JPH0773134B2 - マルチビーム半導体レーザーアレイ及びマルチビームレーザープリンター - Google Patents
マルチビーム半導体レーザーアレイ及びマルチビームレーザープリンターInfo
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- 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
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- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
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- H04N1/19—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using multi-element arrays
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- G06K2215/00—Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data
- G06K2215/111—Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data with overlapping swaths
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- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
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- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4081—Near-or far field control
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル複写機、レ
ーザービームプリンター等において光ビームで画像の書
き込みを行うためのレーザービーム光源に関し、特に複
数のレーザービームで同時に書き込みを行うことのでき
る光源であるマルチビーム半導体レーザーアレイ及びこ
のマルチビーム半導体レーザーアレイを用いて構成した
マルチビームレーザープリンターに関する。
ーザービームプリンター等において光ビームで画像の書
き込みを行うためのレーザービーム光源に関し、特に複
数のレーザービームで同時に書き込みを行うことのでき
る光源であるマルチビーム半導体レーザーアレイ及びこ
のマルチビーム半導体レーザーアレイを用いて構成した
マルチビームレーザープリンターに関する。
【０００２】
【従来の技術】たとえば、レーザービームプリンターに
おいては、半導体レーザーからのレーザービームがポリ
ゴンスキャナーと呼ばれる回転多面鏡に照射され、回転
多面鏡からの反射ビームが一定速度で移動する帯電感光
体の表面に照射される。回転多面鏡の回転によりレーザ
ービームは感光体の移動方向と直角に走査される。レー
ザービームは出力すべき画像に応じて変調されるので、
感光体上には静電潜像が形成され、この静電潜像が現像
されて可視のトナー像となる。
おいては、半導体レーザーからのレーザービームがポリ
ゴンスキャナーと呼ばれる回転多面鏡に照射され、回転
多面鏡からの反射ビームが一定速度で移動する帯電感光
体の表面に照射される。回転多面鏡の回転によりレーザ
ービームは感光体の移動方向と直角に走査される。レー
ザービームは出力すべき画像に応じて変調されるので、
感光体上には静電潜像が形成され、この静電潜像が現像
されて可視のトナー像となる。
【０００３】このようなレーザービームプリンターにお
