(57)【要約】【課題】セラミックパッケージに複数の発光素子または受光素子が設置されている信頼性が高く、また、高い歩留りの光学ユニットを提供する。【解決手段】セラミックパッケージに複数の受発光素子が設置されている光学モジュールを有する光学ユニットの製造方法において、前記セラミックパッケージの側面部分のうちの２つの側面部分を製造用の治具における２つの接触部分に各々接触させる工程と、前記製造用の治具の接触部分を基準に、前記セラミックパッケージの所定の領域に、前記複数の受発光素子を設置する工程と、前記複数の受発光素子と前記セラミックパッケージに形成された配線部とをボンディングワイヤにより接続する工程と、を有し、前記複数の受発光素子を設置する工程においては、前記２つの接触部分のいずれか一方と、前記複数の受発光素子のうちの１つのものとの間に、前記複数の受発光素子のうち他のものが設置されることを特徴とする光学ユニットの製造方法を提供することにより上記課題を解決する。【選択図】図１２
2013131509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックパッケージに複数の受発光素子が設置されている光学モジュールを有する光学ユニットの製造方法において、
前記セラミックパッケージの側面部分のうちの２つの側面部分を製造用の治具における２つの接触部分に各々接触させる工程と、
前記製造用の治具の接触部分を基準に、前記セラミックパッケージの所定の領域に、前記複数の受発光素子を設置する工程と、
前記複数の受発光素子と前記セラミックパッケージに形成された配線部とをボンディングワイヤにより接続する工程と、
を有し、前記複数の受発光素子を設置する工程においては、前記２つの接触部分のいずれか一方と、前記複数の受発光素子のうちの１つのものとの間に、前記複数の受発光素子のうち他のものが設置されることを特徴とする光学ユニットの製造方法。
【請求項２】
前記複数の受発光素子は、発光素子と受光素子とを有するものであって、
前記複数の受発光素子を設置する工程においては、前記２つの接触部分のいずれか一方と前記発光素子との間に、前記受光素子が設置されることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニットの製造方法。
【請求項３】
前記ボンディングワイヤにより接続する工程の後、前記製造用の治具における接触部分を基準に、前記受発光素子の受発光面側に透明板材を設置することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学ユニットの製造方法。
【請求項４】
前記製造用の治具における２つの接触部分において接触していた前記セラミックパッケージの２つの側面部分を、前記光学ユニットにおける所定の２つの接触面に接触させて、前記セラミックパッケージを設置することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学ユニットの製造方法。
【請求項５】
前記セラミックパッケージは、前記複数のセラミックパッケージが形成されているものを割ることにより作製されるものであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学ユニットの製造方法。
【請求項６】
前記セラミックパッケージは、略正方形または略長方形であって、
前記製造用の治具における接触部分と接触している前記セラミックパッケージの２つの側面部分は、隣接していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学ユニットの製造方法。
【請求項７】
セラミックパッケージと、
前記セラミックパッケージの側面部分のうちの２つの側面部分を製造用の治具における２つの接触部分に各々接触させて設置された複数の受発光素子と、
前記受発光素子と、前記セラミックパッケージに形成された配線部とを接続するボンディングワイヤと、
を有し、前記セラミックパッケージの２つの側面部分を製造用の治具の接触部分に接触させた状態において、前記２つの接触部分のいずれか一方と、前記複数の受発光素子のうちの１つのものとの間に、前記複数の受発光素子のうち他のものが設置されており、
前記製造用の治具における２つの接触部分に接触していた前記セラミックパッケージの側面部分のうちの２つの側面部分は、前記光学ユニットにおける所定の２つの接触面に接触していることを特徴とする光学ユニット。
【請求項８】
前記複数の受発光素子は、発光素子と受光素子とを有するものであって、
前記２つの接触部分のいずれか一方と前記発光素子との間に、前記受光素子が設置されることを特徴とする請求項７に記載の光学ユニット。
【請求項９】
光によって被走査面を走査する光走査装置であって、
請求項７または８に記載の面発光レーザモジュールを有する光源と、
前記光源からの光を偏向する光偏向部と、
前記光偏向部により偏向された光を前記被走査面上に集光する走査光学系と、
を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
像担持体と、
前記像担持体に対して画像情報に応じて変調された光を走査する請求項９に記載の光走査装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ユニットの製造方法、光学ユニット、光走査装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、多色画像形成装置においては、より高精細な画像品質が求められている。このため、高速化が年々進み、オンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷に用いられるようになりつつある。具体的には、面発光レーザを２次元的に配列した構成の２次元アレイ素子を用いることにより、感光体上での副走査間隔を記録密度の１／ｎにすることができ、単位画素をｎ×ｍの複数ドットのマトリクス構成を形成することができる。（例えば、特許文献１及び２）
【０００３】
