JP2012195473A - 光検出用モニタ装置と面発光レーザパッケージおよびそれを用いた光走査装置と画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系の部品を削減でき、小型化と低コスト化を図ることを可能とすると共に、モニタ検出精度を向上させることができる光検出用モニタ装置を提供する。
【解決手段】面発光型のレーザアレイ３２から出射され走査される光３７を受光して電気信号に変換する光モニタ３８を具備し、光モニタ３８は、光３７の走査方向に平行なスリット状からなり、このスリット状の光モニタ３８を、レーザアレイ３２から出射され走査光の周辺光を検出する位置に、複数、副走査方向に並べて配置する。さらに、レーザアレイ３２が出射する光を反射する反射部材３４上に、光モニタ３８を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリンタや複写機等の画像形成装置に設けられる光走査装置の光源、ならびに、光ディスク装置の光ピックアップの光源、光伝送システムの光送受信モジュールや光通信装置などの光源として用いられる垂直共振器型の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）が形成された単一面発光レーザ素子もしくは当該面発光レーザを複数配列してなる面発光レーザアレイ等の面発光レーザ装置に係り、特に、面発光レーザから出射される光量を安定制御するのに好適な技術に関するものである。

垂直共振器型の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、基板に垂直な方向に光を射出するものであり、基板に平行な方向に光を射出する端面発光型の半導体レーザよりも低価格、低消費電力、小型、２次元デバイスに好適、かつ、高性能であることから、近年、注目されている。

このような面発光レーザの応用分野としては、プリンタにおける光書き込み系の光源（発振波長：７８０ｎｍ帯）や、光ディスク装置における書き込み用光源（発振波長：７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯）、光ファイバを用いるＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの光伝送システムの光源（発振波長：１．３μｍ帯、１．５μｍ帯）が挙げられる。さらには、ボード間、ボード内、集積回路（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）のチップ間、および集積回路のチップ内の光伝送用光源などとしても期待されている。

このように、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、端面型レーザと比較して消費電力が少なく、モード安定性に優れ、さらに、高集積化が容易であることから、通信分野や画像記録分野への応用が期待され近年盛んに研究開発が行われている。

このような面発光レーザ素子および面発光レーザアレイを、例えば、デジタル複写機やレーザプリンタ等の多色画像形成装置における光源として用いる場合、その光量をモニタ制御する必要がある。

近年、多色画像形成装置においては、高速化が年々進むことで、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。

このような装置の記録速度を向上させる技術として、複数の面発光レーザを発光領域とするモノリシックに２次元配置された面発光型レーザアレイを光源として備え、この光源から射出される複数の光ビームで、被走査面上の複数の走査ラインを同時に走査することが可能な画像形成装置が提案されている。

光書き込みを行う半導体レーザは、通常ＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御をかける必要があり、そのために、半導体レーザの発光量をモニタすることが必要となる。

端面出射型の半導体レーザでは、後方の出射光を使って光量をモニタしている。しかし、面発光型のレーザ（以下、面発光レーザという）は、後方に出射光が生じない為に、同様の技術で光量をモニタすることができない。

そこで、面発光レーザにおいては、例えば、特許文献１，２に記載のように、光を分離して光量のモニタを行う技術等が提案されている。

特許文献１においては、面発光レーザにビームスプリッタを固定し、当該面発光レーザから射出する光ビームを、一部モニタ光として分岐させ、分岐させた光ビームを光検出器によって検出する技術が記載されている。

しかし、この技術では、光束全部をビームスプリッタで分岐するため、光利用効率が低下するという課題があり、また、ビームスプリッタのコストが高いという課題もある。

また、特許文献２においては、アパーチャを通るレーザ光の領域外の光を使って光量モニタを行なう技術が開示されている。この技術においても、光検出の為の光学系を持つ必要があり、この為に部品点数が増加し、コストの増加やユニットのサイズが大きくなってしまう等といった課題がある。

また、パッケージに面発光レーザと受光素子を実装し、出射窓からの反射光をモニタする技術等もある。この技術では、反射光の為にモニタできる光量が小さく、Ｓ／Ｎ比が低くなるといった課題がある。

また、例えば、特許文献３においては、受光素子で出射光を反射させて光量モニタを行いつつ、外部への出射を行う技術が開示されている。この技術では、受光素子で出射光の吸収が起きるため光利用効率が低下するという課題がある。

また、特許文献４においては、パッケージの出射窓に光モニタを実装し、レーザ光の領域外の光を使って光量モニタを行なう技術が開示されている。レーザアレイの場合、各素子の発光位置が異なる為に、光モニタの位置調整が難しいといった課題がある。

解決しようとする問題点は、従来の技術では、面発光レーザの光量のモニタ制御を、部品点数を増やすことなく簡易な構成で低コスト・高精度に、かつ、光利用効率を低下させることなく行うことができない点である。

本発明の目的は、これら従来技術の課題を解決し、光学系の部品を削減でき、小型化と低コスト化を図ることを可能とすると共に、モニタ検出精度を向上させることができる。また、この面発光レーザを用いた光走査装置や画像形成装置に利用できるように小型化と低コスト化を可能とすることである。

