(57)【要約】【課題】射出される光の放射角度や射出方向に影響することなく、出力光量とモニタ光量の比を一定とすることができる光デバイスを提供する。【解決手段】  レーザチップ１１０、受光素子１５０、レーザチップ１１０及び受光素子１５０を保持するパッケージ部材１２０、カバー部材１４０などを有している。そして、カバー部材１４０は、一様な厚さの透明な樹脂で成形された部材であり、レーザチップ１１０における複数の発光部の配列中心Ｐ１、及び受光素子１５０の受光面の中心Ｐ２をそれぞれ焦点とする回転楕円体の一部となる形状を有している。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの発光部を有する光源と；
前記光源から射出された光の光路上に配置された透明部材と；
前記光源から射出され前記透明部材で反射された光を受光する受光素子と；を備え、
前記透明部材は、一側の焦点が前記光源の射出面近傍にあり、他側の焦点が前記受光素子の受光面近傍にある一様な厚さの中空の回転楕円体の一部を含むことを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記一側の焦点は、前記光源の射出面の中心にあることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記他側の焦点は、前記受光素子の受光面の中心にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記少なくとも１つの発光部は１つの発光部であり、
前記一側の焦点は、該１つの発光部の中心にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記少なくとも１つの発光部は複数の発光部であり、
前記一側の焦点は、該複数の発光部の配列中心にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記回転楕円体の一部は、前記他側の焦点に対して前記光源側に設けられてい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光デバイス。
【請求項７】
前記光源から光が射出される射出面に直交する方向に関して、前記光源及び前記受光素子は、互いに異なる位置に配置されてい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光デバイス。
【請求項８】
一側の面に段差を有するパッケージ部材を備え、
前記光源は前記一側の面の底面に保持され、前記受光素子は、前記一側の面の段部に保持されることを特徴とする請求項７に記載の光デバイス。
【請求項９】
被走査面上を光によって走査する光走査装置であって、
請求項１〜８のいずれか一項に記載の光デバイス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；
前記偏向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１０】
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、画像情報に応じて変調された光を走査する少なくとも１つの請求項９に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
【請求項１１】
前記画像情報は多色のカラー画像情報であることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
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１〜８のいずれか一項に記載の光デバイスと；
前記光デバイスを、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１３】
請求項１２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、光デバイス、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、面発光レーザを有する光デバイス、該光デバイスを有する光走査装置、該光走査装置を備える画像形成装置、前記光デバイス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】
面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ、以下では、「ＶＣＳＥＬ」ともいう）は、基板表面に垂直な方向にレーザ光を射出することができることから、複数の発光部を同一基板上に２次元的に配列して集積（２次元アレイ化）することが容易であり、並列光インターコネクション用光源、及び電子写真システムの書き込み用光源として注目されている。
【０００３】
特に、２次元アレイ化した面発光レーザアレイは、各発光部の高い位置精度と、円形の出射ビーム形状が得られることから、電子写真システムの書き込み用光源に好適である。
【０００４】
また、面発光レーザは、１ｍＡ以下の電流で発振可能なことから、低消費電力のレーザ光源としてセンサ等の用途にも非常に適している。
【０００５】
これら通信、書き込み、及びセンシングなどの用途では、面発光レーザの光出力を正確に把握することが重要である。
【０００６】
