(57)【要約】【課題】高コスト化を招くことなく、複数の光を高密度で安定して出力する。【解決手段】面発光レーザアレイ素子２３から射出される複数の光の光路上に、パッケージを封止するとともに、入射光の一部を反射し、残りを透過させるカバーガラス２１を配置し、第５の発光部列Ｌ５からの光及び第６の発光部列Ｌ６からの光について、Ｙ軸方向に関して、第５の発光部列Ｌ５からの光と第６の発光部列Ｌ６からの光との間隔を小さくして透過させるとともに、発光部に戻る方向と異なる方向に反射する。これにより、書きこみドット密度を低下させることなく、発熱による発光部の発光特性の低下を抑制することができる。また、反射光によるノイズを低減することができる。【選択図】図１４
2008192780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光部を有する面発光レーザアレイ素子と；
前記面発光レーザアレイ素子が実装されるパッケージと；
前記面発光レーザアレイ素子から射出される複数の光の光路上に配置され、入射光の一部を反射し、残りを透過させる透明部材と；を備え、
前記複数の発光部は、第１の発光部及び第２の発光部を含み、
前記透明部材は、前記第１の発光部からの光及び前記第２の発光部からの光について、光の進行方向に直交する少なくとも１つの方向に関して、前記第１の発光部からの光と前記第２の発光部からの光との間隔を小さくして透過させるとともに、発光部に戻る方向と異なる方向に反射することを特徴とする面発光レーザモジュール。
【請求項２】
前記間隔の減少量は、前記透明部材の厚さｔ、前記透明部材への入射角ψ１、前記透明部材に入射した光の屈折角ψ２を用いて、（２ｔ／ｃｏｓψ２）・ｓｉｎ（ψ１−ψ２）であることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項３】
前記透明部材は、発散度を変更せずに透過させることを特徴とする請求項１又は２に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項４】
前記透明部材は、前記パッケージを封止することを特徴とする請求項３に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項５】
前記透明部材は、カバーガラスであることを特徴とする請求項４に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項６】
前記複数の発光部は、３個以上の発光部であり、
前記少なくとも１つの方向に関して、前記透明部材を透過した複数の光は等間隔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面発光レーザモジュール。
【請求項７】
前記少なくとも１つの方向は、１つの特定方向であり、
前記透明部材は、前記光の進行方向及び前記特定方向のいずれに対しても傾斜している少なくとも２つの傾斜面を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項８】
前記光の進行方向と前記特定方向とを含む前記透明部材の断面形状はＶ字形を含むことを特徴とする請求項７に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項９】
前記光の進行方向と前記特定方向とを含む前記透明部材の断面形状は逆台形を含むことを特徴とする請求項７に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの方向は、第１の方向と第２の方向の２方向であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項１１】
前記第１の方向と第２の方向は、互いに直交することを特徴とする請求項１０に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項１２】
光によって被走査面上を走査する光走査装置であって、
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の面発光レーザモジュールを有する光源ユニットと；
前記光源ユニットからの光を偏向する偏向器と；
前記偏光器で偏向された光を被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置。
【請求項１３】
少なくとも１つの像担持体と；
前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる光を走査する少なくとも１つの請求項１２に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
【請求項１４】
前記画像情報は、カラー画像情報であることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
入力される電気信号に応じた光信号を生成する光伝送モジュールであって、
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の面発光レーザモジュールと；
前記面発光レーザモジュールの面発光レーザアレイ素子を、前記入力される電気信号に応じて駆動する駆動装置と；を備える光伝送モジュール。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光伝送モジュールと；
前記光伝送モジュールで生成された光信号を伝達する光伝達媒体と；
前記光伝達媒体を介した光信号を電気信号に変換する変換器と；を備える光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザモジュール、光走査装置、画像形成装置、光伝送モジュール及び光伝送システムに係り、更に詳しくは、複数の光を出力できる面発光レーザモジュール、該面発光レーザモジュールを有する光走査装置、前記光走査装置を備える画像形成装置、前記面発光レーザモジュールを有する光伝送モジュール、及び該光伝送モジュールを備える光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。この場合、画像形成装置は光走査装置を備え、感光性を有するドラムの軸方向にポリゴンスキャナ（例えば、ポリゴンミラー）を用いてレーザ光を走査しつつ、ドラムを回転させ潜像を形成する方法が一般的である。このような電子写真の分野では、画像品質を向上させるために画像の高密度化、及び操作性を向上させるために画像出力の高速化が画像形成装置に求められている。
