JPH07193339A - レーザーアレイ - Google Patents
レーザーアレイInfo
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- JPH07193339A JPH07193339A JP6278748A JP27874894A JPH07193339A JP H07193339 A JPH07193339 A JP H07193339A JP 6278748 A JP6278748 A JP 6278748A JP 27874894 A JP27874894 A JP 27874894A JP H07193339 A JPH07193339 A JP H07193339A
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- laser
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- front surface
- laser elements
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/123—Multibeam scanners, e.g. using multiple light sources or beam splitters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
- B41J2/47—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light
- B41J2/471—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light using dot sequential main scanning by means of a light deflector, e.g. a rotating polygonal mirror
- B41J2/473—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light using dot sequential main scanning by means of a light deflector, e.g. a rotating polygonal mirror using multiple light beams, wavelengths or colours
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザー光線の光軸に垂直な平面内に、かつ
光軸に沿って正確に間隔をおいて配置されたレーザー素
子を有する非モノリシック複数波長レーザーアレイを提
供する。 【構成】 レーザーアレイは高熱伝導率のスペーサ上に
取り付けられた複数のレーザー素子を有する。スペーサ
はレーザー素子の光軸に対しある角度をなす前面と、平
行な取付け面を有する。取付け面と前面は接合して前部
稜を形成している。レーザー素子は、各レーザー素子の
前面と対応するスペーサの前部稜とが食い違いのない状
態で置かれている。スペーサは導電性材料で作るか、ま
たはスペーサを導電性材料で被覆することが望ましい。 【効果】 レーザーアレイはプリンタの光学系の波長従
属性を補償するためレーザー素子をオフセットさせるの
に使用できる。
光軸に沿って正確に間隔をおいて配置されたレーザー素
子を有する非モノリシック複数波長レーザーアレイを提
供する。 【構成】 レーザーアレイは高熱伝導率のスペーサ上に
取り付けられた複数のレーザー素子を有する。スペーサ
はレーザー素子の光軸に対しある角度をなす前面と、平
行な取付け面を有する。取付け面と前面は接合して前部
稜を形成している。レーザー素子は、各レーザー素子の
前面と対応するスペーサの前部稜とが食い違いのない状
態で置かれている。スペーサは導電性材料で作るか、ま
たはスペーサを導電性材料で被覆することが望ましい。 【効果】 レーザーアレイはプリンタの光学系の波長従
属性を補償するためレーザー素子をオフセットさせるの
に使用できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、モノリシック複数波長
レーザーに関し、特に、レーザー用スペーサ及びそのス
ペーサを用いたレーザーアレイに関する。
レーザーに関し、特に、レーザー用スペーサ及びそのス
ペーサを用いたレーザーアレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】複数波長ソースのレーザーアレイは多く
の重要な応用面を有する。たとえば、４つの異なる波長
のレーザー光線を使用するカラーゼログラフィープリン
タの処理量は、単一レーザー光線のみを使用するカラー
ゼログラフィープリンタのそれに比べて著しく高い。こ
の理由は、４波長レーザープリンタが重なり合う光線を
発生し、単一ラスター出力多面体スキャナと一組のレン
ズを使用してそれらの光線を掃引し、次に波長選択フィ
ルタを使用して個々の光線を分離し、各光線を個別ゼロ
グラフィー像形成ステーションへ送るからである。その
あと、各波長について潜像を現像し、現像した各画像を
１つの記録媒体へ転写することによってフルカラー画像
が得られる。もう１つの応用面においては、複数波長の
重なり合う光線が分離せずに単一像形成ステーションに
おいて像形成される。この場合も同様に、複数の光線は
単一光線より高い処理量が得られる。
の重要な応用面を有する。たとえば、４つの異なる波長
のレーザー光線を使用するカラーゼログラフィープリン
タの処理量は、単一レーザー光線のみを使用するカラー
ゼログラフィープリンタのそれに比べて著しく高い。こ
の理由は、４波長レーザープリンタが重なり合う光線を
発生し、単一ラスター出力多面体スキャナと一組のレン