ところで、面発光レーザでは、光は基板表面に直交する一方向にのみ射出されるため、従来の端面発光レーザで通常用いられるような、後方に射出される光をモニタする、いわゆるバックモニタを行うことができない。そこで、面発光レーザから射出される光の一部を分岐して受光素子で受光することが提案された（例えば、特許文献１〜特許文献４参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている光出力装置、及び特許文献２に開示されている監視システムでは、面発光レーザから射出される光の光量（以下では、「出力光量」ともいう）と受光素子で受光される光の光量（以下では、「モニタ光量」ともいう）の比が、常に一定ではないという不都合があった。例えば、面発光レーザでの放射角度が変化すると、モニタ光量から推定された出力光量と実際の出力光量との間に誤差があった。
【０００８】
また、特許文献３に開示されている光出力素子では、面発光レーザから射出された光は、レンズ素子の反射面やレンズの作用によって、その向きや放射角度が大きく影響を受けてしまうという不都合があった。特に、特許文献３に開示されているような短焦点距離のレンズ素子を用いると、該光出力素子を用いた装置に含まれる光学系全体に対する影響が強く、レンズ素子におけるわずかなレンズ形状のずれや取付位置のずれで光学系全体が乱されてしまう。そのため、該光出力素子を光走査装置のように焦点距離の長い光学系を用いる用途に利用する場合には、面発光レーザでの放射角度や射出方向を厳密に規定する必要があるため、実際に使用することは困難であった。
【０００９】
また、特許文献４に開示されている半導体発光装置では、上記特許文献１に開示されている光出力装置、特許文献２に開示されている監視システム、及び特許文献３に開示されている光出力素子と同様の不都合があった。
【００１０】
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、射出される光の放射角度や射出方向に影響することなく、出力光量とモニタ光量の比を一定とすることができる光デバイスを提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第２の目的は、安定した光走査を行うことができる光走査装置を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の第３の目的は、高品質の画像を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。
【００１３】
また、本発明の第４の目的は、高品質の光信号を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。
【００１４】
また、本発明の第５の目的は、高品質の光伝送を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】
【００１５】
本発明は、第１の観点からすると、少なくとも１つの発光部を有する光源と；前記光源から射出された光の光路上に配置された透明部材と；前記光源から射出され前記透明部材で反射された光を受光する受光素子と；を備え、前記透明部材は、一側の焦点が前記光源の射出面近傍にあり、他側の焦点が前記受光素子の受光面近傍にある一様な厚さの中空の回転楕円体の一部を含むことを特徴とする光デバイスである。
【００１６】
これによれば、射出される光の放射角度や射出方向に影響することなく、出力光量とモニタ光量の比を一定とすることができる。
【００１７】
本発明は、第２の観点からすると、被走査面上を光によって走査する光走査装置であって、本発明の光デバイス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；前記偏向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。
【００１８】
これによれば、安定した光走査を行うことができる
【００１９】
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、画像情報に応じて変調された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。
【００２０】
これによれば、本発明の光走査装置を備えているため、高品質の画像を形成することができる。
【００２１】
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、本発明の光デバイスと；前記光デバイスを、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。
【００２２】
これによれば、高品質の光信号を生成することができる。
【００２３】
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。
【００２４】
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、高品質の光伝送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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を説明するための図である。
【図４】光デバイスを説明するための図である。
【図５】レーザチップを説明するための図である。
【図６】レーザチップにおける複数の発光部の配列状態を説明するための図である。
【図７】カバー部材における回転楕円体を説明するための図である。
【図８】カバー部材の表面で反射された光束の光路を説明するための図である。
