JP2011216852A - 面発光レーザモジュール、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】面発光レーザアレイを有する気密性が高い面発光レーザモジュールを提供する。
【解決手段】半導体基板に形成された、前記半導体基板面に対し垂直方向に光を出射する面発光レーザアレイを有する面発光レーザ素子と、前記半導体基板を設置するための領域が設けられているパッケージと、金属により筒状に形成された筒状部の一方の側には透明基板が設けられており、前記筒状部の他方の側には、前記パッケージと接合されるための底部が形成されている金属キャップと、を有し、前記透明基板は、前記半導体基板に対し傾斜した状態となるよう前記金属キャップに設置されており、前記パッケージには前記金属キャップとの接合部分に金属部が設けられており、前記金属部と前記金属キャップとは溶接により接合されていることを特徴とする面発光レーザモジュールを提供することにより上記課題を解決する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、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。

面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ；Vertical Cavity Surface Emitting LASER）は、基板に対し、垂直方向に光を出射する半導体レーザであり、端面発光レーザに比べて低コストで高性能であり、さらにはアレイ化が容易であるといった特徴を有している。このため、光インターコネクション等の光通信の光源、光ピックアップ用の光源、レーザプリンタ等の画像形成装置の光源等としての検討が行われており、一部において実用化がなされている。

ところで、面発光レーザ素子を含め一般的に半導体レーザ素子等を有した光学系では、レンズやパッケージの窓ガラスからの反射光が元のレーザ素子に戻ってくる戻り光によって、光量の変動が発生するという問題点を有している。この光量変動には、ｎｓｅｃオーダーの高速に起きるものや、ｍｓｅｃオーダーで起きるような変動まで様々な光量変動がある。従来、面発光レーザは、ミラーの反射率が高いことから、戻り光に対しては強いものと考えられてきた。しかしながら、検討の結果、必ずしも面発光レーザは戻り光に強くはなく、特に、複数の面発光レーザが配列された面発光レーザアレイの場合においては、ある面発光レーザから発せられた光が戻り光となり、その戻り光が隣接する面発光レーザに入射し、光量変動が生じることが確認されている。

このような戻り光により生じる問題点を解消するための方法としては、パッケージの窓ガラスに反射防止膜を形成する方法がある。しかしながら、反射防止膜を形成し、光の透過率を９９．５％以上にした場合においても、反射率を完全に０にすることができないため、戻り光により生じる問題点を完全には解決することはできない。

また、別の方法として、特許文献１に示す方法が開示されている。この方法は、図１に示すように、レーザ素子の出射面側に配置される窓ガラスを出射面に対し傾斜させて設置するものである。具体的には、金属製ステム９０１上にサブマウント９０２が設けられており、面発光レーザチップ９０３はサブマウント９０２上にモニタ用フォトディテクタ９０４とともに設置される。面発光レーザチップ９０３及びモニタ用フォトディテクタ９０４は、ピン９０５ａ及び９０５ｂと各々ワイヤボンド等により電気的に接続されている。この金属製ステム９０１の上に、面発光レーザチップ９０３から、光を取り出すための透明な窓ガラス９０６が設けられた金属製キャップ９０７を載置し、金属製キャップ９０７と金属製ステム９０１とを溶接により接合した構造のものである。尚、窓ガラス９０６は、面発光レーザチップ９０３の表面に対し傾斜をもった状態で金属製キャップ９０７に取り付けられている。このような構造にすることにより、面発光レーザチップ９０３の面発光レーザより出射した光は、窓ガラス９０６により反射されるが、窓ガラス９０６は面発光レーザチップ９０３の表面に対し傾斜して設置されているため、光を発した面発光レーザに戻ることはなく、戻り光の問題も生じることはない。

しかしながら、特許文献１に記載されている方法では、面発光レーザが複数形成されている面発光レーザアレイを搭載する場合においては、電極数が多く、金属製ステム及び金属製キャップが大型化してしまいを適さない。更に、面発光レーザアレイの場合では、光を出射する領域が広いため、窓ガラスとして大きなガラス基板等を用いる必要があり、このような構造のものでは対応することができない。また、信頼性の観点より、面発光レーザアレイを気密性の高い状態でパッケージされた面発光レーザモジュールも求められている。