いては、出力画像の精細度を高めるためには走査線の間
隔を狭くする必要がある。また、高速で画像を出力する
ためには走査速度を高める必要がある。このレーザービ
ームプリンターの高精細度化、高速化において最も問題
となるのはポリゴンスキャナーの回転速度に限界がある
ことである。
いては、出力画像の精細度を高めるためには走査線の間
隔を狭くする必要がある。また、高速で画像を出力する
ためには走査速度を高める必要がある。このレーザービ
ームプリンターの高精細度化、高速化において最も問題
となるのはポリゴンスキャナーの回転速度に限界がある
ことである。
【０００４】この問題を解決するために複数のレーザー
ビームによって被走査面を一度に走査するマルチビーム
スキャン方式は既に公知のものである。このマルチビー
ムスキャン方式にあっては当然のことながら、複数のレ
ーザービームスポットをポリゴンスキャナーによる走査
方向（以下、主走査方向と呼ぶ）と直角な方向（以下、
副走査方向と呼ぶ）に充分近接させなくてはならない。
このために、複数の半導体レーザーを近接させて製造す
る努力がなされており、現在１０μｍ間隔まで近接させ
た半導体レーザーアレイが試作されている（たとえば、
特開平２ー３９５８３号公報、Ｒ．Ｌ．Ｔｈｏｒｎｔｏ
ｎ ｅｔ ａｌ．，“Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃ
ｌｏｓｅｌｙ ｓｐａｃｅｄ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ
ｌｙ ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ ｌａｓｅｒｓ ｆａｂ
ｌｉｃａｔｅｄ ｂｙｉｍｐｕｒｉｔｙ−ｉｎｄｕｃｅ
ｄ ｄｉｓｏｒｄｅｒｉｎｇ”，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔｔ．５６（１７），１６２３−１６２５（１９９
０）等参照）。
ビームによって被走査面を一度に走査するマルチビーム
スキャン方式は既に公知のものである。このマルチビー
ムスキャン方式にあっては当然のことながら、複数のレ
ーザービームスポットをポリゴンスキャナーによる走査
方向（以下、主走査方向と呼ぶ）と直角な方向（以下、
副走査方向と呼ぶ）に充分近接させなくてはならない。
このために、複数の半導体レーザーを近接させて製造す
る努力がなされており、現在１０μｍ間隔まで近接させ
た半導体レーザーアレイが試作されている（たとえば、
特開平２ー３９５８３号公報、Ｒ．Ｌ．Ｔｈｏｒｎｔｏ
ｎ ｅｔ ａｌ．，“Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃ
ｌｏｓｅｌｙ ｓｐａｃｅｄ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ
ｌｙ ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ ｌａｓｅｒｓ ｆａｂ
ｌｉｃａｔｅｄ ｂｙｉｍｐｕｒｉｔｙ−ｉｎｄｕｃｅ
ｄ ｄｉｓｏｒｄｅｒｉｎｇ”，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔｔ．５６（１７），１６２３−１６２５（１９９
０）等参照）。
【０００５】しかしながら、上記公報等に開示されてい
る技術を採用して複数の半導体レーザーを１０μｍまで
近接させたとしても副走査方向に隙間なく走査するには
まだ不足である。これを補うための手段として飛び越し
走査によって、副走査方向の隙間を埋めていく方法が考
案されている（特開昭５６−１１０９６０号公報参
照）。また、１０μｍ間隔の半導体レーザーアレイを用
いたマルチビーム走査光学系が提案され、本出願人によ
り特願平２−４４４３５号として出願されている。
る技術を採用して複数の半導体レーザーを１０μｍまで
近接させたとしても副走査方向に隙間なく走査するには
