを形成しレーザをガイドに
合わせて位置調整してもよく、また、位置合わせマーカ
を用いてパッシブアライメントにより位置調整をしても
よい。

【００２９】図６は、マルチビーム光導波路における光
入射端の加工について説明する図である。本実施の形態
においては、光導波路形成後、入射端面側を加熱してコ
アとクラッドを固溶させることにより、入射端に向かっ
てコアを拡大させている。コア径が広がるとともに、コ
アとクラッドの屈折率差が小さくなるため、シングルモ
ードのまま、光導波路のモードフィールド径を拡大でき
る。このため、本実施の形態によれば、入射端での半導
体レーザとの位置合わせ裕度が大きくなるとともに、光
導波路のすべての領域でシングルモードであるため光損
失を抑えることができる。熱以外にも、光、放射線、電
磁波等を照射することにより、コアを拡大してもよい。
本実施の形態においては、光導波路をポリマ材料を用い
ているために、比較的低温において軟化し、コア径拡大
の加工が容易となる。また、光等に対して屈折率が変化
しやすくなるよう特性を改質することもできる。 （実施の形態２）本発明の実施の形態２を図７を用いて
説明する。図７は、本実施の形態によるマルチビーム画
像形成装置の光学系構成図である。マルチビーム光源ユ
ニット５６には、実施の形態１に示したものを用いてお
り、複数本の伝送用光導波路が形成されている。個々の
半導体レーザに対応した駆動回路（図示せず）により半
導体レーザは変調され、マルチビーム光源ユニット５６
の光導波路を通って出射する。マルチビーム光源ユニッ
ト５６からの光ビームは、コリメートレンズ５２により
略平行光となり、シリンドリカルレンズ５０により一方
向のみポリゴンミラー４８上で焦点を結ぶように集光さ
れる。ポリゴンミラー４８で走査された光ビームは、ｆ
−θレンズ４６で集光され、感光体４４上に照射され
る。感光体４４を一回走査する間に、走査ビームはミラ
ー５８に当り、光検出器６０で検出され、感光体への書
出しの同期信号を生成する。本実施の形態のように、マ
ルチビームを走査方向とは垂直の方向に並べた場合に
は、１個の光検出器６０で検出した信号を基に、すべて
のビームの変調タイミングを調整すればよい。マルチビ
ームを走査方向に対して寝かせて配置する場合には、各
ビームに対応した複数の光検出器を用いてもよいし、１
個の光検出器で各ビームの時間差から変調タイミングを
定めてもよい。

【００３０】マルチビーム光源ユニット５６により出射
ビームの間隔が狭くなっているため、感光体上における
スポット列を走査方向と垂直となるように配置すること
が可能となる。このため、マルチビーム光源ユニット５
６の位置調整が容易であり、また各ビームの同期を取る
ことも容易である。マルチビームを用いているため、高
速な画像形成装置を構成できる。

【００３１】感光体上において、スポット間が所望の間
隔となるように調整できるよう、マルチビーム光源５６
とコリメートレンズ５２の間にリレーレンズを設け、光
学系の倍率を調整してもよい。

【００３２】画像形成装置を構成する場合、感光体上に
高解像な画像を形成するためにマルチビーム光源ユニッ
ト５６に用いる光導波路は、シングルモードであること
が望ましい。感光体を用いた画像形成装置においては、
感光体の感度に合わせて光源の波長を選ぶ必要があり、
通常可視光から近赤外の波長が用いられる。感光体の感
度がある波長範囲内において短い波長の半導体レーザを
用いることは、感光体にスポットを小さく集光すること
ができ、高精細な画像を得るのに有効である。しかし、
波長が短くなると、光導波路をシングルモードとするた
めには、コアを小さくする必要があり光導波路とレーザ
との位置合わせが難しくなる。したがって、本発明のマ
ルチビーム光源ユニットを画像形成装置に適用する場
合、位置合わせ用の位置検出手段を設けたり、入射端に
おいてコア径を拡大した光導波路を用いたりすることが
特に有効である。

