JP3409772B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザービームの走
査によって像担持体上に潜像を形成する画像形成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザービームにより像担持体上
に静電潜像を形成し、電子写真プロセスにより紙上に高
速に印刷を行なう画像形成装置が、コンピュータ、ファ
クシミリ、多機能複写機等の出力装置として広く用いら
れてきた。そして、近年、出力速度の向上がより一層望
まれ、その改良が進んでいる。

【０００３】例えば回転多面鏡型偏向装置を用いた画像
形成装置では、その鏡面の小面の１つにつき１本のレー
ザービームを偏向させて１本の走査線を描くので、単位
時間当りの走査数を増加させるには、回転多面鏡の小面
の数が一定の場合、その回転数が大きくなる。逆に回転
数が一定の場合には、回転多面鏡の面数が増加する。回
転多面鏡の回転数を増加させるには、気体または液体の
動圧または静圧を利用した軸受が必要となるが、これら
の軸受は高価で取扱が難しく一般的なレーザービームプ
リンタに用いることは困難であった。逆に多面鏡の面数
を増加させると、偏向角が小さくなるので、偏向装置以
降の光路長が長くなる。また結像光学系に入射するレー
ザービームのコリメート径が光路長に比例して大きくな
り、レンズや回転多面鏡の大きさも大きくなる。特に、
高い解像度が要求される場合は、走査線の数が増えるた
め、より大きい回転数と、長い光路長が必要となる。こ
のことは、偏向装置に回転多面鏡以外のものを用いる場
合でも同様の現象であり、走査周波数の増大と、偏向装
置以降の光路長の増加をもたらす。そのため一度の走査
で、複数のレーザービームを用いて複数の走査線を書き
込む（いわゆるマルチビーム）露光方法が開発されてい
る。

【０００４】複数のレーザービームを得るためには、複
数のガスレーザー（例えば、Ｈｅ−Ｎｅ）発振器を光源
として用いたり、１つの発振器のレーザービームを音響
光学変調器（ＡＯＭ）などで時分割的に複数に振り分け
たりする方法も開発されたが、より簡潔で装置が小型に
なる方法として、例えば特開昭５４−７３２８に示すよ
うに、１つの素子上に複数のレーザービーム射出用発光
部を集積した、半導体レーザーアレイが光源として用い
られるようになってきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】半導体レーザーアレイ
を用いた画像形成装置について以下説明する。画像形成
装置は、１つの基板上に集積されたレーザーアレイを光
源として用いており、各発光部のビーム放射点は半導体
の素子基板の端面にある。複数のレーザービームは共通
のコリメータレンズによって各々略一定の直径を持つレ
ーザービームにコリメートされ、回転多面鏡（偏向装
置）の１つの小面に入射する。ここで小面の回転に伴っ
て、レーザービームは偏向され、結像レンズを経由して
スポットに集束され、像担持体を露光して静電潜像が形
成される。形成された静電潜像は、電子写真プロセスに
従って、現像され紙の上に転写され、最後に定着が行な
われる。また、特開昭５４−１５８２５１に示されてい
るように、像担持体上で同時に走査する走査線の間隔を
小さくするため、レーザーアレイの発光部は走査面に対
してある角度を持って配置されている。

【０００６】他方、このような半導体レーザーアレイを
用いた画像形成装置に対し、従来から高速かつ高解像度
の走査を行なうことができる画像形成装置が求められて
いる。しかしながら従来の画像形成装置では、高速かつ
高解像度の走査を十分実現することができないのが実情
である。

【０００７】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、高速かつ高解像度のレーザービーム走査を
行なうことができるとともに、コンパクトな画像形成装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴は、
表面に静電潜像が形成される像担持体と、この像担持体
の表面を帯電させる帯電器と、帯電した前記像担持体の
表面に対して複数のレーザービームを走査するレーザー
ビーム走査装置と、レーザービームが走査された前記像
担持体の表面に現像剤を付着させる現像器とを備え、前
記レーザービーム走査装置は素子基板上にレーザービー
ムの発光部が複数形成された半導体レーザーアレイと、
前記発光部からのレーザービームを前記像担持体の表面
へ偏向させる偏向装置とを有し、前記発光部は前記半導
体レーザーアレイ表面に２次元状に配置されるととも
に、各発光部は個別にその点灯および光量が制御可能で
あることを特徴とする画像形成装置である。

【０００９】本発明の第２の特徴は、素子基板上にレー
ザービームの発光部が複数形成された半導体レーザーア
レイと、前記発光部からのレーザービームを偏向させる
偏向装置とを有し、前記発光部は前記半導体アレイ表面
に２次元状に配置されるとともに、各発光部は個別にそ
の点灯および光量が制御可能となっていることを特徴と
するレーザービーム走査装置である。

【００１０】本発明の第３の特徴は、表面に静電潜像が
形成される像担持体と、この像担持体の表面を帯電させ
る帯電器と、帯電した前記像担持体の表面に対して複数
のレーザービームを走査するレーザービーム走査装置
と、レーザービームが走査された前記像担持体の表面に
現像剤を付着させる現像器とを備え、前記レーザービー
ム走査装置は素子基板上にレーザービームの発光部が形
成された半導体レーザーと、前記発光部からのレーザー
ビームを前記像担持体の表面へ偏向させる偏向装置とを
有し、前記発光部は前記素子基板面に対し略垂直な光軸
を有することを特徴とする画像形成装置である。

【００１１】本発明の第４の特徴は、素子基板上にレー
ザービームの発光部が形成された半導体レーザーと、前
記発光部からのレーザービームを偏向させる偏向装置と
を有し、前記発光部は前記素子基板面に対し略垂直な光
軸を有することを特徴とするレーザービーム走査装置で
ある。

【００１２】本発明の第５の特徴は、表面に静電潜像が
形成される像担持体と、この像担持体の表面を帯電させ
る帯電器と、帯電した像担持体の表面に対して複数のレ
ーザービームを走査するレーザービーム走査装置と、レ
ーザービームが走査された像担持体の表面に現像剤を付
着させる現像器とを備え、前記レーザービーム走査装置
は複数のレーザービームを射出する半導体レーザーアレ
イと、前記複数のレーザービームの各々を平行化するコ
リメータレンズと、前記コリメーターレンズで平行化さ
れた複数のレーザービームの方向を周期的に偏向する偏
向装置と、前記偏向装置によって偏向されたレーザービ
ームを前記像担持体上に結像させる走査レンズとを有
し、前記偏向装置は１つの反射面を有する回転鏡である
ことを特徴とする画像形成装置である。

【００１３】本発明の第６の特徴は、複数のレーザービ
ームを射出する半導体レーザーアレイと、前記複数のレ
ーザービームの各々を平行化するコリメータレンズと、
前記コリメーターレンズで平行化された複数のレーザー
ビームの方向を周期的に偏向する偏向装置と、前記偏向
装置によって偏向されたレーザービームを像担持体上に
結像させる走査レンズとを有し、前記偏向装置は１つの
反射面を有する回転鏡であることを特徴とするレーザー
ビーム走査装置である。

【００１４】本発明の第７の特徴は、表面に静電潜像が
形成される像担持体と、この像担持体の表面を帯電させ
る帯電器と、帯電した像担持体の表面に対して複数のレ
ーザービームを走査するレーザービーム走査装置と、レ
ーザービームが走査された像担持体の表面に現像剤を付
着させる現像器とを備え、前記レーザービーム走査装置
はレーザービームを射出する発光部を複数有する半導体
レーザーアレイと、前記複数のレーザービームの各々を
平行化するコリメータレンズと、前記コリメーターレン
ズでコリメートされた複数のレーザービームの方向を周
期的に偏向する偏向装置と、前記偏向装置によって偏向
されたレーザービームを前記像担持体上に結像させる走
査レンズとを有し、前記コリメータレンズの焦点距離を
ｆｃ、前記半導体レーザーアレイ上の複数の発光部のう
ち、相互の距離の最も遠い２つの発光部の間隔をδｍａ
ｘとすると、 ｆｃ／δｍａｘ ＞ ２５ であることを特徴とする画像形成装置である。

【００１５】本発明の第８の特徴は、レーザービームを
射出する発光部を複数有する半導体レーザーアレイと、
前記複数のレーザービームの各々を平行化するコリメー
タレンズと、前記コリメータレンズでコリメートされた
複数のレーザービームの方向を周期的に偏向する偏向装
置と、前記偏向装置によって偏向されたレーザービーム
を前記像担持体上に結像させる走査レンズとを備え、前
記コリメータレンズの焦点位置をｆｃ、前記半導体レー
ザーアレイ上の複数の発光部のうち、相互の距離の最も
遠い２つの発光部の間隔をδｍａｘとすると、 ｆｃ／δｍａｘ ＞２５ であることを特徴とするレーザービーム走査装置であ
る。

【００１６】本発明の第９の特徴は、表面に静電潜像が
形成される像担持体と、この像担持体の表面を帯電させ
る帯電器と、帯電した像担持体の表面に対して複数のレ
ーザービームを走査するレーザービーム走査装置と、レ
ーザービームが走査された像担持体の表面に現像剤を付
着させる現像器とを備え、前記レーザービーム走査装置
はレーザービームを射出する複数個の発光部が素子基板
上に設けられた半導体レーザーアレイと、前記発光部か
ら射出されるレーザービームを偏向する偏向装置とを有
し、前記半導体レーザーアレイから射出されるレーザー
ビームの中心軸は、前記素子基板面に対して略垂直であ
り、前記半導体レーザーアレイと前記偏向装置との間の
光路上において、複数のレーザービームの断面の少なく
とも一部が重なり合う位置に開口絞りを設け、前記開口
絞りを通過した後の複数のレーザービームのうち、パワ
ーが最大であるレーザービームについて、そのパワーを
１としたときに、その他のレーザービームのパワーが各
々０．９以上となることを特徴とする画像形成装置であ
る。

【００１７】本発明の第１０の特徴は、レーザービーム
を射出する複数個の発光部が素子基板上に設けられた半
導体レーザーアレイと、前記発光部から射出されるレー
ザービームを偏向する偏向装置とを有し、前記半導体レ
ーザーアレイから射出されるレーザービームの中心軸
は、前記素子基板面に対して略垂直であり、前記半導体
レーザーアレイと前記偏向装置との間の光路において、
複数のレーザービームの断面の少なくとも一部が重なり
合う位置に開口絞りを設け、前記開口絞りを通過した後
の複数のレーザービームのうち、パワーが最大であるレ
ーザービームについて、そのパワーを１としたときに、
その他のレーザービームのパワーが各々０．９以上とな
ることを特徴とするレーザービーム走査装置である。

【００１８】本発明の第１１の特徴は、表面に静電潜像
が形成される像担持体と、この像担持体の表面を帯電さ
せる帯電器と、帯電した像担持体の表面に対して複数の
レーザービームを走査するレーザービーム走査装置と、
レーザービームが走査された像担持体の表面に現像剤を
付着させる現像器とを備え、前記レーザービーム走査装
置はレーザービームを射出する複数個の発光部を有する
半導体レーザーアレイと、前記発光部から射出されたレ
ーザービームを平行ビーム化するためのコリメータレン
ズと、レーザービームを偏向する偏向装置を有し、前記
半導体レーザーアレイと前記偏向装置との間の光路上に
開口絞りが設けられ、前記コリメータレンズの焦点距離
をｆ、前記コリメータレンズの前記偏向装置側の焦点と
前記開口絞りとの間隔をｓ、前記コリメータレンズの光
軸から最も離れた位置に配置された発光部と前記光軸と
の間隔をｔ、前記開口絞りの直径をＤ、前記平行ビーム
の直径をｄとするとき、

【数１】 なる条件を満足することを特徴とする画像形成装置であ
る。

【００１９】本発明の第１２の特徴は、表面に静電潜像
が形成される像担持体と、この像担持体の表面を帯電さ
せる帯電器と、帯電した像担持体の表面に対して複数の
レーザービームを走査するレーザービーム走査装置と、
レーザービームが走査された像担持体の表面に現像剤を
付着させる現像器とを備え、前記レーザービーム走査装
置はレーザービームを射出する複数個の発光部を有する
半導体レーザーアレイと、前記発光部から射出されたレ
ーザービームを平行ビーム化するためのコリメータレン
ズと、レーザービームを偏向する偏向装置とを有し、前
記半導体レーザーアレイと前記偏向装置との間の光路上
に開口絞りが設けられ、前記コリメータレンズの焦点距
離をｆ、前記コリメータレンズの前記偏向装置側の焦点
と前記開口絞りとの間隔をｓ、前記コリメータレンズの
光軸から最も離れた位置に配置された発光部と前記光軸
との間隔をｔ、前記開口絞りの直径をＤ、前記平行ビー
ムの直径をｄとするとき、

【数２】 なる条件を満足することを特徴とする画像形成装置であ
る。

【００２０】本発明の第１３の特徴は、レーザービーム
を射出する複数個の発光部を有する半導体レーザーアレ
イと、前記発光部から射出されたレーザービームを平行
ビーム化するためのコリメータレンズと、レーザービー
ムを偏向する偏向装置とを有し、前記半導体レーザーア
レイと前記偏向装置との間の光路上に開口絞りが設けら
れ、前記コリメータレンズの焦点距離をｆ、前記コリメ
ータレンズの前記偏向装置側の焦点と前記開口絞りとの
間隔をｓ、前記コリメータレンズの光軸から最も離れた
位置に配置された発光部と前記光軸との間隔をｔ、前記
開口絞りの直径をＤ、前記平行ビームの直径をｄとする
とき、

【数３】 なる条件を満足することを特徴とするレーザービーム走
査装置である。

【００２１】本発明の第１４の特徴は、レーザービーム
を射出する複数個の発光部を有する半導体レーザーアレ
イと、前記発光部から射出されたレーザービームを平行
ビーム化するためのコリメータレンズと、レーザービー
ムを偏向する偏向装置とを有し、前記半導体レーザーア
レイと前記偏向装置との間の光路上に開口絞りが設けら
れ、前記コリメータレンズの焦点距離をｆ、前記コリメ
ータレンズの前記偏向装置側の焦点と前記開口絞りとの
間隔をｓ、前記コリメータレンズの光軸から最も離れた
位置に配置された発光部と前記光軸との間隔をｔ、前記
開口絞りの直径をＤ、前記平行ビームの直径をｄとする
とき、

【数４】 なる条件を満足することを特徴とするレーザービーム走
査装置である。

【００２２】

【発明の実施の形態】§１ 画像形成装置の第１の実施
例 １−１ 背景技術との対比 本実施例をより良く理解するため、はじめに背景技術に
ついて述べる。

【００２３】画像形成装置に用いられている一般的な半
導体レーザーアレイを図７に示す。図７に示すように、
レーザービームを射出する半導体レーザーアレイ１にお
いては、レーザービームの光軸を含み接合面に平行な面
と、同じく光軸を含み接合面に垂直な面では、ビームの
拡がり角が大きく異なっていた。図７において、接合面
に平行な面での拡がり角θｐは通常のレーザーダイオー
ドの場合、半値全角で約１０度になる。ところが接合面
に垂直な面では拡がり角θｔは回析の影響を受け、半値
全角で約３０度と大きくなる。さらにこの拡がり角θ
ｔ、θｐの大きさや、その比（すなわち楕円の長径、短
径の比）を自由に設定することも難しい。また、これに
ともないビームウエストの位置も平行面と垂直面ではδ
だけ異なる。この値を一般に「非点隔差」と呼ぶ。

【００２４】この非点隔差のためコリメータレンズを出
たビームは、厳密には走査面とその直交する方向のどち
らかあるいは両方とも平行にはならない。そのため、像
担持体上に正確にスポットを結像することが出来ず、収
差を持っていた。従来のレーザービームプリンタでは、
結像レンズの焦点距離も長く、スポット径も大きいた
め、さほど問題にはならなかったが、近年、高解像度の
プリンタへの要求が高まるにつれて、この収差が問題と
なってきた。これに対する一つの解決方法として、垂直
面内、水平面内に異なるパワーをレンズの組合せなどで
構成したいわゆるアナモフィックレンズを用いて、非点
隔差の補正を行なうビーム整形光学系が提案されてい
る。しかし、この様なビーム整形光学系は機器のコスト
ダウン、及び小型化に好ましくなく、複数のレーザービ
ームを走査する場合には適用は難しい。

【００２５】また半導体レーザーアレイ１の端面からレ
ーザービームが放射されるため、レーザービームの発光
部は必然的に１次元の直線上の配列とならざるをえず、
より多く複数のレーザービームを得ようとする場合、線
状にレーザービームが配列されるため、光学系の有効径
が大きくなるという問題があった。

【００２６】さらに、この拡がり角自体の値の大きさの
ため、必然的にこれをコリメートするコリメータレンズ
の焦点距離は数ｍｍ前後と小さくなる。半導体レーザー
アレイとコリメータレンズの距離が僅かで（例えば数十
μｍ）も変動すると、得られるコリメート光（平行ビー
ム）が平行ではなくなり、結像光学系への入射時のビー
ム径も変動し、像担持体上での結像スポットサイズが変
化してしまう。従って半導体レーザーとコリメータレン
ズの調整許容範囲が非常に小さくなり、生産性が悪いと
いう問題点があった。また、初期的には正確に調整して
あっても、使用時の光学系周辺の温度上昇や経年による
部材の変形のためコリメータレンズの位置が狂い、やは
り、結像スポット径が変動してしまい、画像品質が劣化
するという問題があった。

【００２７】さらに、複数の平行な光軸を持つレーザー
ビームがこのコリメータレンズに入射すると、その光軸
は大きな角度をもってひろがっていってしまう。いま簡
単のために、レーザービームの数が２本で、コリメータ
レンズ、結像レンズがいずれも凸の単レンズであるレー
ザ走査光学系を考える。図８はこの光学系の光路上の断
面図を示したもので、半導体レーザーアレイ１を間隔ｄ
で射出した２本のレーザービームは、焦点距離ｆｃのコ
リメータレンズ２で平行になる。ここで半導体レーザー
アレイ１はコリメータレンズ２の物体側焦点におかれて
いるので、２本のレーザービームは像側焦点Ｆで交差す
る。このほぼ平行な２本のレーザービームを像面１１に
結像させるため、焦点距離ｆｉの結像レンズ４をその物
体側焦点が前記のコリメータレンズ２の像側焦点Ｆに一
致するように置く。なお、偏向装置の鏡面は光学的には
パワーを持たないのでここでは省略してある。例えば像
面１１で１００μｍ（ここでスポット径、ビーム径は、
ビームの断面の強度分布がガウス分布として、ピーク強
度に対して１／ｅ^２のパワーとなる直径と定義する）の
スポット６に結像させる場合、ｆｉを２００ｍｍとすれ
ば結像レンズへの入射ビーム径（すなわちコリメート
径）Ｗｃは約２ｍｍである。このビーム径を得るために
は、コリメータレンズ２の焦点距離ｆｃは約３ｍｍとな
る。図８で明らかなように像面でのスポットの間隔ｄ′
はｆｃとｆｉの比にｄを掛けたものである。現在の半導
体レーザーアレイでは、お互いの干渉を避けるため、そ
の発光部の間隔は１００μｍ以下にするのは難しい。従
って、今の例では、像面上でのスポット間隔ｄ′は、

【数５】 となってしまう。

【００２８】また、回転多面鏡の各小面の倒れ角度の差
を補正するいわゆる倒れ補正光学系を有する場合、各レ
ンズとコリメータレンズとの相対距離によって、各レー
ザービームの光軸がなす角度はさらに大きくなってしま
うことがある。そのためさらにレンズを追加したり、例
えば特開昭５８−２１１７３５に示されるように、プリ
ズムを入れるなどしてレーザービームの光軸の相互の角
度の補正を行なう構造が提案されていた。しかしこれら
の構造は、光学系の構成をより複雑にし、高価で調整も
難しくなる。なお、図８においては、簡単のため倒れ補
正レンズは省略してある。

