JP6051963B2 - 面発光レーザパッケージ、光走査装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、面発光レーザパッケージ、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むことで、オンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷に用いられるようになりつつある。

記録速度を向上させる手法として、複数の発光領域がモノリシックに２次元配置された、面発光レーザアレイ（面発光レーザ: vertical cavity surface emitting laser）等の光源を備えた画像形成装置が提案されている。この画像形成装置では、面発光レーザアレイ等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である。

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たが、面発光レーザ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。

そのため、面発光レーザアレイを備えた面発光レーザパッケージでは、前方の出射光を分離して光量のモニタを行う方法が行われている。例えば、パッケージ内に面発光レーザアレイと受光素子を隣接させて実装し、出射窓（封止ガラス）からの反射光をモニタする方法が提案されている。

しかしながら、上記方法では、受光素子を銀ペースト等の導電性部材で実装するため、導電性部材が受光素子からはみ出して隣接する面発光レーザアレイやパッケージ上の配線電極に掛かると、実装不良を起こす問題がある。この場合、導電性部材の量を減らして受光素子からのはみ出し量を制御しようとすると、導電性部材の面積が小さくなり、受光素子のダイシェア強度が保てなくなる。

この問題を解決するために、面発光レーザアレイや受光素子の実装面に溝、或いは突起を設けることで、導電性部材やはんだ等のはみ出しを制御する方法も開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。しかし、パッケージの形状を変えることはコスト上昇に繋がるため、好適な方法であるとはいえない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、コスト上昇を抑制しつつ実装信頼性を向上可能な面発光レーザパッケージ等を提供することを課題とする。

本面発光レーザパッケージは、基体と、前記基体に実装された面発光レーザアレイと、前記面発光レーザアレイに隣接して配置され、導電性部材を介して前記基体に実装された受光素子と、を有し、前記導電性部材は、前記受光素子の前記面発光レーザアレイ側にははみ出さず、かつ、前記受光素子の前記面発光レーザアレイと反対側にははみ出していることを要件とする。

開示の技術によれば、コスト上昇を抑制しつつ実装信頼性を向上可能な面発光レーザパッケージ等を提供できる。

第１の実施の形態に係る面発光レーザパッケージを例示する断面模式図である。 第１の実施の形態に係る面発光レーザパッケージの封止前の状態を例示する平面模式図である。 面発光レーザアレイのビーム強度の制御について説明する図である。 面発光レーザアレイ及び受光素子並びに導電性部材を例示する模式図である。 第２の実施の形態に係る面発光レーザアレイ及び受光素子並びに導電性部材を例示する模式図である。 受光素子を実装した後に受光素子を剥がした写真である。 モニタ電流のチャネル間ばらつきについて説明する図（その１）である。 比較例１に係る面発光レーザアレイ及び受光素子並びに導電性部材を例示する模式図である。 比較例２に係る面発光レーザアレイ及び受光素子並びに導電性部材を例示する模式図である。 モニタ電流のチャネル間ばらつきについて説明する図（その２）である。 比較例３に係る面発光レーザアレイ及び受光素子並びに導電性部材を例示する模式図である。 第３の実施の形態に係る面発光レーザパッケージを例示する模式図である。 受光素子の平面形状を例示する模式図である。 第５の実施の形態に係るレーザプリンタを例示する図である。 第５の実施の形態に係る光走査装置を例示する図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係る面発光レーザパッケージを例示する断面模式図である。図２は、第１の実施の形態に係る面発光レーザパッケージの封止前の状態を例示する平面模式図である。図１及び図２を参照するに、第１の実施の形態に係る面発光レーザパッケージ１０は、大略すると、基体１１と、面発光レーザアレイ１２と、受光素子１３と、シールリング１４と、キャップ１５と、カバーガラス１６とを有する。

基体１１は、面発光レーザアレイ１２や受光素子１３を実装するパッケージであり、中央部近傍に凹部１１ｘが設けられている。基体１１は、例えば、セラミックスにより形成されたＣＬＣＣ（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｌｅａｄｅｄ Ｃｈｉｐ Ｃａｒｒｉｅｒ）と称されるフラットパッケージである。但し、基体１１は、セラミックス以外の材料、例えば樹脂材料により形成されたものであってもよい。基体１１及び凹部１１ｘの平面形状は、例えば、各々矩形状とすることができるが、これには限定されない。

