JP5526738B2 - 発光装置、マルチビーム光源装置、マルチビーム走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置、マルチビーム光源装置、マルチビーム走査装置及び画像形成装置に関する。

昨今、多色画像形成装置においては、各色に対応した感光体ドラムを転写体の搬送方向に沿って配列し、各色の画像形成ステーションで形成したトナー像を重ね合わせることで、１パスでカラー画像が形成することができる等、高速化が年々進んでいる。この高速化の進展により、オンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷分野にも用いられるようになり、より高精細な画像品質が求められている。

このような多色画像形成装置における光走査装置として、マルチビーム走査装置が提案されている。マルチビーム走査装置は、複数のビームにより被走査面上を一括で走査し、隣接する複数のラインを同時に記録することができる。

そして、マルチビーム走査装置の発光素子として、例えば面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER、以下「面発光レーザ」という場合がある。）素子を２次元に配列した２次元発光素子アレイを用い、一括走査によって複数ラインを同時に形成する方式が提案されている（例えば特許文献１参照）。２次元発光素子アレイを用いることで、数十ビーム以上にまで発光素子を増やすことができる。そのため、感光体上での副走査ピッチを記録密度の１／ｎにすることができ、単位画素をｎ×ｍの複数ドットのマトリクス構成とすることにより、より高精細な画像記録を行うことができる。また、特許文献２に、上記のような２次元発光素子アレイをマルチビーム走査装置に用いた例が開示されている。

ところが、このような２次元発光素子アレイをマルチビーム走査装置に用いる場合において、以下のような問題があった。

複数のレーザ素子等の発光素子を有する発光素子アレイでは、ある発光素子から出射された光ビームがレンズやガラスで反射され、反射された反射光が他の発光素子にいわゆる「戻り光」として戻ってくることがある。このような戻り光が他の発光素子に入射すると、その発光素子ではクロストークが生ずる不具合、あるいは光量が変動する不具合が発生することがある。光量が変動する不具合については、ｎｓｅｃオーダーで発生するものから、ｍｓｅｃオーダーで発生するようなものまで、様々な速さのものがある。

従来、面発光レーザを発光素子として用いる場合には、もともと面発光レーザの光ビームが出射される面である出射面側のミラーの反射率が高いことから、戻り光が入射して生ずる不具合はあまり起こらないものと考えられていた。従って、１つの面発光レーザ素子よりなる発光装置における戻り光に対する対策は、戻り光が少なくなるようにカバーガラス等のカバー部材に反射防止膜を設ける程度であった。しかしながら、実際には、複数の面発光レーザ素子が２次元に配列された２次元発光素子アレイでは、反射防止膜で反射されたわずかな戻り光（０．１％）が近隣の素子に入射することで、光量の変動が生じることがある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、パッケージに収容された発光素子アレイの各発光素子から出射された光ビームの戻り光が、近隣の発光素子に入射して及ぼす影響を低減できる発光装置を提供する。

第１の発明に係る発光装置は、同一平面に配列するように設けられ、各々が前記平面の一方の側に光ビームを出射する複数の発光素子を有する発光素子アレイと、一方の面に形成された、前記発光素子アレイを固定するための固定部と、前記発光素子アレイに接続されるリード端子とを備え、前記発光素子アレイの前記光ビームを出射する側の面である出射面と反対面を前記固定部に対向させた状態で、前記発光素子アレイが前記固定部に固定されたパッケージと、前記発光素子アレイの前記出射面側に設けられ、前記発光素子アレイを保護する透明なカバー部材とを有し、前記カバー部材は、一の発光素子から出射された光ビームが前記カバー部材に反射された反射光が、前記一の発光素子に隣接する発光素子に入射する方向と、前記平面に垂直な方向との角度が、所定の角度以上になるように設けられ、前記リード端子は、ボンディングワイヤにより前記発光素子アレイの電極端子に接続されるものであり、前記カバー部材は、前記発光素子アレイに対向する領域で、前記出射面に近接するように設けられており、前記発光素子アレイに対向する領域以外の領域で、前記リード端子を前記電極端子に接続する前記ボンディングワイヤと接触しないように設けられたことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明に係る発光装置において、前記所定の角度は、１０°であることを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明に係る発光装置において、前記一の発光素子と前記一の発光素子に隣接する発光素子との距離をＰとし、前記発光素子アレイの前記出射面と、前記カバー部材の前記光ビームを反射する反射面との距離をＺとするとき、Ｚ≦Ｐ／（２ｔａｎ１０°）の条件を満たすことを特徴とする。

第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明に係る発光装置において、前記カバー部材は、前記発光素子アレイの電極端子と前記リード端子とを接続する電極配線が形成されたことを特徴とする。

第５の発明は、第１から第３のいずれかの発明に係る発光装置において、前記カバー部材は、前記発光素子アレイの前記出射面上に透明樹脂で形成されたことを特徴とする。

第６の発明は、第５の発明に係る発光装置において、前記カバー部材は、全体が透明樹脂で形成されており、前記パッケージの一部は、前記カバー部材と一体に、前記透明樹脂で形成されたことを特徴とする。

第７の発明に係るマルチビーム光源装置は、第１から第６のいずれかの発明に係る発光装置を搭載したことを特徴とする。

第８の発明に係るマルチビーム走査装置は、第７の発明に係るマルチビーム光源装置と、前記マルチビーム光源装置から出射された複数の光ビームを偏向する偏向手段と、偏向された前記光ビームを被走査面に結像する結像光学系とを備えることを特徴とする。

第９の発明に係る画像形成装置は、第８の発明に係るマルチビーム走査装置と、前記複数の光ビームにより静電潜像を形成する像担持体と、前記像担持体により形成された前記静電潜像をトナーにより顕像化する現像手段と、前記現像手段により現像されたトナー像を記録紙に転写する転写手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、光ビームを出射する発光装置において、パッケージに収容された発光素子アレイの各発光素子から出射された光ビームの戻り光が、近隣の発光素子に入射して及ぼす影響を低減できる。

第１の実施の形態に係るマルチビーム光源装置の概略の構成を模式的に示す斜視図である。 第１の実施の形態に係るマルチビーム光源装置の分解斜視図である。 図２に示すマルチビーム光源装置を裏面側から見たときの制御基板とベース部材の組み付け部分を示す分解斜視図である。 図２に示すマルチビーム光源装置の主走査方向の断面を示す図である。 第１の実施の形態に係るマルチビーム光源装置に含まれる面発光型半導体レーザアレイの構成を模式的に示す分解斜視図である。 第１の実施の形態に係る面発光型半導体レーザアレイの詳細な構成を示す平面図である。 図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 カバー部材が実装される前のパッケージの構成を示す平面図である。 カバー部材の構成を示す平面図である。 カバー部材が実装される際の構造を示す断面図である。 チップがパッケージに実装された後におけるチップの周辺を拡大して示す断面図である。 カバー部材がチップの表面（出射面）に密着するように、カバー部材を設計し、固定した例を示す拡大断面図である。 第１の実施の形態に係る面発光型半導体レーザアレイのチップにおける発光素子の配列パターンを示す図である。 面発光型半導体レーザアレイのチップの周辺において光ビームが出射される様子及びカバー部材で反射される様子を示す断面図である。 発光素子の光出力の時間依存性を模式的に示すグラフである。 シミュレーションを行って得たエタロン構造の反射スペクトルを示すグラフである。 入射角が０°及び１０°の条件でシミュレーションを行って得た反射スペクトルを示すグラフである。 様々な対向距離Ｚで対向するチップとカバー部材との間における正反射光の光路を説明するための図である。 面発光型半導体レーザアレイのチップの周辺において光ビームが出射される様子及びカバー部材で反射される様子を示す図である。 従来の面発光型半導体レーザアレイの構成を模式的に示す分解斜視図である。 従来の面発光型半導体レーザアレイの詳細な構成を示す平面図である。 図２１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 第１の実施の形態の第１の変形例に係る面発光型半導体レーザアレイの詳細な構成を示す平面図である。 図２３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 カバー部材及び補強部材が実装される前のパッケージの構成を示す平面図である。 カバー部材の構成を示す平面図である。 補強部材の構成を示す平面図である。 カバー部材及び補強部材が実装される際の構造を示す断面図である。 第１の実施の形態の第２の変形例に係る面発光型半導体レーザアレイの詳細な構成を示す平面図である。 図２９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 カバー部材及び補強部材が実装される前のパッケージの構成を示す平面図である。 補強部材の構成を示す平面図である。 カバー部材及び補強部材を実装する各工程における構造を示す断面図である。 カバー部材及び補強部材を実装する各工程における構造を示す断面図である。 カバー部材及び補強部材を実装する各工程における構造を示す断面図である。 カバー部材及び補強部材を実装する各工程における構造を示す断面図である。 カバー部材及び補強部材を実装する各工程における構造を示す断面図である。 カバー部材及び補強部材を実装する各工程における構造を示す断面図である。 カバー部材及び補強部材を実装する各工程における構造を示す断面図である。 第１の実施の形態の第３の変形例に係る面発光型半導体レーザアレイの詳細な構成を示す平面図である。 図４０のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 カバー部材を形成する各工程における構造を示す断面図である。 カバー部材を形成する各工程における構造を示す断面図である。 カバー部材を形成する各工程における構造を示す断面図である。 第２の実施の形態に係るマルチビーム走査装置の構成を示す斜視図である。 副走査断面における光線の経路を示す図である。 第３の実施の形態に係る画像形成装置の構成を模式的に示す断面図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
（第１の実施の形態）
図１から図２２を参照し、第１の実施の形態に係る面発光型半導体レーザアレイ及びその面発光型半導体レーザアレイを搭載したマルチビーム光源を説明する。