【図９】カバー部材を透過する光束の光路を説明するための図（その１）である。
【図１０】カバー部材を透過する光束の光路を説明するための図（その２）である。
【図１１】カバー部材の変形例を説明するための図である。
【図１２】光デバイスの変形例１を説明するための図である。
【図１３】変形例１の光デバイスにおけるカバー部材の表面で反射された光束の光路を説明するための図である。
【図１４】変形例１の光デバイスにおけるカバー部材を透過する光束の光路を説明するための図である。
【図１５】光デバイスの変形例２を説明するための図である。
【図１６】変形例２の光デバイスにおけるカバー部材の表面で反射された光束の光路を説明するための図である。
【図１７】カラープリンタの概略構成を示す図である。
【図１８】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。
【図１９】図１８における光ファイバケーブルを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１０を用いて説明する。図１には、一実施形態に係るレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。
【００２７】
このレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。
【００２８】
通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。
【００２９】
感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、そ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１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０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１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。
【００３１】
帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。
【００３２】
光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面を、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束により走査し、感光体ドラム１０３０の表面に画像情報に対応した潜像を形成する。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。
【００３３】
トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。
【００３４】
現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６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した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。
【００３５】
給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。
【００３６】
転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面のトナーを電気的に記録紙１０４０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１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。
【００３７】
定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。
【００３８】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【００３９】
クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。
【００４０】
次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。
【００４１】
この光走査装置１０１０は、一例として図２に示されるように、光源ユニット１４、カップリングレンズ１５、開口板１６、シリンドリカルレンズ１７、反射ミラー１８、ポリゴンミラー１３、偏向器側走査レンズ１１ａ、像面側走査レンズ１１ｂ、及び走査制御装置（図示省略）などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング３０の所定位置に組み付けられている。
【００４２】
なお、本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系において、感光体ドラム１０３０の長手方向に沿った方向をＹ軸方向、各走査レンズ（１１ａ、１１ｂ）の光軸に沿った方向をＸ軸方向として説明する。
【００４３】
また、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。
【００４４】
