(57)【要約】【課題】歩留りが高く信頼性の高い光学素子パッケージを提供する。【解決手段】光を出射する光学素子を設置するための凹部が設けられているパッケージと、前記光学素子の光の出射側において前記パッケージと接続される透明基板と、を有し、前記光学素子は、前記凹部に設けられた設置領域に、導電性を有する接着剤により接着されるものであって、前記設置領域の周囲には、前記設置領域の表面エネルギーよりも高い表面エネルギーを有する高表面エネルギー部材が設けられており、前記光学素子は、導電性を有する接着剤により前記設置領域に接着されていることを特徴とする光学素子パッケージを提供することにより上記課題を解決する。【選択図】  図４
2013041931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光学素子を設置するための凹部が設けられているパッケージと、
前記光学素子の光の出射側において前記パッケージと接続される透明基板と、
を有し、
前記光学素子は、前記凹部に設けられた設置領域に、導電性を有する接着剤により接着されるものであって、
前記設置領域の周囲には、前記設置領域の表面エネルギーよりも高い表面エネルギーを有する高表面エネルギー部材が設けられており、
前記光学素子は、導電性を有する接着剤により前記設置領域に接着されていることを特徴とする光学素子パッケージ。
【請求項２】
前記高表面エネルギー部材において、前記光学素子の側面に対向する面の高さは、前記光学素子の高さよりも低いことを特徴とする請求項１に記載の光学素子パッケージ。
【請求項３】
光を出射する光学素子を設置するための凹部が設けられているパッケージと、
前記光学素子の光の出射側において前記パッケージと接続される透明基板と、
を有し、
前記光学素子は、前記凹部に設けられたグランド電極に導電性を有する接着剤により接着されるものであって、
前記グランド電極は、前記光学素子よりも大きな形状で形成されており、
前記グランド電極の表面エネルギーは、前記光学素子の側面の表面エネルギーよりも高いものであることを特徴とする光学素子パッケージ。
【請求項４】
光を出射する光学素子を設置するための凹部が設けられているパッケージと、
前記光学素子の光の出射側において前記パッケージと接続される透明基板と、
を有し、
前記光学素子は、前記凹部に設けられた設置領域に導電性を有する接着剤により接着されるものであって、
前記設置領域の周囲には、周辺領域が設けられており、
前記設置領域の表面エネルギーは、前記光学素子の側面の表面エネルギーよりも高いものであって、
前記設置領域と前記周辺領域との間には、前記設置領域及び前記周辺領域よりも表面エネルギーの低い低表面エネルギー領域が設けられていることを特徴とする光学素子パッケージ。
【請求項５】
前記設置領域は、前記光学素子に対応した略正方形又は長方形状の形状で形成されており、
前記設置領域と前記周辺領域とは、前記設置領域の角の部分で最も近接していることを特徴とする請求項４に記載の光学素子パッケージ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の光学素子パッケージと、
前記光学素子パッケージに前記接着剤により接着される光学素子と、
を有し、前記光学素子は、基板面に対し垂直方向に光を出射する面発光レーザが形成された面発光レーザ素子であることを特徴とする面発光レーザモジュール。
【請求項７】
前記面発光レーザ素子には、前記面発光レーザが複数設けられた面発光レーザアレイが形成されていることを特徴とする請求項６に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項８】
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６または７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９】
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８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。
【請求項１０】
前記像担持体は複数であって、前記画像情報は、多色のカラー情報であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子パッケージ、面発光レーザモジュール、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】
通常、このような２次元アレイ素子となる半導体チップは、セラミックパッケージ等のパッケージに実装されており、パッケージに設けられた電極配線を介し、パッケージの外部の電気回路等と電気的に接続されている。この場合、半導体チップは、パッケージに接着剤により固定される場合が多く、供給される接着剤の量のばらつき等により、２次元アレイ素子の表面へ接着剤が這い上がる場合がある。このように、２次元アレイ素子の表面へ接着剤が這い上がると、面発光レーザモジュールの歩留りを低下させ、特性にも悪影響を与えてしまう。
【０００４】
また、特許文献３には、半導体チップ等を接着剤により接着する際に、接着剤を逃がすことのできる溝をパッケージに設け、余分な接着剤を逃がすことのできる構造のものが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献３に示す構造のパッケージに、２次元アレイ素子等の半導体チップを実装する場合、半導体チップを実装する瞬間における接着剤の移動には効果を有するものの、半導体チップの表面への接着剤の這い上がりにはあまり効果がない。
【０００６】
通常、面発光レーザを２次元的に配列した構成の２次元アレイ素子の場合、接着剤として導電性が高く、熱伝導性のよいものが選択され、例えば、Ａｇフィラーを有する接着剤が用いられている。尚、Ａｇフィラーを有する接着剤は、Ａｇフィラーと接着基材と溶剤等からなるものである。このようなＡｇフィラーを有する接着剤は、Ａｇフィラーは接着の際に殆ど移動することはないが、接着基材や溶剤等が移動して、２次元アレイ素子の表面等に這い上がることが、発明者により確認されている。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、パッケージに半導体チップを接着する際に用いられる接着剤が半導体チップに這い上がることを少なくすることができ、信頼性の高い構造の光学素子パッケージ及び面発光レーザモジュールを提供することを目的とするものであり、更には、この面発光レーザモジュールを用いた光走査装置、画像形成装置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】
【０００８】