上記目的を達成するため、本発明の光検出用モニタ装置は、
（１）面発光レーザから出射され走査される光を受光して電気信号に変換する光検出器を具備した光検出用モニタ装置であって、光検出器は、光の走査方向に平行なスリット状からなり、このスリット状の光検出器を、面発光レーザから出射され走査光の周辺光を検出する位置に、複数、副走査方向に並べて配置することを特徴とする。
（２）また、本発明の光検出用モニタ装置は、面発光レーザが出射する光を反射する反射部材を有し、この反射部材上に、光検出器を設けることを特徴とする。
（３）また、本発明の光検出用モニタ装置は、光検出器を、面発光レーザが出射する光の光軸に垂直に設けることを特徴とする。
（４）また、本発明の光検出用モニタ装置は、複数の光検出器は、それぞれのスリット幅が不均一であることを特徴とする。
（５）また、本発明の光検出用モニタ装置は、面発光レーザは、面発光レーザ素子もしくは複数の面発光レーザからなる面発光レーザアレイであることを特徴とする。
（６）また、本発明の面発光レーザパッケージは、上述のいずれかの光検出用モニタ装置と、この光検出用モニタ装置に走査光を出射する面発光レーザと、光検出用モニタ装置が同じ走査光を検出した２つの光検出器が変換した電気信号の差信号を生成して出力する差信号出力回路と、光検出用モニタ装置と面発光レーザアレイの少なくともいずれか一方を移動する調整用治具とを有し、差信号出力回路が出力する差信号がゼロとなるよう調整用治具により調整されることを特徴とする。
（７）また、本発明の面発光レーザパッケージは、光検出器が変換した電気信号の強度が予め定められた値となるよう、面発光レーザが出射する光の強度を制御する書き込み制御部を有することを特徴とする。
そして、このような面発光レーザパッケージを、光走査装置と画像形成装置に用いることを特徴とする。

本発明によれば、出射光の周辺光をモニタしており、光学系部品を使って光を分離すること無く面発光レーザの出力のモニタが可能である。また、面発光レーザの出射光の光利用効率を低下させること無く光源を利用することが可能である。さらに、面発光レーザを用いた光学系の部品を削減でき、小型化と低コスト化を図ることを可能とすると共に、モニタ検出精度を向上させて光学系の調整コストを下げることができる。このような面発光レーザを用いた光走査装置や画像形成装置に用いることができるように小型化と低コスト化を可能とすることができる。

本発明に係る光検出用モニタ装置と面発光レーザアレイを具備したレーザ走査ユニットの構成例を示す説明図である。 図１におけるレーザ走査ユニットの動作例を示す説明図である。 図１におけるレーザ走査ユニットの制御構成例を示す説明図である。 本発明に係る光検出用モニタ装置における光検出器の構成例を示す説明図である。 本発明に係る光検出用モニタ装置における第１の制御動作例を示す説明図である。 本発明に係る光検出用モニタ装置における第２の制御動作例を示す説明図である。 本発明に係る光検出用モニタ装置の第１の構成例を示す説明図である。 本発明に係る光検出用モニタ装置の第２の構成例を示す説明図である。 図１に示すレーザ走査ユニットにおける面発光レーザアレイの構成と動作例を示す説明図である。 本発明に係る光検出用モニタ装置の第３の構成例を示す説明図である。 本発明に係る光走査装置の構成例を示す断面図である。 本発明に係る画像形成装置としてのレーザプリンタの構成例を示す断面図である。 本発明に係る画像形成装置としてのカラープリンタの構成例を示す断面図である。 本発明に係る光送受信モジュールを用いた光通信装置の構成例を示すブロック図である。 本発明に係る面発光レーザアレイを用いた電気機器としての光ディスク装置の構成例を示すブロック図である。

以下、図を用いて本発明を実施するための形態例を説明する。図１において、３０は本発明に係る光検出用モニタ装置と面発光レーザを具備したパッケージ（面発光レーザパッケージ）である。このパッケージ３０の内部には、ブロック３１が設けられており、ブロック３１に面発光型レーザがアレイ状に配列された面発光型のレーザアレイ素子３２（以下、レーザアレイという）がダイボンドで実装され、このレーザアレイ３２はワイヤボンド３３によりパッケージ３０の電極に接続されている。なお、本明細書において、面発光レーザ装置は、面発光レーザを有して、発光する制御機能を有するものを言う。面発光レーザ装置には、例えば、単一の面発光型レーザを有する面発光型レーザ素子、面発光型レーザをアレイ状に配置した面発光型のレーザアレイ素子の両方を含むものとする。

さらに、パッケージ３０内には、図１（ｂ）に示すように、本発明に係る光検出用モニタ装置の光検出器としての光モニタ３８が設けられている。本図１の例では、光モニタ３８は、反射部材３５上に設けられており、光モニタ３８は配線３６を通してパッケージ３０の電極に接続されている。

光モニタ３８は、レーザアレイ３２から出射され走査される光を受光して電気信号に変換する。そして、光モニタ３８は、この電気信号を配線３６およびパッケージの電極を通して外部に出力する。