また、面発光レーザ素子を含め一般的に半導体レーザ素子等を有した光学系では、戻り光、即ち、レンズやカバーガラスからの反射光が光を出射した光がレーザ素子に戻って入射してしまう場合があり、このような場合にはレーザ素子の光量変動が生じてしまう。このため、光量変動を防ぐためカバーガラスを傾斜させた構造のものが開示されている。（例えば、特許文献３及び４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、面発光レーザが２次元的に配列されている面発光レーザアレイ等の面発光レーザ素子の場合では電極数も多く、一般的な半導体レーザ等に用いられているキャンパッケージ等の筐体に入れようとすると、筐体の形状が大きくなってしまう。このため、面発光レーザアレイチップを設置するための筐体としては、セラミックスにより形成された凹状のセラミックパッケージとカバーガラスとを組み合わせた構造のものが考え出され、更には、凹状のセラミックパッケージの内部に受光素子を設置する構造のものが考え出された。
【０００５】
このような凹状のセラミックパッケージとカバーガラスとを組み合わせた構造の筐体に、面発光レーザアレイチップ及び受光素子を設置する場合には、面発光レーザアレイが形成されている面発光レーザアレイチップ等をセラミックパッケージの凹状の底部に固定し、この後、面発光レーザアレイチップに設けられた電極とセラミックパッケージの凹状の底部に設けられた電極とをワイヤボンディングにより接続することにより行われる。尚、カバーガラスは、この後、凹状のセラミックパッケージの上部に設置される。
【０００６】
この際、面発光レーザアレイチップと受光素子との相対的な位置関係、また、面発光レーザアレイチップ及び受光素子とカバーガラスとの相対的な位置関係が重要となる。ところで、セラミックパッケージに、面発光レーザアレイチップ及び受光素子を設置する場合には、セラミックパッケージの外部の側壁等を基準として設置している。一方、面発光レーザアレイチップ及び受光素子は電気により動作等がなされる素子であるため、ワイヤボンディングによる接続が行なわれるが、ワイヤボンディングにおいては、セラミックパッケージに形成されている配線を画像認識により認識し、認識された配線等に基づきボンディングワイヤにより接続する。
【０００７】
また、一般的に、セラミックパッケージは、複数のセラミックパッケージの形成されている基板を割ることにより作製されている。従って、割られることにより作製されたセラミックパッケージの側面部分には凹凸が形成されているため、この側面部分を基準に発光素子である面発光レーザアレイチップ及び受光素子等を設置すると、これらの素子等はセラミックパッケージの所望の位置に設置されない場合がある。この場合、ワイヤボンディングを行う工程においては、所望のボンディングワイヤによる接続を行なうことができない場合や、面発光レーザアレイチップ又は受光素子を破壊してしまう場合がある。尚、セラミックパッケージの側面部分を所望の形状となるように形成する方法としては、セラミックパッケージをダイシングによる切断する方法、又は、割った後のセラミックパッケージの側面部分を研磨する方法が考えられるが、いずれの方法も多大な時間と費用を要するため現実的ではない。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、セラミックパッケージに複数の発光又は受光素子が設置された光学ユニットにおいて、信頼性が高く、また、高い歩留りで製造することのできる光学ユニットの製造方法及び光学ユニットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、セラミックパッケージに複数の受発光素子が設置されている光学モジュールを有する光学ユニットの製造方法において、前記セラミックパッケージの側面部分のうちの２つの側面部分を製造用の治具における２つの接触部分に各々接触させる工程と、前記製造用の治具の接触部分を基準に、前記セラミックパッケージの所定の領域に、前記複数の受発光素子を設置する工程と、前記複数の受発光素子と前記セラミックパッケージに形成された配線部とをボンディングワイヤにより接続する工程と、を有し、前記複数の受発光素子を設置する工程においては、前記２つの接触部分のいずれか一方と、前記複数の受発光素子のうちの１つのものとの間に、前記複数の受発光素子のうち他のものが設置されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、セラミックパッケージと、前記セラミックパッケージの側面部分のうちの２つの側面部分を製造用の治具における２つの接触部分に各々接触させて設置された複数の受発光素子と、前記受発光素子と、前記セラミックパッケージに形成された配線部とを接続するボンディングワイヤと、を有し、前記セラミックパッケージの２つの側面部分を製造用の治具の接触部分に接触させた状態において、前記２つの接触部分のいずれか一方と、前記複数の受発光素子のうちの１つのものとの間に、前記複数の受発光素子のうち他のものが設置されており、前記製造用の治具における２つの接触部分に接触していた前記セラミックパッケージの側面部分のうちの２つの側面部分は、前記光学ユニットにおける所定の２つの接触面に接触していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、セラミックパッケージに複数の発光素子または受光素子が設置されている光学ユニットにおいて、信頼性が高く、また、高い歩留りの光学ユニットを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】面発光レーザモジュールの説明図
【図２】面発光レーザモジュールの斜視図
【図３】面発光レーザモジュールの断面図
【図４】セラミックパッケージの製造方法の説明図（１）
【図５】セラミックパッケージの製造方法の説明図（２）
【図６】セラミックパッケージの説明図
【図７】セラミックパッケージを用いた光学ユニットの製造方法の説明図（１）
【図８】セラミックパッケージを用いた光学ユニットの製造方法の説明図（２）
【図９】第１の実施の形態における光学ユニットの製造方法の工程図（１）
【図１０】第１の実施の形態における光学ユニットの製造方法の工程図（２）
【図１１】第１の実施の形態における光学ユニットの製造方法の工程図（３）
【図１２】第１の実施の形態における光学ユニットの製造方法の工程図（４）
