(57)【要約】【課題】高コスト化を招くことなく、優れたレーザ品質及び光利用効率を得る。【解決手段】光源ユニット１０は、半導体レーザ１０ａを含む半導体レーザモジュール１０Ａと、ハーフミラー１０ｃ、コリメートレンズ１０ｄ及び開口板１０ｅを含む光学モジュール１０Ｂを有している。半導体レーザ１０ａの面発光レーザアレイチップから射出された光は空気層のみを介してハーフミラー１０ｃに入射し、ハーフミラー１０ｃを透過した光は、コリメートレンズ１０ｄ及び開口板１０ｅを介して光源ユニット１０から出力される。このように、面発光レーザアレイチップから射出された光は、封止ガラス材等を介することなく、直接、光学モジュール１０Ｂに入射する。【選択図】図３
2009038227.tif 000002
【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半導体レーザを含む半導体レーザモジュールと；
前記半導体レーザモジュールと接し、前記半導体レーザから射出された光が空気層のみを介して直接入射する光学モジュールと；を備える光源ユニット。
【請求項２】
前記半導体レーザは、面発光レーザであることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項３】
前記半導体レーザの射出面は、誘電体層で覆われていることを特徴とする請求項２に記載の光源ユニット。
【請求項４】
前記半導体レーザは、多層反射鏡を有し、
前記誘電体層は、前記多層反射鏡の一部であることを特徴とする請求項３に記載の光源ユニット。
【請求項５】
前記光学モジュールは、
前記半導体レーザから射出された光の一部を分岐する分岐光学素子と；
前記分岐光学素子で分岐された光を受光する光検出器と；を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源ユニット。
【請求項６】
前記光学モジュールは、
前記半導体レーザから射出された光を略平行光とするコリメートレンズを有す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源ユニット。
【請求項７】
前記光学モジュールは、
前記半導体レーザから射出された光を整形する開口板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光源ユニット。
【請求項８】
前記半導体レーザは、複数の発光部を有し、
前記光学モジュールは、マイクロレンズアレイを有す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源ユニット。
【請求項９】
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１〜８のいずれか一項に記載の光源ユニットと；
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が含まれる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、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源ユニットと；
前記光源ユニットの半導体レーザを、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、光源ユニット、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、半導体レーザを含む光源ユニット、該光源ユニット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、前記光源ユニット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】
半導体レーザは、小型、低消費電力であり、光通信用光源、光ディスクに対する情報の書き込み及び読み出し用光源、電子写真システムの書き込み用光源等に広く用いられている。
【０００３】
半導体レーザは、用途に応じたパッケージに実装され、ワイヤボンドによって電気的導通がとられた後、ガラス材や、光ファイバ等によって射出部分が気密封止される。この気密封止は、耐環境性を考慮したものであり、乾燥空気や窒素ガスを封入するのが一般的である。このようにして半導体レーザが実装された部品は半導体レーザモジュールとも呼ばれている。
【０００４】
例えば、光通信用では、半導体レーザモジュールは光ファイバと光学的に結合される。また、光ピックアップ装置、電子写真システム、及びセンサ等の用途では、ＣＡＮパッケージタイプや、フラットパッケージタイプの半導体レーザモジュールが広く用いられている。ところで、この半導体レーザモジュールに光学モジュールを組み合わせたものは光源ユニットとも呼ばれている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、光素子と、第１レンズと、反射戻り光を抑制するための光アイソレータと、光信号を入出力する光ファイバとをこの順序でパッケージ内に収納してなる光アイソレータ内蔵光素子モジュールが開示されている。この光アイソレータ内蔵光素子モジュールでは、第１レンズと光アイソレータを、互いの光軸が一致するように、略平板状の固定部材上に載置している。
【０００６】
また、特許文献２には、出射したレーザ光が線状に引き伸ばされて、蓄積性蛍光体シートに記録された放射線画像情報を読み取るための励起光として利用される半導体レーザ装置が開示されている。この半導体レーザ装置は、レーザ光を出射する半導体レーザチップと、該半導体レーザチップを収納するパッケージと、該パッケージに設けられた、半導体レーザチップから出射されたレーザ光を透過するための、表面に反射防止膜がコーティングされた出射窓とを有し、該反射防止膜の、レーザ光の発振波長に対する反射率が１．０％以下である。
【０００７】