ズを使用してそれらの光線を掃引し、次に波長選択フィ
ルタを使用して個々の光線を分離し、各光線を個別ゼロ
グラフィー像形成ステーションへ送るからである。その
あと、各波長について潜像を現像し、現像した各画像を
１つの記録媒体へ転写することによってフルカラー画像
が得られる。もう１つの応用面においては、複数波長の
重なり合う光線が分離せずに単一像形成ステーションに
おいて像形成される。この場合も同様に、複数の光線は
単一光線より高い処理量が得られる。
【０００３】狭い間隔をおいて配置されたエミッタを有
するダイオードレーザーパッケージは、一組のレンズを
使用することが可能であり、また光線結合用レンズを必
要としないであろう。しかし、光線が光学系を通って伝
播するとき軸食い違いゆがみ効果（off axis distortio
n effect) を避けるために、パッケージ内の個々のレー
ザーダイオードは狭い間隔（２００μｍ以内が好まし
い）をおいて配置すべきである。
するダイオードレーザーパッケージは、一組のレンズを
使用することが可能であり、また光線結合用レンズを必
要としないであろう。しかし、光線が光学系を通って伝
播するとき軸食い違いゆがみ効果（off axis distortio
n effect) を避けるために、パッケージ内の個々のレー
ザーダイオードは狭い間隔（２００μｍ以内が好まし
い）をおいて配置すべきである。
【０００４】複数波長レーザーソースは利点を有する
が、複数波長の使用は一群の固有の問題を引き起こす。
たとえば、与えられた一組のレンズ通るレーザー光線の
焦点距離は波長に従属する。従って、もし複数波長の装
置において一組のレンズを使用すれば、異なる波長のレ
ーザー光線は異な焦点距離を有するであろう。プリンタ
の場合、もしすべてのレーザー光線が同一平面から出て
くれば、焦点距離が異なるので、像形成されたスポット
について複数の焦平面が生じるであろう。異なる焦点の
位置はいろいろな整合問題を引き起こし、非常に望まし
くない。
が、複数波長の使用は一群の固有の問題を引き起こす。
たとえば、与えられた一組のレンズ通るレーザー光線の
焦点距離は波長に従属する。従って、もし複数波長の装
置において一組のレンズを使用すれば、異なる波長のレ
ーザー光線は異な焦点距離を有するであろう。プリンタ
の場合、もしすべてのレーザー光線が同一平面から出て
くれば、焦点距離が異なるので、像形成されたスポット
について複数の焦平面が生じるであろう。異なる焦点の
位置はいろいろな整合問題を引き起こし、非常に望まし
くない。
【０００５】似通った寸法のスポットを得る１つの手法
は、すべての光線がそれぞれの感光体上の同一平面内に
焦点を生成するように、個々のレーザーソースを重なり
合う光線の光軸に沿ってオフセットさせることである。
モノリシックレーザーアレイにおいては、上記の光軸オ
フセットは達成することが難しい。しかし、非モノリシ
ックレーザーアレイは光軸に沿って容易にオフセットさ
せることができる。
は、すべての光線がそれぞれの感光体上の同一平面内に
焦点を生成するように、個々のレーザーソースを重なり
合う光線の光軸に沿ってオフセットさせることである。
モノリシックレーザーアレイにおいては、上記の光軸オ
フセットは達成することが難しい。しかし、非モノリシ
ックレーザーアレイは光軸に沿って容易にオフセットさ
せることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】非モノリシックレーザ
ーアレイに関する問題は、個々のレーザー要素を正確に
かつ互いに近接して取り付けることが困難なことであ
る。よくあることだが、個々のレーザー要素間の電気
的、光学的、および熱的漏話を避けなければならない
（または少なくとも低レベルまで減らさなければならな
い）場合には、上記の取付けはいっそう困難になる。光
軸に沿った正確なオフセットの要求を単に追加するだけ
で、一般的な取付けの問題がさらに複雑になる。
ーアレイに関する問題は、個々のレーザー要素を正確に
かつ互いに近接して取り付けることが困難なことであ
る。よくあることだが、個々のレーザー要素間の電気
的、光学的、および熱的漏話を避けなければならない
（または少なくとも低レベルまで減らさなければならな
い）場合には、上記の取付けはいっそう困難になる。光
軸に沿った正確なオフセットの要求を単に追加するだけ
で、一般的な取付けの問題がさらに複雑になる。
【０００７】従って、正確にかつ狭い間隔をおいて配置
されたレーザー素子を有し、電気的、光学的、及び熱的
漏話が少なく、しかも個々のレーザー素子を装置の光軸
に沿って正確にオフセットさせることが可能な非モノリ
シックレーザーアレイと、そのようなレーザーアレイを
可能にする手法が要望されている。
されたレーザー素子を有し、電気的、光学的、及び熱的
漏話が少なく、しかも個々のレーザー素子を装置の光軸
に沿って正確にオフセットさせることが可能な非モノリ
シックレーザーアレイと、そのようなレーザーアレイを
可能にする手法が要望されている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、正確にかつ狭
い間隔をおいて配置されたレーザー素子（異なる波長の
光線を出力する）を有し、レーザー素子間の電気的、光
学的、および熱的漏話が少なく、しかも個々のレーザー
素子が光軸に沿ってオフセットさせている非モノリシッ
クレーザーアレイを提供する。プリンタに使用する場
合、たとえレーザー素子が異なる波長の光線を出力する
場合でも、すべてのスポットが感光体上の同一平面内の
焦点に集まるように、このようなレーザーアレイを使用
して、レーザー素子の前面を光学系に対し正しい焦点に
位置決めすることができる。
い間隔をおいて配置されたレーザー素子（異なる波長の
光線を出力する）を有し、レーザー素子間の電気的、光
学的、および熱的漏話が少なく、しかも個々のレーザー
素子が光軸に沿ってオフセットさせている非モノリシッ
