JP2015011139A - 光源装置、光走査装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受光素子での出力ばらつきが抑制されるように面発光レーザアレイチップと受光素子とを集積化させることができる光源装置を提供する。【解決手段】 光源装置２２００では、面発光レーザアレイチップ４０の基板に平行な面内における中心と該中心から最も離れた位置に位置する発光部の中心との距離ｒ及びフォトダイオード６０の受光面の半径ＲについてＲ／ｒ＜４が成立し、かつ面発光レーザアレイチップ４０の一辺の長さＡ及び第１キャビティの一辺の長さＢについてＢ／Ａ≰２が成立する。この場合、受光素子での出力ばらつきが抑制されるように面発光レーザアレイチップと受光素子とを集積化させることができる。【選択図】図６

Description

本発明は、光源装置、光走査装置、及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、基板に垂直な方向に光を射出する複数の発光部を有する面発光レーザアレイチップを備える光源装置、該光源装置を備える光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。

従来、ＶＣＳＥＬアレイ（発光素子）及びモニタ用のＰＤアレイ（受光素子）がパッケージに実装された光モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に開示されている光モジュールでは、ＶＣＳＥＬアレイとＰＤアレイとを集積化させると、ＰＤアレイでの出力ばらつきが大きくなっていた。

本発明は、基板に垂直な方向に光を射出する複数の発光部を有する、平面形状が矩形又は正方形の面発光レーザアレイチップと、前記面発光レーザアレイチップからの複数の光の光路上に配置され、前記複数の光それぞれの一部を透過させ、残部を入射方向に交差する方向に反射させる光学素子と、前記光学素子で反射された光を受光する、円形の受光面を有する受光素子と、前記面発光レーザアレイチップ及び前記受光素子が実装されるパッケージと、を備え、前記面発光レーザアレイチップは、その一辺が前記パッケージに設けられた平面形状が矩形又は正方形のキャビティの一辺に平行になるように前記キャビティに配置され、前記複数の発光部それぞれから射出される光のファーフィールドパターンにおける広がり角は、８°以下であり、前記面発光レーザアレイチップ及び前記受光素子は、前記キャビティの前記一辺に平行な方向に離間しており、前記面発光レーザアレイチップの前記基板に平行な面内における中心と該中心から最も離れた位置に位置する前記発光部の中心との距離ｒ及び前記受光面の半径ＲについてＲ／ｒ＜４が成立し、かつ前記面発光レーザアレイチップの前記一辺の長さＡ及び前記キャビティの前記一辺の長さＢについてＢ／Ａ≦２．０が成立する光源装置である。

これによれば、受光素子での出力ばらつきが抑制されるように面発光レーザアレイチップと受光素子とを集積化させることができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。 図１における光走査装置を説明するための図（その１）である。 図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、それぞれ図１における光走査装置を説明するための図（その２及びその３）である。 図１における光走査装置を説明するための図（その４）である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ光源装置を説明するための図（その１及びその２）である。 光源装置を説明するための図（その３）である。 光源装置を説明するための図（その４）である。 図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、光源装置を説明するための図（その５及びその６）である。 光分離素子を説明するための図である。 面発光レーザ（発光部）からのレーザ光の光量分布を示すグラフである。 面発光レーザアレイチップを説明するための図である。 比較例の光源装置を説明するための図である。 面発光レーザアレイチップとフォトダイオードの位置関係を説明するための図である。 Ｂ／ＡとＬ１の関係を示すグラフである。 Ｌ１とカップリング効率ばらつきの関係を示すグラフである。 Ｂ／Ａと金の使用量の関係を示すグラフである。 面発光レーザアレイチップの中心の、チップマウント部の中心からのずれ量とカップリング効率ばらつきの関係を示すグラフである。 面発光レーザアレイチップと光分離素子との距離と、カップリング効率ばらつきの関係を示すグラフである。 光分離素子の傾斜角度θとカップリング効率ばらつきの関係を示すグラフである。 面発光レーザアレイチップの射出面とフォトダイオードの受光面とのｃ軸方向に関する距離と、カップリング効率ばらつきの関係を示すグラフである。 図２１（Ａ）は、光分離素子のθずれ量、各チャネルのカップリング効率及びカップリング効率ばらつきの関係を示す表であり、図２１（Ｂ）は、θずれ量とカップリング効率ばらつきの関係を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図２１（Ｂ）に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。

このカラープリンタ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、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４つのトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

なお、ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向（回転軸方向）に沿った方向をＸ軸方向、４つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をＺ軸方向として説明する。

通信制御装置２０８０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。

プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログデータをデジタルデータに変換するＡＤ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、通信制御装置２０８０を介して受信した上位装置からの多色の画像情報を光走査装置２０１０に通知する。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転する。

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２０１０は、プリンタ制御装置２０９０からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて色毎に変調された光束で、対応する帯電された感光体ドラムの表面を走査する。これにより、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像装置の方向に移動する。なお、光走査装置の構成については後述する。

各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。

給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出す。該記録紙は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出される。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。カラー画像が転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。

定着装置２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。トナーが定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次積み重ねられる。

各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラム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の表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。

光走査装置２０１０は、一例として図２〜図４に示されるように、４つの光源装置（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、４つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ）、４つの開口板（２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ）、４つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、光偏向器２１０４、４つの走査レンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、６枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ｂ、２１０８ｃ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。

なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

光源装置２２００ａとカップリングレンズ２２０１ａと開口板２２０２ａとシリンドリカルレンズ２２０４ａと走査レンズ２１０５ａと折り返しミラー２１０６ａは、感光体ドラム２０３０ａに潜像を形成するための光学部材である。

光源装置２２００ｂとカップリングレンズ２２０１ｂと開口板２２０２ｂとシリンドリカルレンズ２２０４ｂと走査レンズ２１０５ｂと折り返しミラー２１０６ｂと折り返しミラー２１０８ｂは、感光体ドラム２０３０ｂに潜像を形成するための光学部材である。

光源装置２２００ｃとカップリングレンズ２２０１ｃと開口板２２０２ｃとシリンドリカルレンズ２２０４ｃと走査レンズ２１０５ｃと折り返しミラー２１０６ｃと折り返しミラー２１０８ｃは、感光体ドラム２０３０ｃに潜像を形成するための光学部材である。

光源装置２２００ｄとカップリングレンズ２２０１ｄと開口板２２０２ｄとシリンドリカルレンズ２２０４ｄと走査レンズ２１０５ｄと折り返しミラー２１０６ｄは、感光体ドラム２０３０ｄに潜像を形成するための光学部材である。

各光源装置の構成については、後に詳述する。

各カップリングレンズは、対応する光源装置から射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

各開口板は、開口部を有し、対応するカップリングレンズを介した光束を整形する。

各シリンドリカルレンズは、対応する光源ユニットから射出された光束を、光偏向器２１０４の偏光反射面近傍にＹ軸方向に関して結像する。

光偏向器２１０４は、２段構造のポリゴンミラーを有している。各ポリゴンミラーは、４面の偏光反射面を有している。そして、１段目（下段）のポリゴンミラーではシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束がそれぞれ偏光され、２段目（上段）のポリゴンミラーではシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束がそれぞれ偏光されるように配置されている。なお、１段目のポリゴンミラー及び２段目のポリゴンミラーは、互いに位相が略４５°ずれて回転し、書き込み走査は１段目と２段目とで交互に行われる。

光偏向器２１０４で偏光されたシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束は、走査レンズ２１０５ａ、及び折り返しミラー２１０６ａを介して、感光体ドラム２０３０ａに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、光偏向器２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ａの長手方向に移動する。

また、光偏向器２１０４で偏光されたシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束は、走査レンズ２１０５ｂ、及び２枚の折り返しミラー（２１０６ｂ、２１０８ｂ）を介して、感光体ドラム２０３０ｂに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、光偏向器２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｂの長手方向に移動する。

また、光偏向器２１０４で偏光されたシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束は、走査レンズ２１０５ｃ、及び２枚の折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０８ｃ）を介して、感光体ドラム２０３０ｃに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、光偏向器２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｃの長手方向に移動する。