【００２９】次に、図９に従来の像担持体上での走査線
に対するスポット位置の関係をしめす。この例ではスポ
ットは４か所、すなわち４本のレーザービームで書込み
を行なっている。上記に述べたように、レーザー走査光
学系では拡大光学系となり、半導体レーザーアレイ上で
のスポット間隔は像担持体上では図中のｄ′のように拡
大され、通常、走査線９の間隔Ｐよりかなり大きくな
る。例えば解像度３００ｄｐｉ（dot par inch、１イン
チ［＝２５．４ｍｍ］当りのドット数）の場合、Ｐ＝２
５．４／３００＝８４．７μｍであるが、スポット間隔
は前記のように６．７ｍｍという値になってしまう。そ
のためスポット６の中心を結んだ線１２と走査線９のな
す角度αは、この場合では、

【数６】 と非常に小さなものとなる。半導体レーザーアレイ１上
での発光部を結んだ線（すなわち接合面の端面）も走査
面に対してαだけ傾けて取り付ける必要があり、αが小
さくなるに従い、極めて微妙な調整が必要であった。

【００３０】また、一般に半導体レーザーから射出され
るレーザービームの偏光は直線偏光であり、レーザービ
ームの偏光面の方向は半導体レーザーアレイの接合面の
傾きによって一意にきまってしまう。ところが一般に反
射面での反射率はその鏡面への入射角度によってＰ偏光
とＳ偏光によって反射率が異なる。図１０に金属ミラー
のＰ偏光、Ｓ偏光の各々の反射率Ｒｐ、Ｒｓを示す。回
転多面鏡の回転に伴いその鏡面への入射角が変化するの
で、図１０に示すようにＰ偏光とＳ偏光の合成として表
わされるレーザービームの光量も変動してしまう。特に
回転多面鏡での偏向角を大きくとる場合に問題となる。
これを避けるため特開昭５８−４２０２５に示すように
偏光面を回転多面鏡の回転軸に対して４５゜傾ける方法
も提案されているが、前述のように、端面発光型の半導
体レーザーアレイ１では走査線間隔の制約から、この傾
き角度が決まってしまうため、この方法を用いることは
できない。この場合は、１／４λ板等を用いて偏光面を
回転させなくてはならない、という問題点があった。

【００３１】さらに、半導体レーザーアレイ１を射出し
た各レーザービームは同一のコリメータレンズ２に入射
する。このとき、図８に示すように各レーザービームの
コリメート径Ｗｃはレーザービームの拡がり角θと半導
体レーザーアレイ１からコリメータレンズ２までの距離
ｆｃで決まるが、レンズまでの距離は各レーザービーム
とも同一であるので、レーザービームの拡がり角θのみ
で決まる。ところが従来の端面発光型半導体レーザーア
レイ１ではこの拡がり角は各発光部毎にばらつくため、
各レーザービームのコリメート径Ｗｃもばらつきをも
つ。従って、このコリメートされたレーザービームを結
像させたスポットサイズもばらついてしまう。通常ごく
普通に使用されているレーザービームを１本しか用いな
い（シングルビームの）レーザー走査光学系では図１１
に示すように、コリメータレンズ２の前後どちらかに絞
り１３をいれて、コリメート径Ｗｃを調整するようなビ
ーム整形を行なうことが出来るが、図８のように複数の
レーザービームが重なって入射する場合には絞りをコリ
メータレンズの焦点位置にしかおくことはできない。

【００３２】一般に半導体レーザーアレイにおいては、
レーザー発振は光共振器を流れる電流が一定値を超えな
ければ生じない。この電流値を「しきい値電流」と呼ぶ
が、従来の半導体レーザーアレイでは「しきい値電流」
が数１０ｍＡもあり、その熱によってレーザービームの
特性、特に発振波長のシフトが生ずるため、半導体レー
ザーアレイからの放熱が問題となっていた。特に、複数
のビームを射出する半導体レーザーアレイでは、発光部
の数だけ熱源があり、多数の発光部を集積する際の障害
となっていた。

【００３３】１−２ 本発明の構成 本発明の一実施例を以下に説明する。図２は本発明の画
像形成装置の全体を示す図である。転写材５１上に印刷
結果を得るプロセスはいわゆる電子写真プロセスによっ
ている。像担持体５としては、半導体レーザーを光源に
用いた電子写真プリンタでは長波長側に増感した有機感
光体（ＯＰＣ）が多く用いられる。この像担持体５はま
ず、帯電器５２で一定の表面電位に帯電されたのち、レ
ーザービーム走査装置５３によって光書込すなわち露光
が行なわれる。このレーザービーム走査装置５３から画
像情報に従って光強度が各々独立に変調された複数のレ
ーザービーム５４が像担持体５を軸方向に走査し、露光
部のみに表面電位を打ち消す電荷を発生させ、その部分
の表面電位の絶対値は小さくなる。結果として像担持体
５上には画像に応じた表面電位の分布、すなわち静電潜
像が形成される。静電潜像は現像器５５によって表面電
位に応じて選択的に現像剤を付着させることにより現像
される。この現像剤は転写器５６によって転写材５１
（通常は紙）に転写される。転写材５１上の現像剤は、
定着器５７によって熱圧力定着され排出される。

【００３４】図１は本発明の画像形成装置に用いるレー
ザービーム走査装置５３の概観図である。図２に示した
レーザービーム走査装置５３ではレーザービーム５４は
折り曲げられて下方に射出する場合を想定していたが、
ここでは説明のため単純化して描いてある。

【００３５】図１において、半導体レーザーアレイ２１
は複数の発光部２１ａが２次元状に素子基板２２（図
３）上に配置されており、コリメータレンズ２によって
所定のビーム直径を持つレーザービームにコリメート
（平行化）される。発光部２１ａは制御装置６０によっ
て個別にその点灯および光量が制御される。このレーザ
ービームは回転多面鏡３の１つの小面に入射し、その回
転に伴って、各々偏向される。結像レンズ４を通過した
レーザービームは像担持体５上でスポット６に結像す
る。図１において、倒れ補正レンズは簡単のため省略し
てある。

【００３６】この様な特性を持つ半導体レーザーアレイ
２１としては、いわゆる面発光型半導体レーザーアレイ
を用いるのが好ましい。さらにより望ましくは、II−VI
族化合物半導体を埋め込んだ発光部を有する面発光半導
体レーザーアレイが用いられる。図３はこの面発光型半
導体レーザーアレイ２１の発光部２１ａのうちの１つの
断面図である。図３において、１つの光共振器が素子基
板２２上に２次元的に配置された１つの発光部に対応し
ている。

【００３７】図３においてＧａＡｓ基板２２の上に、組
成の違う２種のＡｌＧａＡｓ層を数１０層積層した半導
体多層膜反射層２３が形成され、その上にそれぞれＡｌ
ＧａＡｓからなるクラッド層２４、活性層２５、クラッ
ド層２６、コンタクト層２７が積層され、最後にＳｉＯ
_２誘電体多層膜反射層２８が形成されている。またＧａ
Ａｓ基板２２の裏面全体及び、表面の誘電体多層反射層
のまわりに窓状の電極２９、３０が形成されており全体
が光共振器を構成している。

【００３８】活性層２５で発生した光は基板２２面と垂
直方向に、上下の反射層２７、２３の間を往復し発振す
るので、そのレーザービーム３１の光軸は基板２２面に
対してほぼ垂直となる。光共振器の回りには埋め込み層
３２としてII−VI族の化合物半導体が埋め込まれてい
る。II−VI族の化合物半導体としては、II族元素として
Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、VI族元素としてＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ
を２〜４元素組み合わせ、また、その化合物の格子定数
を前記のクラッド層２４、活性層２５、クラッド層２６
からなる半導体層の格子定数に合わせるのが望ましい。
このII−VI族の化合物半導体は電気抵抗が非常に大きい
ため、電流を光共振器のなかに効率的に閉じこめる。ま
た、埋め込み層３２は光共振器を構成しているＡｌＧａ
Ａｓ半導体層とは屈折率に差があるため、光共振器の内
部で素子基板２２面に垂直もしくはそれに近い角度で進
む光はこの埋め込み層３２との界面で全反射し効率的に
閉じこめられる。

【００３９】このため、このような半導体レーザーアレ
イ２１を用いれば、従来の半導体レーザーアレイに比べ
て大変小さい電流でレーザー発振が始まる。すなわち、
しきい値電流が低い。よって、複数の発光部２１ａをア
レイ化して１つの素子基板２２上に集積しても、素子基
板２２での損失熱量が少なくより多くの光パワーもしく
は発光部 ２１ａの数を得ることが出来る。

【００４０】また、面発光半導体レーザーアレイ２１
は、レーザービームの射出部（発光部）２１ａの断面積
（ニア・フィールド・パターン）が、従来の端面発光型
の半導体レーザーに比べて比較的大きくとれるため、レ
ーザービームの拡がり角は小さくなる。この拡がり角の
大きさは射出窓の面積で決まるが、その面積はエッチン
グ等で正確に制御できるため、拡がり角も一定にするこ
とができる。さらに、レーザービームの拡がり角の縦横
すなわち楕円断面ビームの長径と短径の比もこの射出窓
の形状で随意に設定できる。例えば、完全な円形窓にす
れば、等方的な拡がり角を持つ円形断面のレーザービー
ムが得られる。従って、光軸方向の断面によるビームの
非点隔差も少ない。

【００４１】ところが、通常のレーザービームプリンタ
ーでは、像担持体上でのレーザービームの結像スポット
の形状は走査方向に短軸が一致するような楕円状とする
事が多い。これは、走査方向には点灯時間だけスポット
が移動し像が長く伸びるので、これを補正するためであ
る。そのためには結像光学系に入射するレーザービーム
の断面形状は、逆に走査方向に長軸をもつ楕円であるこ
とが望ましい。上記で述べたように、面発光の半導体レ
ーザーアレイ２１では射出ビームの楕円比を自由に制御
できるので、特別な光学系を用いなくとも、走査面に長
軸を有し、適切な長軸と短軸の比を持つような断面をも
つレーザービームを結像光学系に入射させることができ
る。

【００４２】また、この面発光半導体レーザーアレイ２
１は上述のように各発光部２１ａからのレーザービーム
の拡がり角を均一にできる。よって、コリメータレンズ
もしくは結像光学系への入射ビーム径を各レーザービー
ムともほぼ一定に管理でき、結果として像担持体上での
結像スポットサイズも一定にできる。

【００４３】面発光半導体レーザーアレイ２１では共振
器の素子基板２２面内での断面積が大きくなると、０次
モードだけではなく、高次のモードの発振が始まり、結
像したスポットの光量分布もいくつものピークを持ち、
像担持体５上に静電潜像を作るのには甚だ好ましくな
い。そこで、複数の小さな光共振器を近接して並べ、位
相同期して発振させることにより、０次モードで発振す
る面積の大きな発光部２１ａを得ることが出来る。

【００４４】この位相同期型面発光半導体レーザーアレ
イ２１の１つの発光部２１ａの一部断面図を図４に示
す。ここでは複数の光共振器が非常に狭い間隔で隣接し
ており、埋め込み層３２の下部は活性層２５に達してい
ない。このため、埋め込み層３２下方のクラッド層２６
を介して隣接する光共振器から漏れる光が互いに影響
し、同位相で発振する。このため、この隣接する複数の
光共振器があたかも１つの光共振器のように動作する。
このように各光共振器の射出光の波面が揃うので、面状
のレーザー放射源として作用し、その発光部の見かけ上
の面積は大きくなるため、レーザービームの拡がり角は
非常に小さく、半値全角で２度以下にすることも可能で
ある。

【００４５】このように位相同期を行なう面発光半導体
レーザーアレイ２１では、レーザービームの拡がり角が
従来の半導体レーザーに比べて小さくなるが、これを従
来の実施例と対比して説明する。例えばレーザービーム
の拡がり角を半値全角で２度とし、先の例と同じく直径
２ｍｍのビーム径で結像光学系に入射させるとするとコ
リメータレンズの焦点距離ｆｃは約３５ｍｍになる。こ
のようにコリメータレンズ２の焦点距離ｆｃを長くする
ことができるので、半導体レーザーアレイ２１に対する
コリメータレンズ２の距離の調整余裕が増加する。ま
た、像担持体上でのレーザービームの結像スポット間隔
ｄ′は、半導体レーザーアレイ２１を射出するレーザー
ビームの間隔をｄとすると、

【数７】 となり、走査線間隔も従来例と同じ８４．７μｍとする
と、走査面に対するスポットを結んだ線の角度αは

【数８】 となり、従来の半導体レーザーアレイを使った場合に比
べてはるかに大きく取れる（（３）式参照）。このた
め、半導体レーザーアレイ２１の光軸方向回りの取付調
整も容易に行なうことができるとともに、各部品の加工
公差によってはこの角度αの調整を行なわずに組み立て
ることもできる。また、各結像スポットやそこに至るま
でのレーザービームが互いに接近しているので、光学系
の有効径も小さくてすむことがこの図からも明らかであ
る。 さらにレーザービームの拡がり角を極端に小さく
することにより、半導体レーザーアレイ２１から回転多
面鏡３に至りさらに結像レンズ４にいたる距離の間に、
レーザービームの大きさはあまり広がらず、結像レンズ
４の入射面においても、所要の結像スポット径を得るの
に十分な小ささにできる。すなわち、通常のレーザー走
査光学系のような所要のコリメート径にレーザービーム
をコリメート（平行化）するコリメータレンズが不要と
なる。但し、回転多面鏡３の偏向角に応じて光路長が変
化し、結像レンズ４に入射するレーザービームの大きさ
も変化して行くので、それを補正する光学系が必要にな
る。しかも、そのような光学的機能は結像レンズ４にも
たせることは容易であるので、全体の光学系の構成要素
は少なくなる。

【００４６】また、面発光形の半導体レーザーアレイ２
１においては、発光部２１ａが互いに干渉しない距離さ
えおけば、どこにでも発光部２１ａを置くことが可能な
ため、素子基板２２上に２次元状に発光部２１ａを配列
できる。いま、先に図８で示した従来の実施例と同様に
４本のレーザービームで走査を行なう露光系を考える。
図５（ａ）で示すように４本のレーザービームを配列す
ると、図５（ｂ）のように一直線に並べる場合に比べて
レーザービーム相互の角度もしくは距離を小さくでき、
光学系の大きさをそれにあわせて小さくできる。

【００４７】上記の例はレーザービームが４本の場合を
示したが、レーザービームの数が更に増えた場合、像担
持体５上でのスポット６の位置が最も近接するよう、半
導体レーザーアレイ２１上の発光部２１ａの配置を自由
に選べるので、効果はより大きくなる。一例としてレー
ザービーム数が８本のときの走査線９に対する結像スポ
ット６の配置例を図５（ｃ）に示す。

【００４８】なお、以上の結像スポットの相対位置の関
係は、必ずしも半導体レーザーアレイ２１上での発光部
２１ａの配置と相似形ではない。例えば、既に触れたよ
うな回転多面鏡３の倒れ補正光学系等のように、走査方
向とその直交方向で光学的特性が異なる光学要素がレー
ザービームの途中にはいった場合、各レーザービーム相
互のなす角度や距離は、走査方向とその直交方向で異な
ることもある。しかし、そのような場合でも従来の端面
発光半導体レーザーアレイでは、一直線に並ぶ発光部は
像担持体上で一直線上の結像スポット列にしかなり得な
い。これに対して本発明においては、上に述べたような
発光部２１ａを素子基板２２上に２次元的に配列できる
効果は同様に発揮される。

【００４９】面発光形の半導体レーザーアレイ２１にお
いても一般的に、射出レーザービームは直線偏光にな
る。その方向は共振器の素子基板２２面内の平面形状に
よって決まり、おおむねは平面形状の長手方向に偏光面
が一致する。例えば楕円状の共振器形状にすればその長
軸方向が偏光面になる。前述のように位相同期型の半導
体レーザーアレイ２１においては１つの発光部は複数例
えば４つの位相同期して発振する光共振器から構成され
ている。このとき射出レーザービームの断面形状は各光
共振器から射出されたレーザービームの合成された形状
となるため、個々の光共振器の並べ方によって射出ビー
ムの断面形状を自由に設定できる。この場合も偏光面の
向きは個々の共振器の平面形状で決まるので、例えば合
成された楕円のレーザービームを得る場合でもその長軸
と偏光面の方向を独立に設定できる。

【００５０】図６（ａ）はこの様子を模式的に示したも
ので、半導体レーザーアレイ上の１つの発光部４２をビ
ーム射出側からみた平面図である。図６（ａ）に示すよ
うに、４つの位相同期して発振している楕円状断面の光
共振器４１が１つの発光部４２を構成しており、個々の
光共振器４１から射出されるレーザービームの偏光面４
３は、図６（ａ）では４５度傾いているが、合成して得
られる楕円状のレーザービームの長軸は上下方向にな
る。また図６（ｂ）に示すように、個々の光共振器４１
から射出されるレーザービームの偏光面４３の方向を互
いに異なる角度で配置すると、その合成された射出レー
ザービームは近似的に円偏光になる。

【００５１】先にも述べたように通常のレーザービーム
プリンターでは、像担持体上でのレーザービームの結像
スポット６の形状は走査方向に短軸が一致するような楕
円状とする事が多い。そこで前述の様に各光共振器から
のレーザービームの偏光面の向きを合成楕円レーザービ
ーム断面の長軸方向に対して４５度傾け、合成した射出
ビームの長軸を走査方向に一致させるように半導体レー
ザーアレイ２１を設ければ、各光共振器からのレーザー
ビームの偏光面はビーム走査面とは４５度傾くことにな
る。その結果、回転多面鏡３の回転軸に対しても偏光面
は４５度傾いており、図１１に示したような回転多面鏡
への入射角による反射率の差を受けにくい。このこと
は、ほぼ円偏光である楕円断面のレーザービームでも同
様である。なお、光学系の構成によっては、半導体レー
ザーアレイ ２１から射出するレーザービームの短軸を
走査方向に一致させる場合もあるが、全く同様の効果を
発揮する。

【００５２】以上に説明した実施例は、本発明の一実施
例に過ぎない。例えば偏向装置として回転多面鏡３では
なく、ガルバノミラーやホログラムディスクを用いても
同様の効果を有する。また、コリメータレンズ、倒れ補
正レンズ、結像レンズの有無、構成や相対位置関係が変
わっても本発明の効果は同じく発揮される。

【００５３】また、本発明の画像形成装置の応用範囲
は、プリンタ、複写機等の印刷装置のみならず、ファク
シミリ、ディスプレイにても全く同様な効果を有する。

【００５４】１−３ 効果 以上に述べたように本発明の画像形成装置においては、
半導体レーザーアレイを用いて複数レーザービームで走
査する露光方法をとることにより、高速かつ高解像度な
走査装置を低い走査周波数と短い光路長で得ることがで
き、装置の小型化、低価格化が可能となる。 さらに、
前記半導体レーザーアレイに面発光半導体レーザーアレ
イを用いることにより、 レーザービームの拡がり角が小さくなり、コリメー
タレンズと半導体レーザーアレイの距離を大きく取れる
ため、コリメータレンズの光軸方向の調整余裕が増し、
生産性が上がると同時に、経年劣化や使用時の温度変動
の影響を受けずに一定のスポット径で、露光が可能とな
り、画像品質が向上する。

【００５５】 発光部をアレイ状に並べた場合には、
各々の発光部からのビームの拡がり角のばらつきが少な
いため、その結像スポット径のばらつきも少なくなると
同時に、そのビーム間の角度や、結像スポットの間隔も
小さくできる。このため光学系の構成が簡素になり、か
つ各レンズや偏向器の有効面積を小さくすることが可能
となり、装置の低価格化に寄与する。