クレーザーアレイを提供する。プリンタに使用する場
合、たとえレーザー素子が異なる波長の光線を出力する
場合でも、すべてのスポットが感光体上の同一平面内の
焦点に集まるように、このようなレーザーアレイを使用
して、レーザー素子の前面を光学系に対し正しい焦点に
位置決めすることができる。
【０００９】本発明のレーザーアレイは複数のレーザー
素子を水平方向に分離するスペーサを有する。複数のレ
ーザー素子は（ｐ側を下にして）スペーサの取付け面の
上に乗っている。スペーサは、前部稜の変位が要求され
たオフセットと一致するように、前部稜が光伝播方向に
対しある角度で切断されている。レーザー素子は、各レ
ーザー素子の前面が対応する前部稜と食い違いのない状
態で、従って要求されたオフセットが得られるように取
付け面に乗っている。
素子を水平方向に分離するスペーサを有する。複数のレ
ーザー素子は（ｐ側を下にして）スペーサの取付け面の
上に乗っている。スペーサは、前部稜の変位が要求され
たオフセットと一致するように、前部稜が光伝播方向に
対しある角度で切断されている。レーザー素子は、各レ
ーザー素子の前面が対応する前部稜と食い違いのない状
態で、従って要求されたオフセットが得られるように取
付け面に乗っている。
【００１０】スペーサは熱伝導性材料でできている。レ
ーザー素子が発生した熱はスペーサを通ってヒートシン
ク付きのベースへ流れる。スペーサはかなり迅速に熱を
ベースに伝導するので、熱の流れすなわちレーザー素子
間の熱的漏話は許容できる程度に少ない。
ーザー素子が発生した熱はスペーサを通ってヒートシン
ク付きのベースへ流れる。スペーサはかなり迅速に熱を
ベースに伝導するので、熱の流れすなわちレーザー素子
間の熱的漏話は許容できる程度に少ない。
【００１１】スペーサを導電性材料で作ってもよいし、
あるいはスペーサを導電性材料層で被覆してもよい。い
ずれの方法を使用しても、スペーサはレーザー素子への
電気通路になる。
あるいはスペーサを導電性材料層で被覆してもよい。い
ずれの方法を使用しても、スペーサはレーザー素子への
電気通路になる。
【００１２】本発明のその他の特徴は、添付図面を参照
して以下の説明を読まれれば明らかになるであろう。
して以下の説明を読まれれば明らかになるであろう。
【００１３】
【実施例】図１に、４つの感光体４，６，８，１０（そ
れぞれがゼログラフィーステーションに対応している）
を備えた複数ステーション・カラープリンタ２の作用を
示す。プリンタ２においては、４つの束ねた、平行な、
異なる波長の、個別に変調されたレーザー光線１４，１
６，１８，２０が複数の鏡面２６を有する単一回転多面
鏡２４によって掃引される（図３参照）。掃引された光
線は一組の像形成／修正レンズ３０に入り、そこで光線
が焦点に集められ、かつ多面鏡の角度誤差やぐらつきな
どの誤差が修正される。
れぞれがゼログラフィーステーションに対応している）
を備えた複数ステーション・カラープリンタ２の作用を
示す。プリンタ２においては、４つの束ねた、平行な、
異なる波長の、個別に変調されたレーザー光線１４，１
６，１８，２０が複数の鏡面２６を有する単一回転多面
鏡２４によって掃引される（図３参照）。掃引された光
線は一組の像形成／修正レンズ３０に入り、そこで光線
が焦点に集められ、かつ多面鏡の角度誤差やぐらつきな
どの誤差が修正される。
【００１４】像形成／修正レンズ３０から出た４つのレ
ーザー光線は第１光学フィルタ３２に入る。光学フィル
タ３２はレーザー光線１４と１６を通すが、レーザー光
線１８と２０を反射する波長選択性多層薄膜から成るダ
イクロイック・ミラー（波長選択性ビームスプリッタ）
である。通過したレーザー光線は第１ミラー３４によっ
て第２光学フィルタ３６上に反射される。第２光学フィ
ルタ３６はレーザー光線１４を通し、レーザー光線１６
を反射する。レーザー光線１４は次に第２ミラー３８に
よって感光体１０上に反射される。他方、レーザー光線
１６は第３ミラー４０と第４ミラー４２によって感光体
８上に反射される。
ーザー光線は第１光学フィルタ３２に入る。光学フィル
タ３２はレーザー光線１４と１６を通すが、レーザー光
線１８と２０を反射する波長選択性多層薄膜から成るダ
イクロイック・ミラー（波長選択性ビームスプリッタ）
である。通過したレーザー光線は第１ミラー３４によっ
て第２光学フィルタ３６上に反射される。第２光学フィ
ルタ３６はレーザー光線１４を通し、レーザー光線１６
を反射する。レーザー光線１４は次に第２ミラー３８に
よって感光体１０上に反射される。他方、レーザー光線
１６は第３ミラー４０と第４ミラー４２によって感光体
８上に反射される。
【００１５】レーザー光線１８と２０は、第１光学フィ
ルタ３２から第３光学フィルタ４４に入る。第３光学フ
ィルタ４４はレーザー光線２０を通すが、レーザー光線
１８を反射する。次にレーザー光線２０は第５ミラー４
６によって感光体４上に反射される。他方、レーザー光
線１８は第６ミラー４８と第７ミラー５０によって感光
体６上に反射される。
ルタ３２から第３光学フィルタ４４に入る。第３光学フ
ィルタ４４はレーザー光線２０を通すが、レーザー光線
１８を反射する。次にレーザー光線２０は第５ミラー４
６によって感光体４上に反射される。他方、レーザー光
線１８は第６ミラー４８と第７ミラー５０によって感光
体６上に反射される。
【００１６】複数ステーション・カラープリンタ２にお
いては、４つの回転感光体が多面鏡２４から同一光路距
離にある。従って、もしレーザーソースが多面鏡から同
一距離にあれば、個々の感光体上に生じるスポットは感
光体表面とは異なる平面内の焦点に集まるであろう。い
ろいろな問題があるので、これは非常に好ましくない。
しかし、本発明は、各レーザー光線が感光体表面と一致
する焦平面をもつスポットを生成するように、光軸の方
向に沿って個々のレーザーソースをオフセットさせる。
いては、４つの回転感光体が多面鏡２４から同一光路距