【図１３】第１の実施の形態における光学ユニットの製造方法の説明図（１）
【図１４】第１の実施の形態における光学ユニットの製造方法の説明図（２）
【図１５】第１の実施の形態における光学ユニットの製造方法の説明図（３）
【図１６】第１の実施の形態における光学ユニットの構成図（１）
【図１７】第１の実施の形態における光学ユニットの構成図（２）
【図１８】第１の実施の形態における光学ユニットの説明図
【図１９】第１の実施の形態における光学ユニットの構成図（３）
【図２０】第２の実施の形態におけるマルチビーム走査装置の構成図（１）
【図２１】第２の実施の形態におけるマルチビーム走査装置の構成図（２）
【図２２】第２の実施の形態における画像形成装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態について説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１４】
〔第１の実施の形態〕
最初に、セラミックパッケージについて説明する。画像形成装置等に搭載される光学ユニットは、図１から図３に示されるような、面発光レーザモジュール９１０を有している。この面発光レーザモジュール９１０には、セラミックパッケージ９２０に形成されている凹状の底面９２１に、面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER：ＶＣＳＥＬ）素子９３０及び不図示の受光素子等が設置されている。また、セラミックパッケージ９２０の凹状の底面９２１には、配線９２２が形成されており、面発光レーザ素子９３０及び受光素子における接続端子と不図示のボンディングワイヤにより接続されている。また、面発光レーザ素子９３０の光の出射方向側には、セラミックパッケージ９２０を覆うように透明な板状のカバーガラス９４０が設置されている。尚、図１は、面発光レーザモジュール９１０の分解した斜視図であり、図２は、面発光レーザモジュールの斜視図であり、図３は、図２における破線２Ａ−２Ｂにおいて切断した断面図である。
【００１５】
ところで、このような面発光レーザモジュール９１０に用いられるセラミックパッケージ９２０は、略正方形の形状のセラミックスにより形成されている。このようなセラミックパッケージ９２０を形成する工程は、図４（ａ）に示すように、分離される前の複数のセラミックパッケージ９２０が形成されているセラミック基板９５０を割ることにより、各々のセラミックパッケージ９２０に分離し作製する。このため、各々のセラミックパッケージ９２０に分離するための分離ラインに沿って複数の開口部９５１が形成されており、セラミック基板９５０を複数の開口部９５１の形成されている分離ラインに沿って割ることにより、図４（ｂ）に示すように、各々のセラミックパッケージ９２０ごとに分離することができる。このようにして、セラミックパッケージ９２０は作製されるが、セラミック基板９５０等を割ることにより形成されるものであるため、形成されたセラミックパッケージ９２０の外側の側面部分は、図４（ｃ）に示すように、直線的に形成されるのではなく、後述する図５等に示されるように、側面部分は凹凸を有しており、分離ラインよりも出っ張っている出っ張った部分９５２が形成される。具体的には、図４（ｂ）等に示されるように、複数の開口部９５１に沿って直線的に割れるのではなく、図５に示されるように、開口部９５１間は歪な凹凸の形状で割れる。即ち、セラミックパッケージ９２０の側面部分は直線的ではなく、凹凸のある歪な形状となる。
【００１６】
ところで、上述したように、光学ユニットにセラミックパッケージ９２０を有する面発光レーザモジュール９１０を設置する際には、セラミックパッケージ９２０の側面部分を光学ユニットの所定の接触面に接触させた状態で設置する。従って、光学ユニットを製造する工程においても、発光素子である面発光レーザ素子９３０及び受光素子が光学ユニットにおいて所定の位置となるように、発光素子である及び受光素子をセラミックパッケージ９２０に設置している。具体的には、光学ユニットにセラミックパッケージ９２０を有する面発光レーザモジュール９１０を設置する場合と同様に、セラミックパッケージ９２０の側面部分を製造用の治具の所定の接触面に接触させて、位置合せを行なった後、セラミックパッケージ９２０に発光素子及び受光素子を設置する。尚、本実施の形態では、製造用の治具の所定の接触面に接触するセラミックパッケージ９２０の側面部分を接触側面と記載する場合がある。
【００１７】
また、光学ユニットを製造する工程においては、面発光レーザ素子９３０等の発光素子及びフォトダイオード等の受光素子は、駆動電圧等の印加や電気信号の出力のため、セラミックパッケージ９２０の底面９２１に設けられた配線９２２とボンディングワイヤにより電気的に接続する必要がある。この際行われるワイヤボンディングでは、セラミックパッケージ９２０の底面９２１に設けられた配線９２２を画像認識により識別し、識別された配線等の位置に基づきワイヤボンディングが行なわれる。従って、セラミックパッケージ９２０に発光素子である面発光レーザ素子９３０及び受光素子等を設置する場合における基準位置と、ワイヤボンディングを行なう場合における基準位置とが異なっている。よって、ワイヤボンディングを行なう工程において、ワイヤボンディング装置におけるキャピラリが受光素子と接触し、受光素子を破壊等してしまう場合がある。
【００１８】
このことをより詳細に説明する。図５に示すように、セラミックパッケージ９２０の側面部分が歪な割れ方で形成される場合、通常は分離ラインよりも出っ張った部分９５２が存在している。セラミックパッケージ９２０の側面部分を製造用の治具や光学ユニットの設置面等となる接触面に接触させた場合、この出っ張った部分９５２が、製造用の治具や光学ユニットの設置面等と接触する。具体的には、図６に示すように、セラミックパッケージ９２０の側面部分における出っ張った部分９５２が、製造用の治具の接触面９６０Ａ及び９６０Ｂと接触するため、面発光レーザ素子９３０及び受光素子等を設置する際の基準位置が、セラミックパッケージ９２０ごとにずれてしまう。尚、セラミックパッケージ９２０は略正方形状に形成されており、製造用の治具や光学ユニットの設置面等と接触させる際には、セラミックパッケージ９２０における略正方形または略長方形の２辺となる側面部分において接触しているものとする。
