JP6019816B2 - 面発光レーザユニット、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、面発光レーザユニット、光走査装置及び画像形成装置に関する。

近年、多色画像形成装置においては高速化が年々進んでおり、オンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷に用いられるようになりつつある。画像形成装置において、記録速度を向上させる手法としては、複数の発光領域がモノリシックに２次元配置された、面発光型レーザアレイ（ＶＣＳＥＬ：vertical cavity surface emitting laser）などの光源を備え、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が、面発光レーザでは後方に出射光が生じないため、同様の方法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、出射される光を分離して光量のモニタを行う方法がとられており、特許文献１及び２に開示されているような出射光の外周部のみを検出する方法、または、特許文献３及び４に開示されているように出射光の中心部を含めて検出する方法がある。

一般に、面発光レーザを光書き込み光源として用いる場合、出射光の中心部分の光をアパーチャで切り取って書き込みに用いるが、精度の良いＡＰＣ制御を行う為には、光書き込みに使用する光スポット中心部の光量と、モニタに使用する光量とが常に一定の関係にあることが望ましく、レーザ光のＦＦＰ（Far Field Pattern）ビームプロファイル（レーザ光における光スポットの広がりの強度分布、ファーフィールドパターンのビームプロファイルと記載する場合がある）が書き込み中に変わってしまうと、書き込み光の光出力が正しく制御できないといった問題が生じてしまう。

また、ＶＣＳＥＬが用いられる分野においては、射出される光の高次横モードの発振を抑制し、偏光方向が一定であることが求められており、特許文献５においては、高次横モード抑制フィルタ構造等の発明が開示されている。

ところで、上記発明を用いた面発光レーザにおいて、通電負荷をかけた後のＦＦＰビームプロファイルを測定した場合、フィルタに異方性があると、特定の方向が広がりやすいことを確認することができた。また、通電経時変化によりＦＦＰビームプロファイルの縦横比や、ＦＦＰビームプロファイルが所定の画像書き込み光源としての要求仕様範囲を超えてしまう場合がある。このため、特に広がりの早い方向においてＦＦＰプロファイルの通電経時変化を検出することが重要となる。

即ち、通電中に発生するＦＦＰビームプロファイルの広がり（通電経時変化）によって、画像書き込み側から要求される特性の範囲（要求仕様範囲）を超えてしまうと、出力される画像に不具合が生じるため、修理交換を行なう必要がある。しかしながら、不具合が発生した後に修理交換を行う場合では、画像形成装置が使用できない期間が長期間となるため、その間ユーザは使用することができなくなり不都合が生じる。

尚、従来の半導体レーザの劣化検出方法としては、特許文献６及び７に開示されているように駆動電流を使って劣化を検出する方法等があるが、この方法では、ＦＦＰビームプロファイルについては検出することができないため、ＦＦＰビームプロファイルの広がりの変化を検出することはできない。

よって、要求されるＦＦＰビームプロファイル特性が厳しい書き込み用ＶＣＳＥＬにおいては、劣化判断の為にＦＦＰビームプロファイルの検出をすることができる面発光レーザユニット等が望まれている。

本発明は、上記に鑑みなされたものであり、通電中のＦＦＰのビームプロファイルの変化を検出することにより、通電経時変化によるＶＣＳＥＬの劣化を予測し、要求される特性の範囲を超えてしまう前に修理交換時期が近いことを知らせるアラーム等を発したりすることにより、面発光レーザユニット、または、面発光レーザユニットを用いた画像形成装置が使用できない時間を極力短くすることができる面発光レーザユニット及び、この面発光レーザユニットを用いた光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、面発光レーザと、前記面発光レーザより出射されたレーザ光の一部を受光する受光素子と、前記面発光レーザ及び受光素子を覆うパッケージ部及びキャップ部と、を有し、前記キャップ部には、前記面発光レーザより出射されたレーザ光を透過する透明部材が設けられており、前記面発光レーザより出射されたレーザ光の一部は、前記透明部材において反射され前記受光素子に入射するものであって、前記受光素子は複数の受光領域に分割されており、前記受光素子における各々の前記受光領域において検出された光量に基づき、前記面発光レーザにおけるファーフィールドパターンのビームプロファイルが検出されるものであって、前記受光領域は、前記受光領域の長手方向に直交する方向に沿って配列されており、前記面発光レーザの上面には、高次横モード制御のための透明層が形成されており、前記透明層の長手方向と、前記受光素子における前記受光領域の長手方向とは、直交するものであることを特徴とする。

また、本発明の他の一観点によれば、面発光レーザと、前記面発光レーザより出射されたレーザ光の一部を受光する受光素子と、前記面発光レーザの光の一部を透過し、他の一部を反射するアパーチャと、を有し、前記アパーチャにおいて反射された他の一部の光は前記受光素子に入射するものであって、前記受光素子は複数の受光領域に分割されており、前記受光素子における各々の前記受光領域において検出された光量に基づき、前記面発光レーザにおけるファーフィールドパターンのビームプロファイルが検出されるものであって、前記受光領域は、前記受光領域の長手方向に直交する方向に沿って配列されており、前記面発光レーザの上面には、高次横モード制御のための透明層が形成されており、前記透明層の長手方向と、前記受光素子における受光領域の長手方向とは、直交するものであることを特徴とする。

本発明によれば、面発光レーザの劣化を迅速に予測することができるため、通電経時変化によるＶＣＳＥＬの劣化により、面発光レーザユニット、または、面発光レーザユニットを用いた画像形成装置が使用することができなくなる時間を短くすることができる。