まだ不足である。これを補うための手段として飛び越し
走査によって、副走査方向の隙間を埋めていく方法が考
案されている（特開昭５６−１１０９６０号公報参
照）。また、１０μｍ間隔の半導体レーザーアレイを用
いたマルチビーム走査光学系が提案され、本出願人によ
り特願平２−４４４３５号として出願されている。
【０００６】飛び越し走査の一例を図１に示す。この例
では、２本のレーザービームＬ１，Ｌ２によって飛び越
し走査を行っている。図１において、ｄx は電子写真的
に定義されるレーザースポット径である（以下、電子写
真的スポット径と呼ぶ）。電子写真的スポット径とは、
被走査面Ａ１上のレーザースポットの径ではなく、レー
ザーにより被走査面Ａ１上に形成された静電潜像が現像
されたときに現れるスポットの径を意味する。２本のレ
ーザービームＬ１，Ｌ２によって被走査面Ａ１上に結像
する２つのスポットＢ１，Ｂ２の中心の間隔ｒ3 は３ｄ
X である。
では、２本のレーザービームＬ１，Ｌ２によって飛び越
し走査を行っている。図１において、ｄx は電子写真的
に定義されるレーザースポット径である（以下、電子写
真的スポット径と呼ぶ）。電子写真的スポット径とは、
被走査面Ａ１上のレーザースポットの径ではなく、レー
ザーにより被走査面Ａ１上に形成された静電潜像が現像
されたときに現れるスポットの径を意味する。２本のレ
ーザービームＬ１，Ｌ２によって被走査面Ａ１上に結像
する２つのスポットＢ１，Ｂ２の中心の間隔ｒ3 は３ｄ
X である。
【０００７】１回の主走査毎に２ｄX 分だけ副走査が行
われるので、図１に示されるように、１回目の走査でレ
ーザービームＬ２によって第２走査ラインが走査され、
２回目の走査で、レーザービームＬ１によって第１走査
ライン、レーザービームＬ２によって第４走査ラインが
走査されるというように以下順次隙間なく走査されてい
くことになる。すなわち、各回の走査では隙間が生じる
のであるが、ある回で走査した走査ラインを次回の走査
では飛び越して走査していくことにより、全体としては
隙間なく走査される。
われるので、図１に示されるように、１回目の走査でレ
ーザービームＬ２によって第２走査ラインが走査され、
２回目の走査で、レーザービームＬ１によって第１走査
ライン、レーザービームＬ２によって第４走査ラインが
走査されるというように以下順次隙間なく走査されてい
くことになる。すなわち、各回の走査では隙間が生じる
のであるが、ある回で走査した走査ラインを次回の走査
では飛び越して走査していくことにより、全体としては
隙間なく走査される。
【０００８】飛び越し走査において重複走査や、走査さ
れない走査ラインが生じないためには次の３条件を満た
す必要がある。
れない走査ラインが生じないためには次の３条件を満た
す必要がある。
【０００９】１）１回の主走査につきレーザービーム数
ｎに対してｎｄX だけ副走査されなくてはならない。
ｎに対してｎｄX だけ副走査されなくてはならない。
【００１０】２）２つのレーザービームの被走査面上に
おける間隔ｒ3 は、電子写真的スポット径ｄX の整数倍
でなくてはならない。
おける間隔ｒ3 は、電子写真的スポット径ｄX の整数倍
でなくてはならない。
【００１１】３）スポット中心間隔ｒ3 をスポット径ｄ
x で除して得た整数を走査次数Ｉと呼んだとき、この走
査次数Ｉは、レーザービーム数ｎと互いに素（最大公約
数が１となること）でなくてはならない。
x で除して得た整数を走査次数Ｉと呼んだとき、この走
査次数Ｉは、レーザービーム数ｎと互いに素（最大公約
数が１となること）でなくてはならない。
【００１２】なお、走査ラインの最小間隔を走査ピッチ
と呼び、図１ではｐで表している。一般的にはｐ＝ｄX
である。レーザービームのスポット径は、一般には光振
幅がスポット中心の１／ｅ（パワーでは１／ｅ2 ）とな
る直径で定義される。このように定義されるスポット径
を以下光学的スポット径と呼びｄ0 で表す。