よって、本発明は、面発光レーザアレイを搭載した面発光レーザモジュールにおいて、戻り光が少なく、キャップを気密性の高い状態で確実に取り付けることのできる構造の面発光レーザモジュール、及び、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。

本発明は、半導体基板に形成された、前記半導体基板面に対し垂直方向に光を出射する面発光レーザアレイを有する面発光レーザ素子と、前記半導体基板を設置するための領域が設けられているパッケージと、金属により筒状に形成された筒状部の一方の側には透明基板が設けられており、前記筒状部の他方の側には、前記パッケージと接合されるための底部が形成されている金属キャップと、を有し、前記透明基板は、前記半導体基板に対し傾斜した状態となるよう前記金属キャップに設置されており、前記パッケージには前記金属キャップとの接合部分に金属部が設けられており、前記金属部と前記金属キャップとは溶接により接合されていることを特徴とする。

また、本発明は、前記金属部は、メッキにより形成されたメッキ部と、前記メッキ部に金属製リングを接合させた構造のものであることを特徴とする。

また、本発明は、前記メッキ部は、下地金属領域とパッケージ側面から延伸しためっき用配線と電気的に接続されていることを特徴とする。

また、本発明は、前記パッケージは、前記半導体基板を設置するための凹部が設けられていることを特徴とする。

また、本発明は、前記凹部の周囲には、前記パッケージの最上面よりも低い段部が設けられており、前記メッキ部は前記段部に設けられていることを特徴とする。

また、本発明は、前記最上面と前記段部の段差よりも、前記金属製リングの厚さが厚いことを特徴とする。

また、本発明は、前記底部の外形の大きさは、前記金属製リングの外形よりも小さいことを特徴とする。

また、本発明は、前記底部は前記底部の外側の第１の底部と、前記第１の底部よりも内側の第２の底部を有しており、前記第２の底部の厚さは、前記第１の底部の厚さよりも厚いことを特徴とする。

また、本発明は、前記底部において前記パッケージと接続される面には、前記金属製リングの内側の領域よりも狭い領域に配置された複数の突起部、または、凸部が設けられていることを特徴とする。

また、本発明は、前記金属部に前記金属キャップを載置した状態において、前記金属部における面と、前記金属キャップの前記底部が形成する面とは平行とはならないものであることを特徴とする。

また、本発明は、前記溶接は、シーム溶接であることを特徴とする。

また、本発明は、光によって被走査面を走査する光走査装置であって、前記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。

また、本発明は、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前記記載の光走査装置と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、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。

本発明によれば、面発光レーザアレイを搭載した面発光レーザモジュールにおいて、戻り光が少なく、気密性が高い構造であるため、信頼性の高い面発光レーザモジュール、及び、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ができる。

従来の面発光レーザモジュールの構造図 第１の実施の形態に用いられるパッケージの構造図 第１の実施の形態における面発光レーザモジュールの構造図 第１の実施の形態に用いられる金属製キャップの説明図 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（１） 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（２） 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 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 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 第５の実施の形態における面発光レーザモジュールの構造図 第６の実施の形態におけるレーザプリンタの構成図 第６の実施の形態における光走査装置の構成図 第６の実施の形態における光走査装置の光源ユニットの構成図 第７の実施の形態におけるカラープリンタの構成図

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。

〔第１の実施の形態〕
第１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説明する。本実施の形態における面発光レーザモジュールでは、面発光レーザが複数、例えば、３２個または４０個等形成された面発光レーザアレイチップが用いられている。このような面発光レーザアレイでは、端子数が多いため、いわゆるキャンパッケージを用いた場合では、実装が極めて困難になる。一方、このような面発光レーザアレイチップにおいては、平面実装が可能で、リードとなる電極端子の取り出しが容易な凹部が形成されたセラミックパッケージが用いられている。具体的には、面発光レーザアレイチップは、セラミックパッケージの凹部の底面（キャビティの底面）に設置し、このセラミックパッケージの最上面等において、窓ガラスを接着する構成のものである。このような構成の面発光レーザにおいては、面発光レーザから出射される光に対し、窓ガラスを垂直に設置した場合には、戻り光が多くなってしまうため、傾斜させて設置する必要がある。

ところで、セラミックパッケージは、セラミックスにより形成されており絶縁体である。このため窓ガラスが設けられている金属製キャップをセラミックスパッケージに、接着剤等の樹脂材料を用いることなく気密性の高い状態で取り付けることは極めて困難である。

