JPH1174618A - 半導体レーザ装置および光量制御装置、画像形成装置 - Google Patents

半導体レーザ装置および光量制御装置、画像形成装置

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JPH1174618A
JPH1174618A JP9233093A JP23309397A JPH1174618A JP H1174618 A JPH1174618 A JP H1174618A JP 9233093 A JP9233093 A JP 9233093A JP 23309397 A JP23309397 A JP 23309397A JP H1174618 A JPH1174618 A JP H1174618A
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semiconductor laser
light emitting
back beam
emitting surface
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Junichi Kimizuka
純一 君塚
Akira Nakatani
亮 中谷
Tomohiro Nakamori
知宏 中森
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バックビームを発生する複数の発光部間の熱
干渉によるフロントビーム出力光量の変動をなくし、ひ
いては高品質な画像を得ることが可能な半導体レーザ装
置および光量制御装置、画像形成装置。 【解決手段】 半導体レーザチップ３４上に備えられた
複数の発光部３４の第２発光面３４ｃ，３４ｄから出力
された複数のバックビームを、バックビーム検出手段の
各光検出部に各々独立して検出し、各発光部毎にリアル
タイムで光量制御を行うことにより、第１発光面３４
ａ，３４ｂから出力されるフロントビームの出力光量の
変動をなくすようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の発光部を備
えた半導体レーザを用い、複数のビームを各々独立して
検出する半導体レーザ装置，半導体レーザの光量制御を
行う光量制御装置、さらにはレーザプリンタ等の画像形
成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、複数の発光部を備えた半導体レー
ザを用いて光量制御を行う装置としては、例えば、特開
昭５７−２３２８９号公報に開示されたレーザプリンタ
がある。このレーザプリンタにおいては、半導体レーザ
から出射された複数のビームを走査させて感光ドラムの
面上に照射し、電子写真方式によって画像形成を行って
いる。
【０００３】この場合、例えば、特開平９−１６４７２
２号公報のごとく半導体レーザの複数の発光部の光出力
を、１個の光検出器で検出することによって、光量制御
を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特にモ
ノリシックの半導体レーザチップ上に、複数の発光部を
備えた半導体レーザの場合、一つの発光部に電流を流し
た際にその熱が他の発光部に伝わり、その影響で他の発
光部の発光効率が低下し、発光光量が低下する問題（こ
の現象を熱干渉という）がある。
【０００５】このように発光光量が低下すると、レーザ
プリンタにおいて画像を書き込む際に、画像の濃度ムラ
となって画像品質を低下させることになる。
【０００６】そこで、本発明の目的は、複数の発光部か
ら出力された複数のビームを各々独立に検出し、各発光
部毎にリアルタイムで光量制御を行うことにより、各発
光部間の熱干渉によるフロントビーム出力光量の変動を
なくし、引いては高品質な画像を得ることが可能な半導
体レーザ装置，半導体レーザの光量制御を行う光量制御
装置、さらにはレーザプリンタ等の画像形成装置を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体レーザ
チップの一端面に形成されたフロントビームを出力する
第１発光面と、当該半導体レーザチップにおける第１発
光面とは反対側の端面に形成され前記フロントビームに
対応したバックビームを出力する第２発光面とが形成さ
れた複数の発光部と、前記半導体レーザチップの発光部
の第２発光面に対向して設けられ、該第２発光面から出
力された前記複数のバックビームを各々独立して検出す
る複数の光検出部を有するバックビーム検出手段とを具
えて半導体レーザ装置を構成したことを特徴とする。
【０００８】ここで、前記バックビーム検出手段を、前
記半導体レーザチップの前記第２発光面に密着させても
よい。
【０００９】前記バックビーム検出手段を接着剤にて前
記半導体レーザチップに接着することもできる。
【００１０】前記バックビーム検出手段の前記複数の光
検出部を、同一の基板上に互いに絶縁して形成すること
ができる。
【００１１】前記半導体レーザチップの前記第２発光面
に、前記バックビーム検出手段をその一部領域がはみ出
すようにして取り付け、該取り付けによりはみ出した一
部領域に引き出し電極を設けてもよい。
【００１２】また、本発明は、半導体レーザチップの一
端面に形成されたフロントビームを出力する第１発光面
と、当該半導体レーザチップにおける第１発光面とは反
対側の端面に形成され前記フロントビームに対応したバ
ックビームを出力する第２発光面とが形成された複数の
発光部と、前記半導体レーザチップにおける前記発光部
の第２発光面に対して傾斜して設けられ、該第２発光面
から出力された前記複数のバックビームを各々独立して
検出する複数の光検出部を有するバックビーム検出手段
とを具えて半導体レーザ装置を構成したことを特徴とす
る。
【００１３】ここで、前記バックビーム検出手段を、光
透過部材の傾斜面に設けもよい。
