JP2009098601A - 半導体レーザモジュール及びそれを用いた光走査装置ならびに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバ入射端面での反射光が半導体レーザ光源に戻るのを防ぐことで、半導体レーザ光源のレーザ光出力の安定化、高信頼性化が図る。
【解決手段】レンズ系６を通り光ファイバ８に入射される入射光９の周縁光線とその主光線がなす角度θよりも、入射光９の光ファイバ入射端面で反射する反射光１５のうちで入射光９の主光線と最も近い周縁光線と入射光の主光線がなす角度βが大で、光通過穴２７の内面とは別の受け面を設け、反射光１５をその受け面で受けることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体レーザ光源から発した光を光ファイバにカップリングする半導体レーザモジュール及びそれを用いた光走査装置ならびに画像形成装置に関するものである。

半導体レーザ光源から発した光を効率良くシングルモード光ファイバに導入する半導体レーザモジュールは、これまで光通信の分野を中心に広く用いられている。前記シングルモード光ファイバは、コア径が小さく、伝送損失が小さいという特長を有している。

図１４は、従来の半導体レーザ光源と光ファイバの結合系の構造を示す図である。同図に示すように、半導体レーザ光源２１から出射したレーザ光は、レンズ２２，２３を通って光ファイバ保持部材２５に保持された光ファイバ２４に導入される。この場合、レーザ光の光軸が光ファイバ２４の中心軸と一致している。

光ファイバ２４の入射端面は、光軸方向に対して垂直方向に研磨されている。一般的に、反射防止処理が施されていない光ファイバ２４の端面であるガラス面と空気の界面では約４％の反射光が生じる。このため光ファイバ２４の端面からの反射光は、再びレンズ２３，２２を通って半導体レーザ光源２１のレーザ発振部に戻るため、レーザ光の出力が不安定になるという問題がある。

図１５および図１６は、このレーザ光の出力が不安定になる問題を解決する半導体レーザ光源と光ファイバの結合系の構造を示す図であり、それぞれ特許文献１、２で開示されている構造である。

特許文献１では図１５に示すように、光ファイバ２４の入射端面からの反射光の進行方向を入射光の角度とは異なる方向に偏向させるために、入射端面を光軸方向に対して斜め方向に研磨した光ファイバ２４を用いている。さらに、半導体レーザ光源２１とレンズ２２は、より光ファイバ２４側に近いレンズ２３および光ファイバ２４の光軸からずらし、光ファイバ２４にレーザ光を斜入射させることで、入射端面で屈折して光ファイバ２４に入射する光の進行方向を光ファイバ２４の軸と一致させている。

特許文献２では図１６に示すように、光ファイバ２４の入射端面からの反射光の進行方向を入射光の角度とは異なる方向に偏向させるために、図１５と同様に入射端面を光軸方向に対して斜め方向に研磨した光ファイバ２４を用い、さらに半導体レーザ光源２１自体に傾斜角を持たせる構造になっている。

また、この他に特許文献３、４に記載された提案がある。特許文献３は、楕円形の近視野像を有している光源から射出されるビームの光軸に対するシングルモード光ファイバの軸心の傾斜角度と、この軸心に対する入射端面の垂線の傾斜角度を設定する方法を開示している。

特許文献４は、光ファイバへ入射するレーザビームに直線偏光したものを用いて、そのレーザビームが光ファイバの入射端面に対して入射角をブリュースター角となるように入射させ、さらにその入射端面角度は、レーザビームが光ファイバ軸と平行になるように設定する方法をとっている。

前記特許文献１〜４は、いずれも光ファイバの入射端面からの反射光の進行方向を入射光の角度とは異なる方向に偏向させる方法をとっている。

また、特許文献１〜４とは違った方法を開示したものに特許文献５がある。これにはレセプタクルを備えた光モジュールにおいて、レセプタクルの内壁面の一部に戻り光防止手段を備える方法が開示されている。
特公平７−１１９８５７号公報 特公平６−１２３６７号公報 特開昭６０−１９１２１１号公報 特開平５−１９６８４５号公報 特開２００７−４１５１６号公報

しかし、特許文献１、２に記載の光学系では、光ファイバ入射光の周縁光線は、レンズ２２，２３の光軸からのずれ量が大きくなり、そのため収差が増大する欠点がある。

特許文献３、４には特許文献１、２の欠点を解決するための手段が示されているが、反射光を如何にしてレーザ発振部に戻らないようにするかの配慮がされていない。

特許文献５はレセプタクルを備えた光モジュールにおいて、レセプタクルの内壁面の一部に戻り光防止手段を設ける構成になっている。しかし、反射光を如何にしてレーザ発振部に戻らないようにするかの配慮がされていない。