離にある。従って、もしレーザーソースが多面鏡から同
一距離にあれば、個々の感光体上に生じるスポットは感
光体表面とは異なる平面内の焦点に集まるであろう。い
ろいろな問題があるので、これは非常に好ましくない。
しかし、本発明は、各レーザー光線が感光体表面と一致
する焦平面をもつスポットを生成するように、光軸の方
向に沿って個々のレーザーソースをオフセットさせる。
【００１７】図２に、本発明のレーザーアレイを使用で
きる別のプリンタ７０を示す。プリンタ７０は、４つの
束ねた、平行な、異なる波長の、個別に変調されたレー
ザー光線７２，７４，７６，７８が単一感光体８０上に
像形成される単一ステーション・カラープリンタであ
る。プリンタ７０は、プリンタ２と同様に、光線を掃引
する複数の鏡面をもつ単一回転多面鏡と、光線を焦点に
集め、かつ多面鏡の角度誤差やぐらつきなどの誤差を修
正する一組の像形成／修正レンズを使用していることを
理解されたい。簡潔にするため、図２では、ミラーとレ
ンズをまとめてレンズ８２として表示してある。しか
し、プリンタ７０は個々の光線を分離しない。それどこ
ろか、個々の光線は感光体８０上に一組のスポットを形
成する。
きる別のプリンタ７０を示す。プリンタ７０は、４つの
束ねた、平行な、異なる波長の、個別に変調されたレー
ザー光線７２，７４，７６，７８が単一感光体８０上に
像形成される単一ステーション・カラープリンタであ
る。プリンタ７０は、プリンタ２と同様に、光線を掃引
する複数の鏡面をもつ単一回転多面鏡と、光線を焦点に
集め、かつ多面鏡の角度誤差やぐらつきなどの誤差を修
正する一組の像形成／修正レンズを使用していることを
理解されたい。簡潔にするため、図２では、ミラーとレ
ンズをまとめてレンズ８２として表示してある。しか
し、プリンタ７０は個々の光線を分離しない。それどこ
ろか、個々の光線は感光体８０上に一組のスポットを形
成する。
【００１８】プリンタ７０の場合、感光体は各光線につ
いて多面鏡から同一全通路長の所にある。さらに、レー
ザー光線は同一光学系を共用する。従って、もしレーザ
ーソースが多面鏡から同一距離にあれば、感光体上に生
成されるスポットは異なる平面内の焦点に集まるであろ
う。しかし、本発明は、各レーザー光線が感光体８０上
の共通焦平面内の焦点に集まるように、光軸の方向に沿
って個々のレーザーソースをオフセットさせる。そのあ
と、個々の光線の変調を制御することによって、４つの
光線を同時に感光体８０上に像形成させることができ
る。
いて多面鏡から同一全通路長の所にある。さらに、レー
ザー光線は同一光学系を共用する。従って、もしレーザ
ーソースが多面鏡から同一距離にあれば、感光体上に生
成されるスポットは異なる平面内の焦点に集まるであろ
う。しかし、本発明は、各レーザー光線が感光体８０上
の共通焦平面内の焦点に集まるように、光軸の方向に沿
って個々のレーザーソースをオフセットさせる。そのあ
と、個々の光線の変調を制御することによって、４つの
光線を同時に感光体８０上に像形成させることができ
る。
【００１９】図３に、４つの異なる波長の、束ねた、平
行な、個別に変調されたレーザー光線（図１ではレーザ
ー光線１４，１６，１８，２０、図２ではレーザー光線
７２，７４，７６，７８）を発生するレーザーアレイ９
０を示す。プリンタ２または７０のどちらの場合でも、
４つのレーザー光線は通常のビーム入力光学系９２に入
る。光学系９２は入ってきた光線を回転多面鏡と光学系
（図１では、多面鏡２４と像形成／修正レンズ３０、図
２ではレンズ８２）に向ける。多面鏡２４が回転する
と、反射された光線は図３の矢印９４の方向に反復して
向きを変える。
行な、個別に変調されたレーザー光線（図１ではレーザ
ー光線１４，１６，１８，２０、図２ではレーザー光線
７２，７４，７６，７８）を発生するレーザーアレイ９
０を示す。プリンタ２または７０のどちらの場合でも、
４つのレーザー光線は通常のビーム入力光学系９２に入
る。光学系９２は入ってきた光線を回転多面鏡と光学系
（図１では、多面鏡２４と像形成／修正レンズ３０、図
２ではレンズ８２）に向ける。多面鏡２４が回転する
と、反射された光線は図３の矢印９４の方向に反復して
向きを変える。
【００２０】図４に詳しく示したレーザーアレイ９０
は、それぞれが異なる波長（９００，８３０，７８０，
６７０ｎｍ）を出力する４個のレーザー素子１０２で構
成されている。レーザーアレイ９０は、レーザー素子を
光軸に垂直な方向に制御して狭い間隔で配置すること、
レーザー素子を光軸の方向に沿って制御してオフセット
させること、および熱吸収性がすぐれていること、の諸
要求を同時に満たすように設計されている。光軸の方向
に沿ったオフセットにより、各レーザー素子の前面１１
０が入力光学系９２（図３参照）に対し正しい焦点位置
にあり、共通焦平面を共用するスポットが確実に発生す
る。
は、それぞれが異なる波長（９００，８３０，７８０，
６７０ｎｍ）を出力する４個のレーザー素子１０２で構
成されている。レーザーアレイ９０は、レーザー素子を
光軸に垂直な方向に制御して狭い間隔で配置すること、
レーザー素子を光軸の方向に沿って制御してオフセット
させること、および熱吸収性がすぐれていること、の諸
要求を同時に満たすように設計されている。光軸の方向
に沿ったオフセットにより、各レーザー素子の前面１１
０が入力光学系９２（図３参照）に対し正しい焦点位置
にあり、共通焦平面を共用するスポットが確実に発生す
る。
【００２１】図４に示すように、レーザーアレイ９０
は、垂直方向に延びた導電性・熱伝導性スペーサ１１２
を有する。上記スペーサ１１２の４つのレーザー取付け
面に個々のレーザー素子が取り付けられるている。レー
ザー素子内に発生した熱はスペーサ１１２を通ってベー
ス１１４へ伝わる。ベース１１４は実際にはヒートシン
ク（図示せず）に結合されている。垂直スペーサ１１２
とヒートシンク付きベース１１４の高い熱伝導率によっ
