JP2007047534A - マルチビーム光源ユニット、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価でビームピッチが狭く、該ビームピッチの経時変化が少ないマルチビーム光源ユニットを提供する。
【解決手段】レーザ光を出射する単一の半導体レーザＬＤと該半導体レーザからの光に基づいて複数の光ビームを出射する導波路型光学素子３００とを備え、該導波路型光学素子は、半導体レーザからの光を複数の導波路を介して複数の光ビームに分割する導波路型光束分割部３０１と、複数の光ビームに対応した複数の導波路を有し、電気光学効果を利用して前記導波路型光束分割部で分割された複数の光ビームの光強度をそれぞれ個別に変調することができる導波路型光強度変調部３０３とを有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、マルチビーム光源ユニット、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、複数のビームを出射するマルチビーム光源ユニット、該マルチビーム光源ユニットからの光を走査対象物に対して走査する光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置に関する。

レーザ光源からの光束を、ポリゴンスキャナ等の光偏向器により主走査方向に走査し、走査結像光学系により被走査面上に集光する光走査装置において、より高速・高密度な光走査を実現する手段として、（１）ポリゴンスキャナの高速化、及び（２）複数の光源を用いたマルチビーム化が考えられる。これら２つのうち、ポリゴンスキャナの高速化は限界に近づいており、さらなる高速化は難しい。このため、マルチビーム光源やマルチビーム走査装置の研究、開発が精力的に行われている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。

マルチビーム走査装置においては、各ビーム間の距離（以下、「ビームピッチ」ともいう）をある程度狭めなければならない（狭ピッチ化）。例えば、特許文献１には、複数の光源からの光ビームをプリズム等で狭ピッチ化したマルチビーム走査装置が開示されている。また、特許文献２には、複数の光源からの光ビームを導波路により狭ピッチ化したマルチビーム光源が開示されている。なお、特許文献３には、音響光学素子、及び回折格子を用いてレーザ光を複数の光ビームに分割し、各光ビームをそれぞれ個別に変調するレーザ記録装置が開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示されているマルチビーム走査装置では、ビームピッチの複雑な調整機構が必要であり、また、経時変化によりビームピッチが変動しやすいという不都合があった。また、特許文献２に開示されているマルチビーム光源では、光源からの光束を導波路に結合させるための調整に非常に手間がかかり、且つその調整が光ビーム数分だけ必要であるため、調整に長い時間を要し、コストアップを生じるという不都合があった。また、光源と導波路との結合状態が経時変化し、且つ光源毎にその変化量が異なるため、導波路からの出射ビーム間で光パワーの差が発生してしまい、濃度ムラにつながるおそれがあるという不都合があった。さらに、特許文献３に開示されているレーザ記録装置では、音響光学変調器や、バルク型の光変調器（例えば、電気光学効果を示す物質の上下に電極を貼り付けたものと偏光子を組み合わせたもの）を用いなければならず、（１）駆動電圧が非常に高く(５０Ｖ以上)なり、電気回路のコストアップを招く、（２）光ビーム間の狭ピッチ化が困難である、（３）ビームピッチが経時変化しやすい、といった不都合があった。

特開２００３−３１５７０９号公報 特開２０００−３２３７９３号公報 特開２０００−１９４３９号公報

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、安価でビームピッチが狭く、該ビームピッチの経時変化が少ないマルチビーム光源ユニットを提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、低コストで、精度良く、安定して、走査対象物に対して複数の光を走査することができる光走査装置を提供することにある。

また、本発明の第３の目的は、高品質の画像を、高速で、安定して、低コストで、形成することができる画像形成装置を提供することにある。

本発明は、第１の観点からすると、単一の光源と；前記光源からの光を複数の導波路を介して複数の光ビームに分割する光束分割部と、前記複数の光ビームに対応した複数の導波路を有し、電気光学効果を利用して前記複数の光ビームの光強度をそれぞれ個別に変調できる光強度変調部とを含む光学素子と；を有するマルチビーム光源ユニットである。