図１は、マルチビーム光源装置の概略の構成を模式的に示す斜視図である。

図１に示すように、マルチビーム光源装置１０７は、面発光型半導体レーザアレイ２０１、カップリングレンズ２０２、アパーチャミラー２０３、収束レンズ２０４、光検知センサ２１０、制御基板２０６及び光束分割プリズム１０８から構成される。

なお、面発光型半導体レーザアレイは、本発明における発光装置に相当する（以下の変形例及び実施の形態においても同様）。

カップリングレンズ２０２は、面発光型半導体レーザアレイ２０１から出射される複数の光ビームを平行光束にするように調整される。すなわち、面発光型半導体レーザアレイ２０１から出射される複数の光ビームは、カップリングレンズ２０２のＸ、Ｙ、Ｚ方向の配置を調整することによって、カップリングレンズ２０２の光軸に直交する面内（ＹＺ平面）において、光軸に対して各発光素子が対称に配列するように調整される。このように調整された状態で、光ビームが出射される。

アパーチャミラー２０３は板状に形成され、面発光型半導体レーザアレイ２０１側の面を反射面となし、光軸と直交する面から主走査方向に所定角度、例えば４５°傾けられて配備される。アパーチャミラー２０３の中央部には、面発光型半導体レーザアレイ２０１から出射される光束の径よりも小さい径の開口が設けられる。面発光型半導体レーザアレイ２０１から出射され、アパーチャミラー２０３の開口を通過した光束は、図示していないポリゴンミラーへと向かう。一方、アパーチャミラー２０３の開口を通過せず反射された周辺光は、収束レンズ２０４を介して光検知センサ２１０に導かれる。面発光型半導体レーザアレイ２０１から出射される光ビームの図示していないポリゴンミラー各面による走査を開始した後、画像領域に至るまでの時間を利用して、面発光型半導体レーザアレイ２０１の各発光素子（面発光レーザ素子）を順次点灯する。そして各々のビーム強度を検出し、基準値と比較して、各発光素子の出力が所定値となるように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。

なお、本実施の形態では、光検知センサ２１０を面発光型半導体レーザアレイ２０１を実装する制御基板２０６上に実装し、外部ノイズ等による検出信号への影響がないようにしている。

制御基板２０６には、発光素子の発光出力を一定に保持するパワー制御回路及び画像情報に応じて発光素子を各々変調する駆動回路が形成されている。制御基板２０６は、カップリングレンズ２０２とともに一体的に保持され、マルチビーム光源装置を構成する。

図２は、マルチビーム光源装置の分解斜視図である。図３は、図２に示すマルチビーム光源装置を裏面側から見たときの制御基板とベース部材の組み付け部分を示す分解斜視図である。図４は、図２に示すマルチビーム光源装置の主走査方向の断面を示す図である。

マルチビーム光源装置１０７は、カップリングレンズ２０２を保持するホルダ部材２０８と、面発光型半導体レーザアレイ２０１を実装した制御基板２０６を保持するベース部材２０７とをカップリングレンズ２０２の光軸に直交する基準面で接合し、ねじ締結する。これにより一体化した構成としている。

ベース部材２０７とホルダ部材２０８とは、本実施の形態では、いずれもアルミダイキャストにより形成しているが、略同一の熱膨張係数であれば別材質であってもよい。ベース部材２０７には、面発光型半導体レーザアレイ２０１からのビーム強度を検出するためのアパーチャミラー２０３、収束レンズ２０４及び制御基板２０６上に実装される光検知センサ２１０へとビームを折り返すミラー２０５が配備される。

図３及び図４に示すように、制御基板２０６のベース部材２０７への取り付けは、ベース部材２０７に形成された取付面２２１（当接面２４８と同じ）に、パッケージの表面３０１側を当接して光軸と直交する面内での位置決めを行う。また、パッケージの側面のうち、隣接する２面３２０、３２１をあらかじめ決められた基準面である内側面に突き当てて、光軸と直交方向の位置決めを行う。更に、取付面２２２には光検知センサ２１０の上面が当接され、位置決めを行う。

本実施の形態では、板金で成型された付勢部材２０９の板ばね部２２０により制御基板２０６を裏側から押圧するとともに、３点のアンカー部（折り曲げ部）２１８を制御基板２０６の穴２１９に嵌合して制御基板２０６を矢印方向２２３に寄せ組みする。これにより、ベース部材２０７に対する面発光型半導体レーザアレイ２０１の位置決めがなされる。

ベース部材２０７には、３箇所のスタッド２１６が形成され、制御基板２０６に開けた貫通穴２１７を貫通して、スタッド２１６に付勢部材２０９をネジ２３２で締結することで、制御基板２０６を支持する。付勢部材２０９にて制御基板２０６を裏側から押圧しており、制御基板２０６をベース部材２０７等に直接締結しない構成である。従って、制御基板２０６に負荷をかけずに確実に、ベース部材２０７に面発光型半導体レーザアレイ２０１を位置決め、支持することができる。

なお、付勢部材２０９は弾性を有する材質であれば、樹脂等で形成しても良く、板ばね部の代わりに、ゴム等の弾性部材を挟み込んでもよい。

図４に示すように、カップリングレンズ２０２は、ホルダ部材２０８に形成された円筒面２３０に、コバ部との隙間に接着剤を充填して固定される。カップリングレンズ２０２の光軸２５１に直交する面２５０と面発光型半導体レーザアレイ２０１の配列面との平行性を合わせるため、当接面２４８にパッケージ２４６−１（面発光型半導体レーザアレイ２０１）の表面３０１側を突き当てて搭載する。なお、当接面２４８は、カップリングレンズ２０２の光軸２５１に直交する面２５０と平行になるようあらかじめ設計されている。

こうすることにより、光軸方向の位置が決まり、光ビームの出射方向を当接面２４８と直交させることができる。

次に、図５から図１０を参照し、本実施の形態に係る面発光型半導体レーザアレイについて説明する。

図５は、マルチビーム光源装置に含まれる面発光型半導体レーザアレイの構成を模式的に示す分解斜視図である。図６は、面発光型半導体レーザアレイの詳細な構成を示す平面図である。図７は、図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図６及び図７では、見やすくするために一部が省略され、一部が誇張して描かれている。また、図６及び図７は、カバー部材が実装された後の状態を示す。図８から図１０は、面発光型半導体レーザアレイの実装状態を説明するための図である。図８は、カバー部材が実装される前のパッケージの構成を示す平面図である。図９は、カバー部材の構成を示す平面図である。図１０は、カバー部材が実装される際の構造を示す断面図である。図１０は、図８及び図９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

なお、以下、本実施の形態では、面発光型半導体レーザアレイ２０１における発光素子のピッチが７０μｍであるものを例示して、説明する。後述するように、１つの発光素子から出射された光ビームの反射光が、隣り合うかそれ以上離れた他の発光素子に、入射しないか又は入射角が１０°以上になるようにするには、発光素子と反射面（カバー部材の上下面）との距離を１８４μｍ以下にすればよい。

図５に示すように、面発光型半導体レーザアレイ２０１は、チップ２４５、パッケージ２４６−１、カバー部材４１０を有する。

チップ２４５は、同一平面に配列するように設けられ、各々がその平面の一方の側に光ビームを出射する発光素子を有する。すなわち、チップ２４５は、同一平面に発光素子である面発光型半導体レーザ素子がモノリシックに２次元配列されてなる。

なお、本実施の形態におけるチップは、本発明における発光素子アレイに相当する。

図５から図７に示すように、パッケージ２４６−１は、一方の面に形成された、チップ２４５を固定するための固定部２４６ａ−１、チップ２４５に接続されるリード端子である配線４０２を備える。リード端子である配線４０２は、図６及び図７を用いて後述するように、ボンディングワイヤ４０１によりチップ２４５の電極端子であるパッド４０３に接続される。パッケージ２４６−１は、放射状にリード端子である配線４０２が設けられてなる実装用パッケージである。