第１の実施の形態における面発光レーザユニットの説明図（１） 第１の実施の形態における面発光レーザユニットの説明図（２） 第１の実施の形態における面発光レーザユニットの説明図（３） 第１の実施の形態における面発光レーザユニットの受光素子の構造図 第１の実施の形態における面発光レーザユニットの他の受光素子の構造図 第１の実施の形態における面発光レーザユニットの面発光レーザ素子の説明図 第１の実施の形態における面発光レーザユニットの受光素子の説明図（１） 第１の実施の形態における面発光レーザユニットの受光素子の説明図（２） 面発光レーザの構造図 傾斜基板の説明図 組成傾斜層の説明図 面発光レーザの製造方法の説明図（１） 面発光レーザの製造方法の説明図（２） 面発光レーザの製造方法の説明図（３） 面発光レーザの製造方法の説明図（４） 面発光レーザの製造方法の説明図（５） 面発光レーザの製造方法の説明図（６） 他の面発光レーザの構造図 第１の実施の形態におけるＦＦＰビームプロファイル検出の説明図（１） 第１の実施の形態におけるＦＦＰビームプロファイル検出の説明図（２） 第１の実施の形態におけるＦＦＰビームプロファイル検出の説明図（３） 第１の実施の形態におけるＦＦＰビームプロファイル検出の説明図（４） 第１の実施の形態における面発光レーザの劣化検出方法の説明図 第１の実施の形態におけるＦＦＰビームプロファイル検出の説明図（５） 第２の実施の形態におけるレーザプリンタの構成図 第２の実施の形態における光走査装置の構成図 第３の実施の形態における光走査装置及び画像形成装置の説明図 第３の実施の形態に用いられる受光素子の構造図 第３の実施の形態に用いられる他の受光素子の構造図 第３の実施の形態に用いられる受光素子の説明図 第４の実施の形態におけるカラープリンタの構成図

本発明を実施するための形態について、以下に説明する。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〕
（面発光レーザユニット）
第１の実施の形態における面発光レーザユニットについて説明する。図１及び図２に示されるように、本実施の形態における面発光レーザユニットは、面発光レーザ素子１０及びフォトダイオード等により形成された受光素子２０が、パッケージ部３０及びキャップ部４０により覆われている。尚、図１は、本実施の形態における面発光レーザユニットの内部を側面より見た図であり、図２は、本実施の形態における面発光レーザユニットの内部を上面より見た図、即ち、キャップ部４０を取り外した状態の上面図である。

面発光レーザ素子１０及び受光素子２０は、パッケージ部３０の凹状の底面にダイボンド等により実装されて設置されている。パッケージ部３０の底面には、配線３１が設けられており、面発光レーザ素子１０と配線３１とはボンディングワイヤ３２により接続されており、受光素子２０と配線３１とはボンディングワイヤ３３により接続されている。

キャップ部４０は全体が金属材料により形成されているが、面発光レーザ素子１０における面発光レーザより出射されたレーザ光が照射される領域には、ガラス等の材料により形成されている透明部材４１が設けられている。透明部材４１は、面発光レーザから出射されたレーザ光の殆どを透過するものであるが、透明部材４１の表面及び裏面において約１０％の光が反射される。このように透明部材４１において反射された光が受光素子２０に入射するように、面発光レーザ素子１０の表面に対し角度θの傾きとなるように形成されている。尚、本実施の形態では、角度θは約１９°である。また、パッケージ部３０とキャップ部４０とはシーム溶接にて接合されており、これにより封止されている。

次に、図３に示すように、本実施の形態における面発光レーザユニットの制御について説明する。パッケージ部３０に設けられた配線３１は、パッケージ部３０の外側の不図示の配線と接続されており、パッケージ部３０の外側の配線は、書き込み制御回路等を有する書き込み制御部５０と接続されている。尚、書き込み制御部５０は、後述する光走査装置や画像形成装置等に設けられている。

次に、本実施の形態における面発光レーザユニットにおける受光素子２０について説明する。図４に示されるように、受光素子２０は複数の受光領域、具体的には、７つの受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇに分割されている。このような７つの受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇにより形成される外形は、レーザ光の光スポット６１の形状に対応して略円形となるように形成されている。

７つの受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇは、各々の領域に対応した出力端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇと接続されている。これにより、受光領域２１ａにおいてレーザ光が検出された場合には、受光領域２１ａに接続されている出力端子２２ａより、検出されたレーザ光の光量に対応するモニタ電流Ｍａが出力される。また、受光領域２１ｂにおいてレーザ光が検出された場合には、受光領域２１ｂに接続されている出力端子２２ｂより、検出されたレーザ光の光量に対応するモニタ電流Ｍｂが出力される。また、受光領域２１ｃにおいてレーザ光が検出された場合には、受光領域２１ｃに接続されている出力端子２２ｃより、検出されたレーザ光の光量に対応するモニタ電流Ｍｃが出力される。また、受光領域２１ｄにおいてレーザ光が検出された場合には、受光領域２１ｄに接続されている出力端子２２ｄより、検出されたレーザ光の光量に対応するモニタ電流Ｍｄが出力される。また、受光領域２１ｅにおいてレーザ光が検出された場合には、受光領域２１ｅに接続されている出力端子２２ｅより、検出されたレーザ光の光量に対応するモニタ電流Ｍｅが出力される。また、受光領域２１ｆにおいてレーザ光が検出された場合には、受光領域２１ｆに接続されている出力端子２２ｆより、検出されたレーザ光の光量に対応するモニタ電流Ｍｆが出力される。また、受光領域２１ｇにおいてレーザ光が検出された場合には、受光領域２１ｇに接続されている出力端子２２ｇより、検出されたレーザ光の光量に対応するモニタ電流Ｍｇが出力される。

これにより、光スポット６１が照射された受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇにおいて、検出されたレーザ光の光量に対応したモニタ電流が出力端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇより出力される。図４においては、受光素子２０における受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇの外形が光スポット６１の形状に対応して略円形となる場合について説明したが、これに限られず、図５に示されるように、受光素子２０における受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇにより形成される外形が略長方形となるように形成してもよい。