【０００３】
高密度化と高速化を両立させる方法として、光源から射出される光のマルチビーム化があり、マルチビーム光源として複数の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）がアレイ配列されている面発光レーザアレイを用いることが考えられた。
【０００４】
この面発光レーザアレイは、発熱により特性が低下し、寿命が短くなるため、発熱を抑えるための種々の提案がなされた。
【０００５】
特許文献１には、半導体基板上に下部反射鏡層構造と上部反射鏡層構造がこの順に形成され、各反射鏡層構造の間には活性層及び電流狭窄層が介装され、上部反射鏡層構造から下層に向って少なくとも電流狭窄層の下端面に至るまでの領域は柱状のメサとなっていて、メサの上端面の面積は、電流狭窄層の近傍におけるメサの断面積より大きい面発光型半導体レーザアレイが開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、半導体分布ブラッグ反射器を構成するバンドギャップエネルギーの異なる半導体層の間に中間の価電子帯エネルギーを持つヘテロスパイク緩衝層を設け、ヘテロスパイク緩衝層は価電子帯エネルギーを連続的または階段状の組成傾斜層またはこれらの組み合わせによって構成され、バンドギャップエネルギーの小さな層に接する側に価電子帯エネルギーの変化率の大きな領域を、バンドギャップエネルギーの大きな層に接する側に価電子帯エネルギーの変化率の小さな領域を備えている面発光半導体レーザアレイが開示されている。
【０００７】
ところで、半導体レーザでは、戻り光によってノイズが発生する場合がある。
【０００８】
そこで、特許文献３には、発光取り出し用の開口部が、ｐ側電極の発光領域に対向する位置からずれた位置に設けられている面発光レーザが開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−８５７８８号公報
【特許文献２】特開２００２−３５９４３３号公報
【特許文献３】特開２００５−３４７７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示されている半導体レーザアレイでは、素子構造が複雑になり、作製が難しく、コストアップとなってしまう。
【００１１】
また、特許文献３に開示されている面発光レーザでは、０次横モードを抑制して、高次横モードの光を利用することになるので、光走査装置などの結像光学系の光源には使用できない。
【００１２】
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、高コスト化を招くことなく、複数の光を高密度で安定して出力することができる面発光レーザモジュールを提供することにある。
【００１３】
また、本発明の第２の目的は、高コスト化を招くことなく、高密度の走査を安定して行うことができる光走査装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の第３の目的は、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で安定して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。
【００１５】
また、本発明の第４の目的は、高コスト化を招くことなく、高品質の光信号を安定して生成することができる光伝送モジュールを提供することにある。
【００１６】
また、本発明の第５の目的は、高コスト化を招くことなく、高品質の光伝送を安定して行うことができる光伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、第１の観点からすると、複数の発光部を有する面発光レーザアレイ素子と；前記面発光レーザアレイ素子が実装されるパッケージと；前記面発光レーザアレイ素子から射出される複数の光の光路上に配置され、入射光の一部を反射し、残りを透過させる透明部材と；を備え、前記複数の発光部は、第１の発光部及び第２の発光部を含み、前記透明部材は、前記第１の発光部からの光及び前記第２の発光部からの光について、光の進行方向に直交する少なくとも１つの方向に関して、前記第１の発光部からの光と前記第２の発光部からの光との間隔を小さくして透過させるとともに、発光部に戻る方向と異なる方向に反射することを特徴とする面発光レーザモジュールである。
【００１８】
これによれば、第１の発光部からの光及び第２の発光部からの光の大部分は、光の進行方向に直交する少なくとも１つの方向に関して、間隔が小さくなって透明部材を透過する。また、第１の発光部からの光及び第２の発光部からの光の一部は、透明部材で反射されるが、複数の発光部のいずれかに向かう方向と異なる方向に反射される。この場合には、第１の発光部と第２発光部との間隔を広くすることができ、発熱による発光部の発光特性の低下を抑制することができる。また、発光部には反射光が戻らないのでノイズを低減することができる。従って、透明部材として安価な材料を使用することができ、結果として、高コスト化を招くことなく、複数の光を高密度で安定して出力することが可能となる。
【００１９】
本発明は、第２の観点からすると、光によって被走査面上を走査する光走査装置であって、本発明の面発光レーザモジュールを有する光源ユニットと；前記光源ユニットからの光を偏向する偏向器と；前記偏光器で偏向された光を被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置である。
【００２０】
これによれば、光源ユニットが本発明の面発光レーザモジュールを有しているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高密度の走査を安定して行うことが可能となる。