【００３３】位置調整用光導波路については、シングル
モードである必要はなく、入射する光量を多くするため
に、径を大きくしマルチモードとしてもよい。

【００３４】マルチビーム光源ユニット５６の出射端に
おいて、各ビームを分離するためにクラッド部があるた
め、感光体４４上で各ビームが離れて集光されるが、マ
ルチビームを用いた画像形成装置において通常用いられ
ているように、いわゆる飛び越し走査を用いることによ
り、感光体を隙間なく走査することができる。あるい
は、光学系の開口数を小さくして、感光体上におけるビ
ームを隙間ができないように広げて走査してもよい。

【００３５】本実施の形態において、光源に波長６５０
ｎｍのレーザアレイを用い、５本のビームを有するマル
チビーム光源ユニットを用いた。波長に合わせ、コアを
５×５μｍの矩形とし、光導波路の開口数を０.１とし
た。ビームスポットは、感光体上で１２００ｄｐｉ（ｄ
ｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）となるようにした。５本のマ
ルチビームを用いることにより、プロセス速度は１６０
ｍｍ／ｓとした。 （実施の形態３）本発明の実施の形態３を図８を用いて
説明する。図８は、本実施の形態によるマルチビーム光
源ユニットの横断面図であり、マルチビーム光導波路と
光源素子である半導体レーザとの接合部を拡大した図で
ある。半導体レーザ３０、光導波路アレイ４２は、ベー
ス基板３６上に固定されている。半導体レーザ３０の光
出射側の面と光導波路アレイ４２の光導波路の形成面を
ベース基板３６側となるように配置しており、光導波路
アレイ４２はクラッド層を介してベース基板３６に接し
ている。位置調整用光導波路２２に入射した光ビーム
は、反射面２４で反射し、さらにベース基板３６に予め
設けた基板反射面２８で反射した後、光導波路基板１８
を通って出射される。この光ビームの光量をモニタし
て、光導波路アレイを動かして位置調整することで、半
導体レーザ３０と光導波路アレイ４２との位置調整を行
うことができる。

【００３６】本実施の形態においては、半導体レーザ３
０の発光側の面と光導波路アレイ４２の光導波路形成面
をベース基板３６の同一面上にあるようにしたため、ベ
ース基板３６面に対して垂直方向の位置調整は必要な
く、高精度に位置合わせができる。 （実施の形態４）本発明の実施の形態４を図９および図
１０を用いて説明する。図９は、本実施の形態によるマ
ルチビーム光源ユニットに用いた光導波路アレイの光入
射端側を拡大した斜視図であり、図１０はマルチビーム
光源ユニットの横断面図である。光導波路基板１８は射
出成形で形成し、基板の形成と同時に光導波路コアとな
る伝送用光導波路２０用の溝と位置検出用光導波路２２
ａ，２２ｂ用の溝に加えて、半導体レーザ３０をガイド
し固定するための段差部８２を形成する。段差部８２、
および位置検出用光導波路２２ａ，２２ｂに形成された
反射面２４ａ，２４ｂには、それぞれ金属膜４０ｃ，４
０ａ，４０ｂが形成されている。金属膜４０ｃは、段差
部８２において半導体レーザ３０の電極となり、金属膜
４０ａ，４０ｂは、位置検出用光導波路２２ａ，２２ｂ
の反射面におけるミラーとなる。金属膜４０ｃ，４０
ａ，４０ｂは同時に形成することができる。光導波路基
板１８には、コアおよびクラッド１６を形成後、半導体
レーザ３０を固定し、その後さらに、電極とヒートシン
クを兼ねた上部基板３８を半導体レーザ３０に固定す
る。

【００３７】本実施の形態においては、射出成形を用い
て光導波路基板を形成しているため、あらかじめ必要な
構造体を型に形成しておけば、深さ、幅等形状が大きく
異なる構造体であっても、射出成形時に同時に作製する
ことができる。