尚、図３に示されるように、受光素子２０の受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇにおいて光を検出した場合、出力端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇよりモニタ電流Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍｄ、Ｍｅ、Ｍｆ、Ｍｇが出力され、配線等を介し出力モニタ信号として書き込み制御部５０に入力される。書き込み制御部５０においては、出力モニタ信号に基づき受光素子２０に照射されているレーザ光の光強度を検出し、この光強度と基準値とを比較して、面発光レーザ素子１０における面発光レーザから出射されるレーザ光の強度が所定の値となるように電流量を調整して出力され、配線等を介し書込信号として面発光レーザ素子１０に入力される。この書込信号の値は、次の出力モニタ信号が検出され、出力モニタ信号に基づき面発光レーザ素子１０に流される電流量が調整されるまで保持され、面発光レーザ素子１０における面発光レーザから出射されるレーザ光の出力を一定に保つことができる。本実施の形態においては、出力モニタ信号は、モニタ電流Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍｄ、Ｍｅ、Ｍｆ、Ｍｇの和、即ち、Ｍａ＋Ｍｂ＋Ｍｃ＋Ｍｄ＋Ｍｅ＋Ｍｆ＋Ｍｇとなる。

次に、面発光レーザ素子１０について説明する。図６に示されるように、面発光レーザ素子１０には、複数の面発光レーザ１１が２次元状に配置されている面発光レーザアレイが形成されている。例えば、図６に示す場合では、８×５個の面発光レーザ１１からなる面発光レーザアレイが形成されている。

ここで、図７に基づき面発光レーザ素子１０における面発光レーザ１１ａを発光させた場合について考える。この場合、面発光レーザ１１ａより出射されたレーザ光のうち、透明部材４１において反射された光が、受光素子２０において光スポット６１ａとして照射される。受光素子２０は、受光素子２０の受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇにおいて検出された光量に対応するモニタ電流Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍｄ、Ｍｅ、Ｍｆ、Ｍｇが出力端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇより出力され、出力モニタ信号として書き込み制御部５０に入力される。書き込み制御部５０においては、受光素子２０の受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇの位置とモニタ電流Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍｄ、Ｍｅ、Ｍｆ、Ｍｇに基づき、ＦＦＰビームプロファイル６２ａを算出し、更には、ＦＦＰビームプロファイル６２ａに基づき、ＦＷＨＭ（Full Width at Half Maximum：半値幅）６３ａを算出することができる。

同様に、面発光レーザ素子１０における面発光レーザ１１ｂを発光させた場合について考える。この場合、面発光レーザ１１ｂより出射されたレーザ光のうち、透明部材４１において反射された光が、受光素子２０において光スポット６１ｂとして照射される。受光素子２０においては、受光素子２０の受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇにおいて検出された光量に対応するモニタ電流Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍｄ、Ｍｅ、Ｍｆ、Ｍｇが出力端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇより出力され、出力モニタ信号として書き込み制御部５０に入力される。書き込み制御部５０においては、受光素子２０の受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇの位置とモニタ電流Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍｄ、Ｍｅ、Ｍｆ、Ｍｇに基づき、ＦＦＰビームプロファイル６２ｂを算出し、更には、ＦＦＰビームプロファイル６２ｂに基づき、ＦＷＨＭ（Full Width at Half Maximum：半値幅）６３ｂを算出することができる。尚、図７（ａ）は、受光素子２０において光スポット６１ａ及び６１ｂが照射された状態を示すものであり、図７（ｂ）は、書き込み制御部５０において算出されるＦＦＰビームプロファイル及びＦＷＨＭを示す。

このように、面発光レーザ素子１０において、異なる位置に形成されている面発光レーザ１１についても、各々のＦＦＰビームプロファイル及びＦＷＨＭを算出することができる。

ところで、前述したように、面発光レーザ素子１０における面発光レーザ１１を長時間使用した場合、通電経時変化により、ＦＦＰビームプロファイルが広がってしまう。具体的には、図８に示すように、通電当初の面発光レーザ１１におけるＦＦＰビームプロファイル７２ａに対し、長時間通電した後の面発光レーザ１１におけるＦＦＰビームプロファイル７２ｂは横に広がり、通電当初の面発光レーザ１１におけるＦＦＰビームプロファイル７２ａにおけるＦＷＨＭ７３ａよりも、長時間通電した後の面発光レーザ１１におけるＦＦＰビームプロファイル７２ｂにおけるＦＷＨＭ７３ｂの方が長くなる。このように、ＦＷＨＭ７３ｂを検出することにより、面発光レーザ１１の劣化の度合いを知ることができる。即ち、ＦＷＨＭ７３ｂにおけるＦＷＨＭ７３ａに対する割合が所定の割合以下であるか否かを判断することにより、面発光レーザ１１が劣化しているか否かを判断することができる。

（面発光レーザ）
次に、本実施の形態における面発光レーザユニットを形成している面発光レーザ素子１０における面発光レーザ１１について説明する。この面発光レーザ１１は、図９に示されるように、高次横モード抑制フィルタを備えたＶＣＳＥＬである。尚、図９（ａ）と図９（ｂ）とは、相互に直交する面における面発光レーザ１１の断面図である。即ち、本実施の形態においては、レーザ光の出射方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な面において、互いに直交する２つの方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とする。従って、図９（ａ）はＸＺ面に平行に切断した断面図であり、図９（ｂ）はＹＺ面に平行に切断した断面図である。

この面発光レーザ１１は、発振波長が７８０ｎｍ帯の面発光レーザであり、基板１０１、バッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９等を有している。