さらに、特許文献３には、半導体レーザチップと、半導体レーザチップを収納するパッケージと、パッケージの上面に設けられ、半導体レーザチップのフロント側の端面からの出射光が取り出される封止用透明部材とを有する光半導体装置が開示されている。この光半導体装置では、封止用透明部材に半導体レーザチップの出射光の強度をモニタするための受光素子が設けられ、受光素子のモニタ電流に応じて半導体レーザチップの光出力が制御される。
【０００８】
これら特許文献１〜特許文献３に開示されているモジュール及び装置では、いずれも透明部材を介して光が出力されている。
【０００９】
近年、面発光レーザと呼ばれる新しいタイプの半導体レーザ、及びこれが実装された半導体レーザモジュールが商品化され始めている。この面発光レーザでは、基板上に結晶成長によって形成された半導体多層膜反射鏡を共振器ミラーとして、基板に対して垂直方向にレーザ共振する。従って、従来の端面発光レーザと異なり、共振器を形成するためのへき開作業が不要であり、かつウエハレベルでの検査が可能なため、製造コストが安いという利点がある。また、面発光レーザは、（１）低閾値電流、（２）単一縦モード、（３）射出ビームが円形等、多くの優れた特性を有している。従って、面発光レーザを用いることにより、高性能で、低価格な半導体レーザモジュール及び光源ユニットを得ることが可能である。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−１９３５８号公報
【特許文献２】特開２００５−７２４４８号公報
【特許文献３】特開平１１−２７３１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、半導体レーザから射出された光の一部が戻り光として半導体レーザに入射すると、レーザ動作が不安定になったり、放射角が変化するなど、レーザ特性に悪影響を及ぼす。
【００１２】
そこで、特許文献１及び特許文献２では、封止ガラス材に反射防止膜をコーティングしている。また、特許文献３では、光アイソレーターを設けることによって戻り光対策が行われている。
【００１３】
しかしながら、一般に光アイソレーターは高価であり、高コスト化を招く。また、反射防止膜は、対象とする波長に対して膜厚を精密に制御する必要があり、また、光透過率を高くするためには多層コーティングする必要があるため、製造コスト及び部品コストが高くなる。
【００１４】
また、面発光レーザは、多くの点において優れた特性を有しているが、一般に端面レーザに比べて低出力である。特に、基本横モード発振で得られる出力は通常１〜２ｍＷ程度であり、光学部品による僅かなロスも無視することができない。ところで、封止ガラス材に反射防止膜をコーティングしても、光透過率は低下するため、反射損が生じて光利用効率が低下する。
【００１５】
また、従来の光源ユニットでは、それぞれ個別に作製された半導体レーザモジュール及び光学モジュールが、共通の保持材に取り付けられている。従って、組み立ての際に、位置調整やあおり角調整を行う必要がある。
【００１６】
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、レーザ品質及び光利用効率に優れた光源ユニットを提供することにある。
【００１７】
また、本発明の第２の目的は、高コスト化を招くことなく、光走査を精度良く行うことができる光走査装置を提供することにある。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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】
【００２１】
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半導体レーザを含む半導体レーザモジュールと；前記半導体レーザモジュールと接し、前記半導体レーザから射出された光が空気層のみを介して直接入射する光学モジュールと；を備える光源ユニットである。
【００２２】
これによれば、光学モジュールは、半導体レーザモジュールと接し、半導体レーザから射出された光が空気層のみを介して直接入射する。この場合は、従来の封止ガラス材が不要である。従って、高コスト化を招くことなく、優れたレーザ品質及び光利用効率を得ることが可能となる。
【００２３】
本発明は、第２の観点からすると、光によって被走査面を走査する光走査装置であって、本発明の光源ユニットと；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。
【００２４】
これによれば、本発明の光源ユニットを備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、光走査を精度良く行うことが可能となる。
【００２５】
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。
【００２６】
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、高品質の画像を形成することが可能となる。
【００２７】
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、本発明の光源ユニットと；前記光源ユニットの半導体レーザを、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。
【００２８】
これによれば、本発明の光源ユニットを備えているため、結果として、高品質の光信号を生成することが可能となる。
【００２９】
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。
【００３０】
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】
【００３１】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図９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画像形成装置としてのプリンタ１０００の概略構成が示されている。
