(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバアレイ素子から出射された複数のビームを偏向走査する回転多面鏡と、
前記回転多面鏡により走査された前記複数のビームを被走査面上に結像させるＦθレンズと、を備え、
前記複数のビームを走査方向に略水平に配列して前記被走査面上を走査、変調することにより光記録する光走査装置において、
前記光ファイバアレイ素子は、
光源から発した光を入射して伝搬させる複数の光ファイバと、
前記複数の光ファイバを等間隔で配列させる光ファイバ保持部材と、
前記光ファイバを押え込む平板部材と、
前記平板部材と前記光ファイバ保持部材間に充填される接着剤とを備え、前記光ファイバアレイ素子を構成する個々の光ファイバのコアとクラッドとの偏心方向が前記光ファイバの配列方向に一致させた構造を有していることを特徴とする光ファイバアレイ素子を用いた光走査装置。
【請求項２】
前記光ファイバ保持部材は、表面に等間隔で形成された複数のＶ字型の溝構造を有するＶ溝基板であり、前記Ｖ溝基板のＶ字型溝構造は、Ｓｉウェハの異方性エッチングにより作製されている請求項１記載の光ファイバアレイ素子を用いた光走査装置。
【請求項３】
前記光ファイバ保持部材は、表面に等間隔で形成された複数のＶ字型の溝構造を有するＶ溝基板であり、前記Ｖ溝基板のＶ字型溝構造は、ダイシング加工によって作製されている請求項１記載の光ファイバアレイ素子を用いた光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばレーザビームプリンタ等のマルチビーム光源として使用される光ファイバアレイ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術として知られている光ファイバアレイ素子の一例として、特開平５−２２４０９７号公報に記載されたものがある。
【０００３】
この特許に記載されている光ファイバアレイは、それぞれ独立した被覆付きの光ファイバを使用し、被覆が除去されクラッドが露出した各光ファイバの先端を、複数のＶ字型の溝が形成された基板の各々の溝に落とし込む。被覆が除去された各々の光ファイバの構造は周知のごとく、光伝搬領域であるコア部とクラッド部からなっている。光ファイバの溝に落とし込まれた部分には、その後、上方から蓋となる平板があてがわれて光ファイバを挟み込み、接着剤により固化される。光ファイバの光出射端面は研磨される。
【０００４】
上述した一連の製作プロセスにおいて、光ファイバアレイの性能として重要になるのは、個々の光ファイバの配列精度であり、具体的には各光ファイバのコア間の配列間隔と直線性である。本引例の光ファイバアレイ部の配列精度に関して言えば、配列精度を決定するのは各々の光ファイバの製作精度、つまりクラッド外径寸法のばらつき、クラッドの真円度、クラッド中心とコア中心とのずれ（偏心量）、Ｖ字型の溝が形成された基板の製作精度、そして光ファイバを上方から押さえ込む平板の平面度であるが、これらについては何も言及していない。
【０００５】
これら諸々のファクターが最終的な精度に累積して影響してくるので、これらのファクターについて特別な配慮がなされていなければ、サブミクロンオーダーの配列誤差しか許容できないようなより高精度な光ファイバ配列を実現させるのは困難であった。
【０００６】
もう一つ、別の例としては、USP．４，８７５，９６９がある。
【０００７】
この特許に記載されている光ファイバアレイは、それぞれ独立した被覆付きの光ファイバを使用し、各々の光ファイバの一方の端面からは半導体レーザ等の光源から光が入射される。一方、反対側の光ファイバ端は基板上に一列に整列され光ファイバアレイを形成する。光ファイバアレイを形成している各光ファイバの先端部分は被覆が取り除かれ、光ファイバが剥き出しの状態になっている。この先端が露出した各光ファイバは、さらに先端の数センチの部分がフッ酸によって光ファイバの径方向にエッチングされ、クラッド外径（最初は１２５ミクロン）は数十ミクロンまで小さくされている。
【０００８】
このような先端加工が施された各々の光ファイバは、図５に示すような表面に溝が形成された基板上に配列される。この基板は、端部にＵ字型の溝がアレイ化する光ファイバの本数分だけ形成されており、この部分に光ファイバの被覆がついた部分を保持する。一方、基板の反対側の端部にはＶ字型の溝が形成されており、この部分にはエッチングによって外径が細くなった光ファイバの先端部分が落し込まれる。次に、光ファイバの上方からガラス板があてがわれ、ガラス板と基板により光ファイバを挟み込む。その後、ガラス板と基板との間は紫外線硬化樹脂等の接着剤を充填したのち硬化され、光ファイバの光出射端面は研磨される。
【０００９】