面発光レーザアレイ１２は、複数の面発光レーザを２次元的に配列した構造を有し、基体１１の凹部１１ｘの底部に、導電性部材１７ａ（例えば、銀ペースト等）を介して、ダイボンド実装されている。基体１１の凹部１１ｘの底部において、面発光レーザアレイ１２の周囲には、面発光レーザアレイ１２を囲むように配線電極１８ａが例えば放射状に形成されている。

配線電極１８ａの一端は、ボンディングワイヤ１９ａ（例えば、金ワイヤ等）を介して面発光レーザアレイ１２の電極端子（図示せず）と接続されている。配線電極１８ａの他端は、基体１１の内部に形成された金属配線を介して、面発光レーザパッケージ１０の外部電極端子（図示せず）と接続されている。

受光素子１３は、基体１１の凹部１１ｘの底部に形成された配線電極１８ｂ上に、導電性部材１７ｂ（例えば、銀ペースト等）を介して、ダイボンド実装されている。受光素子１３は、面発光レーザアレイ１２に隣接して配置されている。受光素子１３の一例としては、モニタ用のフォトダイオード等を挙げることができる。

基体１１の凹部１１ｘの底部において、受光素子１３の近傍には配線電極１８ｃが形成されている。配線電極１８ｃの一端は、ボンディングワイヤ１９ｂ（例えば、金ワイヤ等）を介して受光素子１３の電極端子と接続されている。配線電極１８ｃの他端は、基体１１の内部に形成された金属配線を介して、面発光レーザパッケージ１０の外部電極端子（図示せず）と接続されている。

基体１１の上面の凹部１１ｘの周囲には、シールリング１４が設けられている。そして、カバーガラス１６が設置されたキャップ１５が、カバーガラス１６が面発光レーザアレイ１２からの出射光に垂直な面に対し所定の傾斜角度θ_１となるように、シールリング１４上にシーム溶接等により実装されている。カバーガラス１６は、面発光レーザアレイ１２より出射されたレーザ光を透過する透明部材である。キャップ１５は、例えば、金属製であり、基体１１の凹部１１ｘ内を気密封止している。

カバーガラス１６の傾斜角度θ_１は、カバーガラス１６が面発光レーザアレイ１２の上方よりも受光素子１３の上方で高い位置に来るように設定されている。これは、面発光レーザアレイ１２からの出射光のうち、カバーガラス１６で反射した反射光（戻り光）を受光素子１３に入射させるためである。

カバーガラス１６の傾斜角度θ_１は、例えば、２０度とすることができるが、これには限定されない。カバーガラス１６で反射する反射光は、例えば、面発光レーザアレイ１２からの出射光の１０％とすることができるが、これには限定されない。

図３は、面発光レーザアレイのビーム強度の制御について説明する図である。図３を参照するに、面発光レーザアレイ１２の各面発光レーザが順次点灯され、それに対応して面発光レーザパッケージ１０の外部電極端子より取り出された受光素子１３からのモニタ信号Ｍが書き込み制御部１００に入力される。

書き込み制御部１００は、モニタ信号Ｍに基づいて面発光レーザアレイ１２の各面発光レーザのビーム強度を順次検出し、基準値と比較して、各面発光レーザの出力が所定値となるように書き込み信号Ｗをセットする。

セットされた書き込み信号Ｗ（注入電流）は、次の検出時まで保持され、面発光レーザアレイ１２の各面発光レーザのビーム強度を一定に保つ。このように、面発光レーザアレイ１２からの出射光の一部をカバーガラス１６で反射して受光素子１３でモニタすることにより、カバーガラス１６を介して面発光レーザアレイ１２から出射されるビームの強度を所定値に制御できる。

図４は、面発光レーザアレイ及び受光素子並びに導電性部材を例示する模式図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）は比較例に係る実装方法を示しており、図４（ｃ）及び図４（ｄ）は本実施の形態に係る実装方法を示している。

図４（ａ）の比較例では、受光素子１３の四方から導電性部材１７ｂがはみ出した状態で、受光素子１３を実装している。この状態では、受光素子１３の下側（面発光レーザアレイ１２側）で、配線電極１８ａやボンディングワイヤ１９ａに導電性部材１７ｂが干渉して実装不良（短絡）が生じる。