【００５６】 面発光半導体レーザーアレイでは２次
元状に発光部を配置することが可能なため、より一層、
各レンズや偏向器の有効面積を小さくすることが可能と
なる。

【００５７】 結像スポットの間隔が走査線間隔に比
べて大きくないので、半導体レーザーアレイの光軸回り
の取付角度の許容誤差が大きく取れ、容易に調整できる
とともに、走査線間隔のばらつきも少なくなり、画像品
質が向上する。

【００５８】 面発光半導体レーザーアレイでは、そ
の特性上、非点隔差が少なく、ビーム断面の楕円形状
（長軸と短軸の比）を自由に設定できるため、通常これ
らの補正に必要な光学系を用いずとも正確なビーム整形
が可能となる。

【００５９】 さらに面発光半導体レーザーアレイに
II−VI族の化合物半導体を埋め込み層として用いること
により、低しきい値電流でのレーザー発振が可能とな
り、素子の発熱によるレーザーの特性への影響が軽減で
き、より多くの発光部の集積が可能になる。

【００６０】 次に面発光半導体レーザーとして複数
の光共振器が位相同期して発光する位相同期型の面発光
半導体レーザーアレイを用いることにより、一層射出ビ
ームの拡がり角を小さくでき、場合によってはコリメー
タレンズを省略することが可能となり、光学系の構成を
一層簡素化できる。

【００６１】 また、偏光面を自由に設定できる複数
の光共振器で１つの発光部を構成することができるの
で、楕円断面の合成レーザービームを用いる場合に、各
レーザービームの偏光面の方向を合成レーザービーム断
面の長軸方向とは独立にかつ任意に制御でき、回転多面
鏡への入射角の違いから生ずる反射率の差による、レー
ザービームの走査方向の位置による光量変動を最小限に
とどめることが容易に実現できる。

【００６２】§２ 画像形成装置の第２の実施例 ２−１ 背景技術との対比 本実施例をより良く理解するため、はじめに背景技術に
ついて述べる。

【００６３】従来の画像形成装置の光路断面図を図１７
に示す。図１７は画像形成装置の像担持体の走査面と垂
直でかつレーザービームの光軸を含む光路断面図であ
る。画像形成装置の回転多面鏡の小面８に対して光軸が
折返されて描かれている。図１７において、半導体レー
ザー１０１から放射されたレーザービームは拡がり角θ
で放射される。このビームは焦点距離ｆｃのコリメータ
レンズ１０２によってほぼ平行なビームに整形される。
倒れ補正レンズ１０７によって各ビームは回転多面鏡の
小面１０８の上に一旦集束する。回転多面鏡で偏向され
たビームは２つめの倒れ補正レンズ１０７′を出たビー
ムは再び平行なビームとなり、焦点距離ｆｉの結像レン
ズ１０４によって、像担持体上にスポット１０６を結
ぶ。走査面と平行な面内では、倒れ補正レンズ１０７，
１０７′は光学的パワーを持たないため、その面内では
ビームは平行なままである。すなわち、前記回転多面鏡
の小面１０８上にはビームは線像として結像する。

【００６４】しかし、従来用いられてきた半導体レーザ
ー１０１からのレーザービームは図１８の概念図に示す
ように、光軸を含み接合面に平行な面と、同じく光軸を
含み接合面に垂直な面では、ビームの拡がり角が大きく
異なっていた。接合面に平行な面での拡がり角θｐは通
常の半導体レーザーの場合、半値全角で約１０度にな
る。ところが接合面に垂直な面では拡がり角θｔは回析
の影響を受け、半値全角で約３０度と大きくなる。さら
にこの拡がり角θｔ、θｐの大きさや、その比（すなわ
ち楕円の長径、短径の比）を自由に設定することも難し
い。また、これにともないビームウエストの位置も平行
面と垂直面ではｄだけ異なる。この値を一般に「非点隔
差」と呼ぶ。

【００６５】この非点隔差のためコリメータレンズを出
たビームは、厳密には走査面とその直交する方向のどち
らかあるいは両方とも平行にはならない。そのため、像
担持体上に正確にスポットを結像することが出来ず、収
差を持っていた。

【００６６】従来の画像形成装置では、結像レンズの焦
点距離も長く、スポット径も大きいため、さほど問題に
はならなかったが、近年、高解像度のプリンタへの要求
が高まるにつれて、この収差が問題となってきた。これ
に対する一つの解決方法として、垂直面内、水平面内に
異なるパワーをレンズの組合せなどで構成したいわゆる
アナモフィックレンズを用いて、非点隔差の補正を行な
うビーム整形光学系が提案されている。しかし、この様
なビーム整形光学系は機器のコストダウン、及び小型化
に好ましくない。

【００６７】次に、ビームの拡がり角が大きいことによ
って生ずる問題を先の図１７を用いて説明する。いま、
例えば像面１１１で１００μｍ（ここでスポット径、ビ
ーム径は、ビームの断面の強度分布がガウス分布とし
て、ピーク強度に対して１／ｅ ^２ のパワーとなる直径
と定義する）のスポット１０６に結像させる場合、ｆｉ
を２００ｍｍとすれば結像レンズへの入射ビーム径（す
なわちコリメート径）Ｗｃは約２ｍｍである。倒れ補正
レンズ１０７，１０７′は多面鏡の小面１０８に対して
対称であり、レンズ１０７′の射出ビーム径とレンズ１
０７の入射ビーム径は等しい。このビーム径を得るため
には、コリメータレンズ１０２の焦点距離ｆｃは約３ｍ
ｍとなる。

【００６８】このようにコリメータレンズ１０２の焦点
距離が短いため、正確に平行なビームを得るためには、
半導体レーザーに対するコリメータレンズの光軸方向の
位置の誤差は極めて小さく調整する必要があった。ま
た、上記のビームの拡がり角θｔ、θｐも半導体のプロ
セス上の要因により大きくばらつくことがあり、結果と
して平行化されたビームの径もばらつきを生ずるという
問題があり、コリメータ１０２の後ろにスリットもしく
は開口絞りを設け、ビーム径を絞るようなビーム整形を
行なう必要があった。さらに、初期的には正確に調整し
てあっても、使用時の光学系周辺の温度上昇や経年によ
る部材の変形のためコリメータレンズ１０２の位置が狂
い、やはり、結像スポット径が変動してしまい、画像品
質が劣化するという問題があった。

【００６９】また、一般に半導体レーザーの偏光は直線
偏光であり、レーザービームの偏光面の方向は半導体レ
ーザーの接合面の傾きによって一意にきまってしまう。
ところが一般に反射面での反射率はその鏡面への入射角
度によってＰ偏光とＳ偏光によって反射率が異なる。図
１９に金属ミラーのＰ偏光、Ｓ偏光の各々の反射率Ｒ
ｐ、Ｒｓを示す。

【００７０】回転多面鏡の回転に伴いその鏡面への入射
角が変化するので、図１９に示すようにＰ偏光とＳ偏光
の合成として表わされるレーザービームの光量も変動し
てしまう。特に回転多面鏡での偏向角を大きくとる場合
に問題となる。これを避けるため特開昭５８−４２０２
５に示すように偏光面を回転多面鏡の回転軸に対して４
５゜傾ける方法も提案されているが、ビームの楕円断面
の長軸の方向も決まってしまうため、この方法を用いる
ことはできないか、もしくは１／４λ板等を用いて偏光
面を回転させなくてはならない、という問題点があっ
た。

【００７１】また、一般に半導体レーザーにおいては、
レーザー発振は光共振器を流れる電流が一定値を超えな
ければ生じない。この電流値を「しきい値電流」と呼ぶ
が、従来の半導体レーザーでは数１０ｍＡもあり、その
熱によってレーザーの特性、特に発振波長のシフトが生
ずるため、素子の放熱が問題となっていた。

【００７２】２−２ 本発明の構成 本発明の一実施例を以下に説明する。図１３は本発明に
おける画像形成装置を示す図である。転写材１５１上に
印刷結果を得るプロセスはいわゆる電子写真プロセスに
よっている。像担持体１０５としては、半導体レーザー
を光源に用いて電子写真プリンタでは長波長側に増感し
た有機感光体（ＯＰＣ）が多く用いられる。この像担持
体１０５は、帯電器１５２で一定の表面電位に帯電され
たのち、レーザービーム走査装置１５３によって光書込
すなわち露光が行なわれる。このレーザービーム走査装
置１５３から画像情報に従って光強度が変調されたレー
ザービーム１５４が像担持体１０５を軸方向に走査し、
露光部のみに表面電位を打ち消す電荷を発生させ、その
部分の表面電位の絶対値は小さくなる。結果として像担
持体上には画像に応じた表面電位の分布、すなわち静電
潜像が形成される。静電潜像は現像器１５５によって表
面電位に応じて選択的に現像剤を付着させることにより
現像される。この現像剤は転写器１５６によって転写材
１５１（通常は紙）に転写される。転写材１５１上の現
像剤は、定着器１５７によって熱圧力定着され排出され
る。

【００７３】次に図１２によりレーザービーム走査装置
について説明する。図１３に示したレーザービーム走査
装置１５３ではレーザービーム１５４は折り曲げられて
下方に射出する場合を想定していたが、ここでは説明の
ため単純化して描いてある。図１２において半導体レー
ザー１２１は、接合面に対して垂直な方向にレーザービ
ームを発光部１２１ａから射出する。発光部１２１ａの
点灯および光量は制御装置１６０により制御される。こ
のビームはコリメータ１０２によって所定のビーム直径
を持つレーザービームにコリメートされる。このレーザ
ービームは回転多面鏡１０３の１小面に入射し、その回
転に伴って偏向される。結像レンズ１０４を通過したビ
ームは像担持体１０５上でスポット１０６に結像する。
この様な特性を持つ半導体レーザーとしては、いわゆる
平面発光型の半導体レーザーを用いるのが好ましい。さ
らにより望ましいのは発光部１２１ａの周囲にII−VI族
化合物半導体を埋め込んだ面発光型の半導体レーザーを
用いることが好ましい。図１４はこの面発光型半導体レ
ーザーの発光部１２１ａの断面図であって、１つの光共
振器が１つの発光部を構成している場合を示している。
図１４においてＧａＡｓ基板１２２の上にまず組成の違
う２種のＡｌＧａＡｓ層を数１０層積層したクラッド層
１２４、活性層１２５、クラッド層１２６、コンタクト
層１２７が積層され、最後にＳｉＯ_２誘導体多層膜反射
層１２８が形成されている。またＧａＡｓ基板１２２の
裏面全体及び、表面の誘電体多層膜反射層のまわりに窓
状の電極１２９、１３０が形成されており全体が光共振
器を構成している。活性層１２５で発生した光は基板１
２２面と垂直方向に、上下の反射層１２７、１２３の間
を往復し発振するので、そのレーザービーム１３１の光
軸は基板面に対してほぼ垂直となる。

【００７４】光共振器の回りには埋め込み層１３２とし
てII−VI族の化合物半導体が埋め込まれている。II−VI
族の化合物半導体としては、II族元素としてＺｎ、Ｃ
ｄ、Ｈｇ、VI族元素としてＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅを２〜４
元素組み合わせ、また、その化合物の格子定数を前記の
クラッド層 １２４、活性層１２５、クラッド層１２６
からなる半導体層の格子定数に合わせるのが望ましい。
このII−VI族の化合物半導体は電気抵抗が非常に大きい
ため、電流を光共振器のなかに効率的に閉じこめると同
時に、光共振器を構成しているＡｌＧａＡｓ半導体層と
は屈折率に差があるため、光共振器の内部で素子の基板
面に垂直もしくはそれに近い角度で進む光はこの埋め込
み層１３２との界面で全反射し効率的に閉じこめられ
る。このため、このような半導体レーザーを用いれば、
従来の半導体レーザーに比べて大変小さい電流でレーザ
ー発振が始まる。すなわち、しきい値電流が低く、素子
基板での損失熱量が少ない。

【００７５】また、面発光半導体レーザーでは、レーザ
ービームの射出部の断面積（ニア・フィールド・パター
ン）が、従来の端面発光型の半導体レーザーに比べて比
較的大きくとれるため、レーザービームの拡がり角は小
さくなる。この拡がり角の大きさは射出窓の面積で決ま
るが、その面積はエッチング等で正確に制御できるた
め、拡がり角も一定にすることができる。さらに、レー
ザービームの拡がり角の縦横すなわち楕円断面ビームの
長径と短径の比もこの射出窓の形状で随意に設定でき
る。例えば、完全な円形窓にすれば、等方的な拡がり角
を持つ円形断面のレーザービームが得られる。従って、
光軸方向の断面によるビームの非点隔差も少ない。

【００７６】ところで、通常のレーザービームプリンタ
ーでは、像担持体上でのレーザービームの結像スポット
の形状は走査方向に短軸が一致するような楕円状とする
事が多い。これは、走査方向に点灯時間だけスポットが
移動し像が長く伸びるので、これを補正するためであ
る。そのためには結像光学系に入射するレーザービーム
の断面形状は、逆に走査方向に長軸をもつ楕円であるこ
とが望ましい。本実施例の場合、面発光の半導体レーザ
ー１２１では射出ビームの楕円比を自由に制御できるの
で、特別な光学系を用いなくとも、走査面に長軸を有
し、適切な長軸と短軸の比を持つような断面をもつレー
ザービームを結像光学系に入射させることができる。

【００７７】面発光半導体レーザー１２１では光共振器
の素子基板１２２面内での断面積が大きくなると、０次
モードだけではなく、高次のモードの発振が始まり、結
像したスポットの光量分布もいくつものピークを持ち、
像担持体 １０５上に静電潜像を作るのには甚だ好まし
くない。そこで、複数の小さな光共振器を近接して並
べ、位相同期して発振させることにより、０次モードで
発振する、面積の大きな発光部１２１ａを得ることが出
来る。

【００７８】以下にこの位相同期型の面発光半導体レー
ザー１２１の１つの発光部１２１ａの一部断面図を図１
５に示す。ここでは複数の光共振器が非常に狭い間隔で
隣接しており、埋め込み層１３２の下部は活性層１２５
に達していない。このため埋め込み層１３２下方のクラ
ッド層１２６を介して隣接する光共振器から漏れる光が
互いに影響し、同位相で発振する。このためこの隣接す
る複数の光共振器があたかも１つの光共振器のように動
作する。このように各光共振器の射出光の波面が揃うの
で、面状のレーザー放射源として作用し、その発光部１
２１ａの見かけ上の面積は大きくなるため、レーザービ
ームの拡がり角は非常に小さく、半値全角で２度以下に
することも可能である。

【００７９】従って位相同期型発光半導体レーザーで
は、レーザービームの拡がり角が従来の半導体レーザー
に比べて小さくなるが、これを従来の実施例と比較して
説明する。例えばレーザービームの拡がり角を半値全角
で２度とし、従来の実施例と同じく直径２ｍｍのビーム
径で結像光学系に入射させるとするとコリメータレンズ
１０２の焦点距離ｆｃは約３５ｍｍになる。このように
コリメータレンズ１０２の焦点距離ｆｃが長くすること
ができるので、半導体レーザー１２１に対するコリメー
タレンズ１０２の距離の調整余裕が増す。

【００８０】さらにレーザービームの拡がり角を極端に
小さくした場合、半導体レーザーから回転多面鏡１０３
に至りさらに結像レンズ１０４にいたる距離の間に、レ
ーザービームの大きさはあまり広がらず、結像レンズ１
０４の入射面においても、所要の結像スポット径を得る
のに十分な小ささにできる。すなわち通常のレーザー走
査光学系のような所要のコリメート径に、レーザービー
ムをコリメート（平行化）するコリメータレンズが不要
となる。但し、回転多面鏡１０３の偏向角に応じて光路
長が変化し、結像レンズ１０４に入射するレーザービー
ムの大きさも変化して行くので、それを補正する光学系
が必要になる。しかし、そのような光学的機能は結像レ
ンズにもたせることは容易であるので、全体の光学系の
構成要素は少なくなる。

【００８１】面発光形の半導体レーザーにおいても一般
的に、射出ビームは直線偏光になる。その方向は共振器
の素子基板面内の平面形状によって決まり、おおむねは
平面形状の長手方向に偏光面が一致する。例えば楕円状
の共振器形状にすればその長軸方向が偏光面になる。前
述のように位相同期型の半導体レーザーの発光部は、複
数例えば４つの位相同期して発振する光共振器から構成
されている。このとき射出ビームの断面形状はその合成
された形状となるため、個々の光共振器の並べ方によっ
て合成射出ビームの断面形状を自由に設定できる。この
場合も各レーザービームの偏光面の向きは個々の共振器
の平面形状で決まるので、例えば合成された楕円のレー
ザービームを得る場合でもその長軸と偏光面の方向を独
立に設定できる。

【００８２】図１６（ａ）はこの様子を模式的に示した
もので半導体レーザーの発光部１４２をビーム射出側か
らみた平面図である。４つの位相同期して発振している
楕円状断面の光共振器１４１が１つの発光部１４２を構
成しており、個々の共振器１４１から射出されるレーザ
ービームの偏光面１４３は図では４５度傾いているが、
合成して得られる楕円状のレーザービームは長軸は上下
方向になる。また図１６（ｂ）に示すように、個々の光
共振器１４１の偏光面１４３の方向を互いに異なる角度
で配置すると、その合成された射出ビームは近似的に円
偏光になる。

【００８３】先にも述べたように通常のレーザービーム
プリンターでは、像担持体上でのレーザービームの結像
スポットの形状は走査方向に短軸が一致するような楕円
状とする事が多い。そこで前述の様にレーザービームの
偏光面の向きを合成楕円ビーム断面の長軸方向と４５度
傾けた場合、合成射出ビームの長軸を走査方向に一致さ
せるように半導体レーザーを配置すれば、その偏光面は
ビーム走査面とは４５度傾く。その結果、回転多面鏡１
０３の回転軸に対しても偏光面は４５度傾いており、図
１９に示したような回転多面鏡１０３への入射角による
反射率の差を受けにくい。このことは前記の円偏光であ
る楕円断面のレーザービームでも同様である。なお、光
学系の構成によっては、半導体レーザーを射出するレー
ザービームの短軸を走査方向に一致させる場合もある
が、全く同様の効果を発揮する。

【００８４】以上に説明した実施例は、本発明の一実施
例に過ぎず、例えば偏向器として回転多面鏡ではなく、
ガルバノミラーやホログラムディスクを用いても同様の
効果を有する。また、コリメータレンズ、倒れ補正レン
ズ、結像レンズの有無、構成や、相対位置関係が変わっ
ても本発明の効果は同じく発揮される。

【００８５】また、本発明の画像形成装置の応用範囲
は、プリンタ、複写機等の印刷装置のみならず、ファク
シミリ、ディスプレイにても全く同様な効果を有するこ
とは言うまでもない。

【００８６】２−３ 効果 以上に述べたように本発明の画像形成装置においては、
半導体レーザーに面発光半導体レーザーを用いることに
より、 レーザービームの拡がり角が小さくなり、コリメー
タレンズと半導体レーザーの距離を大きく取れるため、
コリメータレンズの光軸方向の調整余裕が増し、生産性
が上がると同時に、経年劣化や使用時の温度変動の影響
を受けずに一定のスポット径で、露光が可能となり、画
像品質が向上する。

【００８７】 面発光半導体レーザーでは、その特性
上、非点隔差が少なく、ビーム断面の楕円形状（長軸と
短軸の比）を自由に設定できるため、通常これらの補正
に必要な光学系を用いずとも正確なビーム整形が可能と
なる。

【００８８】 さらに面発光半導体レーザーにII−VI
族の化合物半導体を埋め込み層として用いることによ
り、低しきい値電流でのレーザ発振が可能となり、素子
の消費電流の低減が可能となり、素子の発熱によるレー
ザーの特性への影響が軽減できる。

【００８９】 次に面発光半導体レーザーとして複数
の光共振器が位相同期して発光する位相同期型の面発光
半導体レーザーを用いることにより、一層射出ビームの
拡がり角を小さくでき、場合によってはコリメータレン
ズを省略することが可能となり、光学系の構成を一層簡
素化できる。