本引例の光ファイバアレイにおいても、最終的に出来上がった光ファイバアレイの精度は、前例と同じく各光ファイバの製作精度、Ｖ字型溝部の製作精度、そして光ファイバを上方から押さえ込む平板の平面度など複数の要素に依存することには変わりない。これら諸々のファクターが最終的な精度に累積して影響してくるので、精度向上を図るためには各要素の誤差を最小限にしていかなければならないが、これに関しては何も言及していない。また、前述した複数の誤差因子を小さくするにしても物理的に限界があるため、より高精度な光ファイバ配列を実現させるのは困難となっていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、光ファイバアレイ素子を構成する複数の光ファイバのコア部配列直線性が向上させること、また、光走査装置の走査線間隔を均一化し、記録画像の品質を向上させることができる光ファイバアレイ素子を用いた光走査装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、光ファイバアレイ素子から出射された複数のビームを偏向走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡により走査された前記複数のビームを被走査面上に結像させるＦθレンズと、を備え、前記複数のビームを走査方向に略水平に配列して前記被走査面上を走査、変調することにより光記録する光走査装置において、前記光ファイバアレイ素子は、光源から発した光を入射して伝搬させる複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバを等間隔で配列させる光ファイバ保持部材と、前記光ファイバを押え込む平板部材と、前記平板部材と前記光ファイバ保持部材間に充填される接着剤とを備え、前記光ファイバアレイ素子を構成する個々の光ファイバのコアとクラッドとの偏心方向が前記光ファイバの配列方向に一致させた構造とした。
【００１２】
このとき、前記光ファイバ保持部材は、例えば、表面に等間隔で形成された複数のＶ字型の溝構造を有するＶ溝基板であり、前記Ｖ溝基板のＶ字型溝構造は、Ｓｉウェハの異方性エッチングにより作製されるか、或いはダイヤモンドブレードソーを用いたＳｉウェハ，セラミック，ガラス材のいずれかをダイシング加工することで作製されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１〜４を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施例に係わる光ファイバアレイ素子を光ファイバ配列方向に断面した模式図であり、複数の光ファイバ３の先端（光出射側端部）は被覆が除去され、これらの光ファイバの先端部分が光ファイバ保持部材を構成する基板１に形成した断面がＶ字形の溝１ａにより光ファイバ配列方向に等間隔で配置されている。この配置状態で基板上方から平板部材８があてがわれ、また、平板部材８とＶ溝基板１間には接着剤が充填硬化されて、光ファイバ３が固定されている。図中、光ファイバ３中に描いた白抜きの小点と黒の小点はコアとクラッドとの偏心量を示し、本実施例ではコアとクラッドとの偏心方向を、光ファイバ３の配列方向に一致させたアレイ構造としている。
【００１５】
次の本実施例の光ファイバアレイ素子の製造プロセスを図２の（ａ）〜（ｃ）の工程図を用いて説明する。
【００１６】
図２（ａ）に示す光ファイバ保持部材１は、表面に等間隔で形成された複数のＶ字型の溝構造を有するＶ溝基板であり、このＶ溝基板のＶ字型溝構造は、Ｓｉウェハの異方性エッチング、或いはダイヤモンドブレードソーを用いたＳｉウェハ，セラミック，ガラス材等のダイシング加工などによって作製されている。
【００１７】
Ｖ溝基板１上に形成されたＶ溝間の間隔は、通常数十ミクロン〜数百ミクロンである。このＶ溝基板１は、図２（ａ）に示すように、ガラス、あるいはセラミックを材質とする平板状の基台２上に、基台２のサイドエッジとＶ溝の方向が平行になるように貼り付けられる。
【００１８】
次に、図２（ｂ）に示すように、それぞれ独立した複数の光ファイバ３（図中では５本）を用意し、各々の光ファイバの先端部は被覆部６を除去しクラッド部７を露出させる。先端部が露出した各光ファイバ３は、互いに隣接するように配列し、被覆に覆われている部分の一部が前記基台２の端に固定され、一方、これらの光ファイバ先端部分は、Ｖ溝基板上のほぼ中央に集まるようにして等間隔で配列され１つのＶ溝に１本の光ファイバが落し込まれる。
【００１９】
その後、図２（ｃ）に示すように、光ファイバの上方から平板部材８があてがわれ、平板部材８とＶ溝基板との間には接着剤が充填されたのち、平板部材８とＶ溝基板１により加圧されながら光ファイバを挟み込んで硬化する。
【００２０】
図４は光ファイバアレイ素子の精度誤差となる各アレイ要素部品の誤差ｉ因子を示す光ファイバ３、Ｖ溝基板１、および平板部材８の端部拡大図である。