また、光偏向器２１０４で偏光されたシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束は、走査レンズ２１０５ｄ、及び折り返しミラー２１０６ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、光偏向器２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｄの長手方向に移動する。

各感光体ドラムにおける光スポットの移動方向が、「主走査方向」であり、感光体ドラムの回転方向が、「副走査方向」である。

光偏向器２１０４と各感光体ドラム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。

４つの光源装置（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）は、一例として、実質的に同一の構成を有している。そこで、以下では、各光源装置を、光源装置２２００と総称する。以下では、図５（Ａ）等に示されるａｂｃ３次元直交座標系を適宜用いて説明する。なお、ここでは、ａ軸方向が主走査対応方向であり、ｂ軸方向が副走査対応方向である。

図５（Ａ）は、光源装置２２００の平面図である。図５（Ｂ）は、光源装置２２００を−ｂ側から見た側面図である。図６は、図５（Ａ）のＪ−Ｊ線断面図である。図７は、後述するリッド２０が取り外された状態の光源装置２２００の平面図である。

光源装置２２００は、一例として、図５（Ａ）〜図７に示されるように、パッケージ１０、リッド２０（キャップ又はカバーともいう）、面発光レーザアレイチップ４０、光分離素子５０、フォトダイオード６０などを有している。

パッケージ１０は、一例として、複数のセラミックス層が積層されて形成されたＣＬＣＣ（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｌｅａｄｅｄ Ｃｈｉｐ Ｃａｒｒｉｅｒ）と呼ばれる放熱性に優れた小型のフラットパッケージである。ここでは、パッケージ１０は、一例として、平面形状（＋ｃ側から見た形状）が一辺の長さＣ（例えば１３ｍｍ）の正方形であり、厚さＤ（例えば２ｍｍ）の薄い略直方体形状の外形を有している（図５（Ａ）及び図５（Ｂ）参照）。

詳述すると、パッケージ１０は、一例として、複数のセラミックス層と、該セラミックス層内に絶縁された状態で配設された複数のメタライズ配線部材（リード配線）とを有している。なお、パッケージ１０の材料としては、絶縁性を有する材料であれば、セラミックス以外のものであっても良く、耐熱性及び放熱性に優れたものがより好ましい。

パッケージ１０は、一例として、図６及び図７に示されるように、ａｂ平面に平行に配置されており、中央に段付き凹部１０ａが形成されている。この段付き凹部１０ａは、キャビティ領域とも呼ばれる。ここでは、段付き凹部１０ａの段数は、４となっている。すなわち、キャビティ領域には、ｃ軸方向の異なる４つの位置に４つのキャビティ（凹み）が個別に形成されている。最も−ｃ側のキャビティの平面形状（＋ｃ側から見た形状）は、直角を成す二辺がそれぞれａ軸及びｂ軸に平行な正方形状であり、その他の３つのキャビティの平面形状（＋ｃ側から見た形状）は、直角を成す二辺がそれぞれａ軸及びｂ軸に平行な、異なる大きさの正方形枠状である。以下では、便宜上、４つのキャビティを、−ｃ側から＋ｃ側にかけて順に、第１キャビティ、第２キャビティ、第３キャビティ、第４キャビティとも称する。

詳述すると、パッケージ１０は、一例として、チップマウント部１１、フォトダイオードマウント部１２、パッケージ側二次電極領域１３などを有している。

チップマウント部１１は、第１キャビティの底面であり、面発光レーザアレイチップ４０が実装されている。チップマウント部１１には、金属膜が設けられている。この金属膜は、ダイアタッチエリアとも呼ばれており、共通電極になっている。

詳述すると、面発光レーザアレイチップ４０は、チップマウント部１１のほぼ中央であって、上記金属膜上に、ＡｕＳｎ等の半田材ペーストなどを用いてダイボンドされている。すなわち、面発光レーザアレイチップ４０は、第１キャビティの底面（チップマウント部１１）に射出方向が＋ｃ方向となるように、すなわち後述する基板がａｂ平面に平行になるように取り付けられている。

面発光レーザアレイチップ４０の平面形状（＋ｃ側から見た形状）は、一辺の長さが例えば０．８〜１ｍｍの正方形である。第１キャビティの一辺の長さは、例えば１．２〜３ｍｍである。第１キャビティの一辺の長さは、用途によって適宜変更可能であるが、長いほど面発光レーザアレイチップの実装が容易になるので、一般的には、２．５ｍｍ程度の長さが選択されることが多い。

面発光レーザアレイチップ４０は、一例として、直角を成す二辺がそれぞれａ軸及びｂ軸に平行である。すなわち、面発光レーザアレイチップ４０は、直角を成す二辺それぞれが第１キャビティの直角を成す二辺に平行になるように第１キャビティ内に配置されている。面発光レーザアレイチップ４０の構成については、後に詳述する。

フォトダイオードマウント部１２は、一例として、第３キャビティの底面の＋ａ側のｂ軸方向中央部であり、フォトダイオード６０が実装されている。フォトダイオード６０については、後に詳述する。

パッケージ側二次電極領域１３は、第２キャビティの底面であり、不図示の複数（例えば４０個）の接続端子が配置されている。各接続端子は、上記メタライズ配線部材と接続されている。

ここで、パッケージ１０における第４キャビティの底面、すなわち第３キャビティの周囲部には、平面形状（＋ｃ側から見た形状）が正方形枠状（ロ字状）の金めっき層１５が設けられている。金めっき層１５は、無電解めっきよりも緻密で密着性に優れた電気めっきにより形成されている。ここでは、金めっき層１５の厚さは、約１μｍである。

金めっき層１５の＋ｃ側の面には、平面形状（＋ｃ側から見た形状）が略正方形枠状（ロ字状）のシール部材３０が設けられている。シール部材３０は、一例として、パッケージ１０の材料であるセラミックスと熱膨張率が近似するコバール（Ｋｏｖａｒ：Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、ウェスチングハウス社の商品名）からなる。シール部材３０の表面には金めっきが施されている。シール部材３０は、銀ロウを用いて金めっき層１５に固着されている。

リッド２０は、一例として、略シルクハット形状の金属製部材から成り、そのつば部２０ａがシール部材３０の＋ｃ側の面に例えばシーム溶接等によって接合されている。なお、リッド２０のつば部２０ａ以外の部分である本体部２０ｂの形状は、略円筒形状に限らず、例えば略角筒柱状であってもよい。

リッド２０の＋ｃ側の壁は、一例として、−ｂ方向から見てａｂ平面に対して例えば１４°〜２３°傾斜しており、その中央部、すなわち面発光レーザアレイチップ４０の＋ｃ側の位置に開口２０ｃが形成されている。

ここでは、一例として、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示されるように、リッド２０の肉厚Ｈは、０．１ｍｍに設定されている。また、リッド２０の本体部２０ｂの＋ａ側の端部のｃ軸方向の長さｈ１は、２．５ｍｍに設定されている。また、本体部２０ｂの−ａ側の端部のｃ軸方向の長さｈ２は、０．５ｍｍに設定されている。

図６に戻り、リッド２０の＋ｃ側の壁には、略平板状の外形を有する光分離素子５０が、開口２０ｃを塞ぐように例えば低融点ガラスを介して取り付けられている。そこで、面発光レーザアレイチップ４０から射出されたレーザ光は、光分離素子５０に入射する。光分離素子５０については、後に詳述する。なお、以下では、リッド２０の＋ｃ側の壁を、傾斜壁とも称する。

結果として、パッケージ１０、金めっき層１５、リッド２０、シール部材３０、光分離素子５０などによって、面発光レーザアレイチップ４０が外部から遮蔽されており、面発光レーザアレイチップ４０が収容されている内部空間の気密性が高められている。

光分離素子５０は、一例として、図９に示されるように、透明ガラス板から成るカバーガラス４１と、該カバーガラス４１の入射面（−ｃ側の面）に形成された所定の反射率（又は透過率）を有する反射膜４５と、カバーガラス４１の射出面（＋ｃ側の面）に形成された所定の反射率（又は透過率）を有する反射防止膜４６と、を有する。