と呼び、図１ではｐで表している。一般的にはｐ＝ｄX
である。レーザービームのスポット径は、一般には光振
幅がスポット中心の１／ｅ（パワーでは１／ｅ2 ）とな
る直径で定義される。このように定義されるスポット径
を以下光学的スポット径と呼びｄ0 で表す。
【００１３】レーザービームプリンターにおいては、電
子写真プロセスによって像を形成するわけであるが、電
子写真プロセスによって得られる像を考える時には前記
の光学的スポット径とは異なるスポット径を定義した方
が都合が良い。すなわち、ある光強度分布を有するレー
ザービームを用いた時に最終的に得られる像のスポット
径をそのレーザービームの電子写真的スポット径ｄx と
して定義する。
子写真プロセスによって像を形成するわけであるが、電
子写真プロセスによって得られる像を考える時には前記
の光学的スポット径とは異なるスポット径を定義した方
が都合が良い。すなわち、ある光強度分布を有するレー
ザービームを用いた時に最終的に得られる像のスポット
径をそのレーザービームの電子写真的スポット径ｄx と
して定義する。
【００１４】図２は光学的スポット径と電子写真的スポ
ット径の関係を示す図である。なお、図においては、レ
ーザービーム光の主線上の光振幅を１に規格化してい
る。光学的スポット径ｄ0 は、スポット中心の光振幅の
１／ｅ（パワーでは１／ｅ2 ）となる直径であるのに対
し、電子写真的スポット径ｄx は、スポット中心の光振
幅のｘ倍（ｘ≒０．７，パワー比に換算すると約０．
５）となる直径である（田中：“レーザーゼログラフィ
ーにおける階調再現の検討”，第６回色彩工学コンファ
レンス，ｐ７７−ｐ８０（１９８９）参照）。ここで光
学的スポット径ｄ0 と電子写真的スポット径ｄX との比
をスポット径補正係数ｋと呼び、ｋを次式のように定義
する。
ット径の関係を示す図である。なお、図においては、レ
ーザービーム光の主線上の光振幅を１に規格化してい
る。光学的スポット径ｄ0 は、スポット中心の光振幅の
１／ｅ（パワーでは１／ｅ2 ）となる直径であるのに対
し、電子写真的スポット径ｄx は、スポット中心の光振
幅のｘ倍（ｘ≒０．７，パワー比に換算すると約０．
５）となる直径である（田中：“レーザーゼログラフィ
ーにおける階調再現の検討”，第６回色彩工学コンファ
レンス，ｐ７７−ｐ８０（１９８９）参照）。ここで光
学的スポット径ｄ0 と電子写真的スポット径ｄX との比
をスポット径補正係数ｋと呼び、ｋを次式のように定義
する。
【００１５】ｋ＝ｄ0 ／ｄx ｋの値は、用いる電子写真のプロセスによって異なる。
光の当たったところにトナーを付着させる反転現像のプ
ロセスでは、１．４≦ｋ≦１．６が望ましく、光の当た
らないところにトナーを付着させる正転現像のプロセス
では、１．５≦ｋ≦１．８が望ましいことが知られてい
る。
光の当たったところにトナーを付着させる反転現像のプ
ロセスでは、１．４≦ｋ≦１．６が望ましく、光の当た
らないところにトナーを付着させる正転現像のプロセス
では、１．５≦ｋ≦１．８が望ましいことが知られてい
る。
【００１６】レーザービームプリンターは、基本的に電
子写真プロセスに基づく画像形成法であるので、当然の
ことながらレーザービームプリンターに用いられる光源
は、電子写真用の感光体が実用感度を有する波長を発光
するものでなくてはならない。コンパクトディスクプレ
ーヤーが大量生産され、このコンパクトディスク用の発
光波長０．７８μｍのＡｌＧａＡｓ系半導体レーザーが
安価となったことから、この波長に適合した電子写真用
の感光体の開発が進み、充分な性能を有する感光体が現
在実用化されている。一般的に長波長の光に感度を有す
る感光体は不安定になり易いこともあって、現在のとこ
ろ、０．７８μｍよりも長波長の光に実用感度を有する
感光体はほぼ皆無であると言ってよい状況である。この
ことから、レーザービームプリンターに用いられる半導
体レーザーは約０．８μｍより短い波長で発光する必要
があるといえる。実用上はさらに短い波長で発光する方