本発明は、光を出射する光学素子を設置するための凹部が設けられているパッケージと、前記光学素子の光の出射側において前記パッケージと接続される透明基板と、を有し、前記光学素子は、前記凹部に設けられた設置領域に、導電性を有する接着剤により接着されるものであって、前記設置領域の周囲には、前記設置領域の表面エネルギーよりも高い表面エネルギーを有する高表面エネルギー部材が設けられており、前記光学素子は、導電性を有する接着剤により前記設置領域に接着されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、光を出射する光学素子を設置するための凹部が設けられているパッケージと、前記光学素子の光の出射側において前記パッケージと接続される透明基板と、を有し、前記光学素子は、前記凹部に設けられたグランド電極に導電性を有する接着剤により接着されるものであって、前記グランド電極は、前記光学素子よりも大きな形状で形成されており、前記グランド電極の表面エネルギーは、前記光学素子の側面の表面エネルギーよりも高いものであることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、光を出射する光学素子を設置するための凹部が設けられているパッケージと、前記光学素子の光の出射側において前記パッケージと接続される透明基板と、を有し、前記光学素子は、前記凹部に設けられた設置領域に導電性を有する接着剤により接着されるものであって、前記設置領域の周囲には、周辺領域が設けられており、前記設置領域の表面エネルギーは、前記光学素子の側面の表面エネルギーよりも高いものであって、前記設置領域と前記周辺領域との間には、前記設置領域及び前記周辺領域よりも表面エネルギーの低い低表面エネルギー領域が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、パッケージに半導体チップを接着する際に用いられる接着剤が半導体チップに這い上がることを少なくすることができ、信頼性の高い構造の光学素子パッケージ及び面発光レーザモジュールを提供することができる。更には、信頼性の高い光走査装置及び画像形成装置を提供することができる。
【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（１）
【図２】面発光レーザモジュールの説明図（２）
【図３】第１の実施の形態における光学素子パッケージの説明図
【図４】第１の実施の形態における面発光レーザモジュールの説明図
【図５】高表面エネルギー部材の説明図
【図６】第２の実施の形態における光学素子パッケージの説明図
【図７】第２の実施の形態における面発光レーザモジュールの説明図
【図８】第３の実施の形態における光学素子パッケージの説明図
【図９】第３の実施の形態における面発光レーザモジュールの説明図（１）
【図１０】第３の実施の形態における面発光レーザモジュールの説明図（２）
【図１１】第４の実施の形態における光学素子パッケージの説明図
【図１２】第４の実施の形態における面発光レーザモジュールの説明図
【図１３】第５の実施の形態におけるマルチビーム光源装置の構成図（１）
【図１４】第５の実施の形態におけるマルチビーム光源装置の構成図（２）
【図１５】第５の実施の形態におけるマルチビーム光源装置の説明図
【図１６】第６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１７】第６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１８】第６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、図１及び図２に基づき、２次元アレイ素子等の面発光レーザアレイチップへの接着剤の這い上がりについて説明する。図１及び図２に示されるように、面発光レーザモジュール９１０は、パッケージ９２０と、カバーガラス９４０と、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チップ９５０を有している。尚、図１（ａ）は、この状態の上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における一点鎖線１Ａ−１Ｂにおいて切断した断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）における一点鎖線１Ｃ−１Ｄにおいて切断した断面図である。
【００１５】
パッケージ９２０は、セラミックパッケージであり、フラットパッケージと呼ばれるものであり、中央部分に凹部が形成されている。パッケージ９２０の凹部の底面９２１には、電極９２２及びグランド電極９２３が設けられており、電極９２２は、パッケージ９２０の外側の側面に設けられた不図示の側面電極と接続されており、グランド電極９２３は、パッケージ９２０に設けられた不図示のビアホールを介し、裏面に設けられた不図示の裏面電極と接続されている。尚、電極９２２の数は、便宜上一部省略等されており、実際の数とは異なる場合がある。
【００１６】
面発光レーザアレイチップ９５０は、パッケージ９２０の底面９２１におけるグランド電極９２３上に接着剤９３０により接着されて実装されている。尚、面発光レーザモジュールは、パッケージ９２０の上側よりカバーガラス９４０を被せて凹部を覆うことにより、形成されている。
【００１７】
パッケージ９２０の底面９２１におけるグランド電極９２３への面発光レーザアレイチップ９５０の実装は、パッケージ９２０の底部９２１におけるグランド電極９２３上に、接着剤９３０を不図示のディスペンサにより微量塗布した後、塗布された接着剤９３０の上に面発光レーザアレイチップ９５０を載置し適切な荷重を加える。面発光レーザアレイチップ９５０に荷重を加えることにより、面発光レーザアレイチップ９５０の側面９５０ａには、はみ出した接着剤９３０が付着するものの、この状態では、面発光レーザアレイチップ９５０の上面９５０ｂには付着していない。尚、接着剤９３０は、高い熱伝導性と導電性を有するものであり、接着基材となるエポキシ樹脂にＡｇフィラーを大量に分散させたものである。接着剤９３０には、揮発性の溶剤が少量含まれており、溶剤が揮発することにより、Ａｇフィラー同士が接触するため、高い熱伝導性と導電性とを得ることができる。
【００１８】
図２は、この後、接着剤９３０をキュアさせた後の状態を示すものである。具体的には、接着剤９３０を不図示のディスペンサにより微量塗布し、面発光レーザアレイチップ９５０に荷重を加えた後、２００℃の温度で、接着剤９３０を加熱し硬化させたものである。尚、図２（ａ）は、この状態の上面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）における一点鎖線２Ａ−２Ｂにおいて切断した断面図である。
【００１９】
この状態では、面発光レーザアレイチップ９５０の側面９５０ａには、面発光レーザアレイチップ９５０に荷重を加えた際に、はみ出した接着剤９３０が付着しており、接着剤９３０に含まれるＡｇフィラーは、図１に示す状態と殆ど変わらない状態で留まっている。しかしながら、接着剤９３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分９３１は、比較的粘度が低く、面発光レーザアレイチップ９５０の側面９５０ａ及び上面９５０ｂに濡れ広がるため、面発光レーザアレイチップ９５０の側面９５０ａから上面９５０ｂに移動して這い上がる。
【００２０】
このように、面発光レーザアレイチップ９５０の上面９５０ｂの一部又は全部が、有機物成分９３１により覆われてしまうと、面発光レーザアレイチップ９５０と電極９２２とをボンディングワイヤにより接続することができなくなってしまう。即ち、面発光レーザアレイチップ９５０の上面には、不図示の電極端子（電極パッド）が設けられており、この不図示の電極端子が、這い上がった有機物成分９３１により覆われてしまうと、Ａｕ等からなるボンディングワイヤによる接続ができなくなり、面発光レーザアレイチップ９５０の不図示の電極端子と電極９２２とを接続することができなくなる。尚、接着剤９３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分９３１は、グランド電極９２３側にも濡れ広がっている。
【００２１】
