【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバアレイ部から出射する複数のレーザ光、すなはちマルチビームを走査し、印刷するレーザプリンタにおけるマルチビーム光走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マルチビームを用いたレーザプリンタではマルチビームの本数分、回転多面鏡の回転速度、および光変調速度を低減できるので、高速で印刷するレーザプリンタを実現できる。図２はマルチビームを発生する光ファイバアレイ素子２０を用いたレーザプリンタ光学系を示している。光ファイバアレイから出射するマルチビームのそれぞれは、コリメータレンズ１で平行光に変換された後ビーム拡大器２、３で拡大され、ポリゴンミラー５で感光ドラム７上を走査する。感光ドラム７上では光スポット列８が形成されている。通常光スポットの大きさに比較し、光スポットの間隔が大きいために、光スポット列の配列方向を走査方向に斜めに配置し、光走査線が連続したものになるようにしている。ポリゴンミラー５の前に配置した円筒レンズ４は、ポリゴンミラー５が回転中に生じる歳差運動に起因する光走査線の位置変動を抑制する機能をもつ。
【０００３】
図３は従来の光ファイバアレイ素子２０を示す。半導体レーザから出射したレーザ光を光ファイバ１０に導く半導体レーザモジュール９を複数個用意し、これらからの複数本の光ファイバをシリコン結晶１１上に形成させたＶ形状の溝にアレイ状に配置させ、ガラス板１２で押さえ、接着している。
【０００４】
図４はこの従来の光ファイバアレイ部の断面を示したものである。光ファイバ１０のそれぞれはシリコン結晶のＶ溝に正確に密着させ、ガラス板１２で押さえ、接着剤１３で固定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した光ファイバアレイ素子の構造において、それぞれの光ファイバコア１０１から出射するビームは正確に直線アレイ状に配列されるように設計されるが、実際は、光ファイバは構造誤差をもっている。すなはち光ファイバのコア１０１部は光ファイバのクラッド１０２の外形に対して偏心誤差をもっていたり、また、配列されている光ファイバクラッドそれぞれの外径が正確に等しく無かったり、更には、シリコン結晶のＶ溝それぞれが形状誤差をもっているからである。このため、この従来の光ファイバアレイ素子から出射するマルチビームは直線状配列から誤差をもつことになり、この誤差が大きい場合には高品質な印刷が得られない。
【０００６】
本発明の目的は、光ファイバアレイから出射するマルチビームが正確に直線状に配列し、高品質な印刷を可能にするマルチビーム光走査装置を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、横並びに形成された複数の溝を有する基板に、光ファイバアレイ内の光ファイバを前記溝に配列固定し、前記光ファイバアレイから出射するマルチビームを用いて光記録する光記録装置において、前記溝を台形溝に形成し、該台形溝は、前記光ファイバアレイの出射端面近傍での前記台形溝の幅を、出射端面から離れた部分での前記台形溝の幅に比べて広く形成することによって達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施例図面によって説明する。図１に、本発明で用いる光ファイバアレイ素子を配列する台形溝基板を示す。この基板１１は、幅の狭い台形溝１５と幅の広い台形溝１７からなっており、溝幅の変わり目では段差１９をもっている。また、余分な接着材を除去する為の横溝が設けられている。基板１１は（１００）結晶面をもつシリコン結晶基板で作製している。このような基板１１はフォトリソグラフィーおよび異方性エッチングで作製できる。以下作製法について述べる。
【０００９】
まず（１００）結晶面をもつシリコン結晶基板にＳｉＯ２膜を形成させ、通常のフォトリソグラフィープロセスでＳｉＯ２パターンを作製する。次に異方性エッチングで台形溝を作成する。今回利用する異方性エッチングではＫＯＨ等の水溶液でシリコン結晶をエッチングすると、＜１００＞結晶方向には大きなエッチング速度をもっているが、＜１１１＞方向には１／１００程度の小さなエッチング速度しか持たないことを利用する。これを利用して（１１１）結晶面を側面とする台形溝が形成される。