【００１９】
ここで、図７に示す場合について考える。具体的には、セラミックパッケージ９２０における隣接する２辺が、製造用の治具９６０の２つの接触面９６０Ａ及び９６０Ｂと接触しており、面発光レーザモジュール９１０に設置される受光素子９３１は、製造用の治具の接触面９６０Ｂに対し、面発光レーザ素子９３０よりも離れた位置に設置されている場合について考える。尚、図７では、セラミックパッケージ９２０にはカバーガラス９４０を有するフレーム９４１が接合板９４２を介して接合される状態のものを示している。また、図７（ａ）は、この状態における面発光レーザモジュール９１０の上面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）における一点鎖線７Ａ−７Ｂにおいて切断した断面図である。
【００２０】
図７に示すようにセラミックパッケージ９２０が製造用の治具９６０に設置されている状態において、例えば、図８（ａ）に示すように、理想的に分離ラインに沿って割られている場合には、発光素子である面発光レーザ素子９３０及び受光素子９３１は、セラミックパッケージ９２０の所望の位置に設置される。従って、セラミックパッケージ９２０の底面に形成された不図示の配線と発光素子である面発光レーザ素子９３０とをボンディングワイヤ９７０により接続する際には、配線を画像認識により識別し、識別された配線等の位置に基づきワイヤボンディングが行なわれるので、ワイヤボンディング装置におけるキャピラリ９７１が受光素子９３１に接触することはない。
【００２１】
また、図８（ｂ）に示すように、セラミックパッケージ９２０の側面における出っ張った部分９５２が僅かである場合、設置される発光素子である面発光レーザ素子９３０及び受光素子９３１に対するセラミックパッケージ９２０の位置は、矢印Ａに示す方向に僅かにずれた位置となる。この場合においては、ずれが僅かであるため、図８（ａ）の場合と同様に、セラミックパッケージ９２０の底面に形成された不図示の配線と発光素子である面発光レーザ素子９３０とをボンディングワイヤ９７０により接続する際には、配線を画像認識により識別し、識別された配線等の位置に基づきワイヤボンディングが行なわれるので、ワイヤボンディング装置におけるキャピラリ９７１が受光素子９３１に接触することはない。
【００２２】
しかしながら、図８（ｃ）に示すように、セラミックパッケージ９２０の側面における出っ張った部分９５２が大きい場合、設置される発光素子である面発光レーザ素子９３０及び受光素子９３１に対するセラミックパッケージ９２０の位置は、矢印Ａに示す方向に大きくずれた位置となる。このため、セラミックパッケージ９２０の底面に形成された不図示の配線と発光素子である面発光レーザ素子９３０とをボンディングワイヤ９７０により接続する際には、配線を画像認識により識別し、識別された配線等の位置に基づきワイヤボンディングが行なわれるので、ワイヤボンディング装置におけるキャピラリ９７１が受光素子９３１に接触し、受光素子９３１を破壊等してしまう。このように、受光素子９３１が破壊等されると、面発光レーザモジュールとしては不良となるため、歩留り等が低下しコストアップの要因となる。
【００２３】
（光学ユニットの製造方法）
次に、図９〜図１２に基づき、本実施の形態における光学ユニットの製造方法について説明する。
【００２４】
最初に、図９に示すように、略正方形または略長方形状のセラミックパッケージ２０の隣接する２つの側面部分を製造用の治具６０の接触面６０Ａ及び６０Ｂと接触させる。本実施の形態では、セラミックパッケージ２０における側面部分のうち、製造用の治具６０の接触面６０Ａ及び６０Ｂと接触している側面を各々セラミックパッケージ２０における接触側面２０Ａ及び２０Ｂと記載する場合がある。セラミックパッケージ２０において凹状に形成された部分には、後述する発光素子である面発光レーザ素子３０が設置される底面部２１及び受光素子３１が設置される段部２２が形成されており、更に、発光素子である面発光レーザ素子３０等における不図示の接続端子とボンディングワイヤにより接続される配線部２３が形成されている。尚、本実施の形態においては、セラミックパッケージ２０において、段部２２は底面部２１よりも高い位置に形成されている。また、図９（ａ）は、この状態におけるセラミックパケージ２０の上面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）における一点鎖線９Ａ−９Ｂにおいて切断した断面図である。
【００２５】
次に、図１０に示すように、セラミックパッケージ２０において凹状に形成された底面部２１に発光素子である面発光レーザ素子３０を設置（搭載）し、段部２２に受光素子３１を設置（搭載）する。この際、受光素子３１は、製造用の治具６０と面発光レーザ素子３０との間となる位置、具体的には、図１０に示す場合では、製造用の治具６０における接触面６０Bと面発光レーザ素子３０との間に受光素子３１を設置する。面発光レーザ素子３０及び受光素子３１を設置する工程においては、製造用の治具６０を基準に、即ち、製造用の治具６０の接触面６０Ａ及び６０Ｂを基準に、面発光レーザ素子３０及び受光素子３１が設置される。このため、セラミックパッケージ２０の側面部分における凹凸の程度に応じて、面発光レーザ素子３０及び受光素子３１が設置される位置は、面発光レーザモジュール１０ごとに若干異なる位置となる。しかしながら、面発光レーザ素子３０及び受光素子３１は、ともに製造用の治具６０の接触面６０Ａ及び６０Ｂを基準に設置されているため、面発光レーザ素子３０と受光素子３１との相対的な位置関係は、光学ユニットごとに異なることはなく、略同じとなる。即ち、面発光レーザ素子３０と受光素子３１との相対的な位置は、セラミックパッケージ２０の側面部分の凹凸の程度に依存することなく相対的に同じ位置に設置することができる。ここで、面発光レーザ素子３０及び受光素子３１はダイボンド等により、底面部２１及び段部２２に接合することにより設置する。尚、図１０（ａ）は、この状態におけるセラミックパケージ２０の上面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における一点鎖線１０Ａ−１０Ｂにおいて切断した断面図である。