チップ２４５は、チップ２４５の光ビームを出射する側の面である出射面２４５ａと反対面を固定部２４６ａ−１に対向させた状態で、固定部２４６ａ−１に固定される。そして、チップ２４５は、発光素子である面発光型半導体レーザ素子の配列された平面がパッケージの上面と平行となるように、平面視におけるパッケージ２４６−１に形成された固定部２４６ａ−１に実装される。

図６及び図７に示すように、本実施の形態では、ボンディングワイヤを避け反射面をチップに極力近づけている。

カバー部材４１０は、チップ２４５の出射面２４５ａに対向する領域Ｒ１で、チップ２４５の出射面２４５ａに近接するように設けられている。また、カバー部材４１０は、チップ２４５の出射面２４５ａに対向する領域以外の領域Ｒ２で、リード端子である配線４０２を電極端子であるパッド４０３に接続するボンディングワイヤ４０１と接触しないように設けられている。また、カバー部材４１０は、ある発光素子から出射された光ビームがカバー部材４１０に反射された反射光が、その発光素子に隣接する発光素子に入射する方向と、発光素子が配列している平面に垂直な方向との角度が１０°以上になるように設けられている。カバー部材４１０により、パッケージ２４６−１内は、不活性ガスを封入した状態で封止される。

なお、カバー部材４１０が出射面２４５ａに近接するとは、カバー部材４１０が出射面２４５ａに接している場合、あるいはカバー部材４１０が出射面２４５ａに近づいている場合を含む。

図６及び図８に示すように、パッケージ２４６−１には配線４０２のパターンが作られている。配線４０２は、チップ２４５のパッド４０３とボンディングワイヤ４０１で電気的に接続されている。図中４０５は省略を表す点であり、配線やボンディングワイヤ、パッド等はこの点の部分にも存在しているが省略している。

図７に示すように、チップ２４５は、パッケージ２４６−１の一方の面に形成され、チップ２４５を固定するための固定部２４６ａ−１に、図示していない熱伝導の良い接着剤で固定されている。カバー部材４１０は、パッケージ２４６−１に接着剤４０４にて固定されている。

図７及び図９に示すように、カバー部材４１０は、平行平板な部分４１０ａ、及び平行平板な部分４１０ａの以外の部分であって、平面視において平行平板な部分４１０ａの周縁に設けられている部分４１０ｂを有する。平行平板な部分４１０ａには、カバー部材４１０の上面４０８が反射面４０７にできるだけ近づくよう（平行平板部分の厚さは約１００μｍ）に空間４０６が設けられている。平行平板な部分４１０ａの以外の部分４１０ｂは、ボンディングワイヤ４０１に接触しないような形状に設計されている。平行平板な部分４１０ａ、及び平行平板な部分以外の部分４１０ｂを含むカバー部材４１０は、透明な樹脂で射出成形によって作られている。また、カバー部材４１０の上下面には、図示していない反射防止膜があらかじめ設けられている。

図１０に示すように、図８に示すパッケージ２４６−１に、図９に示すカバー部材４１０、すなわち発光エリアに相対する位置の部分の肉厚が薄くなるよう空間４０６を設けたカバー部材４１０を、接着剤４０４を介して実装する。換言すれば、図９に示すカバー部材４１０は、チップ２４５の出射面２４５ａに対向する領域Ｒ１における平行平板な部分４１０ａの肉厚が薄くなるよう空間４０６を設けたものである。

図１１は、チップがパッケージに実装された後におけるチップの周辺を拡大して示す断面図である。カバー部材４１０はパッケージ２４６−１の固定部２４６ａ−１に接着剤４０４で固定され、チップ２４５の表面である出射面２４５ａと反射面４０７の間には微小な隙間Ｇ（約５０μｍ）が存在するように設計されている。すなわち、カバー部材４１０は、チップ２４５の出射面２４５ａに対向する領域Ｒ１で、チップ２４５の出射面２４５ａに近接するように設けられている。また、カバー部材４１０は、チップ２４５の出射面２４５ａの出射面２４５ａに対向する領域以外の領域Ｒ２で、ボンディングワイヤ４０１に接触しないような形状に設計されている。更に、前述したように、カバー部材４１０の上面４０８は反射面４０７に十分近く（約１００μｍ）設計されている。従って、上面４０８が戻り光の反射面となったとしても、出射面２４５ａと反射面の距離は約１５０μｍになる。従って、１つの発光素子から出射された光ビームの反射光が、隣り合う又はそれ以上離れた他の発光素子に、入らないか又は入射角が１０°以上になるような条件にすることができる。

図１２は、カバー部材がチップの表面（出射面）に密着するように、カバー部材を設計し、固定した例を示す拡大断面図である。この場合、接着剤４０４はその厚みで実装誤差を吸収するように設計されている。チップ２４５の表面（出射面）２４５ａと反射面４０７は密着しているため、戻り光は他の発光素子に入らない。またカバー部材４１０の上面４０８が戻り光の反射面になったとしても、光源と反射面の距離は、約１００μｍになって、図１１に示す例よりもさらに近づくことになる。従って、１つの発光素子から出射された光ビームの反射光が、隣り合う又はそれ以上離れた他の発光素子に、入らないか又は入射角が１０°以上になるような条件にすることができる。

次に、図１３から図１８を参照し、１つの発光素子から出射された光ビームの反射光が、隣り合う又はそれ以上離れた他の発光素子に、入らないか又は入射角が１０°以上になるように、反射面４０７を出射面２４５ａに近づける条件について説明する。なお、図１３から図１８では、説明しやすくするために、寸法やサイズは、一部が省略され、一部が誇張して描かれている。また、カバー部材４１０の上面４０８が反射面となった場合については、反射面４０７に置き換えて同様に説明できるので、説明は省略する。

図１３は、面発光型半導体レーザアレイのチップにおける発光素子の配列パターンを示す図である。チップ２４５には、複数（ここでは２１個）の発光素子２４９が同一基板上、すなわち同一平面上に配置されている。ここでは、Ｘ軸方向は主走査対応方向であり、Ｙ軸方向は副走査対応方向である。複数の発光素子２４９は、Ｙ方向に沿って等間隔ｄ１となるように配列されている。また、複数の発光素子２４９は、すべての発光素子をＹ軸方向に伸びる仮想線上に正射影したときに等間隔ｄ２となるように配置されている。すなわち、２１個の発光素子は、２次元的に配列されている。なお、発光素子２４９の間隔とは発光素子の中心と他の発光素子の中心の間隔、すなわち中心間距離を示す。また、発光素子の数は２１個に限定されるものではない。

各発光素子は、円形で且つ光密度の高い微小な光スポットを２１個同時に感光体ドラム上に形成することが可能である。

また、面発光レーザアレイでは、各発光素子を副走査対応方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光素子の間隔が等間隔ｄ２である。従って、点灯のタイミングを調整することで感光体ドラム上では副走査方向に等間隔で発光素子が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、光走査装置の光学系の倍率を２倍とすれば、４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）の高密度書込みができる。また、主走査対応方向の発光素子数を増加したり、副走査対応方向の間隔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、発光素子の点灯のタイミングで容易に制御できる。

図１４は、面発光型半導体レーザアレイのチップの周辺において光ビームが出射される様子及びカバー部材で反射される様子を示す断面図である。図１４は、図１３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。ただし、図１３では、発光素子が３個配列しているが、図１４では、発光素子が３個ではなく５個配列している例を示している。

なお、図１４で示しているビーム線（長い矢印）は、発光素子中心から出ている任意のビームである。また、図１４に示すθが、戻り光の発光素子に入射する入射角となる。

本発明の発明者らは、入射角θを任意に変えることができるように光学系を組み付けて、戻り光が発光波形に悪影響を与えるか実験を行った。その実験の結果を図１５に示す。図１５は、発光素子の光出力の時間依存性を模式的に示すグラフである。図１５では、縦軸を発光素子の光出力、横軸を時間としている。図１５に示すように、点線で示した正常波形は時間とともに一様に光出力を低下させる。それに対し、実線で示した異常波形では、一様な低下ではなく、ある時間に対し局所的に光出力を低下させている。この実験では、同時に全ての発光素子を発光させて、その全体の光量をフォトディテクターで検出した。実験に用いた波形は、周波数が１ｋＨｚであり、デューティーが５０％のものである。この実験を行うことにより、この光源を複写機に利用する場合に、４８００ｄｐｉ相当の１ラインをどの程度高精細に形成できるかを判断するための指標が得られる。詳細な説明は省略するが、この波形において、１つの発光素子の光出力に対して、数％程度の誤差が生じると画像形成を行う際に不具合が生じることが判っているからである。従って、この実験では、誤差が数％を超えた場合に、不具合があると判断することになる。

