JP2008066579A - 発光制御方法および発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光のビーム発光特性を維持することの可能な発光制御方法を提供する。
【解決手段】上部電極１２４と下部電極１１１との間に活性層１１４およびフォトニック結晶層１１６を介在して構成され、それぞれ独立して駆動可能な複数の発光素子１１８を備えた発光装置の発光制御方法が提供される。かかる発光制御方法では、複数の発光素子１１８を相隣接しない１または２以上の発光素子１１８からなる複数の同時発光グループにグループ化し、画像を構成する１ドットを形成するために要する１ドット時間を同時発光グループのグループ数で時分割して、１ドット時間内に各同時発光グループごとに順次発光するよう制御することを特徴とする。
【選択図】図１０

Description

本発明は、複数の発光素子を備える発光装置の発光制御方法に関し、より詳細には、プリンタやデジタル複写機等に用いられる複数の発光素子を備える発光装置の発光制御方法に関する。

プリンタやデジタル複写機等に用いられるレーザ走査装置１は、例えば図１２に示すように、レーザ光を出射する光源１０と、光源１０から出射された光を平行光にするコリメータレンズ３０と、コリメータレンズ３０を通過した平行光を副走査方向について水平方向の線形光にするシリンダレンズ４０と、中心Ｃを回転中心として回転し、シリンダレンズ４０を通過した水平方向の線形光を等線速で移動させて走査するポリゴンミラー５０と、ポリゴンミラー５０から反射された光を走査面上に集光するｆθレンズ６０と、光源１０から出射されたレーザ光を受光する第１の受光素子７０と、ｆθレンズ６０を透過したレーザ光を受光する第２の受光素子８０と、から構成される。

このようなレーザ走査装置１は，画像に対応するプリント画像信号に応じて光源１０が発光し，光源１０から出射されたレーザ光はコリメータレンズ３０によって平行光に変換される。該平行光はスリット３５を通過した後、ポリゴンミラー５０の面倒れを補正するため、シリンダレンズ４０によって副走査方向にポリゴンミラー５０面に集光される。ポリゴンミラー５０によって反射されたレーザ光はｆθレンズ６０を通過して，結像面である感光ドラム２上で結像する。このようにして、画像に対応する潜像のイメージを形成することができる。

また、レーザ走査装置１には、光源１０から出射されたレーザ光のパワーが適切か否かを判定するために、レーザパワーモニター用受光素子として、例えばフォトダイオード等の第１の受光素子７０が設けられている。第１の受光素子７０は、光源１０の非放射面側に配置されている。また、ｆθレンズ６０を透過したレーザ光をミラー８１で反射して、同期信号ＨＳＹＮＣ作成用受光素子である第２の受光素子８０により受光する。第１の受光素子７０により検出されたレーザ光のパワーは発光制御部９０に伝達され、発光制御部９０は検出されたレーザ光のパワーに基づいて、正規レーザパワーとなるように補正する。

かかるレーザ走査装置１において、高速プリントに対応するため、従来から光源１０をマルチビーム化することが行われてきた（例えば、特許文献１等）。従来のマルチビームレーザとしては、例えば、図１３に示すような端面発光型レーザ１０Ａがある。端面発光型レーザ１０Ａは、基板１３上に、下部クラッド層１４、活性層１５、上部クラッド層１６の順に各層をエピタキシャル成長させることにより形成された結晶に、基板１３の底面側（ｚ軸負方向側）に電極１２、上部クラッド層１６の上面側（ｚ軸正方向側）にコンタクト層１７を介して電極１８を設けることにより構成される。

電極１８を正極、電極１２を負極として、電極１８に接続された導線１１ａから電極１２に接続された１１ｂ側へ電流が流れると、ｘ方向に延びる電極１２のストライプ領域１９に沿って光が活性層１５内を進行する。ここで、結晶の端面（ｙｚ平面）はへき開面となっており、光は、ミラーコーティングを施したへき開面間で反射を繰り返すことによりレーザ発振して活性層１６の端面から出射する。

また、他のマルチビームレーザとして、図１４に示すような面発光レーザ１０Ｂがある。面発光レーザ１０Ｂには、例えば、半導体基板に対して垂直方向にレーザ共振器を構成することによりレーザ光を垂直に出射する垂直共振器型面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ；ＶＣＳＥＬ）等がある。面発光レーザ１０Ｂは、図１４に示すように、下部電極２１と上部電極２５との間に、下部ミラー層２２、活性層２３および上部ミラー層２４を介在して形成されており、上部電極２５には、光を出射するための複数のホール２６が形成されている。

しかし、端面発光型レーザ１０Ａにおいては、光が反射を繰り返すチャンネルの長さ（ストライプ領域の長さに相当する）を長くすることにより十分なレーザパワーを得ることはできるが、信頼性やコストを考慮すると、実用上４ビームの発光が限界であった。また、面発光レーザ１０Ｂにおいても、ビーム数を増加して二次元アレイレーザを構成することができるが、十分なレーザパワーを得ることができない等の問題があった。

このような問題に対して、近年、高速プリントに対応した面発光型高出力マルチビームレーザ光源として、図１に示すようなフォトニック結晶マルチビームレーザ１００が考案されている。フォトニック結晶マルチビームレーザ１００は、上部電極１２４と下部電極１１１との間に発光材を含む活性層１１４を有し、この活性層１１４の上部に二次元フォトニック結晶層１１６を設けて構成されている。二次元フォトニック結晶は、板状の部材に二次元的に周期的に屈折率の分布を設けたものであり、電極からのキャリア注入により活性層１１４から発光が生じる。この光が二次元フォトニック結晶の周期構造による回折により強められてレーザ発振する。