【００２６】
次に、図１１に示すように、セラミックパッケージ２０の底面部２１に設置された面発光レーザ素子３０とセラミックパッケージ２０に形成された配線部２３とをボンディングワイヤ２４により接続する。具体的には、ボンディングワイヤ２４による接続は、配線部２３等を画像認識により配線部２３等の位置を認識し、認識された配線部２３等を基準に、配線部２３と面発光レーザ素子３０に形成された不図示の端子部とをボンディングワイヤ２４により接続する。尚、図１１（ａ）は、この状態におけるセラミックパケージ２０の上面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における一点鎖線１１Ａ−１１Ｂにおいて切断した断面図である。
【００２７】
次に、図１２に示すように、斜めに設置された透明板材であるカバーガラス４０を有するフレーム４１をパッケージ２０に、接合板４２を介して接合する。この際、フレーム４１は、製造用の治具６０を基準に、即ち、製造用の治具６０の接触面６０Ａ及び６０Ｂを基準に設置する。このため、セラミックパッケージ２０の側面部分における凹凸の程度に応じて、セラミックパッケージ２０に対するフレーム４１が設置される位置は、面発光レーザモジュールごとに若干異なる位置に設置される。しかしながら、面発光レーザ素子３０及び受光素子３１は、製造用の治具６０の２つの接触部分である接触面６０Ａ及び６０Ｂを基準に設置されており、フレーム４１も製造用の治具６０の接触面６０Ａ及び６０Ｂを基準に設置される。従って、面発光レーザ素子３０及び受光素子３１とフレーム４１におけるカバーガラス４０との相対的な位置関係は、光学ユニットごとに異なることはなく、同じにすることができる。尚、図１２（ａ）は、この状態におけるセラミックパケージ２０の上面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）における一点鎖線１２Ａ−１２Ｂにおいて切断した断面図である。
【００２８】
次に、本実施の形態における製造方法において、図１１に示すワイヤボンディングの工程について、より詳細に説明する。
【００２９】
例えば、図１３（ａ）に示すように、理想的に分離ラインに沿って割られている場合には、発光素子である面発光レーザ素子３０及び受光素子３１は、セラミックパッケージ２０の所望の位置に設置される。従って、セラミックパッケージ２０に形成された配線部２３と発光素子である面発光レーザ素子３０とをボンディングワイヤ２４により接続する際には、配線を画像認識により識別し、識別された配線等の位置に基づきワイヤボンディングが行なわれるので、ワイヤボンディング装置におけるキャピラリ７１が受光素子３１に接触することはない。
【００３０】
また、図１３（ｂ）に示すように、セラミックパッケージ２０の側面部分における理想的に分離ラインよりも出っ張った部分が僅かである場合、設置される発光素子である面発光レーザ素子３０及び受光素子３１に対するセラミックパッケージ２０の相対的な位置は、矢印Ｂに示す方向に僅かにずれた位置となる。この場合は、受光素子３１がキャピラリ７１より離れる方向にずれるため、図１３（ａ）の場合と同様に、セラミックパッケージ２０に形成された配線部２３と発光素子である面発光レーザ素子３０とをボンディングワイヤ２４により接続する際には、配線を画像認識により識別し、識別された配線等の位置に基づきワイヤボンディングが行なわれるので、ワイヤボンディング装置におけるキャピラリ７１が受光素子３１に接触することはない。
【００３１】
また、図１３（ｃ）に示すように、セラミックパッケージ２０の側面部分における理想的に分離ラインよりも出っ張った部分が大きい場合、設置される発光素子である面発光レーザ素子３０及び受光素子３１に対するセラミックパッケージ２０の相対的な位置は、矢印Ｂに示す方向に大きくずれた位置となる。しかしながら、この場合においても、受光素子３１がキャピラリ７１より離れる方向にずれるため、図１３（ａ）の場合と同様に、セラミックパッケージ２０に形成された配線部２３と発光素子である面発光レーザ素子３０とをボンディングワイヤ２４により接続する際には、配線を画像認識により識別し、識別された配線等の位置に基づきワイヤボンディングが行なわれるので、ワイヤボンディング装置におけるキャピラリ７１が受光素子３１に接触することはない。
【００３２】
よって、本実施の形態における製造方法では、面発光レーザ素子３０と配線部２３におけるワイヤボンディングの工程において、受光素子３１が破壊等されることはないため、製造される光学ユニットの歩留りを向上させることができる。
【００３３】
次に、本実施の形態における製造方法において、図１２に示すカバーガラス４０を有するフレーム４１をセラミックパッケージ２０に接合する工程について、図１４に基づき、より詳細に説明する。上述したように、カバーガラス４０を有するフレーム４１は、製造用の治具６０の接触面６０Ａ及び６０Ｂを基準に位置合せのなされているセラミックパッケージ２０に設置される。具体的には、図１４に示すように、フレーム４１における２つの側面部分を製造用の治具６０の接触面６０Ｃ及び６０Ｄを接触させて、フレーム４１の位置合せを行なった後、図１５に示すようなフレーム４１を吸引する吸引治具７２によりフレーム４１を吸引し、フレーム４１をセラミックパッケージ２０の所定に位置に設置する。このようにして設置されるフレーム４１の設置位置は、製造用の治具６０の接触面６０Ａ及び６０Ｂを基準として設置されるため、面発光レーザ素子３０及び受光素子３１に対し、所望の位置に設置することができる。この後、接合板４２を介し、シーム溶接により接合することにより、セラミックパッケージ２０にフレーム４１を接合することができる。尚、フレーム４１は外形が略正方形の形状となるように形成されている。尚、図１４（ａ）は、この状態における上面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）における一点鎖線１４Ａ−１４Ｂにおいて切断した断面図であり、図１４（ｃ）は、図１４（ａ）における一点鎖線１４Ｃ−１４Ｄにおいて切断した断面図である。