て、レーザー素子が発生した熱は迅速にレーザー素子の
外へ伝導するので、熱的漏話が少ない。
は、垂直方向に延びた導電性・熱伝導性スペーサ１１２
を有する。上記スペーサ１１２の４つのレーザー取付け
面に個々のレーザー素子が取り付けられるている。レー
ザー素子内に発生した熱はスペーサ１１２を通ってベー
ス１１４へ伝わる。ベース１１４は実際にはヒートシン
ク（図示せず）に結合されている。垂直スペーサ１１２
とヒートシンク付きベース１１４の高い熱伝導率によっ
て、レーザー素子が発生した熱は迅速にレーザー素子の
外へ伝導するので、熱的漏話が少ない。
【００２２】また図４に示すように、個々のレーザー素
子は、それらのレーザーストライプ１１６がスペーサ１
１２と隣り合うように（ｐ側が垂直スペーサに近い）取
り付けることが有益である。このやり方で取り付ける
と、レーザー光発生領域からヒートシンクまでの熱抵抗
が最少になるので、レーザー素子の熱性能が向上する。
もしレーザーダイス（この上にレーザー素子が作り込ま
れる）がレーザーストライプ１１４に非常に近くでへき
開面に沿って切断されたならば、レーザー光線間の垂直
方向の分離が狭くなることがある。へき開面に沿って切
断する方法は、係属中の米国特許出願第Ｄ／９３６２９
号（発明の名称“Laser Diode Arrays With Close Beam
Offset ”に記載されている。
子は、それらのレーザーストライプ１１６がスペーサ１
１２と隣り合うように（ｐ側が垂直スペーサに近い）取
り付けることが有益である。このやり方で取り付ける
と、レーザー光発生領域からヒートシンクまでの熱抵抗
が最少になるので、レーザー素子の熱性能が向上する。
もしレーザーダイス（この上にレーザー素子が作り込ま
れる）がレーザーストライプ１１４に非常に近くでへき
開面に沿って切断されたならば、レーザー光線間の垂直
方向の分離が狭くなることがある。へき開面に沿って切
断する方法は、係属中の米国特許出願第Ｄ／９３６２９
号（発明の名称“Laser Diode Arrays With Close Beam
Offset ”に記載されている。
【００２３】また垂直スペーサ１１２はレーザー素子と
の電気的連絡手段になる。これは、スペーサ１１２を
金、アルミニウム、または銅などの導電性材料で作るこ
とにより達成できる。上記の代わりに、スペーサ１１２
を外面全体に導電性層（金、アルミニウム、または銅な
ど）を蒸着等によって付着した真性シリコンまたはダイ
ヤモンドなどの絶縁性材料で作ることもできる。
の電気的連絡手段になる。これは、スペーサ１１２を
金、アルミニウム、または銅などの導電性材料で作るこ
とにより達成できる。上記の代わりに、スペーサ１１２
を外面全体に導電性層（金、アルミニウム、または銅な
ど）を蒸着等によって付着した真性シリコンまたはダイ
ヤモンドなどの絶縁性材料で作ることもできる。
【００２４】また図４に示すように、レーザー光はレー
ザーストライプ１１６から平行な光軸に沿って放射され
る。平行な光軸を得るために、レーザー素子取付け面は
相互に平行に機械加工されている。またレーザー素子は
スペーサ１１２の前部稜（図４の稜１２２，１２４，１
２６，１２８）と食い違いのない状態で取り付けられて
いる。前部稜はスペーサ１１２の前面１２９と個々の取
付け面との境界を定めている。
ザーストライプ１１６から平行な光軸に沿って放射され
る。平行な光軸を得るために、レーザー素子取付け面は
相互に平行に機械加工されている。またレーザー素子は
スペーサ１１２の前部稜（図４の稜１２２，１２４，１
２６，１２８）と食い違いのない状態で取り付けられて
いる。前部稜はスペーサ１１２の前面１２９と個々の取
付け面との境界を定めている。
【００２５】レーザー素子は前部稜と食い違いのない状
態で取り付けられる。これは顕微鏡を使用して目視で行
うことができる。従って、光軸に沿ったレーザー素子の
相対的位置は前部稜の位置を制御することにより簡単に
制御することができる。前部稜の相対的位置を制御する
ため、光軸に沿った異なる位置が感光体の所に共通焦平
面をもたらすように、スペーサ１１２の前面１２９があ
る角度で切断される。
態で取り付けられる。これは顕微鏡を使用して目視で行
うことができる。従って、光軸に沿ったレーザー素子の
相対的位置は前部稜の位置を制御することにより簡単に
制御することができる。前部稜の相対的位置を制御する
ため、光軸に沿った異なる位置が感光体の所に共通焦平
面をもたらすように、スペーサ１１２の前面１２９があ
る角度で切断される。
【００２６】図５において、スペーサ１１２の幅をｒ
spacerとし、２つの水平方向に隣接するレーザー素子の
光軸の法線に対する前面１２９の角度をΦspacerとすれ
ば、光軸の方向に沿ったレーザー素子の光軸オフセット
ｄOAは次式で与えられる。ｄOA＝ｒspacerｔａｎ（Φ
spacer）
spacerとし、２つの水平方向に隣接するレーザー素子の
光軸の法線に対する前面１２９の角度をΦspacerとすれ
ば、光軸の方向に沿ったレーザー素子の光軸オフセット
ｄOAは次式で与えられる。ｄOA＝ｒspacerｔａｎ（Φ
spacer）
【００２７】図５に、図４に示した実施例の重要な制約
条件を示す。望ましい光軸オフセットｄOAと、θLrear
の水平面（大きな）ビーム発散角を有する後部レーザー
素子を得るには、一定の最小スペーサ幅ｒminspacer が
必要である。もしこの制約条件が満たされなければ、後
部レーザー光線はサブマウント自体によって切除される
であろう。これはもちろん望ましくなく、避けるべきで
ある。この制約条件は次式によって与えられる。 ｒspacer＞ｒminspacer ＝ｄOAｔａｎ（θLrear ／２）
条件を示す。望ましい光軸オフセットｄOAと、θLrear
の水平面（大きな）ビーム発散角を有する後部レーザー
素子を得るには、一定の最小スペーサ幅ｒminspacer が
必要である。もしこの制約条件が満たされなければ、後