【００３２】
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、クリーニングブレード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、及び排紙トレイ１０４３などを備えている。
【００３３】
感光体ドラム１０３０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。ここでは、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。
【００３４】
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及びクリーニングブレード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の回転方向に関して、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→クリーニングブレード１０３５の順に配置されている。
【００３５】
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。
【００３６】
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１０３０の表面では、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム１０３０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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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枚づつ取り出し、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。
【００４０】
転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面上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。
【００４１】
この定着ローラ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。
【００４２】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【００４３】
クリーニングブレード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。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１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１の位置に戻る。
【００４４】
次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。
【００４５】
この光走査装置１０１０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。
【００４６】
光源ユニット１０は、一例として図３に示されるように、半導体レーザモジュール１０Ａと光学モジュール１０Ｂを有している。なお、本明細書では、光源ユニット１０からの光の出力方向をＺ軸方向、このＺ軸方向に垂直な平面内で互いに直交する２つの方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として説明する。
【００４７】
半導体レーザモジュール１０Ａは、半導体レーザ１０ａ、該半導体レーザ１０ａを駆動制御するレーザ制御装置（図示省略）、前記半導体レーザ１０ａ及びレーザ制御装置が実装されているＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）基板１０ｂを有している。ここでは、半導体レーザ１０ａとして、一例として図４、図５（Ａ）及び図５（Ａ）のＡ−Ａ断面図である図５（Ｂ）に示されるように、面発光レーザアレイチップＬＡがＣＬＣＣ（Ｃｅｒａｍｉｃ  ｌｅａｄｅｄ  ｃｈｉｐ  ｃａｒｒｉｅｒ）と呼ばれるフラットパッケージ２１に実装されたものを用いている。フラットパッケージ２１は、セラミックと金属配線の多層構造となっている。なお、図４、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）では、煩雑さを避けるため、面発光レーザアレイチップＬＡと金属配線とを繋ぐボンディングワイヤの図示は省略している。
【００４８】
金属配線は、一例として図５（Ａ）に示されるように、パッケージの周辺から中央に向かって伸びており、パッケージ側面の金属キャスター２２に１対１に独立につながっている。パッケージ中央の金属膜が設けられたダイアタッチエリアＤＡが共通電極になっており、ここでは、４隅に位置する８本の金属配線がダイアタッチエリアＤＡに接続されている。そして、このダイアタッチエリアＤＡに、面発光レーザアレイチップＬＡがＡｕＳｎ等の半田材を用いてダイボンドされている。
【００４９】
面発光レーザアレイチップＬＡは、一例として図６に示されるように、中央部に設けられた複数の発光部からなる素子部、及び周囲に設けられた複数の電極パッドを有している。各発光部は、波長が７８０ｎｍ帯のレーザ光を射出する。
【００５０】
ここでは、素子部は、図７に示されるように、Ｙ軸方向に対して角度θだけ傾斜した方向（以下、便宜上「Ｔ方向」という）に沿って一列に等間隔で配列された１０個の発光部からなる発光部列が、Ｘ軸方向に等間隔ｄ１で４列配置されている。また、４０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間隔は等間隔ｄ２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、面発光レーザアレイチップＬＡは、Ｙ軸方向が主走査方向に対応する方向、Ｘ軸方向が副走査方向に対応する方向となるように配置されている。
