JP6127516B2 - 光学パッケージ、光学ユニット、光走査装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学パッケージ、光学ユニット、光走査装置、及び画像形成装置に関する。

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で、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とすることが可能となる。

又、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、すなわち、レンズやカバーガラスからの反射光が光を出射したレーザ素子に戻って入射する場合がある。このような場合には、レーザ素子の光量変動が生じるが、カバーガラスを傾斜させることにより光量変動を防ぐことができる。

ところで、面発光レーザが２次元的に配列された面発光レーザアレイ等の面発光レーザ素子は、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、凹状の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提案されている。

更に、近年では、組み付けの簡易性、コストダウンの要求等から発光素子の光量のフィードバックに使用している受光素子もパッケージの中に実装することが検討されている。しかしながら、２次元アレイ素子のように発光素子の素子数が増えると、受光素子のモニタ光量のバラツキを小さくするため、発光素子と受光素子の位置精度や、発光素子から出た光を反射し受光素子に導く透明な板材との位置精度が厳しくなる。

このために、基準を設け、その基準に対して各部品を配置することが重要となる。例えば、対角に設けられた２箇所の基準パターンを認識することにより、部品を精度良く実装する方法が試みられている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、対角に設けられた２箇所の基準パターンを認識するには、カメラの軸を大きく移動させる必要があり、軸の移動時間がかかる。又、移動精度が実装精度に加算されてしまい、精度を低下させる原因ともなる。

一方、対角に設けられた２箇所の基準パターンをカメラの一視野内に入るようにすれば、移動時間をキャンセルできるが、当然視野が広くなるため分解能が落ち、基準パターンをはっきり認識できなくなる。つまり、基準パターンの認識精度が低下する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、認識精度の低下を抑制可能な実装用の基準パターンを備えた光学パッケージ等を提供することを課題とする。

本光学パッケージは、凹部が設けられた基体と、前記凹部の底部に実装された発光素子及び受光素子と、を有し、前記凹部の底部には、前記発光素子及び前記受光素子を実装するための基準となる基準パターンが設けられており、前記基準パターンは、直線部を含み、前記直線部は、平面視において、前記発光素子の一辺又は前記受光素子の一辺のうち何れか一辺と対向するように配置され、前記直線部の長手方向の長さは、前記何れか一辺の長さの２倍以上に設定されていることを要件とする。

開示の技術によれば、認識精度の低下を抑制可能な実装用の基準パターンを備えた光学パッケージ等を提供できる。

第１の実施の形態に係る光学パッケージを例示する平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 第２の実施の形態に係る光学パッケージを例示する平面図である。 第３の実施の形態に係る光学パッケージを例示する平面図である。 第４の実施の形態に係る光学パッケージを例示する平面図である。 第４の実施の形態に係る光学パッケージにおいて受光素子を実装する電極を例示する平面図である。 第４の実施の形態に係る光学パッケージにおいて受光素子を実装する工程を例示する図（その１）である。 第４の実施の形態に係る光学パッケージにおいて受光素子を実装する工程を例示する図（その２）である。 第６の実施の形態に係る光学ユニットを例示する斜視図である。 図９に示す光学ユニットをＸＹ面において切断した断面図である。 第７の実施の形態に係るマルチビーム走査装置を例示する斜視図である。 第７の実施の形態に係るマルチビーム走査装置を例示する断面図である。 第８の実施の形態に係る画像形成装置を例示する構成図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係る光学パッケージを例示する平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１及び図２を参照するに、第１の実施の形態に係る光学パッケージ１０は、大略すると、基体１１と、発光素子１２と、受光素子１３と、接合板１４と、フレーム１５と、カバーガラス１６とを有する。

基体１１は、発光素子１２や受光素子１３を実装するパッケージであり、中央部近傍に凹部１１ｘが設けられている。基体１１は、例えば、セラミックスにより形成されたＣＬＣＣ（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｌｅａｄｅｄ Ｃｈｉｐ Ｃａｒｒｉｅｒ）と称されるフラットパッケージである。但し、基体１１は、セラミックス以外の材料、例えば樹脂材料により形成されたものであってもよい。基体１１及び凹部１１ｘの平面形状は、例えば、各々矩形状とすることができるが、これには限定されない。なお、凹部１１ｘの底部には段差が形成されている。

発光素子１２は、基体１１の凹部１１ｘの底部の最も低い位置に実装されている。発光素子１２は、発光エリア１７を有する。基体１１の凹部１１ｘの底部において、発光素子１２が実装されている位置よりも高い位置には、発光素子１２を囲むように複数の配線電極１８が例えば放射状に形成されている。

配線電極１８の一端は、ボンディングワイヤ１９を介して発光素子１２の電極端子（図示せず）と接続されている。配線電極１８の他端は、基体１１の内部に形成された金属配線（図示せず）を介して、光学パッケージ１０の外側の電極端子（図示せず）と接続されている。

発光素子１２の一例としては、面発光レーザや、複数の面発光レーザを２次元的に配列した構成の面発光レーザアレイ等を挙げることができる。発光素子１２の他の例としては、発光ダイオードや有機ＥＬ（electroluminescence）等を挙げることができる。