【００９０】 また、偏光面を自由に設定できる複数
の光共振器で１つの発光部を構成するため、楕円断面の
レーザービームを用いる場合に、レーザービームの偏光
面の方向をビーム断面の長軸方向とは独立にかつ任意に
制御でき、回転多面鏡への入射角の違いから生ずる反射
率の差による、レーザービームの走査方向の位置による
光量変動を最小限にとどめることが容易に実現できる。

【００９１】§３ 画像形成装置の第３の実施例 ３−１ 背景技術との対比 本実施例をより良く理解するため、はじめに背景技術に
ついて述べる。

【００９２】従来の画像形成装置の光路断面図を図２７
に示す。図２７は画像形成装置の像担持体の走査面と垂
直で光軸を含む面、すなわち副走査面内における光路断
面図である。また、回転多面鏡の反射面２０８に対して
光軸を折り返して描いてある。図２７において、半導体
レーザー２０１から放射されたレーザービームは拡がり
角θで放射される。このビームは焦点距離ｆｃのコリメ
ータレンズ２０２によってほぼ平行なビームに整形さ
れ、倒れ補正レンズ２０７によって各ビームは回転多面
鏡の反射面２０８の上に一旦集束する。回転多面鏡２０
８で偏向されたビームは、２つめの倒れ補正レンズ２０
７′を出た後再び平行なビームとなり、焦点距離ｆｉの
走査レンズ２０４によって、像担持体２１１上にスポッ
ト２０６を結ぶ。走査面と平行な面内では、倒れ補正レ
ンズ２０７，２０７′は光学的パワーを持たないため、
その面内ではビームは平行なままである。すなわち、回
転多面鏡の反射面２０８上にはビームは線像として結像
する。

【００９３】次にこの倒れ補正レンズ２０７，２０７′
の働きを説明する。回転多面鏡の各反射面２０８の相互
の回転軸に対する傾きはどのように精密に加工しても、
角度にして数十秒の誤差ををもち、従ってこの面に反射
されたビームの結像位置は、「光学てこ」の原理で像担
持体の表面では副走査方向にずれを生じ、走査線ピッチ
に対して、無視できない大きさとなる。そこで特開昭４
８−４９３１５に示されるように、各反射面と像担持体
２１１表面（結像面）を光学的な共役位置とするよう
な、倒れ補正レンズ２０７′が設けられる。この倒れ補
正レンズ２０７′は一般に、副走査面内でのみ光学的パ
ワーを有するシリンドリカルレンズやトーリックレンズ
で構成される。いま反射面が傾いた場合でも、そのビー
ムは結像面では必ず同一の位置に結像する。

【００９４】図２８は従来用いられてきたいわゆる端面
発光型の半導体レーザーの概念図である。図２８に示す
ように、光軸を含み接合面に平行な面と、同じく光軸を
含み接合面に垂直な面では、ビームの拡がり角が大きく
異なっている。接合面に平行な面での拡がり角θｐは通
常のレーザーダイオードの場合、半値全角で約１０度に
なる。ところが接合面に垂直な面では拡がり角θｔは回
折の影響を受け、半値全角で約３０度と大きくなる。

【００９５】しかし、このように接合面とその直交方向
で放射されるレーザービームの拡がり角が異なる場合、
これをそのままコリメータレンズ２０２で平行化（すな
わちコリメート）すると、平行になったレーザービーム
の断面も大きく潰れた楕円状になってしまう。そしてこ
の長径と短径の比が著しく違う平行ビームを走査レンズ
２０４で像担持体２１１上に結像させると、その結像ス
ポットは平行ビームとは逆の長径と短径の比を持つ楕円
状になる。

【００９６】一方、特開昭５２−１１９３３１に示され
るように、像面すなわち像担持体上では、結像スポット
は、走査方向にやや短い短軸を有するような楕円とする
ことが望ましい。これは、レーザーが一定時間のパルス
で点灯するので、その間の移動距離を補正するため、副
走査方向に比べ、走査方向のスポット径を小さくする必
要があるからである。

【００９７】このため、前記のように拡がり角の比が著
しく異なるビームを所望の長径と短径の比を持つスポッ
トに結像させるのには、走査方向とその直交方向で光学
的特性の違う、すなわちアナモフィックな光学系を半導
体レーザー２０１から像担持体２１１までの経路中のど
こかに持たねばならなかった。

【００９８】そこで、前記の倒れ補正光学系にこの特性
を持たせてしまう方法が、最も広く用いられている。図
２７において倒れ補正レンズ２０７，２０７′は副走査
方向にアフォーカルであるので、反射面からの２つのレ
ンズへの距離が異なる構成にすれば、副走査方向にだけ
作用するビームエキスパンダーとなる。

【００９９】しかし、このような倒れ補正光学系は、一
般に長尺のシリンドリカルレンズやトーリックレンズな
どで構成され、製作が困難かあるいは製作費の高い光学
部品となる。また、回転多面鏡より手前にある倒れ補正
レンズ２０７の光軸調整は精度を要し、この種の画像形
成装置の生産性と信頼性の向上を阻む要因の１つであっ
た。

【０１００】すでに述べたように、この倒れ補正レンズ
が必要となるような、副走査面内のレーザービームの角
度誤差を生ずる主な原因は、回転多面鏡の各反射面の相
互間の角度加工精度に起因し、回転多面鏡の回転軸の動
的な振れはあまり大きな問題ではない。そこで、回転多
面鏡ではなく、ただ１つの鏡面を回転させれば、この問
題の大きな要因が取り除かれ、通常の画像形成装置に対
しては、倒れ補正レンズは不要となる。

【０１０１】また、このような回転鏡では反射面が１つ
しかないため、その加工が容易で、回転部分の慣性モー
メントが小さいため、回転時の振動に対しても有利であ
る。

【０１０２】このような、回転単面鏡のアイデアは古く
から存在するが、１回転当り１走査しかできないため、
多面鏡に比べ著しく走査速度が低下し、いわゆるレーザ
ービームプリンターに使用するには不十分なものであっ
た。

【０１０３】いま、走査線のピッチを３００ｄｐｉ（１
インチ［＝２５．４ｍｍ］あたり３００ドットすなわ
ち、走査線の数が３００）で、用紙の大きさがＡ４であ
って、これを長手方向に給紙し、１分当り１０枚の印字
を行なうのに相当する画像形成を行なう場合、６面の回
転多面鏡を用いればその回転数は約７０００ｒｐｍ（１
分当りの回転数）となる。一般に、ボールベアリングを
用いた回転多面鏡の回転数の上限は現在の技術では、約
１２０００〜１４０００ｒｐｍであると言われ、仮に１
２０００ｒｐｍで回転する１枚の反射鏡を用いたとして
も、１分当りの印字枚数は３枚弱になってしまう。

【０１０４】また、倒れ補正レンズ２０７，２０７′を
取り除いてしまうと、既に述べたように、半導体レーザ
ーから放射される拡がり角の楕円比の大きいレーザービ
ームを像担持体上で所要の楕円比をもつスポットに結像
させるアナモフィックなビームエクスパンダーとしての
機能も失われてしまう。

【０１０５】３−２ 本発明の構成 図２１は本発明による画像形成装置を示す図である。転
写材２５１上に印刷結果を得るプロセスは、いわゆる電
子写真プリンタの場合長波長側に増感した有機感光体
（ＯＰＣ）が多く用いられる。この像担持体２０５はま
ず、帯電器２５２で一定の表面電位に帯電されたのち、
レーザービーム走査装置２５３によって光書込すなわち
露光が行なわれる。このレーザービーム走査装置２５３
から画像情報に従って光強度が各々独立に変調された複
数のレーザービーム２５４が像担持体２０５を軸方向に
走査し、露光部のみに表面電位を打ち消す電荷を発生さ
射射出出せ、その部分の表面電位の絶対値は小さくな
る。結果として、像担持体２０５上には画像に応じた表
面電位の分布、すなわち静電潜像が形成される。静電潜
像は現像器２５５によって表面電位に応じて選択的に現
像剤を付着させることにより現像される。この現像剤は
転写器 ２５６によって転写材２５１（通常は紙）に転
写される。転写材２５１は、定着器２５７によって熱圧
力定着され排出される。

【０１０６】図２０は本発明によるレーザービーム走査
光学装置の概観図である。図２１に示したレーザービー
ム走査装置２５３ではレーザービーム２５４は折り曲げ
られて下方に射出する場合を想定していたが、図２０で
は説明のため単純化して描いてある。本発明のように複
数のレーザービームで走査を行なう方式は「マルチビー
ム」レーザー走査方式とも呼ばれる。ここで半導体レー
ザーアレイ２２１の複数の発光部２２１ａから射出した
複数のレーザービームは、コリメータレンズ２０２によ
って所定のビーム直径を持つレーザービームにコリメー
ト（平行化）される。このレーザービームはただ１つの
反射面を持つ回転鏡２１８に入射し、その回転に伴っ
て、各々偏向される。走査レンズ２０４を通過したレー
ザービームは像担持体２０５上でスポット２０６に結像
する。発光部 ２２１ａは個別に、制御装置２６０によ
りその点灯および光量が制御される。

【０１０７】走査レンズ２０４の機能は大きく分けて２
つある。１つはいわゆる「ｆθ機能」であって、回転鏡
２１８の等角速度の走査を像担持体２０５上での等線速
の走査に変換する働きを有する。もう１つは、像面湾曲
の補正機能であり、走査角度によって結像点が光軸方向
に前後に移動し、像面が平面になるよう補正する働きを
持つ。

【０１０８】ところで、コリメータレンズ２０２および
走査レンズ２０４は、いずれも光軸を含むすべての面内
において等方的な光学的特性を有している。すなわち、
光軸を含むすべての面内において、コリメータレンズ２
０２および走査レンズ２０４は、各々の焦点距離および
曲率が同一となっており、アナモファックでないレンズ
となっている。

【０１０９】レーザービームの本数は本実施例では４本
であるので、回転鏡２１８の回転数が同じであれば、レ
ーザービームが１本の場合に比べて、４倍の走査速度を
得ることができる。先の従来例で示したような現在得ら
れる最高の回転数の回転鏡を使用したとすると、Ａ４用
紙換算で１分当り１０枚強の印字速度が得られ、現状の
パーソナルユース向けのレーザービームプリンター用に
は十分な走査速度を有する。さらにレーザービームの本
数を増やして行けば、一般的な業務用途にも対応が可能
である。

【０１１０】半導体レーザーアレイ２２１の各発光部２
２１ａは各々の走査線に書き込むべき画像データに基づ
いて独立に制御され、変調されたレーザービームを放射
する。このため図では示されていないが、画像データの
記憶部から半導体レーザーアレイ２２１にはパラレルに
データが転送される。

【０１１１】後で述べるように、走査線間隔を所定の値
とするため、各ビームの結像スポットの走査方向の位置
が異なる。このため、各レーザービームの変調のタイミ
ングはその位置のずれ量に応じて遅延させる機能が備え
られている。

【０１１２】図２２は、本発明のマルチビームレーザー
走査方式に於て、いま簡単のために、レーザービームの
数が２本でコリメータレンズ、走査レンズがいずれも凸
の単レンズであるレーザービーム走査光学系を考える。
半導体レーザーアレイ２２１を間隔ｄで射出した２本の
レーザービームは、焦点距離ｆｃのコリメータレンズ２
０２で各々は平行なレーザービームになる。ここで半導
体レーザーアレイ２２１はコリメータレンズ２０２の物
体側焦点におかれているので、２本のレーザービームは
像側焦点Ｆで交差する。例えば像面２１１でスポット直
径ｄ_０ ＝１００μｍ（ここでスポット直径、ビーム直
径は、ビームの断面の強度分布がガウス分布として、ピ
ーク強度に対して１／ｅ^２ のパワーとなる直径と定義
する）のスポット２０６に結像させる場合、ｆｉを２０
０ｍｍとすれば走査レンズへの入射ビーム直径（すなわ
ちコリメート直径）Ｗｃは下に示す式（５）で表わされ
る。

【０１１３】

【数９】 但しλはレーザーの波長で７８０ｎｍである。一方、コ
リメータレンズ２０２の焦点距離ｆｃは、半導体レーザ
ーアレイ２２１からの射出レーザービームの拡がり角θ
で決まり、下に示す式（６）で表わされる。

【０１１４】

【数１０】 ここでθはビームの直径の定義と同時に１／ｅ^２の全角
で定義する。

【０１１５】次に、コリメータレンズ２０２から偏向装
置の反射面２０８までは、走査装置の各要素の配置上、
一定の距離ｈが必要であるとし、さらにｎ本のレーザー
ビームが一直線上に並んで配列されているとすると、反
射面２０８上ではｎ本のレーザービームの反射される位
置のさしわたし距離ｑは、レーザービームの間隔をｄと
すると、

【数１１】 で表わされる。

【０１１６】半導体レーザーアレイに現在よく用いられ
る、素子の基板端面からレーザービームが放射される端
面発光型半導体レーザーを用いる場合について説明す
る。従来例の説明の中の図２８で示すように、射出され
るレーザービームは、半導体レーザーアレイ２０１の基
板の垂直方向に回析の影響を受け、半値全角で約３０度
前後の角度をもって広がって行く。このときコリメータ
レンズ２０２の焦点距離ｆｃは約３ｍｍになる。そこ
で、例えばレーザービームの本数ｎを４、コリメータレ
ンズ２０２から反射面２０８まで距離ｈを１００とする
と、ｑ＝９．７ｍｍとなる。このため反射面の大きさは
少なくともこの距離ｑ分だけ多く必要となる。このよう
な場合でも、本発明では反射面は１つしかないため、回
転多面鏡の場合に比べ、反射面の大きさを大きくするこ
とはさほど問題ではない。

【０１１７】しかし、半導体レーザーアレイ２２１に
は、いわゆる面発光半導体レーザーを用いるのがより好
ましい。このような面発光半導体レーザーアレイ２２１
では、レーザービームの発光部２２１ａの断面積が、従
来の端面発光型の半導体レーザーに比べて大きくとれる
ため、レーザービームの拡がり角は小さくなる。この拡
がり角の大きさは射出窓の面積で決まるが、その面積は
エッチング等で正確に制御できるため、拡がり角も一定
にすることができる。例えば、拡がり角が半値全角で８
度程度のレーザービームを得ることも十分可能である。
さらに、この様な面発光半導体レーザーでは電流及び光
を効率的にレーザーの光共振器の中に閉じこめることが
出来るので、１つの発光部当りの発熱を減少させると同
時に、複数の発光部が隣あった場合の相互の光学的、電
気的及び熱的干渉を少なくすることが出来る。よって発
光部の間隔も従来の半導体レーザーに比べ、小さくする
ことが出来る。

【０１１８】先の式（６）を用いて、射出ビームの拡が
り角が８度である面発光型の半導体レーザーを用いた場
合のコリメータレンズの焦点距離ｆｃを求めると約８ｍ
ｍとなる。また、半導体レーザーアレイ上での発光部の
間隔ｄは ５０μｍ程度にはできるので、先の例と同様
に、ビーム数ｎ＝４で、コリメータレンズ２０２から反
射面２０８までの距離ｈを１００ｍｍとすると、反射面
上での４本のビームのさしわたし距離ｑは、先の式
（７）によれば約１．７３ｍｍとなり、ビームのコリメ
ート直径Ｗｃに比べてさほど問題となる値ではない。

【０１１９】特に、より高解像度の画像を形成するため
に、例えば像担持体上でのスポット直径を５０μｍとす
る場合、先の式に従えばコリメート直径Ｗｃは倍の約４
ｍｍ程度になる。従ってコリメータレンズの焦点距離ｆ
ｃも倍になり、反射面上でのビームの反射位置の間隔ｑ
もさらに半分になる。

【０１２０】このように、各ビームを追跡していくと、
光軸上のどの位置においても、各ビームのなす距離は、
コリメート直径に比べれば十分小さいため、複数のレー
ザービームを扱う光学系ではあっても、代表的な１つの
ビームについて光学設計をおこなえばよく、レーザー走
査光学系の設計が非常に容易になる。

【０１２１】また、コリメータレンズの焦点距離が従来
の端面発光型半導体レーザーを用いた場合に比べて大き
いため、半導体レーザーとコリメータレンズの光軸方向
の距離の誤差がより大きく許容される。

【０１２２】このようにマルチビーム走査方式に適し
た、面発光型の半導体レーザーアレイの中でも、さらに
より望ましいのは発光部の周囲にII−VI族化合物半導体
を埋め込んだ面発光型の半導体レーザーアレイである。

【０１２３】図２３はこの面発光型半導体レーザーアレ
イ２２１の素子基板上に２次元的に配置された発光部２
２１ａのうちの１つの断面図である。図２３においてＧ
ａＡｓ基板２２２の上にまず組成の違う２種のＡｌＧａ
Ａｓ層を数１０層積層した半導体多層反射層２２３を形
成し、その上にそれぞれＡｌＧａＡｓからなるクラッド
層２２４、活性層２２５、クラッド層２２６、コンタク
ト層２２７を積層し、最後にＳｉＯ_２誘電体多層膜反射
層２２８が形成されている。またＧａＡｓ基板２２２の
裏面全体及び、表面の誘電体多層膜反射層のまわりに窓
状の電極 ２２９，２３０が形成されており、全体が光
共振器を構成している。活性層で発生した光は基板面と
垂直方向に、上下の反射層２２７，２２３の間を往復し
発振するので、そのレーザービーム２３１の光軸は基板
面に対してほぼ垂直となる。

【０１２４】光共振器の回りには埋め込み層２３２とし
てII−VI族の化合物半導体が埋め込まれている。II−VI
族の元素としてＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅを２〜４元素組み合
わせ、また、その化合物の格子定数を前記のクラッド層
２２４、活性層２２５、クラッド層２２６からなる半導
体層の格子定数に合わせるのが望ましい。このII−VI族
の化合物半導体は電気抵抗が非常に大きいため、電流を
光共振器のなかに効率的に閉じこめると同時に、光共振
器を構成しているＡｌＧａＡｓ半導体層とは屈折率に差
があるため、光共振器の内部で素子の基板面に垂直もし
くはそれに近い角度で進む光はこの埋め込み層２３２と
の界面で全反射し効率的に閉じこめられる。このため、
このような半導体レーザーを用いれば、従来の半導体レ
ーザーに比べて大変小さい電流でレーザー発振が始ま
る。すなわち、しきい値電流が低く、素子基板での損失
熱量が少ない。図２３においてＧａＡｓ基板２２２の上
にダイオードが形成されており、活性層２２５で発生し
た光は、反射層２２３と２２８の間を往復し発振し、２
つの反射層の中で僅かに反射率の小さい反射層２２８か
ら、レーザービーム２３１として素子の基板面に対して
垂直に射出する。

【０１２５】従来例の説明のところでも触れたように、
通常のレーザービームプリンターでは、像担持体上での
レーザービームの結像スポットの形状は走査方向に短軸
が一致するような楕円状とするため、走査レンズに入射
するレーザービームの断面形状は、逆に走査方向に長軸
をもつ楕円であることが望ましい。

【０１２６】しかし、本発明では倒れ補正光学系が存在
しないので、先にも述べたように、端面発光型の半導体
レーザーアレイを用いる場合は、適切な楕円形状のレー
ザービームを走査レンズに入射させるため、アナモフィ
ックな特性をもったコリメータレンズを用いて、レーザ
ービームの断面の楕円の長径と短径の比を整形する必要
がある。そのようなコリメータレンズを製作することは
さほど困難ではなく、本発明の利点を損ねるものではな
い。

【０１２７】ところが、面発光型の半導体レーザーアレ
イでは、射出レーザービームの断面の楕円比を自由に制
御できるので、特別な光学系を用いなくとも、走査面に
長軸を有し、適切な長軸と短軸の比を持つような断面を
もつレーザービームを走査レンズに入射させることがで
きる。すなわち、結像スポットの理想的な楕円比を得る
ためにも、面発光型の半導体レーザーアレイは最適であ
る。