その他、半導体レーザモジュールにおける半導体レーザ光源の発振部への反射戻り光防止手段としては、半導体レーザモジュール内に光アイソレータ（ファラデー回転子、偏光子を組み合わせた素子）を用いる方法がある。光通信用のファラデー回転子にはＲＩＧ（Rare Earth Iron Garnet）膜が用いられるが、ＲＩＧ膜の場合、鉄が含まれているので波長１μｍ以下の可視光は余程薄い膜でないと透過せず、短波長レーザでは使用できない。

そのため、短波長領域の回転子としてはＴＧＧ（Terbium Gallium Garnet）が用いられる。ただし、ＴＧＧは単位厚み当たりの回転角が小さいため光路長を長くする必要があり、光アイソレータとして機能させるためには数ｃｍという大きいサイズになってしまう。また、高アイソレーションを得るためにはＴＧＧに一様で大きな磁場をかけることが必要であるため、強力で大きな磁石が必要になる。

光ファイバと入射ビームのミクロンオーダの高精度位置合わせが必要とされる半導体レーザモジュールでは、部材の熱膨張も無視できない。そのため、半導体レーザモジュールの大きさの増大、光路長の伸張は信頼性低下の原因にもなる。ＴＧＧを用いる光アイソレータは上述した理由のためモジュールの大型化が回避できないという課題があった。

本発明の第１の目的は、光ファイバ入射端面での反射光が半導体レーザ光源に戻るのを防ぐことで、半導体レーザ光源のレーザ光出力の安定化、高信頼性化が図れる半導体レーザモジュールを提供することにある。

本発明の第２の目的は、レーザ光出力の安定化、高信頼性化が図れる光走査装置を提供することにある。

本発明の第３の目的は、高品質の画像が得られる画像形成装置を提供することにある。

前記第１の目的を達成するため本発明の第１の手段は、半導体レーザ光源と、光ファイバと、前記半導体レーザ光源から出射した光を前記光ファイバの入射端面に集光させるレンズ系と、内側に形成された光通過穴の一方の端部に前記半導体レーザ光源を保持し、前記光通過穴の他方の端部に前記光ファイバを保持して、前記光通過穴の途中に前記レンズ系を保持した保持具を備え、
前記レンズ系を通って光ファイバに入射される光ファイバ入射光の周縁光線とその主光線がなす角度θよりも、
前記光ファイバ入射光の光ファイバ入射端面で反射する反射光のうちで前記光ファイバ入射光の主光線と最も近い周縁光線と光ファイバ入射光の主光線がなす角度βが大きくなるように、前記レンズ系及び光ファイバの配置角度が設定され、
かつ、前記光通過穴の他方の端部付近に前記光通過穴の内面とは別の受け面を設け、前記反射光をその受け面で受けることを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記光ファイバの入射端面で屈折した光の主光線が進行する方向とその光ファイバの光軸の方向が一致していることを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は前記第１の手段において、前記半導体レーザ光源の発振波長が４５０ｎｍ以下であることを特徴とするものである。

本発明の第４の手段は前記第１の手段において、前記受け面が前記光通過穴の内面と直交する方向に設けられていることを特徴とするものである。

本発明の第５の手段は前記第１の手段において、前記反射光の発振波長を吸収する光吸収層によって前記受け面が覆われていることを特徴とするものである。

本発明の第６の手段は前記第５の手段において、前記光通過穴の内面のうちの少なくとも前記受け面付近も光吸収層で覆われていることを特徴とするものである。

本発明の第７の手段は前記第５または第６の手段において、前記保持具が金属から構成され、前記光吸収層が黒クロムメッキから構成されていることを特徴とするものである。

本発明の第８の手段は前記第１，第４ないし第７のいずれかの手段において、前記受け面が保持具の端部付近に前記光通過穴と連通するように形成された遮光穴で構成され、その遮光穴の開口部が閉塞されていることを特徴とするものである。

本発明の第９の手段は前記第１，第４ないし第７のいずれかの手段において、前記受け面が保持具の端部付近に形成された遮光凹部の内面で構成されることを特徴とするものである。