受光素子１３は、基体１１の凹部１１ｘの底部において、配線電極１８が形成されている位置よりも更に高い位置に実装されている。受光素子１３の電極端子（図示せず）は、基体１１の内部に形成された金属配線（図示せず）を介して、光学パッケージ１０の外側の電極端子（図示せず）と接続されている。

受光素子１３の一例としては、モニタ用のフォトダイオード等を挙げることができる。受光素子１３の他の例としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を挙げることができる。

以下では、一例として、発光素子１２として面発光レーザアレイを用い、受光素子１３としてフォトダイオードを用いる例について説明する。発光素子１２である面発光レーザアレイからの出射光の一部をカバーガラス１６で反射して受光素子１３であるフォトダイオードでモニタすることにより、カバーガラス１６を介して出射される面発光レーザアレイからの出射光を所定の光強度に制御できる。

基体１１の上面の凹部１１ｘの周囲には、接合板１４が設けられている。そして、透明な板材であるカバーガラス１６が接合材２０を介してフレーム１５に設置されたキャップ部が、カバーガラス１６が発光素子１２からの出射光に垂直な面に対し所定の傾斜角度となるように、接合板１４上に実装されている。

カバーガラス１６が傾斜している第１の理由は、発光素子１２からの出射光が、カバーガラス１６で反射して発光素子１２に戻らないようにすることで、戻り光の影響による発光素子１２の出射光量の変動を抑制するためである。又、カバーガラス１６が傾斜している第２の理由は、発光素子１２からの出射光のうち、カバーガラス１６で反射した反射光（戻り光）を受光素子１３に入射させて、発光素子１２の出射光量をモニタするためである。

従って、カバーガラス１６の所定の傾斜角度は、発光素子１２からの出射光のうち、カバーガラス１６で反射した反射光（戻り光）が受光素子１３に入射する角度に設定されている。カバーガラス１６の所定の傾斜角度は、例えば、１０〜２０度程度とすることができる。

なお、従来のカバーガラスが傾斜していない光学パッケージでは、面発光レーザアレイを構成する各面発光レーザからの出射光がカバーガラスで反射し、その反射光（戻り光）が発光源自身に入ることで、出射光量が変動する不具合が発生することが知られている。本実施の形態では、前述のように、カバーガラス１６を傾斜させているため、戻り光の影響を低減できる。

凹部１１ｘの底部において、受光素子１３を実装する面と同一面には、基準パターン２１が形成されている。基準パターン２１は全体が直線部である直線状パターンであり、基体１１に発光素子１２及び受光素子１３を実装するための基準となる。すなわち、基準パターン２１をパターン認識して、基体１１の凹部１１ｘの底部の所定位置に発光素子１２及び受光素子１３を実装する。又、カバーガラス１６が設置されたフレーム１５も、基準パターン２１をパターン認識して所定位置に実装することができる。

基準パターン２１の直線部（本実施の形態では基準パターン２１の全体、以降同様）は、平面視において、発光素子１２の一辺又は受光素子１３の一辺のうち何れか一辺と対向するように配置されている。図１及び図２の例では、基準パターン２１の直線部は、平面視において、発光素子１２の縦方向（Ｙ方向）を向く一辺と対向するように配置されている。

基準パターン２１の直線部の長手方向の長さは、発光素子１２又は受光素子１３の基準パターン２１の直線部と対向する一辺（以降、単に、対向する一辺という）の長さ以上に設定されている。図１及び図２の例では、基準パターン２１の直線部の長手方向の長さは、平面視において、基準パターン２１の直線部と対向する発光素子１２の縦方向（Ｙ方向）を向く一辺の長さ以上に設定されている。

このため、パターン認識に用いるカメラの視野が広く解像度が悪い状態でも、基準パターン２１の直線部の長手方向の長さが長いことによって、認識するドット数を稼ぐことができる。つまり、解像度が悪くても、認識したドットは、位置が平均化された状態で基準位置情報になるので、長手方向に垂直な方向の基準パターン認識の精度を上げることができ、その結果、長手方向に垂直な方向の実装精度を向上可能となる。

ここで、実装精度の向上について、より詳細に説明する。一般的に、実装装置において、実装する部分（本実施の形態の場合は、基体１１）を認識するカメラと、チップ（本実施の形態の場合は、発光素子１２と受光素子１３）を認識するカメラとは別であり、それぞれ視野も違うため、解像度も異なる。

実装する部分を認識するカメラは、複数のチップを実装したり、複数のパッケージを置いたりすることを可能とするため、視野が広く解像度が悪い。これに対し、チップを認識するカメラは、チップのパターンを認識しなくてはならないため、視野を狭く解像度を良くしている。

このため、このような実装装置でチップを実装すると、実装する部分にマーカー等の位置基準となる基準パターンを設けても、実装する部分を認識するカメラの解像度がベースとなるため、実装精度はあまり良くはならない。

よって、従来は、精度良く実装を行なおうとする場合、例えば、前記特許文献１のように、実装する部分に設けたマーカー等の小さい認識パターンを解像度の良いカメラを移動して認識させ実装を行なっていた。しかし、この方法では前述した通り時間がかかり、移動精度が実装精度に加算されてしまう。