図１に示すフォトニック結晶マルチビームレーザ１００では、４つの上部電極１２４が設けられており、各上部電極１２４に対応してそれぞれレーザ光が出射される発光部１１８が所定の間隔ｄを有して設けられている。

特開２００１−４９４２号公報

しかし、上記フォトニック結晶マルチビームレーザを使用したレーザ走査装置において、フォトニック結晶マルチビームレーザ１００の発光部１１８の間隔ｄを狭く設定して隣接する発光部１１８を発光させた場合、隣接する発光部１１８の発光領域に光が漏れ込み、ビーム発光特性に悪影響を及ぼすという問題が生じる。このため、隣接する発光部１１８は交互に発光させる必要が生じるが、従来の発光制御方法により発光部１１８を交互に発光させると、連続ラインが露光できないという不具合が生じる。

以下、図１５（ａ）の発光素子ＬＤ１〜ＬＤ４（４つの発光部１１８に相当する）を二次元配列して形成された従来のマルチビームレーザを例として、従来の発光制御方法について説明する。図１５（ｂ）に示すように、従来のマルチビームレーザの発光素子ＬＤ１〜ＬＤ４は、各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ４に対応するドライバＤ１〜Ｄ４によって発光制御される。各ドライバＤ１〜Ｄ４には、プリント画像信号ＶＩＤＥＯ１〜４、ＳＰＬ／ＨＯＬＤ１〜ＳＰＬ／ＨＯＬＤ４、および受光素子ＰＤからのレーザパワーモニター信号ＡＰＣが入力される。

図１６に、４つの発光素子（例えば図１５（ａ）に示す発光素子ＬＤ１〜ＬＤ４）を発光させて４つのラインを作成するときの、従来の発光制御方法におけるタイミングチャートを示す。各ドライバＤ１〜Ｄ４は、同期信号ＨＳＹＮＣに同期しながら、同時にプリント画像信号ＶＩＤＥＯ１〜ＶＩＤＥＯ４をオンにする。ここで、同期信号ＨＳＹＮＣの水平同期期間が単位とする時間は、１ラインの画像を形成するのに要する時間（以下、「１ライン走査時間」という。）であり、例えば、図１２において、回転するポリゴンミラー５０の一の面Ａによって光を反射することのできる時間である。なお、１ライン走査時間は、画像を構成する１ドットを形成するために要する時間（以下、「１ドット時間」という。）と１ラインを形成するドット数との積で表すことができる。各ドライバＤ１〜Ｄ４は、水平同期期間のうち、有効走査期間中に画像データをのせて出力することにより、各ドライバＤ１〜Ｄ４に対応する発光素子ＬＤ１〜ＬＤ４が発光する。

水平同期期間の有効走査期間内での発光素子ＬＤ１〜ＬＤ４の発光が終わると、各ドライバＤ１〜Ｄ４は、ＳＰＬ／ＨＯＬＤ信号期間内に各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ４を１つずつ発光させる（強制発光）。発光素子ＬＤ１〜ＬＤ４の強制発光は、各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ４のレーザパワーを確認するために行われ、プリント画像信号ＶＩＤＥＯ１〜ＶＩＤＥＯ４を順次オンにして発光素子ＬＤ１〜ＬＤ４を発光させる。例えば、プリント画像信号ＶＩＤＥＯ４、ＶＩＤＥＯ３、ＶＩＤＥＯ２、ＶＩＤＥＯ１の順にオンとすると、発光素子は、ＬＤ４、ＬＤ３、ＬＤ２、ＬＤ１の順に１つずつ発光する。このとき各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ４から出射された光を受光素子ＰＤで受光することにより、各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ４のレーザ光のパワーの大きさを検知する。

光を受光した受光素子ＰＤは、各発光素子ＬＤ１〜ＬＤ４のレーザ光のパワーの大きさを各ドライバＤ１〜Ｄ４にフィードバックする（ＡＰＣ；Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）。そして、ドライバＤ１〜Ｄ４は、フィードバックされたレーザ光のパワーがあらかじめ設定されたレーザ光のパワーより大きい場合には次の発光時のレーザ光のパワーを小さくし、小さい場合にはレーザ光のパワーを大きくする。このようにして、あらかじめ設定された最適なレーザ光のパワーに補正した後、発光素子ＬＤ１〜ＬＤ４を発光させる。

このようなドライバを用いて４つの発光素子を発光させて４つのラインを形成する場合、４つの発光素子が同時発光される。このため、１列に配列された従来の端面発光型レーザ１０を発光させた場合も（図１７（ａ））、２×２に配列された４つの発光素子を備える従来の面発光レーザ２０を発光させた場合も（図１７（ｂ））、４つの連続したラインが感光ドラム７０に露光される。

一方、フォトニック結晶マルチビームレーザ１００を図１５（ｂ）に示すドライバを用いて発光制御した場合、発光部１１８を同時発光させると隣接する発光部１１８に光が漏れ込み、各発光部１１８から出射されるレーザ光のビーム発光特性に悪影響を及ぼしてしまう。

さらに、隣接する発光部１１８への光の漏れを防ぐため、隣接する発光部１１８を交互に発光させたとしても、発光しないときは露光されないため、フォトニック結晶マルチビームレーザ１００の４つの発光部１１８を１列に配列させた場合も（図１８（ａ））、二次元配列した場合も（図１８（ｂ））、連続するラインを露光することができないという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、レーザ光のビーム発光特性を維持することの可能な、新規かつ改良された発光制御方法および発光装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、上部電極と下部電極との間に活性層およびフォトニック結晶層を介在して構成され、それぞれ独立して駆動可能な複数の発光素子を備えた発光装置の発光制御方法が提供される。かかる発光制御方法では、複数の発光素子を相隣接しない１または２以上の発光素子からなる複数の同時発光グループにグループ化し、画像を構成する１ドットを形成するために要する１ドット時間を同時発光グループのグループ数で時分割して、１ドット時間内に各同時発光グループごとに順次発光するよう制御することを特徴とする。