【００３８】半導体レーザ３０の位置調整後は、位置調
整用光導波路２２ａ，２２ｂからの光量をモニタするこ
とにより、各ＬＤの発振光量をモニタすることもでき
る。 （実施の形態５）本発明の実施の形態５を図１１を用い
て説明する。図１１は、本実施の形態によるマルチビー
ム光源の横断面図である。本実施の形態では、光源のレ
ーザアレイに面発光レーザアレイ３４を用いている。面
発光レーザ３５からの光ビームは、クラッド１６、コア
１２を通り、反射面２９で反射して、コア１２に入射す
る。このように構成すれば、平坦なクラッド１６表面に
面発光レーザアレイを取り付けているために、光導波路
アレイ４２を動かしやすく、調整しやすい。 （実施の形態６）本発明の実施の形態６を図１２を用い
て説明する。図１２は、本実施の形態によるマルチビー
ム光源の作成法を説明する図である。光導波路アレイに
おいては、伝送用光導波路２０のピッチと、レーザアレ
イ３２の半導体レーザ３０とのピッチは厳密に合ってい
ないと、すべての伝送用光導波路２０と半導体レーザ３
０で効率よく光結合することができない。これまでの実
施の形態で示したようにポリマを用いて作成した場合、
ピッチのずれが生じることがある。

【００３９】その場合でも、伝送用光導波路２０と半導
体レーザ３０とを精度良く位置あわせできるように、本
実施の形態では、光入射端側で伝送用光導波路２０列を
平行とはせずに、入射端側に向かって伝送用光導波路２
０ピッチが少しずつ広がるようにわずかに角度を付けて
形成してある。光導波路アレイ４２形成後、光入射端を
研磨、または切断し、切断面においてレーザアレイ３２
のピッチの等しくなるように調整する。

【００４０】本実施の形態のようにポリマーを用いて光
導波路を作成することにより、加工がしやすくなり、容
易にピッチの調整を行うことが可能となる。 （実施の形態７）本発明の実施の形態７を図１３乃至図
１５を用いて説明する。図１３は本実施の形態によるマ
ルチビーム光源の作成法を説明する図であり、図１４は
光出射端側からみた光導波路アレイの端面図である。本
実施の形態においては、同一の形状に形成した光導波路
アレイ４２ａと４２ｂを張り合わせて２層構造としてい
る。光導波路アレイ４２ａの入射端には、レーザアレイ
３２ａが取り付けられており、伝送用光導波路２０ａを
通して出射端より出射される。同様に、光導波路アレイ
４２ｂの入射端には、レーザアレイ３２ｂが取り付けら
れており、伝送用光導波路２０ｂを通して出射端より出
射される。この光導波路アレイ４２ａと４２ｂとは上部
クラッド側を合わせて張り合わされている。

【００４１】光導波路アレイ４２ａと４２ｂを張り合わ
せる際に、レーザアレイ３２ａ，３２ｂが干渉せず配置
できるように、伝送用光導波路アレイ２０ａ，２０ｂは
片側に寄せるように曲率をつけて作成した。光導波路ア
レイ４２ａ，４２ｂを作成後、コア１２ａと１２ｂが千
鳥に並ぶように光導波路アレイ４２ａ，４２ｂの相対位
置を調整し、上部クラッド８０ａ，８０ｂ側を合わせて
接着した。接着においては、上部クラッドの間を接着し
てもよいし、あるいは、接着時に接着層により上部クラ
ッドを形成することもできる。

【００４２】本実施の形態においては、同一形状に形成
した光導波路アレイを上下逆にして張り合わせればよ
く、２層構造のマルチビーム光源ユニットを容易に作成
できる。

【００４３】図１５に本実施の形態のマルチビーム光源
ユニットを画像形成装置に適用した際の、感光体上での
ビームの走査の様子を示す。２層の光導波路を千鳥状に
配置することにより、感光体上におけるビームスポット
９０が互いに隙間を埋めるように走査できる。マルチビ
ーム光源ユニットは、高速で高解像度な画像形成装置に
適用した場合にその効果が大きく、１２００，２４０
０，４８００ｄｐｉ以上といった高解像度な画像形成装
置に用いると効果が大きい。また、ビームの本数を多く
することにより、高速化を実現でき、１０本以上のマル
チビーム化も可能である。 （実施の形態８）本発明の実施の形態８を図１６を用い
て説明する。図１６は、本実施の形態によるマルチビー
ム光源ユニットの上面図である。光導波路アレイ４２に
は、４本の伝送用光導波路２０ａ〜２０ｄが形成されて
いる。伝送用光導波路アレイ２０ａ，２０ｂには、レー
ザアレイ３２ａが、伝送用光導波路アレイ２０ｃ，２０
ｄには、レーザアレイ３２ｂが接合されている。レーザ
アレイ３２ａと３２ｂとは、発振する波長の異なる半導
体レーザを用いている。また、伝送用光導波路２０ａと
２０ｄには、光路途中に溝を形成し、溝にλ／２板６６
ａ，６６ｂが挿入され、固定されている。