これによれば、単一の光源と；該光源からの光を複数の導波路を介して複数の光ビームに分割する光束分割部と、複数の光ビームに対応した複数の導波路を有し、電気光学効果を利用して複数の光ビームの光強度をそれぞれ個別に変調できる光強度変調部とを含む光学素子と；を有している。この場合には、各導波路の間隔を精度良く所望の間隔とすることが簡単にできるため、狭ピッチ化が容易である。また、各光ビームの出射位置は導波路により規定されるため、ビームピッチの経時変化を少なくすることができる。さらに、導波路と光源との結合調整を行うところが１箇所だけであるため、調整時間の短縮化が図れ、コストダウンが可能となる。さらに、経時変化等により、導波路と光源との結合効率が変化したとしても、複数の光ビームの全てが一様に変化し、光ビーム間での光量差が発生しにくい。従って、安価で、ビームピッチを狭く、かつ該ビームピッチの経時変化を少なくすることが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、画像情報が含まれる複数の光ビームを偏向器で偏向しつつ走査対象物上を走査する光走査装置において、前記複数の光ビームは、少なくとも１つの請求項１〜１２のいずれか一項に記載のマルチビーム光源ユニットからの複数の光ビームであることを特徴とする光走査装置である。

これによれば、少なくとも１つの請求項１〜１２のいずれか一項に記載のマルチビーム光源ユニットを備えているため、低コストで、精度良く、安定して、走査対象物に対して複数の光ビームを走査することが可能となる。

本発明は、第３の観点からすると、少なくとも１つの走査対象物と；前記少なくとも１つの走査対象物に対して複数の光を走査する少なくとも１つの請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の光走査装置と；前記走査対象物に形成された像を転写対象物に転写する転写装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、少なくとも１つの請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の光走査装置を備えているため、高品質の画像を、高速で、安定して、低コストで、形成することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図４（Ｂ）に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタ１００の概略構成が示されている。

このレーザプリンタ１００は、感光体ドラム１１１、帯電ローラ１１２、現像装置１１３、転写ローラ１１４、クリーニング装置１１５、定着装置１１６、光走査装置１１７、カセット１１８、レジストローラ対１１９、給紙コロ１２０、排紙ローラ対１２２、及びトレイ１２３などを備えている。

帯電ローラ１１２、現像装置１１３、転写ローラ１１４及びクリーニング装置１１５は、それぞれ感光体１１１の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１１１の回転方向に沿って、帯電ローラ１１２→現像装置１１３→転写ローラ１１４→クリーニング装置１１５の順に配置されている。

感光体ドラム１１１は、潜像担持体であり、その表面には光導電性を有する感光層が形成されている。ここでは、感光体ドラム１１１は、画像形成が行われる際には、図１における面内で時計回り（矢印方向）に等速回転するようになっている。

帯電ローラ１１２は、感光体ドラム１１１の表面を均一に帯電させる帯電手段である。帯電手段としては「コロナチャージャ」を用いることもできる。

光走査装置１１７は、帯電ローラ１１２で帯電された感光体ドラム１１１の表面に、上位装置（例えばパソコン）からの画像情報に基づいて変調された光ＬＢを照射し、光書込による露光を行う。これにより、感光体ドラム１１１の表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像（静電潜像）が形成される。ここで形成された潜像は、いわゆるネガ潜像であり、感光体ドラム１１１の回転に伴って現像装置１１３の方向に移動する。なお、感光体ドラム１１１の長手方向（回転軸に沿った方向）は「主走査方向」と呼ばれ、感光体ドラム１１１の回転方向は「副走査方向」と呼ばれている。また、この光走査装置１１７の構成については後述する。

現像装置１１３は、トナーが格納されているトナーカートリッジを有しており、感光体ドラム１１１の表面の光が照射された部分にだけトナーを付着させる。すなわち、現像装置１１３は、感光体ドラム１１１の表面に形成された潜像にトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着された潜像（以下、「トナー画像」ともいう）は、感光体ドラム１１１の回転に伴って前記転写ローラ１１４の方向に移動する。

カセット１１８は、レーザプリンタ１００の本体に脱着可能であり、その中には転写対象物としての転写紙Ｐが収納されている。このカセット１１８の近傍には給紙コロ１２０が配置されており、該給紙コロ１２０は、カセット１１８に収納されている転写紙Ｐの最上位の１枚を取り出す。