本発明によれば、複数の発光素子から相隣接しない１または２以上の発光素子を抽出して、複数の同時発光グループにグループ化する。そして、各同時発光グループに属する発光素子は、１ドット時間を同時発光グループのグループ数で時分割した時間だけ発光するように、同時発光グループごとに順次発光制御される。このように、相隣接する発光素子を発光させないことにより、相隣接する発光素子から出射されたレーザ光のビーム発光特性に与える影響をなくすことができる。

ここで、複数の発光素子を、相異なる各同時発光グループに属する１または２以上の発光素子からなる発光制御グループにグループ化することもできる。このとき、各発光制御グループに対応して発光制御部を設け、発光制御グループ内の発光素子を同一の発光制御部によって発光するよう制御してもよい。このように、本発明の発光制御方法では、１つの発光制御部によって複数の発光素子の発光制御を行うことができるので、発光制御部の数を減少させることが可能となる。

さらに、各発光素子を、１ドット時間を同時発光グループのグループ数で時分割した時間だけ発光させるとき、各発光素子から出射されるレーザ光のパワーは、各発光素子を１ドット時間発光させるときのレーザ光のパワーを同時発光グループのグループ数倍した値以上とすることもできる。発光素子の発光時間が短くなると、１ドットを形成するための十分なレーザ光のパワーを得ることができない。そこで、レーザ光のパワーを、各発光素子を１ドット時間発光させるときのレーザ光のパワーの同時発光グループのグループ数倍以上とすることにより、１ドットを形成することが可能となる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上部電極と下部電極との間に活性層およびフォトニック結晶層を介在して構成された複数の発光素子と、複数の発光素子の発光を制御する１または２以上の発光制御部とを備えた発光装置が提供される。かかる発光装置において、複数の発光素子は、相隣接しない１または２以上の発光素子からなる複数の同時発光グループにグループ化されており、発光制御部は、画像を構成する１ドットを形成するために要する１ドット時間を同時発光グループのグループ数で時分割して、１ドット時間内に各同時発光グループごとに順次発光するよう制御することを特徴とする。

本発明によれば、複数の発光素子から相隣接しない１または２以上の発光素子を抽出して、複数の同時発光グループにグループ化されており、同一の同時発光グループに属する発光素子は、同時に発光することが可能である。また、各同時発光グループに属する発光素子は、１ドット時間を同時発光グループのグループ数で時分割した時間だけ発光するように、発光制御部によって同時発光グループごとに順次発光制御される。これにより、相隣接する発光素子が発光しないため、相隣接する発光素子から出射されたレーザ光のビーム発光特性に与える影響を低減させることができる。

ここで、複数の発光素子は、相異なる各同時発光グループに属する１または２以上の発光素子からなる発光制御グループにグループ化されており、発光制御部は、各発光制御グループに対応して設けられ、発光制御グループ内の発光素子を同一の発光制御部によって発光するよう制御することもできる。このように、１つの発光制御部によって複数の発光素子の発光制御を行うことができるので、発光制御部の数を減少させることが可能となる。

また、発光制御部は、１ドット時間を第１グループのグループ数で時分割した時間だけ各発光素子を発光させるとき、各発光素子から出射されるレーザ光のパワーを、各発光素子を１ドット時間発光させるときのレーザ光のパワーを第１グループのグループ数倍した値以上としてもよい。このようにレーザ光のパワーを大きくすることにより、各発光素子の発光時間が短くても１ドットを形成することが可能となる。

以上説明したように本発明によれば、レーザ光のビーム発光特性を維持することの可能な発光制御方法および発光装置を提供することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

以下、本発明の実施形態として、フォトニック結晶マルチビームレーザとその発光制御を行う発光制御部であるドライバとからなる発光装置と、発光装置の発光制御方法について説明する。まず、図１に基づいて、フォトニック結晶マルチビームレーザ１００の構成について説明する。なお、図１は、フォトニック結晶マルチビームレーザ１００の構成を示す分解斜視図である。

フォトニック結晶マルチビームレーザ１００は、例えば、図１２に示すようなレーザプリンタやレーザコピー機等の光走査装置の光源部（図１２の光源１０の代替）として用いることができる。光源部としてマルチビームを用いることにより、複数列を同時に走査することが可能となる。

本実施形態にかかるフォトニック結晶マルチビームレーザ１００は、図１に示すように、下部電極（カソード電極）１１１上に、下部クラッド層１１２、閉じ込め層１１３、活性層１１４、下部スペーサ層１１５、二次元フォトニック結晶層１１６を積層して形成される。

下部クラッド層１１２、閉じ込め層１１３、活性層１１４、下部スペーサ層１１５、二次元フォトニック結晶層１１６は、後に下部電極１１１を構成する下部基板上に半導体結晶を成長させることにより形成される。下部クラッド層１１２は、例えばｎ型アルミニウム・ガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）、閉じ込め層１１３は、例えばガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、活性層１１４は、例えばインジウム・ガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）／ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、下部スペーサ層１１５および二次元フォトニック結晶層１１６は、例えばガリウムヒ素（ＧａＡｓ）から形成することができる。また、下部電極１１１は、例えばｎ型ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）からなる下部基板に、金、ゲルマニウム、ニッケルを蒸着し合金化することにより形成することができる。

また、二次元フォトニック結晶層１１６には複数の空孔１１７が設けられており、例えばエッチングにより形成することができる。空孔１１７を周期的に配列することにより、二次元フォトニック結晶層１１６は、二次元回折格子として機能することができる。また、空孔１１７は、図１に示すように１つの発光部１１８に対して複数設けられる。