基板１０１は、表面が鏡面研磨面であり、図１０（ａ）に示されるように、鏡面研磨面（主面）の法線方向が、結晶方位［１ ０ ０］方向に対して、結晶方位［１ １ １］Ａ方向に向かって１５度（θ＝１５度）傾斜したｎ−ＧａＡｓ単結晶基板である。即ち、基板１０１は、いわゆる傾斜基板である。ここでは、図１０（ｂ）に示されるように、結晶方位［０ −１ １］方向が＋Ｘ方向、結晶方位［０ １ −１］方向が−Ｘ方向となるように配置されている。尚、基板１０１に傾斜基板を用いることによって、偏光方向をＸ軸方向に安定させようとする偏光制御作用が働く。

バッファ層１０２は、基板１０１の＋Ｚ側の面上に積層され、ｎ−ＧａＡｓからなる層である。

下部半導体ＤＢＲ１０３は、バッファ層１０２の＋Ｚ側に積層され、ｎ−ＡｌＡｓからなる低屈折率層と、ｎ−Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを４０．５ペア有している。

尚、図１１に示されるように、下部半導体ＤＢＲ１０３を形成している各屈折率層１０３ａ及び１０３ｂの間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた厚さ２０ｎｍの組成傾斜層が設けられている。各屈折率層１０３ａ及び１０３ｂはいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、発振波長をλとするとλ／４の光学的厚さとなるように設定されている。

また、光学的厚さがλ／４のとき、その層の実際の厚さＤは、Ｄ＝λ／４ｎ（但し、ｎはその層の媒質の屈折率）である。

下部スペーサ層１０４は、下部半導体ＤＢＲ１０３の＋Ｚ側に積層され、ノンドープの（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなる層である。

図１１に示されるように、活性層１０５は、下部スペーサ層１０４の＋Ｚ側に積層され、３層の量子井戸層１０５ａと４層の障壁層１０５ｂとを有する３重量子井戸構造の活性層である。各量子井戸層１０５ａは、０．７％の圧縮歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＡｓＰからなり、バンドギャップ波長が約７８０ｎｍである。また、各障壁層１０５ｂは、０．６％の引張歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＰからなる。

上部スペーサ層１０６は、活性層１０５の＋Ｚ側に積層され、ノンドープの（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなる層である。

また、図１１に示されるように、下部スペーサ層１０４、活性層１０５及び上部スペーサ層１０６からなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、その厚さが１波長の光学厚さとなるように設定されている。尚、活性層１０５は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布における腹に対応する位置である共振器構造体の中央に設けられている。

上部半導体ＤＢＲ１０７は、上部スペーサ層１０６の＋Ｚ側に積層され、ｐ−Ａｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓからなる低屈折率層とｐ−Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを２３ペア有している。

尚、図１１に示されるように、上部半導体ＤＢＲ１０７を形成している各屈折率層１０７ａ及び１０７ｂの間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層が設けられている。各屈折率層１０７ａ及び１０７ｂはいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、λ／４の光学的厚さとなるように設定されている。

上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層の１つには、ｐ−ＡｌＡｓからなる電流狭窄層１０８が厚さ３０ｎｍで挿入されている。この電流狭窄層１０８の挿入位置は、電界の定在波分布において、活性層１０５から３番目となる節に対応する位置である。尚、本実施の形態においては、電流狭窄層１０８には、メサの周辺部より酸化することにより形成された選択酸化領域１０８ａが形成されており、この酸化がなされていない領域が電流狭窄領域１０８ｂとなる。

コンタクト層１０９は、上部半導体ＤＢＲ１０７の＋Ｚ側に積層され、ｐ−ＧａＡｓからなる層である。

尚、このように基板１０１上に複数の半導体層が積層されたものを、以下では、便宜上「積層体」ともいう。

また、この面発光レーザ１１には、メサの側面等を覆うように保護膜１１１が形成されており、更に、メサの上面においてコンタクト層１０９と接するｐ側電極１１３が保護膜１１１の上に形成されており、基板１０１の裏面にはｎ側電極１１４が形成されている。また、メサの上面には、保護膜１１１と同一の材料により形成された透明層１１１ａ及び１１１ｂが形成されている。

（面発光レーザの製造方法）
次に、面発光レーザ１１の製造方法について簡単に説明する。尚、本実施の形態においては、所望の偏光方向（所望の偏光方向Ｐという）は、Ｘ軸方向であるものとする。

（１） 最初に、図１２（ａ）に示すように、上記積層体を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法あるいは分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法による結晶成長によって作製する。ここで、ＭＯＣＶＤ法の場合には、ＩＩＩ族の原料には、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用い、Ｖ族の原料には、フォスフィン（ＰＨ_３）、アルシン（ＡｓＨ_３）を用いている。また、ｐ型ドーパントの原料には四臭化炭素（ＣＢｒ_４）、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）を用い、ｎ型ドーパントの原料にはセレン化水素（Ｈ_２Ｓｅ）を用いている。

（２） 次に、積層体の表面に一辺が２５μｍの正方形状のレジストパターンを形成する。

（３） 次に、Ｃｌ_２ガスを用いたＥＣＲエッチング法により、上記レジストパターンをマスクとして四角柱状のメサ構造体（便宜上、「メサ」と記載する場合がある）を形成する。本実施の形態においては、エッチングの底面は下部スペーサ層１０４中に位置するように形成する。

（４） 次に、図１２（ｂ）に示されるように、メサを形成した後、レジストパターンを除去する。

（５） 次に、図１３（ａ）に示されるように、積層体を水蒸気中で熱処理する。これにより、電流狭窄層１０８中のＡｌ（アルミニウム）が、メサの外周部から選択的に酸化さて選択酸化領域１０８ａが形成される。この際、メサの中央部は酸化されていない領域が残り、この領域が電流狭窄領域１０８ｂとなる。これにより、発光部の駆動電流の経路をメサの中央部だけに制限することのできる、いわゆる酸化狭窄構造体が形成される。本実施の形態においては、酸化されていない電流狭窄層１０８における電流狭窄領域１０８ｂが電流通過領域（電流注入領域）となる。このようにして、例えば幅４μｍから６μｍ程度の略正方形状の電流通過領域が形成される。