反射膜４５としては、一例として、所定の透過率で光を透過させる薄い金等からなる金属膜、誘電体多層膜などが用いられている。なお、誘電体多層膜は、ミラーとしての機能を有するように、所定の厚さの高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に積層することにより形成されたものである。高屈折率材料としては、例えばＺｎＳ−ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２等が挙げられ、低屈折率材料としては、例えばＳｉＯ_２等が挙げられる。

反射防止膜４６としては、一例として、カバーガラス４１の屈折率よりも低い屈折率を有する誘電体膜、所定の膜厚の高屈折率材料と低屈折率材料とが交互に積層された誘電体多層膜などが用いられている。

以上のように構成される光分離素子５０は、一例として、リッド２０の傾斜壁に、該傾斜壁にほぼ平行に（−ｂ方向から見てａｂ平面に対して例えば１４°〜２３°傾斜した状態で）、開口２０ｃをリッド２０の内側から覆うように取り付けられている。

この場合、面発光レーザアレイチップ４０からの複数のレーザ光それぞれは、一部が反射膜４５、カバーガラス４１及び反射防止膜４６を透過し、残部が反射膜４５、カバーガラス４１又は反射防止膜４６で入射方向に交差する所定方向に反射される。ここでの透過光が光源装置２２００から射出されたレーザ光である。

結果として、光分離素子５０は、面発光レーザアレイチップ４０から射出された複数のレーザ光それぞれを透過光と反射光とに分離する機能、及びリッド２０の開口２０ｃを覆う機能を併有する。

なお、光分離素子５０は、リッド２０の傾斜壁に形成された開口２０ｃをリッド２０の外側から覆うように取り付けられても良いし、リッド２０の傾斜壁に形成された開口２０ｃに嵌め込まれても良い。

図６に戻り、フォトダイオード６０は、一例として、光分離素子５０で反射された複数のレーザ光の光路上（ここでは面発光レーザアレイチップ４０の＋ａ側）に受光面（例えば絶縁膜の上面）が位置するように、面発光レーザアレイチップ４０が収容されている内部空間に配置されている。

詳述すると、フォトダイオード６０は、一例として、フォトダイオードマウント部１２に受光面がａｂ平面に略平行になるように配置されている。フォトダイオード６０は、Ｐ型半導体が＋ｃ側に位置し、かつＮ型半導体が−ｃ側に位置するようにダイボンディングによってフォトダイオードマウント部１２に実装されている。Ｐ型半導体に接続されたアノード電極は、上記メタライズ配線部材とワイヤーボンディングにより電気的に接続されている。Ｎ型半導体に接続されたカソード電極は、導電性接着剤を介して接地されている。ここでは、フォトダイオード６０の受光面は、半径Ｒの円形とされている（図７参照）。

この場合、光分離素子５０で反射された複数のレーザ光それぞれの残部は、フォトダイオード６０に入射される。この結果、フォトダイオード６０にモニタ光として十分な光量のレーザ光を入射させることができる。また、光分離素子５０は、カバーガラス４１の＋ｃ側に反射防止膜４６を有しているため、カバーガラス４１の＋ｃ側の面での界面反射を減らすことができ、後述するエタロン効果の影響を低減することができる。

すなわち、本実施形態では、図１０に示されるように、各レーザ光の光スポットの主光線を含む中央の光線（光量が大きい光線）をフォトダイオード６０に向けて反射させるため、モニタ光として十分な光量を得ることができ、また光スポットの光量分布に影響がない。

ここで、反射膜４５の反射率は３％〜１５％であることが好ましく、更には、５％〜１２％であることがより好ましい。反射率が低過ぎると、モニタ光の光量が小さくなるため、フォトダイオード６０でのモニタ電流がノイズに埋もれてしまい、Ｓ／Ｎ比が低下するため、面発光レーザアレイチップ４０における各発光部の光量制御を正確に行なうことができなくなるからである。また、反射率が高過ぎると、光分離素子５０を透過するレーザ光の光量が小さくなり、結果的に、光源装置２２００から射出されるレーザ光（書き込み用光束）の光量が低下してしまうからである。

なお、光分離素子５０では、カバーガラス４１の−ｃ側の面に反射膜４５を形成せずに、リッド２０内外の気体（カバーガラス４１の周囲の気体）の屈折率と、カバーガラス４１の屈折率との差による界面（カバーガラス４１の入射面又は射出面）での反射を利用するとともに、その反射率をカバーガラス４１の材料によって設定することが、より好ましい。

すなわち、薄膜作製工程によって形成された完全に均一ではない反射膜４５による反射を利用するよりも、カバーガラス４１の材料そのものの屈折率による反射を利用することで、安定した光量のモニタ光を受光することができる。また、反射膜４５を形成する必要がなくなる分、コストダウンを図ることができる。

また、反射防止膜４６は、反射率が１％以下であることが好ましく、更には、０．５％以下であることがより好ましい。この場合、図１０に示されるレーザ光の領域６Ａの一部を反射防止膜４６で反射させてフォトダイオード６０に入射させることができる。

面発光レーザアレイチップ４０は、図１１に示されるように、ａｂ平面に沿って２次元配列された複数（例えば４０個）の発光部（ｖ１〜ｖ４０）を含む面発光レーザアレイ２４０、複数（例えば４０個）の発光部に対応する複数（例えば４０個）の電極パッド（不図示）などを有している。

各発光部は、発振波長が７８０ｎｍ帯の垂直共振器型の面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）である。面発光レーザは、基板に垂直な方向に光を射出する半導体レーザであり、従来の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。

複数（例えば４０個）の電極パッドは、複数の発光部の周囲に配置されており、ボンディングワイヤを介して、対応する複数の発光部と電気的に接続されている。また、複数（例えば４０個）の電極パッドは、上記複数（例えば４０個）の接続端子と個別に電気的に接続されている。結果として、複数（例えば４０個）の発光部は、複数（例えば４０本）の上記メタライズ配線部材に個別に接続されている。

面発光レーザアレイチップ４０では、４０個の発光部（ｖ１〜ｖ４０）が半導体製造工程によってａｂ平面に平行な同一基板上に形成されている。すなわち、面発光レーザアレイ２４０は、４０チャネルの面発光レーザアレイである。４０個の発光部は、全ての発光部をｂ軸方向（副走査対応方向）に延びる仮想線上に正射影したときに等間隔ｄ１となるように配置されている。なお、本明細書では、２つの発光部の中心間距離を「発光部間隔」とも称する。また、図１１では発光部の数が４０個であるものを示しているが、発光部の数は、複数であればよく、例えば、発光部が３２個のものであってもよい。以下では、各発光部をチャネルとも称する。

４０個の発光部（ｖ１〜ｖ４０）は、前述したように、半導体製造工程によって同一基板上に形成されている４０個の面発光レーザであり、面発光レーザアレイ２４０は、発光部間で均一な偏光方向を有する単一基本横モードの複数のレーザ光を射出することができる。この結果、円形でかつ高密度の微小な４０個の光スポットを対応する感光体ドラム上に形成することができる。

また、面発光レーザアレイ２４０では、ｂ軸方向に隣り合う２つの発光部の発光部間隔が等間隔ｄ２であるため、各発光部の点灯タイミングを調整することにより、対応する感光体ドラム上に４０個の光スポットを副走査方向に等間隔で形成することができ、複数の発光部が感光体ドラムに対向して副走査対応方向に等間隔で並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。

そして、例えば、上記間隔ｄ２を２．６５μｍ、光走査装置２０１０の全光学系の倍率を２倍とすれば、４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）の高密度書込みができる。勿論、主走査対応方向の発光部数を増加したり、副走査対応方向のピッチｄ１を狭くして間隔ｄ２がより小さくなるように発光部を配置したり、光走査装置２０１０の全光学系の倍率を下げたりすれば、書込み密度をより高密度化でき、より高品質の画像を形成することが可能となる。なお、主走査方向の書き込み間隔は、各発光部の点灯タイミングを調整することで容易に制御できる。