【００４４】本実施の形態においては、伝送用光導波路
２０ａ〜２０ｄにシングルモードの光導波路を用いてお
り、コアに複屈折率性が生じないように作成しているた
め、入射した光線の偏光方向はほとんど変化することな
く伝送し、出射される。したがって、伝送用光導波路２
０ａ〜２０ｄからは、それぞれ波長・偏光方向の異なる
光ビームが出射されることになる。

【００４５】レーザアレイ３２ａ，３２ｂに、偏光方向
が互いに垂直に発振するように制御して作成したＶＣＳ
ＥＬアレイを用いてもよく、その場合は、λ／２板６６
ａ，６６ｂは必要ない。あるいは、個々のレーザの発振
波長が異なるように作成された多波長レーザアレイを用
いることもできる。

【００４６】本実施の形態では、レーザアレイ３２ａに
波長６５０ｎｍ、レーザアレイ３２ｂに波長７８０ｎｍ
の半導体レーザを用いた。それぞれの波長に合わせて、
コア断面形状は、それぞれ５×５μｍ、５.５×５.５μ
ｍとした。 （実施の形態９）本発明の実施の形態９を図１７を用い
て説明する。図１７は、本実施の形態によるマルチビー
ム画像形成装置の光学系の構成図である。光源として
は、実施の形態８に示したマルチビーム光源ユニット５
６が用いられている。マルチビーム光源５６からの４本
の光ビームは、コリメートレンズ５２により略平行光と
なり、シリンドリカルレンズ５０により一方向のみポリ
ゴンミラー４８上で焦点を結ぶように集光される。ポリ
ゴンミラー４８で走査された光ビームは、ミラー５９で
反射し、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳ）６４で
偏光方向によって分離される。ＰＢＳで反射した光ビー
ムは、感光体４４ａ，４４ｂ上に焦点を結ぶようにｆ−
θレンズ４６ａで集光され、ダイクロイックミラー６２
ａで波長ごとに分離されて、透過した光ビームは感光体
４４ａ上に、反射した光ビームは感光体４４ｂ上に照射
される。同様に、ＰＢＳ６４を透過した光ビームは、ｆ
−θレンズ４６ｂで集光され、ダイクロイックミラー６
２ｂで波長ごとに分離されて、透過した光ビームは感光
体４４ｄ上に、反射した光ビームは感光体４４ｃ上に照
射される。感光体４４ａ〜４４ｄを異なる色のトナーを
用いて現像して画像を形成することで、いわゆるタンデ
ム型の高速なカラー画像形成装置を構成できる。

【００４７】本実施の形態においては、１個のポリゴン
ミラーを用いて４本の光ビームを走査できるため、画像
形成装置を小型化・省エネ化できる。また、小型で、簡
易なマルチビーム光源５６を用いて、簡単な構成で光学
系を実現できる。さらに、光導波路アレイ４２を用い
て、マルチビーム光源５６からの出射ビームのピッチを
小さくしているため、小型のレンズを用いても光学系に
よって生じる収差が少なく、また、薄いポリゴンミラー
を用いることができる。

【００４８】ダイクロイックミラーの波長分離特性が良
くない場合には、ダイクロイックミラーの後、特に、ダ
イクロイックミラーの透過側の光路に不要な波長をカッ
トする波長カットフィルタを設けてもよい。また、ＰＢ
Ｓとダイクロイックミラの配置を交換してもよい。ま
た、４本のビームで波長が異なるマルチビーム光源を用
いる場合には、ＰＢＳの代わりに、ダイクロイックミラ
ー、ハイパスまたはローパスフィルタを用いればよい。

【００４９】本実施の形態に用いたマルチビーム光源ユ
ニットのように異なる波長を用いた場合、コア形状が同
じであり各波長で導波路出射端でのモードフィールド径
が略同じであれば、波長の短いほうが感光体上に集光さ
れるスポット径が小さくなり、したがって、波長によっ
て解像度が変化することになる。そのため、本実施の形
態では、波長ごとにモードフィールド径が変わるように
コアの深さ・幅を調整して作製した。本発明では、射出
成形を用いて光導波路を作製しているため、コアの形状
は、金型形状により定めることができ、導波路ごとにコ
ア形状を変えることができる。特に、コアの深さも調整
でき、異なる形状を同時に安定して作製できるところに
特徴がある。金型のコアの深さの調整は、レジストへの
露光量、レジスト厚さを調整してもよく、あるいは金型
を合わせ型として深さを変えて別々に作製した金型を組
み合わせて使用してもよい。