このような構成において、レーザアレイ３２から出射された光３７は、取り付け台３４に設置された反射部材３５上で反射されてパッケージ３０の外部に出射されると共に、反射部材３５上に設けた光モニタ３８に照射される。

光モニタ３８は、図１（ｂ）に示すように、光３７の走査方向に平行なスリット状からなる。このようなスリット状の光モニタ３８は、レーザアレイ３２から出射され走査光３７の周辺光を検出する位置に、複数、副走査方向に並べて、反射部材３５上に配置されている。

尚、本例では、レーザアレイ３２の出射ピーク強度の１／ｅ２となる出射角が、全角で、１１°とした時、レーザアレイ３２の発光面に対して光モニタ３８の距離が約４００ｕｍの距離となるように取り付け台３４がコレットを使って実装される。

図２においては、面発光型のレーザアレイ３２を出射面側から見た場合と、光モニタ３８をレーザアレイ３２側から見た場合の模式図を示している。レーザアレイ３２に関しては、面発光型レーザを示す黒色の丸が４×４に配列されて発光領域４０となっている。このように発光領域４０はモノリシックに２次元配置されており、主走査方向にそれぞれ平行な配列となっている。

そして、光モニタ４１（図１の光モニタ３８に相当）が、反射部材４２（図１の反射部材３５に相当）上に、レーザアレイ３２の主走査方向に平行となるように、スリット状に設置されている。反射部材４２は、ビームスポット４３の光軸上に設けられている。このビームスポット４３の中心部は、反射部材４２で反射され、出射光としてパッケージ外部に出射される。この出射光は、書き込み用の光として用いられる。

また、光モニタ４１は、ビームスポット４３の中心を避けて、つまり、光軸上を避けて設けられている。つまり、光モニタ４１は、反射部材４２の両脇に設けられ、周辺光の光量をモニタし、出力モニタ信号を出力する。このような構成により、書き込み用の光として十分な出射光を維持し、周辺光を利用してモニタすることができる。

図３においては、光検出用モニタ装置の出力信号を用いて面発光レーザアレイを制御するシステムの構成例を示しており、以下、その動作を説明する。

面発光型のレーザアレイ５０から出射された光５１の一部（周辺光）が光モニタ５２上に照射される。光モニタ５２は、照射された周辺光を出力モニタ信号に変換し、配線を通じてパッケージより、出力モニタ信号として書き込み制御部５３に出力される。

書き込み制御部５３は、出力モニタ信号から各々の面発光レーザのビーム強度（光強度）を検出する。そして、書き込み制御部５３は、予め記憶している基準値と比較して、レーザアレイ５０の各面発光レーザから出射された光５１の光量が所定値となるように、レーザアレイ５０の各面発光レーザに対する注入電流を制御し、設定する。

このようにして制御し、設定された注入電流は、次の検出時まで保持され、レーザアレイ５０の各面発光レーザのビーム強度を一定に保つことができる。

尚、本例では、出力モニタ信号は、レーザアレイ５０の複数の面発光レーザのビーム（光）に対して同時にモニタすることはできず、それぞれ１ビームずつに対してモニタを行うものとなる。

図４においては、図１における光モニタ３８の成膜例を示している。図４の（ａ）において、光モニタ３８の成膜例として、ＳｉＨ４ガスを用いたプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって成膜されるアモルファスシリコン系の層構成を示す。

図４の（ａ）において、光モニタ６０は、ガラス基板／Ｃｒ／ｎ型ａ−Ｓｉ／ＩＴＯの成膜例である。また、光モニタ６１は、ガラス基板／Ｃｒ／ｎ型ａ−Ｓｉ／ｐ型ａ−Ｓｉ／Ａｕの成膜例である。さらに、光モニタ６２は、ガラス基板／Ｃｒ／ｎ型ａ−Ｓｉ／ｉ型ａ−Ｓｉ／ｐ型ａ−Ｓｉ／Ｓｎ０２の成膜例である。

これらの光モニタ６０〜６２は、いずれも、下部電極／光吸収層／上部電極の構成で成膜されている。また、光モニタ６０〜６２の電極はＣｒ、ＩＴＯ、Ａｕ、ＳｎＯ２以外にもＡｌやＡｇ等の他の導電性金属材料を用いても良い。

図４の（ｂ）においては、アモルファスシリコン系以外のシリコン単結晶や多結晶シリコンを用いた受光素子の層構成例を示している。光モニタ６３は、ガラス基板／Ｃｒ／ｐ型ｐ−Ｓｉ／ｎ＋／Ａｕの成膜例である。また、光モニタ６４は、ガラス基板／Ｃｒ／ｐ型ｃ−Ｓｉ／ｎ＋／Ａｕの成膜例である。さらに、光モニタ６５は、ガラス基板／Ｃｒ／ｎ／ｉ型ａ−Ｓｉ／ｎ型ｃ−Ｓｉ／ｐ／ｉ型ａ−Ｓｉ／Ｓｎ０２の成膜例である。