ところで、４０個の発光部を有する面発光レーザアレイチップ４０は、端子の数が多いため、面発光レーザアレイチップ４０をいわゆるキャンパッケージに収容することは、極めて困難である。そこで、面発光レーザアレイチップ４０は、平面実装が可能で、リードとなる端子の取り出しが容易なフラットパッケージであるパッケージ１０に収容されている。

パッケージ１０は、以下の手順で作製される。

最初に、セラミックスからなる基体用グリーンシートを用意し、該基体用グリーンシートに上記メタライズ配線部材を通すための貫通孔を形成する。

次に、セラミックスからなる枠体用グリーンシートを準備し、該枠体用グリーンシートにキャビティ領域となる貫通孔（段付き孔）を形成する。

続いて、基体用グリーンシートの上面から下面にかけて、上記メタライズ配線部材の材料となる金属ペーストをスクリーン印刷法等により塗布する。なお、該金属ペーストは、タングステンやモリブデンなどの金属粉末と、有機バインダ及び溶剤等とを混練したものである。

また、枠体用グリーンシートの貫通孔の内面に、上記メタライズ配線部材の材料となる金属ペーストをスクリーン印刷法等により塗布する。なお、貫通孔への印刷では、一般に、貫通孔の一端に金属ペーストを塗布しておき、該貫通孔の他端から吸引しながら該貫通孔の内面に印刷する方式が採用される。

そして、基体用グリーンシートに枠体用グリーンシートを載せ、加圧と加熱によってセラミック基板を作製し、さらに高温で焼成する。

次いで、チップマウント部１１、フォトダイオードマウント部１２、パッケージ側二次電極領域１３、メタライズ配線部材の露出表面に、ニッケルや銀等をめっきする。

ところで、光分離素子５０をａｂ平面に対して傾斜させて配置している理由の１つは、光分離素子５０での反射光が面発光レーザアレイチップ４０に戻ることを防止し、ひいては面発光レーザアレイチップ４０の各発光部の出力変動を防止するためである。

また、もう１つの理由は、面発光レーザアレイチップ４０から射出された複数のレーザ光それぞれの残部を、光分離素子５０でフォトダイオード６０に向けて反射させるためである。すなわち、光分離素子５０で反射されたレーザ光をモニタ用光束として利用するためである。

しかしながら、光分離素子５０で反射されたレーザ光をモニタ用光束として利用する場合、カバーガラス４１の表面での反射光と裏面での反射光との干渉により、エタロン効果が発生する。

「エタロン効果」とは、透明部材にレーザ光が入射した際、該透明部材の入射面と射出面との距離に応じた多重反射が生じ、これが周波数に応じた光干渉となって波長に対する正弦波を描く現象である。具体的には、発明者の経験に基づくと、例えば１０チャネル以上の多チャネル面発光レーザアレイでは、温度変化による周波数変動が顕著であり、この結果、モニタ用光束の強度に振動が生じ、線形的なモニタ電流を出力することができなくなる。

ここで、比較例の光源装置１４０について説明する。この光源装置１４０は、一例として、図１２に示されるように、レーザモジュール５００と光学モジュール６００とで構成されている。

レーザモジュール５００は、一例として、面発光レーザアレイチップ５１０、該面発光レーザアレイチップ５１０を駆動制御する不図示のレーザ制御装置、面発光レーザアレイチップ５１０、レーザ制御装置が実装されているＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）基板５８０などを有している。面発光レーザアレイチップ５１０は、面発光レーザアレイチップ４０と実質的に同一の構成を有している。

光学モジュール６００は、一例として、第１の部分６１０と第２の部分６３０とから構成されている。第１の部分６１０は、ハーフミラー６１１、集光レンズ６１２、及びフォトダイオード６１３を有している。また、第２の部分６３０は、カップリングレンズ６３１、及び開口板６３２を有している。

第１の部分６１０は、面発光レーザアレイチップ５１０の＋ｚ側であって、面発光レーザアレイチップ５１０から射出されたレーザ光の光路上にハーフミラー６１１が位置するように配置されている。ハーフミラー６１１に入射したレーザ光の一部は−ｙ方向に反射され、集光レンズ６１２を介してフォトダイオード６１３で受光される。フォトダイオード６１３は、モニタ用のフォトダイオードであり、受光光量に応じた信号（光電変換信号）をレーザモジュール５００のレーザ制御装置に出力する。

第２の部分６３０は、第１の部分６１０の＋ｚ側であって、ハーフミラー６１１を透過したレーザ光の光路上にカップリングレンズ６３１が位置するように配置されている。カップリングレンズ６３１は、ハーフミラー６１１を透過したレーザ光を略平行光とする。開口板６３２は、開口部を有し、カップリングレンズ６３１を介したレーザ光を整形する。開口板６３２の開口部を通過したレーザ光が、光源装置１４０から射出されたレーザ光となる。

ここで、面発光レーザアレイチップ５１０から射出されたレーザ光をフォトダイオード６１３に導く光学系を組み込むコストが、この光源装置１４０の高価格化を招く原因となっている。

そこで、この問題を解消するために、本実施形態の光源装置２２００では、パッケージ１０に面発光レーザアレイチップ４０とフォトダイオード６０を集積化する構成が採用されている。

このように、面発光レーザアレイチップとフォトダイオードとがパッケージに集積化されている場合、カバーガラスを含む光分離素子の表面で反射されたモニタ用光束をフォトダイオードに入射させるためには、フォトダイオード６０の受光面の大きさ（面積）と、面発光レーザアレイチップ４０の仮想光軸中心（図１１参照）と該仮想光軸中心から最も離れた位置に位置する発光部（以下では、最離間チャネルとも称する）の中心との距離ｒの関係、及び光分離素子５０のａｂ平面に対する傾斜角度θが非常に重要である。

ここで、面発光レーザアレイチップ４０の「仮想光軸中心」のａｂ平面内における位置（座標）は、例えば図１１において、最も−ａ側のチャネルのａ座標と最も＋ａ側のチャネルのａ座標の平均値、及び最も＋ｂ側のチャネルのｂ座標と最も−ｂ側のチェネルのｂ座標の平均値を算出することで求められる。

すなわち、面発光レーザアレイチップ４０の「仮想光軸中心」は、面発光レーザアレイ２４０の中心である。以下では、この「仮想光軸中心」を、「面発光レーザアレイチップ４０の中心」とも称する。

なお、上記ｒの定義に用いられている、仮想光軸中心から最も離れた位置に位置するチャネルとは、例えば図１１から分かるように、ｖ４又はｖ３７である。

ところで、レーザにはＦＦＰ（ファーフィールドパターン）というレーザ光の広がり角で表される指標がある。ＦＦＰは、レーザから所定距離離れた場所、例えばレーザから１ｍ離れた場所でレーザ光の強度分布を測定したものである。

本実施形態では、比較的狭いＦＦＰである８°以下の面発光レーザを用いている。このようなＦＦＰが狭い面発光レーザは、ＦＦＰが広い面発光レーザと比べて実装のための設計思想が全く異なる。

狭いＦＦＰの面発光レーザでは、射出光の広がりを抑えることができ、結果的に小さな光スポットで書き込みができるようになり、走査光学系を用いたプリンタ、複写機などの光源として好適である。

一方で、ＦＦＰが狭い場合にはフォトダイオードの受光面に入射されるレーザ光が該受光面の中心からずれた際のモニタ電流（フォトダイオードの出力電流）の変化が大きくなる。特に複数チャネルを有する面発光レーザアレイの場合に、この現象は顕著になる。

従って、複数チャネルを有する面発光レーザアレイを光源に用いる場合には、各射出光をフォトダイオードの受光面に精度良く入射させることが非常に重要となる。

なお、ＦＦＰは面発光レーザの発光パワーによって変化するが、本実施形態では、一例として、各面発光レーザを１ｍＷの発光パワーで発光させたときのレーザ光の広がり角をＦＦＰとして採用している。