【００２１】
図４に示すように、光ファイバアレイの製作精度である光ファイバのコア間の配列間隔と直線性を決めるのは、（１）各々の光ファイバの製作精度、つまりクラッド外径寸法のばらつき、クラッドの真円度、クラッド中心とコア中心とのずれ（偏心量）、（２）Ｖ字型の溝１ａが形成された基板１の製作精度、つまりＶ溝間隔、Ｖ溝の深さ、Ｖ溝の角度、そして（３）光ファイバを上方から押さえ込む平板の平面度であることがわかる。
【００２２】
これら諸々のファクターが最終的な光ファイバアレイの製作精度として累積して影響してくるので、サブミクロンオーダーの配列誤差しか許容できないようなより高精度な光ファイバ配列を実現させるには、誤差要素である上記した種々のファクターの数を減らすことがなによりも大切である。
【００２３】
ここで、本発明の使用形態としてレーザビームプリンタのマルチビーム光源用に光ファイバアレイを使うことを考えてみる。
【００２４】
図３に光源にマルチビーム発生用光ファイバアレイを用いたレーザビームプリンタの光学系を示す。
【００２５】
本光学系に於いて、光源の光ファイバアレイ９から発したビーム１０は、光学系１１を介して等角速度で回転している回転多面鏡１２を照射する。この回転多面鏡１２により反射された光は、後方に配置されたＦΘレンズ１３により、光記録媒体である感光ドラム１４上に複数の微小光スポット列として結像させると共に、該感光ドラム上を等速走査する。この際、光ファイバアレイ９の各々の光ファイバ入射端における半導体レーザ光源１５を非図示の外部コントローラからの文字・画像データ信号に応じてｏｎ−ｏｆｆさせることにより、該感光ドラム１４上には文字・画像情報が記録されることになる。光検出器２０でレーザの書き出しタイミングを決定している。
【００２６】
この際、感光ドラム１４上の微小光スポット列は、光ファイバアレイ９端面を所定の倍率で拡大してドラム上に結像しているだけなので一般に光スポットの大きさに対して光スポットの配置間隔が大きくなる。そこで、感光ドラム上で互いに隣接した走査線間隔を形成するために光スポット列を斜めにして走査する構成にしている。
【００２７】
しかし、この時、もとにある光ファイバアレイ９部の光ファイバ配置誤差が大きいと感光ドラム上の走査線間隔にもばらつきが生じ、印刷品質を低下させることになる。
【００２８】
感光ドラム上の光スポット列は水平に近い角度に設定されることが多いため、走査線間隔は、光ファイバ配列方向の配置誤差には殆ど影響しないが、配列方向に対して垂直方向の配置誤差には敏感に影響する。
【００２９】
そこで、この問題点を解決するために本実施例では、図１に示すようにＶ溝上に光ファイバを配置する際に、光ファイバを回転して光ファイバを配列する方向に光ファイバのコアとクラッドの偏心方向とを一致させる。
【００３０】
こうすることによって、光ファイバの配列精度を決定する誤差因子の一つを無くすことができ、現行の光ファイバとＶ溝基板で、コアの直線性が向上できる。これにより、従来型の光ファイバアレイよりも精度の高い光ファイバアレイを容易に実現することができる。
【００３１】
なお、光ファイバアレイ組立ての際に、光ファイバ配列方向とコアとクラッドの偏心方向とを容易に一致させるために、組立て作業性を考慮して、光ファイバにマーキングしておくのが良い。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、光ファイバアレイ素子を構成する複数の光ファイバのコア部配列直線性が向上できる。また、光ファイバのコアの偏心に起因する光走査装置の走査線間隔の不均一が解消され、記録画像の品質を向上させることができる光ファイバアレイ素子を用いた光走査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例に係わる光ファイバアレイ素子を光ファイバ配列方向に断面した模式図。
【図２】  上記実施例の光ファイバアレイ素子の製造プロセスを示す説明図。
【図３】  上記実施例の光ファイバアレイ素子をマルチビーム発生光源としてレーザプリンタに搭載した例を示す図。
【図４】  光ファイバアレイ各要素部品の誤差ｉ因子を示す図。
【図５】  従来例を示す図。
【符号の説明】
１…光ファイバ保持部材、３…光ファイバ、６…光ファイバの被覆部、７…光ファイバのクラッド部、８…平板部材、９…光ファイバアレイ、１０…出射ビーム、１１…光学系、１２…回転多面鏡、１３…ＦΘレンズ、１４…感光ドラム、１５…半導体レーザ光原、２０…光検出器。
【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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