今回行った実験では、１つの発光素子につき、約１．４ｍＷの光出力となるように注入電流量を制御した。パッケージは温度の制御を行い２５℃の一定値とした。

本実験では、上記条件下で入射角θを０°、５°、７．５°、１０°と変化させ、図１５に示す異常波形が観察される不具合があったか否かを判定した。表１に、その判定結果をまとめて示す。

表１において、１列目は入射角度を示し、２列目はその入射角度において不具合があったか否かを示す判定結果を示す。ＯＫは不具合がなかったことを示し、ＮＧは図１５に示す異常波形が観察され、不具合があったことを示す。

表１に示すように、入射角θを０°、５°、７．５°とした場合において、図１５に示す異常波形が、観察された。この異常波形は先に示した数％を超えており、画像形成装置上でも不具合として認識される。

更に、光出力及び温度の値をそれぞれ変化させて組み合わせた数百の条件について自動的に測定できる装置を作製して、同様な実験を繰り返したところ、入射角θの依存性については、表１と同じ結果が得られた。また、この条件に限らず、発光素子の波長、波形の周波数、波形のデューティー比、隣接する発光素子の中心間距離Ｐ、電極パターンなど、様々な条件について、膨大な量の実験を繰り返したところ、入射角θのみに依存した先に示す代表値のような結果が得られた。すなわち、今回観察された異常波形は、入射角θに非常に強く影響を受ける物理現象であることがわかった。従って、面発光型半導体レーザアレイでは、反射防止膜等で反射されたわずかな戻り光（０．１％程度）が近隣の発光素子に入射しても、その光量に変動が生じることがある。

この波形変動は一般的に報告されている一つの発光素子における、戻り光による不具合と類似しているが、複数の発光素子が関係する点において、従来報告されている不具合と明らかに異なる物理現象である。この波形変動は、数十μｍという非常に近い中心間距離Ｐで隣接する発光素子を有する面発光レーザアレイ特有の現象である。このような物理現象についての過去の報告例はなく、光量の変動が戻り光の入射角に依存しているという現象は、今回初めて明らかにされたものである。

すなわち、面発光型半導体レーザアレイにおいて、反射防止膜等で反射されたわずかな戻り光（０．１％程度）が近隣の発光素子に入射しても、その光量に変動が生じるという課題は、本発明の発明者らが、検討を重ねた結果、初めて発見した課題である。

次に、この光量に変動が生じる不具合が入射角に依存することについて説明する。

面発光レーザ素子は、上面ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector：分布ブラッグ反射ミラー）および下面ＤＢＲのエタロン構造を有している。エタロン構造における反射率の波長依存性である反射スペクトルは、シミュレーションを行うことができる。図１６は、シミュレーションを行って得たエタロン構造の反射スペクトルを示すグラフである。図１６に示すように、共振器長によって決まる波長（以下、反射スペクトルにおけるこの波長の位置を「ディップ位置」という。）を中心に反射率が低下する形状となる。ディップ位置の波長の光が面発光レーザ素子の表面から入射した場合、このディップ位置では反射率が低下しているため、光が共振器の中心にある量子井戸まで侵入する。この光（外部光）が量子井戸に侵入することで、誘導放出の安定性を劣化させ、光出力に悪影響を与える。面発光レーザ素子から出射された光はコヒーレント性が高く、誘導放出を起こしやすいためである。逆に、外部光がディップ位置ではない波長の光であれば、面発光レーザ素子の光出力に悪影響を与えない。

一方、エタロン構造での入射角を垂直入射（０°）から斜め入射へ傾けていくと、ディップ位置がずれていく。つまり、入射角を傾けることで、同じエタロン構造でも光が侵入しなくなる。例えば、入射角が１０°の場合の例を図１７に示す。図１７は、入射角が０°及び１０°の条件でシミュレーションを行って得た反射スペクトルを示すグラフである。反射スペクトルの形状はほぼ同じであるが、ディップ位置における波長が約２ｎｍ程度ずれている。

同様にシミュレーションを行って検討すると、入射角が７．５°程度であっても、反射率が低下するディップ位置の波長は１．５ｎｍ程度シフトしている。従って、入射角が７．５°程度であっても、戻り光対策にはある程度の効果はあり、戻り光が近隣の発光素子に入射して及ぼす影響をある程度低減できる。しかし、いくつかのサンプルにおいて、入射角が７．５°でも異常波形が観察され、悪影響があることが観察された。従って、戻り光対策に十分な効果を有するためには、入射角が１０°以上あることが好ましい。

次に、戻り光対策に入射角が１０°以上あることが好ましいことについて説明する。

一般的な面発光レーザ素子よりなる発光素子であれば、隣接する発光素子間における出射される光ビームの波長差はほとんど無い。これは、発光素子のエタロン構造がほぼ同一に形成されていることによる。しかし、面発光レーザ素子よりなる発光素子は、熱によって、その出射する光の波長がシフトすることがある。長時間発光した後、発生する熱が均一でかつ安定したときは、隣接する発光素子間の中心間距離が短いので、隣接する発光素子の環境温度は略等しくなる。しかし、発光素子が発振することによって、発光素子自身が放熱源となる場合には、特に立ち上がりの際の短い時間の間、熱の分布が局所に起きる。これにより、隣接する発光素子間で、熱分布が発生し、エタロン構造を有する面発光レーザ素子の出射する光ビームに波長シフトが生じ、隣接する発光素子間で波長スペクトルにおけるディップ位置に相違が生じることがある。この波長シフトを様々な発光タイミングや様々な環境下（環境温度範囲１０℃〜６０℃）で調べたところ、約２ｎｍ程度であった。ここでは複写機内での利用を仮定して、どの発光素子がどのタイミングで発光するかなどをシミュレーションによって導き膨大な発光素子の種類とタイミングのパターンを決定し、利用されるであろうケースを試した。その結果、最も大きい温度変化による、隣接する発光素子間の波長差は約２ｎｍ程度であった。従って、その２ｎｍ以内に、エタロンのディップ位置が来なければ、戻り光の影響は無い。また、２ｎｍを入射角へ変換すると、入射角にして約１０°となる。よって、戻り光の影響を無くすためには、１つの発光素子から出射された光ビームの反射光が、隣り合う又はそれ以上離れた他の発光素子に、入らないか又は入射角が１０°以上になるような条件にすればよい。

発光素子への入射光は、カバー部材による正反射光に限らない。例えば、カバー部材やパッケージ側面などに乱反射したものが、再度、発光素子に戻ってくる場合がある。本発明が課題としているように、戻り光は極端に小さな光量でも、不具合を発生させる。従って、入射角が１０°以上になるような条件にすることは、このような乱反射した光などにも効果を示す。すなわち、偏光方向や強度などが変化した戻り光であっても、その戻り光が入射する入射角を考慮することにより、戻り光の悪影響を低減できる。

次に、隣接する発光素子間の中心間距離Ｐと、チップ２４５の出射面２４５ａとカバー部材４１０の反射面との距離Ｚとの関係について検討する。

なお、本発明における一の発光素子と一の発光素子に隣接する発光素子との距離とは、ある発光素子とその発光素子に隣接する発光素子との中心間距離を意味する。また、チップ２４５の出射面２４５ａとカバー部材４１０の反射面との距離とは、チップ２４５の出射面２４５ａと、出射面２４５ａと対向するカバー部材４１０の反射面との対向距離を意味する。

カバー部材４１０からの正反射光の強度は先の乱反射に比べはるかに大きいことから、この正反射成分を取り除くことは肝要である。一般に発光素子から出射する光の光量の出射角依存性を示す光量分布は、ガウス分布を示し、出射角が０°からずれると光量が急減する。しかしながら、戻り光が非常に弱い光でも他の発光素子に悪影響を及ぼすことがある。従って、出射角が大きく光量が小さい光を含め全ての光について考慮することが好ましい。そのため、以下では一般的な放射角で定義される１／ｅ^２強度等に限定せず、全ての出射方向を含むものとする。

図１８は、様々な対向距離Ｚで対向するチップとカバー部材との間における正反射光の光路を説明するための図である。図１８に示すように、発光素子から出射され、カバー部材に反射された光が隣接の発光素子に入射する場合を考える。ここでは、カバー部材と発光素子の基板とが平行であることを前提としている。そのため、正反射であれば、出射角と入射角は同一となる。

図１８に示すように、カバー部材４１０の反射面４０７の位置が変化すると、θも変化する。反射面が４０７−１であり、ＺがＺ１であり小さく、θがθ１であり大きい場合、戻り光が隣接の発光素子に入射する際の入射角θもθ１であり大きくなる。それに対し、反射面が４０７−２又は４０７−３であり、ＺがＺ２又はＺ３であり大きい場合、入射角θもθ２又はθ３であり小さくなる。すなわち、隣接する発光素子間の中心間距離Ｐが決まると、隣接する発光素子からの光の入射角はチップ２４５の出射面２４５ａとカバー部材４１０の反射面４０７との対向距離Ｚによって決定される。