【０１２８】また、面発光形の半導体レーザーにおいて
は、互いに干渉しない距離さえおけば、どこにでも発光
部を置くことが可能なため、素子上に２次元状に発光部
を配列できる。いま、４本のレーザービームで走査を行
なう露光系において、走査線と結像スポットの位置関係
を考える。ここでは１個の走査で互いに隣合う４本の走
査線を描くとする。図２４（ａ）で示すよう結像スポッ
ト２０６を配列すると、図２４（ｂ）のように一直線に
並べる場合に比べてレーザービーム相互の角度もしくは
距離を小さくでき、偏向器の反射面の大きさや、他の光
学系の大きさをそれにあわせて小さくできる。

【０１２９】上記の例はレーザービームが４本の場合を
示したが、レーザービームの数が更に増えた場合、像担
持体上でのスポットの位置が最も近接するよう、半導体
レーザーアレイ上の発光部の配置を自由に選べるので、
効果はより大きくなる。一例としてレーザービーム数が
８本のときの走査線に対する結像スポットの配置例を図
２４（ｃ）に示す。すなわち、回転鏡の反射面の面数が
１つであっても、更にビーム数を増やして行くことによ
って、実用上十分な印字速度を得ることができる。

【０１３０】なお、この実施例においては、走査光学系
は走査方向、副走査方向と同一の光学的特性であるの
で、像担持体状での結像スポットの配置と、半導体レー
ザーアレイ上での発光部の配置は相似形となる。

【０１３１】次に図２５の平面図を用いて本発明に用い
られる偏向装置について説明する。反射面２１５はただ
１つ設けられており、モーター２１６の回転部に取付け
られており、一定速度で回転する。従来の多面鏡では先
にも述べたように、各反射面の相互の傾き精度を維持す
るために、その加工方法や、構造に制約があった。一般
には、回転多面鏡はアルミ等の金属の一体削りだしの鏡
体の上にコーティングを施した物が多かった。しかし、
反射面が１つの場合は、製作方法は上記のような削り出
しに限らず、平面度の出し易いガラスの表面に金属反射
膜を蒸着したもの等を回転部分に貼りつけるだけで製作
でき、非常に安価にできる。

【０１３２】反射面２１５を含む回転部分は、従来の多
面鏡に比べて質量が小さく、回転時の振動などに関して
非常に有利である。なお、この回転部分は回転軸に関し
てダイナミックバランスをとるように設計、あるいは必
要によって追加工が施されている。

【０１３３】また、反射面２１５の中央が回転軸Ａに一
致するように設計されている。そして、反射面２１５上
の回転軸Ａ近傍にレーザービーム２１７を入射させる
と、反射面 ２１５が回転しても、レーザービーム２１
７は反射面２１５上のほぼ一点にとどまるので、反射面
の大きさは従来の回転多面鏡に比べて非常に小さくて済
む。

【０１３４】さらに、反射面が１面しかない場合、ビー
ムを偏向できる角度は多面鏡の場合に比べて飛躍的に広
がる。例えば、図２６に示すように６面鏡の場合、レー
ザービーム２１７のコリメート直径Ｗｃを０であるとし
たとき、反射面の大きさにかかわらず走査角αの限界は
１２０度である。一方、走査光学系の設計においては有
効走査角は大きい場合で９０度程度あり、これに反射面
への入射レーザービームのコリメート直径Ｗｃや、ビー
ムの走査開始位置の検出のための検出器を設置する位置
の余裕を取るためには、前記の６面鏡では偏向装置の走
査角が不足し、走査レンズの有効走査角が狭められてし
まう。

【０１３５】これに対して反射面が１面の場合は上記の
ように反射面上に回転軸を位置させるか、反射面の大き
さが無限大の場合、理論的には３６０度になる。従っ
て、走査角の大きな走査レンズを使用することができ、
走査光学系全体を小さく設計できる。

【０１３６】また、反射面が１面の場合、実際の走査に
使用される期間は１回転の時間の１０％前後になり、他
の時間は走査には寄与しない。その期間にレーザーが放
射されると、反射面の背面などにレーザービームが照射
され、意図しない反射光が像担持体上に結像する恐れが
あるので、不要な期間はレーザーを作動させない回路が
設けられている。

【０１３７】あるいは、このような走査に使用されない
時間を用いて、逆にレーザーを点灯させ、その光量を検
出し、所定の光量になるよう、レーザーの駆動電流を設
定することができる。この電流制御のためのレーザーの
点灯時に、さきに述べたように、不要な反射によりレー
ザービームが像担持体に到達するのを防ぐため、偏向装
置の周辺部材の角度を適切に設計したり、反射防止の表
面処理を行なうことが望ましい。

【０１３８】以上に説明した実施例は、本発明の一実施
例に過ぎず、コリメータレンズ、走査レンズの構成や、
相対位置関係が変わっても本発明の効果は同じく発揮さ
れる。また、回転鏡の構造、製造方法もプラスチックの
射出成形など、他の方法でも同様の効果を発揮すること
は明らかである。さらに、回転鏡は一定速度で一方向に
回転する形式のものだけではなく、回転振動を行なうい
わゆるガルバノミラーであっても本発明の効果は同様に
発揮される。

【０１３９】あるいは、先の実施例で示した面発光型レ
ーザーの素子の構造は、実現可能な１つの例示であっ
て、射出ビームの拡がり角や発光部の間隔などの特性が
同等な構造であれば、他の構造であっても全く同等の効
果を発揮する。 さらに、本発明の画像形成装置の応用
範囲は、プリンタ、複写機等の印刷装置のみならず、フ
ァクシミリ、ディスプレイにおいても全く同様な効果を
有することは言うまでもない。

【０１４０】３−３ 効果 以上に述べたように本発明の画像形成装置においては、
ただ１つの平面の反射面を有する回転鏡を偏向器として
使用することにより、偏向器の回転部分が小型、軽量と
なり、製作が容易であるばかりでなく、動的な振動特性
も改善される。また、倒れ補正光学系を省略し、また特
にアナモフィックな光学系を用いないことで、非常に簡
素な構成で、組立調整の容易な走査光学系が実現でき
る。さらに、マルチビーム方式とすることにより、従来
と同様の走査速度を維持できる。

【０１４１】本発明によれば、特に面発光型の半導体レ
ーザーアレイを用いた場合、コリメータレンズと走査レ
ンズ以外に新たな付加的な光学系を追加することなく、
反射面の大きさを小さくできると同時に、像面での結像
スポットの楕円比を自由に設定できる。

【０１４２】§４ 画像形成装置の第４の実施例 ４−１ 背景技術との対比 本実施例をより良く理解するため、はじめに背景技術に
ついて述べる。

【０１４３】従来の画像形成装置の光路断面図を図３３
に示す。

【０１４４】図３３において、半導体レーザー３０１か
ら放射されたレーザービームは拡がり角θで放射され
る。このビームは焦点距離ｆｃのコリメータレンズ３０
２によってほぼ平行なビームに整形され、倒れ補正レン
ズ３０７によって各ビームは回転多面鏡の反射面３０８
の上に一旦集束する。回転多面鏡で偏向されたビームは
２つめの倒れ補正レンズ３０７′を出たビームは再び平
行なビームとなり、焦点距離ｆｉの走査レンズ３０４に
よって、像担持体上にスポットを結ぶ。走査面と平行な
面内では、倒れ補正レンズ３０７，３０７′は光学的パ
ワーを持たないため、その面内ではビームは平行なまま
である。すなわち、前記回転多面鏡の反射面８上にはビ
ームは線像として結像する。

【０１４５】次にこの倒れ補正レンズ３０７，３０７′
の働きを説明する。回転多面鏡の各反射面３０８の相互
の回転軸に対する傾きはどのように精密に加工しても、
角度にして数十秒の誤差をもち、従ってこの面に反射さ
れたビームの結像位置は、「光学てこ」の原理で拡大さ
れ、像担持体の表面では、走査線ピッチに対して無視で
きない大きさとなる。そこで特開昭４８−４９３１５に
示されるように、各反射面と像担持体表面（結像面）を
光学的な共役位置とするような、倒れ補正レンズ３０
７′が設けられる。この倒れ補正レンズ３０７′は一般
に、副走査面内でのみ光学的パワーを有するシリンドリ
カルレンズやトーリックレンズで構成される。例えば反
射面が図３３の３０８′に示したように傾いた場合で
も、そのビームは結像面では必ず同一の位置に結像す
る。

【０１４６】ところが近年、コンピューターの利用技術
の向上とともに、画像形成装置の出力速度の向上がより
一層望まれ、その改良が進んでいる。しかし、例えば回
転多面鏡を用いた偏向装置では、その鏡面の小面の１つ
につき１本のレーザービームを偏向させ１本の走査線を
描くので、単位時間当りの走査数を増加させるには、回
転多面鏡の小面の数を一定である場合には、その回転数
が大きくなり、逆に回転数が一定の場合には、回転多面
鏡の面数が増加する。回転多面鏡の回転数を増加させる
には、気体または液体の動圧または静圧を利用した軸受
が必須となるが、これらの軸受は効果で取扱が難しく一
般的なレーザービームプリンタに用いることは困難であ
った。逆に多面鏡の面数を増加させると偏向角が小さく
なるので、偏向器以降の光路長が長くなると同時に結像
光学系に入射するレーザービームのコリメート直径もそ
れに比例して大きくなり、レンズや回転多面鏡の大きさ
も大きくなる。特に、高い解像度も同時に要求される場
合は走査線の数も増えるため、より大きい回転数と、長
い光路長が必要となる。このことは、偏向装置に回転多
面鏡以外のものを用いる場合でも同様で、走査周波数の
増大と、偏向装置以降の光路長の増加をもたらす。その
ため一度の走査で、複数のレーザービームを用いて複数
の走査線を書き込む（いわゆるマルチビーム）露光方法
が開発された。

【０１４７】複数のレーザービームを得るためには、複
数のガスレーザー（例えば、Ｈｅ−Ｎｅ）発振器を光源
として用いたり、１つの発振器のレーザービームを音響
光学変調器（ＡＯＭ）などで時分割的に複数に振り分け
たりする方法も開発されたが、より簡潔で装置が小型に
なる方法として、例えば特開昭５４−７３２８に開示さ
れているように、１つの素子上に複数の発光部を集積し
た半導体レーザーアレイが光源として用いる方法（マル
チビームレーザー走査方法）が提案されている。

【０１４８】しかし、このように複数の平行な光軸を持
つレーザービームがコリメータレンズに入射すると、そ
の光軸は相互に多きな角度をもってひろがっていってし
まい、偏向装置の反射面や光学系を構成するレンズの大
きさが、１本のレーザービームを用いて走査する場合に
比べて、非常に大きなものとなってしまうという問題点
を有していた。

【０１４９】図３４は、マルチビームレーザー走査方法
において、半導体レーザーアレイから像担持体までの光
路断面図を示す。いま簡単のために、レーザービームの
数が２本でコリメータレンズ、走査レンズがいずれも凸
の単レンズであるレーザービーム走査光学系を考える。
半導体レーザーアレイ３２１を間隔δで射出した２本の
レーザービームは、焦点距離ｆｃのコリメータレンズ３
０２で各々は平行なレーザービームになる。ここで半導
体レーザーアレイ３２１はコリメータレンズ２の物体側
焦点におかれているので、２本のレーザービームは像側
焦点Ｆで交差する。例えば像面３１１でスポット直径ｄ
＝１００ μｍ（ここでスポット直径、ビーム直径は、
ビームの断面の強度分布がガウス分布として、ピーク強
度に対して１／ｅ^２ のパワーとなる直径と定義する）
のスポット ３０６に結像させる場合、ｆｉを２００ｍ
ｍとすれば走査レンズへの入射ビーム直径（すなわちコ
リメート直径）Ｗｃは下に示す式（８）で表わされる。

【０１５０】

【数１２】 但しλはレーザーの波長で７８０ｎｍである。よってこ
の例においてはコリメート直径Ｗｃは約２ｍｍとなる。
従来用いられてきたいわゆる端面発光型のレーザーダ
イオードは図３５の概念図に示すように、光軸を含み接
合面に平行な面と、同じく光軸を含み接合面に垂直な面
では、ビームの拡がり角が大きく異なっていた。接合面
に平行な面での拡がり角θｐは通常の半導体レーザーの
場合、半値全角で約１０度になる。ところが接合面に垂
直な面では拡がり面θｔは回析の影響を受け、半値全角
で約３０度と大きくなる。さらにこの拡がり角θｔ、θ
ｐの大きさや、その比（すなわち楕円の長径、短径の
比）を自由に設定することも難しい。この放射ビームの
大部分を有効に利用するために半導体レーザーアレイと
コリメータレンズの結合効率を高く取った場合、前述の
ような２ｍｍのコリメート直径を得るためには、コリメ
ータレンズ２の焦点距離ｆｃは３ｍｍ程度となる。一
方、現在の半導体レーザーアレイでは、お互いの干渉を
避けるため、その発光部の間隔δは１００μｍ以下にす
るのは難しい。

【０１５１】コリメータレンズ３０２の像側焦点Ｆから
偏向器の反射面３０８までは、走査装置の各要素の配置
上、一定の距離ｈが必要であり、また半導体レーザーア
レイ３２１上において、複数ある発光部のうち相互の距
離が最も遠い２つの発光部の間隔をδｍａｘとすると、
偏向器の反射面３０８上でのこの２つのビームの間隔ｑ
は

【数１３】 で表わされる。例えば、ビームの数が４本で、半導体レ
ーザーアレイ上で発光部が０．１ｍｍおきに１列に並ん
でいるとき、δｍａｘは３×δ＝０．３ｍｍとなる。コ
リメータレンズ３０２の像側焦点Ｆから反射面３０８ま
で距離ｈを５０ｍｍとすると、ｑ＝５ｍｍとなる。この
ため反射面の大きさは少なくともこの距離ｑ分にレーザ
ービームコリメート直径を加えた分だけ必要となり、偏
向器の回転部分が大きくなり、軸受の負担も大きく、ま
た回転時のアンバランスの影響も受けやすくなる。式
（９）で明らかなようにｆｃ／δｍａｘの値が小さくな
るに従って、ｑの値は大きくなってしまう。

【０１５２】次に、既に述べた倒れ補正レンズ３０７，
３０７′を走査光学系の中に加えた場合を考察する。倒
れ補正レンズはアナモフィックな光学要素であるので、
走査面と副走査面では光学的性質が異なる。既に述べた
ように、倒れ補正レンズでは走査面内では光学的パワー
を持たないので、前記の式（９）によって、走査面内で
最大距離をもつ２つのビームの反射面上での間隔ｑは求
められる。よって、副走査面内だけを新たに考慮すれば
よい。図３６は倒れ補正レンズ３０７を含んだ副走査面
内の光路断面図であって、半導体レーザーアレイ３２１
から偏向器の反射面３０８までを示している。

【０１５３】先に説明した如く、副走査面内でみると、
各ビームについては、偏向器の反射面３０８上で線像と
なるが、反射面上でその線像が作られる位置は、副走査
方向にある距離ｑをもつ。ビーム偏向器の手前側の倒れ
補正レンズ３０７の焦点距離をｆｔ、コリメータレンズ
３０２の像側焦点Ｆから倒れ補正レンズ３０７までの距
離をｔ１、倒れ補正レンズ３０７から偏向器の反射面３
０８までの距離をｔ２とし、その他の記号は先の図３４
の場合と同一であるとすると、複数のレーザービームの
うち相互の距離の最も遠い２本が倒れ補正レンズ３０７
に入射するときの相互の距離ｑ′、及び反射面３０８に
入射するときのビームの相互の距離ｑは、それぞれ下に
示す式（１０）、式（１１）で表わされる。

【０１５４】

【数１４】 ここで、一般にはコリメートされたレーザービームを走
査面上でビームウエストをもたせるためにｆｔ＝ｔ２と
なる。

【０１５５】ｔ１＜ｆｔのとき、２本のビームは像側で
は交差しない。よって、ｑ＞ｑ′となり、ｔ１が短くな
るにしたがってｑは大きくなる。例えばｔ１＝２０ｍ
ｍ、ｆｔ＝３０ｍｍ、ｔ２＝３０ｍｍとして計算する
と、ｑ′＝２ｍｍ、ｑ＝３ｍｍとなる。式（１１）中に
はｑ′が含まれ、式（１０）によれば先と同様にｆｃ／
δｍａｘが大きいとｑ′も小さくなる。ここでｔ１＋ｔ
２＝ｈであるので、走査面内では先の計算例と同じであ
る。すなわち、この例においては、副走査方向の方が、
両端のビームのなす距離が少なくなることがわかる。

【０１５６】さらに同様のことが走査レンズ４にこれら
の複数のレーザービームが入射するときのビーム相互の
距離についてもあてはまる。すなわち、先の倒れ補正レ
ンズへの入射位置を走査レンズの入射位置とみなせば式
（１０）と同様である。コリメータレンズから走査レン
ズまでの距離は先の場合より大きいため、走査レンズの
大きさをさらに大きくとる必要が生ずる。

【０１５７】一般にレーザービーム走査光学系を構成す
る各光学要素の光学的パワーは、コリメータレンズが最
も大きい。つまり、焦点距離が最も短い。このことは、
半導体レーザーアレイから放射された複数のレーザービ
ームが、光学系を経由して像担持体に達するまでの間に
おいて、コリメータレンズを通過する際に各ビームのな
す角が最も大きく変化することを意味している。

【０１５８】この問題を避けるため、従来多くの光学的
な要素の追加により、反射面上で複数のレーザービーム
が反射される位置を近接させる方法が提案されてきた。
例えば特開昭５６−６９６１１では、コリメータレンズ
の後ろにアフォーカルな光学系をおいて、反射面上に各
ビームを集めている。しかし、このような光学系を新た
に付加することは、やはり、走査光学系の構造が複雑に
なり、コストや調整の容易さ、信頼性の面で好ましくな
い。

【０１５９】また、上に述べたように複数のレーザービ
ームが互いに異なる光路をたどる場合、それぞれのレー
ザービームについて、各収差や結像スポット大きさを所
期の値とするための設計を行なう必要があり、設計工数
が多くなり、画像形成装置の開発期間が長期に亘ると同
時に、複数のレーザービームの全てが走査範囲内の任意
の位置に於て、設計仕様を満たすような設計解を得るこ
とが困難になる。このことはより高度な設計が要求され
る解像度の高い、すなわち結像スポット直径の小さい画
像形成装置ではより一層大きな問題となる。

【０１６０】さらに、このような困難を経て設計された
レーザー走査光学系は、通常の１本のレーザービームを
用いたレーザービーム走査光学系に比べて、走査器の反
射面や各レンズの有効径が大きいだけでなく、その構成
も高度な（すなわちレンズの構成枚数が多く、レンズ位
置の調整も正確さが要求される）ものとなり、生産設備
の共通化が困難になる。

【０１６１】４−２ 本発明の構成 図３０は本発明の画像形成装置を示した図である。転写
材３５１上に印刷結果を得るプロセスはいわゆる電子写
真プロセスによっている。像担持体３０５としては、半
導体レーザーを光源に用いた電子写真プリンタでは、長
波長側に増感した有機感光体（ＯＰＣ）が多く用いられ
る。この像担持体３０５はまず、帯電器３５２で一定の
表面電位に帯電されたのち、レーザービーム走査装置３
５３によって光書込すなわち露光が行なわれる。このレ
ーザービーム走査装置３５３から画像情報に従って光強
度が各々独立に変調された複数のレーザービーム３５４
が像担持体３０５を軸方向に走査し、露光部のみに表面
電位を打ち消す電荷を発生させ、その部分の表面電位の
絶対値を小さくする。結果として像担持体上には画像に
応じた表面電位の分布、すなわち静電潜像が形成され
る。静電潜像は現像器３５５によって表面電位に応じて
選択的に現像剤を付着させることにより現像される。こ
の現像剤は転写器３５６によって転写材３５１（通常は
紙）に転写される。転写材３５１は、定着器３５７によ
って熱圧力定着され排出される。