【００１０】
次に本発明で用いる台形溝の形成原理を図５で説明する。幅の狭い台形溝１５を作製するには、シリコン結晶基板上に広い幅をもつＳｉＯ２パターン１４を形成させる（図５（ａ））。一方、幅の広い台形溝１７を作製するためには、シリコン結晶基板上に狭い幅をもつＳｉＯ２パターン１６を形成させる（図５（ｂ））。異方性エッチングにより台形溝が形成されるとき、台形溝の側辺のなす角度θは結晶により固有であるので、光ファイバ１０を溝に落とし込んだ時の光ファイバ１０と台形溝１５、１７の側面との接触点の深さは、幅の狭い台形溝１５の場合はＤ１、幅の広い台形溝１７の場合はＤ２となり、Ｄ２＞Ｄ１となる。ここで台形溝１５の深さＤ３は、光ファイバ１０を落し込み、押しつけた時に、光ファイバ１０が台形溝１５、１７の底辺と接触しないように、台形溝１５、１７の底辺の長さＴが（１）式を満足するような深さＤ３にする。
【００１１】
【数２】
【００１２】
上に記した台形溝基板１１で光ファイバアレイを配列する方法を図６で説明する。まず、光ファイバアレイを幅の狭い台形溝１５に配列させ、接着する。すると、幅の広い台形溝１７上に配列した光ファイバアレイは台形溝１７から隙間をもち、浮いていることになる。この隙間は数μｍが最適であるが、数十μｍであっても良い。次にそれぞれの光ファイバ１０の高さを、光ファイバアレイから出射するマルチビームが直線状に配列するようにピエゾ駆動器２１で高さ方向を矢印２２のように変位させ、幅の広い溝１７上にある光ファイバアレイを接着固定する。ピエゾ駆動器はピエゾ（圧電）素子で高精度に変位させることができる。次に光ファイバアレイ部を補強するために、ガラス板に接着層を設け、光ファイバアレイ部を覆う。
【００１３】
図７は本発明の光ファイバアレイ素子を光出射側から見た断面図を示している。出射端面近傍で溝幅が広くなっている台形溝１１上に、光ファイバ１０が配列しており、接着剤１３とガラス板１２で補強されている。図７では、本発明の原理を説明するために左から２番目の光ファイバ２３がコア偏心が大きい場合を示している。このような場合でも光ファイバアレイ出射端面でのそれぞれの光ファイバ１０のコア部は直線状に精度良く配列させることができる。Ｖ溝でなく、台形溝とすることで、光ファイバ１０と溝１５、１７間の接着材の量を少なくすることができ、接着材の硬化収縮の影響を低減し、接着力を強固にすることができる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、光ファイバアレイ部から出射するマルチビームを正確に直線状に配列し、高品質な光記録が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における基板を示す斜視図。
【図２】光ファイバアレイ素子を用いたレーザプリンタ光学系を示す図。
【図３】従来の光ファイバアレイ素子を示す斜視図。
【図４】従来の光ファイバアレイ素子を示す断面図。
【図５】本発明の実施例における台形溝の形成原理を説明するための図。
【図６】本発明の実施例における台形溝基板で光ファイバアレイを製作する方法を説明する斜視図。
【図７】本発明の実施例における台形溝基板で製作した光ファイバアレイを光出射側からみた説明図。
【符号の説明】
１はコリメータレンズ、２、３はレンズ、４は円筒レンズ、５はポリゴンミラー、６は走査レンズ、７は感光ドラム、８は光スポット列、９は半導体レーザモジュール、１０は光ファイバ、１０２は光ファイバのクラッド部、１０１はコア部、１１は基板、１２はガラス板、１３は接着剤、１４、１６はＳｉＯ２パターン、１５、１７は台形溝、１８は台形溝の底辺、１９は台形溝の段差部、２０は光ファイバアレイ素子、２１はピエゾ駆動器、２２はピエゾ駆動器の駆動方向、２３はコア偏心量の大きな光ファイバ、２４は横溝である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-beam optical scanning device in a laser printer that scans and prints a plurality of laser beams emitted from an optical fiber array unit, that is, multi-beams.