二次元フォトニック結晶層１１６の上面側（ｚ軸正方向側）は、上部スペーサ層１２１、上部クラッド層１２２、コンタクト層１２３が積層される。上部スペーサ層１２１は、例えばガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、上部クラッド層１２２は、例えばｐ型アルミニウム・ガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）、コンタクト層１２３は、例えばｐ型ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）から形成することができる。

コンタクト層１２３の上面（ｚ軸正方向側の面）には、複数の上部電極（アノード電極）１２４が設けられる。上部電極１２４は、例えば金や酸化亜鉛（ＺｎＯ）等からなる透明電極から形成することができ、発光部１１８に対応するように配置される。各上部電極１２４には、各上部電極１２４に電圧を印加するための導線１２５が接続されている。

このようなフォトニック結晶マルチビームレーザ１００からレーザ光を出射するには、まず、発光させる発光部１１８に対応する上部電極１２４と下部電極１１１との間に電圧を印加して電流を流す。これにより、活性層１１４のうち、電流が流れた上部電極１２４の直下およびその周辺にキャリアが注入されて光が生成される。この光は、二次元フォトニック結晶層１１６内も伝搬し、二次元フォトニック結晶層１１６内で回折、増幅を繰り返してレーザ発振する。レーザ光は二次元フォトニック結晶層１１６に対して垂直方向（ｚ方向）に放射され、コンタクト層１２３を介して外部に出射する。

図１に示すフォトニック結晶マルチビームレーザ１００は、４つの発光部１１８を備える。例えば、４つの発光部１１８からレーザ光を出射させたとすると、隣接する他の発光部１１８との発光領域間隔ｄが小さいほど、発光する発光部１１８から隣接する発光部１１８に漏れ込む光が多くなる。そこで、本実施形態にかかる発光装置は、フォトニック結晶マルチビームレーザ１００を、隣接する発光部１１８が同時発光しないように、各発光部１１８を時分割して発光させることを特徴とする。以下、このような発光制御を行う発光制御部であるドライバの構成と、発光装置の発光制御方法について説明する。

＜発光パターン＞
まず、図２〜図８に基づいて、複数の発光部１１８の発光パターンについて説明する。なお、図２〜図８は、発光部１１８の発光パターン例を説明するための説明図である。図２〜図８の各セル（１つの発光部１１８に対応）に記載された数字は、発光部１１８の発光順序を示しており、同一数字が付されたセルは同時発光することができる。

ここで、複数の発光部１１８は、相隣接しない１または２以上の発光部１１８からなる同時発光グループと、相異なる各同時発光グループに属する１または２以上の発光部１１８からなる発光制御グループとにグループ化される。同時発光グループは、同時に発光させることの可能な１または２以上の発光部１１８の集まりであり、同時発光グループのグループ数を少なくすることにより、発光切換数を低減させることができる。一方、発光制御グループは、同一のドライバで発光制御することの可能な１または２以上の発光部１１８の集まりであり、発光制御グループのグループ数を少なくすることにより、ドライバ数を減少させることができる。

例１．一次元配列
図２は、８個の発光部１１８を一次元に配列したフォトニック結晶マルチビームレーザ１００の発光パターンの例を説明するための説明図であり、（ａ）は同時発光グループの例を、（ｂ）は発光制御グループの例を示す。

８個の発光部１１８が１列に配置されている場合、発光部１１８は、例えば図２（ａ）に示すように、２つの同時発光グループＧ１、Ｇ２にグループ化することができる（同時発光グループ数＝２）。同時発光グループは、上述したように、相隣接しない１または２以上の発光部１１８の集まりである。一次元配列された発光部１１８の場合、発光部１１８を交互に異なる同時発光グループに分類することにより、最小の同時発光グループにグループ化することができる。したがって、発光部１１８が１次元に配列されたフォトニック結晶マルチビームレーザ１００では、２つの同時発光グループを交互に発光制御することによって、相隣接する発光部１１８が同時発光しないようにすることができる。

一方、発光部１１８は、例えば図２（ｂ）に示すように、４つの発光制御グループｇ１〜ｇ４にグループ化することができる。発光制御グループは、上述したように、異なる同時発光グループに属する１または２以上の発光部１１８の集まりである。例１の場合、それぞれ４つの発光部１１８からなる同時発光グループＧ１、Ｇ２から１つずつ発光部１１８を抽出してグループ化することにより、８つの発光部１１８を、同時発光グループＧ１に属する発光部１１８と同時発光グループＧ２に属する発光部１１８とからなる、４つの発光制御グループｇ１〜ｇ４にグループ化することができる。したがって、本実施形態にかかる発光装置には、各発光制御グループｇ１〜ｇ４に対応する４つのドライバが設けられることになる。すなわち、１次元配列の場合、発光制御グループ数は、「発光制御グループ数＝レーザビーム数／２（同時発光グループ数）」となる。

例２．二次元配列（３×３配列）
図３は、９個の発光部１１８を３×３の二次元に配列したフォトニック結晶マルチビームレーザの発光パターンの例を説明するための説明図であり、（ａ）は同時発光グループの例を、（ｂ）は発光制御グループの例を示す。

９個の発光部１１８が３×３の二次元に配置されている場合、発光部１１８は、例えば図３（ａ）に示すように、４つの同時発光グループＧ１〜Ｇ４にグループ化することができる。例２の配列の場合には、図３（ａ）のグループ化が最小グループ数となる。この４つの同時発光グループＧ１〜Ｇ４を順次発光制御することにより、相隣接する発光部１１８が同時発光しないようにすることができる。