【００１４】前記バックビーム検出手段の前記各光検出
部に入射する各レーザ光の間に遮光手段を設けてもよ
い。
【００１５】前記バックビーム検出手段の前記各光検出
部に入射する各レーザ光の間にミラーを設けてもよい。
【００１６】前記半導体レーザチップの前記第２発光面
と、前記バックビーム検出手段との間に、光学フィルタ
を介在させてもよい。
【００１７】また、本発明は、半導体レーザチップの一
端面に形成されたフロントビームを出力する第１発光面
と、当該半導体レーザチップにおける第１発光面とは反
対側の端面に形成され前記フロントビームに対応したバ
ックビームを出力する第２発光面とが形成された複数の
発光部と、前記第２発光面上に形成され、光を透過させ
る透明な絶縁層と、前記透明な絶縁層上に形成され、前
記第２発光面から出力された前記複数のバックビームを
各々独立して検出する複数の光検出部を有するバックビ
ーム検出手段とを具えて半導体レーザ装置を構成したこ
とを特徴とする。
【００１８】ここで、前記バックビーム検出手段の前記
複数の光検出部は、前記透明な絶縁層上に形成されるｎ
型半導体と、前記ｎ型半導体上に形成されるｐ型半導体
とを含む構成とすることができる。
【００１９】前記ｎ型半導体および前記ｐ型半導体の面
上に、引き出し電極を形成することができる。
【００２０】前記バックビーム検出手段を、気相成長法
や、蒸着法にて形成することができる。
【００２１】また、本発明は、前記バックビーム検出手
段を有する半導体レーザ装置と、前記半導体レーザ装置
における前記バックビーム検出手段の各光検出部により
検出された光量に基づいて、前記各第１発光面から出力
されるフロントビームの光量を各々独立して制御する光
量フィードバック制御手段とを具えて光量制御装置を構
成したことを特徴とする。
【００２２】また、本発明は、半導体レーザから出射さ
れたレーザビームを感光体面上に照射して画像形成を行
う電子写真方式の画像形成装置であって、光量制御装置
を具え、該光量制御装置により光量制御されたレーザビ
ームを用いて画像形成を行うことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１
〜図４に基づいて説明する。本例では、複数の発光部を
備えた半導体レーザを使用した例として、レーザプリン
タを例に挙げて説明する。
【００２４】まず、レーザプリンタの概略構成を図４に
基づいて説明する。１は、複数の発光部を有する半導体
レーザである。２は、半導体レーザ１の出射する複数の
ビームを平行光化するコリメータレンズである。この平
行光化されたビームは、反射ミラー３により反射され、
ポリゴンミラー４により偏向される。この偏向された光
ビームは、ｆ−θレンズ５で等角速度走査を等速度走査
に変換され、反射ミラー６で反射され、感光ドラム７に
照射される。また、ポリゴンミラー４により走査された
ビームは、反射ミラー８で反射され、ビームディテクタ
９に検出される。このビームディテクタ９でビームが感
光ドラム７を走査する開始点のタイミングが検出され
る。そして、この検出されたビームディテクタ９の出力
信号に同期させて、半導体レーザ１を画像信号で変調す
ることにより、感光ドラム７に潜像を形成することがで
きる。
【００２５】次に、本例に用いられる半導体レーザ１の
構造を図１に基づいて説明する。この半導体レーザ１
は、マルチビームレーザチップ３４とフォトディテクタ
３７とにより構成される。マルチビームレーザチップ３
４は、ｐ型基板上にｎ型の電流阻止層を堆積してＶ字溝
をエッチング加工した内部ストライブ構造半導体素子を
基本として構成される。この素子は、例えばAppl.Phys.
Lett.vol.40,1March1982,P.312に記載されている。１１
は、Ｐ型ＧａＡｓ基板である。１２は、ｎ−ＧａＡｓ電
流阻止層である。１３，１４は、周知のホトリソグラフ
ィ技術により形成したストライブ溝である。このストラ
イブ溝１３，１４の内側は、電流阻止層１２が除去さ
れ、このＶ字形の部分が電流通路となっている。１５
は、ｐ−Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓクラッド層である。１６
は、Ｇａ1-x Ａｌx Ａｓ活性層（０＜Ｘ＜Ｙ＜１）であ
る。１７は、ｎ−Ｇａ1-y Ａｌy Ａｓクラッド層であ
る。１８は、ｎ−ＧａＡｓギャップ層であり、ダブルヘ
テロ接合型のレーザ動作用多層結晶層を形成する。１９
は、Ａｕ−Ｚｎのｐ側電極である。２０，２１は、Ａｕ
−Ｇｅ−Ｎｉのｎ側電極である。３１は、エッチング加
工によりｎ側電極２０，２１からＧａＡｓ基板１１まで
ストライブ溝１３と平行に作られた分離溝である。
【００２６】この分離溝３１によって、マルチビームレ
ーザチップ３４には、複数個（ここでは、２個）の発光
部３５，３６が形成される。この発光部３５，３６は、
それぞれフロントビームを出力する発光面３５ａ，３６
ａと、バックビームを出力する発光面３５ｂ，３６ｂと
が互いに反対側の端面に形成されている。そして、マル
チビームレーザチップ３４の発光部３５，３６のバック
ビームを出力する側の発光面３５ｂ，３６ｂに対向し
て、受光部２４，２５を有するフォトディテクタ３７が
配置されている。このようにマルチビームレーザチップ
３４に分離溝３１を形成して各々独立した発光部３５，
３６を作成することによって、発光部３５，３６間の熱
干渉を減少させることができる。
【００２７】３２，３３は、レーザのｎ側電極２０，２
１にボンデングされたワイヤであり、Ａｕ，Ａｌなどで
構成され、太さはフォトディテクタ３７のワイヤ２８，
２９より太いものが用いられる。フォトディテクタ３７
のマルチビームレーザチップ３４とは、ハーメチックシ
ールされて半導体レーザ１を構成する。
【００２８】次に、マルチビームレーザチップ３４が発
生したビームを受光するフォトディテクタ３７を、図２
に基づいて説明する。２２は、ｎ型シリコン基板であ