（６） 次に、図１３（ｂ）に示されるように、気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ＳｉＮからなる保護層１１１を形成する。本実施の形態においては、保護層１１１の光学的厚さがλ／４となるように形成する。具体的には、ＳｉＮの屈折率ｎが１．８６、発振波長λが７８０ｎｍであるため、実際の膜厚（＝λ／４ｎ）が約１０５ｎｍとなるように形成する。

（７） 次に、レーザ光の射出面となるメサ上部にｐ側電極コンタクトの窓開けを行うためのエッチングマスク（マスクＭという）を形成する。本実施の形態においては、図１４に示されるように、メサの周囲、メサ上面の周囲、及びメサ上面の中心部を挟んで所望の偏光方向Ｐ（ここでは、Ｘ軸方向）に平行な方向に関して対向している２つの小領域（第１の小領域と第２の小領域）がエッチングされないようにマスクＭを形成する。具体的には、第１の小領域及び第２の小領域は略長方形状に形成されており、第１の小領域と第２の小領域との間隔Ｌ１が５μｍ、第１の小領域及び第２の小領域の短手方向における長さＬ２が２μｍ、長手方向における長さＬ３が８μｍとなるように形成する。尚、図１４（ａ）は上面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）におけるメサの部分を示した上面図である。

（８） 次に、ＢＨＦにて保護層１１１をエッチングし、ｐ側電極コンタクトの窓開けを行う。

（９） 次に、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示されるように、マスクＭを除去する。これにより、メサの上面には、透明膜１１１ａ及び１１１ｂが形成される。本実施の形態においては、便宜上、保護層１１１により形成されている第１の小領域を「透明層１１１ａ」とし、保護膜１１１により形成されている第２の小領域を「透明層１１１ｂ」と記載する場合がある。尚、図１５（ａ）は本工程における断面図であり、図１５（ｂ）は上面図である。

（１０） 次に、メサ上部の光射出部（金属層の開口部）となる領域に一辺１０μｍの正方形状のレジストパターンを形成し、ｐ側電極材料の蒸着を行なう。ｐ側電極材料としてはＣｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕからなる多層膜、もしくはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる多層膜が用いられる。

（１１） 次に、図１６に示されるように、光射出部となる領域（光射出領域）に蒸着された電極材料をリフトオフにより除去し、ｐ側電極１１３を形成する。本実施の形態においては、メサの上面において、ｐ側電極１１３により囲まれた領域が射出領域となる。尚、図１６（ａ）は本工程における断面図であり、図１６（ｂ）は、本工程においてメサの上面を拡大した上面図である。射出領域の形状は、一辺の長さがＬ４（ここでは、１０μｍ）の正方形である。本実施の形態においては、射出領域内の２つの小領域（第１の小領域、第２の小領域）として、光学的厚さがλ／４のＳｉＮからなる透明な誘電体膜からなる透明層１１１ａと透明層１１１ｂが形成されている。これにより、２つの小領域（第１の小領域、第２の小領域）の反射率は、射出領域の中心部の反射率よりも低くすることができる。

（１２） 次に、図１７に示されるように、基板１０１の裏側を所定の厚さ（例えば１００μｍ程度）まで研磨した後、ｎ側電極１１４を形成する。ここでは、ｎ側電極１１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。

（１３） 次に、アニールによって、ｐ側の電極１１３とｎ側の電極１１４のオーミック導通をとる。これにより、メサは発光部となる。

（１４） 次に、チップ毎に切断する。

このようにして製造された面発光レーザは、射出領域の周辺部に設定された２つの小領域（第１の小領域、第２の小領域）における反射率が、これら小領域以外の領域における反射率よりも低くなるように形成されている。よって、基本横モードに対する反射率を低下させることなく、高次横モードの反射率を低下させることができるため、高次横モードの発振を抑制する作用が働く。

尚、上記においては、各小領域の形状が長方形である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、図１８に示されるように、各小領域の形状は、楕円形状、半円状等の任意の形状に形成してもよい。

（ＦＦＰビームプロファイルの検出）
次に、上述したメサの上面が図１９に示される構造の面発光レーザにおけるＦＦＰビームプロファイルの通電径時変化について説明する。図１９に示される構造の面発光レーザは、メサの上面において透明層１１１ａ及び透明層１１１ｂが形成されており、透明層１１１ａ及び透明層１１１ｂは、略長方形状であって、長手方向がＹ軸方向となるように形成されている。図２０は、図１９に示される構造の面発光レーザにおけるＦＦＰビームプロファイルの通電径時変化を示す模式図である。尚、上述のとおり、図１９に示される構造の面発光レーザにおいて、高次横モード抑制フィルタとして射出領域の周辺部に設定された２つの小領域（透明層１１１ａにより形成される第１の小領域、透明層１１１ｂにより形成される第２の小領域）の長手方向に平行な方向がＹ方向、長手方向に垂直な方向（短手方向）がＸ方向である。

図２０（ａ）は、発光部より出射された光のＸ方向におけるＦＦＰビームプロファイルを示し、図２０（ｂ）は、発光部より出射された光のＹ方向におけるＦＦＰビームプロファイルを示す。尚、通電開始時の初期状態におけるＦＦＰビームプロファイルを１２０ａに示し、通電負荷をかけた後の状態におけるＦＦＰビームプロファイルを１２０ｂに示す。

図２０に基づくならば、ＦＦＰビームプロファイルの通電径時変化の大きさはＸ方向とＹ方向で異なっており、Ｙ方向（高次横モード抑制フィルタの長手方向、即ち、透明層１１１ａ及び１１１ｂにおける長手方向）においてビームが広がりやすい傾向にある。従って、透明層１１１ａ及び１１１ｂと受光素子２０における受光領域２１ａ〜２１ｇとの位置関係により、検出の精度等が異なってくる。