一方、発光部１１８は、図３（ｂ）に示すように、３つの発光制御グループｇ１〜ｇ３にグループ化することができる。例２の場合、相異なる同時発光グループＧ１〜Ｇ４から発光部１１８を抽出すると、発光部１１８は、４つの発光部１１８からなる発光制御グループｇ１と、３つの発光部１１８からなる発光制御グループｇ２と、２つの発光部１１８からなる発光制御グループｇ３とにグループ化することができる。したがって、本実施形態にかかる発光装置には、各発光制御グループｇ１〜ｇ３に対応する３つのドライバが設けられることになる。

例３．二次元配列（偶数×偶数）
図４は、１６個の発光部１１８を４×４の二次元に配列したフォトニック結晶マルチビームレーザの発光パターンの例を説明するための説明図であり、（ａ）は同時発光グループの例を、（ｂ）は発光制御グループの例を示す。

１６個の発光部１１８が４×４の二次元に配置されている場合、発光部１１８は、例えば図４（ａ）に示すように、４つの同時発光グループＧ１〜Ｇ４にグループ化することができる。例３の場合、２×２の二次元に配置された４つの発光部１１８を１つの集まりとして、４つの同時発光グループＧ１〜Ｇ４に分類することが考えられる（同時発光グループ数＝４）。この４つの同時発光グループＧ１〜Ｇ４を順次発光制御することにより、相隣接する発光部１１８が同時発光しないようにすることができる。

一方、発光部１１８は、図４（ｂ）に示すように、４つの発光制御グループｇ１〜ｇ４にグループ化することができる。例３の場合、相異なる同時発光グループＧ１〜Ｇ４から発光部１１８を抽出すると、発光部１１８は、それぞれ４つの発光部１１８からなる発光制御グループｇ１〜ｇ４にグループ化することができる。したがって、本実施形態にかかる発光装置には、各発光制御グループｇ１〜ｇ４に対応する４つのドライバが設けられることになる。すなわち、発光部１１８が偶数×偶数の二次元配列されている場合、発光制御グループ数は、「発光制御グループ数＝レーザビーム数／４（同時発光グループ数）」となる。

例４．二次元配列（４の倍数×奇数）
図５は、２０個の発光部１１８を４×５の二次元に配列したフォトニック結晶マルチビームレーザの発光パターンの例を説明するための説明図であり、（ａ）は同時発光グループの例を、（ｂ）は発光制御グループの例を示す。

発光部１１８は、例えば図５（ａ）に示すように、４つの同時発光グループＧ１〜Ｇ４にグループ化することができる。例４の配列の場合には、図５（ａ）のグループ化が最小グループ数となる（同時発光グループ数＝４）。この４つの同時発光グループＧ１〜Ｇ４を順次発光制御することにより、相隣接する発光部１１８が同時発光しないようにすることができる。

一方、発光部１１８は、図５（ｂ）に示すように、５つの発光制御グループｇ１〜ｇ５にグループ化することができる。例４の場合、相異なる同時発光グループＧ１〜Ｇ４から発光部１１８を抽出すると、発光部１１８は、それぞれ４つの発光部１１８からなる発光制御グループｇ１〜ｇ５とにグループ化することができる。したがって、本実施形態にかかる発光装置には、各発光制御グループｇ１〜ｇ５に対応する５つのドライバが設けられることになる。すなわち、発光部１１８が４の倍数×奇数の二次元配列されている場合、発光制御グループ数は、「発光制御グループ数＝（レーザビーム数／４（同時発光グループ数））×（４の倍数ビーム数／４）」となる。なお、「４の倍数ビーム数」とは、二次元配列された発光部１１８の４の倍数配列数である。

例５．二次元配列（５以上の奇数×３以上の奇数）
図６および図７に、２５個の発光部１１８を５×５の二次元に配列したフォトニック結晶マルチビームレーザの発光パターンの例を説明するための説明図を示す。図６（ａ）および図７（ａ）は同時発光グループの例を、図６（ｂ）および図７（ｂ）は発光制御グループの例を示す。

まず、図６に基づいて、最小切換数ですべての光源を発光させる場合の発光パターンについて説明する。このとき、発光部１１８は、図６（ａ）に示すように、４つの同時発光グループＧ１〜Ｇ４にグループ化することができる。この４つの同時発光グループＧ１〜Ｇ４を順次発光制御することにより、相隣接する発光部１１８が同時発光しないようにすることができる。

一方、発光部１１８は、図６（ｂ）に示すように、８つの発光制御グループｇ１〜ｇ８にグループ化することができる。例５の場合、相異なる同時発光グループＧ１〜Ｇ４から発光部１１８を抽出すると、発光部１１８は、４つの発光部１１８からなる発光制御グループｇ１、ｇ２、ｇ４、ｇ５、ｇ７と、２つの発光部１１８からなる発光制御グループｇ３、ｇ６と、１つの発光部１１８からなる発光制御グループｇ８とにグループ化することができる。したがって、本実施形態にかかる発光装置には、各発光制御グループｇ１〜ｇ８に対応する８つのドライバが設けられることになる。

図６に示す発光パターンよりも、ドライバ数を少なくする場合には、例えば図７に示す発光パターンが考えられる。この場合、図７（ａ）に示すように、５つの同時発光グループＧ１〜Ｇ５にグループ化することができる。この５つの同時発光グループＧ１〜Ｇ５を順次発光制御することにより、相隣接する発光部１１８が同時発光しないようにすることができる。また、相異なる同時発光グループＧ１〜Ｇ５から発光部１１８を抽出すると、発光部１１８は、図７（ｂ）に示すように、それぞれ５つの発光部１１８からなる発光制御グループｇ１〜ｇ５にグループ化することができる。したがって、本実施形態にかかる発光装置には、各発光制御グループｇ１〜ｇ５に対応する５つのドライバが設けられることになる。すなわち、この場合には「同時発光グループ数＝奇数配列数の大きいまたは等しい方」、「発光制御グループ数＝奇数配列数の小さい方または等しい方」となる。このように発光部１１８を発光させることにより、図６の発光パターンと比較して発光部１１８の発光切換数は５と増加するものの、ドライバ数を減少させることができる。