尚、光モニタとして、シリコン系以外では、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＡｓ系等の化合物系等の受光素子もある。これらの受光素子は、高価な為に、半導体レーザの受光素子としてはシリコン系の物を用いるのが一般的である。

このような図４に示した光モニタの成膜時に、エッジング処理を行うことで、スリット部をパターン形成する。

図５においては、光モニタのスリット部を２つに分割した場合のモニタ信号の動作を示している。以下、本図５を用いて、本発明に係る光検出用モニタ装置の基本的な動作について説明する。

光ビーム７０に対して左右にスリット状の光モニタ７１，７２が配置されている。光モニタ７１の検出信号をＡ、光モニタ７２の検出信号をＢとした場合、例えば、光ビーム７０の光軸が、反射部の中心７３に対して左側にずれているとすると（図５の最上部に示す例を参照のこと）、「検出信号Ａ−検出信号Ｂ」で求められる値は正の値となる。これに対して、光ビーム７０の光軸が、反射部の中心７３に対して右側にずれているとすると（図５の中間部に示す例を参照のこと）、「検出信号Ａ−検出信号Ｂ」で求められる値は負の値となる。そして、光ビーム７０の光軸が反射部の中心７３を通ると（図５の最下部に示す例を参照のこと）、「検出信号Ａ−検出信号Ｂ」で求められる値はゼロ（０）となる。

このようにして、光モニタ７１，７２の差信号をモニタして、「検出信号Ａ−検出信号Ｂ」の値がゼロ（０）となるように、面発光レーザアレイもしくは光モニタ７１，７２を配置した反射部材の位置調整を行う。この位置調整により、光ビーム７０の光軸が反射部材の中心７３を通るように設定することが可能となる。なお、位置調整については、後述で詳細に述べる。

図６においては、面発光型のレーザアレイの４隅のビームを用いた場合を示している。以下、この図６を用いて、本発明に係る光検出用モニタ装置の動作について説明する。

図６においては、面発光型のレーザアレイの４つの光ビーム８１〜８４の周辺に、スリット状の検出用の光モニタ８５〜８８が配置されている。この場合、レーザアレイを発光させて光ビーム８１〜８４を出射させると、光モニタ８５の検出信号Ａとして、光モニタ８８の検出信号をＤとすると、光ビームの光軸が反射部材の中心８９，９０に対して左側にずれている場合には、「検出信号Ａ−検出信号Ｄ」の値は正の値となる。これに対して、光ビームの光軸が反射部材の中心８９，９０に対して右側にずれている場合には、「検出信号Ａ−検出信号Ｄ」の値は負の値となる。そして、光ビームの光軸が反射部材の中心８９，９０を通る場合には、「検出信号Ａ−検出信号Ｄ」の値はゼロ（０）となる。

このようにして、光モニタ８５と光モニタ８８の２つの差信号をモニタして、「検出信号Ａ−検出信号Ｄ」の値がゼロ（０）となるように、光モニタ８５と光モニタ８８が配置された反射部材もしくはレーザアレイの位置調整を行う。この位置調整により、光ビーム８１〜８４の光軸が反射部材の中心８９，９０を通るように設定することが可能となる。尚、ここでの位置調整には検出信号Ｂ，Ｃは使用しない。

このような、光ビーム８１〜８４の光軸が反射部材の中心８９，９０を通るように設定するための、位置調整の動作に関して、図７を用いて説明する。

図７においては、光モニタが配置された反射部材の位置を調整することで、面発光型のレーザアレイからの光ビームに対する光モニタの位置を調整する際の例を示している。面発光型のレーザアレイ９５が実装されたパッケージ（面発光型レーザパッケージ）において、反射部材を含む光モニタ９１の検出信号がフレキシブルケーブル９２を通してパッケージ内に配線されている。

レーザアレイ９５を発光させて、まず、光モニタ９１の位置が、レーザアレイ９５からの光ビームの周辺光を検出する様に、突き当て部材９３および調整ネジ９４を含む調整用治具を用いて、光モニタ９１を副走査方向に動かす。

その後、光モニタ９１の検出信号をモニタしながら、光モニタ９１を適切な位置、すなわち、２つの光モニタからの２つの信号の差がゼロ（０）となるように動かす。その後に、硬化性樹脂等を用いて、光モニタ９１（反射部材を含む光検出用のモニタ）の位置を固定する。

このように、光モニタ９１を、そのスリットが主走査方向に対して平行になるように設けることで、レーザアレイ９５の全ビームについて位置調整が可能である。

尚、本例の技術では、パッケージ（面発光型レーザパッケージ）実装時の調整が多少複雑となるが、パッケージ（面発光型レーザパッケージ）内で発光部と受光部の位置調整が完了する為、その後の工程での調整が不要となる。また、例えば、パッケージ交換を行った際にも、書き込みユニットの再調整等が不要となる為、全体的な調整コストを考えると十分なコストメリットがある。