また、接着剤９３０をキュアさせる前の放置時間が長い場合や、接着剤９３０の粘度が低すぎると、キュアする前においても、接着剤９３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分９３１が、面発光レーザアレイチップ９５０の側面９５０ａを這い上がり、上面９５０ｂまで濡れ広がる場合がある。
【００２２】
このような接着剤９３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分９３１が、面発光レーザアレイチップ９５０の側面９５０ａに這い上がる現象は、パッケージ９２０の底面９２１のグランド電極９２３における表面エネルギーが、面発光レーザアレイチップ９５０の側面９５０ａにおける表面エネルギーと同等か、または、小さいため発生する。
【００２３】
従って、面発光レーザアレイチップ９５０の側面９５０ａにおける表面エネルギーを相対的に低くするか、グランド電極９２３における表面エネルギーを相対的に高くすることにより、接着剤９３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分９３１が、面発光レーザアレイチップ９５０の側面９５０ａに這い上がる現象を抑制することができ、面発光レーザモジュールの信頼性を高めることができる。
【００２４】
ところで、面発光レーザアレイチップ９５０は、半導体基板を劈開することにより形成されるものであるため、面発光レーザアレイチップ９５０の側面９５０ａの表面エネルギーを低くする等の制御を行なうことは困難である。よって、本発明は、パッケージの底面において、面発光レーザアレイチップが設置される領域の表面エネルギーを相対的に高くすることにより、接着剤含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分が、面発光レーザアレイチップの側面に這い上がる現象を抑制し、面発光レーザモジュールの信頼性を高めたものである。
【００２５】
（面発光レーザモジュール）
次に、図３及び図４に基づき本実施の形態における面発光レーザモジュールについて説明する。図３は、本実施の形態における光学素子パッケージとなるパッケージ１２０及びカバーガラス１４０等を示すものであり、図３（ａ）は、これらの上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）における一点鎖線３Ａ−３Ｂにおいて切断した断面図である。また、図４は、本実施の形態における面発光レーザモジュール、即ち、本実施の形態における光学素子パッケージに面発光レーザアレイチップ１５０が設置されている面発光レーザモジュールを示すものであり、図４（ａ）は、本実施の形態における面発光レーザモジュールの上面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）における一点鎖線４Ａ−４Ｂにおいて切断した断面図である。
【００２６】
図４に示されるように、本実施の形態における面発光レーザモジュール１１０は、パッケージ１２０と、カバーガラス１４０と、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チップ１５０を有している。
【００２７】
パッケージ１２０は、セラミックパッケージであり、フラットパッケージと呼ばれるものであり、中央部分に凹部が形成されている。パッケージ１２０の凹部の底面１２１には、電極１２２及びグランド電極１２３が設けられており、電極１２２は、パッケージ１２０の外側の側面に設けられた不図示の側面電極と接続されており、グランド電極１２３は、パッケージ１２０に設けられた不図示のビアホールを介し、裏面に設けられた不図示の裏面電極と接続されている。尚、グランド電極１２３は、後述するように、面発光レーザアレイチップ１５０が設置される領域であり、設置領域と記載する場合がある。また、パッケージ１２０において、グランド電極１２３の周囲には、高表面エネルギー部材１２５が設けられている。高表面エネルギー部材１２５は、グランド電極１２３における表面エネルギーよりも高くなるように形成されており、例えば、高表面エネルギー部材１２５の表面は、表面エネルギーが高くなるような表面処理等が施されている。また、高表面エネルギー部材１２５は、グランド電極１２３側から外側に向かって高くなるような傾斜が形成されている。尚、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａと対向する高表面エネルギー部材１２５の面における高さは、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１が移動しやすいように、できるだけ低い方が好ましい。図５に示されるように、面発光レーザアレイチップ１５０の高さｈ１よりも、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａと対向する高表面エネルギー部材１２５の面１２５ａにおける高さｈ２が低くなるように形成されている。尚、図３及び図４に示す場合は、高表面エネルギー部材１２５は、高さｈ２が略０となるように、断面が略三角形の形状となるように形成されている。また、電極１２２の数は、便宜上一部省略等されており、実際の数とは異なる場合がある。
【００２８】
本実施の形態では、面発光レーザアレイチップ１５０は、パッケージ１２０の底面１２１におけるグランド電極１２３上に接着剤１３０を介し実装されている。また、面発光レーザアレイチップ１５０の不図示の電極端子は、ボンディングワイヤ等により、パッケージ１２０の底面１２１に設けられた電極１２２と接続されている。尚、パッケージ１２０の上側よりカバーガラス１４０を被せて凹部を覆うことにより、本実施の形態における面発光レーザモジュールが形成される。
【００２９】
パッケージ１２０の底面１２１におけるグランド電極１２３への面発光レーザアレイチップ１５０の実装は、パッケージ１２０の底部１２１におけるグランド電極１２３上に、接着剤１３０を不図示のディスペンサにより微量塗布した後、接着剤１３０の上に面発光レーザアレイチップ１５０を載置し適切な荷重を加える。面発光レーザアレイチップ１５０に荷重を加えることによりはみ出した接着剤１３０は、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａには付着するものの、面発光レーザアレイチップ１５０の上面１５０ｂには付着することなく、高表面エネルギー部材１２５に広がる。尚、接着剤１３０は、高い熱伝導性と導電性を有するものであり、接着基材となるエポキシ樹脂にＡｇフィラーを大量に分散させたものである。接着剤１３０には、揮発性の溶剤が少量含まれており、溶剤が揮発することにより、Ａｇフィラー同士が接触する。
【００３０】
図４は、この後、接着剤１３０をキュアさせた後の状態を示すものである。具体的には、接着剤１３０を不図示のディスペンサにより微量塗布し、面発光レーザアレイチップ１５０に荷重を加えた後、２００℃の温度で、接着剤１３０を加熱し硬化させたものである。
【００３１】