図４（ｂ）の比較例では、導電性部材１７ｂの量を減らし、受光素子１３の四方の何れからも導電性部材１７ｂがはみ出さない状態で、受光素子１３を実装している。この状態では、導電性部材１７ｂが受光素子１３からはみ出して見えないので、十分なダイシェア強度が保たれていることが確認できないという問題がある。

一方、図４（ｃ）では、受光素子１３の下側（面発光レーザアレイ１２側）を除く三方から導電性部材１７ｂがはみ出した状態で、受光素子１３を実装している。この状態では、ダイシェア強度も保たれ、かつ、配線電極１８ａやボンディングワイヤ１９ａに導電性部材１７ｂが干渉しない。そのため、この状態が最も望ましい状態である。

図４（ｄ）では、受光素子１３の面発光レーザアレイ１２とは反対側の一方のみから導電性部材１７ｂがはみ出した状態で、受光素子１３を実装している。この状態では、ある程度のダイシェア強度が得られ、かつ、配線電極１８ａやボンディングワイヤ１９ａに導電性部材１７ｂが干渉しない。そのため、この状態で実装しても問題はない。

このように、第１の実施の形態に係る面発光レーザパッケージ１０では、導電性部材１７ｂが受光素子１３の面発光レーザアレイ１２側にははみ出さず、かつ、受光素子１３の面発光レーザアレイ１２と反対側にははみ出すように、受光素子１３を実装している。これにより、導電性部材１７ｂが面発光レーザアレイ１２の配線電極１８ａやボンディングワイヤ１９ａと干渉（短絡）する実装不良を防止できる。

なお、上記のような実装不良を防止するために、面発光レーザアレイ１２と受光素子１３との間隔を離して実装することは、面発光レーザパッケージ１０の大型化を招くため、好ましくない。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、受光素子１３を実装する際の各部の寸法例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。

図５は、第２の実施の形態に係る面発光レーザアレイ及び受光素子並びに導電性部材を例示する模式図である。図５（ａ）は受光素子１３を実装する前、図５（ｂ）は受光素子１３を実装した後を示している。

本実施の形態では、一例として、一辺Ｌの長さが１５００μｍである正方形の受光素子１３を考える。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、受光素子１３の実装中心位置１３ｏに対して導電性部材１７ｂの塗布中心位置１７ｏを４００μｍ上側（面発光レーザアレイ１２の実装位置から離れる方向）にずらしている。つまり、ΔＹ＝４００μｍである。換言すれば、面発光レーザアレイ１２の実装中心位置と導電性部材１７ｂの塗布中心位置１７ｏとの距離は、面発光レーザアレイ１２の実装中心位置と受光素子１３の実装中心位置１３ｏとの距離よりもΔＹ＝４００μｍだけ長く設定されている。

そのため、図５（ｂ）に示すように、受光素子１３の下辺（面発光レーザアレイ１２側）を除く三辺から導電性部材１７ｂがはみ出るが、面発光レーザアレイ１２側には導電性部材１７ｂがはみ出ない状態となる。その結果、導電性部材１７ｂが面発光レーザアレイ１２の配線電極１８ａやボンディングワイヤ１９ａと干渉（短絡）することを防止できる。

図６は、受光素子を実装した後に受光素子を剥がした写真である。受光素子１３の実装面である配線電極１８ｂの表面及び受光素子１３の裏面１３ｂを見ると、導電性部材１７ｂは受光素子の中心部Ｏに対して、面発光レーザアレイ１２の実装位置から離れる方向に、塗布した場所を中心に楕円形に広がっていることが分かる。

又、図５（ｂ）の実装例では、面発光レーザアレイ１２と受光素子１３の中心間距離を設計通り（本実施の形態では、１８００μｍ）とすることができる。そのため、面発光レーザアレイ１２から出射された光の一部をカバーガラス１６で反射させて受光素子１３で検出する際に、カバーガラス１６で反射させた光の発光点中心１２ｏを受光素子１３の中心部と一致させることができる。