尚、図１に示す例のように、光モニタ３８を反射部材３５上に配置して、レーザアレイ３２からの出射光の光軸に対して斜めに配置した場合、レーザアレイ３２内のビーム位置によって、光モニタ３８上でのビームスポットの形状が変わる。その為、検出強度の補正が必要になる。

このような補正動作を不要とする本発明に係る光検出用モニタ装置について、図８を用いて説明する。

図８においては、反射部材７１の前に設けられた透過部材１０２上に、面発光型のレーザアレイ１００から出射された光の光軸に対して垂直となるように、光モニタ１０３を配置した構成を示している。

このような構成において、レーザアレイ１００から出射された光の中心部は、透過部材１０２を透過した後に、反射部材７１で反射されてパッケージ上面より出射される。また、透過部材１０２上に出射光軸に対して垂直となるように配置された光モニタ１０３上には、出射光の周辺光が照射され、配線を通じて出力モニタ信号を出力する。

このように、光モニタ１０３を、レーザアレイ１００からの出射光軸に対して垂直となるように配置した構成とすることにより、レーザアレイ１００から光モニタ１０３までの距離は、光モニタ１０３における走査方向の全ての位置において、ほぼ一定となる。さらに、光モニタ１０３上において、レーザアレイ１００下部のビームスポット１０４と、レーザアレイ１００上部のビームスポット１０５のスポット形状が等しくなり、強度分布の違いによるビーム位置毎の出力補正を行う必要が無くなる。

次に、図９および図１０を用いて、他の構成からなる本発明に係る光検出用モニタ装置の動作について説明する。

図９に示すように、パッケージ１１０上に実装された８×５の発光領域をもつ面発光型のレーザアレイ１１１においては、副走査方向の発光領域の間隔が、中央部１１２と端部１１３で異なる配置となっており、中央付近の面発光型レーザへの熱での悪影響を小さくしている。

このような構成のレーザアレイ１１１に対する光強度のモニタを行うために、図１０に示す光モニタ１２０では、中央部１２１のスリット幅が、端部１２２のスリット幅に対して、より広くなっている。これにより、図９に示すレーザアレイ１１１のように、中央付近の面発光型レーザへの熱での悪影響を小さくするために中央部分の発光領域の間隔が広くなっても、それぞれのレーザスポットの周辺光を等しく検出することができる。

次に、このような本発明に係る光検出用モニタ装置を設けた光走査装置について、図１１を用いて説明する。

図１１に示す光走査装置９００は、本発明に係る光検出用モニタ装置を設けた面発光レーザパッケージを含む光源１０と、カップリングレンズ１１、アパーチャ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、および、各部を統括的に制御する図示していない主制御装置を備えている。

カップリングレンズ１１は、光源１０から出射された光ビームを略平行光に整形する。アパーチャ１２は、カップリングレンズ１１を介した光ビームのビーム径を規定する。

シリンドリカルレンズ１３は、アパーチャ１２を通過した光ビームを、ミラー１７を介してポリゴンミラー１４の反射面に集光する。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面の偏向面が形成されている。そして、図示していない回転機構により、ポリゴンミラー１４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、本発明に係る光検出用モニタ装置と面発光レーザを設けた面発光レーザパッケージを含む光源１０から出射され、シリンドリカルレンズ１３によってポリゴンミラー１４の偏向面に集光された光ビームは、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。

ｆθレンズ１５は、ポリゴンミラー１４からの光ビーム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ビームの像面を、主走査方向に対して等速移動させる。

トロイダルレンズ１６は、ｆθレンズ１５からの光ビームを、ミラー１８を介して、感光体ドラム９０１の表面上に結像する。

ポリゴンミラーでの走査開始後、画像領域に至るまでの時間を利用して、光源１０内に実装されている光モニタでビーム強度を検出するが、光源１０内に実装されている面発光型のレーザアレイを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書き込み制御部で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。

次に、図１２を用いて、図１１に示すような、本発明に係る光検出用モニタ装置と面発光型レーザを設けた面発光レーザパッケージを有する光走査装置９００を具備した画像形成装置としてのレーザプリンタ５００について説明する。

このレーザプリンタ５００は、光走査装置９００、感光体ドラム９０１、帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、トナーカートリッジ９０４、クリーニングブレード９０５、給紙トレイ９０６、給紙コロ９０７、レジストローラ対９０８、転写チャージャ９１１、除電ユニット９１４、定着ローラ９０９、排紙ローラ９１２、および排紙トレイ９１０などを備えている。

帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、転写チャージャ９１１、除電ユニット９１４およびクリーニングブレード９０５は、それぞれ感光体ドラム９０１の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム９０１の回転方向に関して、帯電チャージャ９０２→現像ローラ９０３→転写チャージャ９１１→除電ユニット９１４→クリーニングブレード９０５の順に配置されている。

感光体ドラム９０１の表面には、感光層が形成されている。ここでは、感光体ドラム９０１は、図１２における面内で時計回り（矢印方向）に回転するようになっている。帯電チャージャ９０２は、感光体ドラム９０１の表面を均一に帯電させる。

光走査装置９００は、帯電チャージャ９０２で帯電された感光体ドラム９０１の表面に、例えば、例えばパソコン等の上位装置９１５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９０１の表面では、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム９０１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９０１の回転に伴って現像ローラ９０３の方向に移動する。

