(57)【要約】【課題】  半導体レーザーから発した光を光導波素子内の導波路に導き、導波路から出射したマルチビームを感光材料上に導き光記録する装置において、マルチビーム本数に対応した光導波素子を提供する。【解決手段】  半導体レーザー或いは半導体レーザーアレイ（１３１，１３２）から発した光を光導波素子内の導波路（１２１、１２２）に導き、該導波路から出射したマルチビームを感光材料上に導き光記録する光記録装置において、前記光導波素子（１）は複数の導波路（１２１）が形成された導波層を複数積層してなり、複数の半導体レーザー或いは半導体レーザーアレイの少なくとも１個が異なる導波層内の対応する導波路と結合しており、それぞれの導波層から出射するマルチビームを光記録に用いる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザー或いは半導体レーザーアレイから発した光を光導波素子内の導波路に導き、該導波路から出射したマルチビームを感光材料上に導き光記録する光記録装置において、
前記光導波素子は複数の導波路が形成された導波層を複数積層してなり、複数の半導体レーザー或いは半導体レーザーアレイの少なくとも１個が異なる導波層内の対応する導波路と結合しており、それぞれの導波層から出射するマルチビームを光記録に用いることを特徴とする光記録装置。
【請求項２】
前記光導波素子はｎ層の導波層からなり、各導波層は光出射端面での導波路間隔をｐとし、前記各導波層間での導波層方向の導波路最小間隔がｐ／ｎであることを特徴とする請求項１記載の光記録装置。
【請求項３】
積層導波層の各層から出射するマルチビームは等しいビーム間隔ｐをもっており、マルチビーム斜め走査角度をθ、ある一つの導波層における導波路の数をｍとすると、導波層間の距離ｄは、ｄ＝ｍｐｓｉｎθｃｏｓθで与えられることを特徴とする請求項１記載の光記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波素子を用いた光記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンタなどの光記録装置においては高速、高解像度化を図るために、マルチビームの本数を向上させることが必要である。マルチビームの発生手段としては半導体レーザーアレイが考えられるが、半導体レーザーアレイのアレイ配列個数を、例えば、８本、１６本、あるいは３２本と増加させることは、製作コストの面から困難である。
【０００３】
また、面発光レーザーで３２本ビームを実現し、レーザプリンタに応用した例があるが、面発光レーザから出射するレーザ光の出力は小さく、高速化には限界がある。
【０００４】
マルチビームの本数向上のために、図２に示すような光導波素子１も考案されている（例えば、非特許文献１参照。）。導波路１２はポリイミド樹脂で形成されており、この導波路には半導体レーザー１６から出射するレーザー光を直接結合で導いている。導波路の光入力側１２３の配列間隔は、半導体レーザーのサイズから小さくすることはできず、数ｍｍ程度となる。レーザプリンタに使用するマルチビームのビーム間隔は、光学系をコンパクトにする必要から狭いことが望ましいので、光導波素子の光出射端１２４では、例えば２０μｍ程度と狭くしている。
【０００５】
ところで、この従来の光導波素子では、前述したように導波路の光入力側１２３の配列間隔が大きいために、ビーム本数を向上させると導波素子基板が大きくなる問題があった。例えば、導波路の光入力側１２３の配列間隔を５ｍｍとすると、導波路本数３２本では一辺１６０ｍｍ以上の導波路基板が必要なことになり、作成が困難で、且つ製作コストも高いものとなる。
【０００６】
【非特許文献１】OPTICAL REVIEW Vol. 10, No.6 (2003) p.544-548
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体レーザーから発した光を光導波素子内の導波路に導き、導波路から出射したマルチビームを感光材料上に導き光記録する装置において、多数本のマルチビームの発生を可能とする光導波素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題をかいけつするため、本発明は、半導体レーザー或いは半導体レーザーアレイから発した光を光導波素子内の導波路に導き、該導波路から出射したマルチビームを感光材料上に導き光記録する光記録装置において、前記光導波素子は複数の導波路が形成された導波層を複数積層してなり、複数の半導体レーザー或いは半導体レーザーアレイの少なくとも１個が異なる導波層内の対応する導波路と結合しており、それぞれの導波層から出射するマルチビームを光記録に用いることを特徴とする。
【０００９】
また、前記光導波素子はｎ層の導波層からなり、各導波層は光出射端面での導波路間隔をｐとし、前記各導波層間での導波層方向の導波路最小間隔がｐ／ｎであることを特徴とする。
【００１０】
さらに、積層導波層の各層から出射するマルチビームは等しいビーム間隔ｐをもっており、マルチビーム斜め走査角度をθ、ある一つの導波層における導波路の数をｍとすると、導波層間の距離ｄは、ｄ＝ｍｐｓｉｎθｃｏｓθで与えられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
光導波素子の導波層を多層にすることで、多い本数のマルチビームを発生させる場合にもコンパクトな大きさで実現可能であり、高速、高解像度で光記録可能な装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図３に、本発明で用いる半導体レーザーアレイ１３の模式図を示す。半導体レーザーアレイでは、レーザー発光部１５が集積されてアレイ状に形成されており、各発光部からはレーザー光１４が発光する。なお、レーザー発光部の配列間隔は、２００μｍ程度のものから１６μｍのものまで様々ある。