本実施の形態は、このような点に鑑みてなされたものであり、面発光レーザアレイチップを搭載するためのセラミックパッケージに、接着剤等の樹脂材料を用いることなく気密性の高い状態で窓ガラスを傾斜させて取り付けた構成の面発光レーザモジュールである。

（面発光レーザモジュール）
図２から図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２は、パッケージを示すものであり、図２（ａ）は上面図であり、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り、図２（ｃ）は、側面図である。また、図３は、パッケージに金属製キャップが取り付けられた状態の面発光レーザモジュール、即ち、本実施の形態における面発光レーザモジュールを示すものであり、図３（ａ）は断面図であり、図３（ｂ）は側面図である。また、図４は、金属キャップを含む領域の上面図である。

パッケージ１０は、凹部を有するセラミックスにより形成されており、図３に示すように、面発光レーザ素子である４０チャネル用の面発光レーザアレイチップ２０を搭載することができるものである。パッケージ１０の外形は一辺Ｃが約１４．２ｍｍの正方形状に形成されており、厚さＤは、１．８８ｍｍである。パッケージ１０の凹部の底面には面発光レーザアレイチップ２０を設置するためのマウント部１１が設けられており、更に、マウント部１１より周囲に放射状に伸びる複数のリード端子１２が設けられている。尚、パッケージ１０の凹部をキャビティ領域２１ともいう場合がある。また、パッケージ１０の周囲には、面発光レーザモジュールをプリント基板等と接続するための接続端子（キャステレーション）１３が４８個設けられており、パッケージ１０の凹部の内側に設けられたリード端子１２と電気的に接続されている。尚、４８個の接続端子１３のうち、４０個は面発光レーザアレイと電気的に接続されており、残りの８個はマウント部１１と電気的に接続され面発光レーザのカソード電極となっている。

パッケージ１０の最上面２２よりも一段下の段部２３には、金メッキ部３１が形成されており、この金メッキ部３１の上には、キャビティ領域２１を囲むように開口部が形成された略正方形状の金属製リング３２が設けられている。この金属製リング３２は、パッケージ１０を構成する材料であるセラミックスと熱膨張率の近いコバール（Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅを主成分とする）により形成されており、表面に金メッキが施され、金メッキ部３１とは不図示の銀ロウにより固着されている。

本実施の形態では、金属製リング３２は、厚さＥが０．５ｍｍであり、取り付けられる段部２３と最上面２２との段差は０．２ｍｍである。このため、金属製リング３２は、最上面２２よりも、約０．３ｍｍ突き出した状態で形成されている。尚、金属製リング３２が固着されている金メッキ部３１の厚さは、約１μｍ程度である。金属製リング３２における厚さは、剛性が確保される厚さであればよく、厚さＥは、０．３ｍｍから１ｍｍ程度で形成されていることが好ましい。

また、この金メッキ部３１は、電解メッキにより形成されている。即ち、無電解メッキよりも緻密で密着性の高い電解メッキにより金メッキ部３１を形成することにより、作製される面発光レーザモジュールにおける気密性をより高めている。このように、金メッキ部３１を電解メッキにより形成するためには、図５に示すように、パッケージ１０内に、金メッキ部下にビアホール４０を設け内部配線４１と接続し、内部配線４１の他方１３aはパッケージ側面まで延伸して露出している。

具体的には、パッケージ１０において金メッキ部３１が形成される領域にタングステンによるメッキ電極を形成し、パッケージ１０のセラミックスにより形成されている領域にビアホール４０を形成し、埋め込みタングステンによるメッキ電極と電気的に接続する。一方、ビアホール４０におけるタングステンは、パッケージ１０の内部にタングステンにより形成された内部配線４１の他方１３aは延伸されパッケージ側面に露出している。これにより、絶縁体であるパッケージ１０の所定の領域、即ち、タングステンによるメッキ電極が形成されている領域において、電解メッキにより金メッキを施すことができ金メッキ部３１を形成することができる。