前記第２の目的を達成するため本発明の第１０の手段は、シングルモード光ファイバを用いた２つ以上の半導体レーザモジュールと、その半導体レーザモジュールの光ファイバの出射端を配列させて構成した光ファイバアレイ部と、その光ファイバアレイ部から出射した光を偏向走査する光偏向素子を備え、その光偏向素子により偏向された光を被走査面上で走査する光走査装置において、前記半導体レーザモジュールが前記第１ないし第９の手段の半導体レーザモジュールであることを特徴とするものである。

前記第３の目的を達成するため本発明の第１１の手段は、感光体と、その感光体の表面を帯電する帯電装置と、帯電された感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成する光走査装置と、前記静電潜像にトナーを付着してトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を被記録媒体上に転写する転写装置と、転写されたトナー像を被記録媒体上に定着する定着装置を備えた画像形成装置において、前記光走査装置が前記第１０の手段の光走査装置であることを特徴とするものである。

本発明の半導体レーザモジュールは、光ファイバ入射端面の反射光が半導体レーザ光源に戻ることを防ぐ構造にすることで、半導体レーザモジュールのレーザ光出力の安定化および高信頼性化を実現することができる。

本発明の光走査装置は、光ファイバ入射端面の反射光が半導体レーザ光源に戻ることを防ぐ構造にすることで、半導体レーザモジュールのレーザ光出力の安定化および高信頼性化を実現することができる。

本発明の画像形成装置は、高品質の画像形成を実現することができる。

以下、本発明の実施例について図とともに説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る半導体レーザモジュールの断面図である。
半導体レーザ光源１は、レーザ光を出射するレーザチップ４とレーザ光を受光する光検出素子（図示せず）が、ステム３に接合されているサブマウントとヒートシンクの接合体１１の一面に設置されている。この接合体１１の構成は、ステム３の一面にヒートシンクがあり、ヒートシンクのステム３と接合する面とは異なる面にサブマウントが接合され、さらにサブマウントのヒートシンクと接合する面とは異なる一面にレーザチップ４や光検出素子が設置されている。そして、ステム３にＬＤキャップ２０を被せることで気密封止した一体型の構造体となる。

半導体レーザ光源１は、保持具２の中心に設けられた円筒状の設置穴２６にステム３を接合することで固定している。この設置穴２６と、その前方に連設された光通過穴２７は図１のＸ軸方向に連続して延びている。設置穴２６と光通過穴２７の境界部分にレンズ系６が保持されている。

保持具２の光ファイバ８が取り付けられる前部にはＹ軸方向に延びた、すなわち光通過穴２７の軸方向に対して直交する方向に延びた１本の遮光穴１２が貫通するように形成され、遮光穴１２はその途中で光通過穴２７と交差している。遮光穴１２の上下開口部は、保持具２の周面に貼着されたアルミニウム粘着テープなどのシール材１３で封止されている。従って設置穴２６から光通過穴２７に向かって、半導体レーザ光源１、レンズ系６、遮光穴１２の順に並んでいる。

本実施例では円筒状の保持具２を用いたが、角筒など他の形状でも構わない。また、設置穴２６、光通過穴２７、遮光穴１２の形状も円筒に限られるものではない。さらに半導体レーザ光源１の構造も前述のものに限られるものではない。

光ファイバ８はフェルール７の内側に保持されて、フェルール７の一方の端部はスリーブ１０の内側に挿入・接合され、スリーブ１０の基端部は保持具２の半導体レーザ光源１が固定される端面とは反対側の端面に溶接や接着などの手段で接合されている。

半導体レーザ光源１は、紫外光に近いレーザ光を放射する発振波長４０５ｎｍの青色半導体レーザ光源が用いられる。半導体レーザ光源１のレーザチップ４が発光部であり、そこから光５が出射される。光５はレンズ系６の光軸に対して同軸上にありレンズ系６を通り、その後光ファイバ入射光９となりシングルモード光ファイバ８の入射端面上に結像され、光ファイバ８の光伝搬領域であるコアに入射するという進路をとる。

この際、入射光９を効率よく光ファイバ８に入射させるには、結像スポットの大きさと光ファイバ８中のコアの大きさとをできるだけ合致させることが必要になり、レンズ系６は、入射光９の結像スポットを光ファイバ８のコア径に適した大きさに調整する必要があり、レーザチップ４とコア径の大きさから決まる所定の倍率を有するレンズ或いはレンズ組が適用される。

図２を用いて、半導体レーザモジュールの各部分の具体的な寸法について説明する。同図（ａ）に示すように保持具２は直径１２ｍｍの円筒状のもので、レーザチップ4からレンズ系６までの距離は６ｍｍ、レンズ系６から光ファイバ８の入射端面までの距離は１５ｍｍである。