次に、図２１に高次横モード抑制フィルタの構造を示し、図２２（ａ）に受光素子２０の構造を示し、図２２（ｂ）に受光素子２０において検出されるＦＦＰビームプロファイルを示す。

上述のとおり、高次横モード抑制フィルタの長手方向がＹ方向の場合、ビームはＹ方向に通電劣化により広がりやすい。従って、この場合には、受光素子２０における複数の受光領域２１ａ〜２１ｇの長手方向をＸ軸方向とし、受光領域２１ａ〜２１ｇがＹ軸方向に沿って並ぶように配列させて設置することにより、レーザ光の光スポット８１のＹ軸方向におけるＦＦＰビームプロファイル８２を検出することができ、更には、ＦＦＰビームプロファイル８２に基づきＦＷＨＭ８３も算出することができる。これにより、面発光レーザにおける通電劣化をより正確に早期に検出することができる。

（面発光レーザの劣化検出方法）
次に、本実施の形態における面発光レーザの劣化検出方法について、図２３に基づき説明する。本実施の形態における面発光レーザの劣化検出方法は、本実施の形態における面発光レーザユニットを用いて行なわれるものである。

最初に、ステップ１０２（Ｓ１０２）において、ＦＦＰビームプロファイルを検出する。具体的には、本実施の形態における面発光レーザユニットにおいて、分割された受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇを有する受光素子２０を用いて、書き込み制御部５０において算出する。

次に、ステップ１０４（Ｓ１０４）において、検出されたＦＦＰビームプロファイルに基づき、書き込み制御部５０においてＦＷＨＭを算出する。

次に、ステップ１０６（Ｓ１０６）において、算出されたＦＷＨＭがＦＷＨＭの閾値の範囲内であるか否かが、書き込み制御部５０において判断される。具体的には、算出されたＦＷＨＭが閾値の範囲内にあるものと判断された場合には、ステップ１０８に移行する。一方、算出されたＦＷＨＭが閾値の範囲内にはないものと判断された場合には、ステップ１１０に移行する。

例えば、面発光レーザにおけるＦＷＨＭの仕様範囲が８．０[deg]〜１０．０[deg]であって、ＦＷＨＭの初期値が８．５[deg]であって、劣化検出となるＦＷＨＭの閾値を９．５[deg]と設定した場合、検出された光スポットのＦＷＨＭの値が９．５[deg]を超えた場合には、閾値の範囲を超えたものと判断される。一方、検出された光スポットのＦＷＨＭの値が９．５[deg]以下の場合には、閾値の範囲内にあるものと判断される。

ステップ１０８（Ｓ１０８）においては、面発光レーザの発光が継続され、画像形成装置等におけるレーザ光による書き込みが継続される。

一方、ステップ１１０（Ｓ１１０）においては、画像形成装置等において面発光レーザの劣化検出アラームが作動する。具体的には、ステップ１０６において、算出されたＦＷＨＭが閾値の範囲内にはないものと判断されているため、面発光レーザが通電経時変化により劣化しているものと推察される。従って、この場合には、画像形成装置等において面発光レーザの劣化検出アラームが作動する
次に、ステップ１１２（Ｓ１１２）において、画像形成装置等において、面発光レーザユニットの交換を促す表示を行なう。

本実施の形態においては、ステップ１０６において、一定のＦＷＨＭにおいて閾値を設定しているが、変化率（例えばＦＷＨＭが初期値より１０％大きくなった場合）に基づき閾値を設定してもよい。尚、本実施の形態においては、ステップ１１０において、劣化検出アラームが作動した時点では、面発光レーザはＦＷＨＭの仕様範囲を超えていないため、所定の期間は画像形成装置等を使用することが可能である。即ち、交換修理が行なわれるまで、画像形成装置等を使用することが可能である。

このように、本実施の形態においては、前もって故障予測を行なうことができるため、ユーザの都合に合わせて、画像形成装置を使用しない時間に交換修理を行なうことができ、画像形成装置を使用することができない時間を短時間にすることができ、ユーザの業務効率の低下を防ぐことができる。

また、別な方法としては、画像形成装置等が外部ネットワークに接続されている場合は、直接画像形成装置のメンテナンス業者に、交換修理が必要な連絡を自動的に通知する方法が考えられる。この場合はユーザがメンテナンス業者に連絡しなくてもよいといったメリットがある。

次に、図２４に基づき、Ｙ方向のＦＦＰビームプロファイルにおいて、通電負荷をかけた後の定格出力と高出力時の出力との違いについて説明する。尚、面発光レーザにおける定格出力は０．１ｍＷ〜１．０ｍＷであるものとする。定格出力の範囲内にある出力が１．０ｍＷの場合では、通電当初に比べて通電負荷をかけた後では、ＦＦＰビームプロファイルが広がる。これに対し、面発光レーザの出力を定格出力以上の２．０ｍＷの場合では、ＦＦＰビームプロファイルは、より顕著に広がる。従って、定格出力の範囲内における出力では分かりにくい通電劣化であっても、ＦＦＰビームプロファイル確認時において、光出力を定格出力よりも大きくすることにより、面発光レーザの通電劣化を容易に検出することができる。尚、定格出力とは、光走査装置や画像形成装置等において、通常の動作の際の面発光レーザの出力範囲である。

〔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、第１の実施の形態における面発光レーザユニット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２５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２６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１１００、カップリングレンズ１１１１、アパーチャ１１１２、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１１００は、第１の実施の形態における面発光レーザユニットを含む光源ユニット１１００が用いられている。