が望ましく、０．６８μｍ付近の波長で発光するＡｌＧ
ａＩｎＰ系半導体レーザー等の方がレーザービームプリ
ンターには適している。
子写真プロセスに基づく画像形成法であるので、当然の
ことながらレーザービームプリンターに用いられる光源
は、電子写真用の感光体が実用感度を有する波長を発光
するものでなくてはならない。コンパクトディスクプレ
ーヤーが大量生産され、このコンパクトディスク用の発
光波長０．７８μｍのＡｌＧａＡｓ系半導体レーザーが
安価となったことから、この波長に適合した電子写真用
の感光体の開発が進み、充分な性能を有する感光体が現
在実用化されている。一般的に長波長の光に感度を有す
る感光体は不安定になり易いこともあって、現在のとこ
ろ、０．７８μｍよりも長波長の光に実用感度を有する
感光体はほぼ皆無であると言ってよい状況である。この
ことから、レーザービームプリンターに用いられる半導
体レーザーは約０．８μｍより短い波長で発光する必要
があるといえる。実用上はさらに短い波長で発光する方
が望ましく、０．６８μｍ付近の波長で発光するＡｌＧ
ａＩｎＰ系半導体レーザー等の方がレーザービームプリ
ンターには適している。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な用途に用いられる半導体レーザーアレイは、複数の半
導体レーザー素子を極めて近接させてあるので、個々の
半導体レーザー素子に対して個別のコリメーターを配設
することは困難である。そのため、同一の光学系で全て
のレーザービーム光を被走査面上に結像することにな
る。このような場合においては、被走査面上のスポット
径とスポット間隔を独立して変えることは著しく困難で
ある。このため、適正な飛び越し走査が行えるように光
学条件を設定することが困難であるという問題があっ
た。
な用途に用いられる半導体レーザーアレイは、複数の半
導体レーザー素子を極めて近接させてあるので、個々の
半導体レーザー素子に対して個別のコリメーターを配設
することは困難である。そのため、同一の光学系で全て
のレーザービーム光を被走査面上に結像することにな
る。このような場合においては、被走査面上のスポット
径とスポット間隔を独立して変えることは著しく困難で
ある。このため、適正な飛び越し走査が行えるように光
学条件を設定することが困難であるという問題があっ
た。
【００１８】また、前述の飛び越し走査によれば被走査
面上において、結像スポット間隔をいくら広くとったと
しても、適切な走査次数さえ選べば良いように思われ
る。しかしながら、現実には結像スポット間隔を広くと
り大きな走査次数（以下高次の走査次数と呼ぶ）を採用
した場合、走査装置に要求される機械的精度が著しく高
精度になるという問題があった。以下、その理由につい
て説明する。
面上において、結像スポット間隔をいくら広くとったと
しても、適切な走査次数さえ選べば良いように思われ
る。しかしながら、現実には結像スポット間隔を広くと
り大きな走査次数（以下高次の走査次数と呼ぶ）を採用
した場合、走査装置に要求される機械的精度が著しく高
精度になるという問題があった。以下、その理由につい
て説明する。
【００１９】図３（ａ）に示すように、ひとつのスポッ
トＢで被走査面上を走査している場合、すなわち、半導
体レーザー素子数ｎ＝１、走査次数Ｉ＝１の場合におい
て、走査ピッチｐはある誤差Δｐ内になくてはならない
とすると、副走査方向の速度の許容誤差率δ0 は次式で
表されることになる。
トＢで被走査面上を走査している場合、すなわち、半導
体レーザー素子数ｎ＝１、走査次数Ｉ＝１の場合におい
て、走査ピッチｐはある誤差Δｐ内になくてはならない
とすると、副走査方向の速度の許容誤差率δ0 は次式で
表されることになる。
【００２０】δ0 ＝Δｖ／ｖ＝Δｐ／ｐ ただし、ｖは副走査の速度、Δｖは副走査の速度誤差で
ある。
ある。
【００２１】図３（ｂ）は、半導体レーザー素子数ｎ＝