光走査装置９００の構成については図１１で示す通りであり、光源１０内に実装されている光モニタでビーム強度を検出するが、感光体ドラム９０１上の主走査方向に一列書き込みを行う毎に１ビームについて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書き込み制御部（図３における書き込み制御部５３等）で注入電流をセットする。

トナーカートリッジ９０４にはトナーが格納されており、このトナーは現像ローラ９０３に供給される。現像ローラ９０３は、感光体ドラム９０１の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ９０４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。

このようにしてトナーが付着された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って転写チャージャ９１１の方向に移動する。

給紙トレイ９０６には記録紙９１３が格納されている。この給紙トレイ９０６の近傍には給紙コロ９０７が配置されており、給紙コロ９０７は、記録紙９１３を給紙トレイ９０６から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対９０８に搬送する。

レジストローラ対９０８は、転写ローラ９１１の近傍に配置され、給紙コロ９０７によって取り出された記録紙９１３を一旦保持するとともに、この記録紙９１３を感光体ドラム９０１の回転に合わせて感光体ドラム９０１と転写チャージャ９１１との間隙に向けて送り出す。

転写チャージャ９１１には、感光体ドラム９０１の表面上のトナーを電気的に記録紙９１３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９０１の表面の潜像が記録紙９１３に転写される。ここで転写された記録紙９１３は、定着ローラ９０９に送られる。

この定着ローラ９０９では、熱と圧力とが記録紙９１３に加えられ、これによってトナーが記録紙９１３上に定着される。ここで定着された記録紙９１３は、排紙ローラ９１２を介して排紙トレイ９１０に送られ、排紙トレイ９１０上に順次スタックされる。

除電ユニット９１４は、感光体ドラム９０１の表面を除電する。クリーニングブレード９０５は、感光体ドラム９０１の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。尚、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９０１の表面は、再度帯電チャージャ９０２の位置に戻る。

尚、画像形成装置としては、図１２に示すレーザプリンタ５００に限定されるものではない。要するに、図１１に例示した光走査装置９００を備えた画像形成装置であれば良い。

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良い。

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。

また、図１３に示されるように、本発明に係る光検出用モニタ装置と面発光型のレーザアレイを具備した面発光型レーザパッケージからなる光源を、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００に設けることでも良い。

この図１３に示すカラープリンタ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、ブラック用のステーション（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、および転写装置Ｋ６）と、シアン用のステーション（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、および転写装置Ｃ６）と、マゼンタ用のステーション（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、および転写装置Ｍ６）と、イエロー用のステーション（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、および転写装置Ｙ６）と、本発明に係る光検出用モニタ装置と面発光型のレーザアレイを具備した面発光型レーザパッケージを有する光走査装置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１３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。

この光走査装置２０１０は、本発明に係る面発光レーザパッケージからなる光源を色毎に有しており、図１１における光走査装置９００と同様な効果を得ることができる。また、カラープリンタ２０００は、光走査装置２０１０を備えているため、図１２に示すレーザプリンタ５００と同様な効果を得ることができる。

尚、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、本発明に係る光検出用モニタ装置を有していると、各発光部からの光軸を調整することで、色ずれを低減することができる。

次に、図１４を用いて、本発明に係る光検出用モニタ装置および面発光レーザアレイを具備した面発光レーザパッケージを用いた光送受信モジュールおよび当該光送受信モジュールを用いた光通信装置について説明する。

図１４おいては、本発明に係る光検出用モニタ装置を付与して面発光型のレーザアレイの光軸が調整された面発光レーザパッケージ１４０１ａ，１４０２ａと、面発光レーザパッケージ１４０１ａ，１４０２ａの各面発型レーザから出射されたレーザ光を受光して電気信号に変換出力する受光素子１４０１ｂ，１４０２ｂを、ボード１４０１，１４０２上に設け、光送受信モジュールを構成している。

また、ボード１４０１，１４０２上には、面発光レーザパッケージ１４０１ａ，１４０２ａを駆動する駆動回路、および、受光素子１４０１ｂ，１４０２ｂからの出力の信号処理を行う制御回路等が搭載されている。

ボード１４０１，１４０２上の面発光レーザパッケージ１４０１ａ，１４０２ａの各面発光レーザと受光素子１４０１ｂ，１４０２ｂのそれぞれは相互に、光ファイバ１４０３を介して、光信号の送受信を行う光通信装置構成となっている。

ボード１４０１，１４０２は、さらに、図示していないコンピュータ装置等の通信装置に接続され、データ処理が行われる。

このように、本発明に係る光検出用モニタ装置を付与して面発光レーザアレイの光軸が調整された面発光レーザパッケージを用いることにより、光送受信モジュールの高品質化を図ることができ、かつ、それを用いた光通信装置の高品質化を図ることができる。

次に、図１５を用いて、本発明に係る光検出用モニタ装置を付与して面発光レーザアレイの光軸が調整された面発光レーザパッケージを用いた電気機器の例として、光ディスク装置について説明する。