部レーザー光線はサブマウント自体によって切除される
であろう。これはもちろん望ましくなく、避けるべきで
ある。この制約条件は次式によって与えられる。 ｒspacer＞ｒminspacer ＝ｄOAｔａｎ（θLrear ／２）
【００２８】水平方向に隣接するレーザー素子間のビー
ムの切除に加えて、垂直方向に隣接するレーザー素子間
のビームの切除も避けるべきである。水平方向の場合か
ら類推して、垂直方向の切除を避ける条件は次式で与え
られる。 ｒvert＞ｒminvert ＝ｄvertｔａｎ（θStop／２）＋ｃ
bottom ここで、ｒvertは垂直方向に分離されたレーザー素子の
ストライプの中心間の垂線距離であり、ｃbottomはへき
開縁から下部レーザー素子のストライプの中心までの距
離であり、θStopは上部レーザー素子の垂直面（小さ
い）ビーム発散角である。
ムの切除に加えて、垂直方向に隣接するレーザー素子間
のビームの切除も避けるべきである。水平方向の場合か
ら類推して、垂直方向の切除を避ける条件は次式で与え
られる。 ｒvert＞ｒminvert ＝ｄvertｔａｎ（θStop／２）＋ｃ
bottom ここで、ｒvertは垂直方向に分離されたレーザー素子の
ストライプの中心間の垂線距離であり、ｃbottomはへき
開縁から下部レーザー素子のストライプの中心までの距
離であり、θStopは上部レーザー素子の垂直面（小さ
い）ビーム発散角である。
【００２９】波長が増すと普通ガラスの屈折率は一般に
減少するので、より長い波長を放射する水平方向に隣接
するレーザー素子は、一般に入力レンズ８２（図２）か
らより遠くにあることが必要であろう。従って、もし、
たとえば水平方向に隣接するレーザー素子の波長が７８
０ｎｍと６８０ｎｍであれば、７８０ｎｍのレーザー素
子は６７０ｎｍのレーザー素子の後方にあるべきであ
る。
減少するので、より長い波長を放射する水平方向に隣接
するレーザー素子は、一般に入力レンズ８２（図２）か
らより遠くにあることが必要であろう。従って、もし、
たとえば水平方向に隣接するレーザー素子の波長が７８
０ｎｍと６８０ｎｍであれば、７８０ｎｍのレーザー素
子は６７０ｎｍのレーザー素子の後方にあるべきであ
る。
【００３０】計算によれば、典型的な光軸オフセットは
１０（ｎｍ）のオーダーである。たとえば、波長が６７
０ｎｍのとき、入力レンズ８２が１１．７６３１ｍｍの
焦点距離を有すると仮定すると、波長が７８０ｎｍ，８
３０ｎｍ，９００ｎｍのとき、同じ入力レンズ８２がそ
れぞれ１１．８３５５ｍｍ，１１．８６０４ｍｍ，１
１．８９２３ｍｍの焦点距離を有するであろう。
１０（ｎｍ）のオーダーである。たとえば、波長が６７
０ｎｍのとき、入力レンズ８２が１１．７６３１ｍｍの
焦点距離を有すると仮定すると、波長が７８０ｎｍ，８
３０ｎｍ，９００ｎｍのとき、同じ入力レンズ８２がそ
れぞれ１１．８３５５ｍｍ，１１．８６０４ｍｍ，１
１．８９２３ｍｍの焦点距離を有するであろう。
【００３１】スペーサ１１２はいろいろな材料から作る
ことができるが、特に有益な材料はシリコンである。シ
リコンは微細加工が容易であるほか、熱導電率が比較的
高いという利点がある。精密自動ダイヤモンドカッター
とミリングソーを使用して、幅が約４ミル、高さが約２
５ミルのシリコン製支持体を容易に製作することができ
る。たとえば、特殊ダイヤモンドグリット樹脂刃をもつ
標準自動シリコンダイシングソー（MicroAutomation Mo
del 602M) を使用してシリコンウェーハから図３に示し
たスペーサに類似するスペーサ（しかし、導電性を付与
するため導電性層を付着する必要がある）を微細加工す
ることができる。最初に、９μｍダイヤモンドグリット
をもつ４ミル刃を使用して、シリコンウェーハに２８ミ
ルの切り目を入れて、“Ｔ”柱を作る。次に、得られた
形状を、３０μｍダイヤモンドグリットをもつ６５ミル
刃を使用して余分の柱を切除して、Ｔ形にする。次に、
縦方向の切り目を入れ、続いて横方向の切り目を所望の
角度で入れて（以下の説明を参照）、スペーサの前面１
２９と、稜１２２，１２４，１２６，１２８を形成す
る。レーザー素子１０２と１０４間の間隔をレーザー素
子１０６と１０８間の間隔と異ならせる場合には、異な
る深さおよび間隔の追加ソーカットが必要であることに
留意されたい。
ことができるが、特に有益な材料はシリコンである。シ
リコンは微細加工が容易であるほか、熱導電率が比較的
高いという利点がある。精密自動ダイヤモンドカッター
とミリングソーを使用して、幅が約４ミル、高さが約２
５ミルのシリコン製支持体を容易に製作することができ
る。たとえば、特殊ダイヤモンドグリット樹脂刃をもつ
標準自動シリコンダイシングソー（MicroAutomation Mo
del 602M) を使用してシリコンウェーハから図３に示し
たスペーサに類似するスペーサ（しかし、導電性を付与
するため導電性層を付着する必要がある）を微細加工す
ることができる。最初に、９μｍダイヤモンドグリット
をもつ４ミル刃を使用して、シリコンウェーハに２８ミ
ルの切り目を入れて、“Ｔ”柱を作る。次に、得られた
形状を、３０μｍダイヤモンドグリットをもつ６５ミル
刃を使用して余分の柱を切除して、Ｔ形にする。次に、
縦方向の切り目を入れ、続いて横方向の切り目を所望の
角度で入れて（以下の説明を参照）、スペーサの前面１
２９と、稜１２２，１２４，１２６，１２８を形成す
る。レーザー素子１０２と１０４間の間隔をレーザー素
子１０６と１０８間の間隔と異ならせる場合には、異な
る深さおよび間隔の追加ソーカットが必要であることに
留意されたい。
【００３２】シリコンスペーサを作ったあと、スペーサ
全体に導電性層を付着する。次に、以下に述べるように
レーザー素子をハンダ付けする。
全体に導電性層を付着する。次に、以下に述べるように
レーザー素子をハンダ付けする。
【００３３】支持体１１２へのレーザー素子１０２，１