【００５０】偏波面を保持して伝送するように、伝送用
光導波路２０ａと２０ｂ，２０ｃと２０ｄで、縦横比を
変えて形成してもよく、これも上記と同様に容易に対応
できる。

【００５１】λ／２板を挿入するための溝も、金型に形
成しておけば、射出成形によるクラッド形成時に形成す
ることができる。あるいは、光導波路を形成後、ダイシ
ング等により加工してもよく、ポリマを用いているた
め、容易に溝加工ができる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光導波路の作製が容易で、また光導波路と光源との位置
合わせも容易なマルチビーム光源ユニット、およびこの
マルチビーム光源ユニットを用いたマルチビーム画像形
成装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１によるマルチビーム光源
ユニットの斜視図である。

【図２】図１に示したマルチビーム光源ユニットの横断
面図である。

【図３】マルチビーム光導波路と光源素子との接合部の
拡大図である。

【図４】マルチビーム光導波路の作製手順を示す説明図
である。

【図５】マルチビーム光導波路を作製する際の導波路配
置の説明図である。

【図６】マルチビーム光導波路における光入射端の加工
について説明する図である。

【図７】本発明の実施の形態２によるマルチビーム画像
形成装置の光学系の構成図である。

【図８】本発明の実施の形態３によるマルチビーム光源
ユニットの横断面図である。

【図９】本発明の実施の形態４によるマルチビーム光源
ユニットに用いた光導波路アレイの光入射端側を拡大し
た斜視図である。

【図１０】図９に示したマルチビーム光源ユニットの横
断面図である。

【図１１】本発明の実施の形態５によるマルチビーム光
源ユニットの横断面図ある。

【図１２】本発明の実施の形態６によるマルチビーム光
源ユニットの作成法を説明する図である。

【図１３】本発明の実施の形態７によるマルチビーム光
源ユニットの作成法を説明する図である。

【図１４】図１３に示したマルチビーム光源ユニットに
用いた光導波路アレイを光出射端側から見た端面図であ
る。

【図１５】図１３に示したマルチビーム光源ユニットを
画像形成装置に適用した際の感光体上でのビームの走査
を説明する図である。

【図１６】本発明の実施の形態８によるマルチビーム光
源ユニットの上面図である。

【図１７】本発明の実施の形態９によるマルチビーム画
像形成装置の光学系の構成図である。

【符号の説明】

１０ 溝部 １２，１２ａ，１２ｂ コア １４ 拡大コア １６ クラッド １８ 光導波路基板 ２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ 伝送用光導波
路 ２２，２２ａ，２２ｂ 位置調整用光導波路 ２４，２４ａ，２４ｂ 反射面 ２６ 反射面（ＶＣＳＥＬ用） ２８ 反射面（基板） ２９ 反射面 ３０ 半導体レーザ ３２，３２ａ，３２ｂ レーザアレイ ３４ 面発光レーザアレイ ３５ 面発光レーザ ３６ ベース基板 ３８ 上部基板 ４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ 金属膜 ４２，４２ａ，４２ｂ 光導波路アレイ ４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ 感光体 ４６，４６ａ，４６ｂ ｆ−θレンズ ４８ ポリゴンミー ５０，５０ａ，５０ｂ シリンドリカルレンズ ５２ コリメートレンズ ５６ マルチビーム光源ユニット ５８ ミラー ５９ ミラー ６０ 光検出器 ６２ａ，６２ｂ ダイクロイックミラ ６４ ＰＢＳ ６６ａ，６６ｂ λ／２板 ６８ マスク ７０ レジスト ７２ ガラス基板 ７４ Ｎｉめっき ７６ 型 ７８ コア材 ８０ａ，８０ｂ 上部クラッド ８２ 段差部 ８４ 切断面 ８６ 照射部 ８８ 注入口 ９０ ビームスポット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｓ 5/42 Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｂ ５Ｆ０７３ Ｈ０４Ｎ 1/036 Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｄ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ａ Ｆターム(参考） 2C362 AA07 AA13 AA43 AA48 2H045 BA22 BA33 BA34 DA02 2H047 KA03 PA02 PA28 QA05 TA05 TA43 TA44 5C051 AA02 CA07 DA02 DB02 DB22 DB24 DB25 DB30 DC04 DC07 DD00 EA01 5C072 AA03 BA02 HA02 HA06 HA09 HA13 HA20 HB08 QA14 XA05 5F073 AB06 AB16 AB25 BA09

