JP2003167167A - マルチビーム発生装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アレイ配列精度を向上させた光ファイバアレイ
配列部を有する光記録装置を提供し、高品質印刷を可能
とし、レーザビームプリンタの光学系の信頼性を高め
る。 【解決手段】光ファイバ配列部材に設けられた複数本の
位置合せ溝上に、前記各光ファイバを載せる光ファイバ
設置工程と、前記光ファイバのビーム出射端から所定長
さ離した部位に板状部材を設置し、前記位置合せ溝と前
記板状部材とで光ファイバを挟持する第１配列工程と、
前記第１配列工程後における各光ファイバのビーム出射
端光軸の整列状態に基づき、前記光ファイバの内、前記
位置合せ溝側に最も落ち込んでいる光ファイバを選定す
る基準ファイバ選定工程と、前記基準ファイバ選定工程
によって選定された基準となる光ファイバの光軸と一致
するように、他の光ファイバを前記位置合せ溝側へ降下
させる第２配列工程を含むマルチビーム発生装置の製造
方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の半導体レー
ザから出射する多数のビームを走査し印刷する、レーザ
プリンタのマルチビーム発生装置の製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図８、９、１０は、従来例を説明するも
のである。近年、プリンタ市場にては、高速かつ高精細
なレーザプリンタの要求が高い、そのため、レーザプリ
ンタの光学系では、感光体上のレーザビームの光走査速
度の高速化が図られている。しかし、１本のレーザビー
ムで光走査するレーザプリンタでは高速印刷を行う場
合、光変調速度、回転多面鏡の回転速度が大きくなり、
実現が困難になる。そのため、複数の半導体レーザを用
いて形成される複数のレーザ光（以下、マルチビームと
する。）によって、複数の並列なる光走査線を感光体ド
ラム上に形成するマルチビーム光記録が行われている。

【０００３】マルチビーム光記録を行うマルチビーム光
記録装置の１例を図８に示した。半導体モジュール１４
の半導体レーザ光を光ファイバ１に導いている。複数の
光ファイバ１は光ファイバアレイ配列部１５で一列に配
列している。この光ファイバアレイ配列部１５から出射
するアレイ状の複数ビーム、いわゆるマルチビームは、
レンズ１６、１７、１８、１９を通過して、回転多面鏡
２０に入射し、回転多面鏡２０により感光体ドラム２２
上に、並列なる光走査線２３を、同時に走査する。

【０００４】走査レンズ２１は、回転多面鏡２０によっ
て偏向されたビームを感光体ドラム２２上で微小なスポ
ットとして絞り込む。光ファイバアレイ配列部１５の構
造は、図１０に示すように、外径１２５μｍのクラッド
２と称される部分と、その中心部の光を伝播する外径４
μｍのコア３から成る光ファイバ１と、アレイ配列を高
精度に行うため、シリコン結晶の異方性エッチングによ
って１５０μｍ間隔に複数のＶ溝５が形成されたＶ溝基
板基板４と、Ｖ溝５に横にアレイ配列された前記光ファ
イバ１を押さえるガラス板２５から成り、それらは紫外
線硬化樹脂２４によって接着されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】光ファイバアレイの配
列部１５から出射されるマルチビームの間隔は、出射す
るビームの径に比べて大きく、この関係は感光体ドラム
２２上でもそのまま維持される。そのため、連続した光
走査線２３を形成させるため、感光体ドラム２２上でマ
ルチビームを傾けて光走査する。マルチビームが高精度
に一列かつ等間隔に配列しているなら、図９（Ａ）のよ
うに感光体ドラム２２上では間隔の等しい高精度な光走
査線２３が形成されるが、アレイ配列に誤差があると、
図９（Ｂ）のように光走査線２３の間隔誤差が生じる。
この光走査線２３の間隔誤差は印刷画像の画質を悪くす
る。この間隔誤差の原因として、光ファイバ１の外径の
ばらつき、コア３の偏心がある。これらの原因によっ
て、より高画質を得ることは難しい。