レジストローラ対１１９は、転写ローラ１１４の近傍に配置され、給紙コロ１２０により取り出された転写紙の先端部を捕捉する。そして、レジストローラ対１１９は、感光体ドラム１１１上のトナー画像が転写位置へ移動するタイミングに合わせて、転写紙を転写ローラ１１４と感光体ドラム１１１との間隙へ送り込む。送り込まれた転写紙は、転写ローラ１１４によりトナー画像と重ね合わされ、トナー画像が静電転写される。

トナー画像が転写された転写紙は、定着装置１１６へ送られ、定着装置１１６においてトナー画像が定着され、搬送路１２１を通り、排紙ローラ対１２２によりトレイ１２３上に排出される。

トナー画像が転写された後の感光体ドラム１１１の表面は、クリーニング装置１１５によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。

次に、前記光走査装置１１７の構成について説明する。

この光走査装置１１７は、一例として図２に示されるように、マルチビーム光源ユニット２５１、カップリングレンズ２５２、シリンドリカルレンズ２１０、光偏向器２１３、２つのレンズ（２１８、２２０）、２つの光路屈曲ミラー（２２４、２２７）、及び各種信号処理を行う信号処理部（図示省略）などを備えている。

マルチビーム光源ユニット２５１は、複数の光ビームを出射する。ここでは、一例として、マルチビーム光源ユニット２５１は、４本の光ビームを出射するものとする。

このマルチビーム光源ユニット２５１は、一例として図３に示されるように、レーザ光を出射する単一の半導体レーザＬＤと、半導体レーザＬＤからの光をそれぞれ個別に光強度が変調された４本の光ビームに変換する導波路型光学素子３００とを有している。

さらに、導波路型光学素子３００は、半導体レーザＬＤからの光を４本の光ビームに分割する導波路型光束分割部３０１と、導波路型光束分割部３０１で分割された各光ビームの光強度をそれぞれ個別に変調する４つの導波路型光強度変調部３０３とを有している。なお、導波路型光束分割部３０１と各導波路型光強度変調部３０３は、それぞれ同一基板上に形成され、一体化されている。

ここでは、一例として、導波路型光束分割部３０１は、複数のＹ分岐導波路で構成されている。また、導波路型光強度変調部３０３にはマッハツェンダ型光強度変調器が用いられている。

次に、導波路型光強度変調部３０３について説明する。

印加電圧により屈折率を変化させることができる電気光学効果が一般に知られている。この電気光学効果の程度は物質に依存し、大きな電気光学効果を示す物質としては、リチウムナイオベート（LiNbO₃）、リチウムタンタレート（LiTaO₃）、KTN（KTa_1-xNb_xO₃）等に代表される強誘電結晶が挙げられる。

導波路型光強度変調部３０３は、LiNbO₃を基板とし、電気光学効果を利用して光強度を変調している。これは、電気光学効果が大きい物質ほど高効率で光強度変調が可能であるとともに、LiNbO₃は良質な結晶が安定性良く作製でき、かつコストが比較的安いためである。但し、LiNbO₃に限定されるものではない。

導波路型光強度変調部３０３では、その導波路はＹ分岐導波路により２分岐され、別々の導波路を通過した後に合流する構成となっている。ここでは、基板としていわゆるZ-cutの基板が用いられ、一例として図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、２本の導波路上には、Au、Al、Cr等で電極がそれぞれ形成されている。一方の電極は信号電極であり、他方の電極はグランド電極である。なお、基板としていわゆるX-cutの基板を用いるときには、２本の導波路の間に信号電極が設けられ、２本の導波路の外側にグランド電極が設けられる。変調の効率を重視する場合には、導波路に効果的に電界を発生させることができるZ-cutの基板を用いるのが良く、経時的な安定性を重視する場合には、X-cutの基板を用いるのが良い。なお、２本の導波路の光路長は互いに同一である。