【００２１】
本発明は、第３の観点からすると、少なくとも１つの像担持体と；前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる光を走査する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；を備える画像形成装置である。
【００２２】
これによれば、少なくとも１つの本発明の光走査装置を備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で安定して形成することが可能となる。
【００２３】
本発明は、第４の観点からすると、入力される電気信号に応じた光信号を生成する光伝送モジュールであって、本発明の面発光レーザモジュールと；前記面発光レーザモジュールの面発光レーザアレイ素子を、前記入力される電気信号に応じて駆動する駆動装置と；を備える光伝送モジュールである。
【００２４】
これによれば、本発明の面発光レーザモジュールを備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の光信号を安定して生成することが可能となる。
【００２５】
本発明は、第５の観点からすると、本発明の光伝送モジュールと；前記光伝送モジュールで生成された光信号を伝達する光伝達媒体と；前記光伝達媒体を介した光信号を電気信号に変換する変換器と；を備える光伝送システムである。
【００２６】
これによれば、本発明の光伝送モジュールを備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の光伝送を安定して行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１５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レーザプリンタ５００の概略構成が示されている。
【００２８】
このレーザプリンタ５００は、光走査装置９００、感光体ドラム９０１、帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、トナーカートリッジ９０４、クリーニングブレード９０５、給紙トレイ９０６、給紙コロ９０７、レジストローラ対９０８、転写チャージャ９１１、除電ユニット９１４、定着ローラ９０９、排紙ローラ９１２、及び排紙トレイ９１０などを備えている。
【００２９】
感光体ドラム９０１の表面には、感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム９０１の表面が被走査面である。ここでは、感光体ドラム９０１は、図１における矢印方向に回転するようになっている。
【００３０】
帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、転写チャージャ９１１、除電ユニット９１４及びクリーニングブレード９０５は、それぞれ感光体ドラム９０１の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム９０１の回転方向に関して、帯電チャージャ９０２→現像ローラ９０３→転写チャージャ９１１→除電ユニット９１４→クリーニングブレード９０５の順に配置されている。
【００３１】
帯電チャージャ９０２は、感光体ドラム９０１の表面を均一に帯電させる。
【００３２】
光走査装置９００は、帯電チャージャ９０２で帯電された感光体ドラム９０１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を照射する。これにより、感光体ドラム９０１の表面では、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム９０１の表面に形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って現像ローラ９０３の方向に移動する。なお、この光走査装置９００の構成については後述する。
【００３３】
トナーカートリッジ９０４にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ９０３に供給される。
【００３４】
現像ローラ９０３は、感光体ドラム９０１の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ９０４から供給された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（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム９０１の回転に伴って転写チャージャ９１１の方向に移動する。
【００３５】
給紙トレイ９０６には記録紙９１３が格納されている。この給紙トレイ９０６の近傍には給紙コロ９０７が配置されており、該給紙コロ９０７は、記録紙９１３を給紙トレイ９０６から１枚づつ取り出し、レジストローラ対９０８に搬送する。該レジストローラ対９０８は、転写ローラ９１１の近傍に配置され、給紙コロ９０７によって取り出された記録紙９１３を一旦保持するとともに、該記録紙９１３を感光体ドラム９０１の回転に合わせて感光体ドラム９０１と転写チャージャ９１１との間隙に向けて送り出す。
【００３６】
転写チャージャ９１１には、感光体ドラム９０１の表面上のトナーを電気的に記録紙９１３に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム９０１の表面のトナー像が記録紙９１３に転写される。ここで転写された記録紙９１３は、定着ローラ９０９に送られる。
【００３７】
この定着ローラ９０９では、熱と圧力とが記録紙９１３に加えられ、これによってトナーが記録紙９１３上に定着される。ここで定着された記録紙９１３は、排紙ローラ９１２を介して排紙トレイ９１０に送られ、排紙トレイ９１０上に順次スタックされる。
【００３８】
除電ユニット９１４は、感光体ドラム９０１の表面を除電する。
【００３９】