これに対し本実施の形態では、基準パターン２１の直線部の長手方向の長さが、対向する一辺の長さ以上に設定されているため、視野が広く解像度が悪くても、認識ドット数を稼げる。そのため、基準パターン２１の長手方向に垂直な方向の認識精度を上ることができる。その結果、長手方向に垂直な方向の実装精度を向上可能となる。

つまり、前記特許文献１のように、マーカーのような小さい認識パターンでは、解像度が悪いカメラで認識すると、認識ドット数が少ないため形状認識も甘くなり、認識ずれが起きやすい。

例えば、画面縦方向（Ｙ方向）の視野を２０ｍｍとし、ＶＧＡ（６４０×４８０）のカメラを使用する場合を考えると、そのときのドットピッチは４２μｍとなり、単純にはドットの認識精度は±４２μｍになる。このため、チップ上の認識パターンと同等の大きさの小さい認識パターンでは、形状認識も不安定で実装精度を４２μｍより小さくすることは困難である。

図１に示すように、直線部の長手方向の長さが対向する一辺の長さ以上に設定されている基準パターン２１を例えば縦方向（Ｙ方向）に作製すれば、縦方向（Ｙ方向）の認識ドット数が多くなる。そのため、横方向（Ｘ方向）の部分的な認識精度が±４２μｍのままであったとしても、縦方向（Ｙ方向）のドット数で見れば横方向（Ｘ方向）の位置はそのドット数分で平均化できる。その結果、実装装置にフィードバックする横方向（Ｘ方向）の基準位置の位置精度（基準パターン２１の認識精度）を４２μｍよりもはるかに小さくできる。これにより、横方向（Ｘ方向）の実装精度を上げることが可能となる。

なお、直線部の長手方向の長さが長いほど基準パターン２１の認識精度が向上し、長手方向に垂直な方向の実装精度を向上できる。直線部の長手方向の長さは、実装精度の実力値等を考慮して適宜決定できるが、発明者らの検討によれば、直線部の長手方向の長さを対向する一辺の長さと同等にすると、良好な結果が得られた（従来の手法に比べて実装精度が向上した）。

又、直線部の長手方向の長さを対向する一辺の長さの２倍にすると、直線部の長手方向の長さを対向する一辺の長さと同等にした場合と比べて実装精度も約２倍となり、更に良好な結果が得られた。つまり、直線部の長手方向の長さを対向する一辺の長さ以上に設定すると好適であり、直線部の長手方向の長さを対向する一辺の長さの２倍以上に設定すると更に好適である。

なお、図１では、基準パターン２１の直線部と対向する一辺とが略平行に描かれているが、基準パターン２１の直線部は対向する一辺に対して傾斜していても上記と同様の効果を奏する。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、第１の実施の形態とは異なる基準パターンを設ける例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。

図３は、第２の実施の形態に係る光学パッケージを例示する平面図である。図３を参照するに、第２の実施の形態に係る光学パッケージ１０Ａは、基準パターン２１（第１の基準パターン）に加えて基準パターン２２（第２の基準パターン）を設けた点が、第１の実施の形態に係る光学パッケージ１０（図１及び図２参照）と相違する。

凹部１１ｘの底部において、受光素子１３を実装する面と同一面には、基準パターン２１及び２２が形成されている。本実施の形態では、基準パターン２１及び２２が、基体１１に発光素子１２及び受光素子１３を実装するための基準となる。すなわち、基準パターン２１及び２２をパターン認識して、基体１１の凹部１１ｘ内の所定位置に発光素子１２及び受光素子１３を実装する。又、カバーガラス１６が設置されたフレーム１５も、基準パターン２１及び２２をパターン認識して所定位置に実装することができる。

基準パターン２１及び２２は各々全体が直線部である直線状パターンである。基準パターン２１の直線部（本実施の形態では基準パターン２１の全体、以降同様）と、基準パターン２２の直線部（本実施の形態では基準パターン２２の全体、以降同様）とは、互いに直交する方向を向くように形成されている。

基準パターン２１の直線部は、平面視において、発光素子１２の一辺又は受光素子１３の一辺のうち何れか一辺と対向するように配置されている。又、基準パターン２１の直線部の長手方向の長さは、基準パターン２１が対向する一辺の長さ以上に設定されている。基準パターン２２の直線部は、平面視において、基準パターン２１が対向する辺とは異なる一辺と対向するように配置されている。又、基準パターン２２の直線部の長手方向の長さは、基準パターン２２が対向する一辺の長さ以上に設定されている。

このため、パターン認識に用いるカメラの視野が広く解像度が悪い状態でも、基準パターン２１及び２２の各々の直線部の長手方向の長さが長いことによって、認識するドット数を稼ぐことができる。つまり、解像度が悪くても、認識したドットは、位置が平均化された状態で基準位置情報になるので、長手方向に垂直な方向の基準パターン認識の精度を上げることができる。その結果、長手方向に垂直な方向の実装精度を向上可能となる。この際、基準パターン２１の直線部と基準パターン２２の直線部とが互いに直交しているため、図３の縦方向（Ｙ方向）及び横方向（Ｘ方向）の実装精度を同時に向上可能となる。

〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、第１及び第２の実施の形態とは異なる基準パターンを設ける例を示す。なお、第３の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。

図４は、第３の実施の形態に係る光学パッケージを例示する平面図である。図４を参照するに、第３の実施の形態に係る光学パッケージ１０Ｂは、互いに直交する２つの直線部の各々の一端に円形部（円形状パターン）を設けた点が、第２の実施の形態に係る光学パッケージ１０Ａ（図３参照）と相違する。

凹部１１ｘの底部において、受光素子１３を実装する面と同一面には、基準パターン３１及び３２が形成されている。本実施の形態では、基準パターン３１及び３２が、基体１１に発光素子１２及び受光素子１３を実装するときの基準となる。すなわち、基準パターン３１及び３２を同時にパターン認識して、基体１１の凹部１１ｘ内の所定位置に発光素子１２及び受光素子１３を実装する。又、カバーガラス１６が設置されたフレーム１５も、基準パターン３１及び３２を同時にパターン認識して所定位置に実装することができる。

基準パターン３１は、直線部３１ａと、直線部３１ａの一端に連結する円形部３１ｂとを有する。又、基準パターン３２は、直線部３２ａと、直線部３２ａの一端に連結する円形部３２ｂとを有する。直線部３１ａと直線部３２ａは互いに直交する方向を向くように形成されている。

直線部３１ａは、平面視において、発光素子１２の一辺又は受光素子１３の一辺のうち何れか一辺と対向するように配置されている。又、直線部３１ａの長手方向の長さは、対向する一辺の長さ以上に設定されている。直線部３２ａは、平面視において、発光素子１２の一辺又は受光素子１３の一辺のうち直線部３１ａが対向する辺とは異なる一辺と対向するように配置されている。又、直線部３２ａの長手方向の長さは、直線部３２ａと対向する一辺の長さ以上に設定されている。

このため、パターン認識に用いるカメラの視野が広く解像度が悪い状態でも、直線部３１ａ及び３２ａの各々の長さが長いことによって、認識するドット数を稼ぐことができる。つまり、解像度が悪くても、認識したドットは、位置が平均化された状態で基準位置情報になるので、長手方向に垂直な方向の基準パターン認識の精度を上げることができる。その結果、長手方向に垂直な方向の実装精度を向上可能となる。この際、直線部３１ａと直線部３２ａとが互いに直交しているため、図４の縦方向（Ｙ方向）及び横方向（Ｘ方向）の実装精度を同時に向上可能となる。

又、円形部３１ｂの中心３１ｏは、直線部３１ａの発光素子１２及び受光素子１３側の辺３１ｈの延長線上に位置している。そのため、測定時に中心３１ｏと辺３１ｈを測定基準に用いることができる。同様に、円形部３２ｂの中心３２ｏは、直線部３２ａの発光素子１２及び受光素子１３側の辺３２ｈの延長線上に位置している。そのため、測定時に中心３２ｏと辺３２ｈを測定基準に用いることができる。

なお、必須条件ではないが、円形部３１ｂの中心３１ｏと円形部３２ｂの中心３２ｏとを結ぶ線Ｉを、理想的に実装された場合の発光素子１２の光学中心に合わせておくと好適である。画面上で瞬時に、発光素子１２の位置ずれを判断できるからである。

そのため、自動測定だけではなく、人間の実装精度の検査用パターンとしても使うことが可能となり、検査が容易となる。又、円形部３１ｂ及び３２ｂは、円形なのでパターン作製時のばらつき（端部のだれ等）があっても、その中心を求めるため、パターン作製精度の影響を受けにくい（ばらつきの影響を受けにくい）点でも好適である。

〈第４の実施の形態〉
第４の実施の形態では、第１〜第３の実施の形態とは異なる基準パターンを設ける例を示す。なお、第４の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。

図５は、第４の実施の形態に係る光学パッケージを例示する平面図である。図５を参照するに、第４の実施の形態に係る光学パッケージ１０Ｃは、直線部３１ａと直線部３２ａとを連結し、更に直線部３１ａ及び３２ａと接続する給電パターン３３を設けた点が、第３の実施の形態に係る光学パッケージ１０Ｂ（図４参照）と相違する。

凹部１１ｘの底部において、受光素子１３を実装する面と同一面には、基準パターン４１が設けられている。基準パターン４１において、一端に円形部３１ｂが設けられた直線部３１ａの他端と、一端に円形部３２ｂが設けられた直線部３２ａの他端とは連結しており、連結部は給電パターン３３の一端と接続されている。但し、連結部以外の部分で給電パターン３３の一端と接続されてもよい。

給電パターン３３の他端は、基体１１の端面にある任意の電極と接続されている。任意の電極は、基体１１の外部から給電可能に構成されている。このように、本実施の形態では、直線部３１ａの他端と直線部３２ａの他端とは連結しており、直線部３１ａ及び３２ａは、ビアホールを介すことなく、給電パターン３３のみを介して、基体１１の外部から給電可能な任意の電極と接続されている。