り、フォトディテクタ３７のカソードとなる。２３は、
カソード側電極であり、Ａｕなどで構成される。２４，
２５は、ドーピング材を注入された受光面としてのｐ層
を有し、島状をなし、これにより２つの独立した受光部
が形成される。この受光部２４，２５は、フォトディテ
クタ３７のアノードとなる。
【００２９】各受光部２４，２５は、マルチビームレー
ザチップ３４の発光部３５，３６のバックビームを発生
する側にそれぞれ対向して設けられる。この場合、各受
光部２４，２５の受光面の大きさは、バックビームの広
がりをカバーできる範囲内で、できるだけ狭いほうがよ
い。その理由は、受光面の大きさがフォトディテクタ３
７のストレーキャパシタンスを決めており、このストレ
ーキャパシタンスが小さい方がフォトディテクタ３７の
応答が早いからである。また、受光部２４，２５の受光
面の間隔が狭いと、これら各受光部に流れる光電流が隣
りの受光部に漏れ込みやすいので、受光面形状をできる
だけ小さくして各受光面の間の距離を取るようにした方
がよい。
【００３０】フォトディテクタ３７の受光部２４，２５
には、ＳｉＯ2 の保護膜が形成される。ＳｉＯ2 膜は引
き出し電極部２６，２７を除いて形成される。この引き
出し電極部２６，２７にはＡｕなどの金属電極が用いら
れ、この領域にＡｕやＡｌなどのワイヤ２８，２９がボ
ンデングされる。
【００３１】このように複数の受光部２４，２５を持っ
たフォトディテクタ３７は、これら各受光部２４，２５
をマルチビームレーザチップ３４のバックビームを発生
する側の各発光部３５，３６の各発光面３５ｂ，３６ｂ
に対向する形で接着される。なお、ＳｉＯ2 の保護膜
は、フォトディテクタ３７のｐ層やｎ層がマルチビーム
レーザチップ３４の各層とショートするのを防ぐ絶縁層
の役割も果たす。
【００３２】本例においては、フォトディテクタ３７の
各受光部２４，２５を、マルチビームレーザチップ３４
の各発光面３５ｂ，３６ｂに密着して取つけるため、ビ
ームが広がらず、これにより各受光面の面積を小さくで
きるため、各受光部２４，２５の間の距離を大きく取れ
る。このため、高速応答のフォトディテクタ３７を得る
ことができ、かつ受光部２４，２５間の漏れ電流による
干渉を防止できる。
【００３３】また、フォトディテクタ３７はマルチビー
ムレーザチップ３４の各発光面３５ｂ，３６ｂの反射ミ
ラーの役割を果たし、これにより本来バック方向に出射
されてしまう光エネルギーをすべてフロント方向に向け
るので、レーザ出力を増加させることができる。
【００３４】また、フォトディテクタ３７をマルチビー
ムレーザチップ３４の発光部３５ｂ，３６ｂ側の端面に
接着するとき、フォトディテクタ３７のアノード電極引
き出し部２６，２７がマルチビームレーザチップ３４の
端部からはみ出すようにして取りつけるので、ワイヤ２
８，２９がマルチビームレーザチップ３４に干渉するの
を防止することができる。
【００３５】次に、半導体レーザ装置１に光量制御を行
う光量制御装置を、図３（ａ），（ｂ）に基づいて説明
する。図３（ａ）の３５は、マルチビームレーザチップ
３４のバックビームを発生する発光部である。図３
（ｂ）の３６は、マルチビームレーザチップ３４のバッ
クビームを発生する発光部である。２４は、フォトディ
テクタ３７のバックビームを受光する受光部である。２
５は、フォトディテクタ３７のバックビームを受光する
受光部である。発光部３５と受光部２４が対向し、発光
部３６と受光部２５が対向し、それぞれ干渉無く独立に
かつ同時に各発光部３５，３６の光を受けることができ
る。
【００３６】１５０，１６０は感光ドラム９に画像を形
成するための各画像信号の入力端子であり、画像信号と
しては一定振幅の方形波が印加される。１５１，１６１
は抵抗であり、１５２，１６２は演算増幅器であり、１
５３，１６３はコンデンサであり、１５４，１６４は抵
抗であるコンデンサ１５３，１６３と抵抗１５４，１６
４で演算増幅器１５２，１６２の周波数特性が決定され
る。
【００３７】また、１５５，１６５は、補正増幅器であ
り、演算増幅器１５２，１６２の位相特性を補正し発振
を防止する。１５６，１６６は、光量基準電圧入力端子
であり、感光ドラム９を適正光量で照射するために規定
の電圧が印加される。１５７，１６７は、レーザ電流駆
動用トランジスタである。
【００３８】この回路の動作について説明する。入力端
子１５０，１６０に入力される画像信号のレベルがハイ
レベルのときには、レーザ電流が流れない。画像信号の
レベルがロウレベルになると、トランジスタ１５７，１
６７に電流が流れ始め、発光部３５，３６が発光を開始
する。その光を受光部２４，２５が受けると、モニタ電
流Ｉma，Ｉmbが流れ、演算増幅器１５２，１６２はその
＋と−の入力電圧が光量基準電圧入力端子１５６，１６
６に印加された電圧と等しくなるように出力を制御す
る。この出力電圧によりトランジスタ１５７，１６７に
流れる電流すなわちレーザ電流が決まる。これがリアル
タイムＡＰＣ（Auto Power Controller)である。この動
作によりレーザは発光を始めた直後に一定光量で光り続
けるよう制御される。
【００３９】次に、本発明の第２の実施の形態を図５お
よび図６に基づいて説明する。図５はマルチビームレー
ザチップ３４の構成を示す。図５（ａ）は、マルチビー
ムレーザチップ３４を、バックビーム側から見た図であ
る。図５（ｂ）は、図５（ａ）をＡ−Ａ方向の垂直方向
に切断した断面図である。第１の実施の形態ではフォト
ディテクタ３５をマルチビームレーザチップ３４とは別
に作って接着したが、本例ではマルチビームレーザチッ
プ３４の発光面端部にフォトディテクタ６０を一体に形
成したものである。
【００４０】ここで、その一体形成の処理について説明
する。まず、マルチビームレーザチップ３４の発光面端
部に絶縁層４０を形成する。この絶縁層４０は、マルチ
ビームレーザチップ３４の導電部とフォトディテクタ６