クリーニングブレード９０５は、感光体ドラム９０１の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラム９０１の表面は、再度帯電チャージャ９０２の位置に戻る。
【００４０】
次に、前記光走査装置９００の構成について説明する。
【００４１】
この光走査装置９００は、図２に示されるように、光源ユニット１０、カップリングレンズ１１、開口板１２、シリンドリカルレンズ１３、ポリゴンミラー１４、ｆθレンズ１５、トロイダルレンズ１６、２つのミラー（１７、１８）、及び上記各部を統括的に制御する不図示の制御装置を備えている。
【００４２】
前記光源ユニット１０は、一例として図３及び図４に示されるように、複数の発光部を有する面発光レーザアレイ素子２３と、該面発光レーザアレイ素子２３が実装されるパッケージ２５と、面発光レーザアレイ素子２３からの複数の光の光路上に配置され、パッケージ２５を封止するカバーガラス２１とを備える面発光レーザモジュール２０を有している。なお、本明細書では、面発光レーザアレイ素子２３におけるレーザ発振方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な面内における互いに直交する２つの方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として説明する。
【００４３】
面発光レーザアレイ素子２３は、一例として図５に示されるように、４０個の発光部２３１を有している。ここでは、Ｙ軸方向が主走査方向に対応する方向であり、Ｘ軸方向が副走査方向に対応する方向である。
【００４４】
４０個の発光部２３１は、一例として図６に示されるように、２０個の発光部２３１からなる第１アレイ２３ａと２０個の発光部２３１からなる第２アレイ２３ｂとに分けられる。
【００４５】
第１アレイ２３ａは、一例として図７に示されるように、２０個の発光部２３１が、Ｙ軸方向からＸ軸方向に向かって傾斜角αをなす方向（以下では便宜上、「Ｔ方向」という）とＸ軸方向とにそれぞれ沿って二次元的に配列されている。
【００４６】
そして、Ｙ軸方向に関する発光部の間隔は等間隔ｄｍ１であり、Ｘ軸方向に関する発光部の間隔は等間隔ｄｓ２である。なお、本明細書では、「発光部の間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいうものとする。また、２０個の発光部をＸ軸方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部の間隔は等間隔ｄｓ１である。
【００４７】
なお、以下では、便宜上、図７に示されるように、第１アレイ２３ａにおける最も−Ｙ側に配置された４個の発光部からなる発光部列を第１の発光部列Ｌ１、該第１の発光部列Ｌ１の＋Ｙ側に配置された４個の発光部からなる発光部列を第２の発光部列Ｌ２、該第２の発光部列Ｌ２の＋Ｙ側に配置された４個の発光部からなる発光部列を第３の発光部列Ｌ３、該第３の発光部列Ｌ３の＋Ｙ側に配置された４個の発光部からなる発光部列を第４の発光部列Ｌ４、該第４の発光部列Ｌ４の＋Ｙ側に配置された４個の発光部からなる発光部列を第５の発光部列Ｌ５という。
【００４８】
第２アレイ２３ｂは、一例として図８に示されるように、２０個の発光部２３１が、Ｔ方向とＸ軸方向とにそれぞれ沿って二次元的に配列されている。
【００４９】
そして、Ｙ軸方向に関する発光部の間隔は等間隔ｄｍ１であり、Ｘ軸方向に関する発光部の間隔は等間隔ｄｓ２である。また、２０個の発光部をＸ軸方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部の間隔は等間隔ｄｓ１である。
【００５０】
なお、以下では、便宜上、図８に示されるように、第２アレイ２３ｂにおける最も−Ｙ側に配置された４個の発光部からなる発光部列を第６の発光部列Ｌ６、該第６の発光部列Ｌ６の＋Ｙ側に配置された４個の発光部からなる発光部列を第７の発光部列Ｌ７、該第７の発光部列Ｌ７の＋Ｙ側に配置された４個の発光部からなる発光部列を第８の発光部列Ｌ８、該第８の発光部列Ｌ８の＋Ｙ側に配置された４個の発光部からなる発光部列を第９の発光部列Ｌ９、該第９の発光部列Ｌ９の＋Ｙ側に配置された４個の発光部からなる発光部列を第１０の発光部列Ｌ１０という。
【００５１】
また、一例として図９及び図１０に示されるように、Ｙ軸方向に関する第５の発光部列Ｌ５と第６の発光部列Ｌ６の間隔がｄｍ２（＞ｄｍ１）であり、かつ、第１アレイ２３ａの２０個の発光部と第２アレイ２３ａの２０個の発光部をＸ軸方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部の間隔が等間隔ｄｓ１となるように、第１アレイ２３ａ及び第２アレイ２３ｂは配置されている。
【００５２】
すなわち、Ｙ軸方向に関して、第５の発光部列Ｌ５と第６の発光部列Ｌ６の間隔のみが、互いに隣接する他の発光部列の間隔よりも広くなっている。
【００５３】
各発光部は、いずれも７８０ｎｍ帯のＶＣＳＥＬであり、一例として図１１に示されるように、ｎ―ＧａＡｓ基板１１１上に、下部反射鏡１１２、スペーサ層１１３、活性層１１４、スペーサ層１１５、上部反射鏡１１７、及びｐコンタクト層１１８などの半導体層が、順次積層されている。なお、以下では、これら複数の半導体層が積層されているものを、便宜上「積層体」ともいう。
【００５４】
下部反射鏡１１２は、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層とｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層とをペアとして、４０．５ペア有している。各屈折率層はいずれも、発振波長をλとするとλ／４の光学厚さとなるように設定されている。なお、低屈折率層と高屈折率層との間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層（図示省略）が設けられている。
【００５５】
スペーサ層１１３は、Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓからなる層である。
【００５６】