光源ユニット１４は、一例として図３に示されるように、光デバイス１００、該光デバイス１００を駆動制御するレーザ制御装置２００、前記光デバイス１００及びレーザ制御装置２００が実装されているＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）基板３００を有している。
【００４５】
光デバイス１００は、一例として図４に示されるように、レーザチップ１１０、受光素子１５０、該レーザチップ１１０及び受光素子１５０を保持するパッケージ部材１２０、並びにカバー部材１４０などを有している。なお、図４では、煩雑さを避けるため、レーザチップ１１０とパッケージ部材１２０とを繋ぐボンディングワイヤ、受光素子１５０とパッケージ部材１２０とを繋ぐボンディングワイヤの図示は省略している。
【００４６】
パッケージ部材１２０は、セラミックと複数の金属配線を有する多層構造ＣＬＣＣ（Ｃｅｒａｍｉｃ  ｌｅａｄｅｄ  ｃｈｉｐ  ｃａｒｒｉｅｒ）と呼ばれるフラットパッケージである。
【００４７】
このパッケージ部材１２０は、その＋Ｘ側に、周囲が壁で囲まれている空間領域１２１を有している。そして、該空間領域１２１の底面には、金属膜が設けられている。この金属膜は、ダイアタッチエリアとも呼ばれており、共通電極になっている。
【００４８】
レーザチップ１１０及び受光素子１５０は、空間領域１２１の底面の金属膜上にＡｕＳｎ等の半田材を用いてダイボンドされている。すなわち、レーザチップ１１０及び受光素子１５０は、周囲が壁で囲まれている領域の底面上に保持されている。
【００４９】
ここでは、レーザチップ１１０及び受光素子１５０は、Ｙ軸方向に関しては、いずれも底面の中央に配置され、Ｚ軸方向に関しては、底面の＋Ｚ側にレーザチップ１１０が配置され、レーザチップ１１０の−Ｚ側に受光素子１５０が配置されている。
【００５０】
このレーザチップ１１０は、一例として図５に示されるように、２次元的に配列されている３２個の発光部、及び３２個の発光部の周囲に設けられ、各発光部に対応した３２個の電極パッドを有している。また、各電極パッドは、対応する発光部と配線部材によって電気的に接続されている。そして、各電極パッドが、パッケージ部材１２０の対応する金属配線とボンディングワイヤによって電気的に接続されている。ここでは、Ｙ軸方向が主走査対応方向であり、Ｚ軸方向が副走査対応方向である。
【００５１】
３２個の発光部は、図６に示されるように、全ての発光部をＺ軸方向に延びる仮想線上に正射影したときに、発光部間隔が等しく（図６では「ｃ」）なるように配置されている。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいう。
【００５２】
ここでは、各発光部は、発振波長が７８０ｎｍ帯の垂直共振器型の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。すなわち、レーザチップ１１０は、いわゆる面発光レーザアレイである。
【００５３】
図４に戻り、カバー部材１４０は、一様な厚さの透明な樹脂（例えば、ＰＭＭＡ）で成形された部材であり、レーザチップ１１０及び受光素子１５０の＋Ｘ側に配置され、空間領域１２１を封止している。これにより、レーザチップ１１０及び受光素子１５０にごみなどが付着するのを防止できる。
【００５４】
このカバー部材１４０は、図７に示されるように、レーザチップ１１０における３２個の発光部の配列中心Ｐ１、及び受光素子１５０の受光面の中心Ｐ２をそれぞれ焦点とする回転楕円体の一部となる形状を有している。以下では、カバー部材１４０における回転楕円体の一部となる形状部分を、便宜上、「回転楕円体部分」ともいう。
【００５５】
そこで、一例として図８に示されるように、レーザチップ１１０の各発光部から射出され、カバー部材１４０の表面（入射側の面）で反射された各光束は、それぞれ受光素子１５０の受光面に向かうこととなる。なお、図８では、便宜上、３つの発光部から射出され、カバー部材１４０の表面で反射された光束の光路のみを図示している。また、分かりやすくするため、発光部から射出される光束の放射角度を実際よりも大きく図示している。
【００５６】
この場合、カバー部材１４０の表面で反射された光束の全てが受光素子１５０に入射する。そこで、出力光量とモニタ光量の比を常に一定とすることができる。また、光利用効率を高くすることができる。
【００５７】
受光素子１５０は、受光光量に応じた信号（光電変換信号）をレーザ制御装置２００に出力する。
【００５８】
ところで、レーザチップ１１０の各発光部から射出され、カバー部材１４０の表面を透過した各光束は、該表面で屈折するが、カバー部材１４０の裏面（射出側の面）が表面と平行曲面の関係にあるため、裏面から射出する際にその進行方向は元の方向に戻る。これを図９を用いて説明すると、カバー部材１４０の表面で反射される光の光路はＡ→Ｂ→Ｅで示され、カバー部材１４０を透過する光の光路はＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄで示されている。ここでは、カバー部材１４０の表面と裏面が互いに平行になっているため、Ｂ点での入射角とＣ点での入射角は同一となり、Ａ→Ｂの方向とＣ→Ｄの方向は同一となる。
【００５９】
そして、カバー部材１４０におけるレーザチップ１１０からの複数の光束が透過する部分で、表面と裏面が互い平行になっているため、カバー部材１４０を透過した各光束は、カバー部材１４０に入射する前の放射角度及び射出方向を持つことになる（図１０参照）。
【００６０】