その結果、図７に示すように、モニタ電流の面発光レーザアレイ１２内でのチャネル間ばらつきを最小限にできるため、精度の良いＡＰＣ制御が可能となる。なお、図７（ａ）では、面発光レーザアレイ１２内の各面発光レーザの発光点座標を模式的に示しており、図７（ｂ）では、面発光レーザのＹ方向の発光点座標に対するモニタ電流値のばらつきΔＭ_１を示している。

又、導電性部材１７ｂを受光素子１３の中心位置に対してずらして塗布することで、結果的に受光素子１３が面発光レーザアレイ１２側に向かって傾きを持って（面発光レーザアレイ１２側が低くなるように）実装される（図１参照）。これにより、受光素子１３において、面発光レーザアレイ１２の実装方向での光路長のばらつきが小さくなり、モニタ電流のチャネル間ばらつきがより小さくなる効果を奏する。

図８は、比較例１に係る面発光レーザアレイ及び受光素子並びに導電性部材を例示する模式図である。図８（ａ）は受光素子１３を実装する前、図８（ｂ）は受光素子１３を実装した後を示している。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、比較例１では、受光素子１３の実装中心位置１３ｏと導電性部材１７ｂの塗布中心位置１７ｏとを一致させている。そのため、図８（ｂ）に示すように、受光素子１３の四辺から均等に導電性部材１７ｂがはみ出た状態になる。その結果、受光素子１３の下辺（面発光レーザアレイ１２側）からはみ出た導電性部材１７ｂが面発光レーザアレイ１２の配線電極１８ａやボンディングワイヤ１９ａと干渉（短絡）することになり、実装不良が発生する。

図９は、比較例２に係る面発光レーザアレイ及び受光素子並びに導電性部材を例示する模式図である。図９（ａ）は受光素子１３を実装する前、図９（ｂ）は受光素子１３を実装した後を示している。

図９（ａ）に示すように、比較例２では、受光素子１３の実装中心位置１３ｏと導電性部材１７ｂの塗布中心位置１７を、共に比較例１よりも面発光レーザアレイ１２とは反対側に移動させた場合を示している。なお、受光素子１３の実装中心位置１３ｏと導電性部材１７ｂの塗布中心位置１７ｏとは一致している。

この場合、導電性部材１７ｂが受光素子１３の四辺からはみ出しても、受光素子１３の下辺（面発光レーザアレイ１２側）からはみ出た導電性部材１７ｂが面発光レーザアレイ１２の配線電極１８ａやボンディングワイヤ１９ａと干渉（短絡）することはない。

しかしながら、図９（ｂ）に示すように、面発光レーザアレイ１２と受光素子１３の中心間距離が設計値よりも広がってしまう。そのため、面発光レーザアレイ１２から出射された光の一部をカバーガラス１６で反射させて受光素子１３で検出する際に、面発光レーザアレイ１２から出射した光のカバーガラス１６での反射光の発光点中心１２ｏが受光素子１３の中心部から外れてしまう。

その結果、図１０に示すように、モニタ電流の面発光レーザアレイ１２内でのチャネル間ばらつきが大きくなり、ＡＰＣ制御の精度が悪化する。なお、図１０（ａ）では、面発光レーザアレイ１２内の各面発光レーザの発光点座標を模式的に示しており、図１０（ｂ）では、面発光レーザのＹ方向の発光点座標に対するモニタ電流値のばらつきΔＭ_２を示している。図１０（ｂ）のΔＭ_２と図７（ｂ）のΔＭ_１とを比較するとΔＭ_２の方が大きく、図９に示す実装方法では、図５に示す実装方法に比べてモニタ電流の面発光レーザアレイ１２内でのチャネル間ばらつきが大きくなることがわかる。

図１１は、比較例３に係る面発光レーザアレイ及び受光素子並びに導電性部材を例示する模式図である。図１１（ａ）は受光素子１３を実装する前、図１１（ｂ）は受光素子１３を実装した後を示している。

図１１（ａ）に示すように、比較例３では、受光素子１３の実装中心位置１３ｏと導電性部材１７ｂの塗布中心位置１７を比較例１と同様にしているが、導電性部材１７ｂの塗布量を比較例１の半分に減らしている。なお、受光素子１３の実装中心位置１３ｏと導電性部材１７ｂの塗布中心位置１７ｏとは一致している。