設置穴２６の直径は５．６ｍｍ、光通過穴２７の直径は３．５ｍｍ、保持具２の側面から光通過穴２７の側面までの距離は４．２５ｍｍである。同図（ｂ）に示すように遮光穴１２の直径は１ｍｍ、遮光穴１２の中心から光ファイバ８が接合している端面までの距離は５．１ｍｍである。但し同図（ｂ）では、遮光穴１２の側面までの距離である寸法４．６ｍｍと５．６ｍｍを表示している。

レーザチップ４の大きさは、通常０．５〜２μｍ程度である。光ファイバ８のコア部断面の直径も可視光域のシングルモード光ファイバを使用する場合は、４〜５μｍと非常に小さい。

図３は保持具と光ファイバの接合を説明するための図であって、同図（ａ）は光ファイバを保持具に接合した状態を示す一部断面図、同図（ｂ）はフェルールに保持された光ファイバの断面図、同図（ｃ）は保持具の先端部の断面図である。

可視光域のシングルモード光ファイバを使用する場合は、光ファイバ８のコア部断面の直径が非常に小さくなる。そのため効率を落とさずに半導体レーザ出射光５をコア部に入射させる必要がある。そこで組み立て方法として、同図（ａ）に示す結像スポットＰ点と光ファイバ８のコア部とを高精度調芯装置を用いて、サブミクロンオーダーで位置合わせした後、組立てる必要がある。高精度調芯装置の具体的な使い方として、光ファイバ８を保持したフェルール７をつかみ、同図（ｂ）に示す光ファイバ８のＳ点と、同図（ｃ）に示す保持具２のＱ点を合わせる。光ファイバ８のＳ点はレーザ入射端面の中心点、保持具２のＱ点は保持具２の端面と光ファイバ入射光９の主光線との交点である。

Ｓ点とＱ点が合ったとき光ファイバ８からの出射光の強度が最大になるので、これにより光ファイバのＳ点と保持具２のＱ点が一致したことが分かる。なお、Ｓ点とＱ点が一致した点が結像スポットＰ点になる。

保持具２と光ファイバ８の取付けには、フェルール７を保持するスリーブ１０が用いられ、光ファイバ８と光ファイバ入射光９が調芯された後、フェルール７がスリーブ１０に接合され、そのスリーブ１０が保持具２に接合される。スリーブ１０の端面はそれの軸方向に対して図３（ａ）に示す光ファイバ８の傾斜角度ψと同じ角度傾斜するように研磨されており、スリーブ１０の固定によりそれとフェルール７と光ファイバ８が保持具２の端面に対して傾斜して固定される。

光ファイバ８の入射端面は、それの光軸方向に対して斜め方向に研磨加工されている。図（ｂ）に示すように光ファイバ８の光軸に対して垂直の面からの角度をφとし、同図（ａ）に示すようにスリーブ１０に保持された光ファイバ８の光軸の方向と光ファイバ入射光９の主光線の方向がなす角度をψ、ｎを光ファイバ８のコアの屈折率とすると、φとψとｎは次式の関係にある。

ｓｉｎ（φ＋ψ）＝ｎ・ｓｉｎφ…（１）
この式（１）を満足させることにより、光ファイバ８の入射端面で屈折した光の主光線が進行する方向と光ファイバ８の光軸の方向が一致するので、光ファイバ結合時の損失を抑制することができる。

次に光ファイバ８の入射端面での反射光１５が、半導体レーザ光源１の発光部であるレーザチップ４に直接戻らないことを、図４を用いて説明する。

同図の光ファイバ８の入射端面において、光ファイバ入射光９の周縁光線Ｌ１と光ファイバ入射光９の主光線（光軸）がなす角度をθとして前記式（１）を満足させることにより、光ファイバ入射端面からの反射光１５のうち、最も光ファイバ入射光９の主光線に近い周縁光線Ｌ２と主光線のなす角度はβ＝｛２（φ＋ψ）−θ｝で表される。