図１８に基づいて、中心間距離Ｐと対向距離Ｚとの関係において、前述したように入射角が１０°以上となるような条件を検討した。隣接する発光素子からの光が入射することによって悪影響が生じないためには、下記式（１）の条件を満たすようにすればよい。

Ｚ≦Ｐ／（２ｔａｎ１０°） （１）
式（１）において、Ｚはチップ２４５の表面（出射面）２４５ａからカバー部材４１０の反射面４０７までの対向距離、Ｐは隣接する面発光レーザ素子（発光素子）２４９の中心間距離を表す。

式（１）に示す条件は、チップ２４５の出射面２４５ａとカバー部材４１０の反射面４０７とは平行であることを前提としている。また、式（１）に示す条件は、発光素子を点光源として表したものである。

一方、発光素子は、実際には、点光源ではなく、発光領域を有する。次に、図１９を参照し、発光素子の発光領域の幅寸法を考慮した場合について説明する。

図１９は、面発光型半導体レーザアレイのチップの周辺において光ビームが出射される様子及びカバー部材で反射される様子を示す図である。図１９で示しているビーム線（長い矢印）は、発光素子中心から出ている任意のビームである。また、図１９に示すθ（θ１、θ２、θ３）が、戻り光の発光素子に入射する入射角となる。図１９において、隣接する発光素子からの光が入射することによって悪影響が生じないためには、下記式（２）の条件を満たすようにすればよい。

Ｚ≦（Ｐ−Ｓ）／（２ｔａｎ１０°） （２）
式（２）において、Ｚはチップ２４５の表面（出射面）２４５ａからカバー部材４１０の反射面４０７までの対向距離、Ｐは隣接する面発光レーザ素子（発光素子）の中心間距離、Ｓは発光素子の発光領域の幅寸法を表す。

本実施の形態では、例えばＰ＝７０μｍ、Ｓ＝５μｍとすることができる。その場合、式（２）の条件を満たすようにするためには、Ｚ≦１８４μｍとすればよい。

ここで、本実施の形態に係る面発光型半導体レーザアレイにおいて、隣接する発光素子からの光が入射することによって悪影響が生じないことについて、従来の面発光型半導体レーザアレイを比較例として比較することにより説明する。

図２０は、従来の面発光型半導体レーザアレイの構成を模式的に示す分解斜視図である。図２１は、従来の面発光型半導体レーザアレイの詳細な構成を示す平面図である。図２２は、図２１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。ただし、以下の文中では、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

図２０に示すように、面発光型半導体レーザアレイ２０１ａは、チップ２４５、パッケージ２４６ａ、カバーガラス２４７を有する。

図２１に示すように、パッケージ２４６ａには配線４０２のパターンが作られている。配線４０２は、面発光型半導体レーザアレイのチップ２４５のパッド４０３とボンディングワイヤ４０１で電気的に接続されている。図中４０５は省略を表す点で、配線やボンディングワイヤ、パッド等はこの点の部分にも存在しているが省略している。

図２１及び図２２に示すように、チップ２４５はパッケージ２４６ａの底部に、図示していない熱伝導の良い接着剤で固定されている。カバーガラス２４７はパッケージ２４６ａに接着剤４０４にて固定されている。

このような面発光型半導体レーザアレイでは、複数の発光素子は、主走査方向、副走査方向に２次元に配列されているため、各発光素子から出射されたビームがカバーガラス２４７に反射（上下面）し、その反射光が他の光源に入ると、光量の変動が起きる不具合が発生する。

すなわち、従来の面発光型半導体レーザアレイでは、１つの発光素子から出射された光ビームの反射光が、入射角が略０°に近い状態で、その発光素子と隣り合う発光素子又はそれ以上離れた他の発光素子に、入射してしまう。

一方、本実施の形態では、カバー部材（一部平行平板）４１０の反射面４０７及び上面４０８を１つの発光素子から発せられた光ビームの反射光が、隣り合う又はそれ以上離れた他の発光素子に、入らないか又は入射角が１０°以上になるような条件まで近づけている。これにより、各発光素子から出射された光ビームの戻り光が、近隣の発光素子に入射して及ぼす影響を低減できる。そして、隣接する発光素子からの戻り光によって起きる強度変調が低減され、安定した光出力が得られる。その結果、本実施の形態に係る面発光型半導体レーザアレイを搭載したマルチビーム光源装置は、光量の変動が少ないマルチビーム光を作ることができる。

また、本実施の形態では、カバー部材が、チップの出射面に対向する領域以外の領域で、ボンディングワイヤに接触しないように設けられている。これにより、カバー部材の実装が容易になる。

なお、本実施の形態では、接着剤をあらかじめカバー部材などに塗布する例を説明した。しかしながら、接着剤をパッケージ側にあらかじめ塗布しても良く、後で塗布しても良い。

また、本実施の形態では、カバー部材を透明樹脂で射出成形したものについて説明した。しかしながら、カバー部材は、ガラスの成形品でも良い。

また、本実施の形態では、光源ピッチが７０μｍである例を説明した。しかしながら、光源ピッチが７０μｍより細かい場合でも、それに応じて光源と反射面を近づけるように製作でき、本発明の効果は変わらない。
（第１の実施の形態の第１の変形例）
次に、図２３から図２８を参照し、第１の実施の形態の第１の変形例に係る面発光型半導体レーザアレイを説明する。本変形例に係る面発光型半導体レーザアレイは、カバー部材を平行平板としたものである。

図２３は、面発光型半導体レーザアレイの詳細な構成を示す平面図である。図２４は、図２３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２３及び図２４では、見やすくするために一部が省略され、一部が誇張して描かれている。また、図２３及び図２４は、カバー部材が実装された後の状態を示す。図２５から図２８は、面発光型半導体レーザアレイの実装状態を説明するための図である。図２５は、カバー部材及び補強部材が実装される前のパッケージの構成を示す平面図である。図２６は、カバー部材の構成を示す平面図である。図２７は、補強部材の構成を示す平面図である。図２８は、カバー部材及び補強部材が実装される際の構造を示す断面図である。図２８は、図２５から図２７のＡ−Ａ線に沿う断面図である。ただし、以下の文中では、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある（以下の変形例、実施の形態についても同様）。

本変形例に係る面発光型半導体レーザアレイは、チップ２４５、パッケージ２４６−２、カバー部材４１２、４１４を有する。チップ２４５は、第１の実施の形態におけるチップ２４５と同様である。

図２３及び図２４に示すように、パッケージ２４６−２は、一方の面に形成された、チップ２４５を固定するための固定部２４６ａ−２、チップ２４５に接続されるリード端子である配線４０２を備える。

図２３に示すように、パッケージ２４６−２には配線４０２のパターンが作られている。また、パッケージ２４６−２の配線４０２上、チップ２４５のパッド４０３上にはあらかじめマイクロバンプ４１５（高さ約４０μｍ）が設けられている。配線４０２上のマイクロバンプ４１５は、カバー部材である薄いガラス４１２に形成された導電性の配線４１３のパターンにより、チップ２４５のパッド４０３上のマイクロバンプ４１５と電気的に接続されている。図中４０５は省略を表す点で、配線やマイクロバンプ、パッド等はこの点の部分にも存在しているが省略している。

図２４に示すように、チップ２４５は、パッケージ２４６−２の一方の面に形成され、チップ２４５を固定するための固定部２４６ａ−２に、図示していない熱伝導の良い接着剤で固定されている。

図２４、図２６及び図２７に示すように、カバー部材は、薄いガラス（厚さ約１００μｍ）４１２、補強ガラス４１４（厚さ約５００μｍ）を有する。薄いガラス４１２は、チップ２４５の出射面２４５ａに対向する領域Ｒ１で、チップ２４５の出射面２４５ａに近接するように設けられている。また、薄いガラス４１２は、チップ２４５の出射面２４５ａに対向する領域以外の領域Ｒ２で、チップ２４５のパッド４０３とパッケージ２４６−２の配線４０２とを接続する配線４１３のパターンが形成されている。補強ガラス４１４は、薄いガラス４１２を補強する補強部材である。補強ガラス４１４は、薄いガラス４１２の上側に貼り付けられている。補強ガラス４１４は、チップ２４５の出射面２４５ａに対向する領域Ｒ１において、光ビームが出射される部分に穴が開けられている。その結果、チップ２４５の出射面２４５ａに対向する領域Ｒ１において、カバー部材４１２、４１４には、空間４０６が存在する。カバー部材４１２、４１４は、パッケージ２４６−２に接着剤４０４にて固定されている。