この場合、導電性部材１７ｂが受光素子１３の四辺からはみ出さないため、導電性部材１７ｂが面発光レーザアレイ１２の配線電極１８ａやボンディングワイヤ１９ａと干渉（短絡）することはない。又、面発光レーザアレイ１２と受光素子１３の中心間距離が設計通りとなるため、モニタ電流の面発光レーザアレイ１２内でのチャネル間ばらつきも大きくはならない。

しかしながら、導電性部材１７ｂの塗布量を減らしたことにより、受光素子１３のダイシェア強度が低下し、デバイス（面発光レーザパッケージ）としての規格を満たすことが困難となる。又、導電性部材１７ｂが受光素子１３からはみ出して見えないと、十分なダイシェア強度が保たれているか否かの確認が難しいため、比較例３の方法で実装を行うには問題がある。

このように、面発光レーザパッケージにおいて、受光素子１３を固定するための導電性部材１７ｂの塗布中心位置を、受光素子１３の実装中心位置に対して面発光レーザアレイの実装位置から離れる方向にずらす。これにより、導電性部材１７ｂが受光素子１３の面発光レーザアレイ１２側にははみ出さず、かつ、受光素子１３の面発光レーザアレイ１２と反対側にははみ出すように、受光素子１３を実装できる。そのため、導電性部材１７ｂが面発光レーザアレイ１２の配線電極１８ａやボンディングワイヤ１９ａと干渉（短絡）する実装不良を防止できる。この際、受光素子１３のダイシェア強度を十分に保つことができる。

又、面発光レーザアレイ１２と受光素子１３の中心間距離を設計通りにできるため、面発光レーザアレイ１２から出射した光の一部をカバーガラス１６で反射して受光素子１３で検出する際に、面発光レーザアレイ１２の発光点中心が受光素子１３の中心部と一致する。その結果、図７に示すように、モニタ電流の面発光レーザアレイ１２内でのチャネル間ばらつきを最小限にできるため、精度の良いＡＰＣ制御が可能となる。

〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、面発光レーザパッケージ内に実装基準となる基準パターンを設ける例を示す。なお、第３の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。

図１２は、第３の実施の形態に係る面発光レーザパッケージを例示する模式図であり、図１２（ａ）は平面模式図、図１２（ｂ）は部分断面模式図である。なお、図１２（ｂ）において、図示が省略されている部分は、図１と同様な構造である。

図１２を参照するに、面発光レーザパッケージ１０Ａは、底面側から、面発光レーザアレイ１２を実装する面１２ｓ、受光素子１３を実装する面１３ｓ、上面１０ｓの順に積層された構造となっている。面１３ｓには、配線電極１８ａ、配線電極１８ｂ、配線電極１８ｃ、及び基準パターン２０が形成されている。面発光レーザパッケージ１０Ａの上面１０ｓには、シーム溶接するためのシールリング１４が設けられている。

基準パターン２０は面発光レーザアレイ１２及び受光素子１３をダイボンドする際の実装基準となるパターンである。基準パターン２０は、例えば、Ｘ方向に設けられた第１の直線部と、Ｙ方向に設けられた第２の直線部（第１の直線部と直交する直線部）が一端で連結したパターンとすることができる。但し、第１の直線部と、それに直交する第２の直線部とを互いに連結しないように配置してもよい。

基準パターン２０の第１の直線部は、平面視において、面発光レーザアレイ１２の一辺又は受光素子１３の一辺のうち何れか一辺と対向するように配置されている。又、基準パターン２０の第２の直線部は、平面視において、面発光レーザアレイ１２の一辺又は１３受光素子の一辺のうち前記何れか一辺とは異なる一辺と対向するように配置されている。

基準パターン２０の第１の直線部及び第２の直線部の各々の長手方向の長さは、面発光レーザアレイ１２又は受光素子１３の対向する一辺の長さ以上に設定することが好ましい。第１の直線部及び第２の直線部の各々の長手方向の長さを対向する一辺の長さ以上に設定することにより、パターン認識に用いるカメラの視野が広く解像度が悪い状態でも、認識するドット数を稼ぐことができる。

つまり、解像度が悪くても、認識したドットは、位置が平均化された状態で基準位置情報になるので、長手方向に垂直な方向の基準パターン認識の精度を上げることができる。その結果、長手方向に垂直な方向の実装精度を向上可能となる。この際、基準パターン２０の第１の直線部と第２の直線部とが互いに直交しているため、図１２（ａ）の縦方向（Ｙ方向）及び横方向（Ｘ方向）の実装精度を同時に向上可能となる。