なお、カバー部材１４０から射出される光は、カバー部材１４０の表面に入射する際の入射角によっては、その光路が平行移動（シフト）する場合がある。この場合、カバー部材１４０から射出される光からみたときの光源位置（みかけの光源位置）は、実際の光源位置とは異なることとなるが、放射角度及び射出方向に関しては、カバー部材１４０に入射する前とカバー部材１４０を透過した後とで、変化はない。
【００６１】
ところで、カバー部材１４０の表面と裏面が完全に平行曲面の関係になくても、略平行曲面の関係にあれば、同様な効果を得ることができる。
【００６２】
そして、レーザチップ１１０から射出され、カバー部材１４０を透過した光束が、光デバイス１００から射出される光束、すなわち、光源ユニット１４から射出される光束となる。
【００６３】
図２に戻り、カップリングレンズ１５は、光源ユニット１４から射出された光束を略平行光とする。
【００６４】
開口板１６は、開口部を有し、カップリングレンズ１５を介した光束のビーム径を規定する。
【００６５】
シリンドリカルレンズ１７は、開口板１６の開口部を通過した光束を、反射ミラー１８を介してポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍に副走査対応方向に関して結像する。
【００６６】
光デバイス１００とポリゴンミラー１３との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ１５と開口板１６とシリンドリカルレンズ１７と反射ミラー１８とから構成されている。
【００６７】
ポリゴンミラー１３は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面に６面の偏向反射面が形成されている。このポリゴンミラー１３は、副走査対応方向に平行な軸のまわりを等速回転しながら、反射ミラー１８からの光束を偏向する。
【００６８】
偏向器側走査レンズ１１ａは、ポリゴンミラー１３で偏向された光束の光路上に配置されている。
【００６９】
像面側走査レンズ１１ｂは、偏向器側走査レンズ１１ａを介した光束の光路上に配置されている。そして、この像面側走査レンズ１１ｂを介した光束が、感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１３の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。
【００７０】
ポリゴンミラー１３と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂとから構成されている。なお、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂの間の光路上、及び像面側走査レンズ１１ｂと感光体ドラム１０３０の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも１つの折り返しミラーが配置されても良い。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態に係る光デバイス１００によると、レーザチップ１１０、受光素子１５０、該レーザチップ１１０及び受光素子１５０を保持するパッケージ部材１２０、並びにカバー部材１４０などを有している。
【００７２】
そして、カバー部材１４０は、一様な厚さの透明な樹脂で成形された部材であり、レーザチップ１１０における３２個の発光部の配列中心Ｐ１、及び受光素子１５０の受光面の中心Ｐ２をそれぞれ焦点とする回転楕円体の一部となる形状を有している。
【００７３】
この場合は、射出される光の放射角度や射出方向に影響することなく、出力光量とモニタ光量の比を一定とすることができる。
【００７４】
また、カバー部材１４０で反射された光束は、収束光として受光素子１５０に向かうため、受光素子１５０の小型化を図ることができる。
【００７５】
また、本実施形態に係る光走査装置１０１０は、光源ユニット１４が光デバイス１００を有しているため、安定した光走査を行うことができる。
【００７６】
そして、本実施形態に係るレーザプリンタ１０００によると、光走査装置１０１０を備えているため、高品質の画像を形成することが可能となる。
【００７７】
また、レーザチップ１１０では、各発光部を副走査対応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ｃであるので、点灯のタイミングを調整することで感光体ドラム１０３０上では副走査方向に等間隔で発光部が並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。
【００７８】
例えば、上記間隔ｃを２．６５μｍ、光走査装置１０１０の光学系の倍率を２倍とすれば、４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）の高密度書込みができる。もちろん、主走査対応方向の発光部数を増加したり、副走査対応方向のピッチｄを狭くして間隔ｃ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、発光部の点灯のタイミングで容易に制御できる。
【００７９】
また、この場合には、レーザプリンタ１０００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。
【００８０】
ところで、従来の面発光レーザ素子を用いた画像形成装置では、光量変動を抑制するために、例えば特開２００５−１５６９３３号公報に示されるようなモニタ光学系を必要としていた。しかしながら、上記実施形態では、光量監視用の受光素子がレーザチップと一体化されているため、モニタ光学系が不要であり、小型化及び低コスト化を図ることが可能である。