ここで、図４（Ａ）に示されるように、Ｖ＝０すなわち信号電極に電圧を印加しなければ、２本の導波路からの光に位相差が発生しないため、出力側の導波路から光が出力される。一方、信号電極に電圧を印加すると、導波路に電界が発生し、電気光学効果によって導波路の屈折率が変化する。そこで、図４（Ｂ）に示されるように、信号電極に２本の導波路を通過する光の位相差がπラジアンになるような電圧Ｖ１を印加すると、出力側の導波路では干渉により光が打ち消しあって、出力側の導波路から光は出射されない（２本の導波路からの光は放射光となる）。従って、信号電極に印加する電圧によって、出力側の導波路からの光ビームの出射をオン／オフすることが可能となる。

LiNbO₃基板上に導波路を作製する方法の一例を示す。
（１）LiNbO₃上にフォトレジストを塗布する。
（２）マスクを介して紫外線露光し、LiNbO₃上に導波路形状をパターニングする。
（３）露光部をエッチングする。
（４）スパッタリング等によりTi膜を堆積させる。
（５）フォトレジストを除去する。これにより、導波路形状に沿ったTi膜が作製される。
（６）Tiを熱拡散させる。これにより、LiNbO₃基板上に導波路が作製される。

導波路は、導波路型光学素子３００における出射光の間隔をａ[μｍ]、副走査倍率をβ、画像解像度をｄ[dpi]、ｎを整数とすると、次の（１）式が満足されるように作製される。なお、ｎ＝１とすると、制御系を簡単化することができる。

ａ×β＝ｎ×（１／ｄ）×２５．４×１０³ ……（１）

また、導波路は、導波路型光学素子３００からの出射光の間隔ａ[μｍ]が、次の（２）式が満足されるように作製される。

５≦ａ≦１００ ……（２）

出射光の間隔が５μｍより狭いと、隣接する導波路への光の漏れが生じ、オフの時でも隣接する導波路からの光の影響で幾分かの光が出射されてしまう。一方、出射光の間隔が１００μｍよりも広いと、前記導波路型光束分割部３０１における分岐量が大きくなり、素子の大型化を招くとともに、導波路型光束分割部３０１における光の損失が大きくなってしまう。

ところで、半導体レーザから出射される光の波長（光源波長）が短くなると、導波路型光強度変調部３０３における２本の導波路での位相差がπラジアンとなる光路差が短くなるため、電気光学効果により屈折率を変化させる導波路領域を短くすることができ、導波路型光学素子３００の小型化及び低コスト化が可能となる。さらに、位相差がπラジアンとなる光路差が短くなると、電気光学効果により変化させる屈折率を小さくすることができ、印加電圧の低減が可能となる。また、光走査装置に適用した際に、光源波長を短くすると、より小径な光ビームを達成することができるため、より高精細な光走査が可能となる。

しかしながら、光源波長が３８０ｎｍより短くなると、材料による散乱が増加し、損失が大きくなってしまう。また、光源波長が８００ｎｍより大きくなると、印加電圧低減の効果が薄れるだけでなく、光ビームを細く絞れなくなり、ビーム径の太りが生じてしまう。従って、半導体レーザＬＤには、光源波長が、３８０ｎｍ以上、８００ｎｍ以下の半導体レーザが用いられる。

図２に戻り、カップリングレンズ２５２は、マルチビーム光源ユニット２５１からの各光ビームをそれぞれ略平行光とする。すなわち、発散光が、平行光もしくは弱い発散光、あるいは弱い集束光に変換される。

光走査装置１１７における光学系の動作について簡単に説明する。マルチビーム光源ユニット２５１からの各光ビームは、カップリングレンズ２５２及びシリンドリカルレンズ２１０を介して光偏向器２１３の偏向反射面近傍に一旦結像される。このとき、各光ビームは、光偏向器２１３の偏向反射面近傍において所定の間隔だけ副走査方向に対応する方向に互いに分離している。光偏向器２１３は、モータ（不図示）によって一定の速度で図２中の矢印Ｂ方向に回転しており、その回転に伴って偏向面近傍に結像された光は等角速度的に偏向される。光偏向器２１３で偏向された光は、レンズ２１８を透過し、光路屈曲ミラー２２４により光路を折り曲げられ、レンズ２２０を透過し、光路屈曲ミラー２２７により光路を折り曲げられ、副走査方向に所定距離だけ分離した４つの光スポットとして感光体ドラム１１１の表面に集光される。すなわち、光偏向器２１３の回転に伴って、感光体ドラム１１１の表面を４本の光で同時に走査する。