そして前記β＞θを満足すれば光ファイバ入射光９と反射光１５を分離することができ、反射光１５のレーザチップ４への進入を抑制すことができる。

例えば半導体レーザモジュールに使用するレーザの波長を４０５ｎｍ、モード径を４．５μｍとすると、光ファイバ入射光の周縁光線Ｌ１と光ファイバ入射光の主光線のなす角度θは、θ＝３〜６°となる。このθ＝３〜６°となるとき、式（１）の条件として光ファイバ入射端面の斜め研磨角度をφ＝８°、光ファイバのコアの屈折率を、光ファイバの素材に用いられている石英ガラスの波長４０５ｎｍにおける屈折率ｎ＝１．４７とすると、光ファイバの光軸の方向と光ファイバの入射端面で屈折した光の主光線が進行する方向がなす角度ψは、ψ＝３．８°となる。この場合β＝｛２（φ＋ψ）−θ｝＝１７．６〜２０．６°となり、θ＝３〜６°なので、β＝｛２（φ＋ψ）−θ｝＞θの関係を満足させることができ、この実施例では角度θと角度βの間に約１１〜１７°の差があり、入射光９と反射光１５を分離することができる。

この関係を満足させることにより光ファイバ入射端面の反射光１５が直接レーザチップ４に戻らないようにすることができるが、本発明ではそれに加えて前記反射光１５がレーザチップ４に戻ることを確実に防ぐために遮光穴１２が設けられている。

さらに本実施例では図１や図４に示すように、遮光穴１２の内面に反射光１５の発振波長を吸収する黒色クロム薄膜などの光吸収層１４がメッキ処理などで形成されている。クロム薄膜からなる光吸収層１４の膜厚は２〜４μｍ、１０％以下の低反射率を有し、耐食性に優れ、５００℃まで外観上変化しない耐熱性を有している。保持具２を鉄鋼、ステンレス、銅および銅合金などの金属で構成すれば、メッキ処理により黒色クロム薄膜からなる光吸収層１４を容易に形成することができる。本実施例の場合、反射光１５の遮光をより確実にするため光吸収層１４は遮光穴１２の内面のみならず、光通過穴２７の光ファイバ８側開口部の内周面にも形成されている。なお、遮光穴１２は、光ファイバ入射端面からの反射光１５の全てが導入される位置ならびに大きさに形成されている。

次に遮光穴１２による反射光１５の減衰効果について、具体的な数値を用いて説明する。一般的に、反射防止処理が施されていない光ファイバの端面であるガラス面と空気の界面では、約４％の反射光が生じる。

本実施例では半導体レーザモジュールの構造と図２に示すような寸法関係にすることで、反射光１５は遮光穴１２に全て導入され、遮光穴１２の内面で反射を繰り返すが、５回の反射を繰り返さないと入射側の光通過穴２７には戻らないようにできる。このとき遮光穴１２の光吸収層１４が形成された内面反射率は１０％であり、反射光は遮光穴１２内で５回反射を繰り返すことにより、反射光強度を１０^-5程度に減衰させることができる。

半導体レーザモジュール組立後、遮光穴１２はシール材１３によって封止される。このシール材１３は、光ファイバ入射端面からの反射光１５が当たっても問題ない材料、例えばアルミニウム粘着テープなどを用いる。

前記設置穴２６や光通過穴２７の内面にもクロム薄膜などからなる光吸収層１４を設ければ、更なる光減衰効果が得られる。

本実施例では保持具２の一方の側面から他方の側面にかけて貫通するように遮光穴１２を形成したが、保持具２の一方の側面から延びた遮光穴１２の先端が光通過穴２７に届くように形成することも可能である。この場合遮光穴１２の長さは短くてすみ、開口部は１つであるからシール材１３の数も少なくなる。また遮光穴１２は光通過穴２７に対して垂直でなくて、所定の角度で傾斜していてもよい。

前記実施例では保持具２に穴を開け、その穴の開口を塞ぐことで遮光穴１２を形成したが、後で穴を塞がない実施例について説明する。

図５に示す実施例２では、光通過穴２７ならびに設置穴２６の軸方向に沿って２分割された保持具半体１６ａ，１６ｂから保持具２が構成されている。

保持具半体１６ａ，１６ｂの所定の位置に、半円筒状の設置穴形成用凹部２６ａ，２６ｂ、光通過穴形成用凹部２７ａ，２７ｂ、遮光凹部形成用凹み１７ａ，１７ｂがそれぞれ形成されており、保持具半体１６ａと保持具半体１６ｂを接合することにより、円筒状の設置穴２６、光通過穴２７、遮光凹部１７を有する保持具２を形成することができる。この実施例は保持具２が軸方向に分割されていることから、光吸収層１４は設置穴２６、光通過穴２７、遮光凹部１７にわたって設けることができる。

図６に示す実施例３では同図に示すように、保持具２がそれの軸方向に対して直交する方向で前部１８と後部１９に分割されている。前部１８の後端面１８ａに一方の端面が開口した遮光凹部１７が設けられ、後部１９に設置穴２６と光通過穴２７の大部分が設けられている。前部１８の後端面１８ａと後部１９の前端面１９ａを接合することにより、円筒状の遮光凹部１７が形成される。