次に、本変形例に係る面発光型半導体レーザアレイの実装方法について説明する。

図２８に示すように、図２５に示すパッケージ２４６−２に、図２６に示す薄いガラス４１２及び図２７に示す補強ガラス４１４を貼り付けたものを、接着剤４０４を介して実装する。パッケージ２４６−２に薄いガラス４１２及び補強ガラス４１４を貼り付けた状態で、パッケージ２４６−２に加圧しながら接着剤４０４を介して固定する。すると、パッケージ２４６−２の配線４０２とチップ２４５のパッド４０３とが、マイクロバンプ４１５及びカバー部材４１２の配線４１３を介して電気的に接続される。このとき、マイクロバンプは少しつぶされ、発光素子と反射面４０７の距離は約３０μｍになっている。

本変形例でも、カバー部材４１２の表面（上面）４０８は、カバー部材４１２が薄く設計されているため、反射面４０７に十分近い（１００μｍ）。従って、カバー部材４１２の表面（上面）４０８が戻り光の反射面となったとしても、光源と反射面の距離は約１３０μｍになる。よって、カバー部材４１２は、１つの発光素子から出射された光ビームの反射光が、隣り合う又はそれ以上離れた他の発光素子に、入らないか又は入射角が１０°以上になるような条件にすることができる。これにより、各発光素子から出射された光ビームの戻り光が、近隣の発光素子に入射して及ぼす影響を低減できる。そして、隣接する発光素子からの戻り光によって起きる強度変調が低減され、安定した光出力が得られる。その結果、本変形例に係る面発光型半導体レーザアレイを搭載したマルチビーム光源装置は、光量の変動が少ないマルチビーム光を作ることができる。

また、本変形例では、カバー部材が、チップの出射面に対向する領域以外の領域で、チップのパッドとパッケージの配線とを接続する配線が形成されている。これにより、ボンディングワイヤを用いるよりも、カバー部材の実装が容易になる。

なお、本変形例では、接着剤をあらかじめカバー部材などに塗布する例を説明した。しかしながら、接着剤をパッケージ側にあらかじめ塗布しても良く、後で塗布しても良い。

また、本変形例では、カバー部材及び補強部材をガラスとしたものについて説明した。しかしながら、カバー部材及び補強部材は透明樹脂でも良い。

また、本変形例でも、光源ピッチを７０μｍとすることができる。しかしながら、光源ピッチを７０μｍより小さくする場合でも、それに応じて光源と反射面を近づけるように製作でき、本発明の効果は変わらない。
（第１の実施の形態の第２の変形例）
次に、図２９から図３９を参照し、第１の実施の形態の第２の変形例に係る面発光型半導体レーザアレイを説明する。本変形例に係る面発光型半導体レーザアレイは、カバー部材を直接チップ表面に設けたものである。

図２９は、面発光型半導体レーザアレイの詳細な構成を示す平面図である。図３０は、図２９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２９及び図３０では、見やすくするために一部が省略され、一部が誇張して描かれている。図３１から図３９は、面発光型半導体レーザアレイの実装状態を説明するための図である。図３１は、カバー部材及び補強部材が実装される前のパッケージの構成を示す平面図である。図３２は、補強部材の構成を示す平面図である。図３３から図３９は、カバー部材及び補強部材を実装する各工程における構造を示す断面図である。

本変形例に係る面発光型半導体レーザアレイは、チップ２４５、パッケージ２４６−３、カバー部材４１６、４１７を有する。チップ２４５は、第１の実施の形態におけるチップ２４５と同様である。

図２９及び図３０に示すように、パッケージ２４６−３は、一方の面に形成された、チップ２４５を固定するための固定部２４６ａ−３、チップ２４５に接続されるリード端子である配線４０２を備える。

図２９に示すように、パッケージ２４６−３には配線４０２のパターンが作られている。配線４０２は、ボンディングワイヤ４０１により、チップ２４５のパッド４０３と電気的に接続されている。図中４０５は省略を表す点で、配線やボンディングワイヤ、パッド等はこの点の部分にも存在しているが省略している。

図３０に示すように、チップ２４５は、パッケージ２４６−３の一方の面に形成され、チップ２４５を固定するための固定部２４６ａ−３に、図示していない熱伝導の良い接着剤で固定されている。

図３０及び図３２に示すように、カバー部材は、カバー部材４１６、４１７を有する。カバー部材４１６は、チップ２４５の出射面２４５ａに対向する領域Ｒ１で、チップ２４５の出射面２４５ａ上に透明樹脂で形成されている。カバー部材４１７は、透明樹脂で形成されたカバー部材４１６を補強する補強部材である。補強部材４１７は、チップ２４５の出射面２４５ａに対向する領域Ｒ１において、光ビームが出射される部分に穴が開けられている。その結果、チップ２４５の出射面２４５ａに対向する領域Ｒ１において、カバー部材４１６、４１７には、空間４０６が存在する。また、チップ２４５の出射面２４５ａに対向する側において、穴の縁の表面は突起状になっている。補強部材４１７は、透明樹脂を射出成型したものを用いることができる。補強部材４１７は、パッケージ２４６−３に接着剤４０４にて固定されている。

次に、本変形例に係る面発光型半導体レーザアレイの実装方法について説明する。

まず、図３１及び図３３に示すパッケージ２４６−３に実装されたチップ２４５の表面（出射面）２４５ａに、図３４に示すように、カバー部材である透明度の高い（透明な）ＵＶ樹脂４１６をディスペンサ４１８により塗布する。塗布する量は、ボンディングワイヤ４０１にかからない程度の量になるようにする。次に、図３５及び図３６に示すように、ＵＶ樹脂４１６が薄い膜（約１００μｍ）になるように、あらかじめ位置決めされた石英製の押し付け冶具４１９を押し付ける。この状態で、図３７に示すように、ＵＶ光源４２０からＵＶ光４２１を照射し、ＵＶ樹脂４１６を硬化させる。その後、図３８に示すように、押し付け冶具４１９を退避させ、図３９に示すように、図３２に示す補強部材４１７をパッケージ２４６−３に接着剤４０４を介して固定する。なお、接着剤４０４は、チップ２４５の出射面２４５ａに対向する側において、穴の縁の表面に形成された突起部分にも付けてあり、その突起部分がカバー部材４１６と接着できるようになっている。

本変形例でも、カバー部材４１６の表面（上面）４０８は、カバー部材４１６が薄いため反射面４０７に十分近い（約１００μｍ）。従って、カバー部材４１６の表面（上面）４０８が戻り光の反射面となったとしても、光源と反射面の距離は約１００μｍになる。よって、カバー部材４１６は、１つの発光素子から出射された光ビームの反射光が、隣り合う又はそれ以上離れた他の発光素子に、入らないか又は入射角が１０°以上になるような条件にすることができる。これにより、各発光素子から出射された光ビームの戻り光が、近隣の発光素子に入射して及ぼす影響を低減できる。そして、隣接する発光素子からの戻り光によって起きる強度変調が低減され、安定した光出力が得られる。その結果、本変形例に係る面発光型半導体レーザアレイを搭載したマルチビーム光源装置は、光量の変動が少ないマルチビーム光を作ることができる。

また、本変形例では、カバー部材が、チップの出射面上に透明樹脂で形成されている。これにより、チップの表面である出射面を直接保護することができる。

なお、本変形例では、ＵＶ樹脂を塗布する手段としてディスペンサを使用する例を説明した。しかしながら、ＵＶ樹脂を塗布する手段としてディスペンサを使用する場合に限定されるものではなく、微量な接着剤を塗布できるインクジェット方式やスタンパ方式を使用しても良い。

また、本変形例では、接着剤をあらかじめカバー部材などに塗布する例を説明した。しかしながら、接着剤をパッケージ側にあらかじめ塗布しても良く、後で塗布しても良い。

また、本変形例では、補強部材を透明樹脂で射出成形したものについて説明した。しかしながら、補強部材はガラスの成形品でも良い。

また、本変形例でも、光源ピッチを７０μｍとすることができる。しかしながら、光源ピッチを７０μｍより小さくする場合でも、それに応じて光源と反射面を近づけるように製作でき、本発明の効果は変わらない。
（第１の実施の形態の第３の変形例）
次に、図４０から図４４を参照し、第１の実施の形態の第３の変形例に係る面発光型半導体レーザアレイを説明する。本変形例に係る面発光型半導体レーザアレイは、カバー部材がパッケージ全体を形成したものである。

図４０は、面発光型半導体レーザアレイの詳細な構成を示す平面図である。図４１は、図４０のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図４０及び図４１では、見やすくするために一部が省略され、一部が誇張して描かれている。図４２から図４４は、面発光型半導体レーザアレイの実装状態を説明するための図である。図４２から図４４は、カバー部材を形成する各工程における構造を示す断面図である。

本変形例に係る面発光型半導体レーザアレイは、チップ２４５、インサート基板４２２、カバー部材４２３を有する。チップ２４５は、第１の実施の形態におけるチップ２４５と同様である。