【０００６】本発明の目的は、光ファイバアレイを用い
た光記録装置に於いて、光ファイバが高精度にアレイ配
列された光ファイバアレイ配列部を提供し、高品質印刷
を可能とし、レーザビームプリンタの光学系の信頼性を
高めることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、複数本の光
ファイバのビーム出射端をアレイ状にＶ溝基板上に整列
させた光ファイバ配列部材を備えたマルチビーム発生装
置の製造方法において、光ファイバをＶ溝に整列し固定
してなる粗配列部を形成する光ファイバ設置工程及び第
１配列工程を設けたこと、複数本の光ファイバの光軸が
一致してなる高精度配列部を形成する基準ファイバ選定
工程及び第２配列工程を設けたこと、前記第２配列工程
が、位置修正部材を備えた位置修正装置によって、基準
ファイバ選定工程によって選定された基準となる光ファ
イバの光軸と一致するように、他の光ファイバを前記Ｖ
溝側へ降下させ、光ファイバの光軸の位置修正をするこ
と、位置修正装置の位置修正部材が光ファイバの配列間
隔より小径の金属棒または光ファイバからなり、２枚の
Ｖ溝基板を対向させて固定してなる、通路を有するガイ
ド部材またはＶ溝基板からなる支持体部材によって指向
されていること、前記光ファイバアレイ配列部剤を光記
録装置の光学系に設けることにより達成される。

【０００８】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１、２、３、４、
５、８は、実施例１を説明するものである。マルチビー
ム光記録を行うマルチビーム光記録装置の１例を図８に
示した。半導体モジュール１４の半導体レーザ光を光フ
ァイバ１に導いている。複数の光ファイバ１は光ファイ
バアレイ配列部１５で一列に配列している。この光ファ
イバアレイ配列部１５から出射するアレイ状の複数ビー
ム、いわゆるマルチビームは、レンズ１６、１７、１
８、１９を通過して、回転多面鏡２０に入射し、回転多
面鏡２０により感光体ドラム２２上に、並列なる光走査
線２３を、同時に走査する。走査レンズ２１は、回転多
面鏡２０によって偏向されたビームを感光体ドラム２２
上で微小なスポットとして絞り込む。

【０００９】光ファイバアレイ配列部１５の構造は、図
２に示すように、外径１２５μｍのクラッド２と称され
る部分と、その中心部の光を伝播する外径４μｍのコア
３から成る光ファイバ１を、シリコン結晶の異方性エッ
チングによって、複数のＶ溝５を形成したＶ溝基板４の
Ｖ溝５に横にアレイ配列した。Ｖ溝５の間隔は１５０μ
ｍとした。これを光ファイバ設置工程とした。Ｖ溝基板
４上のアレイ配列した光ファイバ１の先端から一定長さ
より後部を板状部材２９にてＶ溝５に固定した（以下、
この部分を粗配列部２６とする。）。

【００１０】これを第１配列工程とした。本実施例１で
は、光硬化接着剤にて光ファイバを接着したため板状部
材２９に光透過性のあるガラス板を使用した。その他の
接着剤を使用した場合は、板状部材２９は金属の板でも
問題ない。Ｖ溝５に光ファイバ１をアレイ配列する際、
板状部材２９にて固定せず、以下に説明する位置修正装
置３７にてアレイ配列した光ファイバ１の光軸の位置修
正をする部分（以下、高精度配列部２７とする。）のＶ
溝５には、光ファイバ１を配列する前に光硬化接着剤２
４を塗布した。

【００１１】尚、高精度配列部２７の光ファイバ１の光
軸の位置修正を可能とするためには、Ｖ溝５と光ファイ
バ１の間に移動する隙間３６が必要となる。光ファイバ
アレイ配列部１５の粗配列部２６の光ファイバ１を板状
部材２９にて固定した時に、高精度配列部２７の光ファ
イバ１が反り上がり、Ｖ溝５と光ファイバ１の間に隙間
３６が生じることがあるが、本実施例１では。高精度配
列部２７の光ファイバ１に反りが生じない場合を考え、
粗配列部２６と高精度配列部２７のＶ溝５に段差３４を
形成した。段差３４を有するＶ溝基板４の形成手段とし
て、以下の手段がある。第一に、１個のＶ溝基板４のＶ
溝５にエッチング加工によって形成する、第二に、２枚
のＶ溝基板２８、３０のＶ溝５の高さに微小な段差３４
を設けて接着し、１組のＶ溝基板４とするした。これに
より、高精度配列部２７のＶ溝５が粗配列部２６より低
くいＶ溝基板４が形成され、高精度配列部２７のＶ溝５
と光ファイバ１が接触しない位置に設定された。