なお、本実施の形態では、配線電極１８及び基準パターン４１には電気めっきが施されている。電気めっきの一例としては、金（Ａｕ）めっきを挙げることができる。

本実施の形態では、基準パターン４１が、基体１１に発光素子１２及び受光素子１３を実装するときの基準となる。すなわち、基準パターン４１をパターン認識して、基体１１の凹部１１ｘ内の所定位置に発光素子１２及び受光素子１３を実装する。又、カバーガラス１６が設置されたフレーム１５も、基準パターン４１をパターン認識して所定位置に実装することができる。但し、基準パターン４１のうち、給電パターン３３はパターン認識には使用されない。

第４の実施の形態では、第３の実施の形態の奏する効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、給電パターン３３の他端が基体１１の端面にある任意の電極と接続されているため、任意の電極及び給電パターン３３を介して、基体１１の外部から直線部３１ａ及び３２ａ並びに円形部３１ｂ及び３２ｂに給電することができる。その結果、直線部３１ａ及び３２ａ並びに円形部３１ｂ及び３２ｂに容易に電気めっき（金めっき等）を施すことができる。

なお、光学パッケージ１０、１０Ａ、１０Ｂ等においても配線電極や基準パターンに電気めっきが施すことは可能である。しかし、平面方向（受光素子１３を実装する面と同一面内）では基準パターンが基体１１の端面にある任意の電極と接続されていないため、平面方向と垂直な方向（図５のＺ方向）に基準パターンと電気的に接続されたビアホールを設ける必要がある。

本実施の形態では、ビアホールを設けなくても、任意の電極及び給電パターン３３を介して、基体１１の外部から直線部３１ａ及び３２ａ並びに円形部３１ｂ及び３２ｂに給電して電気めっき（金めっき等）を施すことができる。

〈第５の実施の形態〉
第５の実施の形態では、受光素子を実装する電極と、電極に受光素子を実装する工程の例を示す。なお、第５の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。ここでは、第４の実施の形態に係る光学パッケージを例にして説明するが、第１〜第３の実施の形態に係る光学パッケージにおいても、同様な電極が設けられている。

図６は、第４の実施の形態に係る光学パッケージにおいて受光素子を実装する電極を例示する平面図であり、図５に示す光学パッケージ１０Ｃにおいて受光素子１３を実装する電極５１を明示したものである。なお、１３ｘは、受光素子１３が実装される位置を示している。

図６に示すように、凹部１１ｘの底部には、受光素子１３を実装する電極５１が設けられている。又、電極５１には、その中をくりぬいて、略長方形状のパターン５２が４カ所形成されている。４カ所のパターン５２のうちの２つは、長手方向をＸ方向に向けて所定の間隔で配されている。４カ所のパターン５２のうちの他の２つは、長手方向をＹ方向に向けて所定の間隔で配されている。

線Ｊは、長手方向をＸ方向に向けて配された２つのパターン５２の長手方向の中心線を延長した線である。又、線Ｋは、長手方向をＹ方向に向けて配された２つのパターン５２の長手方向の中心線を延長した線である。線Ｊと線Ｋとの交点は、受光素子１３を接着するための接着剤を塗布する塗布中心５３とされている。

つまり、４カ所のパターン５２は、受光素子１３を固定するための接着剤を塗布する位置を示した塗布位置表示パターンである。このように、塗布位置表示パターンを、受光素子１３を実装する電極５１をくりぬいて設けると、受光素子１３の外側に特別にパターンを設ける必要がない点で好適である。

塗布中心５３は、受光素子１３を実装する実装中心５４と一致していない。具体的には、塗布中心５３は、受光素子１３を実装する実装中心５４よりも発光素子１２とは反対方向にずれて設定されている。なお、図６では、便宜上、塗布中心５３を白丸で、実装中心５４を黒丸で示している。又、線Ｌは、受光素子１３が実装される位置１３ｘのＸ方向の中心を示している。

なお、受光素子１３がフォトダイオードである場合、電極５１は基準電位（接地）であり、フォトダイオードの裏面に形成されたカソードが導電性の接着剤により電極５１上に実装され接地される。又、フォトダイオードのアノード電極は、基体１１の金属配線（図示せず）とワイヤボンディング等により電気的に接続される。

図７及び図８は、第４の実施の形態に係る光学パッケージにおいて受光素子を実装する工程を例示する図である。図７は、電極５１上に接着剤５５が塗布された状態を示している。接着剤５５は、図６に示す塗布中心５３に塗布されている。なお、図７では、既に発光素子１２が実装されているが、受光素子１３を発光素子１２よりも先に実装しても構わない。

図８は、接着剤５５上に受光素子１３が実装された状態を示している。前述のように、塗布中心５３は、実装中心５４よりも発光素子１２とは反対方向にずれて設定されている（図６参照）。そのため、接着剤５５は受光素子１３に潰されて図８の上下方向及び右方向にははみ出すが、発光素子１２側（左方向）にははみ出さない（接着剤５５の受光素子１３内に示した点線部）。これにより、接着剤５５が導電性接着剤である場合に、接着剤５５が発光素子１２側にはみ出して配線電極１８に接触しショートする問題を回避できる。