【００５１】
電極パッドは、電極配線（図示省略）によって各発光部と１対１に独立に接続されている。
【００５２】
そして、電極パッドは、パッケージの金属配線とＡｕ線（図示省略）でワイヤボンディングされている。
【００５３】
ここでは、各発光部は、図８に示されるように、基板１０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２、下部反射鏡１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、被選択酸化層１０７、上部反射鏡１０８、ＧａＡｓコンタクト層１１４などの半導体層が、順次積層されており、波長が７８０ｎｍ帯のレーザ光を射出する。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「半導体積層体」ともいう。
【００５４】
基板１０１は、ｎ−ＧａＡｓ基板である。
【００５５】
下部反射鏡１０３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。そして、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厚さ２０ｎｍの組成傾斜層（図示省略）が設けられている。なお、各屈折率層はいずれも、組成傾斜層の１／２を含んで、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。
【００５６】
下部スペーサ層１０４は、ノンドープＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓからなる層である。
【００５７】
活性層１０５は、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ／Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ多重量子井戸活性層である。
【００５８】
上部スペーサ層１０６は、ノンドープＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓからなる層である。
【００５９】
下部スペーサ層１０４と活性層１０５と上部スペーサ層１０６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。なお、活性層１０５は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布の腹に対応する位置である共振器構造体の中央に設けられている。
【００６０】
上部反射鏡１０８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、２６ペア有している。そして、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厚さ２０ｎｍの組成傾斜層（図示省略）が設けられている。なお、各屈折率層はいずれも、組成傾斜層の１／２を含んで、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。
【００６１】
上部反射鏡１０８における共振器構造体からλ／４離れた位置には、ｐ−ＡｌＡｓからなる被選択酸化層１０７が設けられている。
【００６２】
次に、面発光レーザアレイチップＬＡの製造方法について簡単に説明する。
【００６３】
（１）上記半導体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。
【００６４】
ここでは、III族の原料には、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用い、Ｖ族の原料にはアルシン（ＡｓＨ３）ガスを用いている。また、ｐ型ドーパントの原料には四臭化炭素（ＣＢｒ４）を用い、ｎ型ドーパントの原料にはセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を用いている。
【００６５】
（２）半導体積層体における表面（基板１と反対側の面）である積層体表面に、フォトリソグラフィー法により発光部に対応するフォトマスクを含むフォトマスクをパターニングする。ここでは、発光部に対応するフォトマスクの形状は、一辺が２０μｍの正方形状である。
【００６６】
（３）フォトマスクをエッチングマスクとして、ドライエッチング法によりメサ形状を形成する。なお、以下では、便宜上、メサ形状の部分（構造体）を「メサ」と略述する。ここでは、エッチングは、エッチング底面が下部反射鏡１０３に達するまで行われる。
【００６７】
（４）フォトマスクを除去する。
【００６８】
（５）半導体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１０８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１０８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。ここでは、上記酸化されていない領域（電流通過領域）は、一辺の長さが４μｍの正方形状である。
【００６９】
（６）気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、パッシベーション膜として、ＳｉＯ２からなる絶縁膜１０９を形成する。
【００７０】
（７）ポリイミド１１０で平坦化する。
【００７１】
（８）メサ上部にＰ側電極コンタクトの窓開けを行う。ここでは、フォトレジストによるマスクを施した後、メサ上部の開口部を露光してその部分のフォトレジストを除去した後、ＢＨＦにてポリイミド１１０及び絶縁膜１０９をエッチングして開口する。
【００７２】