【００１２】本実施例では、後者の２枚のＶ溝基板２
８、３０を接着した１組のＶ溝基板４を使用した。

【００１３】図１、２、３に、前記高精度配列部２７の
光ファイバ１の光軸の位置修正をする配列手段を示し
た。光ファイバ１の光軸の位置修正には位置修正装置３
７を使用した。位置修正装置３７は、位置修正部材６、
ガイド部材７からなる。位置修正部材６は、光ファイバ
１に接触、降下させ位置修正をする。位置修正部材６は
金属棒から成り、その外径は隣り合う位置修正部材６と
の接触を防ぐため、光ファイバ１の配列間隔１５０μｍ
より小さくした。本実施例１では、位置修正部材６に、
ステンレス線を用いた。材質として、棒材のたわみ量を
小さくするため、バネ性のステンレスを用いる場合もあ
る。図４にガイド部材７の構造を示した。

【００１４】ガイド部材７は、位置修正部材６が通過す
る複数の通路９を、アレイ状に有する。本実施例１のガ
イド部材７はシリコン結晶の異方性エッチングによっ
て、１５０μｍ間隔に複数のＶ溝５が形成されたＶ溝基
板８を、Ｖ溝５側を向かい合わせに配置し接着剤にて接
着した。向かい合う２個のＶ溝５によって通路９が形成
される。ガイド部材７には、２個のＶ溝基板８の張り合
わせによって、複数のアレイ状の通路９が形成される。
位置修正部材６は通路９を通過する。通路９によって位
置修正部材６を直線的に移動することが可能となる。

【００１５】また、通路９の接触最大内径は約１２０μ
ｍであるため、位置修正部材６の外径をそれより小さい
１００μｍとした。複数の位置修正部材６を、ガイド部
材７の通路９を通過し、先端がガイド部材７から数ｍｍ
突出した位置にアレイ状に設置した。その先端の長さ
は、光ファイバ１に接触した時に変形しない５ｍｍ以下
が好ましく、本実施例１では１ｍｍにした。

【００１６】図２に、前記位置修正装置３７による光フ
ァイバ１の配列手段を示した。本実施例１では、前記光
ファイバアレイ配列部１５に５本の光ファイバ１をＶ溝
５にアレイ配列し、粗配列部２６の光ファイバ１を板状
部材２９で固定した。位置修正部材６は、高精度配列部
２７の各光ファイバ１に対応する位置に設置してなる。

【００１７】１例として、高精度配列部２７の「Ｃ」の
Ｖ溝５に位置する光ファイバ１が、直線状に配列した他
の光ファイバ１に対して、垂直方向にａμｍの位置ズレ
（以下、垂直誤差とする。）が生じた場合、Ｖ溝５側に
最も落ち込んでいる他の光ファイバ１を基準光ファイバ
１とし、これを基準ファイバ選定工程とした。「Ｃ」に
対応するの位置修正部材６を、ガイド部材７の通路９の
中を移動し、先端を「Ｃ」のＶ溝５に位置する光ファイ
バ１に接触させ、光ファイバ１をＶ溝５に降下させて位
置を修正し、前にＶ溝５に塗布した光硬化接着剤２４に
光を照射し他の光ファイバ１と同時に接着した。これを
第２配列工程とした。本実施例１によれば、位置を修正
する光ファイバ１が複数あった場合も、同様な操作によ
り、位置修正が可能であり、複数の光ファイバ１を同時
に接着可能である。

【００１８】前記配列手段に於いて、光ファイバ１と位
置修正部材６の位置は、カメラを有するモニターにて拡
大し、観察した。光ファイバ１の位置は、光ファイバ１
の反対側から光を入射させた。コア３からの出射光をカ
メラを有するモニターにて拡大し、観察した。

【００１９】図３に、光ファイバ１の位置を修正した後
の光ファイバ１を示した。光ファイバ１の垂直誤差の精
度は、印刷画像の画質への影響が小さい０．４μｍ以下
であった。

【００２０】図５に、位置修正部材６の動作手段を示し
た。位置修正部材６の動力として、圧電素子１１を使用
した。電源１２の電圧を制御し、配線１３を通して印可
電圧を変えることにより、圧電素子１１の変位量を制御
した。他の動力として、超音波振動、直動モータによる
変位が利用可能である。圧電素子１１の変位量は、位置
修正部材６と同質の伝達部材１０によって位置修正部材
６に伝えられ、移動する。伝達部材１０は、途中で変形
することを防ぐために、金属または樹脂からなる誘導管
（図示せず）を設ける場合がある。以上の手段によっ
て、高精度配列の光ファイバアレイ配列部１５が形成さ
れた。