ここで、面発光レーザアレイチップ４０のａ軸に平行な一辺の長さＡと、該面発光レーザアレイチップ４０が配置されている第１キャビティのａ軸に平行な一辺の長さＢとの比Ｂ／Ａ（図１３参照）は、フォトダイオード６０へのモニタ用光束の入射特性に大きな影響を及ぼす。そこで、後に詳述するように、Ｂ／Ａを制御することで該入射特性を向上させることができる。

また、例えば、Ｂ／Ａを小さくするほど、面発光レーザアレイチップ４０とフォトダイオード６０を近接させることができる。

また、例えば、Ｂ／Ａを小さくするほど、ワイヤーボンディングに用いる金の使用量を格段に少なくすることができる。

また、例えば、Ｂ／Ａを小さくするほど、第１キャビティ内でのチップ実装位置の実装ずれを判別し易くなり、目視検査での実装ずれを見逃すことによる不良品の流出率を格段に減少させることができる。

ところで、本実施形態のように小型のフラットパッケージにフォトダイオードを内蔵させる場合、フォトダイオードとして極力小型のものを用いることが望まれる。

また、発光部から射出された光束は、ＦＦＰの広がり角に応じて広がりながら進行するため、小型のフォトダイオードの受光面には、モニタ用光束（発光部から射出され光分離素子５０で反射された光束）の一部が入射する。以下では、モニタ用光束の光量に対する受光面での受光量を「カップリング効率」と称する。

この場合、モニタ用光束の中心が受光面の中心から離れるにつれてカップリング効率は低下する。また、例えば面発光レーザアレイチップのような複数の発光部を有する発光素子では、発光部毎にカップリング効率は異なる。以下では、｛１００−（カップリング効率の最小値／カップリング効率の最大値）×１００｝を「カップリング効率ばらつき（％）」と称する。

ところで、上記走査制御装置によって、所定のタイミング毎に、フォトダイオードの出力信号に基づいて各発光部のＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）が実施されるが、カップリング効率ばらつきが３０％を超えるとＡＰＣが困難になる。また、小さい面積の受光面を有するフォトダイオードでは、小さなモニタ電流しか得られず、このこともＡＰＣを難しくする一因となる。

ここで、ＡＰＣについて説明する。画像形成装置では、温度変化や経時変化に伴って走査用光束（書込み用光束）の光量が変化し、最終的に出力される画像（出力画像）に濃度むらが発生するおそれがある。そこで、これを抑制するため、通常、光走査装置では、光源から射出される光束の一部をモニタ用光束としてフォトダイオード等のディテクタ（光検出器）で受光し、その結果に基づいて、光源の出力レベルを制御するＡＰＣを実施している。

端面発光レーザを用いた光走査装置では、端面発光レーザから後方に射出される光をモニタし、ＡＰＣを行っていた。

一方、面発光レーザではその構造上、後方への射出光が生じないため、面発光レーザを用いた光走査装置では、面発光レーザから射出された光束の一部を分岐させて光検出器に導き、該光検出器の出力に基づいてＡＰＣを行っていた。

このようなＡＰＣでは、特に本実施形態のように面発光レーザから射出された光束（射出光束）の一部を分岐させてフォトダイオードに導く方式を採用する場合、射出光束のうち大きな割合の光束をフォトダイオードに導くと、書き込み用光束の割合が小さくなって好ましくない。

そこで、フォトダイオードに導く光束をできるだけ小さな割合にすることが考えられるが、この場合、モニタ用光束の光量が小さくなり、小型のフォトダイオードで得られるモニタ電流では効率的で安定したＡＰＣができなくなる。また、書き込み用光束は最大パワーと最小パワーとの比が５〜６倍の範囲であることが多く、このような範囲で小型のフォトダイオードを用いると最小パワーで発光する面発光レーザを正確に制御することは困難である。

ここで、上述の如く、フォトダイオード６０の受光面は、半径Ｒの円形である。この場合、（Ｒ／ｒ）≧４を満たすような比較的大きい受光面を有するフォトダイオード６０及び面発光レーザアレイチップ４０を集積化させる場合には、面発光レーザアレイチップにおける中央の面発光レーザと周囲の面発光レーザとの間でのカップリング効率ばらつきは小さくなるため、カップリング効率ばらつきが問題になることはない。なお、ｒは、上述の如く、面発光レーザアレイチップ４０の中心と最離間チャネルの中心との距離である。

一方、（Ｒ／ｒ）＜４を満たすような比較的小さい受光面を有する小型のフォトダイオード及び面発光レーザアレイチップを集積化させる場合には、カップリング効率ばらつきが問題になる。

この問題を解決するために、発明者らは、以下に示すような鋭意検討を行った。

ここで、図１３に示されるように、面発光レーザアレイチップ４０とフォトダイオード６０のａ軸方向に関する中心間距離をＬ１、面発光レーザアレイチップ４０の＋ｃ側の面（射出面）とフォトダイオード６０の＋ｃ側の面（受光面）との距離をＬ２とする。

ここでは、一例として、ｒ＝０．２２ｍｍ、Ｒ＝０．６ｍｍ、ＦＦＰ≒６．５°、反射膜４５の反射率＝１０％、Ａ=０．９ｍｍ、Ｌ２＝０．４ｍｍ（＝１．８２ｒ）、光分離素子５０のａｂ平面に対する傾斜角度θ＝２０°、面発光レーザアレイチップ４０と光分離素子５０の反射膜４５との距離＝２．６４ｍｍ（＝１２ｒ）とされている。この場合のＢ／ＡとＬ１との関係が図１４にグラフで示されている。

ここで、パッケージ１０において、フォトダイオードマウント部１２をチップマウント部１１側へ近づけた構造とする場合、パッケージ側二次電極領域１３の幅を少なくとも０．３Ａほど確保する必要がある。パッケージ側二次電極領域１３の幅がこれ以上狭くなると、ワイヤーボンディングにおいてキャピラリーがフォトダイオード６０に干渉する可能性が高くなるからである。このような制約がある場合に、Ｂの大きさを小さくしてＢ／Ａを小さくすることでＬ１の値を小さくできること、すなわち面発光レーザアレイチップ４０及びフォトダイオード６０をより小さいスペースに集積化できることが図１４から分かる。

しかしながら、Ｂ／Ａが１．２よりも小さいと、すなわちＬ１が１０ｒよりも小さいと面発光レーザアレイチップ４０をチップマウント部１１にダイボンドする際に面発光レーザアレイチップ４０の端面からはみ出している導電性ペーストが、第１キャビティの側面に接触するおそれがある。導電性ペーストが第１キャビティの側面に接触すると、その導電性ペーストがパッケージ側二次電極領域１３にまで這い上がり、接続端子間での短絡（ショート）の原因となる。

そこで、光源装置２２００では、一例として、（Ｒ／ｒ）＜４が成立する場合に、Ｂ／Ａ≧１．２（Ｌ１≧１０ｒ）が成立するように、Ａ及びＢの値が設定されている。

図１５には、Ｌ１とカップリング効率ばらつきとの関係がグラフで示されている。ＡＰＣを安定して行うことができるのは、カップリング効率ばらつきが３０％以下の場合であることを考慮すると、図１５から分かるように、Ｌ１を１３ｒ以下にすることが好ましい。Ｌ１が１３ｒを超えるとカップリング効率ばらつきが３０％を超えることになるが、図１４及び図１５から、３０％を超えないＢ／Ａの範囲は２．０以下であるということが分かる。

そこで、光源装置２２００では、一例として、（Ｒ／ｒ）＜４が成立する場合に、１０ｒ≦Ｌ１≦１３ｒが成立するように、Ａ及びＢの値が設定されている。

また、本実施形態の面発光レーザアレイチップ４０のチャネル数は、４０であり、４０個のチャネルに対応する接続端子も４０個ある。そして、対応するチャネルと接続端子とが金ワイヤーを用いてボンディングされるが、金ワイヤーは１つのパッケージ１０に対して４０本必要なので金の消費量が多くなる。