（９）メサ上部の光出射部となる領域に一辺１０μｍの正方形状のレジストパターンを形成する。そして、ｐ側の電極材料を蒸着する。ｐ側の電極材料としてはＣｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕからなる多層膜、もしくはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる多層膜が用いられる。
【００７３】
（１０）光出射部の電極材料をリフトオフし、ｐ側電極１１１を形成する。
【００７４】
（１１）基板１０１の裏側を所定の厚さ（例えば１００μｍ程度）まで研磨した後、ｎ側電極１１２を形成する。ここでは、ｎ側電極１１２はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。
【００７５】
（１２）アニールによって、ｐ側電極１１１とｎ側電極１１２のオーミック導通を取る。これにより、各メサは、それぞれ発光部となる。
【００７６】
（１３）半導体積層体をチップ毎に切断する。
【００７７】
図３に戻り、前記光学モジュール１０Ｂは、第１の部分１０Ｂ１と第２の部分１０Ｂ２から構成されている。第１の部分１０Ｂ１は、ハーフミラー１０ｃ、集光レンズ１０ｆ、及び受光素子１０ｇを有している。また、第２の部分１０Ｂ２は、コリメートレンズ１０ｄ、及び開口板１０ｅを有している。
【００７８】
第１の部分１０Ｂ１は、半導体レーザモジュール１０Ａの＋Ｚ側であって、面発光レーザアレイチップＬＡから射出された光の光路上にハーフミラー１０ｃが位置するように配置されている。ハーフミラー１０ｃに入射した光の一部は−Ｙ方向に反射され、集光レンズ１０ｆを介して受光素子１０ｇで受光される。受光素子１０ｇは、受光光量に応じた信号（光電変換信号）を前記レーザ制御装置に出力する。
【００７９】
第２の部分１０Ｂ２は、第１の部分１０Ｂ１の＋Ｚ側であって、ハーフミラー１０ｃを透過した光の光路上にコリメートレンズ１０ｄが位置するように配置されている。コリメートレンズ１０ｄは、ハーフミラー１０ｃを透過した光を略平行光とする。開口板１０ｅは、開口部を有し、コリメートレンズ１０ｄを介した光を整形する。開口板１０ｅの開口部を通過した光が、光源ユニット１０の出力となる。
【００８０】
このように、面発光レーザアレイチップＬＡから射出された光は、直接、光学モジュール１０Ｂに入射する。
【００８１】
図２に戻り、シリンドリカルレンズ１３は、光源ユニット１０から出力された光をミラー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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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１０３０の表面に結像する。
【００８５】
面発光レーザアレイチップＬＡ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ｄ２であるので、図９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１０３０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ｄ１が２６．５μｍであれば、前記間隔ｄ２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１０３０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、Ｔ方向の発光部数を増加したり、前記間隔ｄ１を狭くして間隔ｄ２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。
【００８６】
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。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態に係る光源ユニット１０によると、光源ユニット１０は、半導体レーザ１０ａを含む半導体レーザモジュール１０Ａと、ハーフミラー１０ｃ、受光素子１０ｇ、コリメートレンズ１０ｄ及び開口板１０ｅを含む光学モジュール１０Ｂを有している。半導体レーザ１０ａの面発光レーザアレイチップＬＡから射出された光は空気層のみを介してハーフミラー１０ｃに入射し、ハーフミラー１０ｃを透過した光は、コリメートレンズ１０ｄ及び開口板１０ｅを介して光源ユニット１０から出力される。
【００８８】
従来の封止ガラスを用いた光源ユニットでは、反射防止膜のコーティングを行っても、１００％近い光透過率を得ることは難しく、反射損により光利用効率が低下する。特に面発光レーザは端面発光レーザのようにシングルモードで高出力を得ることが難しいため、光学系における損失をできるだけ低減する必要がある。本実施形態では、面発光レーザアレイチップＬＡから射出された光は、封止ガラス材等を介することなく、直接、光学モジュール１０Ｂに入射するため、光利用効率の低下を抑制することが可能である。
【００８９】
また、本実施形態では、封止ガラス材がないため、従来の封止ガラスを用いた光源ユニットのように、封止ガラスで反射された光が面発光レーザアレイチップＬＡに入射することはない。また、コリメートレンズ１０ｄに入射した光の一部は、コリメートレンズ１０ｄの入射面で散乱されるが、入射面が曲面であるため、面発光レーザアレイチップＬＡに向かう方向とは異なる方向に散乱される。そこで、コリメートレンズ１０ｄの入射面での散乱光が、面発光レーザアレイチップＬＡに入射することはない。従って、面発光レーザアレイチップＬＡへの戻り光の影響はなく、安定なレーザ光を得ることができる。
【００９０】
また、本実施形態によると、面発光レーザアレイチップＬＡの周辺部が光学モジュール（正確には第１の部分１０Ｂ１）で覆われているので、面発光レーザアレイチップＬＡへのゴミ等の付着を防止することができる。
【００９１】