この状態では、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａには、面発光レーザアレイチップ１５０に荷重を加えた際に、はみ出した接着剤１３０が付着しており、接着剤１３０に含まれるＡｇフィラーは、図１に示す状態と殆ど変わらない状態で留まっている。また、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１は、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａの一部には濡れ広がるものの、グランド電極１２３の周囲に設けられた表面エネルギーの高い高表面エネルギー部材１２５の表面に、より多く濡れ広がる。即ち、高表面エネルギー部材１２５は、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａよりも表面エネルギーが高いため、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１は、より多く高表面エネルギー部材１２５の表面に濡れ広がる。よって、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａにおいて、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１の濡れ広がりを減らし抑制することができ、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１が、面発光レーザアレイチップ１５０の上面１５０ｂにまで濡れ広がることを防ぐことができる。このようにして、本実施の形態においては、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１が、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａより上面１５０ｂに這い上がることを抑制することができる。
【００３２】
尚、本実施の形態では、グランド電極１２３に金を用いているため、高表面エネルギー部材１２５は、金よりも表面エネルギーの高い、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）等を用いて形成されている。尚、高表面エネルギー部材１２５は、成膜等を行なうことにより形成するものであってもよい。また、高表面エネルギー部材１２５の表面エネルギーを高くする方法としては、プラズマ処理、ＵＶオゾン処理、粗さを制御することにより表面エネルギーを高くする方法等が挙げられる。
【００３３】
これにより、本実施の形態においては、面発光レーザアレイチップ１５０と電極１２２とをボンディングワイヤにより確実に接続することができる。即ち、面発光レーザアレイチップ１５０の上面１５０ｂには、不図示の電極端子（電極パッド）が設けられているが、本実施の形態においては、有機物成分１３１は、面発光レーザアレイチップ１５０の上面１５０ｂまでは、殆ど濡れ広がることはない。よって、面発光レーザアレイチップ１５０の不図示の電極端子とパッケージ１２０の底面１２１に形成された電極１２２とをＡｕ等によるボンディングワイヤにより確実に接続することができる。
【００３４】
従って、本実施の形態においては、信頼性の高い面発光レーザモジュールを高い歩留りで得ることができる。
【００３５】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態における面発光レーザモジュールについて、図６及び図７に基づき説明する。図６は、本実施の形態における光学素子パッケージとなるパッケージ２２０及びカバーガラス１４０等を示すものであり、図６（ａ）は、これらの上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）における一点鎖線６Ａ−６Ｂにおいて切断した断面図である。また、図７は、本実施の形態における面発光レーザモジュール、即ち、本実施の形態における光学素子パッケージに面発光レーザアレイチップ１５０が設置されている面発光レーザモジュールを示すものであり、図７（ａ）は、本実施の形態における面発光レーザモジュールの上面図であり、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。
【００３６】
図７に示されるように、本実施の形態における面発光レーザモジュール２１０は、パッケージ２２０と、カバーガラス１４０と、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チップ１５０を有している。
【００３７】
パッケージ２２０は、セラミックパッケージであり、フラットパッケージと呼ばれるものであり、中央部分に凹部が形成されている。パッケージ２２０の凹部の底面２２１には、電極２２２及びグランド電極２２３が設けられており、電極２２２は、パッケージ２２０の外側の側面に設けられた不図示の側面電極と接続されており、グランド電極２２３は、パッケージ２２０に設けられた不図示のビアホールを介し、裏面に設けられた不図示の裏面電極と接続されている。また、グランド電極２２３は、面発光レーザアレイチップ１５０よりも大きな形状で形成されており、グランド電極２２３の表面は、表面エネルギーを高くするためプラズマ処理等がなされている。尚、グランド電極２２３の表面における表面エネルギーの増加は、プラズマ処理等の前後において、接着剤を滴下させて濡れ広がりの状態を観察することにより確認することができる。また、電極２２２の数は、便宜上一部省略等されており、実際の数とは異なる場合がある。
【００３８】
本実施の形態では、面発光レーザアレイチップ１５０は、パッケージ２２０の底面２２１におけるグランド電極２２３上に接着剤１３０を介し実装されている。また、面発光レーザアレイチップ１５０の不図示の電極端子は、ボンディングワイヤ等により、パッケージ２２０の底面２２１に設けられた電極２２２と接続されている。尚、パッケージ２２０の上側よりカバーガラス１４０を被せて凹部を覆うことにより、本実施の形態における面発光レーザモジュールが形成される。
【００３９】
パッケージ２２０の底面２２１におけるグランド電極２２３への面発光レーザアレイチップ１５０の実装は、パッケージ２２０の底部２２１におけるグランド電極２２３上に、接着剤１３０を不図示のディスペンサにより微量塗布した後、接着剤１３０の上に面発光レーザアレイチップ１５０を載置し適切な荷重を加える。面発光レーザアレイチップ１５０に荷重を加えることにより、はみ出した接着剤１３０は、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａには付着するものの、面発光レーザアレイチップ１５０の上面１５０ｂには付着することなく、グランド電極２２３に濡れ広がる。尚、接着剤１３０は、高い熱伝導性と導電性を有するものであり、接着基材となるエポキシ樹脂にＡｇフィラーを大量に分散させたものである。接着剤１３０には、揮発性の溶剤が少量含まれており、溶剤が揮発することにより、Ａｇフィラー同士が接触する。
【００４０】
図７は、この後、接着剤１３０をキュアさせた後の状態を示すものである。具体的には、接着剤１３０を不図示のディスペンサにより微量塗布し、面発光レーザアレイチップ１５０に荷重を加えた後、２００℃の温度で、接着剤１３０を加熱し硬化させたものである。
【００４１】