[0002]
[Prior art]
In a laser printer using a multi-beam, the rotation speed of the rotary polygon mirror and the light modulation speed can be reduced by the number of multi-beams, so that a laser printer that performs high-speed printing can be realized. FIG. 2 shows a laser printer optical system using an optical fiber array element 20 for generating a multi-beam. Each of the multi-beams emitted from the optical fiber array is converted into parallel light by the collimator lens 1 and then expanded by the beam expanders 2 and 3, and scans the photosensitive drum 7 by the polygon mirror 5. On the photosensitive drum 7, a light spot array 8 is formed. Since the interval between the light spots is larger than the size of the normal light spot, the arrangement direction of the light spot rows is obliquely arranged in the scanning direction so that the light scanning lines are continuous. The cylindrical lens 4 disposed in front of the polygon mirror 5 has a function of suppressing a position change of an optical scanning line due to a precession generated while the polygon mirror 5 is rotating.
[0003]
FIG. 3 shows a conventional optical fiber array element 20. A plurality of semiconductor laser modules 9 for guiding laser light emitted from a semiconductor laser to an optical fiber 10 are prepared, and a plurality of optical fibers from these are arranged in an array in a V-shaped groove formed on a silicon crystal 11. , And pressed and bonded by a glass plate 12.
[0004]
FIG. 4 shows a cross section of the conventional optical fiber array section. Each of the optical fibers 10 is precisely adhered to the V-groove of the silicon crystal, held down by the glass plate 12, and fixed by the adhesive 13.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described structure of the optical fiber array element, the beams emitted from the respective optical fiber cores 101 are designed so as to be accurately arranged in a linear array, but the optical fibers actually have structural errors. That is, the core 101 of the optical fiber has an eccentricity error with respect to the outer shape of the cladding 102 of the optical fiber, the outer diameters of the arranged optical fiber claddings are not exactly equal, and furthermore, the silicon crystal has This is because each of the V-grooves has a shape error. Therefore, the multi-beam emitted from the conventional optical fiber array element has an error from the linear arrangement, and if this error is large, high-quality printing cannot be obtained.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to realize a multi-beam optical scanning device in which multi-beams emitted from an optical fiber array are accurately arranged in a straight line, thereby enabling high-quality printing.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide an optical recording system in which optical fibers in an optical fiber array are arranged and fixed in a groove on a substrate having a plurality of grooves formed side by side, and optical recording is performed using a multi-beam emitted from the optical fiber array. In the apparatus, the groove is formed as a trapezoidal groove, and the trapezoidal groove is configured such that the width of the trapezoidal groove near the output end face of the optical fiber array is compared with the width of the trapezoidal groove at a portion away from the output end face. Achieved by wide forming.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a trapezoidal groove substrate on which optical fiber array elements used in the present invention are arranged. The substrate 11 includes a narrow trapezoidal groove 15 and a wide trapezoidal groove 17, and has a step 19 at a transition of the groove width. Further, a lateral groove for removing an excess adhesive is provided. The substrate 11 is made of a silicon crystal substrate having a (100) crystal plane. Such a substrate 11 can be manufactured by photolithography and anisotropic etching. Hereinafter, the manufacturing method will be described.
[0009]
First, an SiO2 film is formed on a silicon crystal substrate having a (100) crystal plane, and an SiO2 pattern is formed by a normal photolithography process. Next, trapezoidal grooves are formed by anisotropic etching. In the anisotropic etching used this time, when a silicon crystal is etched with an aqueous solution of KOH or the like, it has a large etching rate in the <100> crystal direction, but has only a small etching rate of about 1/100 in the <111> direction. Take advantage of that. By utilizing this, a trapezoidal groove having a (111) crystal plane as a side surface is formed.