ここで用いられる金ワイヤーの太さは例えば２０μｍである。図１６には、１つのパッケージ１０（４０チャネル分）でのワイヤーボンディングで使用される金ワイヤーの長さ（使用量）とＢ／Ａとの関係が示されている。図１６から、Ｂ／Ａの値が２．０以下では、その金の使用量が非常に小さくなることが分かる。特に、Ｂ／Ａ＝２．７６という値を持つ、面発光レーザアレイチップとフォトダイオードが集積化されていない比較例の光源装置との比較では、金の使用量はほぼ半分程度になることが分かる。

また、Ｂ／Ａの値が２．０以下では、面発光レーザアレイチップ４０のサイズに対して、チップマウント部１１が小さくなることで、チップマウント部１１の中心にダイボンドされた面発光レーザアレイチップ４０の実装ずれを、目視によって判別し易くなる。チップマウント部１１の中心に面発光レーザアレイチップ４０を実装する場合、その実装ずれは本実施形態のパッケージ１０であれば８０μｍまで許容されるところ、目視による実装ずれを見逃したことによる不良品の流出率は、Ｂ／Ａが２．７６の場合は７％であるのに対し、Ｂ／Ａが２．０以下の場合は０．８％であり、実装ずれが格段に判別し易くなることが分かる。

そこで、光源装置２２００では、一例として、（Ｒ／ｒ）＜４が成立する場合に、Ｂ／Ａ≦２．０以下となるように、Ａ及びＢの値が設定されている。

また、図１５から分かるように、カップリング効率ばらつきを低減させる観点からは、Ｌ１はできるだけ小さい方が良い。しかしながら、フォトダイオード６０を面発光レーザアレイチップ４０に近づけ過ぎると、フォトダイオード６０がフォトダイオードマウント部１２から内側にはみ出し、フォトダイオード６０をダイボンドしている導電性ペーストがパッケージ側二次電極領域１３を底面とする第２キャビティ内へと進入し、接続端子間で短絡のおそれがある。

本実施形態の光源装置２２００において、Ｌ１＝２．２ｍｍ（＝１０ｒ）、Ｌ２＝０．４ｍｍ（＝１．８２ｒ）、面発光レーザアレイチップ４０と光分離素子５０の反射膜４５との距離を２．６ｍｍ（＝１１．８ｒ）としたときの、面発光レーザアレイチップ４０を、仮想光軸中心が第１キャビティの中心（チップマウント部１１の中心）からフォトダイオード６０側にずれた状態で実装した場合のずれ量と、カップリング効率ばらつきとの関係が図１７にグラフで示されている。

図１７から、面発光レーザアレイチップ４０を第１キャビティの中心からフォトダイオード６０側へ０．１５ｒ以上ずらして実装することでＬ１の値を小さくでき、かつカップリング効率ばらつきを小さくできることが分かる。また、ずれ量が０．４ｒ以上になるとその効果が横ばいとなり、面発光レーザアレイチップ４０をダイボンドする際に面発光レーザアレイチップ４０の端面からはみ出している導電性ペーストが、第１キャビティの側面に接触するおそれがある。導電性ペーストが第１キャビティの側面に接触すると、その導電性ペーストがパッケージ側二次電極領域１３にまで這い上がり、接続端子間での短絡の原因となる。

そこで、光源装置２２００では、一例として、（Ｒ／ｒ）＜４が成立する場合に、面発光レーザアレイチップ４０が第１キャビティの中心からフォトダイオード６０側へ０．１５ｒ〜０．４ｒずらして実装されている。

また、本実施形態の光源装置２２００において、Ｂ／Ａ＝１．６、Ｌ１＝２．２ｍｍ（＝１０ｒ）、Ｌ２＝０．４ｍｍ（＝１．８２ｒ）、光分離素子５０のａｂ平面に対する傾斜角＝２０°、フォトダイオード６０（受光面の中心）の、フォトダイオードマウント部１２の中心からのずれ量を５０μｍとしたときの、面発光レーザアレイチップ４０の中心と光分離素子５０の反射膜４５とのｃ軸方向に関する距離Ｌ３と、カップリング効率ばらつきとの関係が図１８にグラフで示されている。図１８から分かるように、カップリング効率ばらつきを低減する観点からは、Ｌ３は、例えば１．７６ｍｍ（＝８ｒ）〜３．７４ｍｍ（＝１７ｒ）であることが好ましい。なお、図１８に示される曲線は、１２．５ｒで極小値をとる略放物線である。

そこで、光源装置２２００では、一例として、（Ｒ／ｒ）＜４が成立する場合に、Ｌ３が８ｒ〜１７ｒに設定されている。

また、本実施形態の光源装置２２００において、Ｂ／Ａ＝１．６、Ｌ１＝２．２ｍｍ（＝１０ｒ）、Ｌ２＝０．４ｍｍ（＝１．８２ｒ）、面発光レーザアレイチップ４０と光分離素子５０の反射膜４５との距離を２．６ｍｍ（＝１１．８ｒ）、フォトダイオード６０（受光面の中心）の、フォトダイオードマウント部１２の中心からのずれ量を５０μｍとしたときの、面発光レーザアレイチップ４０の＋ｃ側の面（射出面）とフォトダイオード６０の＋ｃ側の面（受光面）とのｃ軸方向に関する距離Ｌ２とカップリング効率ばらつきとの関係が図１９にグラフで示されている。図１９から分かるように、カップリング効率ばらつきを低減する観点からは、Ｌ２は、例えば０．２２ｍｍ（＝ｒ）〜０．７２６ｍｍ（＝３．３ｒ）であることが好ましい。なお、図１９に示される曲線は、２ｒで極小値をとる略放物線である。

そこで、光源装置２２００では、一例として、（Ｒ／ｒ）＜４が成立する場合に、Ｌ２がｒ〜３．３ｒに設定されている。

また、本実施形態の光源装置において、Ｂ／Ａ＝１．６、Ｌ１＝２．２ｍｍ（＝１０ｒ）、Ｌ２＝０．４ｍｍ（＝１．８２ｒ）、面発光レーザアレイチップ４０と光分離素子５０の反射膜４５との距離を２．６ｍｍ（＝１１．８ｒ）、フォトダイオード６０（受光面の中心）の、フォトダイオードマウント部１２の中心からのずれ量を５０μｍとしたときの、光分離素子５０のａｂ平面に対する傾斜角度とカップリング効率ばらつきとの関係が図２０に示されている。図２０から分かるように、カップリング効率ばらつきを低減する観点からは、光分離素子５０の傾斜角度θは、例えば１４°〜２３°であることが好ましい。なお、図２０に示される曲線は、１８．５°で極小値をとる略放物線である。

そこで、光源装置２２００では、一例として、（Ｒ／ｒ）＜４が成立する場合に、光分離素子５０の傾斜角度θは、１４°〜２３°に設定されている。

また、本実施形態の光源装置において、Ｂ／Ａ＝１．６、Ｌ１＝２．２ｍｍ（＝１０ｒ）、Ｌ２＝０．４ｍｍ（＝１．８２ｒ）、面発光レーザアレイチップ４０と光分離素子５０の反射膜４５との距離を２．６ｍｍ（＝１１．８ｒ）、フォトダイオード６０（受光面の中心）の、フォトダイオードマウント部１２の中心からのずれ量を５０μｍとしたときの、光分離素子５０の傾斜角度θの基準角度（ここでは１８．５°）からのずれ量であるθずれ量と各チャネルに対応するカップリング効率との関係、及びθずれ量とカップリング効率ばらつきとの関係が図２１（Ａ）に表で示されている。また、θずれ量とカップリング効率ばらつきとの関係が図２１（Ｂ）にグラフで示されている。図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）から分かるように、θずれ量が大きいほどカップリング効率ばらつきが大きくなることが分かる。なお、図２１（Ａ）では、４０チャネルのうち１０チャネル分のデータが表示され、その他の３０チャネル分のデータは省略されている。図２１（Ａ）におけるｃｈ１〜ｃｈ４０は、図１１におけるｖ１〜ｖ４０に個別に対応している。