又、本実施の形態では、基準パターン２０と、受光素子１３を実装する配線電極１８ｂとを同一の層としている。つまり、受光素子１３を実装する配線電極１８ｂが設けられた面１３ｓと同一面上に、受光素子１３を実装するための基準となる基準パターン２０が設けられている。

配線電極１８ｂに、導電性部材１７ｂを塗布する位置を示した塗布位置表示パターンを設けてもよい。塗布位置表示パターンは、例えば、配線電極１８ｂの一部をくりぬいた略十字状のパターンとすることができる。略十字状のパターンのクロスする点が導電性部材１７ｂを塗布する目標位置となる。このように、塗布位置表示パターンを、受光素子１３を実装する配線電極１８ｂをくりぬいて設けると、受光素子１３の外側に特別にパターンを設ける必要がない点で好適である。

受光素子１３がフォトダイオードである場合、配線電極１８ｂは基準電位（接地）であり、フォトダイオードの裏面に形成されたカソードが導電性部材１７ｂにより配線電極１８ｂ上に実装され接地される。又、フォトダイオードのアノード電極は、ボンディングワイヤ１９ｂを介して配線電極１８ｃの一端と接続される。

一般に、面発光レーザパッケージにおいて、製造過程におけるロットばらつきが大きく、ロットの違いによって層ずれの起こり方が大きく異なるという問題がある。そのため、基準パターン２０と受光素子１３を実装する配線電極１８ｂを別々の層にすると、層ずれの影響によって、受光素子１３の実装エリアに対して導電性部材１７ｂの塗布場所と受光素子１３の実装場所が大きくずれる問題が生じる。この場合、ずれの大きさや方向によっては、面発光レーザアレイ１２の配線電極１８ａ側に導電性部材１７ｂがはみ出してしまう不具合が発生するおそれがある。

本実施の形態のように、基準パターン２０と配線電極１８ｂとを同一の層とすることで、少なくとも受光素子１３の実装エリアに対する導電性部材１７ｂの塗布及び受光素子１３の実装について、ダイボンダーの実装精度内の一定の品質で実装を行うことができる。
その結果、層ずれの影響によって、面発光レーザアレイ１２の配線電極１８ａ側に導電性部材１７ｂがはみ出してしまう不具合を回避できる。

〈第４の実施の形態〉
第４の実施の形態では、導電性部材１７ｂの塗布中心位置１７ｏと受光素子１３の実装中心位置１３ｏとのＹ方向のずれ量ΔＹを変えた場合について検討する。なお、第４の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。

本実施の形態では、前述の図５において、導電性部材１７ｂの塗布中心位置１７ｏと受光素子１３の実装中心位置１３ｏとのＹ方向のずれ量ΔＹを変えた場合について、ダイシェア強度と導電性部材１７ｂが配線電極１８ａ等に干渉するかどうかの確認を行った。Ｌ＝１５００μｍである時、ずれ量ΔＹの大きさを変えてダイシェア強度と導電性部材１７ｂが配線電極１８ａ等に干渉するかどうかの確認を行った結果を表１に示す。なお、ずれ量比とは、Ｌ＝１５００μｍとずれ量ΔＹとの比である。

表１に示すように、ずれ量ΔＹが０μｍである場合（塗布中心位置１７ｏと実装中心位置１３ｏとが一致している場合）、ダイシェア強度は最大となり問題はなかった。しかし、受光素子１３の下側（面発光レーザアレイ１２側）からはみ出た導電性部材１７ｂが面発光レーザアレイ１２の配線電極１８ａやボンディングワイヤ１９ａに干渉する問題が発生した。

ずれ量ΔＹが１５０μｍである場合もダイシェア強度は問題なかったが、受光素子１３の下側（面発光レーザアレイ１２側）からはみ出た導電性部材１７ｂが面発光レーザアレイ１２の配線電極１８ａやボンディングワイヤ１９ａに干渉する問題が発生した。