【００８１】
ところで、回転楕円体の性質上、受光素子１５０の表面で反射された光は、再び回転楕円体で反射すると、発光部に戻る。この戻り光によってレーザチップ１１０の発光特性が悪影響を受ける場合には、一例として図１１に示されるように、カバー部材１４０における回転楕円体部分が、Ｚ軸方向に関して、受光素子１５０の受光面の中心Ｐ２よりも＋Ｚ側にのみ存在する構成としても良い。この場合は、受光素子１５０の表面で反射された光がカバー部材１４０の回転楕円体部分で反射されるのを抑制することができる。
【００８２】
この場合、厳密には、Ｘ軸方向に平行な方向から受光素子１５０に入射する光を無くすため、受光素子１５０におけるＰ２を通りＸ軸に平行な中心軸と交差するカバー部材１４０における部分は、回転楕円体部分に含まれないほうがより好ましい。通常、面発光レーザの放射角度は小さいため、Ｘ軸方向に平行な方向から受光素子１５０に入射する光の光量は非常に小さいものではあるが、ごくわずかな戻り光でも、面発光レーザの動作に影響する場合には、このような戻り光にも対策を行うことで、光源ユニットとしての信頼性をより高めることができる。
【００８３】
また、この場合に、受光素子１５０の表面で反射された光が回転楕円体部分に入射するのを防止する遮光部材が、設けられても良い。
【００８４】
また、上記実施形態において、カバー部材１４０の表面を透過した光束の、カバー部材１４０の裏面での反射を少なくするため、カバー部材１４０の裏面に反射防止膜をコーティングしても良い。すなわち、カバー部材１４０の表面とカバー部材１４０の裏面とで反射率を異ならしても良い。
【００８５】
また、上記実施形態において、一例として図１２に示されるように、Ｘ軸方向に関して、レーザチップ１１０及び受光素子１５０の位置が異なっていても良い。この場合であっても、カバー部材１４０が、レーザチップ１１０における３２個の発光部の配列中心Ｐ１、及び受光素子１５０の受光面の中心Ｐ２をそれぞれ焦点とする回転楕円体の一部となる形状を有していれば、一例として図１３及び図１４に示されるように、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００８６】
特に、受光素子１５０をレーザチップ１１０よりも＋Ｘ側に配置することにより、Ｚ軸方向に関して、受光素子１５０とレーザチップ１１０との距離を短くすることができる。そこで、光デバイスの小型化を図ることができる。
【００８７】
なお、上記実施形態では、カバー部材１４０における回転楕円体部分が、レーザチップ１１０における３２個の発光部の配列中心Ｐ１、及び受光素子１５０の受光面の中心Ｐ２をそれぞれ焦点と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く、一側の焦点がレーザチップ１１０の射出面近傍にあり、他側の焦点が受光素子１５０の受光面近傍にあれば良い。
【００８８】
図１５には、一例として、受光素子１５０の受光面の中心Ｐ２が他側の焦点よりも−Ｘ側に位置する場合が示されている。この場合には、一例として図１６に示されるように、受光素子１５０の受光面上での各光束のビーム径が、上記実施形態よりも大きくなるが、受光面の大きさを各光束のビーム径に応じて広くすることにより、レーザチップ１１０で反射された光束の全てを受光することができる。
【００８９】
すなわち、許容される受光素子１５０の受光面の大きさ及び配置位置に応じて、受光素子１５０の受光面の中心Ｐ２が他側の焦点に対してずれていても良い。同様に、レーザチップ１１０における複数の発光部の配列中心Ｐ１は、許容される受光素子１５０の受光面の大きさ及び配置位置に応じて、一側の焦点に対してずれていても良い。
【００９０】
また、上記実施形態では、前記レーザチップ１１０が３２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。
【００９１】
また、上記実施形態において、前記レーザチップ１１０に代えて、複数の発光部が一次元配列されている面発光レーザアレイチップ、あるいは１つの発光部を有する面発光レーザ素子を用いても良い。
【００９２】
そして、前記レーザチップ１１０に代えて、１つの発光部を有する面発光レーザ素子が用いられる場合には、該発光部の中心をカバー部材１４０における回転楕円体部分の一側の焦点としても良い。
【００９３】
また、上記実施形態では、各発光部の発振波長が７８０ｎｍ帯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。感光体の特性に応じて、各発光部の発振波長を変更しても良い。
【００９４】
また、光デバイス１００は、画像形成装置以外の用途にも用いることができる。その場合には、発振波長は、その用途に応じて、６５０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、１．３μｍ帯、１．５μｍ帯等の波長帯であっても良い。
【００９５】
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１０００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。
【００９６】
例えば、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。
【００９７】