[0010]
Next, the formation principle of the trapezoidal groove used in the present invention will be described with reference to FIG. In order to form a narrow trapezoidal groove 15, an SiO2 pattern 14 having a wide width is formed on a silicon crystal substrate (FIG. 5A). On the other hand, in order to form a wide trapezoidal groove 17, an SiO2 pattern 16 having a narrow width is formed on a silicon crystal substrate (FIG. 5B). When a trapezoidal groove is formed by anisotropic etching, the angle θ between the sides of the trapezoidal groove is unique to the crystal, so that the optical fiber 10 and the trapezoidal grooves 15 and 17 when the optical fiber 10 is dropped into the groove are formed. The depth of the contact point with the side surface is D1 for the narrow trapezoidal groove 15, D2 for the wide trapezoidal groove 17, and D2> D1. Here, the depth D3 of the trapezoidal groove 15 is equal to the length T of the trapezoidal grooves 15, 17 so that the optical fiber 10 does not come into contact with the bases of the trapezoidal grooves 15, 17 when the optical fiber 10 is dropped and pressed. Is set to a depth D3 satisfying the expression (1).
[0011]
(Equation 2)
[0012]
A method of arranging the optical fiber array with the trapezoidal groove substrate 11 described above will be described with reference to FIG. First, the optical fiber array is arranged in the narrow trapezoidal groove 15 and bonded. Then, the optical fiber array arranged on the wide trapezoidal groove 17 has a gap from the trapezoidal groove 17 and floats. This gap is optimally several μm, but may be several tens μm. Next, the height of each optical fiber 10 is displaced in the height direction as indicated by an arrow 22 by a piezo driver 21 so that the multi-beams emitted from the optical fiber array are arranged in a straight line. The upper optical fiber array is bonded and fixed. The piezo driver can be displaced with high accuracy by a piezo (piezoelectric) element. Next, in order to reinforce the optical fiber array portion, an adhesive layer is provided on the glass plate to cover the optical fiber array portion.
[0013]
FIG. 7 is a sectional view of the optical fiber array element of the present invention as viewed from the light emitting side. The optical fibers 10 are arranged on a trapezoidal groove 11 having a wide groove width near the emission end face, and are reinforced by an adhesive 13 and a glass plate 12. FIG. 7 shows a case where the second optical fiber 23 from the left has a large core eccentricity in order to explain the principle of the present invention. Even in such a case, the core portions of the respective optical fibers 10 at the output end face of the optical fiber array can be linearly arranged with high accuracy. By using a trapezoidal groove instead of a V-shaped groove, the amount of the adhesive between the optical fiber 10 and the grooves 15 and 17 can be reduced, and the effect of curing shrinkage of the adhesive is reduced, and the adhesive force is strengthened. be able to.
[0014]
【The invention's effect】
According to the present invention, high-quality optical recording can be realized by accurately arranging the multi-beams emitted from the optical fiber array section in a straight line.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a substrate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a laser printer optical system using an optical fiber array element.
FIG. 3 is a perspective view showing a conventional optical fiber array element.
FIG. 4 is a sectional view showing a conventional optical fiber array element.
FIG. 5 is a view for explaining the principle of forming trapezoidal grooves in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view illustrating a method of manufacturing an optical fiber array using a trapezoidal groove substrate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory view of the optical fiber array manufactured by the trapezoidal groove substrate according to the embodiment of the present invention as viewed from the light emitting side.
[Explanation of symbols]
1 is a collimator lens, 2 and 3 are lenses, 4 is a cylindrical lens, 5 is a polygon mirror, 6 is a scanning lens, 7 is a photosensitive drum, 8 is a light spot array, 9 is a semiconductor laser module, 10 is an optical fiber, 102 is Clad portion of optical fiber, 101 is a core portion, 11 is a substrate, 12 is a glass plate, 13 is an adhesive, 14 and 16 are SiO2 patterns, 15 and 17 are trapezoidal grooves, 18 is a trapezoidal groove bottom, and 19 is a trapezoidal groove. 20 is an optical fiber array element, 21 is a piezo driver, 22 is a driving direction of the piezo driver, 23 is an optical fiber having a large core eccentricity, and 24 is a lateral groove.