３、走査次数Ｉ＝２の場合を示す図である。半導体レー
ザー素子数ｎ、走査次数Ｉの時の速度の許容誤差率をδ
n,I とすると、この場合の速度の許容誤差率δ3,2 ＝Δ
ｐ／３ｐ＝δ0 ／３となり、図３（ａ）の場合に比べて
速度の許容誤差率は１／３に小さくなる。この傾向は半
導体レーザー素子数ｎ及び走査次数Ｉの増加に伴い顕著
になる。
３、走査次数Ｉ＝２の場合を示す図である。半導体レー
ザー素子数ｎ、走査次数Ｉの時の速度の許容誤差率をδ
n,I とすると、この場合の速度の許容誤差率δ3,2 ＝Δ
ｐ／３ｐ＝δ0 ／３となり、図３（ａ）の場合に比べて
速度の許容誤差率は１／３に小さくなる。この傾向は半
導体レーザー素子数ｎ及び走査次数Ｉの増加に伴い顕著
になる。
【００２２】図３（ｃ）に示すような半導体レーザー素
子数ｎ＝４、走査次数Ｉ＝５の場合は許容誤差率δ4,5
＝Δｐ／１６ｐ＝δ0 ／１６となり、図３（ａ）の場合
に比べて一桁以上高い精度が要求されることになる。
子数ｎ＝４、走査次数Ｉ＝５の場合は許容誤差率δ4,5
＝Δｐ／１６ｐ＝δ0 ／１６となり、図３（ａ）の場合
に比べて一桁以上高い精度が要求されることになる。
【００２３】以上、副走査方向の速度の許容誤差につい
て述べたが、このことは副走査の速度誤差のみならず、
光学系の精度、半導体レーザーアレイの寸法精度につい
ても同様の問題が発生する。さらに、結像スポット間隔
を広くとり大きな走査次数を採用した場合は、飛び越し
走査を電気的に制御するのに必要な高速のメモリー量が
増えるという問題もあった。
て述べたが、このことは副走査の速度誤差のみならず、
光学系の精度、半導体レーザーアレイの寸法精度につい
ても同様の問題が発生する。さらに、結像スポット間隔
を広くとり大きな走査次数を採用した場合は、飛び越し
走査を電気的に制御するのに必要な高速のメモリー量が
増えるという問題もあった。
【００２４】本発明は、前記問題点を解決するために案
出されたものであって、ひとつの走査光学系によって隙
間の発生や重複走査を生じさせないで飛び越し走査を行
うことを目的とする。また、本発明は、比較的小さな開
口値を有する光学系を使用して飛び越し走査の条件を満
足させることを目的とする。更に本発明は、小さな開口
値を有する光学系を使用して小型のレーザービームプリ
ンターを構成することを目的とする。
出されたものであって、ひとつの走査光学系によって隙
間の発生や重複走査を生じさせないで飛び越し走査を行
うことを目的とする。また、本発明は、比較的小さな開
口値を有する光学系を使用して飛び越し走査の条件を満
足させることを目的とする。更に本発明は、小さな開口
値を有する光学系を使用して小型のレーザービームプリ
ンターを構成することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、互いに独立して駆動可能なｎ個の半導体レ
ーザー素子を各レーザービーム光の出射中心が一直線上
に位置するように等しい間隔ｒで並べた半導体レーザー
アレイにおいて、前記半導体レーザー素子の発光波長を
λ、レーザービーム光の前記直線方向の拡がり角をθ1
とする時に、前記間隔ｒが次式により定められている。
成するため、互いに独立して駆動可能なｎ個の半導体レ
ーザー素子を各レーザービーム光の出射中心が一直線上
に位置するように等しい間隔ｒで並べた半導体レーザー
アレイにおいて、前記半導体レーザー素子の発光波長を
λ、レーザービーム光の前記直線方向の拡がり角をθ1
とする時に、前記間隔ｒが次式により定められている。
【００２６】
【数３】
【００２７】ただし、ｎは２以上の整数、πは円周率、
Ｉはｎと互いに素となる自然数である走査次数、ｋは
１．４≦ｋ≦１．８の範囲の実数であるスポット径補正
係数である。
Ｉはｎと互いに素となる自然数である走査次数、ｋは
１．４≦ｋ≦１．８の範囲の実数であるスポット径補正
係数である。
【００２８】また、（１）式に代えて下式により定める
こともできる。
こともできる。
【００２９】