次に、金属製キャップ５０について説明する。金属製キャップ５０は金属により形成されているキャップ本体部５１と光を透過する窓ガラス５２を有している。キャップ本体部５１は筒状に形成された筒状部５３を有しており、筒状部５３の一方の側には金属製リング３２と接続するため平坦状に曲げられた底部５４を有している。また、筒状部５３の他方の側には、窓ガラス５２を所定の角度で取り付けられるように傾斜部５５が設けられている。これにより、窓ガラス５２は、金属製キャップ５０がパッケージ１０に取り付けられた場合に、面発光レーザアレイチップ２０における面発光レーザより出射された光に垂直方向となる面に対し、所定の角度の傾斜となるようにキャップ本体部５１に取り付けられる。尚、窓ガラス５２は、キャップ本体部５１の傾斜部５５において、キャップ本体部５１の内側より低融点ガラス５６により固着されている。また、窓ガラス５２が取り付けられる所定の角度は約１５°である。

また、金属製キャップ５０のキャップ本体部５１における底部５４の長さＦは、金属製リング３２の長さＧよりも小さな形状で形成されており、更には、底部５４の長さＦと金属製リング３２の長さＧとの差が、金属製キャップ５０の底部５４における厚さＨの約２倍となるように形成されている。即ち、下記（１）に示す式を満たすように形成されている。

Ｇ−Ｆ≒２Ｈ・・・・・（１）
このような形状で、金属製リング３２及び金属製キャップ５０を形成することにより、パッケージ１０上における金属製リング３２と金属製キャップ５０との位置合せを容易に行うことができる。例えば、図６に示すように、４５°の角度の傾斜を有する４つの取付治具６０により、金属製リング３２と金属製キャップ５０との位置合せを容易に行うことができる。具体的には、図６（ａ）及び（ｂ）に示されるように、金属製リング３２上に金属製キャップ５０を設置し、取付治具６０を四方に配置する。この後、図６（ｃ）及び（ｄ）に示されるように、取付治具６０を四方より金属製キャップ５０に向けて寄せることにより、金属製リング３２に対する金属製キャップ５０の相対的な位置合せを容易に行うことができる。即ち、金属製リング３２と金属製キャップ５０の底部５４との間隔が、四辺において、底部５４の厚さＨと略同じ長さとなるように位置合せをすることができる。尚、図６（ａ）及び（ｂ）は、取付治具６０により位置合せされる前の状態を示すものであり、図６（ａ）は上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）において破線６Ａ−６Ｂにおいて切断した断面図である。図６（ｃ）及び（ｄ）は、取付治具６０により位置合せされた後の状態を示すものであり、また、図６（ｃ）は上面図であり、図６（ｄ）は、図６（ｃ）において破線６Ｃ−６Ｄにおいて切断した断面図である。図６は、位置合せの概念について説明するものであり、パッケージ１０及び金属製キャップ５０は簡略化して示されている。

この後、金属製リング３２と金属製キャップ５０のキャップ本体部５１とをシーム溶接法により溶接することにより、気密性の高い面発光レーザモジュールを得ることができる。

〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、金属製キャップにおける底部５４を２段の段部により形成した構造のものである。具体的には、図７に示されるように、本実施の形態において用いられる金属製キャップ５０は、金属製キャップ５０の底部５４に、外側に形成される厚さｔ_１の第１の底部５４ａと、第１の底部５４ａよりも内側に形成される厚さｔ_２の第２の底部５４ｂとを有している。尚、第２の底部５４ｂの厚さｔ_２は、第１の底部５４ａの厚さｔ_１よりも厚く形成されている。金属製キャップ５０としては、容易に変形することなく機械的強度を確保するために全体的に厚く形成されていることが望ましいが、底部５４をあまり厚く形成してしまうと、金属製リング３２との溶接の際に熱容量が大きくなり溶接には不向きとなる。よって、このように形成することにより、シーム溶接による仕上がりに影響を与えることなく、金属製キャップ５０の機械的強度を十分に確保することができる。

尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。

〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。図８は本実施の形態を説明するための図であり、図８（ａ）は、本実施の形態における面発光レーザモジュールに用いられる金属製キャップの斜視図であり、図８（ｂ）は、本実施の形態における面発光レーザモジュールの断面図である。本実施の形態において用いられる金属製キャップは、金属製キャップ５０の底部５４の裏面であるパッケージ１０と接続される側に、凸部５７を設けた構造のものである。具体的には、凸部５７は、金属製キャップ５０の底部５４の裏面より突き出すように、金属製キャップ５０の筒状部５３における内形形状と略同じ内形形状のものが底部５４の内側の周囲に形成されている。このように形成される凸部５７の外側形状は金属製リング３２の内側形状よりも小さな形状で形成されている。即ち、金属製リング３２の内側形状よりも狭い領域に凸部５７が形成されている。よって、パッケージ１０に金属キャップ５０を設置する際に、凸部５７が金属製リング３２の内側となるように設置することにより、金属製リング３２と金属製キャップ５０との相対的な位置合せを容易に行うことができる。このような凸部５７は、金属製キャップ５０をプレス加工により作製する際に容易に作製することが可能である。

尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。

〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。図９は本実施の形態を説明するための図であり、図９（ａ）は、本実施の形態における面発光レーザモジュールに用いられる金属製キャップの斜視図であり、図９（ｂ）は、本実施の形態における面発光レーザモジュールの断面図である。本実施の形態において用いられる金属製キャップは、金属製キャップ５０の底部５４の裏面であるパッケージ１０と接続される側に、突起部５８を設けた構造のものである。具体的には、突起部５８は、金属製キャップ５０の底部５４の裏面より突き出すように、金属製キャップ５０の筒状部５３の外側の底部５４の四隅に形成されている。このように形成される突起部５８は、金属製リング３２の内側の領域よりも狭い領域に配置されており、金属製リング３２の内側の領域にすべて入ることができるように形成されている。よって、パッケージ１０に金属キャップ５０を設置する際に、突起部５８がすべて金属製リング３２の内側となるように設置することにより、金属製リング３２と金属製キャップ５０との相対的な位置合せを容易に行うことができる。このような突起部５８は、金属製キャップ５０をプレス加工により作製する際に容易に作製することが可能である。

尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。

〔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。図１０は、パッケージに金属製キャップが取り付けられた状態の面発光レーザモジュール、即ち、本実施の形態における面発光レーザモジュールを示すものであり、図１０（ａ）は断面図であり、図１０（ｂ）は側面図であり、図１０（ｃ）は図１０（ａ）における破線１０Ａで囲まれた領域の拡大図である。

本実施の形態において用いられる金属製キャップ１５０は金属により形成されているキャップ本体部１５１と光を透過する窓ガラス５２を有している。キャップ本体部１５１は筒状に形成された筒状部５３を有しており、筒状部５３の一方の側には金属製リング３２と接続するために曲げられた底部１５４を有している。また、筒状部５３の他方の側には、窓ガラス５２を所定の角度で取り付けられるように傾斜部５５が設けられている。

また、本実施の形態において用いられる金属製キャップは、金属製リング３２上に金属製キャップ１５０を載置した際、金属製キャップ１５０の底部１５４における面と金属製リング３２における面とが平行となるようには形成されておらず、金属製キャップ１５０の底部１５４の外側の周辺部１５４ａにおいて、金属製リング３２と接するように曲げられて形成されている。即ち、筒状部５３の形成する面と底部１５４の形成する面とのなす角θが鈍角となるように形成されている。このため、金属製キャップ１５０の内側において、金属製キャップ１５０の底部１５４と金属製リング３２との間で隙間１５４ｂが形成される。

ところで、金属製リング３２上に金属製キャップを載置した際に、金属製キャップの底部における面と金属製リング３２における面とが平行となるように形成されている場合では、金属製キャップの底部が製造の際に加わる力により変形する場合や、製造誤差等により底部の面が平坦に形成されない場合がある。このような場合、シーム溶接により、金属製リング３２と金属製キャップとを接合すると、シーム溶接では、金属製キャップの底部と金属製リング３２との間に形成される隙間を接合することができず、十分な気密性を有する面発光レーザモジュールを作製することができない。

一方、本実施の形態では、図１０に示されるように、金属製キャップ１５０の底面１５４の形成する面と金属製リング３２の形成する面とは平行とはならず、金属キャップ１５０の底部１５４は金属製リング３２上に線で接触しているため、金属製キャップ１５０を上から押さえつける等により、金属製キャップ１５０の底部１５４の形状を所望の形状に変形させ、金属製キャップ１５０の底部１５４と金属製リング３２とを密着させることができる。この後、シーム溶接を行なうことにより、気密性の高い面発光レーザモジュールを作製することができる。尚、シーム溶接は、金属製キャップ１５０と金属製リング３２との間に電流を流し、金属製キャップ１５０の底部１５４と金属製リング３２との接触部分の金属を溶かして溶接する方法である。よって、シーム溶接前の状態では、金属製キャップ１５０の底部１５４と金属製リング３２とは密着した状態であることが好ましい。