０との絶縁を行うと共に、レーザ光をフォトディテクタ
６０に導くために透明な材料により形成されている。そ
の材料としては、ＳｉＯ2 膜などが用いられる。
【００４１】次に、その透明な絶縁層４０上に、ｎ型半
導体４１が部分的に形成される。この形成方法として
は、気相成長法により結晶を作る方法と、蒸着法により
アモルファスｎ型半導体を形成する方法が一般に用いら
れる。
【００４２】次に、ｎ型半導体４１上に、ｐ型半導体４
２，４３を島状に形成する。この形成は、ｐ型のドナー
を注入するか、ｐ型アモルファス半導体を蒸着すること
によって行うことができる。また、図６は、アモルファ
ス半導体を蒸着法により作成する場合の例を示す。この
ようにｎ型半導体４１の上にｐ型アモルファス半導体４
２を蒸着するので、その蒸着部分が盛り上がって形成さ
れる。
【００４３】次に、図５に戻って、電極引き出し部４
４，４５，４６を残して、後の部分にＳｉＯ2 膜４７を
形成して保護膜とする。電極引き出し部４４，４５は、
フォトディテクタ６０のアノード電極となる。ｐ型半導
体４２，４３面にＡｕなどの金属４８を蒸着し、この蒸
着面にＡｕ，Ａｌなどのワイヤ４９をボンデングする。
一方、電極引き出し部４６はカソード電極となり、同様
にＡｕなどの金属５０を蒸着し、Ａｕ，Ａｌなどのワイ
ヤ５１をボンデングする。これにより、アノード電極４
４，４５が設けられたｐ型半導体４２，４３の領域が、
フォトディテクタ６０の各受光部６０ａ，６０ｂに相当
する。
【００４４】このようにフォトディテクタ６０のアノー
ド電極４４，４５は、各受光部６０ａ，６０ｂに別々に
設けなければならないが、カソード電極４６は共通でよ
いため、引き出し線を１本節約できる。本例では、２ビ
ームを検出する場合の例であるが、ビーム数が増えれば
その分だけ線数の節約効果は大きくなる。
【００４５】次に、本発明の第３の実施の形態を、図７
および図８に基づいて説明する。図７に示すように、３
５，３６は、マルチビームレーザチップ３４のバックビ
ームを出力する発光部であり、第１の実施の形態で示し
た図１の発光部３５，３６と同様な構造である。１０３
ａ，１０３ｂは、発光部３５，３６のカソードにボンデ
ングされるＬＤ電極である。発光部３５，３６は、マウ
ント１０４に設置される。マウント１０４はマルチビー
ムレーザチップ３４の発光部３５，３６のヒートシンク
であり、発光部共通のアノードである。１０５は、その
発光部共通のアノードであるマウントにボンデングされ
るコモン電極である。
【００４６】１０６ａ，１０６ｂは、マルチビームレー
ザチップ３４の発光部３５，３６が発生するバックビー
ム１０７ａ，１０７ｂを受光するフォトディテクタ３７
の受光部である。１０２ａ，１０２ｂは、バックビーム
１０７ａ，１０７ｂに対応して出力されるフロントビー
ムである。フォトディテクタ３７の内部構造は前述した
図２と同様な構造である。ＰＤ電極１０８ａ〜１０８ｃ
にはＡｕなどの金属電極が設けられ、これら電極にＡｕ
やＡｌなどのワイヤがボンデングされる。ＰＤ電極１０
８ａ，１０８ｂがフォトディテクタ３７の各受光部１０
６ａ，１０６ｂのアノードであり、ＰＤ電極１０８ｃが
各受光部共通のカソードである。
【００４７】図８に示すように、複数の受光部１０６
ａ，１０６ｂを有するフォトディテクタ３７は、絶縁層
１０９を間に挟んで傾斜台１１０に接着される。すなわ
ち、フォトディテクタ３７の受光部１０６ａ，１０６ｂ
はバックビームを出力する発光部３５，３６の発光面３
５ｂ，３６ｂに対して傾けて設置される。このように設
置することによって、バックビーム１０７ａ，１０７ｂ
がフォトディテクタ３７に反射され、これによりフロン
トビーム１０２ａ，１０２ｂに混在することがないの
で、ゴーストが発生したり、光量制御の精度が悪くなる
ことを防止できる。
【００４８】なお、傾斜台１１０は、マウント１０４に
設置されるので、発光部３５，３６の発生する熱が伝導
しないように断熱材でつくられる。また、本例における
フォトディテクタ３７は、受光部１０６ａ，１０６ｂの
大きさを第１の実施の形態のように小さく形成してもよ
し、もっと大きく形成してもよい。
【００４９】また、複数の受光部１０６ａ，１０６ｂの
間には、両面ミラー１１２が設置されている。この両面
ミラー１１２は絶縁処理されており、マルチビームレー
ザチップ３４の分離溝３１とフォトディテクタ３７とに
よって保持される。この両面ミラー１１２を設けたこと
によって、各バックビーム１０７ａ，１０７ｂが受光部
１０６ａ，１０６ｂ上で重ならないように分離できるの
で、バックビーム１０７ａ，１０７ｂを出力する発光部
３５，３６の発光面３５ｂ，３６ｂの出力を独立して検
知することができる。さらに、両面ミラー１１２に照射
されたバックビーム１０７ａ，１０７ｂは、そのミラー
面で反射されてフォトディテクタ３７の受光部１０６
ａ，１０６ｂに入るため、各バックビーム１０７ａ，１
０７ｂの光エネルギーはそれぞれの発光部３５，３６の
発光面３５ｂ，３６ｂに対向する受光部１０６ａ，１０
６ｂにそれぞれ入力され、光量の減衰を防止できる。こ
れにより、各発光部３５，３６の出力を高精度にかつ独
立して検知することができる。
【００５０】また、本例においても、前述した図３の光
量制御回路を用いることによって、半導体レーザ装置の
各発光部３５，３６毎にリアルタイムで高精度な光量制
御を行うことができる。これにより、本例の半導体レー
ザ装置をリアルタイムに光量制御することにより各マル
チビームレーザチップ３４が熱干渉の影響を受けること
を防ぎ、良好な画像を得ることができる。
【００５１】また、１１５は、バックビーム１０７ａ，
１０７ｂの光量を減衰させるための光学フィルタであ
る。仮に、光検出手段の同一基材上に複数の受光部を設
けた場合、１つの受光部に強いバックビームが入力する
と、発生した光電子が他の受光部に漏れるブルーミング