【００３４】
本実施の形態では、製造用の治具６０には２つの接触面６０Ａ及び６０Ｂが形成されている場合について説明したが、どちらか一方がセラミックパッケージ２０の側面部分と面又は線状に接触させることができるものであれば、他方は、ピン等の点接触させるものにより形成してもよい。また、上記説明では、発光素子と受光素子の場合について説明したが、複数の発光素子同士または、複数の受光素子同士の場合についても適用することができる。本実施の形態では、光学素子または受光素子のことを受発光素子と記載する場合があり、複数の受発光素子には、複数の受光素子、複数の発光素子、受光素子と発光素子との組み合わせのものが含まれるものとする。
【００３５】
この後、セラミックパッケージ２０に面発光レーザ素子２０及びフレーム４１等が搭載された面発光レーザモジュールを製造用の治具６０より取り外し、この面発光レーザモジュールを光学ユニットの所定の位置に設置する。この際、セラミックパッケージ２０において、製造用の治具６０の接触面６０Ａ及び６０Ｂと接触していた２つの側面部分が、光学ユニットにおける所定の接触面と接触するように面発光レーザモジュールを設置することにより、光学ユニットを製造することができる。
【００３６】
（光学ユニット）
次に、図１６〜図１９に基づき本実施の形態における光学ユニットについて説明する。本実施の形態における光学ユニットにおいて、面発光レーザモジュール１０を構成する面発光レーザアレイからの複数の光ビームは、カップリングレンズ６０２のＸ、Ｙ、Ｚ方向の配置調整によって、カップリングレンズ６０２の光軸に直交する面内(ＹＺ平面)において光軸に対して各発光源が対称に配列するように、また、各発光源からのビームが平行光束となるように調整され、出射される。
【００３７】
アパーチャーミラー６０３は板状に形成され、光軸と略直交するように配備される。中央部には光束径よりも小さい径の開口が設けられ、開口を通過した光束はカップリングレンズ及び、光束分割プリズム７０８を介し図示していないポリゴンミラーへと向かう。尚、光束分割プリズム７０８は、ハーフミラー面６４１とミラー面６４２により構成されている。
【００３８】
制御基板６０６には上記発光源の発光出力を一定に保持するパワー制御回路や画像情報に応じて発光源を各々変調する駆動回路が形成され、カップリングレンズ６０２とともに一体的に保持され、光学ユニットを構成する。
【００３９】
また、本実施の形態における光学ユニットは、カップリングレンズ６０２を保持するホルダ部材６０８と、面発光レーザモジュール１０を実装した制御基板６０６を保持するベース部材６０７とをカップリングレンズ６０２の光軸に直交する基準面で接合し、ねじ締結することで一体化した構成としている。
【００４０】
ベース部材６０７とホルダ部材６０８とは、本実施の形態では、いずれもアルミダイキャストにより形成しているが、略同一の熱膨張係数であれば別材質であってもよい。ベース部材６０７には上記した面発光レーザモジュール１０における面発光レーザアレイからのビーム強度を検出するためのアパーチャーミラー６０３等が配備される。
【００４１】
また、本実施の形態における光学ユニットは、板金で成型された付勢部材６０９の板ばね部６２０により制御基板６０６裏側から押圧するとともに、３点のアンカー部（折り曲げ部）６１８を制御基板６０６の穴６１９に嵌合して制御基板６０６を図示していない基準面に寄せ組みすることで、ベース部材６０７に対する面発光レーザモジュール１０における面発光レーザアレイの位置決めがなされる。
【００４２】
ベース部材６０７には、３箇所のスタッド６１６が形成され、制御基板６０６に開けた貫通穴６１７を貫通して、スタッド６１６に付勢部材６０９をネジで締結することで、制御基板６０６を支持する。付勢部材６０９にて制御基板６０６を裏側から押圧しており、制御基板６０６をベース部材６０７等に直接締結しない構成なので、制御基板６０６に負荷をかけずに確実に、ベース部材６０７に面発光レーザモジュール１０を構成する面発光レーザアレイを位置決め、支持することができる。尚、付勢部材６０９は弾性を有する材質であれば、樹脂等で形成しても良く、板ばね部の代わりに、ゴム等の弾性部材を挟み込んでもよい。
【００４３】
また、図１８に示されるように、カップリングレンズ６０２は、ホルダ部材６０８に形成された円筒面６３０に、コバ部との隙間に接着剤を充填して固定され、カップリングレンズ６０２の光軸６５１に直交する面６５０と上記面発光レーザモジュール１０における面発光レーザアレイの配列面との平行性を合わせるため、当接面６４８（当接面６４８はカップリングレンズ６０２の光軸６５１に直交する面６５０と平行になるようあらかじめ設計されている）に面発光レーザモジュール１０における面発光レーザアレイの表面側を突き当てて搭載する。こうすることにより、光軸方向の位置が決まり、光ビームの出射方向が当接面６４８と直交させることができる。
【００４４】
尚、符号６１１はブラケット部材、６２４は位置決めピン、６２５はアーム部、６２６は調節ネジ、６２７はスプリング、６３１は位置決め穴、６３２はネジ、６３３は補強部材をそれぞれ示す。
【００４５】
また、本実施の形態における光学ユニットは、ブラケット部材６１１に設けられた嵌合穴６３４にホルダ部材６０８の円筒部を挿入し、板ばね６１２の係止爪６２９を円筒部溝に係合して、光軸６５１に直交する面内で回動可能に支持され、後述するポリゴンミラーやｆθレンズが支持される不図示のハウジングに固定される。
【００４６】
本実施の形態における光学ユニットでは、制御基板６０６に設置されている面発光レーザモジュール１０をベース部材６０７に設けられた当接面６４８に付き当てられた状態で、ベース部材６０７は制御基板６０６を支持している。この際、ベース部材６０７に設けられた当接面６４８が形成されている凹部には隣接する接触面６４８Ａ及び６４８Ｂが設けられており、面発光レーザモジュール１０におけるセラミックパッケージ２０の側面部分のうち、製造の際における製造用の治具６０における接触面６０Ａ及び６０Ｂと接していた接触側面２０Ａ及び２０Ｂと、接触面６４８Ａ及び６４８Ｂとを接触させて支持している。