〈第６の実施の形態〉
第６の実施の形態では、第１の実施の形態に係る光学パッケージ１０を搭載した光学ユニットの例を示す。第６の実施の形態では、光学パッケージ１０に搭載された発光素子１２は複数の光ビーム（マルチビーム）を出射可能なものとする。なお、第６の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。ここでは、第１の実施の形態に係る光学パッケージを例にして説明するが、第２〜第４の実施の形態に係る光学パッケージを搭載しても構わない。

図９は、第６の実施の形態に係る光学ユニットを例示する斜視図である。図１０は、図９に示す光学ユニットをＸＹ面において切断した断面図である。

図９及び図１０を参照するに、第６の実施の形態に係る光学ユニット２００は、ベース部材２０７とホルダ部材２０８とを、カップリングレンズ２０２の光軸Ａに直交する基準面で接合し、ネジ２４９で締結することにより一体化した構成とされている。光学ユニット２００において、カップリングレンズ２０２は、ホルダ部材２０８に保持されている。光学パッケージ１０が実装された制御基板２０６は、ベース部材２０７に保持されている。

本実施の形態では、ベース部材２０７及びホルダ部材２０８は、何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を有する異なる材料により形成してもよい。

本実施の形態では、板金で形成された付勢部材２０９の板ばね部２２０により、光学パッケージ１０を制御基板２０６の裏側から押圧する。そして、３点のアンカー部（折り曲げ部）２１８を制御基板２０６に設けられた３ヶ所の穴２１９に嵌合し、制御基板２０６を図示しない基準面に寄せ組み（突き当て）する。これにより、ベース部材２０７に対する光学パッケージ１０の位置決めがなされる。なお、光学パッケージ１０の位置基準は、光学ユニット２００を構成する他の部材の位置基準と同じとされている。

ベース部材２０７には、３ヶ所のスタッド２１６が形成されており、制御基板２０６に設けられた貫通穴２１７を貫通し、スタッド２１６に付勢部材２０９をネジ２２３により締結することにより、制御基板２０６とベース部材２０７とが接続されている。制御基板２０６は、付勢部材２０９により裏側から押圧されており、制御基板２０６をベース部材２０７等に直接締結しない構成なので、制御基板２０６に負担をかけることなく、確実に、ベース部材２０７に光学パッケージ１０を位置決め及び支持できる。

なお、付勢部材２０９は弾性を有する材料であれば、樹脂材料、ゴム材料等で形成してもよい。よって、板バネ部に代えて、ゴム材料等からなる弾性部材を挟み込んでもよい。

又、カップリングレンズ２０２は、ホルダ部材２０８に形成された円筒面２３０に、コバ部との隙間に接着剤を充填することにより固定されている。カップリングレンズ２０２の光軸Ａに直交する面Ｂと光学パッケージ１０の配列面との平行性を合わせるために、当接面２４８に、光学パッケージ１０の表面側を突き当てて搭載する。

ここで、光学パッケージ１０の配列面とは、例えば、複数の面発光レーザが２次元に配列された面発光レーザアレイにおいて、複数の面発光レーザが配列された面である。なお、当接面２４８は、カップリングレンズ２０２の光軸Ａに直交する面Ｂと平行となるように形成されている。これにより、カップリングレンズ２０２の位置を定めることができ、光ビームの出射方向を当接面２４８に直交した方向とすることができる。

なお、図９において、２１１はブラケット部材、２１４は斜面、２２５はアーム部、２２６は調節ネジ、２２７はスプリング、２３１は補強部材、２２４は位置決めピン、２３９は位置決め穴をそれぞれ示す。なお、２０３は、中央部に光ビーム径よりも小さい径の開口が設けられたアパーチャーミラーである。光学パッケージ１０から出射された光ビームは、アパーチャーミラー２０３の開口を経由してカップリングレンズ２０２に入射する。

又、本実施の形態における光学ユニット２００は、ブラケット部材２１１に設けられた嵌合穴２３４にホルダ部材２０８の円筒部を挿入し、板ばね２１２の係止爪２２９を円筒部溝に係合して、光軸Ａに直交する面内で回動可能に支持される。そして、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。

このように、第６の実施の形態では、受光部光学系を大幅に削減できかつ高信頼性の光学パッケージ１０を搭載しているので、変動が少ないマルチビーム光を作ることができ、低コストの光学ユニット２００を提供できる。

〈第７の実施の形態〉
第７の実施の形態では、第６の実施の形態に係る光学ユニット２００を搭載し、４ステーションを走査するマルチビーム走査装置の例を示す。なお、第７の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。

図１１は、第７の実施の形態に係るマルチビーム走査装置を例示する斜視図である。図１１を参照するに、マルチビーム走査装置３００は、光学ユニットからの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（光偏向部）により、被走査面を有する各感光体ドラム（像担持体）に偏向、走査するように一体化されている。

４つの感光体ドラム３０１、３０２、３０３及び３０４は転写体の矢印Ｅで示す移動方向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。各感光体ドラムを走査する光走査装置は、一体として構成されており、２段に構成されたポリゴンミラー３０６により各々光ビームを走査する。