ところで、プリンタ等の光走査装置に用いられるマルチビーム光源に求められる条件として、主に、（１）各光ビーム間の波長にばらつきが少ないこと、（２）ビームピッチの経時変化が少ないこと、（３）各光ビーム間で光量の差が少ないこと、（４）各光ビーム間の光量差の経時変化が少ないこと、（５）狭ピッチであること、の５つが挙げられる。上記マルチビーム光源ユニット２５１は、これら５つの条件をすべて満たすことができる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係るマルチビーム光源ユニット２５１では、４つの導波路型光強度変調部３０３によって光強度変調部が構成されている。

また、本実施形態に係るレーザプリンタ１００では、帯電ローラ１１２と現像装置１１３と転写ローラ１１４とによって転写装置が構成されている。

以上説明したように、本実施形態に係るマルチビーム光源ユニット２５１によると、レーザ光を出射する単一の半導体レーザＬＤと該半導体レーザＬＤからの光に基づいて複数の光ビームを出射する導波路型光学素子３００とを備え、導波路型光学素子３００は、半導体レーザＬＤからの光を複数の光ビームに分割する導波路型光束分割部３０１と、該導波路型光束分割部３０１で分割された光ビームの光強度を電気光学効果を利用してそれぞれ個別に変調できる複数の導波路型光強度変調部３０３とを有している。この場合には、各導波路の間隔を精度良く所望の間隔とすることが簡単にできるため、狭ピッチ化が容易である。さらに、導波路型光学素子３００における光ビームの出射位置は導波路により規定されるため、ビームピッチの経時変化を少なくすることができる。さらに、導波路と光源との結合の調整を行うところが１箇所だけであるため、調整時間の短縮化が図れ、コストダウンが可能となる。さらに、経時変化等により、導波路と光源との結合効率が変化したとしても、各光ビームの全てが一様に変化するため、各光ビーム間での光量差が発生しにくい。従って、安価でビームピッチを狭くするとともに、該ビームピッチの経時変化を少なくすることが可能である。

また、導波路型光強度変調部３０３は、マッハツェンダ型光強度変調器であり、数Ｖ程度で動作可能である。従って、従来のバルク型光強度変調器に比べて駆動電圧を飛躍的に低減することができる。

また、導波路型光強度変調部３０３では、入射光を２つの光束に分岐する導波路構成としてＹ分岐導波路を用いている。Ｙ分岐導波路は波長依存性が小さいため、安価な半導体レーザを使用しても均一な光分岐が可能となる。

また、導波路型光学素子３００における導波路は、上記（１）式が満足されるように作製されている。これにより、複数の光ビームの間隔調整のために、導波路型光学素子を傾ける必要がない。なお、導波路型光学素子を傾けて使用すると、光走査装置に用いられた場合に、導波路型光学素子からの複数の光ビームが主走査方向に対応する方向にずれてしまうため、光ビーム毎に書き出しタイミングが異なり、その調整のために光走査装置の制御系が複雑になる。

また、本実施形態に係る光走査装置１１７によると、マルチビーム光源ユニット２５１を備えているため、低コストで、精度良く、安定して、感光体ドラム１１１（走査対象物）に対して複数の光を走査することが可能となる。

また、本実施形態に係るレーザプリンタ１００によると、光走査装置１１７を備えているため、高品質の画像を、高速で、安定して、低コストで、形成することが可能となる。

なお、上記実施形態では、導波路型光束分割部３０１と導波路型光強度変調部３０３とが一体に形成されている場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、導波路型光束分割部３０１を高分子材料で形成し、導波路型光強度変調部３０３を強誘電性結晶で形成しても良い。すなわち、導波路型光束分割部３０１及び導波路型光強度変調部３０３が、それぞれ別々の材料で個別に形成されていても良い。