この状態では、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａには、面発光レーザアレイチップ１５０に荷重を加えた際に、はみ出した接着剤１３０が付着しており、接着剤１３０に含まれるＡｇフィラーは、図１に示す状態と殆ど変わらない状態で留まっている。また、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１は、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａの一部には濡れ広がるものの、広くて表面エネルギーの高いグランド電極２２３の表面に、より多く濡れ広がる。即ち、グランド電極２２３は、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａよりも表面エネルギーが高いため、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１は、より多くグランド電極２２３の表面に濡れ広がる。よって、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａにおいて、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１の濡れ広がりを抑制することができ、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１が、面発光レーザアレイチップ１５０の上面１５０ｂにまで濡れ広がることを防ぐことができる。このようにして、本実施の形態では、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１が、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａより上面１５０ｂに這い上がることを抑制することができる。
【００４２】
尚、グランド電極２２３は、金又は金よりも表面エネルギーの高い、鉄、ニッケル、白金等を用いて形成されている。また、グランド電極２２３の表面エネルギーを高くする方法としては、プラズマ処理以外にも、ＵＶオゾン処理や粗さを制御することにより表面エネルギーを高くする方法等が挙げられる。
【００４３】
これにより、本実施の形態においては、面発光レーザアレイチップ１５０と電極２２２とをボンディングワイヤにより確実に接続することができる。即ち、面発光レーザアレイチップ１５０の上面１５０ｂには、不図示の電極端子が設けられているが、本実施の形態においては、有機物成分１３１は、面発光レーザアレイチップ１５０の上面１５０ｂまでは、殆ど濡れ広がることはない。よって、面発光レーザアレイチップ１５０の不図示の電極端子とパッケージ２２０の底面２２１に形成された電極２２２とをＡｕ等によるボンディングワイヤにより確実に接続することができる。
【００４４】
従って、本実施の形態では、信頼性の高い面発光レーザモジュールを高い歩留りで得ることができる。
【００４５】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態における面発光レーザモジュールについて、図８から図１０に基づき説明する。図８は、本実施の形態における光学素子パッケージとなるパッケージ３２０及びカバーガラス１４０等を示すものであり、図８（ａ）は、これらの上面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）における一点鎖線８Ａ−８Ｂにおいて切断した断面図である。また、図９は、接着剤１３０が塗布された後、面発光レーザアレイチップ１５０が設置される前の状態のパッケージ３２０及びカバーガラス１４０等を示すものであり、図９（ａ）は、これらの上面図であり、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。また、図１０は、本実施の形態における面発光レーザモジュール、即ち、本実施の形態における光学素子パッケージに面発光レーザアレイチップ１５０が設置されている面発光レーザモジュールを示すものであり、図１０（ａ）は、本実施の形態における面発光レーザモジュールの上面図であり、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。
【００４６】
図１０に示されるように、本実施の形態における面発光レーザモジュール３１０は、パッケージ３２０と、カバーガラス１４０と、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チップ１５０を有している。
【００４７】
パッケージ３２０は、セラミックパッケージであり、フラットパッケージと呼ばれるものであり、中央部分に凹部が形成されている。パッケージ３２０の凹部の底面３２１には、電極３２２及びグランド電極３２３が設けられており、電極３２２は、パッケージ３２０の外側の側面に設けられた不図示の側面電極と接続されており、グランド電極３２３は、パッケージ３２０に設けられた不図示のビアホールを介し、裏面に設けられた不図示の裏面電極と接続されている。尚、グランド電極３２３は、後述するように、面発光レーザアレイチップ１５０が設置される領域であり、設置領域と記載する場合がある。また、グランド電極３２３の周囲には、グランド電極３２３を囲むように、周辺領域３２６が形成されており、グランド電極３２３及び周辺領域３２６の表面は、表面エネルギーを高くするためプラズマ処理等がなされている。グランド電極３２３は、面発光レーザアレイチップ１５０の形状に対応して、略正方形、または、長方形状に形成されており、周辺領域３２６は、外側が略正方形、または、略長方形の形状であって、内部にグランド電極３２３よりも大きな形状の略正方形、または、略長方形の開口部が形成されており、この開口部の中にグランド電極３２３が形成されている。尚、本実施の形態では、周辺領域３２６は、グランド電極３２３と同様の材料により形成されているが、異なる材料により形成することも可能である。
【００４８】
また、グランド電極３２３と周辺領域３２６との間の領域は、グランド電極３２３及び周辺領域３２６よりも表面エネルギーが低い低表面エネルギー領域３２７となっており、この低表面エネルギー領域３２７により、グランド電極３２３と周辺領域３２６とが隔てられている。尚、グランド電極３２３及び周辺領域３２６の表面における表面エネルギーの増加は、プラズマ処理等の前後において、接着剤を滴下させて濡れ広がりの状態を観察することにより確認することができる。また、電極３２２の数は、便宜上一部省略等されており、実際の数とは異なる場合がある。
【００４９】
本実施の形態では、面発光レーザアレイチップ１５０は、パッケージ３２０の底面３２１におけるグランド電極３２３上に接着剤１３０により接着されて実装されている。また、面発光レーザアレイチップ１５０の不図示の電極端子は、ボンディングワイヤ等により、パッケージ３２０の底面３２１に設けられた電極３２２と接続されている。尚、パッケージ３２０の上側よりカバーガラス１４０を被せて凹部を覆うことにより、本実施の形態における面発光レーザモジュールが形成される。
【００５０】
パッケージ３２０の底面３２１におけるグランド電極３２３への面発光レーザアレイチップ１５０の実装は、最初に、パッケージ３２０の底部３２１におけるグランド電極３２３上に、接着剤１３０を不図示のディスペンサにより微量塗布する。図９はこの状態を示すものであり、この状態では、接着剤１３０はグランド電極３２３の上に留まり、周辺領域３２６に濡れ広がることはない。この後、接着剤１３０の上に面発光レーザアレイチップ１５０を載置し適切な荷重を加える。面発光レーザアレイチップ１５０に荷重を加えることによりはみ出した接着剤１３０は、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａには付着するものの、面発光レーザアレイチップ１５０の上面１５０ｂには付着することなく、周辺領域３２６に広がる。即ち、面発光レーザアレイチップ１５０に荷重を加えることによりはみ出した接着剤１３０は、低表面エネルギー領域３２７を超えて周辺領域３２６に濡れ広がる。尚、接着剤１３０は、高い熱伝導性と導電性を有するものであり、接着基材となるエポキシ樹脂にＡｇフィラーを大量に分散させたものである。接着剤１３０には、揮発性の溶剤が少量含まれており、溶剤が揮発することにより、Ａｇフィラー同士が接触する。