【００１３】
図４に、半導体レーザーアレイを２個用いた本発明の光導波素子を示す。２個の半導体レーザーアレイ１３１，１３２から出射するレーザー光は、２層からなる導波層内のそれぞれの導波路に直接結合される。すなわち、半導体レーザーアレイ１３１は１層目の導波路１２１に結合しており、半導体レーザーアレイ１３２は２層目の導波路１２２（図５に示す）に結合している。
【００１４】
図５は、光導波素子１の光出射端面を示す。この本発明の実施例では２個の導波層内それぞれの導波路１２１、１２２は光出射端面で等しい間隔ｐ、例えば１５μｍで配列されている。第１層目と第２層目間の最小の導波路間の間隔もｐで設定されている。この実施例の場合、導波層間の距離ｄは適当に設定してよく、例えば２０μｍで良い。
【００１５】
図１に、図５に示した光導波素子１を用いてレーザプリンタに応用した実施例を示す。光導波素子１から出射したマルチビームはコリメータレンズ２で平行光とし、テレセントリックに配置してレンズ系３，４によりビーム径を拡大するとともに、マルチビームがポリゴンミラー６付近で交差するようにする。円筒レンズ５はポリゴンミラー面倒れ補正機能を付与するためのものである。７は走査レンズである。感光ドラム８上のマルチビーム９は走査方向１０に垂直になるように設定されている。
【００１６】
図６は、感光ドラム上のマルチビームが走査される様子を示したものである。光導波素子の第１層の導波路からのマルチビームと、第２層の導波路からのマルチビームは、等しい走査線間隔の光走査線を形成させることができる。コンピュータからの信号でレーザ光を点滅させることにより、光記録あるいは印刷が可能となる。
【００１７】
図７に、図４で示した光導波素子１の別の実施例である光出射端面を示す。この実施例では、１層目と２層目の導波路各々が導波層方向に間隔ｐで配列されていることは図５による実施例と同じである。
【００１８】
感光ドラム上でマルチビームによる走査線がマルチビーム配列方向に斜め角度θに設定させているとする。この場合、１層目の導波路によるマルチビームと２層目の導波路によるマルチビームが走査方向に垂直な方向に一致させると、光記録する場合のデータ信号の同期が容易になる。すなわち、図７において走査方向に垂直な線Ｌ上に２層の導波路のそれぞれ１個があるようにする。このように設定するには、ある一つの導波層における導波路の数をｍとすると、２層間の間隔ｄを次式のように設定すると良い。
ｄ＝ｍｐｓｉｎθｃｏｓθ
図８に、上記のように設定した光導波素子による感光ドラム上での光走査線の状況を示す。各導波層での導波路からのビーム間隔はｐｉとしている。このようにマルチビーム斜め走査方法を適用することによりビーム間隔ｐｉが大きい場合、すなわち、導波路間隔ｐが大きい場合でも、感光ドラム上の走査線間隔はｐｉｓｉｎθと密に設定することが可能となる。
【００１９】
また、異なる導波層の導波路から出射するビームでも走査方向に垂直な線Ｌｉ上にあるために印刷データのタイミングの同期が容易になる。導波路はポリイミド樹脂で作成したもので良い。あるいは基板をシリカとし導波路にはシリカにゲルマニウムあるいはチタンを０．３％ドープしたものでも作成できる。
【００２０】
図９は、図５に示した光導波素子の発展させた構成のものを示す。導波層は３層からなり、それぞれの導波層内の導波路間隔は等しい間隔ｐである。導波路の位置は隣り合う層間で導波層方向にｐ／３ずらしてある。
【００２１】
図１０に、この光導波素子で感光ドラム上に矢印方向に光走査した例を示す。Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３はそれぞれ１層目、２層目、３層目の導波層からのマルチビームであり、感光ドラム上に等しい間隔で光走査が実現可能である。なお、図では、３層の導波層の場合を示したが、ｎ層であれば導波層間の導波層方向の最小配置ずれをｐ／ｎに設定すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例であるレーザプリンタの模式図である。
【図２】従来の光導波素子を示す模式図である。
【図３】半導体レーザーアレイの模式図である。
【図４】本発明の一実施例である光導波素子の模式図である。
【図５】本発明の一実施例である光導波素子の光出力端面の模式図である。
【図６】図５に示した光導波素子による感光ドラム上での光走査線を示す図である。
【図７】本発明の一実施例である光導波素子の光出力端面の模式図である。
【図８】図７に示した光導波素子による感光ドラム上での光走査線を示す図である。
【図９】本発明の一実施例である３層構造の光導波素子の模式図である。
【図１０】図９に示した光導波素子による感光ドラム上での光走査線を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…光導波素子、２…コリメータレンズ、３…レンズ、４…レンズ、５…円筒レンズ、６…ポリゴンミラ−、７…走査レンズ、８…感光ドラム、９…感光ドラム上のマルチビーム、１０…光走査方向、１１…光検知器、１２１…１層目の導波路、１２２…２層目の導波路、１２３、１２４…導波路、１３…半導体レーザーアレイ、１３１、１３２…半導体レーザーアレイ、１５…半導体レーザーアレイの発光部、１６…半導体レーザーである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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