が発生することがある。しかし、光学フィルタ１１５を
設けたことによって、そのようなブルーミングを防ぐこ
とができる。また、両面ミラー１１２の代わりに、遮光
面を設けても同様な効果を得ることができる。
【００５２】次に、本発明の第４の実施の形態を図９お
よび図１０に基づいて説明する。本例は、第３の実施の
形態の変形例であり、受光部１０６ａ，１０６ｂによる
受光方式を変えたものである。なお、第３の実施の形態
と同様の部分についての説明は省略する。
【００５３】３５，３６は、マルチビームレーザチップ
３４のバックビーム１０７ａ，１０７ｂを出力する発光
部であり、１０４はマウントである。１０６ａ，１０６
ｂは、マルチビームレーザチップ３４の発光部３５，３
６の発光面３５ｂ，３６ｂが発生するバックビーム１０
７ａ，１０７ｂを受光するフォトディテクタ３７の受光
部である。
【００５４】このような複数の受光部１０６ａ，１０６
ｂを有するフォトディテクタ３７は、光透過部材１１１
ａ，１１１ｂの傾斜面に設置される。光透過部材１１１
ａ，１１１ｂの傾斜面は、受光部１０６ａ，１０６ｂが
バックビーム１０７ａ，１０７ｂの発光部３５，３６の
発光面３５ｂ，３６ｂに対して傾けて設置される形状を
している。このように傾けて設置したことによって、バ
ックビーム１０７ａ，１０７ｂがフォトディテクタ３７
に反射されてフロントビーム１０２ａ，１０２ｂに混在
することがないので、ゴーストが発生したり、光量制御
の精度が悪くなることを防止できる。光透過部材１１１
ａ，１１１ｂはマウント１０４に設置されるので、発光
部３５，３６の発生する熱が伝導しないように断熱材で
作成される。なお、本例におけるフォトディテクタ３７
の受光部１０６ａ，１０６ｂの大きさは、第３の実施の
形態と同様である。
【００５５】また、第３の実施の形態においては、複数
の受光部１０６ａ，１０６ｂの間の両面ミラー１１２を
マルチビームレーザチップ３４の分離溝３１とフォトデ
ィテクタ３７によって保持したが、本例においては、光
透過部材１１１ａ，１１１ｂの境界面を両面ミラー１１
２として形成する。このように光透過部材１１１ａ，１
１１ｂの境界面を両面ミラー１１２としたことによっ
て、この両面ミラー１１２とフォトディテクタ３７とを
半導体レーザに対して容易に保持できる。さらに、この
両面ミラー１１２を設けたことによって、各バックビー
ム１０７ａ，１０７ｂが受光部１０６ａ，１０６ｂ上で
重ならないように分離できるので、各発光部３５，３６
の発光面３５ｂ，３６ｂのバックビーム１０７ａ，１０
７ｂの出力を独立して検知することができ、これによ
り、各発光部３５，３６の出力を高精度にかつ独立して
検知することができる。
【００５６】なお、本例においても、第３の実施の形態
と同様に、半導体レーザ装置の各発光部３５，３６にリ
アルタイムで高精度な光量制御を行うことができる。ま
た、両面ミラー１１２の代わりに、遮光面を設けてもブ
ルーミング防止効果を得られることができる。
【００５７】次に、本発明の第５の実施の形態を図１１
および図１２に基づいて説明する。本例は、第３および
第４の実施の形態の変形例であり、同様の部分について
の説明は省略する。
【００５８】３５，３６はマルチビームレーザチップ３
４の発光部であり、１０４はマウントである。１０３
ａ，１０３ｂは発光部３５，３６のカソードにボンデン
グされるＬＤ電極である。１０５は、発光部共通のアノ
ードであるマウント１０４にボンデングされるコモン電
極である。
【００５９】１１３，１１４は、マルチビームレーザチ
ップ３４が発生するバックビーム１０７ａ，１０７ｂを
受光するフォトディテクタである。このフォトディテク
タ１１３，１１４の内部構造は、前述した図２と同様で
ある。
【００６０】マルチビームレーザチップ３４の発光部３
５が発生するバックビーム１０７ａを受光するフォトデ
ィテクタ１１３は、絶縁層１０９を間に挟んで傾斜台１
１０に接着される。すなわち、フォトディテクタ１１３
の受光面はバックビーム１０７ａの発光部３５の発光面
３５ｂに対して傾けて設置される。また、マルチビーム
レーザチップ３４の発光部３６が発生するバックビーム
１０７ｂを受光するフォトディテクタ１１４は、光透過
部材１１１に設置される。この光透過部材１１１は、フ
ォトディテクタ１１４の受光面がバックビーム１０７ｂ
の発光部３６の発光面３６ｂに対して傾けて設置され
る。これにより、バックビーム１０７ａ，１０７ｂがフ
ォトディテクタ１１３，１１４に反射されてフロントビ
ーム１０２ａ，１０２ｂに混在することがないので、ゴ
ーストが発生したり、光量制御の精度が悪くなることを
防止できる。
【００６１】なお、傾斜台１１０および光透過部材１１
１は、マウント１１５に設置されるので、発光部３５，
３６の発生する熱が伝導しないように断熱材で作られ
る。また、本例におけるフォトディテクタ１１３，１１
４の受光面の大きさは、第３の実施の形態と同様であ
る。
【００６２】また、第３の実施の形態（図７参照）にお
いては、フォトディテクタ３７の複数の受光部１０６
ａ，１０６ｂの間の両面ミラー１１２を、マルチビーム
レーザチップ３４の分離溝３１とフォトディテクタ３７
とによって保持したが、本例においては、光透過部材１
１１の傾斜台１１０側の面を両面ミラー１１２とする。
このように光透過部材１１１の傾斜台１１０側の面を両
面ミラー１１２とすることによって、両面ミラー１１２
とフォトディテクタ３７とを半導体レーザに対して容易
に保持でき、また、これにより光透過部材１１１を１つ
おきに設ければよいので、この光透過部材１１１のコス
トを低下させることができる。
【００６３】また、このような両面ミラー１１２を設け
たことによって、各バックビーム１０７ａ，１０７ｂが
フォトディテクタ１１３，１１４の受光面上で重ならな
いように分離できるので、各発光部３５，３６のバック
ビーム１０７ａ，１０７ｂの出力を独立に検知すること
ができ、これにより各発光部３５，３６の出力を高精度