本実施に形態における金属製キャップ１５０は、第１の実施の形態における金属製キャップ５０に代えて用いることができるものであり、第２から第４の実施の形態における金属キャップにおける特徴を含めることができるものである。尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。

〔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１から第５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画像形成装置としてのレーザプリンタ１０００である。

図１１に基づき、本実施の形態におけるレーザプリンタ１０００について説明する。本実施の形態におけるレーザプリンタ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等を備えている。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。

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。

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、矢印Ｘで示す方向に回転するようになっている。

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。

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。

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。

トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、このトナーは現像ローラ１０３２に供給される。

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。

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、この給紙コロ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。このレジストローラ対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、この記録紙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。

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。

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。

除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。

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。

次に、図１２に基づき光走査装置１０１０について説明する。光走査装置１０１０は、光源ユニット１１０、不図示のカップリングレンズ及び開口板、シリンドリカルレンズ１１１３、ポリゴンミラー１１１４、ｆθレンズ１１１５、トロイダルレンズ１１１６、２つのミラー（１１１７、１１１８）、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。尚、光源ユニット１１０は、第１から第５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含む光源ユニット１１０が用いられている。

シリンドリカルレンズ１１１３は、光源ユニット１１０から出力された光を、ミラー１１１７を介してポリゴンミラー１１１４の偏向反射面近傍に集光する。

ポリゴンミラー１１１４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、矢印Ｙに示す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１１０から出射され、シリンドリカルレンズ１１１３によってポリゴンミラー１１１４の偏向反射面近傍に集光された光は、ポリゴンミラー１１１４の回転により一定の角速度で偏向される。

ｆθレンズ１１１５は、ポリゴンミラー１１１４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１１１４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。 トロイダルレンズ１１１６は、ｆθレンズ１１１５からの光をミラー１１１８を介して、感光体ドラム１０３０の表面に結像する。

トロイダルレンズ１１１６は、ｆθレンズ１１１５を介した光束の光路上に配置されている。そして、このトロイダルレンズ１１１６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１１１４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。

ポリゴンミラー１１１４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、ｆθレンズ１１１５とトロイダルレンズ１１１６とから構成されている。なお、ｆθレンズ１１１５とトロイダルレンズ１１１６の間の光路上、及びトロイダルレンズ１１１６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よい。

次に、図１３に基づき光源ユニット１１０について説明する。光源ユニット１１０は、第１から第５の実施の形態のいずれかの面発光レーザモジュールを含むレーザモジュール１１０Ａと、光学モジュール１１０Ｂとを組み合わせることにより構成されている。

尚、本明細書では、光源ユニット１１０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。レーザモジュール１１０Ａは、第１から第５の実施の形態における面発光レーザモジュール１２０、面発光レーザモジュール１２０内にある面発光レーザ素子を駆動制御する不図示のレーザ制御装置、面発光レーザモジュール１２０及びレーザ制御装置が実装されているＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）基板１２５を有している。

また、光学モジュール１１０Ｂは、第１の部分１１０Ｂ_１と第２の部分１１０Ｂ_２を有している。 第１の部分１１０Ｂ_１は、アパチャーミラー１３１、集光レンズ１３４、及び受光素子１３５を有しており、また、第２の部分１１０Ｂ_２は、コリメートレンズ１３２、及び開口板１３３を有している。

第１の部分１１０Ｂ_１は、レーザモジュール１１０Ａの＋Ｚ側であって、面発光レーザモジュール１２０の面発光レーザアレイチップから出射された光の光路上にアパチャーミラー１３１が位置するように配置されている。 アパチャーミラー１３１に入射した光の一部は−Ｙ方向に反射され、集光レンズ１３４を介して受光素子１３５で受光される。 受光素子１３５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。

第２の部分１１０Ｂ_２は、第１の部分１１０Ｂ_１の＋Ｚ側であって、アパチャーミラー１３１を透過した光の光路上にコリメートレンズ１３２が位置するように配置されている。 コリメートレンズ１３２は、アパチャーミラー１３１を透過した光を略平行光とする。 開口板１３３は、開口部を有しており、コリメートレンズ１３２を介した光を整形する。 よって、開口板１３３の開口部を通過した光が、光源ユニット１１０の出力となる。 このように、面発光レーザモジュール１２０から出射された光は、直接、光学モジュール１１０Ｂに入射する。