０４，１０６，１０８の取付けは、Ｉｎなどの低温ハン
ダを使用して行う。ハンダ付けの前に、最初に、ハンダ
付けに使用されるインジウムペレットを希塩酸溶液に浸
して酸化物を除去する。次に、薄いニッケル層を、続い
て薄いプラチナ層をスパッタ付着によってハンダ付けす
るため、スペーサの取付け面を準備する。次に、タング
ステンボートからインジウムペレットの加熱蒸発させ
て、スペーサの上にハンダを付着させる。その目的は、
平坦化および湿潤化する程度に厚いが、わずかな材料の
流れを許す程度に薄い膜を付着することにある。満足で
きるＩｎ膜の厚さは約２〜2.5 μｍである。次に、一方
のレーザー素子をスペーサ上のＩｎ層に近接させ、整合
する。次に、目視によって、スペーサの温度をインジウ
ムハンダの溶融温度以上に高めて、真空コレットを使用
してレーザー素子を所定の場所に押し込む。次に真空を
解放するが、コレットによる物理的圧力は維持する。次
に、加熱源をオフにし、冷却用窒素ガスの流れをレーザ
ー素子に当てる。ハンダが凝固したら、レーザー素子に
かかる圧力を解放する。そのあと、室温まで冷却させ
る。残りのレーザー素子を同様なやり方で所定の場所に
ハンダ付けする。
０４，１０６，１０８の取付けは、Ｉｎなどの低温ハン
ダを使用して行う。ハンダ付けの前に、最初に、ハンダ
付けに使用されるインジウムペレットを希塩酸溶液に浸
して酸化物を除去する。次に、薄いニッケル層を、続い
て薄いプラチナ層をスパッタ付着によってハンダ付けす
るため、スペーサの取付け面を準備する。次に、タング
ステンボートからインジウムペレットの加熱蒸発させ
て、スペーサの上にハンダを付着させる。その目的は、
平坦化および湿潤化する程度に厚いが、わずかな材料の
流れを許す程度に薄い膜を付着することにある。満足で
きるＩｎ膜の厚さは約２〜2.5 μｍである。次に、一方
のレーザー素子をスペーサ上のＩｎ層に近接させ、整合
する。次に、目視によって、スペーサの温度をインジウ
ムハンダの溶融温度以上に高めて、真空コレットを使用
してレーザー素子を所定の場所に押し込む。次に真空を
解放するが、コレットによる物理的圧力は維持する。次
に、加熱源をオフにし、冷却用窒素ガスの流れをレーザ
ー素子に当てる。ハンダが凝固したら、レーザー素子に
かかる圧力を解放する。そのあと、室温まで冷却させ
る。残りのレーザー素子を同様なやり方で所定の場所に
ハンダ付けする。
【００３４】上に述べたハンダ付け手順は、個々の応用
面や材料に適合するよう修正することができる。しか
し、すべての場合において、満足できる、信頼性の高
い、熱的および電気的接続を確実にするため、表面の準
備は注意深く実施しなければならない。
面や材料に適合するよう修正することができる。しか
し、すべての場合において、満足できる、信頼性の高
い、熱的および電気的接続を確実にするため、表面の準
備は注意深く実施しなければならない。
【００３５】以上の説明から、本発明の原理の多くの修
正および変更はこの分野の専門家には自明のことであ
る。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲によって定
めるべきである。
正および変更はこの分野の専門家には自明のことであ
る。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲によって定
めるべきである。
【図１】本発明の原理に係るレーザーアレイを使用する
４ステーション・カラーラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）
装置の略部分正面図である。
４ステーション・カラーラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）
装置の略部分正面図である。
【図２】本発明の原理に係るレーザーアレイを使用する
単一ステーション・カラーラスタ出力スキャナ（ＲＯ
Ｓ）装置の略部分斜視図である。
単一ステーション・カラーラスタ出力スキャナ（ＲＯ
Ｓ）装置の略部分斜視図である。
【図３】図１および図２に示したＲＯＳ装置のためのレ
ーザーアレイ、ビーム成形レンズ、および回転多面鏡の
向きを示す斜視図である。
ーザーアレイ、ビーム成形レンズ、および回転多面鏡の
向きを示す斜視図である。
【図４】本発明の原理に係る図１、図２、および図３に
示したＲＯＳ装置に使用できるレーザーアレイの略斜視
図である。
示したＲＯＳ装置に使用できるレーザーアレイの略斜視
図である。
【図５】図４のレーザーアレイの上部の斜視図である。
２ 複数ステーション・カラープリンタ ４，６，８，１０ 感光体 １４，１６，１８，２０ レーザー光線 ２２ 入力光学系 ２４ 回転多面鏡 ２６ 鏡面 ３０ 像形成／修正レンズ ３２ 第１光学フィルタ ３４ 第１ミラー ３６ 第２光学フィルタ ３８ 第２ミラー ４０ 第３ミラー ４２ 第４ミラー ４４ 第３光学フィルタ ４６ 第５ミラー ４８ 第６ミラー ５０ 第７ミラー ７０ 別のカラープリンタ ７２，７４，７６，７８ レーザー光線 ８０ 感光体 ８２ レンズ ９０ レーザーアレイ １０２，１０４，１０６，１０８ レーザー素子 １１０ 前面 １１２ スペーサ １１４ ベース １１６ レーザーストライプ １２２，１２４，１２６，１２８ スペーサの稜 １２９ スペーサの前面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アール ドナルド イングリング ジュニ ア アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94117 サン フランシスコ ロイド ス トリート 42 (72)発明者 タイバー フィズリー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94022 ロス アルトス ヒルズ トッド レーン 28018