一方、ずれ量ΔＹが６００μｍ以上の場合（塗布中心位置１７ｏが実装中心位置１３ｏから面発光レーザアレイ１２と反対側に離れるにつれて）、受光素子１３の接着面積が小さくなり、十分なダイシェア強度が得られないという結果となった。

上記結果から、ずれ量比が０．１５Ｌ以上０．３５Ｌ以下の場合が、十分なダイシェア強度を保ちつつ、かつ、導電性部材１７ｂのはみ出しによる面発光レーザアレイ１２の配線電極１８ａ等への干渉が発生しない適切な条件であることを見いだした。

なお、図５では、一例として、受光素子１３を正方形とし、その一辺の長さをＬとした。しかしながら、図１３に示すように、受光素子１３の平面形状は正方形以外の長方形や円形等の形状でもよい。又、受光素子１３の平面形状が四角形の場合に、受光素子１３の各辺が受光素子１３と面発光レーザアレイ１２の配列方向（Ｙ方向）に対して斜めに配置されてもよい。

図１３の場合には、平面視において、面発光レーザアレイ１２の中心と受光素子１３の中心とを結んだ線に平行な方向（図１３ではＹ方向）の受光素子１３の寸法をＬとして、以下のようにすればよい。すなわち、導電性部材１７ｂの塗布中心位置と受光素子１３の実装中心位置の、前記平行な方向（図１３ではＹ方向）におけるずれ量が０．１５Ｌ以上０．３５Ｌ以下であればよい。

このようにすることで、十分なダイシェア強度を保ちつつ、かつ、導電性部材１７ｂのはみ出しによる面発光レーザアレイ１２の配線電極１８ａやボンディングワイヤ１９ａへの干渉を回避することができる。

〈第５の実施の形態〉
第５の実施の形態では、第１の実施の形態における面発光レーザパッケージ１０を画像形成装置であるレーザプリンタ１０００に搭載する例を示す。なお、第５の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。

図１４は、第５の実施の形態に係るレーザプリンタを例示する図である。図１４を参照するに、第５の実施の形態に係るレーザプリンタ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を備えている。又、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、図示しない通信制御装置、及び図示しないプリンタ制御装置等を備えている。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。

図示しない通信制御装置は、ネットワーク等を介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。図示しないプリンタ制御装置は、上記各部を統括的に制御する。

感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面に感光層が形成されている像担持体である。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（静電像）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転写対象物である記録紙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１５を参照しながら、光走査装置１０１０について説明する。図１５は、第５の実施の形態に係る光走査装置を例示する図である。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、及びシリンドリカルレンズ１１１３、ポリゴンミラー１１１４、及びｆθレンズ１１１５を備えている。又、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図示しない制御装置を備えている。なお、光源ユニット１１００は、第１の実施の形態に係る面発光レーザパッケージ１０を有している。

カップリングレンズ１１１１は、光源ユニット１１００から出射された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を介した光のビーム径を規定する。シリンドリカルレンズ１１１３は、アパーチャ１１１２を通過した光ビームをミラー１１１７を介して光偏向部であるポリゴンミラー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、図示しない回転機構により、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。又、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での走査開始後、画像領域に至るまでの時間を利用して、面発光レーザアレイ１２を順次点灯して各々のビーム強度を検出し、基準値と比較して各発光源の出力が所定値となるように書き込み制御部で注入電流をセットする。セットされた注入電流は次の検出時まで保持され、ビーム強度を一定に保つ。

図５に示したように、面発光レーザアレイ１２と受光素子１３の実装位置が設計値通りに実装されることで、図７に示したように、面発光レーザ間のモニタ電流値のチャネル間ばらつきを最小にすることができる。その結果、上記ビーム強度のチャネル間ばらつきを抑えることができる。

なお、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。

このように、第５の実施形態に係る光走査装置１０１０によれば、光源ユニット１１００が面発光レーザパッケージ１０を有しているため、面発光レーザアレイ１２の面発光レーザ間のモニタ電流値のチャネル間ばらつきを最小にすることができる。その結果、走査するビームの光量を精度良く制御できる。

又、第５の実施形態に係るレーザプリンタ１０００によれば、面発光レーザパッケージ１０を有する光走査装置１０１０を備えているため、走査するビームの光量を精度良く制御でき、形成される画像の品質を向上可能となる。