【００２１】光ファイバアレイ配列部１５を光記録装置
の光学系として使用したことにより、それから出射され
るマルチビームにて、感光体ドラム２２上に並列なる等
間隔の光走査線２３が形成され、高品質印刷が可能とな
った。また、本実施例によれば、２本から１０本、また
はそれ以上の光ファイバ１からなる光ファイバアレイ配
列部１５の形成が可能である。 （実施例２）図６、７、８は実施例２を説明するもので
ある。マルチビーム光記録を行うマルチビーム光記録装
置及び光ファイバアレイ配列部１５の構造は、実施例１
と同構成である。本実施例２では、前記光ファイバアレ
イ配列部１５に５本の光ファイバ１をアレイ配列した。

【００２２】図６、７に、前記高精度配列部２７の光フ
ァイバ１の配列誤差を修正する配列手段を示した。光フ
ァイバ１の配列誤差の修正には位置修正装置３８を使用
した。位置修正装置３８は、位置修正部材６に光ファイ
バアレイ配列部の光ファイバと同径の光ファイバを用い
た。１本または複数の光ファイバ３２をアレイ状に、段
差３４の無いＶ溝基板８のＶ溝５に、先端部がＶ溝５の
端面より数ｍｍ突出した位置で板状部材３３にて固定し
た。

【００２３】本実施例ではＶ溝基板８に３本の光ファイ
バ３２をＶ溝５にアレイ配列した。また、光ファイバ３
２の突出長さは、Ｖ溝基板８の高精度配列部２７の光フ
ァイバ１を押した時に折れない長さである０．５ｍｍと
した。（以下、光ファイバ先端部が突出したＶ溝基板８
を、位置修正部材３５とする。）光ファイバ３２の後端
部には発光装置３１が設けられ、発光装置３１の光は光
ファイバ３２の後端部から入射し、先端部から出射す
る。位置修正部材３５を縦に置き、突出した光ファイバ
３２の先端部を配列方向と高精度配列部２７の光ファイ
バ１のコア３軸方向が一致する位置に設けた。また、位
置修正部材３５は、高精度配列部２７の各光ファイバ１
に対応する位置に移動ステージ（図示せず）によって移
動可能である。

【００２４】以下に、位置修正装置３７による光ファイ
バ１の配列手段を説明する。１例として、Ｖ溝基板４の
高精度配列部２７の「Ｃ」のＶ溝５に位置する光ファイ
バ１のコア３の位置が、直線状に配列した他の光ファイ
バ１に対して、垂直方向にａμｍの位置ズレ（以下、垂
直誤差とする。）が生じた場合、Ｖ溝５側に最も落ち込
んでいる他の光ファイバ１を基準光ファイバ１とし、こ
れを基準ファイバ選定工程とした。まず、「Ａ」のＶ溝
５に位置する光ファイバ１の上に位置修正部材３５を移
動し、前にＶ溝５に塗布した光硬化接着剤２４を、発光
装置３１の光を光ファイバ３２の先端部から出射し接着
した。この時、「Ａ」の光ファイバ１と位置修正部材３
５は近接状態にある。次に「Ｂ」のＶ溝５に位置する光
ファイバ１も同様の操作をする。次に「Ｃ」のＶ溝５に
位置する光ファイバ１の上に位置修正部材３５を移動す
る。次に、光ファイバ３２の先端部を「Ｃ」の光ファイ
バ１に接触させ、光ファイバ１をＶ溝５に降下させて位
置を修正し、前にＶ溝５に塗布した光硬化接着剤２４に
光を照射し、光ファイバ１を接着した。これを第２配列
工程とした。次に「Ｄ」「Ｅ」のＶ溝５に位置する光フ
ァイバ１も「Ａ」の光ファイバと同様の操作をした。こ
のように、Ｖ溝基板４の高精度配列部２７の光ファイバ
１を１本単位で位置修正及び接着が可能である。

【００２５】本配列手段に於いて、光ファイバ１の位置
は、光ファイバ１のコア３からの出射光を、カメラを有
するモニターにて拡大し、観察した。前記コア３には光
ファイバ１の反対側から光を入射させた。また、位置修
正部材３５の位置もカメラを有するモニターにて拡大
し、観察した。

【００２６】以上の手段によって、高精度配列の光ファ
イバアレイ配列部１５が形成された。光ファイバアレイ
配列部１５を光記録装置の光学系として使用したことに
より、それから出射されるマルチビームにて、感光体ド
ラム２２上に並列なる等間隔の光走査線２３が形成さ
れ、高品質印刷が可能となった。