以上、複数の発光部１１８の発光パターンの例を示した。ここで、図２〜図７では、発光する発光部１１８の左右上下に隣接する発光部１１８および斜め方向に隣接する発光部１１８について同時発光しないような発光パターンを例示した。しかし、斜め方向に相隣接する発光部１１８が同時発光した場合のレーザ光のビーム発光特性への影響が小さい場合には、左右上下に隣接する発光部１１８が同時発光しないように制御するようにしてもよい。

例えば、図４に示した４×４の二次元に配列されたフォトニック結晶マルチビームレーザ（例３）について考えると、１６個の発光部１１８は、図８（ａ）に示すように、２つの同時発光グループＧ１、Ｇ２にグループ化することができる。したがって、発光部１１８の発光切換数は、例３の場合と比較して減少させることができる。一方、発光部１１８は、図８（ｂ）に示すように、それぞれ上下に隣接する２つの発光部１１８からなる８つの発光制御グループｇ１〜ｇ８にグループ化される。このため、例３の場合と比較してドライバ数は増加する。

本実施形態にかかる発光装置では、上述したように、隣接する発光部１１８が同時発光しないようにドライバによって時分割して発光制御されるが、例えば、発光部１１８の発光切換数が多いと、１ドット時間を同時発光グループのグループ数で時分割した時間（以下、「１ドット時分割発光時間」という。）が短くなる。このため、露光に必要なレーザ光のパワーを大きくする必要があり、画像転送スピードも早くする必要がある。したがって、高速な発光切り換え対応が困難な場合やレーザ光のパワーが小さい場合には発光部１１８の発光切換数を小さくし、一方、高速な発光切り換え対応が可能な場合やレーザ光のパワーを大きくすることが可能な場合は発光切換数を増加して、ドライバの数を減少させることができる。

＜発光制御方法＞
次に、図９〜図１１に基づいて、上述した発光パターンで発光部１１８を発光させる発光制御部であるドライバについて説明する。なお、図９（ａ）は、本実施形態にかかるドライバによって発光制御される発光部１１８の配置例を示す説明図であり、（ｂ）は、本実施形態にかかる発光制御方法を実施するための発光装置の回路配線図である。図１０は、４個の発光部１１８を発光させて４つのラインを作成するときの、本実施形態にかかる発光制御方法におけるタイミングチャートである。図１１は本実施形態にかかる発光制御方法により４つの発光部を発光させたときの露光パターンであって、（ａ）は発光部を１ドット時間発光させるときのレーザ光のパワーで発光させたときの露光パターンであり、（ｂ）は発光部を（ａ）におけるレーザ光のパワーを時分割倍したパワーで発光させたときの露光パターンを示す。

以下では、図９（ａ）に示すような２×２に二次元に配列された４つの発光部１１８として発光部ＬＤ１〜ＬＤ４を備えるフォトニック結晶マルチビームレーザ１００の発光制御方法について説明する。本実施形態にかかる発光制御方法では、相隣接しない発光部１１８が同時発光しないように発光されるため、図９（ａ）のように配列された発光部ＬＤ１〜ＬＤ４は、各発光部ＬＤ１〜ＬＤ４を１つずつ順次発光させるように発光制御される。したがって、同時発光グループのグループ数は４、発光制御グループのグループ数は１である。４つの発光部ＬＤ１〜ＬＤ４は、１つのドライバＤ１によって駆動される。

本実施形態にかかる発光装置の回路構成は、図９（ｂ）に示すように、４つの発光部ＬＤ１〜ＬＤ４がセレクタを介して１つのドライバＤ１に接続されている。ドライバＤ１には、プリント画像信号ＶＩＤＥＯ１〜ＶＩＤＥＯ４、ＳＰＬ／ＨＯＬＤ、ＬＤ＿ＳＥＬＥＣＴ、および受光素子ＰＤからのレーザパワーモニター信号ＡＰＣが入力される。

図１０に、図９（ａ）に示す発光部ＬＤ１〜ＬＤ４を発光させて４つのラインを作成するときのレーザ発光制御タイミングを示す。ドライバＤ１は、同期信号ＨＳＹＮＣに同期しながら駆動する。ここで、同期信号ＨＳＹＮＣの水平同期期間が単位とする時間は、１ライン走査時間とする。４つのラインを形成する場合、従来は４つの発光部ＬＤ１〜ＬＤ４を１ライン走査時間の有効走査期間同時発光させていたが、本実施形態にかかる発光制御方法では、１ドット時分割発光時間だけ各発光部ＬＤ１〜ＬＤ４を順次発光させることにより、ラインを構成する１ドットを形成する。

図９（ａ）に示す発光部ＬＤ１〜ＬＤ４の場合、同時発光グループのグループ数は４であるから、１ドット時分割発光時間は１ドット時間を４分割した時間となる。したがって、１ドット時間内に、発光部ＬＤ１〜ＬＤ４を順次１／４ドット時間ずつ発光させて１ドットを形成し、１ラインを構成するために必要なドット数だけ発光部ＬＤ１〜ＬＤ４の発光を繰り返す。なお、ドライバＤ１には、１ドット時間内に発光部ＬＤ１〜ＬＤ４の４ドット分のプリント画像データＶＩＤＥＯ１〜４が時分割されて入力される。このとき、発光させる発光部ＬＤ１〜ＬＤ４は、セレクタＳに入力される選択信号ＬＤ＿ＳＥＬＥＣＴによって決定される。