【数４】
【００３０】ただし、Ｉはｎと互いに素となる２≦Ｉ≦
５の範囲の整数、ｋはスポット径補正係数で１．４≦ｋ
≦１．８の範囲の実数、Ａはアポタイゼーション係数で
１．３４≦Ａ≦１．９７の範囲の実数である。
５の範囲の整数、ｋはスポット径補正係数で１．４≦ｋ
≦１．８の範囲の実数、Ａはアポタイゼーション係数で
１．３４≦Ａ≦１．９７の範囲の実数である。
【００３１】また、本発明のマルチビームレーザープリ
ンターは上記（２）式の条件を満たすマルチビーム半導
体レーザーアレイを光源として用い、このマルチビーム
半導体レーザーアレイより出射されるレーザービーム光
の前記直線方向の拡がりを、光学的絞りによって概ねレ
ーザービーム光の中心強度の１／ｅ2 ないし１／２のビ
ーム径のところで制限している。ただし、ｅは自然対数
の底である。
ンターは上記（２）式の条件を満たすマルチビーム半導
体レーザーアレイを光源として用い、このマルチビーム
半導体レーザーアレイより出射されるレーザービーム光
の前記直線方向の拡がりを、光学的絞りによって概ねレ
ーザービーム光の中心強度の１／ｅ2 ないし１／２のビ
ーム径のところで制限している。ただし、ｅは自然対数
の底である。
【００３２】
【作用】本発明の作用を具体的に例を挙げて説明する。
【００３３】いま、図４に示すような半導体レーザーア
レイ１上に設けられた複数の半導体レーザー素子１ａ，
１ａ，１ａからのレーザービーム光Ｃをレンズ２により
被走査面Ａ１上に結像させる光学系において、半導体レ
ーザー素子１ａ，１ａ，１ａの間隔をｒ，結像面すなわ
ち被走査面Ａ１での結像スポット間隔をｒi とすると次
式の関係が成り立つ。なお、半導体レーザー素子とレン
ズ２間の距離をｆ1 、レンズ２と被走査面Ａ１間の距離
をｆ2 とする。
レイ１上に設けられた複数の半導体レーザー素子１ａ，
１ａ，１ａからのレーザービーム光Ｃをレンズ２により
被走査面Ａ１上に結像させる光学系において、半導体レ
ーザー素子１ａ，１ａ，１ａの間隔をｒ，結像面すなわ
ち被走査面Ａ１での結像スポット間隔をｒi とすると次
式の関係が成り立つ。なお、半導体レーザー素子とレン
ズ２間の距離をｆ1 、レンズ２と被走査面Ａ１間の距離
をｆ2 とする。
【００３４】
【数５】
【００３５】ただし、β＝ｆ2 ／ｆ1 であり光学系の横
倍率である。
倍率である。
【００３６】また、θ1 は、レーザービーム光Ｃの拡が
り角を示す。なお、この拡がり角は、複数の半導体レー
ザー素子１ａが配列されている方向に関しての拡がり角
である。このレーザービーム光の拡がり角θ1 は、図５
に示すようにレーザービーム光の主線上の光振幅を１に
規格化した時に単位角度当たりの光振幅が１／ｅ（パワ
ーでは、１／ｅ2 ）となる角度である。θ1 は半導体レ
ーザー素子の構造によってほぼ一意的に決まってしまう
値である。なお、レーザービーム光の拡がり角は、図５
のようにレーザービーム光主線上単位角度当たりパワー
が半分（光振幅は１／√２）となる角度（ＦＷＨＭ：全
角半値幅）で表すことも多いが、本発明における拡がり
角は、この全角半値幅ではない。
り角を示す。なお、この拡がり角は、複数の半導体レー
ザー素子１ａが配列されている方向に関しての拡がり角
である。このレーザービーム光の拡がり角θ1 は、図５
に示すようにレーザービーム光の主線上の光振幅を１に
規格化した時に単位角度当たりの光振幅が１／ｅ（パワ
ーでは、１／ｅ2 ）となる角度である。θ1 は半導体レ
ーザー素子の構造によってほぼ一意的に決まってしまう
値である。なお、レーザービーム光の拡がり角は、図５
のようにレーザービーム光主線上単位角度当たりパワー
が半分（光振幅は１／√２）となる角度（ＦＷＨＭ：全
角半値幅）で表すことも多いが、本発明における拡がり
角は、この全角半値幅ではない。
【００３７】この時の結像面上のレーザーの電子写真的
スポット径ｄxiは次式で表される。
スポット径ｄxiは次式で表される。
【００３８】
【数６】