図１５において、本例の光ディスク装置は、光ディスク１５０１へのデータの書き込みや、光ディスク１５０１に書き込まれたデータの再生に、本発明に係る光検出用モニタ装置を付与して面発光レーザアレイの光軸が調整された面発光レーザパッケージを具備したレーザ装置１５０２を用いている。

光ディスク装置では、光ディスク１５０１へのデータの書き込み時、レーザ装置１５０２から光ディスク１５０１へ向けて信号光(レーザ光)を出射し、この信号光を、コリメートレンズ１５０３により平行光とし、ビームスプリッタ１５０４を透過してλ／４偏光板１５０５で偏光状態を調節した後、レーザ光照射用対物レンズ１５０６により光ディスク１５０１の表面に集光させる。

また、光ディスク１５０１に記録されたデータを読み出す際には、レーザ装置１５０２から、データ信号がのっていないレーザ光を書き込み時と同じ経路をたどって光ディスク１５０１の表面に照射し、光ディスク１５０１の表面で反射させたレーザ光を、レーザ光照射用対物レンズ１５０６、λ／４偏光板１５０５を経由し、ビームスプリッタ１５０４により光軸の方向を９０°変えて、再生光用対物レンズ１５０７で信号検出用受光素子１５０８の表面に集光させ、この信号検出用受光素子１５０８において、レーザ光が示すデータ信号を電気信号に変換して信号光再生回路１５０９に出力する。そして、この信号光再生回路１５０９において、電気信号を元の信号に再生する。

このように、本発明に係る光検出用モニタ装置を付与して面発光レーザアレイの光軸が調整された面発光レーザパッケージを光ディスク装置に用いることにより、光ディスク装置の高品質化を図ることができる。

以上、図１〜図１５を用いて説明したように、本例の光検出用モニタ装置は、面発光型のレーザアレイ（面発光レーザ装置）から出射され走査される光を受光して電気信号に変換する光モニタ（光検出器）を具備した光検出用モニタ装置であって、光モニタは、光の走査方向に平行なスリット状からなり、このスリット状の光モニタを、レーザアレイから出射され走査光の周辺光を検出する位置に、複数、副走査方向に並べて配置する。

また、本例においては、光検出用モニタ装置は、レーザアレイが出射する光を反射する反射部材を有し、この反射部材上に、光モニタを設ける。あるいは、本例においては、光検出用モニタ装置は、光モニタを、レーザアレイが出射する光の光軸に垂直に設ける。

また、本例の光検出用モニタ装置は、複数の光モニタは、それぞれのスリット幅が不均一である。

また、本例の面発光レーザパッケージは、上述のいずれかの光検出用モニタ装置と、この光検出用モニタ装置に走査光を出射する面発光型のレーザアレイと、光検出用モニタ装置が同じ走査光を検出した２つの光モニタが変換した電気信号の差信号を生成して出力する差信号出力回路と、人手による操作に応じて光検出用モニタ装置と面発光型のレーザアレイの少なくともいずれか一方を移動する調整用治具とを有し、差信号出力回路が出力する差信号がゼロとなるよう調整用治具が人手により調整される。

また、本例の面発光レーザパッケージは、光モニタが変換した電気信号の強度が予め定められた値となるよう、面発光型のレーザアレイが出射する光の強度を制御する書き込み制御部を有する。そして、本例では、このような面発光レーザパッケージを、光走査装置と画像形成装置ならびに光送受信モジュールと光通信装置および電気機器に用いる。

このようにして、本例では、出射光の周辺光をモニタしており、光学系部品を使って光を分離すること無く面発光レーザの出力のモニタが可能であり、光利用効率を低下させること無く光源を利用することが可能であり、面発光レーザを用いた光学系の部品を削減でき、小型化と低コスト化を図ることを可能とすると共に、モニタ検出精度を向上させて光学系の調整コストを下げること、および、出射光の利用効率を上げることを可能とし、面発光型のレーザアレイを用いた光走査装置や画像形成装置、光送受信モジュール、光通信装置、および、電気機器の小型化と低コスト化を可能とすることができる。

尚、本発明は、図１〜図１５を用いて説明した例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、本例では、複数の面発光レーザ素子からなる面発光レーザアレイを、光検出用モニタ装置の面発光レーザ装置としているが、面発光レーザ素子を面発光レーザ装置として用いた構成も適用できる。