光学ユニット２００_１及び２００_２は、同一方向に走査する２ステーションに対し１個ずつ配備されている。光学ユニット２００_１及び２００_２の各々からの出射光は、光束分割プリズム３０８及び３１０を用い、ポリゴンミラー３０６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。なお、光学ユニット２００_１及び２００_２は、便宜上別符号としているが、何れも第６の実施の形態に係る光学ユニット２００と同一構成である。

光学ユニット２００_１及び２００_２と、ｆθレンズ３２０及び３２１並びにトロイダルレンズとは、ポリゴンミラー３０６の回転軸を含み感光体ドラムの回転軸に平行な対称面に対し対称に配備されている。そして、ポリゴンミラー３０６により、各光学ユニット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。

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。

なお、液晶偏向素子３１７及び３１８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、発光素子の偏光方向は一方向に揃えられる。

光束分割プリズム３０８は、ハーフミラー面と、このハーフミラー面と平行なミラー面とを有する。光学ユニット２００_１からの複数のビームは、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射出される。

液晶偏向素子３１７は、光束分割プリズム３０８の射出面の上下に各々配備されている。液晶偏向素子３１７は、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。

シリンダレンズ３１３及び３１４は、分岐された各光ビームに対応して２段に設けられている。シリンダレンズ３１３及び３１４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３０６の各々に入射される。

シリンダレンズ３１３及び３１４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。

ポリゴンミラー３０６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３０６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。

走査光学系はｆθレンズとトロイダルレンズとからなり、何れもプラスチック成形により作製されたものである。ｆθレンズ３２０は、主走査方向にはポリゴンミラー３０６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。

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３３８及び３４０、走査終端側に配備された光検知センサ３３９及び３４１に入射される。そして、光検知センサ３３８及び３４０の検出信号を基に各々発光素子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。

一方、走査終端側に配備された光検知センサ３３９及び３４１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３３８及び３４０からの光ビームの検出時間差を計測し、予め定められた基準値と比較して、各発光素子を変調する画素クロックを可変する。これにより、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。

図１２に副走査断面における光線の経路を示す。複数の発光素子は、カップリングレンズの光軸に対して対称に配置されている。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、光学ユニット２００_１から射出した後、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３２０に入射する。すなわち、副走査方向にはシリンダレンズ３１３及び３１４により、ポリゴンミラー３０６の偏向面の近傍で再度収束されてｆθレンズ３２０に入射される。

また、上記したように、光学ユニット２００_１からの複数の光ビームは光束分割プリズム３０８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。

光束分割プリズム３０８の下段から射出した複数の発光素子からのビーム４０１は、シリンダレンズ３１３を介してポリゴンミラー３０６の下段で偏向、走査され、ｆθレンズ３２０の下段を通って折返しミラー３２９によりトロイダルレンズ３２３に入射する。そして、折返しミラー３３０を介して感光体ドラム３０１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。

光束分割プリズム３０８の上段から射出した複数の発光素子からのビーム４０２は、シリンダレンズ３１４を介しポリゴンミラー３０６の上段で偏向、走査され、ｆθレンズ３２０の上段を通って折返しミラー３２７によりトロイダルレンズ３２４に入射する。そして、折返しミラー３２８を介して感光体ドラム３０２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。

同様に、対向するステーションにおいても、光学ユニット２００_２からの複数の光ビームは、光束分割プリズム３１０によって上下に２分岐され、液晶偏向素子３１８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。

光束分割プリズム３１０の下段から射出した複数の発光素子からのビーム４０３は、シリンダレンズ３１５を介してポリゴンミラー３０６の下段で偏向、走査され、ｆθレンズ３２１の下段を通って折返しミラー３３２によりトロイダルレンズ３２６に入射する。そして、折返しミラー３３３を介して感光体ドラム３０４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する。

光束分割プリズム３１０の上段から射出した複数の発光素子からのビーム４０４は、シリンダレンズ３１６を介してポリゴンミラー３０６の上段で偏向、走査され、ｆθレンズ３２１の上段を通って折返しミラー３３５によりトロイダルレンズ３２５に入射する。そして、折返しミラー３３６を介して感光体ドラム３０３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。

なお、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３５４と反射光を受光するフォトセンサ３５５、及び一対の集光レンズ３５６とを含み、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、トナー像の検出パターンの検出手段を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。

このように、第７の実施の形態では、低コストかつ高信頼性の光学ユニット２００_１及び２００_２を搭載している。その結果、結像位置を感光体面上に精度良く調整でき、高精度高信頼性の高い潜像を得ることができ、かつ低コストのマルチビーム走査装置３００を提供できる。

〈第８の実施の形態〉
第８の実施の形態では、第７の実施の形態に係るマルチビーム走査装置３００を搭載した画像形成装置の例を示す。なお、第８の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。

図１３は、第８の実施の形態に係る画像形成装置を例示する構成図である。図１３を参照するに、画像形成装置５００において、感光体ドラム５０１の周囲に帯電チャージャ５０２、現像ローラ５０３、トナーカートリッジ５０４、及びクリーニングケース５０５が配置されている。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（本実施の形態の例では4ライン）同時に画像記録が行われる。