図４０及び図４１に示すように、パッケージであるインサート基板４２２は、一方の面に形成された、チップ２４５を固定するための固定部４２２ａ、チップ２４５に接続されるリード端子である配線４０２を備える。

図４０に示すように、インサート基板４２２には配線４０２のパターンが作られている。配線４０２は、ボンディングワイヤ４０１により、チップ２４５のパッド４０３と電気的に接続されている。図中４０５は省略を表す点で、配線やボンディングワイヤ、パッド等はこの点の部分にも存在しているが省略している。

図４１に示すように、チップ２４５は、パッケージであるインサート基板４２２の一方の面に形成され、チップ２４５を固定するための固定部４２２ａに、図示していない熱伝導の良い接着剤で固定されている。

図４１に示すように、カバー部材４２３は、カバー部材４２３ａ、４２３ｂ、４２３ｃを有する。カバー部材４２３ａは、チップ２４５の出射面２４５ａに対向する領域Ｒ１で、チップ２４５の出射面２４５ａ上に透明樹脂で形成されている。カバー部材４２３ｂは、チップ２４５の出射面２４５ａに対向する領域以外の領域Ｒ２で、カバー部材４２３ａと一体に、透明樹脂で形成されている。カバー部材４２３ｃは、インサート基板４２２の周縁に透明樹脂で形成されており、インサート基板４２２と一体で、パッケージを構成する。

すなわち、本変形例では、カバー部材は、全体が透明樹脂で形成されており、パッケージの一部は、カバー部材と一体に、透明樹脂で形成されている。

次に、本変形例に係る面発光型半導体レーザアレイの実装方法について説明する。

まず、図４２に示すように、チップ２４５は、パッケージであるインサート基板４２２にあらかじめ実装されている。次に、図４３に示すように、チップ２４５の表面（出射面）２４５ａでカバー部材である透明樹脂４２３が薄くなるように（約１５０μｍ）、薄板用押し付け型４２４をチップ２４５の表面（出射面）２４５ａに対向して設置し、型４２５も用いてインサート成形する。型４２５には、透明樹脂４２３を注入するためのゲート４２５ａが設けられている。成形後、図４４に示すように型４２５を取り外すことにより、透明樹脂よりなるカバー部材４２３が形成される。

本変形例でも、カバー部材４２３の表面（上面）４０８は、カバー部材４２３が薄いため反射面４０７に十分近い（約１５０μｍ）。従って、カバー部材４２３の表面（上面）４０８が戻り光の反射面となったとしても、光源と反射面の距離は約１５０μｍになる。よって、カバー部材４２３は、１つの発光素子から出射された光ビームの反射光が、隣り合う又はそれ以上離れた他の発光素子に、入らないか又は入射角が１０°以上になるような条件にすることができる。これにより、各発光素子から出射された光ビームの戻り光が、近隣の発光素子に入射して及ぼす影響を低減できる。そして、隣接する発光素子からの戻り光によって起きる強度変調が低減され、安定した光出力が得られる。その結果、本変形例に係る面発光型半導体レーザアレイを搭載したマルチビーム光源装置は、光量の変動が少ないマルチビーム光を作ることができる。

また、本変形例では、パッケージの一部が、カバー部材と一体に、透明樹脂で形成されている。これにより、チップの表面である出射面を直接保護することができ、カバー部材の実装が容易になる。

また、本変形例でも、光源ピッチを７０μｍとすることができる。しかしながら、光源ピッチを７０μｍより小さくする場合でも、それに応じて光源と反射面を近づけるように製作でき、本発明の効果は変わらない。
（第２の実施の形態）
次に、図４５及び図４６を参照し、第２の実施の形態に係るマルチビーム走査装置を説明する。本実施の形態に係るマルチビーム走査装置は、第１の実施の形態に係るマルチビーム光源装置を用いたマルチビーム走査装置である。

図４５は、本実施の形態に係るマルチビーム走査装置の構成を示す斜視図である。

図４５に示されるように、本実施の形態に係るマルチビーム走査装置は、４つの感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４、ポリゴンミラー１０６、光源ユニット１０７、１０９、光束分割プリズム１０８、１１０、シリンダレンズ１１３、１１４、１１５、１１６、液晶偏向素子１１７、１１８を有する。なお、１０５は転写体の移動方向を示す。

図４５に示すマルチビーム走査装置は、４ステーションを走査する光走査装置である。即ち、図４５に示すマルチビーム走査装置は、マルチビーム光源装置からの４ステーション分に相当する複数の光ビームを、単一のポリゴンミラーで走査し、対向する方向に偏向、走査することで各感光体ドラムを走査するように一体化された光走査ユニットの構成を有する。

４つの感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４は、転写体の移動方向１０５に沿って等間隔で配列され、順次異なる色のトナー像を転写し重ね合わせることでカラー画像を形成する。

図４５に示すように、各感光体ドラム１０１〜１０４を走査する光走査装置は一体的に構成され、２段に構成されたポリゴンミラー１０６により各々光ビームを走査する。

マルチビーム光源装置１０７、１０９は同一方向に走査する２ステーションに対し各１つずつ配備され、光束分割プリズム１０８、１１０を用い、上記ポリゴンミラー１０６の上下面に対応して上下２段に光ビームを分岐し、各感光体ドラムに交互に各ステーションに対応した画像を形成していく。

マルチビーム光源装置１０７、１０９、及び結像光学系を構成するｆθレンズ、トロイダルレンズは、ポリゴンミラー１０６の回転軸を含み感光体ドラム軸に平行な対称面に対し対称に配備される。ポリゴンミラー１０６により、各マルチビーム光源装置１０７、１０９からの光ビームは相反する方向に偏向され、各感光体ドラム１０１〜１０４に導かれる。

従って、各ステーションにおける走査方向は対向する各感光体ドラムで相反する方向となり、記録領域の幅、言いかえれば主走査方向の倍率を合わせ、一方の走査開始端ともう一方の走査終端とが一致するように静電像を書き込んでいく。

なお、液晶偏向素子１１７では、液晶の配列方向に合った偏光成分のみが偏向されるため、発光素子の偏光方向は一方向に揃えている。

光束分割プリズム１０８は、ハーフミラー面２４１（図１参照）とハーフミラー面２４１と平行なミラー面２４２（図１参照）とを有する。マルチビーム光源装置１０７からの複数のビーム２０１は、各々ハーフミラー面で１／２の光量が反射され、残りの１／２は透過して上下に２分岐され、方向を揃えて副走査方向に所定間隔をもって射出される。

液晶偏向素子１１７は、光束分割プリズム１０８の射出面の上下に各々配備され、電圧を印可すると、副走査方向に電位分布を生じて液晶の配向が変化し、屈折率分布を発生して光線の方向を傾けることができ、印可電圧に応じて感光体ドラム面上の走査位置を可変できる。

シリンダレンズ１１３、１１４は、分岐された各光ビームに対応して２段に設けられ、その一方は光軸を中心に回動調整可能に取り付けられ、各々の焦線が平行となるように調節できるようにしており、副走査方向に６ｍｍ間隔に２段に構成されたポリゴンミラー１０６の各々に入射される。

シリンダレンズ１１３、１１４は、少なくとも副走査方向に正の曲率を有し、ポリゴンミラー面上で、一旦ビームを収束させることで、後述するトロイダルレンズ１２４、１２５とにより偏向点と感光体面上とを副走査方向に共役関係とする面倒れ補正光学系をなす。

ポリゴンミラー１０６は、４面を有し、同一の偏向面により各発光点列からの複数のビームを一括で偏向、走査する。上下のポリゴンミラー１０６の位相は４５°ずつずれており、光ビームの走査は上下段で交互に行われる。

結像光学系はｆθレンズ１２０、１２１とトロイダルレンズ１２４、１２５とからなり、いずれもプラスチック成形によるもので、ｆθレンズ１２０は主走査方向にはポリゴンミラー１０６の回転に伴って感光体面上でビームが等速に移動するようにパワーを持たせた非円弧面形状となし、層状に２段に積み重ねて一体に構成される。

トロイダルレンズ１２４、１２５を通った走査ビームは各々、走査開始側に配備された光検知センサ１３８、１４０、走査終端側に配備された光検知センサ１３９、１４１に入射される。そして、光検知センサ１３８、１４０の検出信号を基に各々発光素子毎の同期検知信号が生成され、書込み開始のタイミングがとられる。

一方、走査終端側に配備された光検知センサ１３９、１４１の検出信号は、各々走査開始側に配備された光検知センサ１３８、１４０からの光ビームの検出時間差を計測し、あらかじめ定められた基準値と比較して、各発光素子を変調する画素クロックを可変することで、後述するように、主走査方向の倍率のずれを補正している。