ここで、１ドット時分割発光時間は１ドット時間よりも短い。このため、各発光部ＬＤ１〜ＬＤ４を１ドット時間発光させるときの同一のレーザ光のパワーで１ドット時分割発光時間だけ発光させた場合、１ドットを形成するにはレーザ光のパワーが小さい。このとき、露光パターンは、図１１（ａ）に示すようにライン状ではなく点状となり、連続したラインを形成することができない。

そこで、本実施形態にかかる発光制御方法では、発光部ＬＤ１〜ＬＤ４を１ドット時分割発光時間発光させるときのレーザ光のパワーの大きさを、時分割倍、すなわち同時発光グループのグループ数倍以上の大きさに設定する。例えば、図９（ａ）に示す発光部ＬＤ１〜ＬＤ４の場合、レーザ光のパワーの大きさは、従来のレーザ光のパワーの少なくとも４倍に設定される。このときの露光パターンを図１１（ｂ）に示す。図１１（ｂ）に示すように、発光部のレーザ光のパワーが大きくなったことにより露光面積が大きくなって、点状であった露光パターン（図１１（ａ））がほぼ連続したライン状となる。これにより、発光部ＬＤ１〜ＬＤ４を短時間発光させても、従来と同等に連続したラインを形成することが可能となる。

主走査有効走査期間内での発光部ＬＤ１〜ＬＤ４の発光が終わると、従来と同様、ＳＰＬ／ＨＯＬＤ信号期間内に、各発光部ＬＤ１〜ＬＤ４を１つずつ強制発光させる。発光させる発光部ＬＤ１〜ＬＤ４は、セレクタＳに入力される選択信号ＬＤ＿ＳＥＬＥＣＴによって決定される。受光素子ＰＤは、各発光部ＬＤ１〜ＬＤ４から出射された光を受光して、各発光部ＬＤ１〜ＬＤ４のレーザ光のパワーの大きさを検知し、各発光部ＬＤ１〜ＬＤ４のレーザ光のパワーの大きさをドライバＤ１にフィードバックする（ＡＰＣ）。

ドライバＤ１は、各発光部ＬＤ１〜ＬＤ４についてあらかじめ設定されたレーザ光のパワーをＡＰＣメモリ１〜４に記憶している。ドライバＤ１は、ＡＰＣメモリ１〜４に記憶されたレーザ光のパワーに基づいて、フィードバックされたレーザ光のパワーが、記憶されたレーザ光のパワーより大きい場合には次の発光時のレーザ光のパワーを小さくし、小さい場合にはレーザ光のパワーを大きくする。このようにして、あらかじめ設定された最適なレーザ光のパワーで発光部ＬＤ１〜ＬＤ４を発光させることができる。

上記では、二次元配列された４つの発光部の発光制御を１つのドライバによって行う場合について説明した。このような発光制御方法は、上述した複数の発光パターンにおいても適用することができる。この場合、発光制御グループに対応してドライバが設けられる。例えば、例１（図２）であれば４つのドライバが設けられ、各ドライバは２つの発光部の発光制御を行うように構成される。そして、各ドライバは、１ドット時間を２分割して、２つの発光部を１／２ドット時間ずつ交互に発光させる。このとき、各発光部のレーザ光のパワーは、少なくとも２倍に設定される。

また、例えば例２（図３）のように、各同時発光グループに属する発光部１１８の数が異なる場合、上記と同様に１ドット時間を同時発光グループのグループ数で時分割した時間を１ドット発光時間としてもよく、または、同時発光グループごとに１ドット時分割発光時間を決定してもよい。すなわち、４つの発光部１１８からなる同時発光グループｇ１の１ドット時分割発光時間は、１ドット時間を４分割した時間とし、３つの発光部１１８からなる同時発光グループｇ２の１ドット時分割発光時間は、１ドット時間を３分割した時間、２つの発光部１１８からなる同時発光グループｇ３の１ドット時分割発光時間は、１ドット時間を２分割した時間としてもよい。このとき、各発光部１１８から発光されるレーザ光のパワーは、各同時発光グループにおける１ドット時間の時分割数倍以上とすればよい。

以上、本実施形態にかかる発光制御方法について説明した。かかる発光制御方法によれば、複数の発光部を、同時発光グループと発光制御グループとにグループ化し、同時発光グループごとに、各同時発光グループに属する発光部の発光制御を行う。この発光制御は、発光制御グループのグループ数と同一数のドライバによって行われる。このように、相隣接する発光部が同時に発光しないように発光制御し、各発光部の発光時間を短くするとともに各発光部から出射されるレーザ光のレーザパワーを大きくすることにより、発光する発光部から該光源に隣接する発光部にレーザ光が漏れることがなく、発光部から出射されたレーザ光のビーム発光特性への影響をなくすことができる。また、ドライバ数を減少させることにより、発光装置の製造コストを低減させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、発光する発光部を選択する回路部分はドライバ内に設けられたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、フォトニック結晶マルチビームレーザと同一チップ上またはこのチップを搭載するＳｉサブマウント基板上に設けてもよい。