カップリング１１１１は、光源ユニット１１００における面発光レーザより出射されたレーザ光を略平行光に整形する。

アパーチャ１１１２は、カップリングレンズ１１１１からのレーザ光を所定のビーム形状となるように規定する。

シリンドリカルレンズ１１１３は、光源ユニット１１００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１１００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。本実施の形態では、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。

本実施の形態におけるレーザプリンタ１０００では、第１の実施の形態における面発光レーザユニットを用いているため、レーザプリンタ１０００において、安定的な光による書き込みを行なうことができ、高精細で高画質な画像形成を行なうことができる。

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よい。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。本実施の形態は、受光素子を面発光レーザユニットの外に設けた構造の画像形成装置及び光走査装置である。従って、第１の実施の形態における面発光レーザユニットを用いてもよく、また、第１の実施の形態における面発光レーザユニットより受光素子２０を取り除いた構造のものを用いてもよい。

本実施の形態においては、図２７に示されるように、第１の実施の形態における面発光レーザユニットにおける受光素子２０に相当する受光素子１１２０が、面発光レーザが含まれている光源ユニット１１００の外部に設けられている構造のものである。尚、上記以外の内容については、第２の実施の形態と同様である。

本実施の形態においては、面発光レーザを含む光源ユニット１１００から出射されたレーザ光は、カップリングレンズ１１１１により、光ビームが略平行光となるように整形される。

アパーチャ１１１２は、光ビームに対して一定の傾きを持って設置されており、カップリングレンズ１１１１を介した光ビームのビーム径を規定する。アパーチャ１１１２に設けられた開口部１１１２ａを通過した光は書き込み光として用いられるが、アパーチャ１１１２の開口部１１１２ａの周囲の外周部１１１２ｂは光を反射する部材により形成されているため、レーザ光の外周部１１１２ｂにおいて、レーザ光は反射され受光素子１１２０に入射する。図２８には、本実施の形態において用いられる受光素子１１２０の構造を示すが、上述したように、この受光素子１１２０は、第１の実施の形態において説明した受光素子２０と同様の構造のものであってもよい。

具体的には、図２８に示されるように、受光素子１１２０は複数の受光領域、例えば、７つの受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇに分割されている。また、図２８に示す場合では、７つの受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇを形成している外形は、レーザ光の光スポット１６１の外形の形状に対応して略円形となるように形成されている。

７つの受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇは、各々の領域に対応した出力端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇと接続されている。これにより、受光領域２１ａにおいてレーザ光が検出された場合には、受光領域２１ａに接続されている出力端子２２ａより、検出されたレーザ光の光量に対応するモニタ電流Ｍａが出力される。また、受光領域２１ｂにおいてレーザ光が検出された場合には、受光領域２１ｂに接続されている出力端子２２ｂより、検出されたレーザ光の光量に対応するモニタ電流Ｍｂが出力される。また、受光領域２１ｃにおいてレーザ光が検出された場合には、受光領域２１ｃに接続されている出力端子２２ｃより、検出されたレーザ光の光量に対応するモニタ電流Ｍｃが出力される。また、受光領域２１ｄにおいてレーザ光が検出された場合には、受光領域２１ｄに接続されている出力端子２２ｄより、検出されたレーザ光の光量に対応するモニタ電流Ｍｄが出力される。また、受光領域２１ｅにおいてレーザ光が検出された場合には、受光領域２１ｅに接続されている出力端子２２ｅより、検出されたレーザ光の光量に対応するモニタ電流Ｍｅが出力される。また、受光領域２１ｆにおいてレーザ光が検出された場合には、受光領域２１ｆに接続されている出力端子２２ｆより、検出されたレーザ光の光量に対応するモニタ電流Ｍｆが出力される。また、受光領域２１ｇにおいてレーザ光が検出された場合には、受光領域２１ｇに接続されている出力端子２２ｇより、検出されたレーザ光の光量に対応するモニタ電流Ｍｇが出力される。

これにより、光スポット１６１が照射された受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇにおいて、検出されたレーザ光の光量に対応した電流が出力端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇより出力される。尚、本実施の形態は、受光素子１１２０には、アパーチャ１１１２における外周部１１１２ｂからの反射光が入射するものである。よって、後述するように、アパーチャ１１１２に設けられた開口部１１１２ａでは光が反射されることはなく、受光素子１１２０には入射しない。従って、受光素子１１２０における中央部１６１ａには光は入射しない。

また、図２８においては、受光素子１１２０における受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇの外形が光スポット１６１の外形の形状に対応して略円形となる場合について説明したが、これに限られず、図２９に示されるように、受光素子１１２０における受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇの外形は略長方形となるように形成してもよい。

ここで、図３０に基づき光源ユニット１１００における面発光レーザを発光させた場合について、より詳細に説明する。この場合、光源ユニット１１００における面発光レーザより出射されたレーザ光のうち、アパーチャ１１１２の周辺部１１１２ｂにおいて反射された光が、光スポット１６１として受光素子１１２０に照射される。受光素子１１２０においては、受光素子１１２０の受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇにおいて検出された光量に対応するモニタ電流Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍｄ、Ｍｅ、Ｍｆ、Ｍｇが出力端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇより出力され、書き込み制御部に入力される。書き込み制御部では、受光素子１１２０の受光領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇの位置とモニタ電流Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍｄ、Ｍｅ、Ｍｆ、Ｍｇとの関係に基づき、ＦＦＰビームプロファイルを算出し、更には、ＦＦＰビームプロファイルに基づき、ＦＷＨＭを算出する。尚、図３０（ａ）は、受光素子１１２０において光スポット１６１が照射された状態を示すものであり、図３０（ｂ）は、書き込み制御部において算出されるＦＦＰビームプロファイル及びＦＷＨＭを示す。