【００４７】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態における光学ユニットを有するマルチビーム光源装置を用いたマルチビーム走査装置及び画像形成装置である。
【００４８】
図２０に基づき本実施の形態におけるマルチビーム走査装置について説明する。このマルチビーム走査装置は、４ステーションを走査する光走査装置であり、マルチビーム光源装置からの４ステーション分に相当する複数の光ビームを、単一のポリゴンミラーで走査し、対向する方向に偏向、走査することで各感光体ドラムを走査するように一体化された光走査ユニットの構成を示す。
【００４９】
４つの感光体ドラム７０１、７０２、７０３、７０４は転写体の移動方向７０５に沿って等間隔で配列され、順次異なる色のトナー像を転写し重ね合わせることでカラー画像を形成する。図示するように各感光体ドラムを走査する光走査装置は一体的に構成され、２段に構成されたポリゴンミラー７０６により各々光ビームを走査する。
【００５０】
マルチビーム光源装置７０７、７０９は同一方向に走査する２ステーションに対し各２ずつ配備され、光束分割プリズム７０８、７１０を用い、上記ポリゴンミラー７０６の上下面に対応して上下２段に光ビームを分岐し、各感光体ドラムに交互に各ステーションに対応した画像を形成していく。
【００５１】
マルチビーム光源装置７０７、７０９、および結像光学系を構成するｆθレンズ、トロイダルレンズは、ポリゴンミラー７０６の回転軸を含み感光体ドラム軸に平行な対称面に対し対称に配備され、ポリゴンミラー７０６により、各マルチビーム光源装置からの光ビームは相反する方向に偏向され、各感光体ドラムに導かれる。
【００５２】
従って、各ステーションにおける走査方向は対向する各感光体ドラムで相反する方向となり、記録領域の幅、言いかえれば主走査方向の倍率を合わせ、一方の走査開始端ともう一方の走査終端とが一致するように静電像を書き込んでいく。
【００５３】
尚、液晶偏向素子７１７及び７１８では液晶の配列方向に合った偏光成分のみが偏向されるため、発光源の偏光方向は一方向に揃えている。
【００５４】
光束分割プリズム７０８は、図１６に示されるように、ハーフミラー面６４１とハーフミラー面と平行なミラー面６４２とを有し、マルチビーム光源装置７０７からの複数のビーム７７１は、各々ハーフミラー面で１／２の光量が反射され、残りの１／２は透過して上下に２分岐され、方向を揃えて副走査方向に所定間隔をもって出射される。
【００５５】
液晶偏向素子７１７は、光束分割プリズム７０８の出射面の上下に各々配備され、電圧を印可すると、副走査方向に電位分布を生じて液晶の配向が変化し、屈折率分布を発生して光線の方向を傾けることができ、印可電圧に応じて感光体ドラム面上の走査位置を可変できる。
【００５６】
シリンダレンズ７１３、７１４は、分岐された各光ビームに対応して２段に設けられ、その一方は光軸を中心に回動調整可能に取り付けられ、各々の焦線が平行となるように調節できるようにしており、副走査方向に６ｍｍ間隔に２段に構成されたポリゴンミラー７０６の各々に入射される。
【００５７】
シリンダレンズ７１３、７１４は少なくとも副走査方向に正の曲率を有し、ポリゴンミラー面上で、一旦ビームを収束させることで、後述するトロイダルレンズとにより偏向点と感光体面上とを副走査方向に共役関係とする面倒れ補正光学系をなす。
【００５８】
ポリゴンミラー７０６は４面で、同一の偏向面により各発光点列からの複数のビームを一括で偏向、走査する。上下のポリゴンミラーの位相は４５°ずつずれており、光ビームの走査は上下段で交互に行われる。
【００５９】
結像光学系はｆθレンズとトロイダルレンズとからなり、いずれもプラスチック成形によるもので、ｆθレンズ７２０は主走査方向にはポリゴンミラー７０６の回転に伴って感光体面上でビームが等速に移動するようにパワーを持たせた非円弧面形状となし、層状に２段に積み重ねて一体に構成される。
【００６０】
トロイダルレンズを通った走査ビームは各々、走査開始側に配備された光検知センサ７３８、７４０、走査終端側に配備された光検知センサ７３９、７４１に入射され、光検知センサ７３８、７４０の検出信号を基に各々発光源毎の同期検知信号を生成し、書込み開始のタイミングをとる。
【００６１】
一方、走査終端側に配備された光検知センサ７３９、７４１の検出信号は、各々走査開始側に配備された光検知センサ７３８、７４０からの光ビームの検出時間差を計測し、あらかじめ定められた基準値と比較して、各発光源を変調する画素クロックを可変することで、後述するように、主走査方向の倍率のずれを補正している。
【００６２】
更に、図２１もあわせて、副走査断面における光線の経路について説明する。
【００６３】
複数の発光源はカップリングレンズの光軸に対して対称に配置され、カップリングレンズによって平行光束に変換された各光線はマルチビーム光源装置７０７から出射した後、カップリングレンズの後側焦点の近傍で一旦収束し、主走査方向には光線間隔を広げつつｆθレンズ７２０に入射され、副走査方向にはシリンダレンズ７１３、７１４により、ポリゴンミラー偏向面の近傍で再度収束されてｆθレンズ７２０に入射される。
【００６４】
また、上記したように、マルチビーム光源装置７０７からの複数の光ビームは光束分割プリズム７０８によって副走査方向上下に２分岐され、各ステーションに対応する感光体ドラムに導かれる。
【００６５】
光束分割プリズム７０８の下段から出射した複数の発光源からのビーム７７１は、シリンダレンズ７１３を介してポリゴンミラー７０６の下段で偏向、走査され、ｆθレンズ７２０の下段を通って折返しミラー７２９によりトロイダルレンズ７２３に入射され、折返しミラー７３０を介して感光体ドラム７０１上にスポット状に結像し、第１の画像形成ステーションとしてイエロー色の画像情報に対応した潜像を形成する。
【００６６】
光束分割プリズム７０８の上段から出射した複数の発光源からのビーム７７２は、シリンダレンズ７１４を介しポリゴンミラー７０６の上段で偏向、走査され、ｆθレンズ７２０の上段を通って折返しミラー７２７によりトロイダルレンズ７２４に入射され、折返しミラー７２８を介して感光体ドラム７０２上にスポット状に結像し、第２の画像形成ステーションとしてマゼンタ色の画像情報に対応した潜像を形成する。
【００６７】