また、本実施形態によると、基板面内の位置調整及び組み付けは、第１の部分１０Ｂ１と、第２の部分１０Ｂ２の基板に対する相対位置を調整し、ネジ止めをすることで容易に行うことができる。従って、特にあおり角調整等の位置調整の工程を簡便化でき製造コストが低減できる。
【００９２】
さらに、面発光レーザは、へき開が不要であり、かつ検査工程におけるコストが端面発光レーザに比べて低いため、安価に製造することができる。また、面発光レーザアレイチップＬＡは、写真製版によって非常に低コストで、かつ容易に製造することができる。
【００９３】
また、封止ガラスがないので、部品コストを従来よりも低減することができる。
【００９４】
従って、本実施形態によると、高コスト化を招くことなく、レーザ品質及び光利用効率に優れた光源ユニットを実現することが可能となる。
【００９５】
また、本実施形態に係る光走査装置１０１０によると、高コスト化を招くことなく、レーザ品質及び光利用効率に優れた光源ユニットを有しているため、結果として、高コスト化を招くことなく、光走査を精度良く行うことが可能となる。
【００９６】
また、本実施形態に係るレーザプリンタ１０００によると、高コスト化を招くことなく、光走査を精度良く行うことができる光走査装置１０１０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、高品質の画像を形成することが可能となる。
【００９７】
なお、上記実施形態において、一例として図１０及び図１１に示されるように、前記面発光レーザアレイチップＬＡにおける各発光部の表面が、誘電体多層膜１１３で覆われていても良い。例えば、上記面発光レーザアレイチップＬＡの製造方法において、半導体積層体をチップ毎に切断する（前記工程（１３））の前に、ＥＢ蒸着法等の公知の誘電体蒸着技術を用いて、半導体積層体の表面にＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜の１ペアからなる誘電体多層膜１１３を蒸着しても良い。この場合に、各誘電体膜の厚さを、反射鏡と同様に発振波長λに対してλ（ｍ＋１）／４ｎ（ｎは各誘電体層の波長λにおける屈折率、ｍ＝０，１，２，，，）とすることにより、誘電体多層膜１１３に前記上部反射鏡１０８と同等の作用を付加することができる。
【００９８】
また、この場合には、ＴｉＯ２の屈折率のほうがＳｉＯ２の屈折率よりも大きいため、上部反射鏡１０８と誘電体多層膜１１３からなる反射鏡の反射率が低下しないように、ＴｉＯ２膜を表面側とするのが好ましい。なお、図１１における符号１０８ａは、上部反射鏡１０８の高屈折率層を示している。
【００９９】
これにより、面発光レーザアレイチップＬＡの表面は、環境雰囲気から遮断され、水分等の侵入や表面の酸化を防ぐことができる。すなわち、面発光レーザアレイチップＬＡの信頼性（特に、長期信頼性）を更に向上させることができる。なお、誘電体多層膜１１３は、反射鏡の一部となっているため、誘電体多層膜１１３からの戻り光を考慮する必要はない。
【０１００】
なお、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。要するに、光走査装置１０１０を備えた画像形成装置であれば、高品質の画像を形成することが可能となる。
【０１０１】
例えば、前記光走査装置１０１０を備え、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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
また、多色のカラー画像を形成する画像形成装置であっても、カラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、高精細な画像を形成することが可能となる。
【０１０４】
例えば、図１２に示されるように、カラー画像に対応し、複数の感光体ドラムを備えるタンデムカラー機１５００であっても良い。このタンデムカラー機１５００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、マゼンタ（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１０１０Ａと、転写ベルト８０と、定着手段３０などを備えている。
【０１０５】
光走査装置１０１０Ａは、ブラック用の光源ユニット、シアン用の光源ユニット、マゼンタ用の光源ユニット、イエロー用の光源ユニットを有している。各光源ユニットは、いずれも前記光源ユニット１０と同等の光源ユニットである。そして、ブラック用の光源ユニット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、シアン用の光源ユニット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、マゼンタ用の光源ユニットからの光はマゼンタ用の走査光学系を介して感光体ドラムＭ１に照射され、イエロー用の光源ユニット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。
【０１０６】
各感光体ドラムは、図１２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１０１０Ａにより光が照射され、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。
【０１０７】
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、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。
【０１０８】
なお、このタンデムカラー機１５００において、光走査装置１０１０Ａに代えて、ブラック用の光走査装置とシアン用の光走査装置とマゼンタ用の光走査装置とイエロー用の光走査装置を用いても良い。要するに、各光走査装置の光源ユニットが、いずれも前記光源ユニット１０と同等の光源ユニットであれば良い。