また、前記導波路型光束分割部３０１において、一例として図５に示されるように、スラブ導波路により構成されたスターカプラ型光束分割器を用いても良い。これにより、分岐部の全長を短くすることが可能となり、小型化を図ることができる。

また、前記導波路型光強度変調部３０３において、入射光を２分岐する導波路構成として方向性結合器を用いても良い。なお、方向性結合器を用いた２分岐導波路の一例が図６（Ａ）に示され、方向性結合器を用いた３分岐導波路の一例が図６（Ｂ）に示されている。

また、前記電気光学効果を有する材料として、ＤＡＳＴ（4'-dimethylamino-N-methylstilbazolium p-toluenesulfonate）（有機非線形光学結晶）、ＰＭＭＡ（Polymethylmethacrylate, ポリメチルメタアクリレート）に色素をドープしたものを用いても良い。

また、前記導波路型光学素子３００において、全て、もしくは一部の導波路をマルチモード導波路としても良い。これにより、導波路の作製工程を簡略化することができ、更なる低コスト化が可能となる。この場合に、光の入射部近傍の導波路をマルチモード導波路としても良い。これにより、光源と導波路との結合の調整が容易になるため、光源と導波路との位置関係の調整が簡略もしくは不要となり、大幅な低コスト化が実現できる。さらに、温度変化等の環境変化による光源と導波路との位置関係のずれの許容値を従来よりも拡大できるため、環境変化に強い導波路型光学素子を実現できる。

ところで、各光ビーム間の光量が製造誤差等の影響により正確に均一にはならない可能性がある。各光ビーム間に光量差があると、その光量差の程度によっては画像形成装置に適用した際に出力画像に濃度むらが発生する場合がある。このような場合には、前記導波路型光束素子３００に、各分割光の光量を独立に調整できる光量調整手段を付加しても良い。具体的には、例えば、前記導波路型光強度変調部３０３における各導波路に印加する電圧値をそれぞれ個別に調整することで、各光ビームの光量をそれぞれ個別に調整することができる。すなわち、信号電極に印加する電圧の振幅を変化させることにより、導波路に発生する電界強度を変化させることができ、光量調整が可能となる。この方式では、低コストで高精度な光量調整手段を実現することができる。

なお、上記実施形態では、画像形成装置としてモノクロのレーザプリンタ１００について説明したが、これに限らず、例えばフルカラーのレーザプリンタであっても良い。

また、画像形成装置として、カラー画像に対応し、色毎に感光ドラムを備えるタンデムカラー機であっても良い。一例として図７に示されるタンデムカラー機は、黄色成分の画像が形成される感光ドラム１１１ａと、マゼンダ成分の画像が形成される感光ドラム１１１ｂと、シアン成分の画像が形成される感光ドラム１１１ｃと、黒色成分の画像が形成される感光ドラム１１１ｄと、を有している。

一例として図８には、上記感光ドラム１１１ｂに光走査が行われている状態が示されている。ここでは、色毎に前記マルチビーム光源ユニット２５１が２つ用いられている。各マルチビーム光源ユニット２５１からの出射光は、主走査方向に対応する方向に互いに角度を持ち、間隔を狭めながらシリンドリカルレンズ２１０に入射し、シリンドリカルレンズ２１０により副走査方向に対応する方向へ収束されつつ光偏向器２１３に向かい、光偏向器２１３の偏向反射面近傍で主走査方向に対応する方向に交差する。このとき、各マルチビーム光源ユニットからの計８本の光ビームは、光偏向器２１３の偏向反射面近傍において所定の間隔だけ副走査方向に対応する方向に分離している。なお、図８には、便宜上、感光ドラム１１１ｂに光走査を行う際に光ビームが関係する光学系のみが図示されている。

このように、各マルチビーム光源ユニットからの光ビームが光偏向器２１３の偏向面近傍で主走査方向に対応する方向に交差することで、光偏向器２１３による偏向後は、各光ビームが走査レンズの同じ主走査方向位置を通るため、光ビームの品質、及び光ビームの位置に関してマルチビーム光源ユニット間での差を小さく抑えることができる。