帯電チャージャ５０２は、感光体を高圧に帯電する機能を有する。現像ローラ５０３は、マルチビーム走査装置３００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手段としての機能を有する。トナーカートリッジ５０４は、現像ローラ５０３にトナーを補給する機能を有する。クリーニングケース５０５は、ドラムに残ったトナーを掻き取り備蓄する機能を有する。

上記した画像形成ステーションは転写手段である転写ベルト５０６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。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。

一方、記録紙は給紙トレイ５０７から給紙コロ５０８により供給され、レジストローラ対５０９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出される。そして、転写ベルトよりカラー画像が転写されて、定着ローラ５１０で定着して排紙ローラ５１２により排紙トレイ５１１に排出される。

このように、第８の実施の形態では、低コストかつ信頼性の高いマルチビーム走査装置３００を搭載しているので、結像位置を感光体面上に精度良く調整でき、高精度で信頼性の高い画像を得ることができ、かつ低コストの画像形成装置５００を提供できる。

なお、本実施の形態では、像担持体として感光体ドラムについて説明したが、像担持体としては、銀塩フィルムを用いた画像形成装置であってもよい。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同様の処理により可視化させることができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼き付け処理と同様の処理により印画紙に転写することが可能である。このような画像形成装置は、光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施することが可能である。

又、像担持体としてビームスポットの熱エネルギーにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）を用いた画像形成装置であってもよい。この場合においては、光走査により可視画像を直接像担持体に形成することが可能である。

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 光学パッケージ
１１ 基体
１１ｘ 凹部
１２ 発光素子
１３ 受光素子
１３ｘ 受光素子が実装される位置
１４ 接合板
１５ フレーム
１６ カバーガラス
１７ 発光エリア
１８ 配線電極
１９ ボンディングワイヤ
２０ 接合材
２１、２２、３１、３２、４１ 基準パターン
３１ａ、３２ａ 直線部
３１ｂ、３２ｂ 円形部
３１ｈ、３２ｈ 辺
３１ｏ、３２ｏ 中心
３３ 給電パターン
５１ 電極
５２ パターン
５３ 塗布中心
５４ 実装中心
５５ 接着剤
２００ 光学ユニット
３００ マルチビーム走査装置
５００ 画像形成装置
Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌ 線

特開２００４−７９９６７号公報

Claims (10)

1. 凹部が設けられた基体と、
   前記凹部の底部に実装された発光素子及び受光素子と、を有し、
   前記凹部の底部には、前記発光素子及び前記受光素子を実装するための基準となる基準パターンが設けられており、
   前記基準パターンは、直線部を含み、
   前記直線部は、平面視において、前記発光素子の一辺又は前記受光素子の一辺のうち何れか一辺と対向するように配置され、
   前記直線部の長手方向の長さは、前記何れか一辺の長さの２倍以上に設定されている光学パッケージ。
2. 前記基準パターンは、直線部を有する第１の基準パターンと、前記直線部と直交する他の直線部を有する第２の基準パターンと、を含み、
   前記他の直線部は、平面視において、前記発光素子の一辺又は前記受光素子の一辺のうち前記何れか一辺とは異なる一辺と対向するように配置されている請求項１記載の光学パッケージ。
3. 前記直線部及び前記他の直線部の各々の一端に円形部が連結されている請求項２記載の光学パッケージ。
4. 各々の前記円形部の中心を結ぶ線は、理想的に実装されたときの前記発光素子の光学中心を通る請求項３記載の光学パッケージ。
5. 前記直線部と前記他の直線部とは連結しており、
   前記直線部及び前記他の直線部は、ビアホールを介すことなく、前記基体の外部から給電可能な任意の電極と接続されている請求項２乃至４の何れか一項記載の光学パッケージ。
6. 前記凹部の底部には、前記受光素子を固定するための接着剤を塗布する位置を示した塗布位置表示パターンが設けられており、
   前記塗布位置表示パターンの中心は、前記受光素子の実装中心と一致していない請求項１乃至５の何れか一項記載の光学パッケージ。
7. 前記凹部の底部には、前記受光素子を実装する電極が設けられており、
   前記塗布位置表示パターンは、前記電極の所定部をくりぬいて形成されている請求項６記載の光学パッケージ。
8. 請求項１乃至７の何れか一項記載の光学パッケージを搭載した光学ユニットであって、
   前記発光素子は、複数の光ビームを出射可能な構成とされていることを特徴とする光学ユニット。
9. 光によって被走査面を走査するマルチビーム走査装置であって、
   請求項８記載の光学ユニットと、
   前記光学ユニットからの複数の光ビームを偏向する光偏向部と、
   前記光偏向部により偏向された各光ビーム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マルチビーム走査装置。
10. 請求項９記載のマルチビーム走査装置と、
    複数の光ビームにより静電像を形成する像担持体と、
    前記静電像をトナーにより顕像化する現像手段と、
    現像されたトナー像を記録紙に転写する転写手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。

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