本発明の実施形態にかかるフォトニック結晶マルチビームレーザを示す分解斜視図である。 ８個の光源を一次元に配列したフォトニック結晶マルチビームレーザの発光パターンの例を示す説明図であり、（ａ）は同時発光グループの例を、（ｂ）は発光制御グループの例を示す。 ９個の光源を３×３の二次元に配列したフォトニック結晶マルチビームレーザの発光パターンの例を示す説明図であり、（ａ）は同時発光グループの例を、（ｂ）は発光制御グループの例を示す。 １６個の光源を４×４の二次元に配列したフォトニック結晶マルチビームレーザの発光パターンの例を示す説明図であり、（ａ）は同時発光グループの例を、（ｂ）は発光制御グループの例を示す。 ２０個の光源を４×５の二次元に配列したフォトニック結晶マルチビームレーザの発光パターンの例を示す説明図であり、（ａ）は同時発光グループの例を、（ｂ）は発光制御グループの例を示す。 ２５個の光源を５×５の二次元に配列したフォトニック結晶マルチビームレーザの、最小切換数での発光パターンの例を示す説明図であり、（ａ）は同時発光グループの例を、（ｂ）は発光制御グループの例を示す。 ２５個の光源を５×５の二次元に配列したフォトニック結晶マルチビームレーザの、ドライバ数を低減させたときの発光パターンの例を示す説明図であり、（ａ）は同時発光グループの例を、（ｂ）は発光制御グループの例を示す。 １６個の光源を４×４の二次元に配列したフォトニック結晶マルチビームレーザについて、斜め隣接を考慮しない場合の発光パターンの例を示す説明図であり、（ａ）は同時発光グループの例を、（ｂ）は発光制御グループの例を示す。 （ａ）は、本実施形態にかかるドライバによって発光制御される発光部の配置例を示す説明図であり、（ｂ）は、本実施形態にかかる発光制御方法を実施するための発光装置の回路配線図である。 ４個の発光部を発光させて４つのラインを作成するときの、本実施形態にかかる発光制御方法におけるタイミングチャートである。 本実施形態にかかる発光制御方法により４つの発光部を発光させたときの露光パターンであって、（ａ）は発光部を１ドット時間発光させるときのレーザ光のパワーで発光させたときの露光パターンであり、（ｂ）は発光部を（ａ）におけるレーザ光のパワーを時分割倍したパワーで発光させたときの露光パターンを示す。 レーザ走査装置の構成を示す概略構成図である。 端面発光型半導体レーザの概略構成を示す斜視図である。 面発光型半導体レーザの概略構成を示す斜視図である。 （ａ）は発光制御される光源の配置例を示す説明図であり、（ｂ）は従来の発光制御方法を実施するための発光装置の回路配線図である。 ４個の発光部を発光させて４つのラインを作成するときの、従来の発光制御方法におけるタイミングチャートである。 従来の半導体レーザによる露光パターンを示す説明図であり、（ａ）は一次元配列された発光素子の露光パターンであり、（ｂ）は二次元配列された発光素子の露光パターンである。 フォトニック結晶マルチビームレーザを従来の発光制御方法により発光させたときの露光パターンを示す説明図であり、（ａ）は一次元配列された発光部の露光パターンであり、（ｂ）は二次元配列された発光部の露光パターンである。

符号の説明

１００ フォトニック結晶マルチビームレーザ
１１１ 下部電極（カソード電極）
１１２ 下部クラッド層
１１３ 閉じ込め層
１１４ 活性層
１１５ 下部スペーサ層
１１６ 二次元フォトニック結晶層
１１７ 空孔
１１８ 発光部
１２１ 上部スペーサ層
１２２ 上部クラッド層
１２３ コンタクト層
１２４ 上部電極（アノード電極）
１２５ 導線

Claims (6)

1. 上部電極と下部電極との間に活性層およびフォトニック結晶層を介在して構成され、それぞれ独立して駆動可能な複数の発光素子を備えた発光装置の発光制御方法であって、
   前記複数の発光素子を、相隣接しない１または２以上の前記発光素子からなる複数の同時発光グループにグループ化し、画像を構成する１ドットを形成するために要する１ドット時間を前記同時発光グループのグループ数で時分割して、前記１ドット時間内に前記各同時発光グループごとに順次発光するよう制御することを特徴とする、発光制御方法。
2. 前記複数の発光素子を、相異なる前記各同時発光グループに属する１または２以上の前記発光素子からなる発光制御グループにグループ化し、
   前記各発光制御グループに対応して発光制御部を設け、前記発光制御グループ内の前記発光素子を同一の発光制御部によって発光するよう制御することを特徴とする、請求項１に記載の発光制御方法。
3. 前記１ドット時間を前記同時発光グループのグループ数で時分割した時間だけ前記各発光素子を発光させるとき、
   前記各発光素子から出射されるレーザ光のパワーは、前記各発光素子を前記１ドット時間発光させるときのレーザ光のパワーを前記同時発光グループのグループ数倍した値以上とすることを特徴とする、請求項１または２に記載の発光制御方法。
4. 上部電極と下部電極との間に活性層およびフォトニック結晶層を介在して構成された複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子の発光を制御する１または２以上の発光制御部を備え、
   前記複数の発光素子は、相隣接しない１または２以上の前記発光素子からなる複数の同時発光グループにグループ化されており、
   前記発光制御部は、画像を構成する１ドットを形成するために要する１ドット時間を前記同時発光グループのグループ数で時分割して、前記１ドット時間内に前記各同時発光グループごとに順次発光するよう制御することを特徴とする、発光装置。
5. 前記複数の発光素子は、相異なる前記各同時発光グループに属する１または２以上の前記発光素子からなる発光制御グループにグループ化されており、
   前記発光制御部は、前記各発光制御グループに対応して設けられ、前記発光制御グループ内の前記発光素子を同一の発光制御部によって発光するよう制御することを特徴とする、請求項４に記載の発光装置。
6. 前記発光制御部は、前記１ドット時間を前記同時発光グループのグループ数で時分割した時間だけ前記各発光素子を発光させるとき、
   前記各発光素子から出射されるレーザ光のパワーを、前記各発光素子を前記１ドット時間発光させるときのレーザ光のパワーを前記同時発光グループのグループ数倍した値以上とすることを特徴とする、請求項４または５に記載の発光装置。

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