【００５１】
本実施の形態では、面発光レーザアレイチップ１５０を実装する直前まで、接着剤１３０がグランド電極３２３の上に留まっているため、面発光レーザアレイチップ１５０を確実に接着することができる。即ち、グランド電極等表面エネルギーの高い領域が広いと、接着剤１３０、特に、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１が速やかに濡れ広がり揮発等してしまい、面発光レーザアレイチップ１５０がグランド電極に確実に接着されない場合があるが、本実施の形態では、低表面エネルギー領域３２７より外には、接着剤１３０が広がらないため、面発光レーザアレイチップ１５０がグランド電極３２３に確実に接着することができる。
【００５２】
図１０は、この後、接着剤１３０をキュアさせた後の状態を示すものである。具体的には、接着剤１３０を不図示のディスペンサにより微量塗布し、面発光レーザアレイチップ１５０に荷重を加えた後、２００℃の温度で、接着剤１３０を加熱し硬化させたものである。尚、キュアの際、接着剤１３０が硬化する温度となる前においては、接着剤１３０が熱により一時的に軟化するため、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１は、グランド電極３２３及び周辺領域３２６の表面をより移動しやすくなる。
【００５３】
この状態では、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａには、面発光レーザアレイチップ１５０に荷重を加えた際に、はみ出した接着剤１３０が付着しており、接着剤１３０に含まれるＡｇフィラーは、図１に示す状態と殆ど変わらない状態で留まっている。また、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１は、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａの一部には濡れ広がるものの、表面エネルギーの高い周辺領域３２６の表面に、より多く濡れ広がる。即ち、周辺領域３２６は、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａよりも表面エネルギーが高いため、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１は、周辺領域３２６の表面により多く濡れ広がる。
【００５４】
本実施の形態では、面発光レーザアレイチップ１５０をグランド電極３２３に接着するために必要な量の接着剤１３０をグランド電極３２３上に残し、面発光レーザアレイチップ１５０をグランド電極３２３上に確実に接着することができる。よって、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａにおいて、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１の濡れ広がりを抑制することができ、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１が、面発光レーザアレイチップ１５０の上面１５０ｂにまで濡れ広がることを防ぐことができる。このようにして、本実施の形態では、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１が、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａより上面１５０ｂに這い上がることを抑制することができる。
【００５５】
尚、周辺領域３２６は、金又は金よりも表面エネルギーの高い、鉄、ニッケル、白金等を用いて形成されている。また、周辺領域３２６の表面エネルギーを高くする方法としては、プラズマ処理以外にも、ＵＶオゾン処理や粗さを制御することにより表面エネルギーを高くする方法等が挙げられる。
【００５６】
これにより、本実施の形態においては、面発光レーザアレイチップ１５０と電極３２２とをボンディングワイヤにより確実に接続することができる。即ち、面発光レーザアレイチップ１５０の上面１５０ｂには、不図示の電極端子が設けられているが、本実施の形態においては、有機物成分１３１は、面発光レーザアレイチップ１５０の上面１５０ｂまでは、殆ど濡れ広がることはない。よって、面発光レーザアレイチップ１５０の不図示の電極端子とパッケージ３２０の底面３２１に形成された電極３２２とをＡｕ等によるボンディングワイヤにより確実に接続することができる。
【００５７】
従って、本実施の形態では、信頼性の高い面発光レーザモジュールを高い歩留りで得ることができる。
【００５８】
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態における面発光レーザモジュールについて、図１１及び図１２に基づき説明する。図１１は、本実施の形態における光学素子パッケージとなるパッケージ４２０及びカバーガラス１４０等を示すものであり、図１１（ａ）は、これらの上面図であり、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。また、図１２は、本実施の形態における面発光レーザモジュール、即ち、本実施の形態における光学素子パッケージに面発光レーザアレイチップ１５０が設置されている面発光レーザモジュールを示すものであり、図１２（ａ）は、本実施の形態における面発光レーザモジュールの上面図であり、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。
【００５９】
図１２に示されるように、本実施の形態における面発光レーザモジュール４１０は、パッケージ４２０と、カバーガラス１４０と、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チップ１５０を有している。
【００６０】
パッケージ４２０は、セラミックパッケージであり、フラットパッケージと呼ばれるものであり、中央部分に凹部が形成されている。パッケージ４２０の凹部の底面４２１には、電極４２２及びグランド電極４２３が設けられており、電極４２２は、パッケージ４２０の外側の側面に設けられた不図示の側面電極と接続されており、グランド電極４２３は、パッケージ４２０に設けられた不図示のビアホールを介し、裏面に設けられた不図示の裏面電極と接続されている。尚、グランド電極４２３は、後述するように、面発光レーザアレイチップ１５０が設置される領域であり、設置領域と記載する場合がある。また、グランド電極４２３の周囲には、グランド電極４２３を囲むように、周辺領域４２６が形成されており、グランド電極４２３及び周辺領域４２６の表面は、表面エネルギーを高くするためプラズマ処理等がなされている。グランド電極４２３は、面発光レーザアレイチップ１５０の形状に対応して、略正方形、または、長方形状に形成されており、周辺領域４２６は、外側が略正方形、または、略長方形の形状であって、内部に円形の開口部が設けられており、この円形の開口部の中にグランド電極４２３が形成されている。尚、本実施の形態では、周辺領域４２６は、グランド電極４２３と同様の材料により形成されているが、異なる材料により形成することも可能である。
【００６１】