例えば、媒体が、ＣＴＰ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｔｏ  Ｐｌａｔｅ）として知られている印刷版であっても良い。つまり、光走査装置１０１０は、印刷版材料にレーザアブレーションによって直接画像形成を行い、印刷版を形成する画像形成装置にも好適である。
【００９８】
また、レーザ光によって発色に可逆性を与えることができる媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。
【００９９】
例えば、媒体が、いわゆるリライタブルペーパーであっても良い。これは、例えば紙や樹脂フィルム等の支持体上に、以下に説明するような材料が記録層として塗布されている。そして、レーザ光による熱エネルギー制御によって発色に可逆性を与え、表示／消去を可逆的に行うものである。
【０１００】
透明白濁型リライタブルマーキング法とロイコ染料を用いた発消色型リライタブルマーキング法があり、いずれも適用できる。
【０１０１】
透明白濁型は、高分子薄膜の中に脂肪酸の微粒子を分散したもので、１１０℃以上に加熱すると脂肪酸の溶融により樹脂が膨張する。その後、冷却すると脂肪酸は過冷却状態になり液体のまま存在し、膨張した樹脂が固化する。その後、脂肪酸が固化収縮して多結晶の微粒子となり樹脂と微粒子間に空隙が生まれる。この空隙により光が散乱されて白色に見える。次に、８０℃から１１０℃の消去温度範囲に加熱すると、脂肪酸は一部溶融し、樹脂は熱膨張して空隙を埋める。この状態で冷却すると透明状態となり画像の消去が行われる。
【０１０２】
ロイコ染料を用いたリライタブルマーキング法は、無色のロイコ型染料と長鎖アルキル基を有する顕消色剤との可逆的な発色及び消色反応を利用している。レーザ光により加熱されるとロイコ染料と顕消色剤が反応して発色し、そのまま急冷すると発色状態が保持される。そして、加熱後、ゆっくり冷却すると顕消色剤の長鎖アルキル基の自己凝集作用により相分離が起こり、ロイコ染料と顕消色剤が物理的に分離されて消色する。
【０１０３】
また、媒体が、紫外光を当てるとＣ（シアン）に発色し、可視光のＲ（レッド）の光で消色するフォトクロミック化合物、紫外光を当てるとＭ（マゼンタ）に発色し、可視光のＧ（グリーン）の光で消色するフォトクロミック化合物、紫外光を当てるとＹ（イエロー）に発色し、可視光のＢ（ブルー）の光で消色するフォトクロミック化合物が、紙や樹脂フィルム等の支持体上に設けられた、いわゆるカラーリライタブルペーパーであっても良い。
【０１０４】
これは、一旦紫外光を当てて真っ黒にし、Ｒ・Ｇ・Ｂの光を当てる時間や強さで、Ｙ・Ｍ・Ｃに発色する３種類の材料の発色濃度を制御してフルカラーを表現し、仮に、Ｒ・Ｇ・Ｂの強力な光を当て続ければ３種類とも消色して真っ白にすることもできる。
【０１０５】
このような、光エネルギー制御によって発色に可逆性を与えるものも上記実施形態と同様な光走査装置を備える画像形成装置として実現できる。
【０１０６】
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。
【０１０７】
また、一例として図１７に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００であっても良い。
【０１０８】
このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用の「感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６」と、シアン用の「感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６」と、マゼンタ用の「感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６」と、イエロー用の「感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６」と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。
【０１０９】
各感光体ドラムは、図１７中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転方向に沿って、それぞれ帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットが配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０により光が照射され、各感光体ドラムに潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、転写ベルト２０８０上の記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。
【０１１０】
光走査装置２０１０は、前記光デバイス１００と同様な光デバイスを、色毎に有している。そこで、上記光走査装置１０１０と同様の効果を得ることができる。また、カラープリンタ２０００は、この光走査装置２０１０を備えているため、上記レーザプリンタ１０００と同様の効果を得ることができる。
【０１１１】
ところで、カラープリンタ２０００では、各部品の製造誤差や位置誤差等によって色ずれが発生する場合がある。このような場合であっても、光走査装置２０１０の各光源が前記レーザチップ１１０と同様に複数の発光部を有していると、点灯させる発光部を選択することで色ずれを低減することができる。