同様に、対向するステーションにおいても、マルチビーム光源装置７０９からの複数の光ビームは、光束分割プリズム７１０によって上下に２分岐され、液晶偏向素子７１８を介し各ステーションに対応する感光体ドラムに導かれる。
【００６８】
光束分割プリズム７１０の下段から出射した複数の発光源からのビーム７７３は、シリンダレンズ７１５を介してポリゴンミラー７０６の下段で偏向、走査され、ｆθレンズ７２１の下段を通って折返しミラー７３２によりトロイダルレンズ７２６に入射され、折返しミラー７３３を介して感光体ドラム７０４上にスポット状に結像し、第４の画像形成ステーションとしてブラック色の画像情報に対応した潜像を形成し、光束分割プリズム７１０の上段から出射した複数の発光源からのビーム７７４は、シリンダレンズ７１６を介してポリゴンミラー７０６の上段で偏向、走査され、ｆθレンズ７２１の上段を通って折返しミラー７３５によりトロイダルレンズ７２５に入射され、折返しミラー７３６を介して感光体ドラム７０３上にスポット状に結像し、第３の画像形成ステーションとしてシアン色の画像情報に対応した潜像を形成する。
【００６９】
尚、本実施の形態では、トナー像の検出パターンの検出手段を有している。トナー像の検出パターンの検出手段は、照明用のＬＥＤ素子７５４と反射光を受光するフォトセンサ７５５、および一対の集光レンズ７５６とからなり、主走査ラインと約４５°傾けたラインパターンを形成し、転写ベルトの移動に応じて検出時間差を読み取っていく。本実施の形態では、本実施例では中央部と左右両端部との３ヶ所に配備することで、左右両端部の差により傾きを、中央から左右端部までの各倍率を検出し、基準となるステーションに合わせ込むように補正する。言い換えれば、長時間ビームスポット位置が安定的に保持されていることが好ましい。
【００７０】
次に、図２２に基づき、本実施の形態における画像形成装置について説明する。
【００７１】
本実施の形態における画像形成装置は、感光体ドラム８０１の周囲には感光体を高圧に帯電する帯電チャージャ８０２、本実施の形態における光走査装置８００により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ８０３、現像ローラにトナーを補給するトナーカートリッジ８０４、ドラムに残ったトナーを掻き取り備蓄するクリーニングケース８０５が配置される。感光体ドラムへは上記したようにポリゴンミラー１面毎の走査により複数ライン、実施例では４ライン同時に画像記録が行われる。
【００７２】
上述した画像形成ステーションは転写ベルト８０６の移動方向に並列され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が転写ベルト上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。
【００７３】
各画像形成ステーションはトナー色が異なるだけで、基本的には同一構成である。
【００７４】
一方、記録紙は給紙トレイ８０７から給紙コロ８０８により供給され、レジストローラ対８０９により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて送りだされ、転写ベルトよりカラー画像が転写されて、定着ローラ８１０で定着して排紙ローラ８１２により排紙トレイ８１１に排出される。
【００７５】
本実施の形態における画像形成装置は、第１の実施の形態における光学ユニットを用いているため、低コストで信頼性の高い画像を得ることができる。
【００７６】
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００７７】
１０        面発光レーザモジュール
２０        セラミックパッケージ
２０Ａ      接触側面
２０Ｂ      接触側面
２１        底面部
２２        段部
２３        配線部
２４        ボンディングワイヤ
３０        面発光レーザ素子
３１        受光素子
４０        カバーガラス
４１        フレーム
４２        接合板
６０        製造用の治具
６０Ａ      接触面
６０Ｂ      接触面
７１        キャピラリ
７２        吸引治具
６０６      制御基板
６０７      ベース部材
６４８      当接面
６４８Ａ    接触面
６４８Ｂ    接触面
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７８】
【特許文献１】特開２００４−６５９２号公報
【特許文献２】特開２００７−７９２９５号公報
【特許文献３】実開昭６１−５９３６８号公報
【特許文献４】実開昭６２−５８００６６号公報
【図１】
2013131509.tif 000003
【図２】
2013131509.tif 000004
【図３】
2013131509.tif 000005
【図４】
2013131509.tif 000006
【図５】
2013131509.tif 000007
【図６】
2013131509.tif 000008
【図７】
2013131509.tif 000009
【図８】
2013131509.tif 000010
【図９】
2013131509.tif 000011
【図１０】
2013131509.tif 000012
【図１１】
2013131509.tif 000013
【図１２】
2013131509.tif 000014
【図１３】
2013131509.tif 000015
【図１４】
2013131509.tif 000016
【図１５】
2013131509.tif 000017
【図１６】
2013131509.tif 000018
【図１７】
2013131509.tif 000019
【図１８】
2013131509.tif 000020
【図１９】
2013131509.tif 000021
【図２０】
2013131509.tif 000022
【図２１】
2013131509.tif 000023
【図２２】
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