また、グランド電極４２３と周辺領域４２６との間の領域は、グランド電極４２３及び周辺領域４２６よりも表面エネルギーが低い低表面エネルギー領域４２７となっており、この低表面エネルギー領域４２７により、グランド電極４２３と周辺領域４２６とが隔てられている。尚、グランド電極４２３及び周辺領域４２６の表面における表面エネルギーの増加は、プラズマ処理等の前後において、接着剤を滴下させて濡れ広がりの状態を観察することにより確認することができる。また、電極４２２の数は、便宜上一部省略等されており、実際の数とは異なる場合がある。
【００６２】
本実施の形態では、面発光レーザアレイチップ１５０は、パッケージ４２０の底面３２１におけるグランド電極４２３上に接着剤１３０により接着され実装されている。また、面発光レーザアレイチップ１５０の不図示の電極端子は、ボンディングワイヤ等により、パッケージ４２０の底面４２１に設けられた電極４２２と接続されている。尚、パッケージ４２０の上側よりカバーガラス１４０を被せて凹部を覆うことにより、本実施の形態における面発光レーザモジュールが形成される。
【００６３】
パッケージ４２０の底面４２１におけるグランド電極４２３への面発光レーザアレイチップ１５０の実装は、最初に、パッケージ４２０の底部４２１におけるグランド電極４２３上に、接着剤１３０を不図示のディスペンサにより微量塗布した後、接着剤１３０の上に面発光レーザアレイチップ１５０を載置し適切な荷重を加える。面発光レーザアレイチップ１５０に荷重を加えることによりはみ出した接着剤１３０は、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａには付着するものの、面発光レーザアレイチップ１５０の上面１５０ｂには付着することなく、周辺領域４２６に広がる。即ち、面発光レーザアレイチップ１５０に荷重を加えることによりはみ出した接着剤１３０は、低表面エネルギー領域４２７を超えて周辺領域４２６に濡れ広がる。尚、接着剤１３０は、高い熱伝導性と導電性を有するものであり、接着基材となるエポキシ樹脂にＡｇフィラーを大量に分散させたものである。接着剤１３０には、揮発性の溶剤が少量含まれており、溶剤が揮発することにより、Ａｇフィラー同士が接触する。
【００６４】
本実施の形態では、面発光レーザアレイチップ１５０を実装する直前まで、接着剤１３０がグランド電極４２３の上に留まっているため、面発光レーザアレイチップ１５０を確実に接着することができる。即ち、グランド電極等表面エネルギーの高い領域が広いと、接着剤１３０、特に、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１が速やかに濡れ広がり揮発等してしまい、面発光レーザアレイチップ１５０がグランド電極に確実に接着されない場合があるが、本実施の形態では、接着剤１３０を塗布した直後においては、低表面エネルギー領域４２７より外には、接着剤１３０が広がらないため、面発光レーザアレイチップ１５０がグランド電極４２３に確実に接着することができる。
【００６５】
図１２は、この後、接着剤１３０をキュアさせた後の状態を示すものである。具体的には、接着剤１３０を不図示のディスペンサにより微量塗布し、面発光レーザアレイチップ１５０に荷重を加えた後、２００℃の温度で、接着剤１３０を加熱し硬化させたものである。尚、キュアの際、接着剤１３０が硬化する温度となる前においては、接着剤１３０が熱により一時的に軟化するため、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１は、グランド電極４２３及び周辺領域４２６の表面をより移動しやすくなる。
【００６６】
この状態では、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａには、面発光レーザアレイチップ１５０に荷重を加えた際に、はみ出した接着剤１３０が付着しており、接着剤１３０に含まれるＡｇフィラーは、図１に示す状態と殆ど変わらない状態で留まっている。また、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１は、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａの一部には濡れ広がるものの、表面エネルギーの高い周辺領域４２６の表面に、より多く濡れ広がる。即ち、周辺領域４２６は、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａよりも表面エネルギーが高いため、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１は、周辺領域４２６の表面により多く濡れ広がる。
【００６７】
また、本実施の形態においては、略正方形、又は、略長方形状に形成されたグランド電極４２３の角と、円形の開口部を有する周辺領域４２６との間は狭くなっているため、面発光レーザアレイチップ１５０に荷重を加えることによりはみ出した接着剤１３０の多くは、グランド電極４２３の角の部分より、周辺領域４２６に広がりやすくなる。
【００６８】
本実施の形態では、面発光レーザアレイチップ１５０をグランド電極３２３に接着するために必要な量の接着剤１３０をグランド電極４２３上に残し、面発光レーザアレイチップ１５０をグランド電極４２３上に確実に接着することができる。よって、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａにおいて、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１の濡れ広がりを抑制することができ、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１が、面発光レーザアレイチップ１５０の上面１５０ｂにまで濡れ広がることを防ぐことができる。このようにして、本実施の形態では、接着剤１３０に含まれる接着基材となるエポキシ樹脂や溶剤等の有機物成分１３１が、面発光レーザアレイチップ１５０の側面１５０ａより上面１５０ｂに這い上がることを抑制することができる。
【００６９】
尚、周辺領域４２６は、金又は金よりも表面エネルギーの高い、鉄、ニッケル、白金等を用いて形成されている。また、周辺領域４２６の表面エネルギーを高くする方法としては、プラズマ処理以外にも、ＵＶオゾン処理や粗さを制御することにより表面エネルギーを高くする方法等が挙げられる。
【００７０】
これにより、本実施の形態においては、面発光レーザアレイチップ１５０と電極４２２とをボンディングワイヤにより確実に接続することができる。即ち、面発光レーザアレイチップ１５０の上面１５０ｂには、不図示の電極端子が設けられているが、本実施の形態においては、有機物成分１３１は、面発光レーザアレイチップ１５０の上面１５０ｂまでは、殆ど濡れ広がることはない。よって、面発光レーザアレイチップ１５０の不図示の電極端子とパッケージ４２０の底面４２１に形成された電極４２２とをＡｕ等によるボンディングワイヤにより確実に接続することができる。
【００７１】
従って、本実施の形態では、信頼性の高い面発光レーザモジュールを高い歩留りで得ることができる。
【００７２】
〔第５の実施の形態〕
次に、第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１から第４の実施の形態における面発光レーザモジュールを用いたマルチビーム光源装置である。
【００７３】
図１３、図１４及び図１５に基づき本実施の形態におけるマルチビーム光源装置について説明する。本実施の形態におけるマルチビーム光源装置は、第１から第４の実施の形態における面発光レーザモジュール６０１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。