図４６は、副走査断面における光線の経路を示す図である。

複数の発光素子から出射される各光線は、カップリングレンズ２０２の光軸２５１に対して対称に配置される。カップリングレンズ２０２によって平行光束に変換された各光線は、マルチビーム光源装置１０７から射出される。その後、各光線は、カップリングレンズ２０２の後側焦点の近傍で一旦収束し、主走査方向には光線間隔を広げつつｆθレンズ１２０に入射され、副走査方向にはシリンダレンズ１１３、１１４により、ポリゴンミラー偏向面の近傍で再度収束されてｆθレンズ１２０に入射される。

また、上記したように、マルチビーム光源装置１０７からの複数の光ビームは光束分割プリズム１０８によって副走査方向上下に２分岐され、各ステーションに対応する感光体ドラムに導かれる。

光束分割プリズム１０８の下段から出射された複数の発光素子からの光ビーム２６１は、シリンダレンズ１１３を介してポリゴンミラー１０６の下段で偏向、走査される。そして、光ビーム２６１は、ｆθレンズ１２０の下段を通って折返しミラー１２９によりトロイダルレンズ１２３に入射され、折返しミラー１３０を介して感光体ドラム１０１上にスポット状に結像し、第１の画像形成ステーションとしてイエロー色の画像情報に対応した潜像を形成する。

光束分割プリズム１０８の上段から出射された複数の発光素子からの光ビーム２６２は、シリンダレンズ１１４を介しポリゴンミラー１０６の上段で偏向、走査される。そして、光ビーム２６２は、ｆθレンズ１２０の上段を通って折返しミラー１２７によりトロイダルレンズ１２４に入射され、折返しミラー１２８を介して感光体ドラム１０２上にスポット状に結像し、第２の画像形成ステーションとしてマゼンタ色の画像情報に対応した潜像を形成する。

同様に、対向するステーションにおいても、マルチビーム光源装置１０９からの複数の光ビームは、光束分割プリズム１１０によって上下に２分岐され、各ステーションに対応する感光体ドラムに導かれる。

光束分割プリズム１１０の下段から射出した複数の発光素子からのビーム２６３は、シリンダレンズ１１５を介してポリゴンミラー１０６の下段で偏向、走査される。そして、ビーム２６３は、ｆθレンズ１２１の下段を通って折返しミラー１３２によりトロイダルレンズ１２６に入射され、折返しミラー１３３を介して感光体ドラム１０４上にスポット状に結像し、第４の画像形成ステーションとしてブラック色の画像情報に対応した潜像を形成する。

また、光束分割プリズム１１０の上段から射出した複数の発光素子からのビーム２６４は、シリンダレンズ１１６を介してポリゴンミラー１０６の上段で偏向、走査される。そして、ビーム２６４は、ｆθレンズ１２１の上段を通って折返しミラー１３５によりトロイダルレンズ１２５に入射され、折返しミラー１３６を介して感光体ドラム１０３上にスポット状に結像し、第３の画像形成ステーションとしてシアン色の画像情報に対応した潜像を形成する。

本実施の形態に係るマルチビーム走査装置は、第１の実施の形態から第１の実施の形態の第３の変形例に係る面発光型半導体レーザアレイを搭載したマルチビーム光源装置を使用している。そのため、結像位置を感光体面上に精度良く調整することができ、高精度で信頼性の高い潜像を得ることができる。
（第３の実施の形態）
次に、図４７を参照し、第３の実施の形態に係る画像形成装置を説明する。本実施の形態に係る画像形成装置は、第２の実施の形態に係るマルチビーム走査装置を用いた画像形成装置である。

図４７は、画像形成装置の構成を模式的に示す断面図である。

本実施の形態に係る画像形成装置は、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、クリーニングケース９０５、転写ベルト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、排紙ローラ９１２を有する。

感光体ドラム９０１の周囲には、感光体を高圧に帯電する帯電チャージャ９０２、光走査装置９００により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ９０３が配置される。また、感光体ドラム９０１の周囲には、現像ローラにトナーを補給するトナーカートリッジ９０４、ドラムに残ったトナーを掻き取り備蓄するクリーニングケース９０５が配置される。感光体ドラム９０１へは、第２の実施の形態で記載したように、ポリゴンミラー１面毎の走査により、複数ライン（第２の実施の形態では４ライン）で同時に画像記録が行われる。

上記した画像形成ステーションは転写ベルト９０６の移動方向に並列され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が転写ベルト上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。各画像形成ステーションはトナー色が異なるだけで、基本的には同一構成である。

一方、記録紙は、給紙トレイ９０７から給紙コロ９０８により供給され、レジストローラ対９０９により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて送りだされる。その後、記録紙は、転写ベルトよりカラー画像が転写されて、定着ローラ９１０で定着して排紙ローラ９１２により排紙トレイ９１１に排出される。

本実施の形態に係るマルチビーム走査装置は、第２の実施の形態に係るマルチビーム走査装置を使用している。そのため、結像位置を感光体面上に精度良く調整することができ、高精度で信頼性の高い画像を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

なお、本発明の実施の形態では、カバー部材が、ある発光素子からの戻り光が隣接する発光素子に入射する方向と、発光素子が配列する平面に垂直な方向との角度（戻り光の入射角）が１０°以上になるように設けられた、面発光型半導体レーザアレイの例について説明した。しかしながら、前述したように、入射角が７．５°程度であっても、戻り光が近隣の発光素子に入射して及ぼす影響をある程度低減できる。従って、本発明には、カバー部材が、戻り光の入射角が１０°より小さい所定の角度以上になるように設けられた、面発光型半導体レーザアレイも含まれる。

１０１〜１０４ 感光体ドラム
１０５ 移動方向
１０６ ポリゴンミラー
１０７、１０９ 光源ユニット
１０８、１１０ 光束分割プリズム
１１３〜１１６ シリンダレンズ
２０１ 面発光型半導体レーザアレイ（発光装置）
２４５ チップ（発光素子アレイ）
２４５ａ 出射面
２４６−１〜２４６−３ パッケージ
２４６ａ−１〜２４６ａ−３、４２２ａ 固定部
４０２ 配線
４０３ パッド
４１０、４１２、４１４、４１６、４１７、４２３ カバー部材
４２２ インサート基板

特許４３６３０１６号公報 特開２００７−７９２９５号公報

Claims (9)

1. 同一平面に配列するように設けられ、各々が前記平面の一方の側に光ビームを出射する複数の発光素子を有する発光素子アレイと、
   一方の面に形成された、前記発光素子アレイを固定するための固定部と、前記発光素子アレイに接続されるリード端子とを備え、前記発光素子アレイの前記光ビームを出射する側の面である出射面と反対面を前記固定部に対向させた状態で、前記発光素子アレイが前記固定部に固定されたパッケージと、
   前記発光素子アレイの前記出射面側に設けられ、前記発光素子アレイを保護する透明なカバー部材とを有し、
   前記カバー部材は、一の発光素子から出射された光ビームが前記カバー部材に反射された反射光が、前記一の発光素子に隣接する発光素子に入射する方向と、前記平面に垂直な方向との角度が、所定の角度以上になるように設けられ、
   前記リード端子は、ボンディングワイヤにより前記発光素子アレイの電極端子に接続されるものであり、
   前記カバー部材は、
   前記発光素子アレイに対向する領域で、前記出射面に近接するように設けられており、
   前記発光素子アレイに対向する領域以外の領域で、前記リード端子を前記電極端子に接続する前記ボンディングワイヤと接触しないように設けられ
   たことを特徴とする発光装置。
2. 前記所定の角度は、１０°であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記一の発光素子と前記一の発光素子に隣接する発光素子との距離をＰとし、
   前記発光素子アレイの前記出射面と、前記カバー部材の前記光ビームを反射する反射面との距離をＺとするとき、
   Ｚ≦Ｐ／（２ｔａｎ１０°）の条件を満たすことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
4. 前記カバー部材は、前記発光素子アレイの電極端子と前記リード端子とを接続する電極配線が形成されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の発光装置。
5. 前記カバー部材は、前記発光素子アレイの前記出射面上に透明樹脂で形成されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の発光装置。
6. 前記カバー部材は、全体が透明樹脂で形成されており、
   前記パッケージの一部は、前記カバー部材と一体に、前記透明樹脂で形成されたことを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の発光装置を搭載したことを特徴とするマルチビーム光源装置。
8. 請求項７に記載のマルチビーム光源装置と、
   前記マルチビーム光源装置から出射された複数の光ビームを偏向する偏向手段と、
   偏向された前記光ビームを被走査面に結像する結像光学系とを備えることを特徴とするマルチビーム走査装置。
9. 請求項８に記載のマルチビーム走査装置と、
   前記複数の光ビームにより静電潜像を形成する像担持体と、
   前記像担持体により形成された前記静電潜像をトナーにより顕像化する現像手段と、
   前記現像手段により現像されたトナー像を記録紙に転写する転写手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。

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