前部１８の後端面１８ａに設けられた遮光凹部１７の内面と、後部１９の前端面１９ａで遮光凹部１７と対向する部分には、光吸収層１４が形成されている。本実施例では後部１９の前端面１９ａの全面に光吸収層１４が形成されている。

（実施例４）
図７は、本発明の実施例４に係る保持具２の断面図である。本実施例の場合、光通過穴２７の光ファイバ側開口部付近に光通過穴２７よりも径大の遮光凹部２８が設けられている。この遮光凹部２８は保持具２の先端面を切削することにより形成されるから、図６に示すように遮光凹部形成のために保持具２を分割する必要はない。遮光凹部２８の内周面から光通過穴２７の内周面にかけて光吸収層１４が形成されている。遮光凹部２８の開口部は、スリーブ１０によって塞がれる。

図示していないが、前記実施例２〜４において反射光１５は遮光凹部１７、２８内に導かれ、その中で何回かの反射を繰り返しながら反射強度が減衰していく。

（実施例５）
図８は、本発明の実施例５に係る半導体レーザモジュールの断面図である。本実施例で前記実施例１と相違する点は、遮光穴１２の代わりに、光通過穴２７の光ファイバ側開口部内側に遮光部材２９を設置した点である。

図９と図１０は、遮光部材２９の拡大断面図である。遮光部材２９はキャップ状をしており、底部中央に光ファイバ入射光９が通過する透孔３０が形成されている。遮光部材２９の筒状部の外径は、光通過穴２７の内径よりも若干小さく設計されている。図９に示す遮光部材２９の場合は透孔３０がガラス等の光透過部材３１で閉塞され、図１０に示す遮光部材２９の場合は透孔３０が開口したままになっている。遮光部材２９の底面から内周面にかけて黒色クロム薄膜からなる光吸収層１４が形成されている。

図８に示す実施例では遮光部材２９をスリーブ１０の端面に溶接や接着などで予め固定し、スリーブ１０を保持具２の先端面に接合する際に遮光部材２９を光通過穴２７の開口部に挿入・設置した構造になっている。また、遮光部材２９を保持具２の方に固定して、スリーブ１０を保持具２に接合することもできる。図８に示すように、光通過穴２７の光ファイバ側開口部内周面にも光吸収層１４を形成することもできる。

図８に示すように、遮光部材２９を光通過穴２７の内側に設置することにより、反射光１５が最初に当たる遮光部材２９の底面は光通過穴２７の内周面に対して直交する方向に配置されており、また遮光部材２９の内周面は光通過穴２７の内周面に対して平行方向に配置されているが、遮光部材２９の内周面とは同一面ではない。

図１１は、反射光１５がレーザチップ４側に戻らないことを説明するための図である。
同図に示すように光ファイバ８の入射端面において、光ファイバ入射光９の周縁光線Ｌ１と光ファイバ入射光９の主光線がなす角度をθとして前記式（１）を満足させることにより、光ファイバ入射端面からの反射光１５のうち、最も光ファイバ入射光９の主光線に近い周縁光線Ｌ２と主光線のなす角度βは｛２（φ＋ψ）−θ｝で表される。このときβ＞θを満足させていれば、光ファイバ入射光９と反射光１５を分離することができる。そして反射光１５を遮光部材２９の中に導いてで遮光することにより、レーザチップ４への戻りが確実に防止できる。

前記実施例では黒色クロム薄膜からなる光吸収層１４を用いたが、カーボンブラックなどの黒色顔料を含む塗料を塗布して光吸収層１４を形成することも可能である。

図１２は、前記実施例に係る半導体レーザモジュールを用いた光走査装置の概略構成図である。半導体レーザモジュールを光走査装置に搭載する場合、半導体レーザモジュールにはシングルモード光ファイバが使用される。

この例では前述した半導体レーザモジュールを５つ使用し、各半導体レーザモジュール４０〜４４にレーザドライバ４５〜４９がそれぞれ接続されている。半導体レーザモジュール４０〜４４からの光ファイバ出射端は互いに隣接して一列に配置した光ファイバアレイ部５０を形成し、これが複数ビームの発生光源となっている。

コントローラ５１から送られてくる画像データ信号５２をレーザドライバ４５〜４９が受信して、半導体レーザモジュール４０〜４４を駆動させることで、光ファイバアレイ部５０の先端からそれぞれ独立に変調された個々のビーム５３を出射する。