活性層１１４は、Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓからなる量子井戸層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる障壁層を有している。
【００５７】
スペーサ層１１５は、Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓからなる層である。
【００５８】
スペーサ層１１３と活性層１１４とスペーサ層１１５とからなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、その厚さが１波長光学厚さとなるように設定されている。
【００５９】
上部反射鏡１１７は、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層とｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層とをペアとして、２４ペア有している。各屈折率層はいずれも、λ／４の光学厚さとなるように設定されている。なお、低屈折率層と高屈折率層との間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層（図示省略）が設けられている。
【００６０】
上部反射鏡１１７における共振器構造体からλ／４離れた位置には、ＡｌＡｓからなる被選択酸化層１１６が設けられている。
【００６１】
次に、上記面発光レーザアレイ素子２３の製造方法について簡単に説明する。
【００６２】
（１）上記積層体を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）あるいは分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）を用いた結晶成長によって作成する。
【００６３】
（２）それぞれが発光部となる複数の領域の各周囲にドライエッチング法により溝を形成し、いわゆるメサを形成する。ここでは、エッチング底面は下部反射鏡１１２中に達するように設定されている。なお、エッチング底面は少なくとも被選択酸化層１１６を超えたところにあれば良い。これにより、被選択酸化層１１６が溝の側壁に現れることとなる。
【００６４】
（３）溝が形成された積層体を水蒸気中で熱処理し、メサにおける被選択酸化層１１６を選択的に酸化する。そして、メサの中央部に、被選択酸化層１１６における酸化されていない領域を残留させる。これにより、発光部の駆動電流の経路をメサの中央部だけに制限する、いわゆる電流狭窄構造が形成される。
【００６５】
（４）各メサの上部電極１０３が形成される領域及び光出射部１０２を除いて、例えば厚さ１５０ｎｍのＳｉＯ２保護層１２０を設け、さらに各溝にポリイミド１１９を埋め込んで平坦化する。
【００６６】
（５）各メサ部におけるｐコンタクト層１１８上の光出射部１０２を除いた領域に上部電極１０３をそれぞれ形成し、積層体の周辺に各ボンディングパッド（不図示）を形成する。そして、各上部電極１０３とそれぞれに対応するボンディングパッドとを繋ぐ各配線（不図示）を形成する。
【００６７】
（６）積層体裏面に下部電極（ｎ側共通電極）１１０を形成する。
【００６８】
（７）積層体を複数のチップに切断する。
【００６９】
図４に戻り、カバーガラス２１は、ＹＺ断面形状がＶ字形の部分（以下では、便宜上「Ｖ字部」ともいう）を有している。面発光レーザアレイ素子２３から射出された複数の光は、カバーガラス２１のＶ字形の部分を介して面発光レーザモジュール２０から出力される。なお、このカバーガラス２１は、入射光に対して収束作用及び発散作用のいずれも有していない
【００７０】
面発光レーザアレイ素子２３は、一例として図１２に示されるように、Ｙ軸方向に関して、第１アレイ２３ａと第２アレイ２３ｂのほぼ中間位置が、カバーガラス２１のＶ字部の底と対向する位置に配置されている。
【００７１】
ここで、一例として図１３に示されるように、カバーガラス２１のＶ字部の角度の１／２をθとすると、発光部２３１から射出された光のカバーガラス２１への入射角ψ１は、次の（１）式で示される。
【００７２】
【数１】
2008192780.tif 000003
【００７３】
カバーガラス２１の屈折率をｎ２、面発光レーザアレイ素子２３とカバーガラス２１の間を満たす媒質（通常、空気または窒素などの不活性ガスを用い、屈折率は１．０）の屈折率をｎ１とすると、カバーガラス２１への入射角ψ１とカバーガラス２１へ入射した光の屈折角ψ２の関係は、次の（２）式で示される。
【００７４】
【数２】
2008192780.tif 000004
【００７５】
カバーガラス２１の厚さをtとすると、カバーガラス２１内の光の光路長Ｌは、次の（３）式で示される。
【００７６】
【数３】
2008192780.tif 000005
【００７７】
その結果、カバーガラス２１を透過した光のシフト量ΔＹｏｕｔは、次の（４）式で示される。
【００７８】
【数４】
2008192780.tif 000006
【００７９】
そして、Ｙ軸方向に関して、Ｖ字部の底を基準としたときの発光部２３１の位置をＹｖとすると、透過光の位置Ｙｏｕｔは、次の（５）式で示される。
【００８０】
【数５】
2008192780.tif 000007
【００８１】
また、面発光レーザアレイ素子２３とカバーガラス２１との距離をhとすると、カバーガラス２１で反射した光が面発光レーザアレイ素子２３を照射する位置（発光部２３１の位置との差）ΔＹｒは、次の（６）式で示される。
【００８２】
【数６】
2008192780.tif 000008
【００８３】
例えば、θ＝８５°、ｎ２＝１．５１（例えば、ＢＫ７）、ｔ＝５００μｍ、ｈ＝５００μｍ、パッケージ内は窒素ガス充填（ｎ１＝１．００）とした場合、透過光の間隔を２Ｙｏｕｔ＝３０μｍとするには、発光部２３１の位置Ｙｖ＝２９．８μｍとすれば良い。このとき、発光部の間隔は２・Ｙｖ＝５９．６μｍとなり、約２倍に広げられる。そして、ΔＹｒは、８８．６μｍとなり、反射光が発光部へ戻ることはない。
【００８４】