にかつ独立して検知することができる。
【００６４】なお、本例においても、半導体レーザ装置
の各発光部３５，３６毎にリアルタイムで高精度な光量
制御を行うことができる。また、両面ミラー１１２の代
わりに、遮光面を設けてもブルーミング防止効果を得る
ことができる。
【００６５】次に、本発明の第６の実施の形態を図１３
〜図１５に基づいて説明する。
【００６６】本例では、面発光型レーザダイオードの例
について説明する。この面発光型レーザダイオードは、
一般に、Vertical Cavity Surface Emitting Laserと呼
ばれているので、以下の説明では、ＶＣＳＥＬと略して
呼ぶ。図１３は、ＶＣＳＥＬの斜視図を示す。図１４
は、ＶＣＳＥＬの断面図を示す。
【００６７】まず、図１３のＶＣＳＥＬ構造について説
明する。２０１は、銅製のマウントである。このマウン
ト２０１上にＶＣＳＥＬチップ２０２が搭載されてい
る。このＶＣＳＥＬチップ２０２は、ガリウム砒素（Ｇ
ａＡｓ）半導体ウェーハをベースとして作製される。
【００６８】そして、ＶＣＳＥＬチップ２０２は、発光
部２０２ａと発光部２０２ｂとの２個から構成されてい
る。発光部２０２ａの上部には電極２０８ａが、発光部
２０２ｂの上部には電極２０８ｂがそれぞれ設けられて
いる。これら電極２０８ａ，２０８ｂには、フロントビ
ーム２２０ａ，２２０ｂを出力するための穴２１０ａ，
２１０ｂが形成されている。さらに、電極２０８ａ，２
０８ｂの面上には、給電用のボンディングワイヤ２０９
ａ，２０９ｂが各々接続されている。
【００６９】また、発光部２０２ａ，２０２ｂの下方に
は、電極２０７が発光部２０２ａおよび発光部２０２ｂ
に共通して接続されている。さらに、電極２０７には、
前記穴２１０ａ，２１０ｂに対応して、バックビーム２
２１ａ，２２１ｂを出力するための穴２０７ａ，穴２０
７ｂが形成されている。この電極２０７の給電は、ボン
ディングワイヤ２２１によって行われる。
【００７０】次に、図１４のＶＣＳＥＬ構造について説
明する。この図１４は、図１３の１個分の発光部２０２
ａの部分を断面した構造を示す。２０３，２０４は、Ｇ
ａＡｓとＡｌＡｓとを交互に積層した多層ミラーであ
る。２０５は、ＡｌＧａＡｓ又はＧａＡｓの量子井戸
（以下、ＱＷという）の活性層であり、この活性層の部
分でレーザ発光を行う。２０６は、電流を絞り込むため
のブロック層である。２０７，２０８は、電極である。
【００７１】また、ＶＣＳＥＬチップ２０２の下方のマ
ウント２０１内には、上記発光部２０２ａおよび発光部
２０２ｂに対応して、受光部２３０ａおよび受光部２３
０ｂが設けられている。なお、図１４中では、受光部２
３０ａのみを示す。
【００７２】２１２は、酸化シリコンＳｉＯ2 からなる
絶縁層である。この絶縁層２１２は透明であり、入射し
たビームを通過させる。ｐ型シリコン２１３とｎ型シリ
コンとによって、フォトダイオード２１５を構成する。
なお、ｐ型シリコン２１３をｐ型ＧａＡｓにより構成
し、ｎ型シリコン２１３をｎ型ＧａＡｓにより構成する
ことも可能である。
【００７３】２１６，２１７は、フォトダイオード２１
５の電極である。電極２１６はリング状に形成してもよ
い。また、２１８，２１９は、電極２１６，２１７にボ
ンディングされる金又はアルミからなるボンディングワ
イヤであり、これにより信号検出が行われる。なお、ボ
ンディングワイヤ２１８，２１９をボンディングする時
にボンディングヘッドを挿入し易くし、作業を容易にす
るために、マウント２０１にはフォトダイオード２１５
の周囲にテーパ２４０を形成する。
【００７４】次に、図１３および図１４に示したＶＣＳ
ＥＬの動作について説明する。
【００７５】ＶＣＳＥＬの上部の電極２０８ａ，２０８
ｂと下部の電極２０７との間に電流を流すと、ＱＷ活性
層２０５が励起されて発光する。この発光出力は、多層
ミラー２０３と多層ミラー２０４との間で繰り返し反射
し、特定波長の光だけが共振する。なお、この多層ミラ
ー２０３，２０４で構成される光共振器をバーチャルキ
ャビティと呼ぶ。
【００７６】そして、このようにして共振した光は、電
極２０８ａ，２０８ｂの穴２１０ａ，２１０ｂから、矢
印方向にフロントビーム２２０ａ，２２０ｂとして出力
される。また、このフロントビーム２２０ａ，２２０ｂ
の方向とは反対方向にも、一部の光がバックビーム２２
１ａ，２２１ｂとして出力される。この場合、バックビ
ーム２２１ａ，２２１ｂは、電極２０７の穴２０７ａ，
２０７ｂから出力される。このようにして出力されたバ
ックビーム２２１ａ，２２１ｂは、受光部２３０ａ，２
３０ｂの各フォトダイオード２１５において独立して検
出される。このように独立して検出されたバックビーム
信号は、前記図３に示した光量制御装置に送られて光量
制御がなされ、これにより各々独立してフロントビーム
２２０ａ，２２０ｂの光量調整を行うことができる。
【００７７】次に、上述した本発明の第６の実施の形態
の変形例を、図１５に基づいて説明する。
【００７８】図１５は、フロントビーム２２０ａ，２２
０ｂの出射方向をマウント２０１の方向にして構成する
場合の例である。この場合、マウント２０１には図示し
ない穴を開け、フロントビーム２２０ａ，２２０ｂの出
射を遮らないようにする。また、マウント２０１上に絶
縁層２２２を設け、電極２０８ａ，２０８ｂに設けられ
たボンディングワイヤ２０９ａ，２０９ｂ間のショート
を防止する。なお、その他の構成についての説明は図１
４、図１５と同様であるため、その説明は省略する。
【００７９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の発光部を備えた半導体レーザにおいて、複数のバ
ックビーム出力を各々独立に検出するバックビーム検出
手段を備えたので各発光部ごとにリアルタイムで光量制
御を行うことができ、これにより、各発光部間の熱干渉