【００２７】また、本実施例によれば、２本から１０
本、またはそれ以上の光ファイバ１からなる光ファイバ
アレイ配列部１５の形成が可能である。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、光ファイバアレイ配列
部において、粗配列部と高精度配列部からなるＶ溝基板
上の光ファイバの高精度配列部側の光ファイバ位置を、
位置修正装置３７、３８のステンレス棒または光ファイ
バにて修正し、高精度なる光ファイバアレイ配列部を形
成し、それを光記録装置に設けたことにより、高品質印
刷が可能となり、レーザビームプリンタの光学系の信頼
性を高めることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の光ファイバアレイ配列部と位置修正
装置を示す斜視図である。

【図２】実施例１の位置修正装置による光ファイバアレ
イ配列部の配列手段を示す説明図である。

【図３】実施例１の光ファイバアレイ配列後の高精度配
列部を示す説明図である。

【図４】実施例１のガイド部材を示す構成図である。

【図５】実施例１の位置修正装置の移動手段を示す説明
図である。

【図６】実施例２の位置修正装置による光ファイバアレ
イ配列部の配列手段を示す説明図である。

【図７】実施例２の位置修正装置の側面図である。

【図８】光ファイバアレイによるマルチビームを用いた
光記録装置の概略構成図である。

【図９】従来技術を示す説明図である。

【図１０】従来の光ファイバアレイ配列部を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ 光ファイバ ２ クラッド ３ コア ４ Ｖ溝基板 ５ Ｖ溝 ６ 位置修正部材 ７ ガイド部材 ８ Ｖ溝基板 ９ 通路 １０ 伝達部材 １１ 圧電素子 １２ 電源 １３ 配線 １４ 半導体モジュール １５ 光ファイバアレイ配列部 １６,１７,１８,１９ レンズ ２０ 回転多面鏡 ２１ 走査レンズ ２２ 感光体ドラム ２３ 光走査線 ２４ 紫外線硬化樹脂 ２５ ガラス板 ２６ 粗配列部 ２７ 高精度配列部 ２８ Ｖ溝基板 ２９ 板状部材 ３０ Ｖ溝基板 ３１ 発光装置 ３２ 光ファイバ ３３ 板状部材 ３４ 段差、 ３５ 位置修正部材 ３６ 隙間 ３７,３８ 位置修正装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H036 JA01 LA03 LA07 LA08 2H037 AA04 BA05 DA04 DA06 DA12 DA17 DA22 2H045 AA62 BA22 BA32 BA33 DA02 5C072 AA03 CA06 DA07 HA02 HA06 HA13 HA20 XA05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個の光源と、前記各光源から出射され
   たビームを所望の位置へ導く複数本の光ファイバと、前
   記各光ファイバのビーム出射端をアレイ状に整列させる
   光ファイバ配列部材とを備えたマルチビーム発生装置の
   製造方法において、前記光ファイバ配列部材に設けられ
   た複数本の位置合せ溝上に、前記各光ファイバを載せる
   光ファイバ設置工程と、前記光ファイバのビーム出射端
   から所定長さ離した部位に板状部材を設置し、前記位置
   合せ溝と前記板状部材とで光ファイバを挟持する第１配
   列工程と、前記第１配列工程後における各光ファイバの
   ビーム出射端光軸の整列状態に基づき、前記光ファイバ
   の内、前記位置合せ溝側に最も落ち込んでいる光ファイ
   バを選定する基準ファイバ選定工程と、前記基準ファイ
   バ選定工程によって選定された基準となる光ファイバの
   光軸と一致するように、他の光ファイバを前記位置合せ
   溝側へ降下させる第２配列工程を含むことを特徴とする
   マルチビーム発生装置の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記第２配列工程が、
   位置修正部材を備えた位置修正装置によって、光ファイ
   バの光軸の位置修正をすることを特徴とするマルチビー
   ム発生装置の製造方法。
3. 【請求項３】請求項１において、前記光ファイバ設置工
   程と第１配列工程によって光ファイバを位置合せ溝に固
   定してなる粗配列部が、基準ファイバ選定工程と第２配
   列工程によって、複数本の光ファイバの光軸が一致して
   なる高精度配列部が形成されることを特徴とするマルチ
   ビーム発生装置の製造方法。
4. 【請求項４】請求項２において、位置修正部材が、光フ
   ァイバの配列間隔より小径の金属棒または光ファイバで
   あることを特徴とするマルチビーム発生装置の製造方
   法。
5. 【請求項５】請求項２において、位置修正部材が、通路
   を有するガイド部材またはＶ溝基板からなる支持体部材
   によって指向されていることを特徴とするマルチビーム
   発生装置の製造方法。
6. 【請求項６】請求項５において、前記ガイド部材が、２
   枚のＶ溝基板を対向させて固定してなることを特徴とす
   るマルチビーム発生装置の製造方法。