【００７４】
アパーチャーミラー６０３は板状に形成され、光源側の面を反射面となし、光軸と直交する面から主走査方向に所定角度、４５°だけ傾けられて配備される。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。また、開口を通過せず反射された周辺光は収束レンズ６０４を介して光検知センサ６１０に導かれて、図示していないポリゴンミラー各面での走査開始後、画像領域に至るまでの時間を利用して、順次点灯して各々のビーム強度を検出し、基準値と比較して各発光源の出力が所定値となるように注入電流をセットする。セットされた注入電流は次の検出時まで保持され、ビーム強度を一定に保つ。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。
【００７５】
光検知センサ６１０を面発光レーザモジュール６０１が実装される制御基板６０６上に実装し、外部ノイズ等による検出信号への影響がないようにしている。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、マルチビーム光源装置を構成する。
【００７６】
また、本実施の形態におけるマルチビーム光源装置は、カップリングレンズ６０２を保持するホルダ部材６０８と、第１から第４の実施の形態における面発光レーザモジュール６０１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。
【００７７】
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６０１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、収束レンズ６０４および制御基板６０６上に実装される光検知センサ６１０へとビームを折り返すミラー６０５が配備される。
【００７８】
また、本実施の形態におけるマルチビーム光源装置は、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６０１における面発光レーザアレイの位置決めがなされる。
【００７９】
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６０１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。
【００８０】
また、図１５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６０１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６０１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。
【００８１】
尚、符号６１１はブラケット部材、６１４、６１５は斜面、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。
【００８２】
また、本実施の形態におけるマルチビーム光源装置は、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。
【００８３】
本実施の形態におけるマルチビーム光源装置では、第１から第４の実施の形態における面発光レーザモジュールを用いているので、低価格で信頼性の高いマルチビーム光を得ることができる。
【００８４】
〔第６の実施の形態〕
次に、第６の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第５の実施の形態におけ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。即ち、本実施の形態は、第１から第４の実施の形態における面発光レーザモジュール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。
【００８５】
図１６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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
光束分割プリズム７０８は、図１３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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
更に、図１７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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
本実施の形態では、第１から第４の実施の形態における面発光レーザモジュールを用いているため、信頼性が高く結像位置を感光体面上に精度良く調整でき、高精度信頼性の高い潜像を得ることができる。
【０１０８】
次に、図１８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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
本実施の形態における画像形成装置は、第１から第４の実施の形態におけるいずれかの面発光レーザモジュールを用いているため、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る。
【０１１４】
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】
【０１１５】
１１０      面発光レーザモジュール
１２０      パッケージ
１２１      底面
１２２      電極
１２３      グランド電極
１２５      高表面エネルギー部材
１３０      接着剤
１３１      有機物成分
１４０      カバーガラス
１５０      面発光レーザアレイチップ
１５０ａ    面発光レーザアレイチップの側面
１５０ｂ    面発光レーザアレイチップの上面
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１６】
【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】特開２００９−１４７０９４号公報
【図１】
2013041931.tif 000003
【図２】
2013041931.tif 000004
【図３】
2013041931.tif 000005
【図４】
2013041931.tif 000006
【図５】
2013041931.tif 000007
【図６】
2013041931.tif 000008
【図７】
2013041931.tif 000009
【図８】
2013041931.tif 000010
【図９】
2013041931.tif 000011
【図１０】
2013041931.tif 000012
【図１１】
2013041931.tif 000013
【図１２】
2013041931.tif 000014
【図１３】
2013041931.tif 000015
【図１４】
2013041931.tif 000016
【図１５】
2013041931.tif 000017
【図１６】
2013041931.tif 000018
【図１７】
2013041931.tif 000019
【図１８】
2013041931.tif 000020