によるレーザ出力光量の変動をなくすことができる。
【００８０】また、本発明によれば、半導体レーザチッ
プの片端面の発光部にバックビーム検出手段を密着させ
たので、バックビーム検出手段の表面による反射光がフ
ロント側に漏れてきてフロント側から出射されるフロン
トビームと重なり、ビーム径が太くなる現象を防止する
ことができる。
【００８１】また、本発明によれば、半導体レーザチッ
プの片端面の発光部にバックビーム検出手段を密着さ
せ、このバックビーム検出手段を互いに絶縁された複数
の光検出部を備えた単一基板により構成したので、光ビ
ームの径が小さい所で受光でき、受光面積の小さなバッ
クビーム検出手段を使用することができ、これにより、
単一の基板上に設けられた複数の光検出部の絶縁距離を
十分に確保することができる。また、このように受光面
積の小さなバックビーム検出手段を使用できるため、ス
トレーキャバシタンスを減少させ、高速応答が可能な光
検出を行うことができる。さらに、単一の基板上に設け
られた複数の光検出部を備えたバックビーム検出手段を
用いることによって、受光素子を精度よく配置でき、し
かも、製造を容易に行うことができる。
【００８２】また、本発明によれば、半導体レーザチッ
プの片端面の発光部を含む面に透明な絶縁層を設け、さ
らにこの層の上にバックビーム検出手段を形成したの
で、受発光の間の絶縁を確保でき、しかも、光をできる
だけ減衰させずにバックビーム検出手段に導くことがで
きる。
【００８３】また、本発明によれば、バックビーム検出
手段を気相成長法、または蒸着法にて形成したので、バ
ックビーム検出手段の正確な位置決めを可能とし、必要
最小限の材料でバックビーム検出手段を作成することが
できる。
【００８４】また、本発明によれば、バックビーム検出
手段の端部を半導体レーザチップの端面よりさらにはみ
出すように取り付け、そのはみ出し部に引き出し用電極
を設けたので、最小限のスペースで電極率の作成を行う
ことができる。
【００８５】また、本発明によれば、バックビーム検出
手段に入射する各レーザ光の間に遮光面を設けたので、
バックビーム検出手段の受光面上で出射ビームが重なら
ないよう分離することができる。
【００８６】また、本発明によれば、バックビーム検出
手段に入射する各レーザ光の間にミラーを設けたので、
バックビーム検出手段の受光面上での光の減衰を防止す
ることができる。
【００８７】また、本発明によれば、各半導体レーザチ
ップの片端面の発光部を含む面に光透過部材を設け、こ
の部材上にバックビーム検出手段を入射するレーザ光の
発光面に対して傾けて設置し、さらに、光透過部材の間
の面にバックビーム検出手段に入射する各レーザ光の遮
光面を設けたので、半導体レーザとバックビーム検出手
段の保持を容易にすることができる。
【００８８】また、本発明によれば、一つおき等のよう
に一部の半導体レーザチップの片端面の発光部を含む面
に光透過部材を設け、その上にバックビーム検出手段を
入射するレーザ光の発光面に対して傾けて設置し、その
他の半導体レーザチップに対してはバックビーム検出手
段を入射するレーザ光の発光面に対して傾けて設置し、
光透過部材の横の面に、バックビーム検出手段に入射す
る各レーザ光の遮光面を設けたので、光透過部材を一つ
おきにしたことによって光透過部材のコストを下げるこ
とができ、さらに、光検出手段を分割し、各光検出手段
の間の光電流の干渉を防止することが可能となる。
【００８９】また、本発明によれば、半導体レーザチッ
プの発光部と、バックビーム検出手段との間に、光学フ
ィルタを介在させたので、過太りビームが受光部側に入
射しなくなり、これにより各受光部間の漏れ電流による
干渉を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である半導体レーザ
装置の構成を示す斜視図である。
【図２】フォトディテクタの構造を示す断面図である。
【図３】光量制御装置の構成を示す回路図である。
【図４】レーザプリンタの全体の概略構成を示す斜視図
である。
【図５】本発明の第２の実施の形態である一体型の半導
体レーザ装置の構成を示すものであり、（ａ）は受光部
側からみた正面図、（ｂ）は断面図である。
【図６】図５の膜形成方法の変形例を示す断面図であ
る。
【図７】本発明の第３の実施の形態である半導体レーザ
装置の構成を示す斜視図である。
【図８】図７の半導体レーザ装置の側面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態である半導体レーザ
装置の構成を示す斜視図である。
【図１０】図９の半導体レーザ装置の側面図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態である半導体レー
ザ装置の構成を示す斜視図である。
【図１２】図１０の半導体レーザ装置の側面図である。
【図１３】本発明の第６の実施の形態である半導体レー
ザ装置の構成を示す斜視図である。
【図１４】図１３の半導体レーザ装置の一部を切り欠い
た断面図である。
【図１５】図１３の変形例を示す側面図である。
【符号の説明】
２４，２５ 光検出部 ３４ 半導体レーザチップ ３５ａ，３６ａ 第１発光面 ３５ｂ，３６ｂ 第２発光面 ３７ バックビーム検出手段 ４０ 透明な絶縁層 ４１ ｎ型半導体 ４２ ｐ型半導体 ４９ 引き出し電極 ６０ バックビーム検出手段 ６０ａ，６０ｂ 光検出部 １０６ａ，１０６ｂ バックビーム検出手段 １０７ａ，１０７ｂ バックビーム １１２ 遮断手段（ミラー） １１３，１１４ バックビーム検出手段 １１５ 光学フィルタ

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体レーザチップの一端面に形成され
    たフロントビームを出力する第１発光面と、当該半導体
    レーザチップにおける第１発光面とは反対側の端面に形