また、例えば、θ＝８０°とし、他は同じ条件とすると、Ｙｖ＝４４．８μｍ、発光部の間隔は２・Ｙｖ＝８９．６μｍとなり、約３倍に広げられることになる。そして、ΔＹｒは、１８４．９μｍとなる。この場合も、反射光が発光部へ戻ることはない。
【００８５】
すなわち、一例として図１４に示されるように、前記発光部の間隔ｄ２が前記発光部の間隔ｄ１よりも広くても、カバーガラス２１を介して出力される複数の光は、Ｙ軸方向に関して等間隔となる。すなわち、Ｙ軸方向に関して５番目の発光部と６番目の発光部の間隔を従来よりも広くすることができ、発熱による特性の低下を抑制することができる。
【００８６】
また、一例として図１４に示されるように、面発光レーザアレイ素子２３から射出されカバーガラス２１の表面で反射した複数の反射光ＲＢが、発光部に戻る方向と異なる方向にいずれも向かうように設定されている。
【００８７】
図２に戻り、カップリングレンズ１１は、光源ユニット１０から射出された光を略平行光に整形する。
【００８８】
開口板１２は、開口部を有し、カップリングレンズ１１を介した光のビーム径を規定する。
【００８９】
シリンドリカルレンズ１３は、開口板１２の開口部を通過した光をミラー１７を介してポリゴンミラー１４の偏向反射面近傍に集光する。
【００９０】
ポリゴンミラー１４は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面には６面の偏向反射面が形成されている。そして、不図示の回転機構により、図２に示される矢印の方向に一定の角速度で回転されている。従って、光源ユニット１０から射出され、シリンドリカルレンズ１３によってポリゴンミラー１４の偏向反射面近傍に集光された光は、ポリゴンミラー１４の回転により一定の角速度で偏向される。
【００９１】
ｆθレンズ１５は、ポリゴンミラー１４からの光の入射角に比例した像高をもち、ポリゴンミラー１４により一定の角速度で偏向される光の像面を、主走査方向に関して等速移動させる。
【００９２】
トロイダルレンズ１６は、ｆθレンズ１５からの光をミラー１８を介して、感光体ドラム９０１の表面に結像する。
【００９３】
この場合に、面発光レーザアレイ素子２３では、各発光部をＸ軸方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔が等間隔ｄｓ１であるので、一例として図１５に示されるように、点灯のタイミングを調整することで感光体ドラム９０１上では副走査方向に等間隔で光源が並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。例えば、前記間隔ｄｓ２が２６．５μｍであれば、前記間隔ｄｓ１は２．６５μｍとなる。そして、光学系の倍率を２倍とすれば、感光体ドラム９０１上では副走査方向に５．３μｍ間隔で書き込みドットを形成することができる。これは、４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）に対応している。すなわち、４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）の高密度書込みができる。もちろん、Ｙ軸方向の発光部数を増加したり、前記間隔ｄｓ２を狭くして間隔ｄｓ１を更に小さくするアレイ配置としたり、光学系の倍率を下げる等を行えばより高密度化でき、より高品質の印刷が可能となる。なお、主走査方向の書き込み間隔は、光源の点灯のタイミングで容易に制御できる。
【００９４】
また、この場合には、レーザプリンタ５００では書きこみドット密度が上昇しても印刷速度を落とすことなく印刷することができる。また、同じ書きこみドット密度の場合には印刷速度を更に速くすることができる。
【００９５】
以上説明したように、本実施形態に係る面発光レーザモジュール２０によると、４０個の発光部を有する面発光レーザアレイ素子２３と、面発光レーザアレイ素子２３が実装されるパッケージ２５と、面発光レーザアレイ素子２３から射出される複数の光の光路上に配置され、パッケージ２５を封止するとともに、入射光の一部を反射し、残りを透過させるカバーガラス２１とを備えている。そして、Ｙ軸方向に関して、カバーガラス２１に入射する第５の発光部列Ｌ５からの光と第６の発光部列Ｌ６からの光の間隔ｄｍ２は、カバーガラス２１を透過した第５の発光部列Ｌ５からの光と第６の発光部列Ｌ６からの光の間隔ｄｍ１よりも大きい。
【００９６】
これにより、Ｙ軸方向に関して、第５の発光部列Ｌ５と第６の発光部列Ｌ６の間隔を従来よりも広くすることができるため、書きこみドット密度を低下させることなく、発熱による発光部の発光特性の低下を抑制することができる。
【００９７】
また、面発光レーザアレイ素子２３から射出されカバーガラス２１の表面で反射した複数の反射光は、発光部に戻る方向と異なる方向にいずれも向かう。これにより、反射光によるノイズを低減することができる。
【００９８】
従って、高コスト化を招くことなく、複数の光を高密度で安定して出力することが可能となる。
【００９９】
本実施形態に係る光走査装置９００によると、高コスト化を招くことなく、複数の光を高密度で安定して出力することができる面発光レーザモジュール２０を有しているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高密度での走査を安定して行うことが可能となる。
【０１００】
また、本実施形態に係るレーザプリンタ５００によると、高コスト化を招くことなく、高密度での走査を安定して行うことができる光走査装置９００を備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で安定して形成することが可能となる。
【０１０１】
なお、上記実施形態では、カバーガラスのＹＺ断面形状がＶ字形の形状を含む場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図１６に示されるように、カバーガラスのＹＺ断面形状が逆台形の形状を含んでいても良いし、円弧の形状を含んでいても良い。
【０１０２】
また、上記実施形態では、面発光レーザアレイ素子が４０個の発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【０１０３】