Claims (3)
- 【請求項１】 熱伝導性ベースと、該ベースから突き出
ていて、少なくとも２つのレーザー取付け面と接合して
少なくとも２つの前部稜を形成している前面を有し且つ
該前面の平面と前記レーザー取付け面の平面とが斜角を
なしている熱伝導性スペーサとから成り、前記スペーサ
の幅が前記取付け面の分離を制御することを特徴とする
レーザー取付けスペーサ。 - 【請求項２】 熱伝導性ベースと、該ベースから突き出
ていて、少なくとも２つのレーザー取付け面と接合して
少なくとも２つの前部稜を形成している前面を有し且つ
該前面の平面と前記レーザー取付け面の平面とが斜角を
なしている熱伝導性スペーサと、少なくとも２個のレー
ザー素子であって、各レーザー素子が前記２つのレーザ
ー取付け面の対応する１つに熱的に接触しそして対応す
る前部稜に隣接して取り付けられたレーザー素子とから
成り、前記スペーサの幅が前記取付け面の分離を制御す
ることを特徴とするレーザーアレイ。 - 【請求項３】 像平面を有する装置において、 熱伝導性ベースと、該ベースから突き出ていて、少なく
とも２つのレーザー取付け面と接合して少なくとも２つ
の前部稜を形成している前面を有し、該前面の平面と前
記レーザー取付け面の平面とが斜角をなしている熱伝導
性スペーサと、少なくとも２個のレーザー素子であっ
て、各レーザー素子が前記２つのレーザー取付け面の対
応する１つに熱的に接触し、対応する前部稜に隣接した
状態で取り付けられたレーザー素子とから成るレーザー
アレイと、 前記少なくとも２個のレーザー素子からレーザー光線を
受け取り、前記レーザー光線を像平面に向ける波長従属
性光学系とを備え、 前記斜角は、レーザー素子を前記光学系の波長従属性を
補償するようにオフセットしていることを特徴とする装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/156219 | 1993-11-22 | ||
| US08/156,219 US5576752A (en) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | Offset mounting of nonmonolithic multiwavelength lasers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07193339A true JPH07193339A (ja) | 1995-07-28 |
| JP3708148B2 JP3708148B2 (ja) | 2005-10-19 |
Family
ID=22558625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27874894A Expired - Lifetime JP3708148B2 (ja) | 1993-11-22 | 1994-11-14 | レーザーアレイ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5576752A (ja) |
| JP (1) | JP3708148B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
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| US5987043A (en) * | 1997-11-12 | 1999-11-16 | Opto Power Corp. | Laser diode arrays with offset components |
| US6259713B1 (en) | 1997-12-15 | 2001-07-10 | The University Of Utah Research Foundation | Laser beam coupler, shaper and collimator device |
| US5995289A (en) | 1997-12-15 | 1999-11-30 | The University Of Utah Research Foundation | Laser beam coupler, shaper and collimator |
| JP2000223791A (ja) * | 1999-02-04 | 2000-08-11 | Sharp Corp | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| JP4194315B2 (ja) * | 2002-07-29 | 2008-12-10 | キヤノン株式会社 | レーザ露光装置 |
| FR3051984B1 (fr) * | 2016-05-24 | 2018-05-25 | Thales | Reseau de lasers a cascade quantique a antiguidage enterre dans un materiau type iv et a emission monolobe |
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-
1993
- 1993-11-22 US US08/156,219 patent/US5576752A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-11-14 JP JP27874894A patent/JP3708148B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5576752A (en) | 1996-11-19 |
| JP3708148B2 (ja) | 2005-10-19 |
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