【０１６２】図２９は本発明のレーザービーム走査光学
系の概観図を示す。図３０に示したレーザービーム走査
装置３５３ではレーザービーム３５４は折り曲げられて
下方に射出する場合を想定していたが、ここでは説明の
ため単純化して描いてある。ここでモノリシックの半導
体レーザーアレイ３４１の複数の発光部３４１ａから射
出したレーザービームは、コリメータレンズ３０２によ
って所定のビーム直径を持つレーザービームにコリメー
ト（平行化）される。これらのレーザービームは回転多
面鏡３０３に入射し、その回転に伴って、各々偏向され
る。走査レンズ３０４を通過したレーザービームは像担
持体３０５上で所定の大きさを持つスポット３０６に結
像する。なお発光部３４１ａは、制御装置３６０により
個別にその点灯および光量が制御される。

【０１６３】この様な特性を持つ半導体レーザーアレイ
には、いわゆる面発光半導体レーザーを用いるのが好ま
しい。さらにより望ましいのは発光部の周囲にII−VI族
化合物半導体を埋め込んだ面発光型の半導体レーザーア
レイである。

【０１６４】図３１はこの面発光型半導体レーザーアレ
イの素子基板上に２次元的に配置された発光部のうちの
１つの断面図であって、ＧａＡｓ基板３２２の上にまず
組成の違う２種のＡｌＧａＡｓ層を数１０層積層した半
導体多層膜反射層３２２を形成し、その上にそれぞれＡ
ｌＧａＡｓからなるクラッド層３２４、活性層３２５、
クラッド層３２６、コンタクト層３２７を積層し、最後
にＳｉＯ_２誘電体多層膜反射層３２８が形成されてい
る。またＧａＡｓ基板３２２の裏面全体及び、表面の誘
電体多層膜反射層のまわりに窓状の電極３２９，３３０
が形成されており全体が光共振器を構成している。活性
層で発生した光は基板面と垂直方向に、上下の反射層３
２７，３２３の間を往復し発振するので、そのレーザー
ビーム３３１の光軸は基板面に対してほぼ垂直となる。
光共振器の回りには埋め込み層３３２としてII−VI族の
化合物半導体が埋め込まれている。II−VI族の化合物半
導体としては、II族元素としてＺｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、VI族
元素としてＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅを２〜４元素組み合わ
せ、また、その化合物の格子定数を前記のクラッド層３
２４、活性層３２５、クラッド層３２６からなる半導体
層の格子定数に合わせるのが望ましい。このII−VI族の
化合物半導体は電気抵抗が非常に大きいため、電流を光
共振器のなかに効率的に閉じこめると同時に、光共振器
を構成しているＡｌＧａＡｓ半導体層とは屈折率に差が
あるため、光共振器の内部で素子の基板面に垂直もしく
はそれに近い角度で進む光はこの埋め込み層３３２との
界面で全反射し効率的に閉じこめられる。このため、こ
のような半導体レーザーを用いれば、従来の半導体レー
ザーに比べて大変小さい電流でレーザー発振が始まる。
すなわち、しきい値電流が低く、素子基板での損失熱量
が少ない。図３１においてＧａＡｓ基板３２２の上にダ
イオードが形成されており、活性層３２５で発生した光
は、反射層３２３と３２８の間を往復し発振し、２つの
反射層の中で僅かに反射率の小さい反射層３２８から、
レーザービーム３１として素子の基板面に対して垂直に
射出する。

【０１６５】このような面発光半導体レーザーでは、レ
ーザービームの射出部の断面積が、従来の端面発光型の
半導体レーザーに比べて大きくとれるため、レーザービ
ームの拡がり角は小さくなる。この拡がり角の大きさは
射出窓の面積で決まるが、その面積はエッチング等で正
確に制御できるため、拡がり角も一定にすることができ
る。例えば、拡がり角が半値全角で８度程度のレーザー
ビームを得ることも十分可能である。さらに、この様な
面発光半導体レーザーでは電流及び光を効率的にレーザ
ー共振器の中に閉じこめることが出来るので、１つの発
光部当りの発熱を減少させると同時に、複数の発光部が
隣あった場合の相互の光学的、電気的及び熱的干渉は従
来の端面発光型半導体レーザーアレイに比べて大幅に減
少する。よって発光部の間隔も従来の半導体レーザーに
比べ、小さくすることが可能であり、５０μｍ程度の値
は実現可能である。

【０１６６】先の従来例の説明の中で示したと同様に、
ビーム直径２ｍｍにコリメートされたビームを得るため
には、上記の面発光型の半導体レーザーを用いた場合の
コリメータレンズの焦点距離ｆｃは約８ｍｍとなる。ま
た、半導体レーザーアレイ３４１上での発光部の間隔δ
は５０μｍ程度にできるので、ビームを４本直列に配置
した場合のδｍａｘは１５０μｍである。従来の実施例
と同じ位置（コリメータレンズからの）に、偏向器の反
射面をおいた場合、反射面上でのビームの反射位置の間
隔ｑは１／５以下になる。ここで、ｆｃ／δｍａｘの値
は、先の従来例で示したものが、約１０であったのに対
して、ここでは約５３となっている。やはり先に示した
従来例と同様に、コリメータレンズから反射面までの距
離ｈを５０ｍｍとすると、反射面上での４本のビームの
さしわたし距離ｑは、先の式（９）によれば約０．９４
ｍｍとなり、ビームのコリメトー直径Ｗｃに比べてさほ
ど問題となる値ではない。

【０１６７】特に、より高解像度の画像を形成するため
に、例えば像担持体上でのスポット直径ｄを５０μｍと
する場合、先の式に従えばコリメート直径Ｗｃは倍の約
４ｍｍ程度になる。従ってコリメータレンズの焦点距離
ｆｃも倍になり、反射面上でのビームの反射位置の間隔
ｑもさらに半分になる。

【０１６８】このように、各ビームを追跡していくと、
光軸上のどの位置においても、各レーザービームのなす
距離は、コリメート直径に比べてもさほど大きな値では
ないため、複数のレーザービームを扱う光学系ではあっ
ても、代表的な１つのビームについて光学設計をおこな
えばよく、レーザー走査系の設計が非常に容易になる。
結像スポットの精度を特に必要としない場合には、従前
の１本のレーザービームを用いたレーザービーム走査光
学系をそのまま転用することさえ可能である。

【０１６９】次に、面発光形の半導体レーザーにおいて
は、互いに干渉しない距離さえおけばどこにでも発光部
を置くことが可能なため、素子上に２次元状に発光部を
配列できる。素子基板上において間隔δで配置された発
光部から放射されたレーザービームは走査光学系の光学
倍率Ｍで拡大され、像面すなわち像担持体上で間隔δ′
のスポットに結像する。このＭの値は概ね、コリメータ
レンズと走査レンズの焦点距離の比に等しい。

【０１７０】いま、４本のレーザービームで走査を行な
う露光系において、走査線と結像スポットの位置関係を
考える。ここでは１個の走査で互いに隣合う４本の走査
線を描くとする。ここで４つの結像スポット６のうち相
互に最も距離の大きいものをδ′ｍａｘとする。図３２
（ａ）で示すよう結像スポットを配列すると、図３２
（ｂ）のように一直線に並べる場合に比べてδ′ｍａｘ
を小さくできる。像担持体上での結像スポットの配置
は、半導体レーザーアレイ上での発光部の配置に相似で
あるか、あるいは倒れ補正光学系がある場合などには、
副走査方向にさらにある倍率を掛けた写像関係にある。
よって、同じ光学系においてδ′ｍａｘが小さいという
ことは、δｍａｘも小さくなることを意味する。従っ
て、図３２（ｂ）の配置をとることで、先の式（９），
（１０）もしくは式（１１）においてｑが小さくなり、
偏向装置の反射面の大きさをそれにあわせて小さくで
き、本発明の効果をより高めることができる。

【０１７１】上記の例はレーザービームが４本の場合を
示したが、レーザービームの数が更に増えた場合、像担
持体上でのスポットの位置が最も近接するよう、半導体
レーザーアレイ上の発光部の配置を自由に選べるので、
効果はより大きくなる。一例としてレーザービーム数が
８本のときの走査線に対する結像スポットの配置例を図
３２（ｃ）に示す。すなわち式（９）において、一直線
状に発光部を配置する場合はδｍａｘ＝７×δである
が、図３２（ｃ）のように配置すれば実質的にδｍａｘ
＝３×δとしてｑの値を計算し、光学系の大きさを設計
すればよく、本発明の効果がより高められる。また、例
えば結像スポット３０６ａと３０６ｅは走査方向に関し
て同じ位置にあるので、対応する発光部を同一のタイミ
ングで駆動できる。

【０１７２】面発光型半導体レーザーアレイを用いる
と、コリメータレンズの焦点距離が従来の端面発光型半
導体レーザーを用いた場合に比べて大きいため、半導体
レーザーとコリメータレンズの光軸方向の距離の誤差が
より大きく許容される。そのため、製造時の調整作業が
容易になるとともに、温度変動や、経年変化によるコリ
メータレンズの位置ずれの影響も受けにくくなる。

【０１７３】以上のように、本発明の画像形成装置によ
れば、半導体レーザーアレイから放射された複数のレー
ザービームをコリメータレンズで平行化し、ビーム偏向
器で偏向し、走査レンズを介して、像担持体上にスポッ
トを結像させ光書込を行なう。このときコリメータレン
ズの焦点距離ｆｃは従来のものに比べて長く、かつ半導
体レーザーアレイ上の発光部の間隔δも小さい。特に面
発光型の半導体レーザーアレイを用いれば、射出するレ
ーザービームの拡がり角が小さいためコリメータレンズ
の焦点距離 ｆｃは長くなり、また各発光部での発熱量
が少なく、相互の電気的、光学的干渉も少ないため、発
光部の間隔もより少なくできる。

【０１７４】また、倒れ補正レンズがない場合におい
て、１列に配置された各レーザービームの両端のビーム
の偏向器の反射面上での距離ｑは、前述の式（９）で表
わされる。

【０１７５】また倒れ補正レンズがある場合、副走査面
における両端のビームの倒れ補正レンズにおける距離
ｑ′、及び偏向器の反射面上での距離ｑは、それぞれ式
（１０）および式（１１）で表わされる。式（９）およ
び式（１０）においてｑ及びｑ′はｆｃ／δｍａｘに反
比例することが分かる。また式（１１）において、ｑは
ｑ′に比例するので、やはりｆｃ／δｍａｘに反比例す
る。この場合も走査面においては式（９）が適用でき
る。

【０１７６】すなわちこれら式（９）〜式（１１）を見
直してみると、このｆｃ／δｍａｘの逆数に光軸方向の
寸法に相当する値を掛けると、光軸直交方向のビーム間
の距離になることがわかる。一般に小型（ここではＡ４
程度の用紙に印字できるものとする）の画像形成装置に
おいては、光軸方向の光学要素間の間隔や焦点距離はお
おむね５０ｍｍ前後の値をとる。この値をＺとする。一
方、解像度から換算するとレーザービームのコリメート
直径は２ ｍｍ程度である。そこで、各レンズや反射面
でのビームの最大距離をコリメート直径と同じ程度にと
どめようとすると、δｍａｘ／ｆｃ×Ｚを２ｍｍ以下に
する事が望ましい。よって、ｆｃ／δｍａｘの値は２５
以上が望ましい。

【０１７７】また、走査レンズにおいても同様に、走査
レンズに入射する複数のレーザービームの相互の距離の
最も遠いものの距離を上記のように２ｍｍ程度にする場
合、Ｚは１００ｍｍ程度の値を考慮せねばならない。よ
って、上記の同じ計算を行なうとｆｃ／δｍａｘは５０
以上であることが望ましい。

【０１７８】このように、各レンズや反射面で複数のビ
ーム相互の距離の最大値が、レーザービームのコリメー
ト直径にくらべて同じ程度の数値であれば、１本のレー
ザービームを走査する光学系に比べて、各レンズや反射
面の大きさが著しく大きくなることはない。さらに、前
記のレーザービーム相互間の距離をコリメート直径にく
らべて小さくできるのであれば、複数のレーザービーム
を実質的に１つのレーザービームとして光学設計上取り
扱うことができる。

【０１７９】以上に説明した実施例は、本発明の一実施
例に過ぎず、例えば半導体レーザーは、射出ビームの拡
がり角が小さく、発光部の間隔が小さいものであれば同
等の効果を有する。また、コリメータレンズ、走査レン
ズの構成や、相対位置関係が変わっても本発明の効果は
同じく発揮される。また、偏向器の構造も回転多面鏡以
外にも、ガルバノミラーなどでも同一の効果を発揮する
ことは明らかである。

【０１８０】あるいは、先の実施例で述べた面発光型の
半導体レーザーアレイの構造は、コリメータレンズの焦
点距離に対して、発光部間の距離が先に示した所定の関
係を満たすものであれば、いかなるものであっても同様
の効果を得ることができる。

【０１８１】さらに、本発明の画像形成装置の応用範囲
は、プリンタ、複写機等の印刷装置のみならず、ファク
シミリ、ディスプレイにおいても全く同様な効果を有す
ることは言うまでもない。

【０１８２】４−３ 効果 以上に述べたように本発明の画像形成装置においては、
複数のレーザービームを用いた露光方法をとりながら、
コリメータレンズの焦点距離と半導体レーザーアレイ発
光部の間隔をある条件を満たすような半導体レーザーア
レイを用いることにより、補助的な光学要素を付加する
ことなく、走査器の反射面の大きさや、各レンズの有効
径を小さくでき、走査光学系あるいは画像形成装置全体
の小型化、低価格化が可能となる。

【０１８３】また、複数のレーザービームがほぼ同一の
光路をとるため、１本のレーザービームを用いた走査光
学系と同様に設計ができるため設計工数が大幅に削減で
き開発期間が短縮されると同時に、生産設備が１本のレ
ーザービームを用いる走査光学系の場合と共通に利用で
き、非常に生産性が向上する。

【０１８４】さらに、複数のレーザービームが走査光学
系を構成する各光学系に入射する際に、そのいずれにお
いても、ビーム相互の距離が最も遠い２本に間隔がレー
ザービームのコリメート直径に比べて小さければ、従前
の１本のレーザービームを用いた走査光学系をそのまま
転用できる。つまり、１本のレーザービームを用いた画
像形成装置の走査光学系に一切変更を加えることなく、
レーザービームの本数を増加させるだけで、高速の画像
形成装置を製造することができ、製品の製造上の利益は
計り知れないものがある。

【０１８５】次にレーザービームの拡がり角が小さくな
ることにより、コリメータレンズと半導体レーザーアレ
イの距離を大きく取れるため、コリメータレンズの光軸
方向の調整余裕が増し、生産性が上がると同時に、経年
劣化や使用時の温度変動の影響を受けずに一定のスポッ
ト直径で、露光が可能となり、画像品質が向上する。

【０１８６】§５ 画像形成装置の第５の実施例 ５−１ 背景技術の対比 本実施例をより良く理解するため、はじめに背景技術に
ついて述べる。

【０１８７】従来の画像形成装置の走査光学系は例えば
特開平３−２４８１１４号公報に開示されている（図４
１参照）。図４１において光源は、射出されるビームの
中心軸が、素子基板面に対し概ね平行となる端面発光半
導体レーザーアレイ４２０が用いられ、コリメータレン
ズ４０２の物体側焦平面に配置されている。コリメータ
レンズ４０２の像側焦点位置には、開口絞り４０３が設
けられている。

【０１８８】しかしながら、前述したような従来技術で
は、端面発光半導体レーザーのビーム拡がり角や、各々
の発光部の間隔が大きいため、複数のビームの断面が重
なり合う位置は、コリメータレンズの像側焦点位置のご
く近傍に限られる。特に多数のビームが一列に配置され
るとき、その両端のビームの断面が重なり合う位置は、
さらに限られた範囲となる。従って、開口絞りを配置す
る位置も、そのわずかな範囲に限られてしまい、設計上
の自由度が小さいという問題点を有している。

【０１８９】また、一般に光学系では、レンズの保持枠
を開口絞りとして用いることもあり、そうすれば、別個
に開口絞りを設ける必要がない。ところが、前述した従
来技術では、コリメータレンズの位置では複数のビーム
の断面が重なり合わないため、コリメータレンズの保持
枠を開口絞りとして用いることができないという問題点
をも有している。

【０１９０】５−２ 本発明の構成 図３８は本発明の画像形成装置の構成図である。電子写
真式プリンターの画像形成プロセスについて以下に説明
する。帯電器４５１により像担持体４０７に一様な電荷
が与えられ、走査光学系４５２で像担持体４０７上を露
光走査することにより潜像を形成する。次に現像器 ４
５３で潜像上に現像剤を付着させて顕像化し、転写器４
５４で顕像を構成する現像剤を紙等の転写材４５５上に
転写し、定着器４５６で現像剤を加熱溶融させて転写材
４５５上に定着させる。

【０１９１】図３７は本発明の実施例を示す走査光学系
の構成図である。光源は、射出されるビームの中心軸
が、素子基板４２２面に対し概ね垂直となる面発光半導
体レーザーアレイ４０１である。面発光半導体レーザー
アレイ４０１の発光部４０１ａから射出された複数のビ
ームは、コリメータレンズ４０２で平行化され、開口絞
り４０３を通過し、偏向装置である回転多面鏡４０４の
一つの偏向面４０５に入射する。回転多面鏡４０４の回
転に伴って反射ビームが偏向走査され、結像レンズ４０
６を通過して、像担持体４０７上に結像される。

【０１９２】なお、発光部４０１ａは、制御装置４６０
により個別にその点灯および光量が制御される。

【０１９３】ところで、一般に端面発光、面発光に関わ
らず、半導体レーザーからの出力ビームの拡がり角は、
発光部ごとにある程度ばらつきがあり、コリメータレン
ズ４０２で平行化されたビーム径もばらつく。しかしな
がら、複数のビームの断面が概ね重なり合う位置に開口
絞り４０３を設け、開口絞り４０３の径を平行ビーム径
とほぼ同等かあるいはそれより小さく設定すれば、開口
絞り４０３通過後の複数の平行ビーム径は均一になる。
その結果、像担持体４０７上に結像されるスポット径も
均一になり、安定した良好な印字品質が得られ、装置ご
との印字品質の差もないものとなる。ここで、ビーム拡
がり角およびその径とは、ビーム断面の強度分布のガウ
ス分布を成しているものとし、それぞれ中心強度の１／
２となる角度の全角、および中心強度の１／ｅ^２となる
位置を表す直径のことである。

【０１９４】開口絞りによりビーム径が均一化される効
果について説明する。レーザービームを開口絞りで絞る
と、波動光学としての性質である回折が起こる。開口絞
りの中心と入射ビームの中心が一致している場合、回折
を考慮した像担持体上の結像スポット直径ｄ_０は、

【数１５】 で表される。ここでｋは定数、λはレーザービームの波
長、ｆは結像レンズの焦点距離、Ｄは開口絞りの直径で
ある。さらに、開口絞りへ入射するビームの直径ｄと開
口絞りの直径Ｄとの比を、裁断比Ｔ＝ｄ／Ｄとすると、
定数ｋは、

【数１６】 により計算される（「レーザ＆オプティクスガイドII」
日本メレスグリオ株式会社）。

【０１９５】一例として、開口絞りの直径Ｄを１とし、
入射ビームの直径ｄが１を中心に±２０％のばらつきを
持っている場合、結像スポットの直径のばらつきは、＋
５．９％〜−３．１％に抑えられる。このように、開口
絞りはビーム径のばらつきに対して、結像スポット径の
ばらつきを小さく抑える効果がある。