また、上記実施形態では、面発光レーザアレイ素子の複数の発光部が２次元的に配置される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、面発光レーザアレイ素子の複数の発光部が１次元的に配置されていても良い。
【０１０４】
また、上記実施形態では、面発光レーザアレイ素子の各発光部が７８０ｎｍ帯のＶＣＳＥＬの場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【０１０５】
また、上記実施形態において、前記カバーガラス２１に代えて、カバーガラス２１と同等の作用を有する透明部材を用いても良い。
【０１０６】
また、上記実施形態では、前記カバーガラス２１はパッケージ２５を封止する作用を有しているが、前記カバーガラス２１とは別にパッケージ２５を封止する封止部材を設けても良い。
【０１０７】
また、上記実施形態では、面発光レーザアレイ素子から射出される複数の光の進行方向に直交する１つの方向に関して、面発光レーザアレイ素子から射出される複数の光に含まれる少なくとも２つの光の間隔が、カバーガラスを透過することにより狭くなる場合について説明したが、これに限らず、面発光レーザアレイ素子から射出される複数の光の進行方向に直交する２つの方向に関して、面発光レーザアレイ素子から射出される複数の光に含まれる少なくとも２つの光の間隔が、カバーガラスを透過することにより狭くなっても良い。この場合に、例えば、主走査方向と副走査方向のように、面発光レーザアレイ素子から射出される複数の光の進行方向に直交する２つの方向が互いに直交しても良い。
【０１０８】
また、上記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ５００の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、前記光走査装置９００を備えた画像形成装置であれば、結果として高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で安定して形成することが可能となる。
【０１０９】
また、カラー画像を形成する画像形成装置であっても、前記面発光レーザモジュール２０を有し、カラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、高コスト化を招くことなく、高品質のカラー画像を高速で安定して形成することが可能となる。
【０１１０】
例えば、図１７に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるタンデムカラー機であっても良い。このタンデムカラー機は、ブラック（Ｋ）用の感光体ドラムＫ１、帯電器Ｋ２、現像器Ｋ４、クリーニング手段Ｋ５、及び転写用帯電手段Ｋ６と、シアン（Ｃ）用の感光体ドラムＣ１、帯電器Ｃ２、現像器Ｃ４、クリーニング手段Ｃ５、及び転写用帯電手段Ｃ６と、マゼンダ（Ｍ）用の感光体ドラムＭ１、帯電器Ｍ２、現像器Ｍ４、クリーニング手段Ｍ５、及び転写用帯電手段Ｍ６と、イエロー（Ｙ）用の感光体ドラムＹ１、帯電器Ｙ２、現像器Ｙ４、クリーニング手段Ｙ５、及び転写用帯電手段Ｙ６と、光走査装置９００と、転写ベルト８０と、定着手段３０などを備えている。
【０１１１】
この場合には、光走査装置９００では、面発光レーザアレイ素子２３における複数の発光部はブラック用、シアン用、マゼンダ用、イエロー用に分割されている。そして、ブラック用の各発光部からの光はブラック用の走査光学系を介して感光体ドラムＫ１に照射され、シアン用の各発光部からの光はシアン用の走査光学系を介して感光体ドラムＣ１に照射され、マゼンダ用の各発光部からの光はマゼンダ用の走査光学系を介して感光体ドラムＭ１に照射され、イエロー用の各発光部からの光はイエロー用の走査光学系を介して感光体ドラムＹ１に照射されるようになっている。なお、光走査装置９００は、色毎に面発光レーザモジュール２０を備えても良い。また、色毎に光走査装置９００を備えていても良い。
【０１１２】
各感光体ドラムは、図１７中の矢印の方向に回転し、回転順にそれぞれ帯電器、現像器、転写用帯電手段、クリーニング手段が配置されている。各帯電器は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電器によって帯電された感光体ドラム表面に光走査装置９００によりビームが照射され、感光体ドラムに静電潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像器により感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写用帯電手段により、記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着手段３０により記録紙に画像が定着される。
【０１１３】
タンデムカラー機では、機械精度等で各色の色ずれが発生する場合があるが、光走査装置９００は高密度な発光部の２次元アレイを有しているため、点灯させる発光部を選択することで各色の色ずれの補正精度を高めることができる。
【０１１４】
また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。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等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。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できる。
【０１１５】
また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギ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良い。この場合には、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できる。
【０１１６】
《光伝送システム》