本実施の形態におけるレーザプリンタ１０００では、第１から第５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、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。

また、この場合には、各発光部からの光束の偏光方向が安定して揃っているため、レーザプリンタ１０００では、高品質の画像を安定して形成することができる。

尚、本実施の形態における説明では、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。

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よい。

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。

〔第７の実施の形態〕
次に、第７の実施の形態について説明する。第７の実施の形態は、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００である。

図１４に基づき、本実施の形態におけるカラープリンタ２０００について説明する。本実施の形態におけるカラープリンタ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。

各感光体ドラムは、図１４において示される矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転順にそれぞれ帯電装置、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。

光走査装置２０１０は、第１から第５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含む光源ユニットを、各々の色毎に有しており、第６の実施の形態において説明した光走査装置１０１０と同様の効果を得ることができ、更には、カラープリンタ２０００は、第６の実施の形態におけるレーザプリンタ１０００と同様の効果を得ることができる。

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の各光源が第１から第５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含む光源ユニットにより形成されているため、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。

よって、本実施の形態におけるカラープリンタ２０００では、第１から第５の実施の形態におけるいずれか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、品質が高く、信頼性の高い画像を形成することができる。

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。

１０ パッケージ
１１ マウント部
１２ リード端子
１３ 接続端子
２０ 面発光レーザアレイチップ（面発光レーザ素子）
２１ キャビティ領域
２２ 最上面
２３ 段部
３１ 金メッキ部
３２ 金属製リング
４０ ビアホール
４１ 内部配線
５０ 金属製キャップ
５１ キャップ本体部
５２ 窓ガラス
５３ 筒状部
５４ 底部
５４ａ 第１の底部
５４ｂ 第２の底部
５５ 傾斜部
５６ 低融点ガラス
５７ 凸部
５８ 突起部
６０ 取付治具
１０００ レーザプリンタ（画像形成装置）
１０１０ 光走査装置
２０００ カラープリンタ（画像形成装置）

特開２００７−１０３５７６号公報

Claims (14)

1. 半導体基板に形成された、前記半導体基板面に対し垂直方向に光を出射する面発光レーザアレイを有する面発光レーザ素子と、
   前記半導体基板を設置するための領域が設けられているパッケージと、
   金属により筒状に形成された筒状部の一方の側には透明基板が設けられており、前記筒状部の他方の側には、前記パッケージと接合されるための底部が形成されている金属キャップと、
   を有し、
   前記透明基板は、前記半導体基板に対し傾斜した状態となるよう前記金属キャップに設置されており、
   前記パッケージには前記金属キャップとの接合部分に金属部が設けられており、前記金属部と前記金属キャップとは溶接により接合されていることを特徴とする面発光レーザモジュール。
2. 前記金属部は、メッキにより形成されたメッキ部と、前記メッキ部に金属製リングを接合させた構造のもの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。
3. 前記メッキ部は、下地金属領域とパッケージ側面から延伸しためっき用配線と電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の面発光レーザモジュール。
4. 前記パッケージは、前記半導体基板を設置するための凹部が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
5. 前記凹部の周囲には、前記パッケージの最上面よりも低い段部が設けられており、前記メッキ部は前記段部に設けられてい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。
6. 前記最上面と前記段部の段差よりも、前記金属製リングの厚さが厚いことを特徴とする請求項５に記載の面発光レーザモジュール。
7. 前記底部の外形の大きさは、前記金属製リングの外形よりも小さいことを特徴とする請求項５または６に記載の面発光レーザモジュール。
8. 前記底部において前記パッケージと接続される面には、前記金属製リングの内側の領域よりも狭い領域に配置された複数の突起部、または、凸部が設けられていることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
9. 前記底部は前記底部の外側の第１の底部と、前記第１の底部よりも内側の第２の底部を有しており、前記第２の底部の厚さは、前記第１の底部の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
10. 前記金属部に前記金属キャップを載置した状態において、前記金属部における面と、前記金属キャップの前記底部が形成する面とは平行とはならないものであることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
11. 前記溶接は、シーム溶接であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
12. 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から１１のいずれか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。
13. 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１２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。
14. 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１３に記載の画像形成装置。

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