ビーム５３はビーム整形レンズ５４〜５７を透過後、光偏向素子の回転多面鏡５８、走査光学素子の走査レンズ５９により、感光ドラム６０上に個々に変調された結像スポット６１〜６５が形成されて、感光ドラム６０上に光記録が行われる。コントローラ５１は、回転多面鏡５８の駆動回路６６ならびに感光ドラム６０上の書き出し位置を決めるための光検出器６７にも接続されている。

この光走査装置は、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置に好適に用いられる。図１３は、前記光走査装置を搭載したプリンタで代表される画像形成装置の概略構成図である。

画像形成装置７０は、感光ドラム６０の周辺に帯電装置７１、光走査装置７２、現像装置７３、転写装置７４などが配置されている。感光ドラム６０の表面は帯電装置７１により帯電され、帯電された感光ドラム６０の表面に光走査装置７２からのビーム５３を照射して静電潜像を形成する。

感光ドラム６０は時計回り方向に回転して現像装置７３に到達すると、潜像がトナーにより現像されてトナー像となる。このトナー像は転写装置７４において、被記録媒体であるウェブ７５上に転写される。ウェブ７５は搬送装置７６〜７９により用紙トレイ（図示せず）から搬送され、転写装置7４において感光ドラム６０に圧接されて、感光ドラム６０上のトナー像がウェブ７５に転写される。

その後ウェブ７５は、定着装置８０へ搬送される。定着装置８０は、予熱部材８１、ヒータ（図示せず）を内蔵した加熱ローラ８２、ウェブ７５を加熱ローラ８２側に押圧する加圧ローラ８３などを備えており、トナー像が転写されたウェブ７５に熱と圧力を加えられてトナー像が定着され、排紙部へと送られる。

一方、トナー像をウェブ７５に転写した感光ドラム６０は、更に回転を続けて帯電装置７１方向に移動して、次の画像形成プロセスが繰り返される。ウェブ７５は用紙トレイから次々と供給されるので、ウェブ７５への画像形成は継続的に行われる。

この画像形成装置７０は、前述した光走査装置（半導体レーザモジュール）を搭載しているので、高画質で信頼性の高い画像を形成することができる。

本発明に係る半導体レーザモジュールは画像形成装置以外に、例えば光通信分野等の他の技術分野にも適用可能で、半導体レーザ出力の安定化と高信頼性を実現することができる。

本発明の実施例１に係る半導体レーザモジュールの断面図である。 その半導体レーザモジュールの各部分の寸法を示す寸法図である。 保持具と光ファイバの接合を説明するための図である。 その半導体レーザモジュールにおいて光ファイバ入射端面での反射光がレーザチップ側に戻らないことを説明するための図である。 本発明の実施例２に係る半導体レーザモジュールに用いる保持具の分解断面図である。 本発明の実施例３に係る半導体レーザモジュールに用いる保持具の分解断面図である。 本発明の実施例４に係る半導体レーザモジュールに用いる保持具の断面図である。 本発明の実施例５に係る半導体レーザモジュールの断面図である。 その半導体レーザモジュールに用いる遮光部材の拡大断面図である。 遮光部材の他の例を示す拡大断面図である。 その半導体レーザモジュールにおいて光ファイバ入射端面での反射光がレーザチップ側に戻らないことを説明するための図である。 本発明の実施例に係る半導体レーザモジュールを用いた光走査装置の概略構成図である。 その光走査装置を搭載した画像形成装置の概略構成図である。 従来の半導体レーザ光源と光ファイバの結合系の構造を示す図である。 従来提案された半導体レーザ光源と光ファイバの結合系の構造を示す図である。 従来提案された他の半導体レーザ光源と光ファイバの結合系の構造を示す図である。