光偏向器２１３は回転多面鏡であり、ここでは、６面の偏向反射面からなるポリゴンミラーが、感光体１１１ａ〜１１１ｄに対応して、４段に分かれている。感光ドラム１１１ｂ上を走査するための８本の光ビームはいずれも４段のポリゴンミラーのうち上から２段目のポリゴンミラーに入射する。このとき、各光ビームは、シリンドリカルレンズ２１０の作用により、偏向反射面近傍に主走査方向に対応する方向に長い線像として結像する。

光偏向器２１３が等速回転すると、各光ビームは反射されて等角速度的に偏向し、レンズ２１８を透過し、光路屈曲ミラー２２４ｂにより光路を折り曲げられ、レンズ２２０ｂを透過し、光路屈曲ミラー２２７ｂにより光路を折り曲げられ感光体ドラム１１１ｂに、副走査方向に所定距離だけ分離した８個の光スポットとして集光され、感光体ドラム１１１ｂ上を主走査方向に同時に走査する。なお、図８では、便宜上、光偏向器２１３以後においては８本の光ビームを単一ビームとして示している。

なお、１つのマルチビーム光源ユニットから出射される光ビームの数を更に増やす場合に、前記導波路型光学素子３００を、導波路の方向に対して垂直に重ねて保持するような構成にしても良い。このときには、一例として図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示されるように、各出射位置が互い違いになるようにするのが良い。入射光としては、複数の独立した半導体レーザを用いても良いし、ＬＤアレイを用いても良いし、複数の半導体レーザを同一基板上に保持したものを用いても良い。複数の半導体レーザを使用する際に、半導体レーザ同士が干渉してしまうときには、入射光の位置をずらすのが良く、必要に応じて、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示されるように、導波路構造を非対称構造とするのが良い。非対称構造とする際でも、導波路の分岐角を等しくしておくことで、分岐された光のパワーを等しくすることができる。また、重ね合わせる際に、位置決め部材を用いることで、複数の導波路型光学素子間の相対的な位置合わせが簡単に実現できるだけでなく、導波路型光学素子間に空間を作り、その空間を用いて電極への配線が可能になるという利点もある。なお、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）を入射側から見た図であり、図９（Ｃ）は、図９（Ａ）を出射側から見た図である。

このように、複数のマルチビーム光源を、位置決め部材を介して導波路の方向に対して垂直に重ね合わせることで、ビームピッチの調整が簡略もしくは不要となり、低コスト化が実現できる。さらに、重ね合わせて保持しているため、経時変化の影響は、各光ビームでほぼ同一となるので、ビームピッチの経時変化が小さくなる。

また、１つのマルチビーム光源ユニットから出射される光ビームの数を更に増やす場合に、一例として図１０に示されるように、複数の前記導波路型光学素子３００を一体に形成しても良い。これにより、ビームピッチの調整が不要となり、低コスト化を図ることができる。さらに、ビームピッチの経時変化も小さく抑えることができる。

また、上記実施形態では、画像形成装置がレーザプリンタ１００の場合について説明したが、これに限らず、例えば、光走査装置１１７を備えたデジタル複写機、スキャナ、ファクシミリ、及びいわゆる複合機であっても良い。要するに、光走査装置１１７を備えた画像形成装置であれば、高品質の画像を、高速で、安定して、低コストで、形成することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成説明するための図である。 図１における光走査装置の光学系を説明するための図である。 図２におけるマルチビーム光源ユニットを説明するための図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ図３における導波路型光強度変調部の動作を説明するための図である。 図３における導波路型光束分割部の変形例を説明するための図である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ図３における導波路型光強度変調部の変形例を説明するための図である。 タンデムカラー機を説明するための概略図（その１）である。 タンデムカラー機を説明するための概略図（その２）である。 図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、それぞれ複数の導波路型光学素子を重ね合わせる場合を説明するための図である。 複数の導波路型光学素子を一体に形成する場合を説明するための図である。