【０１９６】開口絞りを、光路上の複数のビームの断面
の少なくとも一部が重なり合う位置であって、しかも開
口絞りを通過した後の複数のビームのうち、パワーが最
大であるビームについて、そのパワーを１としたとき
に、その他全てのビームのパワーが各々０．９以上とな
る位置に配置すれば、通過後のビームのパワーのばらつ
きが１０％以下に抑えられる。この程度のばらつきであ
ると、印字の濃度むらのない良好な印字品質が得られ
る。

【０１９７】ここで、図３９に示すような系で、上記の
条件を満足する開口絞り４０３の位置について具体的に
説明する。ここで図３９（ａ）は走査光学系の側面図。
図３９（ｂ）は開口絞り４０３の位置における断面図で
ある。面発光型半導体レーザーアレイ４０１は、その特
性上、拡がり角を１０度以下で発光部の間隔を０．０５
ｍｍ以下にすることが可能である。図３９において、発
光部Ａ４１０、発光部Ｂ４１１の間隔Δを０．０５ｍｍ
とし、発光部Ａ４１０を光学系の光軸４１２上に置く。
各々の発光部４１０、４１１から射出されたビームを、
それぞれビームＡ４１３、ビームＢ４１４とする。各々
の射出ビームの拡がり角θは共に１０度であり、コリメ
ータレンズ４０２の焦点距離ｆｃを１０ｍｍ、コリメー
タレンズ４０２から回転多面鏡の偏向面４０５までの距
離ｈを１００ｍｍとする。この場合、ビームの直径ｄは
３．０ｍｍとなる。開口絞り４０３の中心は光軸４１２
上にあり、その直径Ｄはビーム直径ｄと等しいものとす
る。

【０１９８】レーザービームの断面強度分布がガウス分
布をなしているとすると、断面強度Ｉは、

【数１７】 で表される。ここで、Ｐはビーム全体のパワー、ｗはビ
ームの半径、ｘはビーム中心からの距離である。ビーム
Ａ４１３が開口絞り４０３を通過した後のパワーは、上
式を、

【数１８】 式（１５）のように積分することにより求められ、その
値は通過前のパワーＰの８６．５％である。従って、ビ
ームＢ４１４については、開口絞り４０３通過後のパワ
ーは通過前のパワーに比して、 ８６．５×０．９＝７７．９（％） 以上でなければならない。次に、ビームＢ４１４が開口
絞り４０３を通過した後のパワーを求める。開口絞り４
０３の面における、ビームＢ４１４の中心軸と光軸４１
２との距離をｔとすると、開口絞り４０３通過直前の断
面強度Ｉは円筒座標系を用いて、

【数１９】 と表される。ここで、図３９（ｂ）に示すようにｒは光
軸４１２から開口絞り４０３上の任意の点Ａまでの距
離、φは光軸４１２とビームＢ４１４の中心軸４１４ａ
とが作る平面Ｂと、光軸４１２と点Ａとを結んだ線との
なす角である。開口絞り３通過後のビームＢ１４のパワ
ーは上式を

【数２０】 で積分することで求められ、ｔとビーム直径ｄとの比が
０．２００のとき、開口絞り４０３通過後のパワーは通
過前のパワーＰに比して７７．９％となり、先の値と同
じとなる。つまり、ｔ／ｄが０．２００以下となる位置
に開口絞り４０３を置けば、開口絞り４０３通過後のビ
ームＡ４１３、ビームＢ４１４のパワーの差は１０％以
下となる。開口絞り４０３がコリメータレンズ４０２の
位置、あるいは回転多面鏡の偏向面４０５の位置に置か
れたとすると、ｔの距離はそれぞれ０．０５ｍｍ、０．
４５ｍｍであり、ｔ／ｄはそれぞれ０．０１７、０．１
５となり、いずれも０．２００より小さい。従って、開
口絞り４０３はコリメータレンズ４０２と回転多面鏡の
偏向面４０５との間の任意の位置に置くことができ、設
計上の自由度を大きくとることができる。また、ビーム
を一列に配置し数を増加させたときでも、コリメータレ
ンズ４０２の位置に開口絞り４０３を設定することがで
きる。コリメータレンズ４０２の位置に開口絞り４０３
を配置することが可能なので、コリメータレンズ４０２
の保持枠を開口絞りとして用いればよく、別個に開口絞
りを設ける必要がないため、走査光学系の構成要素を削
減することができる。

【０１９９】なお、この実施例では、開口絞りをコリメ
ータレンズと回転多面鏡との間に設けたが、上記の条件
を満足させる位置ならば、面発光半導体レーザーアレイ
とコリメータレンズとの間に設けてもよい。また、光源
と回転多面鏡との間に設ける光学系は、ビームを平行化
させるためのコリメータレンズに限らなくてもよい。

【０２００】図４０は他の実施例を示す半導体レーザー
から回転多面鏡までの部分の構成図である。開口絞り４
０３は、複数のビームの中心軸が光軸４１２と交差する
位置に設けられている。

【０２０１】このような構成によると、開口絞り４０３
の面では複数のビームの中心軸が完全に一致するため、
先の実施例と比較して、さらに結像スポット径の均一
性、および結像スポットのパワーの均一性が高くなる。
結像スポットのこれらの諸特性に関して、より高い特性
が要求される場合に、この構成を採用すればよい。な
お、この実施例でも、光源と回転多面鏡との間に設ける
光学系は、ビームを平行化させるためのコリメータレン
ズに限らなくてもよい。

【０２０２】５−３ 効果 以上説明したように、本発明によれば、面発光半導体レ
ーザーアレイと偏向器との間の光路上の、複数のビーム
断面が概ね重なり合う位置に開口絞りを設けることによ
り、ビーム拡がり角がばらついても、結像スポット径を
均一にすることができ、安定した良好な印字品質が得ら
れるという効果を有する。また、半導体レーザーアレイ
と偏向器の間の光路上の、広い範囲の任意の位置に開口
絞りを設けることができ、あるいは、コリメータレンズ
の保持枠を開口絞りとして用いることも可能となり、設
計上の自由度も大きくなるという効果をも有する。

【０２０３】§６ 画像形成装置の第６の実施例 ６−１ 背景技術との対比 本実施例をより良く理解するため、はじめに背景技術に
ついて述べる。

【０２０４】従来、半導体レーザーアレイを用いた画像
形成装置の走査光学系は、例えば特開平３−２４８１１
４号公報に開示されており、図４３のような構成であ
る。半導体レーザーアレイ５０１は、コリメータレンズ
５０２の物体側焦平面に配置されている。コリメータレ
ンズ５０２の像側焦点位置には、開口絞り５０３が設け
られている。

【０２０５】しかしながら、前述したような従来技術で
は、開口絞りを配置する位置が、コリメータレンズの像
側焦点位置のみに限られているので、設計上の自由度が
小さく、また、一般に光学系では、レンズの保持枠を開
口絞りとして用いることがあるが、従来技術ではそのよ
うな構成にすることもできないという問題点を有してい
る。

【０２０６】６−２ 本発明の構成 図４８は本発明による画像形成装置の構成図であり、そ
の画像形成プロセスについて説明する。帯電器５５１に
より像担持体５０７に一様な電荷が与えられ、走査光学
系５５２で像担持体５０７上を露光走査することにより
潜像を形成し、現像器５５３で潜像上に現像剤を付着さ
せて顕像化する。次に転写器５５４で顕像を構成する現
像剤を紙等の転写材５５５上に転写し、定着器５５６で
現像剤を加熱溶融させて転写材５５５上に定着させる。

【０２０７】図４２は本発明の実施例を示す走査光学系
の構成図である。半導体レーザーアレイ５０１から射出
された複数のビームは、コリメータレンズ５０２で平行
化され、開口絞り５０３を通過し、偏向装置である回転
多面鏡５０４の一つの偏向面５０５に入射する。回転多
面鏡５０４の回転に伴って反射ビームが偏向走査され、
結像レンズ５０６を通過して、像担持体５０７上に結像
される。

【０２０８】図４２および図４９において、半導体レー
ザーアレイ５０１と偏向器５０４との間の光路上に開口
絞り５０３が設けられ、コリメータレンズ５０２の焦点
距離をｆ、コリメータレンズ５０２の偏向器５０４側の
焦点と開口絞り５０３との間隔をｓ、コリメータレンズ
５０２の光軸から最も離れた位置に配置された発光部と
光軸との間隔をｔ、開口絞り５０３の直径をＤ、平行ビ
ームの直径をｄとすると、

【数２１】 となっている。

【０２０９】また式（１８）、（１９）の代わりに、

【数２２】 なる条件を満足していても良い。

【０２１０】一般に半導体レーザー５０１からの出力ビ
ームの拡がり角は、発光部ごとにある程度ばらつきがあ
り、コリメータレンズ５０２で平行化されたビーム径も
ばらつく。しかしながら、複数のビームの断面が概ね重
なり合う位置に開口絞り５０３を設け、開口絞り５０３
の径を平行ビーム径ｄとほぼ同等かあるいはそれより小
さく設定すれば、開口絞り５０３通過後の複数の平行ビ
ーム径ｄは均一になる。その結果、像担持体５０５上に
結像されるスポット径も均一となり、安定した良好な印
字品質が得られ、装置ごとの印字品質の差もないものと
なる。ここで、ビーム拡がり角およびその径とは、ビー
ム断面の強度分布がガウス分布を成しているものとし、
それぞれ中心強度の１／２となる角度の全角、および中
心強度の１／ｅ^２ となる位置を表す直径のことであ
る。

【０２１１】開口絞り５０３によりビーム径が均一化さ
れる効果について説明する。レーザービームを開口絞り
５０３で絞ると、波動光学としての性質である回析が起
こる。開口絞り５０３の中心と入射ビームの中心が一致
している場合、回析を考慮した像担持体５０５上の結像
スポット直径ｄ_０ は、

【数２３】 で表わされる。

【０２１２】ここでｋは定数、λはレーザービームの波
長、ｆ_０ は結像レンズの焦点距離、Ｄは開口絞りの直
径である。さらに、開口絞りへ入射するビームの直径ｄ
と開口絞りの直径Ｄとの比を、裁断比Ｔ＝ｄ／Ｄとする
と、定数ｋは、

【数２４】 により計算される（「レーザ＆オプティクスガイドII」
日本メレスグリオ株式会社）。

【０２１３】一例として、開口絞り５０３の直径Ｄを１
とし、入射ビームの直径ｄが１を中心に±２０％のばら
つきを持っている場合、結像スポットの直径のばらつき
は、＋５．９％〜−３．１％に抑えられる。このよう
に、開口絞り５０３はビーム径のばらつきに対して、結
像スポット径のばらつきを小さく抑える効果がある。

【０２１４】コリメータレンズ５０２により平行化され
たビーム断面の強度分布は、概ねガウス分布をなしてお
り、図４４に示すように、平行ビームが開口絞り５０３
を通過するとビームの周辺部がけられるため、通過前に
比べて通過後のビームのパワーは低下する。図４５のよ
うに、開口絞り５０３をコリメータレンズ５０２の偏向
器側焦点に配置すれば、開口絞り５０３を通過する複数
のビームの中心軸は全て一致するため、各々のビームに
ついて、開口絞り５０３を通過することによるパワーの
低下率は等しい。しかしながら、開口絞り５０３を配置
しうる位置が、コリメータレンズ５０２の偏向器側焦点
の位置のみに限られると、設計上の自由度は小さいもの
となってしまう。

【０２１５】図４６に示すように、開口絞り５０３をコ
リメータレンズ５０２の偏向器側焦点からずれた位置に
配置すると、開口絞り５０３を通過する複数のビームの
中心軸はお互いにずれることになり、コリメータレンズ
の光軸５１０に沿ったビーム５１１ａと、光軸５１０に
対して傾きを持ったビーム５１１ｂとでは、開口絞り５
０３を通過する際のけられ方が異なる。その様子を示し
たものが図 ４７である。図４７（ａ）はビーム５１１
ａを、図４７（ｂ）はビーム５１１ｂを各々示してお
り、それぞれビームの断面強度分布が開口絞りによりけ
られる部分を斜線部で示してある。開口絞り５０３通過
後のパワーはビームごとに差があり、ビーム５１１ｂに
比べてビーム５１１ａのパワーの方が大きい。その差が
ある程度以上大きくなると、印字したときに濃度むらと
なって現れてしまう。しかしながら、開口絞り通過後の
パワーにばらつきがあっても、ある程度の範囲内であれ
ば、実質的に良好な印字品質を得ることができる。従っ
て、その許容範囲に対応した、開口絞りを配置しうる許
容範囲も存在する。

【０２１６】式（１８）に示す条件を満足させると、開
口絞り５０３通過後のビームのパワーのばらつきは２０
％以下に抑えられる。ただし式（１８）の条件は近似式
であり、式（１９）の条件の範囲内で成立する。また、
式（２０）の条件を満足させると、開口絞り５０３通過
後のビームのパワーのばらつきは５％以下に抑えられ
る。ただし式（２０）の条件は近似式であり、式（２
１）の範囲内で成立する。

【０２１７】本発明人が行った実験によれば、画像形成
装置で文字や線のみの印字を行う場合には、結像スポッ
トのパワーのばらつきが約２０％以下であると良好な印
字が得られ、それよりばらつきが大きいと印字品質が悪
化する。また、グラフィック出力などで中間調のパター
ンを印字したり、細かい網点などを印字する場合には、
結像スポットのパワーのばらつきが濃度むらとなって現
れやすく、良好な印字品質を得るためには、そのばらつ
きを約５％以下にする必要がある。従って、式（１８）
の条件および式（１９）の条件は文字や線のみの印字を
用途とする画像形成装置に適した条件であり、式（２
０）の条件および式（２１）の条件は文字の印字に加
え、中間調や網点などの印字をも用途とする画像形成装
置に適した条件である。

【０２１８】上記の各条件によると、半導体レーザーア
レイ５１１と偏向装置５０４の間の光路上の、広い範囲
の任意の位置に開口絞り５０３を設けることができ、設
計上の自由度が大きくなる。あるいは、コリメータレン
ズ５０２の保持枠を開口絞りとして用いることも可能と
なり、そうすれば別個に開口絞りを設ける必要がなく、
走査光学系の構成要素を削減することができる。

【０２１９】次に一例として図４９に示すような系で、
前記の各条件を満足する開口絞り５０３の位置について
具体的に計算する。半導体レーザーアレイ５０１とし
て、面発光半導体レーザーアレイを用いた場合を考え
る。面発光半導体レーザーとは、射出するビームの中心
軸が、素子基板面に対して概ね垂直となる半導体レーザ
ーである。面発光半導体レーザーアレイ５０１は、その
特性上、拡がり角を１０度以下に、発光部の間隔を０．
０５ｍｍ以下にすることが可能である。そこで、２個の
発光部からなる半導体レーザーアレイ５０１を考え、発
光部５１２ａ、発光部５１２ｂの間隔ｔを０．０５ｍｍ
とし、発光部５１２ａをコリメータレンズ５０２の光軸
５１０上に置く。なお、これら発光部５１２ａ，５１２
ｂの点灯および光量は、制御装置５６０により制御され
る（図４２）。各々の発光部から射出されたビームを、
それぞれビーム５１１ａ、ビーム５１１ｂとする。各々
の射出ビームの拡がり角θを共に１０度とし、コリメー
タレンズ５０２の焦点距離ｆを１０ｍｍ、コリメータレ
ンズ５０２から回転多面鏡の偏向面５０５までの距離ｈ
を５０ｍｍとする。この場合、ビームの直径ｄは３．０
ｍｍとなる。開口絞り５０３の中心は光軸５１０上にあ
り、その直径Ｄはビーム直径ｄと等しいものとする。

【０２２０】Ｄ／ｄ＝１であるため、式（１９）の条件
および式（２１）の条件は共に満足される。式（１８）
の条件によるとｓ≦５８ｍｍとなり、開口絞り５０３は
コリメータレンズ５０２と回転多面鏡の偏向面５０５と
の間の任意の位置に置くことができる。また、式（２
０）の条件によるとｓ≦２８ｍｍとなり、開口絞り５０
３はコリメータレンズ５０２と、コリメータレンズ５０
２の偏向面５０５側焦点から偏向面５０５側に２８ｍｍ
の位置との間の任意の位置に置くことができる。また、
発光部を一列に配置し数を増加させ、ｔが増加したとき
でも、式（１８）および式（１９）の条件のもとにおい
ては、発光部が１２個以内であれば、開口絞り５０３を
設定できる。また、式（２０）および式（２１）の条件
のもとにおいては、発光部が６個以内であれば、コリメ
ータレンズ５０２の位置に開口絞り５０３を設定するこ
とができる。コリメータレンズ５０２の位置に開口絞り
５０３を配置することが可能ならば、コリメータレンズ
５０２の保持枠を開口絞りとして用いることもでき、そ
うすれば別個に開口絞りを設ける必要がないため、走査
光学系の構成要素を削減することができる。

【０２２１】６−３ 効果 以上説明したように、本発明によれば、半導体レーザー
アレイと偏向器との間の光路上に開口絞りが設けられ、
式（１８）の条件および式（１９）の条件を満足するこ
とにより、ビーム拡がり角がばらついても、結像スポッ
ト径を均一にすることができ、安定した良好な印字品質
が得られるという効果を有する。また、文字や線の印字
品質を良好に保ちつつ、半導体レーザーアレイと偏向器
の間の光路上の、広い範囲の任意の位置に開口絞りを設
けることができ、あるいは、コリメータレンズの保持枠
を開口絞りとして用いることも可能となり、設計上の自
由度も大きくなるという効果をも有する。

【０２２２】また、半導体レーザーアレイと偏向器との
間の光路上に開口絞りが設けられ、式（２０）の条件お
よび式（２１）の各条件を満足することにより、ビーム
拡がり角がばらついても、結像スポット径を均一にする
ことができ、安定した良好な印字品質が得られるという
効果を有する。また、文字の印字に加え、中間調や網点
などの印字品質をも良好に保ちつつ、半導体レーザーア
レイと偏向器の間の光路上の、広い範囲の任意の位置に
開口絞りを設けることができ、あるいは、コリメータレ
ンズの保持枠を開口絞りとして用いることも可能とな
り、設計上の自由度も大きくなるという効果をも有す
る。

【０２２３】＜産業上の利用可能性＞本発明による画像
形成装置は、電子写真プロセスにより紙上に高速で印刷
を施すことができる。このような画像形成装置は、コン
ピュータ、ファクシミリ、多機能複写機等の出力装置と
して広く用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像形成装置の第１の実施例を示
すレーザー走査光学系の概略図。