そこで、光源装置２２００では、光分離素子５０の傾斜角度θは、１７°〜２０°に設定されることが好ましく、１８．５°に設定されることがより好ましい。

以上説明した本実施形態の光源装置２２００は、基板に垂直な方向に光を射出する複数の発光部を有する、平面形状が正方形の面発光レーザアレイチップ４０と、該面発光レーザアレイチップ４０からの複数の光の光路上に配置され、前記複数の光それぞれの一部を透過させ、残部を入射方向に交差する方向に反射させる光分離素子５０と、該光分離素子５０で反射された光を受光する、円形の受光面を有するフォトダイオード６０と、面発光レーザアレイチップ４０及びフォトダイオード６０が実装されるパッケージ１０と、を備えている。複数の発光部それぞれから射出される光のファーフィールドパターンにおける広がり角は、８°以下である。そして、面発光レーザアレイチップ４０は、その一辺がパッケージ１０に設けられた平面形状が正方形の第１キャビティの一辺に平行になるように第１キャビティに配置されている。面発光レーザアレイチップ４０及びフォトダイオード６０は、第１キャビティの前記一辺に平行な方向に離間している。さらに、面発光レーザアレイチップ４０の基板に平行な面内における中心と該中心から最も離れた位置に位置する発光部の中心との距離ｒ及びフォトダイオード６０の受光面の半径ＲについてＲ／ｒ＜４が成立し、かつ面発光レーザアレイチップ４０の前記一辺の長さＡ及び第１キャビティの前記一辺の長さＢについてＢ／Ａ≦２が成立する。

この場合、フォトダイオード６０の受光面の大きさが面発光レーザアレイチップ４０の大きさに対して比較的小さくても、フォトダイオード６０と面発光レーザアレイチップ４０とを近接させた状態でフォトダイオード６０での出力ばらつき（カップリング効率ばらつき）を抑制できる。この結果、ＡＰＣを安定して精度良く行うことができる。

逆に言うと、面発光レーザアレイチップ４０及び小型のフォトダイオード６０を、該フォトダイオード６０での出力ばらつきが抑制されるようにパッケージ１０の限られたスペースに実装することができる。

結果として、光源装置２２００では、フォトダイオード６０での出力ばらつきが抑制されるように面発光レーザアレイチップ４０とフォトダイオード６０とを集積化させることができる。

また、光源装置２２００では、Ｂ／Ａ≧１．２が成立する。この場合、面発光レーザアレイチップ４０を第１キャビティ内に実装（ダイボンド）する際に面発光レーザアレイチップ４０の端面からはみ出している導電性ペーストが、第１キャビティの側面に接触することを防止できる。なお、導電性ペーストが第１キャビティの側面に接触すると、その導電性ペーストが第１キャビティから出て、接続端子間での短絡（ショート）の原因となる。

すなわち、光源装置２２００では、面発光レーザアレイチップ４０とフォトダイオード６０との中心間距離Ｌ１について１０ｒ≦Ｌ１≦１３ｒが成立している。

また、上述の如く、光源装置２２００では、面発光レーザアレイチップ４０からの各射出光の一部をフォトダイオードの受光面の中央に精度良く入射させることができる。そして、面発光レーザアレイチップ４０からの各射出光のファーフィールドパターンにおける広がり角は、８°以下に設定されている。

この場合、モニタ電流（フォトダイオード６０の出力電流）の変化を抑制しつつ小さな光スポットを例えば感光体ドラムに照射することができる。

また、光分離素子５０の、前記複数の光が入射される入射面は、基板に対して１４°〜２３°傾斜しているため、フォトダイオード６０での出力ばらつきを更に抑制することができる。

また、面発光レーザアレイチップ４０の中心は、第１キャビティの中心からフォトダイオード６０側に０．１５ｒ〜０．４ｒずれているため、フォトダイオード６０での出力ばらつきを更に抑制することができ、かつ面発光レーザアレイチップ４０を第１キャビティ内に実装（ダイボンド）する際に面発光レーザアレイチップ４０の端面からはみ出している導電性ペーストが第１キャビティの側面に接触することを防止できる。

また、光源装置２２００では、前記面発光レーザアレイチップ及び前記受光素子の中心間距離Ｌ１について１０ｒ≦Ｌ１≦１３ｒが成立している場合、面発光レーザアレイチップ４０と光分離素子５０との距離Ｌ３について８ｒ≦Ｌ３≦１７ｒが成立しているため、フォトダイオード６０での出力ばらつきを更に抑制することができる。

また、光源装置２２００では、前記面発光レーザアレイチップ及び前記受光素子の中心間距離Ｌ１について１０ｒ≦Ｌ１≦１３ｒが成立している場合、面発光レーザアレイチップ４０の射出面とフォトダイオード６０の受光面との前記基板に垂直な方向に関する距離Ｌ２についてｒ≦Ｌ２≦３．３ｒが成立しているため、フォトダイオード６０での出力ばらつきを更に抑制することができる。

また、光分離素子５０は、前記複数の光が入射される入射端に反射膜４５を有し、該反射膜４５での反射率は、前記複数の光それぞれの波長に対して３％〜１５％であるため、フォトダイオード６０でのＳ／Ｎ比の低下を防止でき、かつ光分離素子５０を透過するレーザ光の光量が小さくなることを防止できる。

また、光源装置２２００では、面発光レーザアレイチップ４０及びフォトダイオード６０の設置スペースを小さくできるため、結果的にパッケージ１０の小型化、ひいては装置の小型化を図ることができる。

また、光走査装置２０１０は、光源装置２２００と、該光源装置２２００からの光を偏向する光偏向器２１０４と、該光偏向器２１０４により偏向された光を各感光体ドラムの表面（被走査面）上に導く走査光学系と、を備えている。

この場合、各感光体ドラムの表面を安定して精度良く走査することができる。

また、カラープリンタ２０００は、複数の感光体ドラム（像担持体）と、該複数の感光体ドラムを画像情報に応じて変調された光によって走査する光走査装置２０１０と、を備えている。

この場合、最終的に出力されるカラー画像の品質を安定して向上させることができる。

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、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。

なお、上記実施形態の光源装置２２００の構成は、適宜変更可能である。

例えば、光源装置２２００が有する各構成部材のパラメータの数値及び範囲は、適宜変更可能である。
また、光源装置２２００では、面発光レーザアレイチップの平面形状は、正方形とされているが、矩形とされても良い。

また、光源装置２２００では、第１キャビティの平面形状は、正方形とされているが、矩形とされても良い。

また、パッケージの構成は、適宜変更可能である。上記実施形態では、例えばキャビティ領域を構成する段付き凹部の段数が４段とされているが、１段〜３段、５段以上とされても良い。

また、上記実施形態では、光源装置２２００は、４つの感光体ドラムに個別に対応して４つ設けられているが、これに限らない。

また、面発光レーザアレイチップにおける複数の発光部の配列は、上記実施形態で説明したもの（図１１参照）に限られない。要は、面発光レーザアレイの複数の発光部は、副走査対応方向（ｂ軸方向）の位置が互いに異なるように２次元配列されていることが好ましい。例えば、マトリクス状に配置された複数の発光部を有する面発光レーザアレイチップを射出方向（ｃ軸方向）周りに回転させて配置しても良い。

また、上記実施形態では、カバーガラスの入射面に反射膜が形成され、カバーガラスの射出面に反射防止膜が形成されているが、逆でも良い。

また、上記実施形態では、カバーガラスに反射膜及び反射防止膜が形成されているが、反射膜及び反射防止膜の少なくとも一方が形成されていなくても良い。

また、上記実施形態では、光分離素子５０は、リッド２０の開口２０ｃを覆うためのカバーガラス４１と、該カバーガラス４１に形成された反射膜４５及び反射防止膜４６とを含んで構成されているが、これに限られない。例えば、面発光レーザアレイと、リッドの開口を覆うためのカバーガラスとの間のレーザ光の光路上に、例えばハーフミラー等のビームスプリッタ、透明ガラス板、反射膜及び反射防止膜の少なくとも一方が形成された透明ガラス板などを配置しても良い。要は、面発光レーザアレイチップからの複数のレーザ光の光路上に、該複数のレーザ光それぞれの一部を透過させ、残部を反射させる光学素子が配置されていれば良い。