ところで、前述したように、光源ユニット１１００における面発光レーザを長時間使用した場合、通電経時変化により、ＦＦＰビームプロファイルが広がってしまう。具体的には、通電当初の面発光レーザにおけるＦＦＰビームプロファイルに対し、長時間通電した後の面発光レーザにおけるＦＦＰビームプロファイルは横に広がり、通電当初の面発光レーザにおけるＦＦＰビームプロファイルにおけるＦＷＨＭよりも、長時間通電した後の面発光レーザにおけるＦＦＰビームプロファイルにおけるＦＷＨＭの方が長くなる。このように、ＦＷＨＭを検出することにより、面発光レーザの劣化の度合いを知ることができる。

尚、本実施の形態においては、図３０に示されるようにレーザ光における光スポット１６１内の中央部１６１ａに相当する領域の光は書き込み光に使用されているため、レーザ光の光スポット１６１における強度分布は、ピーク付近の強度が若干低下する。従って、開口部１１１２ａがない場合のＦＦＰビームプロファイル１７２ａに基づくＦＷＨＭ１７３ａに比べて、開口部１１１２ａがある場合のＦＦＰビームプロファイル１７２ｂに基づくＦＷＨＭ１７３ｂは大きく検出される。しかしながら、この検出誤差については、あらかじめ光走査装置等の内部に補正係数を設定しておき補正を行なうことにより、正確な面発光レーザの通電劣化の検出を行なうことができる。

〔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。第４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３１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３１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の実施の形態における面発光レーザユニットを含む光源ユニットを、各々の色毎に有しており、第２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る。また、カラープリンタ２０００は、この光走査装置２０１０を備えているため、第２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。また、本実施の形態において、第３の実施の形態を適用することも可能である。

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の実施の形態における面発光レーザユニットを含む光源ユニットにより形成されているため、点灯させる面発光レーザ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の実施の形態における面発光レーザユニットを用いているため、高品質の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 面発光レーザ素子
１１ 面発光レーザ
１１ａ、１１ｂ 面発光レーザ
２０ 受光素子
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ 受光領域
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ 出力端子
３０ パッケージ部
３１ 配線
３２ ボンディングワイヤ
３３ ボンディングワイヤ
４０ キャップ部
４１ 透明部材
５０ 書き込み制御部
６１ 光スポット
６１ａ、６１ｂ 光スポット
６２ａ、６２ｂ ＦＦＰビームプロファイル
６３ａ、６３ｂ ＦＷＨＭ（半値幅）
７２ａ ＦＦＰビームプロファイル（通電当初）
７２ｂ ＦＦＰビームプロファイル（長時間通電した後）
７３ａ ＦＷＨＭ（通電当初の半値幅）
７３ａ ＦＷＨＭ（長時間通電した後の半値幅）
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）

特開平８−３３０６６１号公報 特開２００７−２９８５６３号公報 特開昭６０−８８４８６号公報 特開２００５−１８９７５７号公報 特開２０１０−１５３７６８号公報 特開平９−８３０５１号公報 特開平６−５９７３号公報

Claims (10)

1. 面発光レーザと、
   前記面発光レーザより出射されたレーザ光の一部を受光する受光素子と、
   前記面発光レーザ及び受光素子を覆うパッケージ部及びキャップ部と、
   を有し、
   前記キャップ部には、前記面発光レーザより出射されたレーザ光を透過する透明部材が設けられており、
   前記面発光レーザより出射されたレーザ光の一部は、前記透明部材において反射され前記受光素子に入射するものであって、
   前記受光素子は複数の受光領域に分割されており、
   前記受光素子における各々の前記受光領域において検出された光量に基づき、前記面発光レーザにおけるファーフィールドパターンのビームプロファイルが検出されるものであって、
   前記受光領域は、前記受光領域の長手方向に直交する方向に沿って配列されており、
   前記面発光レーザの上面には、高次横モード制御のための透明層が形成されており、
   前記透明層の長手方向と、前記受光素子における前記受光領域の長手方向とは、直交するものであることを特徴とする面発光レーザユニット。
2. 前記ファーフィールドパターンのビームプロファイルに基づきＦＷＨＭを算出し、前記ＦＷＨＭに基づき前記面発光レーザの劣化を判断する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ユニット。
3. 前記ＦＷＨＭが所定の範囲を超える場合には、前記面発光レーザの劣化を判断することを特徴とする請求項２に記載の面発光レーザユニット。
4. 前記面発光レーザは複数設けられており、複数の前記面発光レーザにより、面発光レーザアレイが形成されているものであ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ユニット。
5. 面発光レーザと、
   前記面発光レーザより出射されたレーザ光の一部を受光する受光素子と、
   前記面発光レーザの光の一部を透過し、他の一部を反射するアパーチャと、
   を有し、
   前記アパーチャにおいて反射された他の一部の光は前記受光素子に入射するものであって、
   前記受光素子は複数の受光領域に分割されており、
   前記受光素子における各々の前記受光領域において検出された光量に基づき、前記面発光レーザにおけるファーフィールドパターンのビームプロファイルが検出されるものであって、
   前記受光領域は、前記受光領域の長手方向に直交する方向に沿って配列されており、
   前記面発光レーザの上面には、高次横モード制御のための透明層が形成されており、
   前記透明層の長手方向と、前記受光素子における受光領域の長手方向とは、直交するものであることを特徴とする光走査装置。
6. 前記ファーフィールドパターンのビームプロファイルに基づきＦＷＨＭを算出し、前記ＦＷＨＭに基づき前記面発光レーザの劣化を判断するものであることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
7. 前記ＦＷＨＭが所定の範囲を超える場合には、前記面発光レーザの劣化を判断することを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
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から４のいずれかに記載の面発光レーザユニットを有する光源と、
   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。
9. 前記ファーフィールドパターンのビームプロファイルの検出は、面発光レーザの出力が、前記光走査装置における動作の際の出力よりも、高い出力において行なわれることを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の光走査装置。
10. 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９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。

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