符号の説明

１…半導体レーザ光源、２…保持具、３…ステム、４…レーザチップ、５…出射光、６…レンズ系、７…フェルール、８…光ファイバ、９…光ファイバ入射光、１０…スリーブ、１１…接合体、１２…遮光穴、１３…シール材、１４…光吸収層、１５…反射光、１６ａ，１６ｂ…保持具半体、１７…遮光凹部、１７ａ，１７ｂ…遮光凹部形成用凹み、１８…前部、１９…後部、２０…ＬＤキャップ、２６…設置穴、２６ａ，２６ｂ…設置穴形成用凹部、２７…光通過穴、２７ａ，２７ｂ…光通過穴形成用凹部、２８…遮光凹部、２９…遮光部材、３０…透孔、３１…光透過部材、４０〜４４…半導体レーザモジュール、４５〜４９…レーザドライバ、５０…光ファイバアレイ部、５１…コントローラ、５２…画像データ信号、５３…ビーム、５４〜５７…ビーム整形レンズ、５８…回転多面鏡、５９…走査レンズ、６０…感光ドラム、６１〜６５…結像スポット、６６…駆動回路、６７…光検出器、７０…画像形成装置、７１…帯電装置、７２…光走査装置、７３…現像装置、７４…転写装置、７５…ウェブ、７６〜７９…搬送装置、８０…定着装置、８１…予熱部材、８２…加熱ローラ、８３…加圧ローラ、Ｌ１…光ファイバ入射光の周縁光線、Ｌ２…反射光の周縁光線、θ…光ファイバ入射光の周縁光線とその主光線がなす角度、β…反射光の周縁光線と光ファイバ入射光の主光線がなす角度。

Claims (11)

1. 半導体レーザ光源と、光ファイバと、前記半導体レーザ光源から出射した光を前記光ファイバの入射端面に集光させるレンズ系と、内側に形成された光通過穴の一方の端部に前記半導体レーザ光源を保持し、前記光通過穴の他方の端部に前記光ファイバを保持して、前記光通過穴の途中に前記レンズ系を保持した保持具を備え、
   前記レンズ系を通って光ファイバに入射される光ファイバ入射光の周縁光線とその主光線がなす角度θよりも、
   前記光ファイバ入射光の光ファイバ入射端面で反射する反射光のうちで前記光ファイバ入射光の主光線と最も近い周縁光線と光ファイバ入射光の主光線がなす角度βが大きくなるように、前記レンズ系及び光ファイバの配置角度が設定され、
   かつ、前記光通過穴の他方の端部付近に前記光通過穴の内面とは別の受け面を設け、前記反射光をその受け面で受けることを特徴とする半導体レーザモジュール。
2. 請求項１に記載の半導体レーザモジュールにおいて、前記光ファイバの入射端面で屈折した光の主光線が進行する方向とその光ファイバの光軸の方向が一致していることを特徴とする半導体レーザモジュール。
3. 請求項１に記載の半導体レーザモジュールにおいて、前記半導体レーザ光源の発振波長が４５０ｎｍ以下であることを特徴とする半導体レーザモジュール。
4. 請求項１に記載の半導体レーザモジュールにおいて、前記受け面が前記光通過穴の内面と直交する方向に設けられていることを特徴とする半導体レーザモジュール。
5. 請求項１に記載の半導体レーザモジュールにおいて、前記反射光の発振波長を吸収する光吸収層によって前記受け面が覆われていることを特徴とする半導体レーザモジュール。
6. 請求項５に記載の半導体レーザモジュールにおいて、前記光通過穴の内面のうちの少なくとも前記受け面付近も光吸収層で覆われていることを特徴とする半導体レーザモジュール。
7. 請求項５または６に記載の半導体レーザモジュールにおいて、前記保持具が金属から構成され、前記光吸収層が黒クロムメッキから構成されていることを特徴とする半導体レーザモジュール。
8. 請求項１，４ないし７のいずれか１項に記載の半導体レーザモジュールにおいて、前記受け面が保持具の端部付近に前記光通過穴と連通するように形成された遮光穴で構成され、その遮光穴の開口部が閉塞されていることを特徴とする半導体レーザモジュール。
9. 請求項１，４ないし７のいずれか１項に記載の半導体レーザモジュールにおいて、前記受け面が保持具の端部付近に形成された遮光凹部の内面で構成されることを特徴とする半導体レーザモジュール。
10. シングルモード光ファイバを用いた２つ以上の半導体レーザモジュールと、その半導体レーザモジュールの光ファイバの出射端を配列させて構成した光ファイバアレイ部と、その光ファイバアレイ部から出射した光を偏向走査する光偏向素子を備え、その光偏向素子により偏向された光を被走査面上で走査する光走査装置において、
    前記半導体レーザモジュールが請求項１ないし９のいずれか１項に記載の半導体レーザモジュールであることを特徴とする光走査装置。
11. 感光体と、その感光体の表面を帯電する帯電装置と、帯電された感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成する光走査装置と、前記静電潜像にトナーを付着してトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を被記録媒体上に転写する転写装置と、転写されたトナー像を被記録媒体上に定着する定着装置を備えた画像形成装置において、
    前記光走査装置が請求項１０に記載の光走査装置であることを特徴とする画像形成装置。

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