また、上記実施形態では、面発光レーザの発振波長が７８０ｎｍ帯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く、６５０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、１．３μｍ及び１．５μｍ帯など、異なる活性層材料を用いた他の波長帯であっても良い。また、基板もＧａＡｓ以外の基板を用いても良い。また、感光体の特性に応じて、発光部の発振波長を変更しても良い。

また、上記面発光レーザアレイチップは、画像形成装置以外の用途にも用いることができる。その場合には、発振波長は、その用途に応じて、６５０ｎｍ帯、７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、１．３μｍ帯、１．５μｍ帯等の波長帯であっても良い。この場合に、活性層を構成する半導体材料は、発振波長に応じた混晶半導体材料を用いることができる。例えば、６５０ｎｍ帯ではＡｌＧａＩｎＰ系混晶半導体材料、９８０ｎｍ帯ではＩｎＧａＡｓ系混晶半導体材料、１．３μｍ帯及び１．５μｍ帯ではＧａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）系混晶半導体材料を用いることができる。

また、上記実施形態では、受光素子として、フォトダイオード６０が採用されているが、これに限らず、例えばフォトトランジスタなどを採用しても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタ２０００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良い。

例えば、媒体が、ＣＴＰ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｔｏ Ｐｌａｔｅ）として知られている印刷版であっても良い。つまり、光走査装置２０１０は、印刷版材料にレーザアブレーションによって直接画像形成を行い、印刷版を形成する画像形成装置にも好適である。

また、例えば、媒体が、いわゆるリライタブルペーパーであっても良い。これは、例えば紙や樹脂フィルム等の支持体上に、以下に説明するような材料が記録層として塗布されている。そして、レーザ光による熱エネルギ制御によって発色に可逆性を与え、表示／消去を可逆的に行うものである。

透明白濁型リライタブルマーキング法とロイコ染料を用いた発消色型リライタブルマーキング法があり、いずれも適用できる。

透明白濁型は、高分子薄膜の中に脂肪酸の微粒子を分散したもので、１１０℃以上に加熱すると脂肪酸の溶融により樹脂が膨張する。その後、冷却すると脂肪酸は過冷却状態になり液体のまま存在し、膨張した樹脂が固化する。その後、脂肪酸が固化収縮して多結晶の微粒子となり樹脂と微粒子間に空隙が生まれる。この空隙により光が散乱されて白色に見える。次に、８０℃から１１０℃の消去温度範囲に加熱すると、脂肪酸は一部溶融し、樹脂は熱膨張して空隙を埋める。この状態で冷却すると透明状態となり画像の消去が行われる。

ロイコ染料を用いたリライタブルマーキング法は、無色のロイコ型染料と長鎖アルキル基を有する顕消色剤との可逆的な発色及び消色反応を利用している。レーザ光により加熱されるとロイコ染料と顕消色剤が反応して発色し、そのまま急冷すると発色状態が保持される。そして、加熱後、ゆっくり冷却すると顕消色剤の長鎖アルキル基の自己凝集作用により相分離が起こり、ロイコ染料と顕消色剤が物理的に分離されて消色する。

また、媒体が、紫外光を当てるとＣ（シアン）に発色し、可視光のＲ（レッド）の光で消色するフォトクロミック化合物、紫外光を当てるとＭ（マゼンタ）に発色し、可視光のＧ（グリーン）の光で消色するフォトクロミック化合物、紫外光を当てるとＹ（イエロー）に発色し、可視光のＢ（ブルー）の光で消色するフォトクロミック化合物が、紙や樹脂フィルム等の支持体上に設けられた、いわゆるカラーリライタブルペーパーであっても良い。

これは、一旦紫外光を当てて真っ黒にし、Ｒ・Ｇ・Ｂの光を当てる時間や強さで、Ｙ・Ｍ・Ｃに発色する３種類の材料の発色濃度を制御してフルカラーを表現し、仮に、Ｒ・Ｇ・Ｂの強力な光を当て続ければ３種類とも消色して真っ白にすることもできる。

このような光エネルギ制御によって発色に可逆性を与えるものも上記実施形態と同様な光走査装置を備える画像形成装置として実現できる。

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、上記光源装置は、画像形成装置以外の用途にも用いることができる。その場合には、発振波長は、その用途に応じて、６５０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、１．３μｍ帯、１．５μｍ帯等の波長帯であっても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタ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く、単色のプリンタであっても良い。

１０…パッケージ、４０…面発光レーザアレイチップ、５０…光分離素子（光学素子）、６０…受光素子（フォトダイオード）、２１０４…ポリゴンミラー（光偏向器）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、ｖ１〜ｖ４０…発光部。

特開２００７−３０００３１号公報

Claims (10)

1. 基板に垂直な方向に光を射出する複数の発光部を有する、平面形状が矩形又は正方形の面発光レーザアレイチップと、
   前記面発光レーザアレイチップからの複数の光の光路上に配置され、前記複数の光それぞれの一部を透過させ、残部を入射方向に交差する方向に反射させる光学素子と、
   前記光学素子で反射された光を受光する、円形の受光面を有する受光素子と、
   前記面発光レーザアレイチップ及び前記受光素子が実装されるパッケージと、を備え、
   前記面発光レーザアレイチップは、その一辺が前記パッケージに設けられた平面形状が矩形又は正方形のキャビティの一辺に平行になるように前記キャビティに配置され、
   前記複数の発光部それぞれから射出される光のファーフィールドパターンにおける広がり角は、８°以下であり、
   前記面発光レーザアレイチップ及び前記受光素子は、前記キャビティの前記一辺に平行な方向に離間しており、
   前記面発光レーザアレイチップの前記基板に平行な面内における中心と該中心から最も離れた位置に位置する前記発光部の中心との距離ｒ及び前記受光面の半径ＲについてＲ／ｒ＜４が成立し、かつ前記面発光レーザアレイチップの前記一辺の長さＡ及び前記キャビティの前記一辺の長さＢについてＢ／Ａ≦２．０が成立する光源装置。
2. Ｂ／Ａ≧１．２が成立することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記光学素子の、前記複数の光が入射される入射面は、前記基板に平行な平面に対して１４°〜２３°傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
4. 前記面発光レーザアレイチップの中心は、前記キャビティの中心から前記受光素子側に０．１５ｒ〜０．４ｒずれていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源装置。
5. 前記面発光レーザアレイチップ及び前記受光素子の中心間距離Ｌ１について１０ｒ≦Ｌ１≦１３ｒが成立している場合、前記面発光レーザアレイチップの射出面と前記受光面との前記基板に垂直な方向に関する距離Ｌ２についてｒ≦Ｌ２≦３．３ｒが成立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装置。
6. 前記面発光レーザアレイチップ及び前記受光素子の中心間距離Ｌ１について１０ｒ≦Ｌ１≦１３ｒが成立している場合、前記面発光レーザアレイチップと前記光学素子との距離Ｌ３について８ｒ≦Ｌ３≦１７ｒが成立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装置。
7. 前記光学素子は、前記複数の光が入射される入射端に反射膜を有し、
   前記反射膜での反射率は、前記複数の光それぞれの波長に対して３％〜１５％であ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装置。
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１〜７のいずれか一項に記載の光源装置と、
   前記光源装置からの光を偏向する光偏向器と、
   前記光偏向器により偏向された光を前記被走査面上に導く走査光学系と、を備える光走査装置。
9. 少なくとも１つの像担持体と、
   前記少なくとも１つの像担持体を画像情報に応じて変調された光によって走査する請求項８に記載の光走査装置と、を備える画像形成装置。
10. 前記少なくとも１つの像担持体は複数の像担持体であり、
    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。