図１８には、本発明の一実施形態に係る光伝送システム１０００の概略構成が示されている。この光伝送システム１０００は、光送信モジュール１００１と光受信モジュール１００５が光ファイバケーブル１００４で接続されており、光送信モジュール１００１から光受信モジュール１００５への一方向の光通信が可能となっている。
【０１１７】
光送信モジュール１００１は、前記面発光レーザモジュール２０を含む光源１００２と、外部から入力された電気信号に応じて、光源１００２から出力されるレーザ光の光強度を変調する駆動回路１００３とを有している。
【０１１８】
光源１００２から出力された光信号は、光ファイバケーブル１００４に結合し、該光ファイバケーブル１００４を導波して光受信モジュール１００５に入力される。
【０１１９】
光受信モジュール１００５は、光信号を電気信号に変換する受光素子１００６と、受光素子１００６から出力された電気信号に対して信号増幅、及び波形整形等を行う受信回路１００７とを有している。
【０１２０】
本実施形態に係る光送信モジュール１００１によると、光源１００２が前記面発光レーザモジュール２０を含んでいるため、高コスト化を招くことなく、複数の光を高密度で安定して出力することができ、結果として高コスト化を招くことなく、光信号を安定して生成することが可能となる。
【０１２１】
また、本実施形態に係る光伝送システム１０００によると、高コスト化を招くことなく、光信号を安定して生成することができる光送信モジュール１００１を備えているため、結果として高コスト化を招くことなく、低消費電力で、大容量の光伝送を安定して行うことが可能となる。
【０１２２】
なお、本実施形態では、単チャンネルの一方向通信の構成例を示しているが、双方向通信、並列伝送方式、波長分割多重伝送方式等の構成をとることもできる。要するに、光源１００２が面発光レーザモジュール２０を含んでいれば良い。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
以上説明したように、本発明の面発光レーザモジュールによれば、高コスト化を招くことなく、複数の光を高密度で安定して出力するのに適している。また、本発明の光走査装置によれば、高コスト化を招くことなく、高密度での走査を安定して行うのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で安定して形成するのに適している。また、本発明の光伝送モジュールによれば、高コスト化を招くことなく、光信号を安定して生成するのに適している。また、本発明の光伝送システムによれば、高コスト化を招くことなく、光伝送を安定して行うのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。
【図２】図１における光走査装置を示す概略図である。
【図３】図２における光源ユニットに含まれる面発光レーザモジュールを説明するための図である。
【図４】図３のＹＺ断面図である。
【図５】面発光レーザモジュールにおける面発光レーザアレイ素子を説明するための図である。
【図６】面発光レーザアレイ素子における複数の発光部の配列を説明するための図（その１）である。
【図７】面発光レーザアレイ素子における複数の発光部の配列を説明するための図（その２）である。
【図８】面発光レーザアレイ素子における複数の発光部の配列を説明するための図（その３）である。
【図９】面発光レーザアレイ素子における複数の発光部の配列を説明するための図（その４）である。
【図１０】面発光レーザアレイ素子における複数の発光部の配列を説明するための図（その５）である。
【図１１】面発光レーザアレイ素子の発光部を説明するための図である。
【図１２】面発光レーザモジュールにおけるカバーガラスと面発光レーザアレイ素子の位置関係を説明するための図である。
【図１３】カバーガラスの作用を説明するための図である（その１）。
【図１４】カバーガラスの作用を説明するための図である（その１）。
【図１５】副走査方向の書き込みドットを説明するための図である。
【図１６】カバーガラスの変形例を説明するための図である。
【図１７】タンデムカラー機の概略構成を説明するための図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係る光伝送モジュール及び光伝送システムの概略構成を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１０…光源ユニット、１４…ポリゴンミラー（偏向器）、１５…ｆθレンズ（走査光学系の一部）、１６…トロイダルレンズ（走査光学系の一部）、２０…面発光レーザモジュール、２１…カバーガラス、２３…面発光レーザアレイ素子、２５…パッケージ、２３１…発光部、５００…レーザプリンタ、９００…光走査装置、９０１…感光体ドラム（像担持体）、１０００…光伝送システム、１００１…光送信モジュール（光伝送モジュール）、１００３…駆動回路（駆動装置）、１００４…光ファイバケーブル（光伝達媒体）、１００６…受光素子（変換器の一部）、１００７…受信回路（変換器の一部）。
【図１】
2008192780.tif 000009
【図２】
2008192780.tif 000010
【図３】
2008192780.tif 000011
【図４】
2008192780.tif 000012
【図５】
2008192780.tif 000013
【図６】
2008192780.tif 000014
【図７】
2008192780.tif 000015
【図８】
2008192780.tif 000016
【図９】
2008192780.tif 000017
【図１０】
2008192780.tif 000018
【図１１】
2008192780.tif 000019
【図１２】
2008192780.tif 000020
【図１３】
2008192780.tif 000021
【図１４】
2008192780.tif 000022
【図１５】
2008192780.tif 000023
【図１６】
2008192780.tif 000024
【図１７】
2008192780.tif 000025
【図１８】
2008192780.tif 000026