【０１０９】
《光伝送システム》
図１３には、本発明の一実施形態に係る光伝送システム２０００の概略構成が示されている。この光伝送システム２０００は、光送信モジュール２００１と光受信モジュール２００５が光ファイバケーブル２００４で接続されており、光送信モジュール２００１から光受信モジュール２００５への一方向の光通信が可能となっている。
【０１１０】
光送信モジュール２００１は、前記光源ユニット１０と同等の光源ユニットを含む光源２００２と、外部から入力された電気信号に応じて、光源２００２から出力されるレーザ光の光強度を変調する駆動回路２００３とを有している。
【０１１１】
光源２００２から出力された光信号は、光ファイバケーブル２００４に結合し、該光ファイバケーブル２００４を導波して光受信モジュール２００５に入力される。
【０１１２】
光受信モジュール２００５は、光信号を電気信号に変換する受光素子２００６と、受光素子２００６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２００７とを有している。
【０１１３】
本実施形態に係る光送信モジュール２００１によると、光源２００２が前記光源ユニット１０と同等の光源ユニットを有しているため、結果として高品質の光信号を生成することが可能となる。なお、この場合に、前記面発光レーザアレイチップＬＡに代えて、一例として図１４に示される面発光レーザアレイチップＬＡ´を用いても良い。また、前記コリメートレンズに代えてマイクロレンズアレイを用いても良い。
【０１１４】
また、本実施形態に係る光伝送システム２０００によると、高品質の光信号を生成することができる光送信モジュール２００１を備えているため、結果として低消費電力で、高品質の光伝送を行うことが可能となる。
【０１１５】
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２００２が前記光源ユニット１０と同等の光源ユニットを有していれば良い。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
以上説明したように、本発明の光源ユニットによれば、高コスト化を招くことなく、優れたレーザ品質及び光利用効率を得るのに適している。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、光走査を精度良く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。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【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】光源ユニットの半導体レーザを説明するための図（その１）である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ半導体レーザを説明するための図（その２）である。
【図６】半導体レーザの面発光レーザアレイチップを説明するための図である。
【図７】図６の素子部を拡大した図である。
【図８】面発光レーザアレイチップの発光部の構造を説明するための図である。
【図９】書き込みドットを説明するための図である。
【図１０】面発光レーザアレイチップの発光部の変形例を説明するための図である。
【図１１】図１０の誘電体多層膜を説明するための図である。
【図１２】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１３】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。
【図１４】面発光レーザアレイチップの変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０…光源ユニット、１０Ａ…半導体レーザモジュール、１０Ｂ…光学モジュール、１０ｃ…ハーフミラー（分岐光学素子）、１０ｄ…コリメートレンズ、１０ｅ…開口板、１０ｇ…受光素子（光検出器）、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）、１０８…上部反射鏡（多層反射鏡）、１１３…誘電体多層膜（誘電体層）、１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０１０…光走査装置、１０１０Ａ…光走査装置、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、１５００…タンデムカラー機（画像形成装置）、２０００…光伝送システム、２００１…光送信モジュール（光伝送モジュール）、２００３…駆動回路（駆動装置）、２００４…光ファイバケーブル（光伝達媒体）、２００６…受光素子（変換器の一部）、２００７…受信回路（変換器の一部）、ＬＡ…面発光レーザアレイチップ、ＬＡ´…面発光レーザアレイチップ、Ｋ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）。
【図１】
2009038227.tif 000003
【図２】
2009038227.tif 000004
【図４】
2009038227.tif 000005
【図５】
2009038227.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
2009038227.tif 000009
【図９】
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【図１０】
2009038227.tif 000011
【図１１】
2009038227.tif 000012
【図１２】
2009038227.tif 000013
【図１３】
2009038227.tif 000014
【図１４】
2009038227.tif 000015
【図３】
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