    成され前記フロントビームに対応したバックビームを出
    力する第２発光面とが形成された複数の発光部と、 前記半導体レーザチップの前記発光部の第２発光面に対
    向して設けられ、該第２発光面から出力された前記複数
    のバックビームを各々独立して検出する複数の光検出部
    を有するバックビーム検出手段とを具えたことを特徴と
    する半導体レーザ装置。
  2. 【請求項２】 前記バックビーム検出手段を、前記半導
    体レーザチップの前記第２発光面に密着させたことを特
    徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
  3. 【請求項３】 前記バックビーム検出手段を接着剤にて
    前記半導体レーザチップに接着したことを特徴とする請
    求項２記載の半導体レーザ装置。
  4. 【請求項４】 前記バックビーム検出手段の前記複数の
    光検出部を、同一の基板上に互いに絶縁して形成したこ
    とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半
    導体レーザ装置。
  5. 【請求項５】 前記半導体レーザチップの前記第２発光
    面に、前記バックビーム検出手段をその一部領域がはみ
    出すようにして取り付け、該取り付けによりはみ出した
    一部領域に引き出し電極を設けたことを特徴とする請求
    項１ないし４のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
  6. 【請求項６】 半導体レーザチップの一端面に形成され
    たフロントビームを出力する第１発光面と、当該半導体
    レーザチップにおける第１発光面とは反対側の端面に形
    成され前記フロントビームに対応したバックビームを出
    力する第２発光面とが形成された複数の発光部と、 前記半導体レーザチップの前記発光部の第２発光面に対
    して傾斜して設けられ、該第２発光面から出力された前
    記複数のバックビームを各々独立して検出する複数の光
    検出部を有するバックビーム検出手段とを具えたことを
    特徴とする半導体レーザ装置。
  7. 【請求項７】 前記バックビーム検出手段を、光透過部
    材の傾斜面に設けたことを特徴とする請求項６記載の半
    導体レーザ装置。
  8. 【請求項８】 前記バックビーム検出手段の前記各光検
    出部に入射する各レーザ光の間に遮光手段を設けたこと
    を特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の半導
    体レーザ装置。
  9. 【請求項９】 前記バックビーム検出手段の前記各光検
    出部に入射する各レーザ光の間にミラーを設けたことを
    特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の半導体
    レーザ装置。
  10. 【請求項１０】 前記半導体レーザチップの前記第２発
    光面と、前記バックビーム検出手段との間に、光学フィ
    ルタを介在させたことを特徴とする請求項１ないし９の
    いずれかに記載の半導体レーザ装置。
  11. 【請求項１１】 半導体レーザチップの一端面に形成さ
    れたフロントビームを出力する第１発光面と、当該半導
    体レーザチップにおける第１発光面とは反対側の端面に
    形成され前記フロントビームに対応したバックビームを
    出力する第２発光面とが形成された複数の発光部と、 前記第２発光面上に形成され、光を透過させる透明な絶
    縁層と、 前記透明な絶縁層上に形成され、前記第２発光面から出
    力された前記複数のバックビームを各々独立して検出す
    る複数の光検出部を有するバックビーム検出手段とを具
    えたことを特徴とする半導体レーザ装置。
  12. 【請求項１２】 前記バックビーム検出手段の前記複数
    の光検出部は、 前記透明な絶縁層上に形成されるｎ型半導体と、 前記ｎ型半導体上に形成されるｐ型半導体とを含むこと
    を特徴とする請求項１１記載の半導体レーザ装置。
  13. 【請求項１３】 前記ｎ型半導体および前記ｐ型半導体
    の面上に、引き出し電極を形成したことを特徴とする請
    求項１２記載の半導体レーザ装置。
  14. 【請求項１４】 前記バックビーム検出手段を、気相成
    長法にて形成したことを特徴とする請求項１１ないし１
    ３のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
  15. 【請求項１５】 前記バックビーム検出手段を、蒸着法
    にて形成したことを特徴とする請求項１１ないし１３の
    いずれかに記載の半導体レーザ装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１ないし１５のいずれかに記載
    の前記バックビーム検出手段を有する半導体レーザ装置
    と、 前記半導体レーザ装置における前記バックビーム検出手
    段の各光検出部により検出された光量に基づいて、前記
    各第１発光面から出力されるフロントビームの光量を各
    々独立して制御する光量フィードバック制御手段とを具
    えたことを特徴とする光量制御装置。
  17. 【請求項１７】 半導体レーザから出射されたレーザビ
    ームを感光体面上に照射して画像形成を行う電子写真方
    式の画像形成装置であって、 請求項１６記載の光量制御装置を具え、 該光量制御装置により光量制御されたレーザビームを用
    いて画像形成を行うようにしたことを特徴とする画像形
    成装置。
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