１０：光源、１１：カップリングレンズ、１２：アパーチャ、１３：シリンドリカルレンズ、１４：ポリゴンミラー、１５：ｆθレンズ、１６：トロイダルレンズ、１７，１８：ミラー、３０：パッケージ（面発光レーザパッケージ）、３１：ブロック、３２：レーザアレイ（面発光型のレーザアレイ）、３３：ワイヤボンド、３４：取り付け台、３５：反射部材、３６：配線、３７：光（レーザ光）、３８：光モニタ（光検出器）、４０：発光領域（４×４）、４１：光モニタ、４２：反射部材、４３：ビームスポット、５０：レーザアレイ、５１：光、５２：光モニタ、５３：書き込み制御部、６０〜６５：光モニタ、７０：光ビーム、７１，７２：光モニタ、７３：反射部材の中心、８１〜８４：光ビーム、８５〜８８：光モニタ、８９，９０：反射部材の中心、９１：光モニタ、９２：フレキシブルケーブル、９３：突き当て部材、９４：調整ネジ、９５：レーザアレイ、１００：レーザアレイ、１０１：反射部材、１０２：透過部材、１０３：光モニタ、１０４，１０５：ビームスポット、１１０：パッケージ、１１１：レーザアレイ、１１２：中央部、１１３：端部、１２０：光モニタ、１２１：中央部、１２２：端部、５００：レーザプリンタ、９００：光走査装置、９０１：感光体ドラム、９０２：帯電チャージャ、９０３：現像ローラ、９０４：トナーカートリッジ、９０５：クリーニングブレード、９０６：給紙トレイ、９０７：給紙コロ、９０８：レジストローラ対、９０９：定着ローラ、９１０：排紙トレイ、９１１：転写チャージャ、９１２：排紙ローラ、９１３：記録紙、９１４：除電ユニット、９１５：上位装置、１４０１，１４０２：ボード、１４０１ａ，１４０２ａ：面発光レーザアレイ、１４０１ｂ，１４０２ｂ：受光素子、１４０３：光ファイバ、１５０１：光ディスク、１５０２：レーザ装置、１５０３：コリメートレンズ、１５０４：ビームスプリッタ、１５０５：λ／４偏光板、１５０６：レーザ光照射用対物レンズ、１５０７：再生光用対物レンズ、１５０８：信号検出用受光素子、１５０９：信号光再生回路、２０００：カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０：光走査装置、２０３０：定着ユニット、２０８０：転写ベルト、ＬＡ：面発光レーザアレイ、Ｋ１：感光体ドラム（ブラック用）、Ｋ２：帯電装置（ブラック用）、Ｋ４：現像装置（ブラック用）、Ｋ５：クリーニングユニット（ブラック用）、Ｋ６：転写装置（ブラック用）、Ｃ１：感光体ドラム（シアン用）、Ｃ２：帯電装置（シアン用）、Ｃ４：現像装置（シアン用）、Ｃ５：クリーニングユニット（シアン用）、Ｃ６：転写装置（シアン用）、Ｍ１：感光体ドラム（マゼンタ用）、Ｍ２：帯電装置（マゼンタ用）、Ｍ４：現像装置（マゼンタ用）、Ｍ５：クリーニングユニット（マゼンタ用）、Ｍ６：転写装置（マゼンタ用）、Ｙ１：感光体ドラム（イエロー用）、Ｙ２：帯電装置（イエロー用）、Ｙ４：現像装置（イエロー用）、Ｙ５：クリーニングユニット（イエロー用）、Ｙ６：転写装置（イエロー用）。

特開平０８‐３３０６６１号公報 特開２００７−２９８５６３号公報 特開昭６２−７１８８号公報 特開昭６０‐１７７４４１号公報

Claims (9)

1. 面発光レーザ装置から出射される光を受光して電気信号に変換する光検出器を具備した光検出用モニタ装置であって、
   前記光検出器は前記光の走査方向に平行なスリット状からなり、
   該スリット状の光検出器を、前記面発光レーザ装置から出射された光の周辺光を検出する位置に、複数に並べて配置する
   ことを特徴とする光検出用モニタ装置。
2. 請求項１に記載の光検出用モニタ装置であって、
   前記面発光レーザ装置が出射する光を反射する反射部材を有し、
   該反射部材上に、前記光検出器を設ける
   ことを特徴とする光検出用モニタ装置。
3. 請求項１に記載の光検出用モニタ装置であって、
   前記光検出器を、前記面発光レーザ装置が出射する光の光軸に垂直に設ける
   ことを特徴とする光検出用モニタ装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の光検出用モニタ装置であって、
   前記複数の光検出器は、それぞれのスリット幅が不均一である
   ことを特徴とする光検出用モニタ装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の光検出用モニタ装置と、
   該光検出用モニタ装置に前記走査光を出射する前記面発光レーザ装置と、
   前記光検出用モニタ装置が同じ走査光を検出した２つの光検出器が変換した電気信号の差信号を生成して出力する差信号出力回路手段と、
   前記光検出用モニタ装置と前記面発光レーザ装置の少なくともいずれか一方を移動する調整用手段と
   を有する、
   ことを特徴とする面発光レーザパッケージ。
6. 請求項５に記載の面発光レーザパッケージであって、
   前記光検出器が変換した電気信号の強度が予め定められた値となるよう、前記面発光レーザ装置が出射する光の強度を制御する書き込み制御手段を有する
   ことを特徴とする面発光レーザパッケージ。
7. 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に記載の面発光レーザパッケージと、
   該面発光レーザパッケージからの光を偏向する光偏向器と、
   該光偏向器で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。
8. 少なくとも１つの像担持体と、
   該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７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。
9. 請求項８に記載の画像形成装置であって、
   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画像形成装置。

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