【図２】画像形成装置を示す側面図。

【図３】面発光型半導体レーザーアレイの光共振器の断
面図。

【図４】位相同期の面発光型半導体レーザーアレイの発
光部を示す斜視図。

【図５】走査線に対するスポット位置の関係を示す配置
図。

【図６】位相同期の面発光型半導体レーザーアレイの発
光部の光共振器の配置図。

【図７】一般的な端面発光型半導体レーザーアレイの概
念図。

【図８】一般的なレーザ走査光学系の光路断面図。

【図９】走査線に対するスポット位置の関係を示す配置
図。

【図１０】一般的な金属ミラーのＰ偏向およびＳ偏向の
反射率を示す説明図。

【図１１】レーザービームのコリメート径の調整方法を
示す概略図。

【図１２】本発明による画像形成装置の第２の実施例を
示すレーザー走査光学系の概略図。

【図１３】画像形成装置を示す側面図。

【図１４】面発光型半導体レーザーの光共振器の断面
図。

【図１５】位相同期の面発光型半導体レーザーアレイの
発光部を示す斜視図。

【図１６】位相同期の面発光型半導体レーザーアレイの
発光部の光共振器の配置図。

【図１７】一般的なレーザ走査光学系の走査線と直角方
向の光軸断面図。

【図１８】一般的な半導体レーザーの概略図。

【図１９】一般的な金属ミラーのＰ偏向およびＳ偏向の
反射率を示す説明図。

【図２０】本発明による画像形成装置の第３の実施例を
示すレーザ走査光学系の概略図。

【図２１】画像形成装置を示す側面図。

【図２２】走査面内での光路断面図。

【図２３】面発光型半導体レーザーの光共振器の断面
図。

【図２４】走査線に対するスポット位置の関係を示す配
置図。

【図２５】ビーム偏向装置の平面図。

【図２６】一般的な回転多面鏡を用いたビーム偏向装置
の作動図。

【図２７】一般的なレーザービーム走査光学系の光路断
面図。

【図２８】一般的な端面発光型半導体レーザーの概略
図。

【図２９】本発明による画像形成装置の第４の実施例を
示すレーザー走査光学系の概略図。

【図３０】画像形成装置を示す側面図。

【図３１】面発光型半導体レーザーの光共振器の断面
図。

【図３２】走査線に対するスポット位置の関係を示す配
置図。

【図３３】一般的なレーザービーム走査光学系の光路断
面図。

【図３４】一般的なマルチビーム走査方式における光路
断面図。

【図３５】一般的な端面発光型半導体レーザーの概略
図。

【図３６】一般的な倒れ補正レンズを含む光路断面図。

【図３７】本発明による画像形成装置の第５の実施例を
示すレーザー走査光学系の概略図。

【図３８】画像形成装置を示す側面図。

【図３９】走査光学系における光源付近の構成図。

【図４０】他の実施例を示す走査光学系における光源付
近の構成図。

【図４１】一般の走査光学系における光源付近の構成
図。

【図４２】本発明による画像形成装置の第６の実施例を
示すレーザー走査光学系の概略図。

【図４３】一般の走査光学系における光源付近の構成
図。

【図４４】開口絞りによってビームがけられることを示
す説明図。

【図４５】コリメータレンズの焦点位置に開口絞りを設
けた場合の光線図。

【図４６】コリメータレンズの焦点位置からはずれた位
置に開口絞りを設けた場合の光線図。

【図４７】ビーム断面強度分布がけられる様子を示す
図。

【図４８】画像形成装置を示す側面図。

【図４９】走査光学系における光源付近の構成図。

【符号の説明】

３ 偏光装置 ５ 像坦持体 ２１ 半導体レーザーアレイ ２１ａ 発光部 ２２ 素子基板 ５２ 帯電器 ５３ レーザービーム走査装置 １０５ 像坦持体 １２１ 半導体レーザー １２１ａ 発光部 １２２ 素子基板 １５２ 帯電器 １５３ レーザービーム走査装置 １５５ 現像器 ２０５ 像坦持体 ２０２ コリメータレンズ ２０４ 走査レンズ ２１８ 偏光装置 ２２１ 半導体レーザーアレイ ２５３ レーザービーム走査装置 ２５５ 現像器 ３０２ コリメータレンズ ３０５ 像坦持体 ３４１ 半導体レーザーアレイ ３４１ａ 発光部 ３５３ レーザービーム走査装置 ３５５ 現像器 ４０１ 半導体レーザーアレイ ４０１ａ 発光部 ４０４ 偏光装置 ４０７ 像坦持体 ４２２ 素子基板 ４５１ 帯電器 ４５３ 現像器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 1/113 Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｄ 1/29 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ａ (31)優先権主張番号 特願平4−33413 (32)優先日 平成４年２月20日(1992．2．20) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平4−81044 (32)優先日 平成４年４月２日(1992．4．2) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平4−81045 (32)優先日 平成４年４月２日(1992．4．2) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平4−81047 (32)優先日 平成４年４月２日(1992．4．2) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平4−81048 (32)優先日 平成４年４月２日(1992．4．2) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 高 田 球 長野県諏訪市大和三丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−226220（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−54981（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−78281（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−248114（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−44085（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−17583（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−66131（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−56316（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−53725（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 26/10 B41J 2/44

Claims (30)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面に静電潜像形成される像担持体（５）
   と、この像担持体（５）の表面を帯電させる帯電器（５
   ２）と、帯電した前記像担持体（５）の表面に対して複
   数のレーザービームを走査するレーザービーム走査装置
   （５３）と、レーザービームが走査された前記像担持体
   （５）の表面に現像剤を付着させる現像器（５５）とを
   備え、前記レーザービーム走査装置（５３）は素子基板
   （２２）上にレーザービームの発光部（２１ａ）が複数
   形成された半導体レーザーアレイ（２１）と、前記発光
   部（２１ａ）からのレーザービームを前記像担持体
   （５）の表面へ偏向させる偏向装置（３）とを有し、前
   記発光部（２１ａ）は前記半導体レーザーアレイ（２
   １）表面に２次元状に配置されるとともに、各発光部
   （２１ａ）は個別にその点灯および光量が制御可能であ
   り、 半導体レーザーアレイの発光部は、素子基板面に対し略
   垂直な光軸を有し、 各発光部はレーザビームを射出する射出窓を有し、射出
   窓の形状は楕円断面ビームを形成するよう定められてい
   ることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】半導体レーザーアレイの発光部（２１ａ）
   は、素子基板（２２）面上に配置された反射率の異なる
   一対の反射鏡（２３，２８）と、これら一対の反射鏡
   （２３，２８）の間に配置されるととも柱状のクラッド
   層（２６）を含む多層の半導体層とを有する光共振器
   と、前記柱状のクラッド層（２６）の周囲に埋め込まれ
   たII−VI族化合物半導体エピタキシャル層（３２）とを
   備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】II−VI族化合物半導体エピタキシャル層
   （３２）は、II族元素であるＺｎ、Ｃｄ、Ｈｇと、VI族
   元素であるＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅとを２元素、３元素また
   は４元素組み合わせた半導体エピタキシャル層であるこ
   とを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】II−VI族化合物半導体エピタキシャル層
   （３２）の格子定数が、半導体層（２４，２５，２６）
   の格子定数と一致していることを特徴とする請求項２記
   載の画像形成装置。
5. 【請求項５】柱状に形成されたクラッド層（２６）は半
   導体層に設けられた分離溝により形成され、II−VI族化
   合物半導体エピタキシャル層（３２）は前記分離溝内に
   埋め込み形成されるとともに、多層の半導体層は前記分
   離溝下方に配置された活性層（２５）を有し、これによ
   り各光共振器での光の位相が同期していることを特徴と
   する請求項２記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】半導体レーザーアレイ（２１）の発光部
   （２１ａ）からのレーザービームの拡がり角が半値全角
   で２０度以内であることを特徴とする請求項１記載の画
   像形成装置。
7. 【請求項７】半導体レーザーアレイ（２１）の発光部
   （２１ａ）から射出されるレーザービームが、平行化さ
   れることなく偏向装置に入射することを特徴とする請求
   項１記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】素子基板上にレーザービームの発光部（２
   １ａ）が複数形成された半導体レーザーアレイ（２１）
   と、前記発光部（２１ａ）からのレーザービームを偏向
   させる偏向装置（３）とを有し、前記発光部（２１ａ）
   は前記半導体アレイ（２１）表面に２次元状に配置され
   るとともに、各発光部（２１ａ）は個別にその点灯およ
   び光量が制御可能となっており、 半導体レーザーアレイの発光部は、素子基板面に対し略
   垂直な光軸を有し、 各発光部はレーザビームを射出する射出窓を有し、射出
   窓の形状は楕円断面ビームを形成するよう定められてい
   ることを特徴とするレーザービーム走査装置。
9. 【請求項９】表面に静電潜像が形成される像担持体（１
   ０５）と、この像担持体（１０５）の表面を帯電させる
   帯電器（１５２）と、帯電した前記像担持体（１０５）
   の表面に対してレーザービームを走査するレーザービー
   ム走査装置（１５３）と、レーザービームが走査された
   前記像担持体（１０５）の表面に現像剤を付着させる現
   像器（１５５）とを備え、前記レーザービーム走査装置
   （１５３）は素子基板（１２２）上にレーザービームの
   発光部（１２１ａ）が形成された半導体レーザー（１２
   １）と、前記発光部（１２１ａ）からのレーザービーム
   を前記像担持体の表面へ偏向させる偏向装置（１０３）
   とを有し、前記発光部（１２１ａ）は前記素子基板（１
   ２２）面に対し略垂直な光軸を有し、発光部はレーザビ
   ームを射出する射出窓を有し、射出窓の形状は楕円断面
   ビームを形成するよう定められていることを特徴とする
   画像形成装置。
10. 【請求項１０】半導体レーザーの発光部（１２１ａ）
    は、素子基板（１２２）面上に配置された反射率の異な
    る一対の反射鏡（１２３，１２８）と、これら一対の反
    射鏡の間に配置されるととも柱状のクラッド層（１２
    ６）を含む多層の半導体層とを有する光共振器と、前記
    柱状のクラッド層（１２６）の周囲に埋め込まれたII−
    VI族化合物半導体エピタキシャル層（１３２）とを備え
    たことを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
11. 【請求項１１】II−VI族化合物半導体エピタキシャル層
    （１３２）は、II族元素であるＺｎ、Ｃｄ、Ｈｇと、VI
    族元素であるＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅとを２元素、３元素ま
    たは４元素組み合わせた半導体エピタキシャル層である
    ことを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
12. 【請求項１２】II−VI族化合物半導体エピタキシャル層
    （１３２）の格子定数が、半導体層（１２４，１２５，
    １２６）の格子定数と一致していることを特徴とする請
    求項１０記載の画像形成装置。
13. 【請求項１３】柱状に形成されたクラッド層（１２６）
    は半導体層に設けられた分離溝により形成され、II−VI
    族化合物半導体エピタキシャル層（１３２）は前記分離
    溝内に埋め込み形成されるとともに、多層の半導体層は
    前記分離溝下方に配置された活性層（１２５）を有し、
    これにより各光共振器での光の位相が同期していること
    を特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
14. 【請求項１４】半導体レーザー（１２１）の発光部（１
    ２１ａ）から射出されるレーザービームの拡がり角が半
    値全角で２０度以内であることを特徴とする請求項９記
    載の画像形成装置。
15. 【請求項１５】半導体レーザー（１２１）の発光部（１
    ２１ａ）から射出されるレーザービームが、平行化され
    ることなく偏向装置（１０３）に入射することを特徴と
    する請求項９記載の画像形成装置。
16. 【請求項１６】素子基板（１２２）上にレーザービーム
    の発光部（１２１ａ）が形成された半導体レーザー（１
    ２１）と、前記発光部（１２１ａ）からのレーザービー
    ムを偏向させる偏向装置（１０３）とを有し、前記発光
    部（１２１ａ）は前記素子基板（１２２）面に対し略垂
    直な光軸を有し、発光部はレーザビームを射出する射出
    窓を有し、射出窓の形状は楕円断面ビームを形成するよ
    う定められていることを特徴とするレーザービーム走査
    装置。
17. 【請求項１７】表面に静電潜像が形成される像担持体
    （２０５）と、この像担持体の表面を帯電させる帯電器
    （２５２）と、帯電した像担持体の表面に対して複数の
    レーザービームを走査するレーザービーム走査装置（２
    ５３）と、レーザービームが走査された像担持体の表面
    に現像剤を付着させる現像器（２５５）とを備え、前記
    レーザービーム走査装置（２５３）は複数のレーザービ
    ームを射出する半導体レーザーアレイ（２２１）と、前
    記複数のレーザービームの各々を平行化するコリメータ
    レンズ（２０２）と、前記コリメーターレンズ（２０
    ２）で平行化された複数のレーザービームの方向を周期
    的に偏向する偏向装置（２１８）と、前記偏向装置（２
    １８）によって偏向されたレーザービームを前記像担持
    体（２０５）上に結像させる走査レンズ（２０４）とを
    有し、前記偏向装置（２１８）は１つの反射面を有する
    回転鏡であり、 半導体レーザーアレイ（２２１）は、素子基板上に２次
    元状に配置された複数の発光部（２２１ａ）を有し、各
    発光部は、素子基板面に対し略垂直な光軸を有するよう
    なレーザービームを射出するとともに、前記各発光部
    （２２１ａ）は別個にその点灯及び光量を制御可能であ
    り、各発光部はレーザビームを射出する射出窓を有し、
    射出窓の形状は楕円断面ビームを形成するよう定められ
    ていることを特徴とする画像形成装置。
18. 【請求項１８】走査レンズ（２０４）及びコリメータレ
    ンズ（２０２）は、その光軸を含む全ての面内において
    等方的な光学的特性を有することを特徴とする請求項１
    ７記載の画像形成装置。
19. 【請求項１９】回転鏡（２１８）の反射面は、回転鏡
    （２１８）の回転軸を幾何学的に含む形で置かれ、前記
    複数のレーザービームの内の少なくとも１つ、もしくは
    複数のビームの中心軸が、前記反射面上の前記回転軸位
    置近傍で前記反射面に反射され偏向されることを特徴と
    する請求項１７記載の画像形成装置。
20. 【請求項２０】像担持体（２０５）上に走査レンズ（２
    ０４）によって結像される結像スポット（２０６）が、
    おおむね走査方向に短軸を有する楕円または長円であ
    り、かつ前記半導体レーザーアレイから射出されるレー
    ザービームの拡がり角の走査方向とその直交方向の比
    が、前記結像スポット（２０６）の長径と短径の比の逆
    数であることを特徴とする請求項１７記載の画像形成装
    置。
21. 【請求項２１】複数のレーザービームを射出する半導体
    レーザーアレイ（２２１）と、前記複数のレーザービー
    ムの各々を平行化するコリメータレンズ（２０２）と、
    前記コリメーターレンズで平行化された複数のレーザー
    ビームの方向を周期的に偏向する偏向装置（２１８）
    と、前記偏向装置（２１８）によって偏向されたレーザ
    ービームを像担持体（２０５）上に結像させる走査レン
    ズ（２０４）とを有し、前記偏向装置（２１８）は１つ
    の反射面を有する回転鏡であり、半導体レーザーアレイ
    （２２１）は、素子基板上に２次元状に配置された複数
    の発光部（２２１ａ）を有し、各発光部は、素子基板面
    に対し略垂直な光軸を有するようなレーザビームを射出
    するとともに、前記各発光部（２２１ａ）は別個にその
    点灯および光量が制御可能であり、各発光部はレーザビ
    ームを射出する射出窓を有し、射出窓の形状は楕円断面
    ビームを形成するよう定められていることを特徴とする
    レーザービーム走査装置。
22. 【請求項２２】表面に静電潜像が形成される像担持体
    （３０５）と、この像担持体の表面を帯電させる帯電器
    （３５２）と、帯電した像担持体の表面に対して複数の
    レーザービームを走査するレーザービーム走査装置（３
    ５３）と、レーザービームが走査された像担持体（３０
    ５）の表面に現像剤を付着させる現像器（３５５）とを
    備え、前記レーザービーム走査装置（３５３）はレーザ
    ービームを射出する発光部（３４１ａ）を複数有する半
    導体レーザーアレイ（３４１）と、前記複数のレーザー
    ビームの各々を平行化するコリメータレンズ（３０２）
    と、前記コリメーターレンズ（３０２）でコリメートさ
    れた複数のレーザービームの方向を周期的に偏向する偏
    向装置（３０３）と、前記偏向装置（３０３）によって
    偏向されたレーザービームを前記像担持体（３０５）上
    に結像させる走査レンズ（３０４）とを有し、前記コリ
    メータレンズ（３０２）の焦点距離をｆｃ、前記半導体
    レーザーアレイ（３４１）上の複数の発光部（３４１
    ａ）うち、相互の距離の最も遠い２つの発光部の間隔を
    δｍａｘとすると、 ｆｃ／δｍａｘ ＞ ２５ であり、半導体レーザーアレイ（３４１）の発光部（３
    ４１ａ）は、素子基板（３２２）上において２次元状に
    配列され、各発光部（３４１ａ）は前記素子基板面に対
    し略垂直な光軸を有するようなレーザービームを射出す
    るとともに、個別にその点灯及び光量が制御可能であ
    り、各発光部はレーザビームを射出する射出窓を有し、
    射出窓の形状は楕円断面ビームを形成するよう定められ
    ていることを特徴とする画像形成装置。
23. 【請求項２３】コリメータレンズ（３０２）の焦点距離
    をｆｃ、半導体レーザーアレイ（３４１）上の複数の発
    光部（３４１ａ）のうち、相互の距離の最も遠い２つの
    発光部の間隔をδｍａｘとすると、 ｆｃ／δｍａｘ ＞ ５０ であることを特徴する請求項２２記載の画像形成装置。
24. 【請求項２４】偏向装置（３０３）は、複数の鏡面が正
    多角柱状に配置された回転多面鏡であることを特徴する
    請求項２２記載の画像形成装置。
25. 【請求項２５】回転多面鏡（３０３）の回転軸に対する
    各反射面の相互の倒れ角の差による走査線の副走査方向
    のずれを光学的に補正する倒れ補正光学系（３０７，３
    ０７′）が、半導体レーザーアレイ（３４１）から像担
    持体（３０５）にいたる光路上に設けられていることを
    特徴とする請求項２４記載の画像形成装置。
26. 【請求項２６】レーザービームを射出する発光部（３４
    １ａ）を複数有する半導体レーザーアレイ（３４１）
    と、前記複数のレーザービームの各々を平行化するコリ
    メータレンズ（３０２）と、前記コリメータレンズ（３
    ０２）でコリメートされた複数のレーザービームの方向
    を周期的に偏向する偏向装置（３０３）と、前記偏向装
    置（３０３）によって偏向されたレーザービームを前記
    像担持体（３０５）上に結像させる走査レンズ（３０
    ４）とを備え、前記コリメータレンズの焦点位置をｆ
    ｃ、前記半導体レーザーアレイ上の複数の発光部のう
    ち、相互の距離の最も遠い２つの発光部の間隔をδｍａ
    ｘとすると、 ｆｃ／δｍａｘ ＞２５ であり、半導体レーザーアレイ（３４１）の発光部（３
    ４１ａ）は、素子基板（３２２）上において２次元状に
    配列され、各発光部（３４１ａ）は前記素子基板面に対
    し略垂直な光軸を有するようなレーザービームを射出す
    るとともに、個別にその点灯及び光量が制御可能であ
    り、各発光部はレーザビームを射出する射出窓を有し、
    射出窓の形状は楕円断面ビームを形成するよう定められ
    ていることを特徴とするレーザービーム走査装置。
27. 【請求項２７】前記レーザービーム走査装置によって、
    前記複数のレーザービームを前記像担持体上に結像させ
    てできるスポットの形状が、走査方向に短軸が一致する
    ような楕円であって、前記発光部から射出される前記楕
    円ビームの長軸方向が、前記スポットの短軸方向に一致
    することを特徴とする請求項１、１７または２２のいず
    れか記載の画像形成装置。
28. 【請求項２８】前記レーザービーム走査装置によって、
    前記レーザービームを前記像担持体上に結像させてでき
    るスポットの形状が、走査方向に短軸が一致するような
    楕円であって、前記発光部から射出される前記楕円ビー
    ムの長軸方向が、前記スポットの短軸方向に一致するこ
    とを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
29. 【請求項２９】前記偏向部によって偏向された複数のレ
    ーザービームを被走査面上に結像させてできるスポット
    の形状が、走査方向に短軸が一致するような楕円であっ
    て、前記発光部から射出される前記楕円ビームの長軸方
    向が、前記スポットの短軸方向に一致することを特徴と
    する請求項８、２１または２６のいずれか記載のレーザ
    ービーム走査装置。
30. 【請求項３０】前記偏向部によって偏向されたレーザー
    ビームを被走査面上に結像させてできるスポットの形状
    が、走査方向に短軸が一致するような楕円であって、前
    記発光部から射出される前記楕円ビームの長軸方向が、
    前記スポットの短軸方向に一致することを特徴とする請
    求項１６記載のレーザービーム走査装置。