符号の説明

１００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１１１…感光体ドラム（走査対象物）、１１２…帯電ローラ（転写装置の一部）、１１３…現像装置（転写装置の一部）、１１４…転写ローラ（転写装置の一部）、１１７…光走査装置、２１３…光偏向器（偏向器）、２５１…マルチビーム光源ユニット、ＬＤ…光源、３００…導波路型光学素子（光学素子）、３０１…導波路型光束分割部（光束分割部）、３０３…導波路型光強度変調部（光強度変調部の一部）、Ｐ…転写紙（転写対象物）。

Claims (18)

1. 単一の光源と；
   前記光源からの光を複数の導波路を介して複数の光ビームに分割する光束分割部と、前記複数の光ビームに対応した複数の導波路を有し、電気光学効果を利用して前記複数の光ビームの光強度をそれぞれ個別に変調できる光強度変調部とを含む光学素子と；を有するマルチビーム光源ユニット。
2. 前記光束分割部は、少なくとも１つのＹ分岐導波路を有することを特徴とする請求項１に記載のマルチビーム光源ユニット。
3. 前記光束分割部は、スラブ導波路により構成されたスターカプラ型光束分割器であることを特徴とする請求項１に記載のマルチビーム光源ユニット。
4. 前記光束分割部は、少なくとも１つの方向性結合器を有することを特徴とする請求項１に記載のマルチビーム光源ユニット。
5. 前記光強度変調部は、マッハツェンダ型光強度変調器を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のマルチビーム光源ユニット。
6. 前記光強度変調部の基板材料は、強誘電性結晶、有機非線形光学結晶及び色素がドープされたＰＭＭＡのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のマルチビーム光源ユニット。
7. 前記強誘電性結晶は、LiNbO₃、LiTaO₃、及びKTa_1-xNb_xO₃のうちのいずれかであることを特徴とする請求項６に記載のマルチビーム光源ユニット。
8. 前記有機非線形光学結晶は、ＤＡＳＴであることを特徴とする請求項６に記載のマルチビーム光源ユニット。
9. 前記光学素子は、前記複数の光ビームの各光量をそれぞれ個別に調整することができる光量調整手段を更に有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のマルチビーム光源ユニット。
10. 前記光量調整手段は、前記光強度変調部の各導波路にそれぞれ電圧を印加し、発生する電界によって前記各光量をそれぞれ個別に調整できる電界発生器であることを特徴とする請求項９に記載のマルチビーム光源ユニット。
11. 前記光学素子の少なくとも一部の導波路は、マルチモード導波路であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のマルチビーム光源ユニット。
12. 前記マルチモード導波路は、光の入射部近傍の導波路であることを特徴とする請求項１１に記載のマルチビーム光源ユニット。
13. 画像情報が含まれる複数の光ビームを偏向器で偏向しつつ走査対象物上を走査する光走査装置において、
    前記複数の光ビームは、少なくとも１つの請求項１〜１２のいずれか一項に記載のマルチビーム光源ユニットからの複数の光ビームであることを特徴とする光走査装置。
14. 前記マルチビーム光源ユニットにおける、前記複数の光ビームの各出射点は、副走査方向に対応する方向に等間隔に配置され、隣接する出射点の間隔ａ［μｍ］、副走査倍率β、画像解像度ｄ［dpi］、及び整数ｎを用いて、ａ×β＝ｎ×（１／ｄ）×２５．４×１０³の関係にあることを特徴とする請求項１３に記載の光走査装置。
15. 前記マルチビーム光源ユニットを複数備え、各マルチビーム光源ユニットの光学素子が導波路の方向に垂直に重ね合わせて保持されていることを特徴とする請求項１３に記載の光走査装置。
16. 前記マルチビーム光源ユニットを複数備え、各マルチビーム光源ユニットからの光ビームが、前記偏向器の偏向面近傍で、主走査方向に対応する方向に交差することを特徴とする請求項１３に記載の光走査装置。
17. 前記マルチビーム光源ユニットを複数備え、各マルチビーム光源ユニットの光学素子が一体化されていることを特徴とする請求項１３に記載の光走査装置。
18. 少なくとも１つの走査対象物と；
    前記少なくとも１つの走査対象物に対して複数の光を走査する少なくとも１つの請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の光走査装置と；
    前記走査対象物に形成された像を転写対象物に転写する転写装置と；を備える画像形成装置。