【０１１２】
図１８には、光伝送システム３０００の概略構成が示されている。この光伝送システム３０００は、光送信モジュール３００１と光受信モジュール３００５が光ファイバケーブル３００４で接続されており、光送信モジュール３００１から光受信モジュール３００５への一方向の光通信が可能となっている。
【０１１３】
光送信モジュール３００１は、光源３００２と、外部から入力された電気信号に応じて、光源３００２から出力されるレーザ光の光強度を変調する駆動回路３００３とを有している。
【０１１４】
光源３００２は、前記光デバイス１００と同様な光デバイス１００Ａを有している。
【０１１５】
光源３００２から出力された光信号は、光ファイバケーブル３００４に結合し、該光ファイバケーブル３００４を導波して光受信モジュール３００５に入力される。なお、光ファイバケーブル３００４は、一例として図１９に示されるように、光デバイス１００Ａの複数の発光部にそれぞれ対応する複数の光ファイバを有している。
【０１１６】
光受信モジュール３００５は、光信号を電気信号に変換する受光素子３００６と、受光素子３００６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３００７とを有している。
【０１１７】
光送信モジュール３００１によると、光源３００２が光デバイス１００Ａを有しているため、高品質の光信号を生成することが可能となる。
【０１１８】
また、光伝送システム３０００によると、光送信モジュール３００１を備えているため、高品質の光伝送を行うことが可能となる。
【０１１９】
そこで、光伝送システム３０００は、家庭用、オフィスの室内用、機器内用等の短距離のデータ通信にも有効である。また、機器間の他にも、ボード間、チップ間、チップ内インターコネクションに応用することもできる。
【０１２０】
さらに、面発光レーザは低消費電力で動作するので、特に機器の中に組み込んで利用した場合、温度上昇を低減させることができる。
【０１２１】
なお、ここでは、発光部と光ファイバとを１対１に対応させる場合について説明したが、発振波長の異なる複数の発光部を用いて波長多重送信することにより、伝送速度をさらに増大させることも可能である。
【０１２２】
また、ここでは、一方向通信の構成例を示しているが、双方向通信の構成をとることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
以上説明したように、本発明の光デバイスによれば、射出される光の放射角度や射出方向に影響することなく、出力光量とモニタ光量の比を一定とするのに適している。また、本発明の光走査装置によれば、安定した光走査を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、高品質の画像を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、高品質の光信号を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、高品質の光伝送を行うのに適している。
【符号の説明】
【０１２４】
１１ａ…偏向器側走査レンズ（走査光学系の一部）、１１ｂ…像面側走査レンズ（走査光学系の一部）、１３…ポリゴンミラー（偏向器）、１４…光源ユニット、１００…光デバイス、１００Ａ…光デバイス、１１０…レーザチップ（光源）、１２０…パッケージ部材、１４０…カバー部材（透明部材）、１５０…受光素子、１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０１０…光走査装置、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、３０００…光伝送システム、３００１…光送信モジュール（光伝送モジュール）、３００２…光源、３００３…駆動回路（駆動装置）、３００４…光ファイバケーブル（光伝達媒体）、３００６…受光素子（変換器の一部）、３００７…受信回路（変換器の一部）、Ｋ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２５】
【特許文献１】特開平０９‐１９８７０７号公報
【特許文献２】特開平１０‐５１０６７号公報
【特許文献３】特開２００２‐３７４０２６号公報
【特許文献４】特開２００９‐１０５２３９号公報
【図１】
2012004267.tif 000003
【図２】
2012004267.tif 000004
【図３】
2012004267.tif 000005
【図４】
2012004267.tif 000006
【図５】
2012004267.tif 000007
【図６】
2012004267.tif 000008
【図７】
2012004267.tif 000009
【図８】
2012004267.tif 000010
【図９】
2012004267.tif 000011
【図１０】
2012004267.tif 000012
【図１１】
2012004267.tif 000013
【図１２】
2012004267.tif 000014
【図１３】
2012004267.tif 000015
【図１４】
2012004267.tif 000016
【図１５】
2012004267.tif 000017
【図１６】
2012004267.tif 000018
【図１７】
2012004267.tif 000019
【図１８】
2012004267.tif 000020
【図１９】
2012004267.tif 000021