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを発する複数の光源と、前記光
   ビームを一端から入射し他端から出射する複数の光導波
   路が形成された光導波路部とを備え、 前記光導波路部は溝部が形成されたクラッド部を有し、
   かつ前記溝部はコア材が埋められて前記光導波路を形成
   する一方、前記光源と前記光導波路との相対位置を検出
   するための位置検出手段が設けられたことを特徴とする
   マルチビーム光源ユニット。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のマルチビーム光源ユニ
   ットにおいて、 前記クラッド部はポリマで形成され、かつ射出成形で形
   成されたものであることを特徴とするマルチビーム光源
   ユニット。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のマルチビーム光源ユニ
   ットにおいて、 前記クラッド部は、前記ポリマの流入方向が前記溝の方
   向と略平行であることを特徴とするマルチビーム光源ユ
   ニット。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のマルチビーム光源ユニ
   ットにおいて、 前記クラッド部には、前記光源を取り付けるための段差
   部が設けられていることを特徴とするマルチビーム光源
   ユニット。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のマルチビーム光源ユニ
   ットにおいて、 前記光源は、面発光型の半導体レーザであることを特徴
   とするマルチビーム光源ユニット。
6. 【請求項６】 請求項１に記載のマルチビーム光源ユニ
   ットにおいて、 前記複数の光導波路は、隣り合った間隔が前記光源との
   接合面に接近するつれて広がって形成されていることを
   特徴とするマルチビーム光源ユニット。
7. 【請求項７】 請求項１に記載のマルチビーム光源ユニ
   ットにおいて、 前記光導波路部は、光導波路を有する複数のクラッド部
   が互いに貼り合わされて積層構造をなしていることを特
   徴とするマルチビーム光源ユニット。
8. 【請求項８】 請求項１に記載のマルチビーム光源ユニ
   ットにおいて、 前記複数の光源は、少なくとも２つの波長を発振する光
   源よりなることを特徴とするマルチビーム光源ユニッ
   ト。
9. 【請求項９】 請求項１に記載のマルチビーム光源ユニ
   ットにおいて、 前記複数の光導波路の少なくとも一つに前記光導波路を
   横切って、前記光源の波長λにおけるλ／２板が挿入さ
   れていることを特徴とするマルチビーム光源ユニット。
10. 【請求項１０】 マルチビーム光源ユニットと、感光体
    と、前記マルチビーム光源ユニットからの光ビームを前
    記感光体上に集光する光学系と、前記光学系によって前
    記感光体上に集光する光ビームを走査する走査光学系と
    を備えたマルチビーム画像形成装置において、 前記マルチビーム光源ユニットとして、請求項１〜９の
    いずれか１項に記載のマルチビーム光源ユニットを搭載
    したことを特徴とするマルチビーム画像形成装置。
11. 【請求項１１】 マルチビーム光源ユニットと、複数の
    感光体と、前記マルチビーム光源ユニットからの光ビー
    ムを前記感光体上に集光する光学系と、前記光学系によ
    って前記感光体上に集光する光ビームを走査する走査光
    学系とを備えたマルチビーム画像形成装置において、 前記マルチビーム光源ユニットとして、請求項１〜９の
    いずれか１項に記載のマルチビーム光源ユニットを搭載
    するとともに、そのマルチビーム光源ユニットからの光
    ビームを波長または偏光の違いにより分離し、前記複数
    の感光体上に照射する手段を設けたことを特徴とするマ
    ルチビーム画像形成装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載のマルチビーム画像
    形成装置において、 前記複数の感光体をそれぞれ異なる色のトナーで現像
    し、カラー画像を得ることを特徴とするマルチビーム画
    像形成装置。