又、第５の実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ１０００を例に説明したが、これに限定されるものではない。要するに、面発光レーザパッケージ１０を有する画像形成装置であれば、高精細な画像を高速で形成する画像形成装置を低価格で実現できる。

又、画像形成装置において、画像情報は、多色のカラー情報であってもよい。カラー画像を形成する画像形成装置であっても、カラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、高精細な画像を高速で形成することが可能となる。

又、画像形成装置として、カラー画像に対応し、例えばブラック（Ｋ）用の感光体ドラム、シアン（Ｃ）用の感光体ドラム、マゼンダ（Ｍ）用の感光体ドラム、イエロー（Ｙ）用の感光体ドラムのように複数の感光体ドラムを備えるタンデムカラー機であっても良い。

又、面発光レーザパッケージ１０を面発光レーザパッケージ１０Ａに置換してもよい。

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

１０、１０Ａ 面発光レーザパッケージ
１０ｓ、１２ｓ、１３ｓ 面
１１ 基体
１１ｘ 凹部
１２ 面発光レーザアレイ
１２ｏ 発光点中心
１３ 受光素子
１３ｏ 実装中心位置
１４ シールリング
１５ キャップ
１６ カバーガラス
１７ａ、１７ｂ 導電性部材
１７ｏ 塗布中心位置
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 配線電極
１９ａ、１９ｂ ボンディングワイヤ
２０ 基準パターン
１００ 書き込み制御部
１０００ レーザプリンタ
１０１０ 光走査装置
１１００ 光源ユニット

特許４７５７７９０号 特開２０００−３３２３９４号公報 特開２００４−１５８８１４号公報

Claims (8)

1. 基体と、
   前記基体に実装された面発光レーザアレイと、
   前記面発光レーザアレイに隣接して配置され、導電性部材を介して前記基体に実装された受光素子と、を有し、
   前記導電性部材は、前記受光素子の前記面発光レーザアレイ側にははみ出さず、かつ、前記受光素子の前記面発光レーザアレイと反対側にははみ出している面発光レーザパッケージ。
2. 前記面発光レーザアレイの実装中心位置と前記導電性部材の塗布中心位置との距離は、前記面発光レーザアレイの実装中心位置と前記受光素子の実装中心位置との距離よりも長く設定されている請求項１記載の面発光レーザパッケージ。
3. 平面視において、前記面発光レーザアレイの中心と前記受光素子の中心とを結んだ線に平行な方向の前記受光素子の寸法をＬとしたときに、前記塗布中心位置と前記受光素子の実装中心位置の前記平行な方向におけるずれ量は、０．１５Ｌ以上０．３５Ｌ以下である請求項１又は２記載の面発光レーザパッケージ。
4. 前記受光素子を実装する配線電極が設けられた面と同一面上に、前記受光素子を実装するための基準となる基準パターンが設けられている請求項１乃至３の何れか一項記載の面発光レーザパッケージ。
5. 前記基準パターンは、第１の直線部と、前記第１の直線部と直交する第２の直線部と、を含み、
   前記第１の直線部は、平面視において、前記面発光レーザアレイの一辺又は前記受光素子の一辺のうち何れか一辺と対向するように配置され、
   前記第２の直線部は、平面視において、前記面発光レーザアレイの一辺又は前記受光素子の一辺のうち前記何れか一辺とは異なる一辺と対向するように配置され、
   前記第１の直線部及び前記第２の直線部の各々の長手方向の長さは、対向する一辺の長さ以上に設定されている請求項４記載の面発光レーザパッケージ。
6. 前記基体上に、前記面発光レーザアレイ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たキャップを備え、
   前記面発光レーザアレイより出射されたレーザ光の一部は、前記透明部材で反射されて前記受光素子に入射する請求項１乃至５の何れか一項記載の面発光レーザパッケージ。
7. 複数の光ビーム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乃至６の何れか一項記載の面発光レーザパッケージを搭載した光源ユニットと、
   前記光源ユニットからの複数の光ビームを偏向する光偏向部と、
   前記光偏向部により偏向された各光ビームを前記被走査面上に集光する走査光学系と、を有することを特徴とする光走査装置。
8. 請求項７記載の光走査装置と、
   複数の光ビームにより静電像を形成する像担持体と、
   前記静電像を転写対象物に転写する転写手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。