【００３９】したがってｒi とｄxiの比は次式のように
なり、任意の横倍率βに対し飛び越し走査の条件を満た
すことができる。
なり、任意の横倍率βに対し飛び越し走査の条件を満た
すことができる。
【００４０】ｒi ／ｄxi＝Ｉ 図６は、レーザービーム光の拡がり角θ1 と半導体レー
ザー素子の間隔ｒの関係を、半導体レーザー素子数ｎ＝
２、発光波長λ＝０．７８μｍの時についてグラフ化し
たものである。図６中で斜線で囲まれた範囲が前記式
（１）において、スポット径補正係数ｋが１．４≦ｋ≦
１．８を満たしている。図６では、走査次数Ｉ＝１，
３，５の場合を示しているが、この内Ｉ＝１の時は飛び
越し走査ではなく、隣接するスポット同志が充分に近接
して、一回の走査で隙間なく走査できる条件を表してい
る。
ザー素子の間隔ｒの関係を、半導体レーザー素子数ｎ＝
２、発光波長λ＝０．７８μｍの時についてグラフ化し
たものである。図６中で斜線で囲まれた範囲が前記式
（１）において、スポット径補正係数ｋが１．４≦ｋ≦
１．８を満たしている。図６では、走査次数Ｉ＝１，
３，５の場合を示しているが、この内Ｉ＝１の時は飛び
越し走査ではなく、隣接するスポット同志が充分に近接
して、一回の走査で隙間なく走査できる条件を表してい
る。
【００４１】図７は、拡がり角θ1 と半導体レーザー素
子の間隔ｒの関係をｎ＝２、λ＝０．６８μｍの時につ
いてグラフ化したものである。なお、図６及び図７はｎ
＝４，８，１０等の時も成り立つグラフである。
子の間隔ｒの関係をｎ＝２、λ＝０．６８μｍの時につ
いてグラフ化したものである。なお、図６及び図７はｎ
＝４，８，１０等の時も成り立つグラフである。
【００４２】図８は、拡がり角θ1 と半導体レーザー素
子の間隔ｒの関係を半導体ｎ＝３、λ＝０．７８μｍの
時についてグラフ化したものである。ｎが奇数の時はＩ
＝２は常に可能であり、その時のθ1 とｒの関係は図８
のＩ＝２のグラフの斜線部で表される。
子の間隔ｒの関係を半導体ｎ＝３、λ＝０．７８μｍの
時についてグラフ化したものである。ｎが奇数の時はＩ
＝２は常に可能であり、その時のθ1 とｒの関係は図８
のＩ＝２のグラフの斜線部で表される。
【００４３】図９（ａ）は、ｎ＝２、Ｉ＝３の飛び越し
走査の状態を示し、位置（速度）誤差δ2,3 ＝δ0 ／４
となる。また、図９（ｂ）は、ｎ＝２、Ｉ＝１の飛び越
し走査の状態を示し、位置（速度）誤差δ2,1 ＝δ0 ／
２となる。
走査の状態を示し、位置（速度）誤差δ2,3 ＝δ0 ／４
となる。また、図９（ｂ）は、ｎ＝２、Ｉ＝１の飛び越
し走査の状態を示し、位置（速度）誤差δ2,1 ＝δ0 ／
２となる。
【００４４】半導体レーザー素子の数ｎが偶数であり、
かつ、走査次数Ｉが３以上の自然数で且つｎと素となる
最小の自然数である場合には、最低次の飛び越し走査を
実現することができるため、副走査方向の位置（速度）
精度が低くて済むという効果がある。
かつ、走査次数Ｉが３以上の自然数で且つｎと素となる
最小の自然数である場合には、最低次の飛び越し走査を
実現することができるため、副走査方向の位置（速度）
精度が低くて済むという効果がある。
【００４５】また、半導体レーザー素子数ｎを奇数とす
ることにより、走査次数Ｉ＝２という理論的に考え得る
最低次の飛び越し走査を実現することができ、このため
副走査方向の位置（速度）精度が低くてすむ。図９
（ｃ）はｎ＝５、Ｉ＝３の時を示し、この場合は位置
（速度）誤差δ5,3 ＝δ0 ／１０となる。図９（ｄ）は
ｎ＝５、Ｉ＝２の時を示し、この場合はδ5,2 ＝δ0 ／
５となり、Ｉ＝３の時に比べて位置（速度）誤差は２倍
の値であり、図９（ｅ）のｎ＝５、Ｉ＝１の時のδ5, 1
＝δ0 ／５と等しい値となる。副走査方向の位置（速
度）誤差δn,I はｎ及びＩの関数として次式で一般的に
表すことができる。
ることにより、走査次数Ｉ＝２という理論的に考え得る
最低次の飛び越し走査を実現することができ、このため
副走査方向の位置（速度）精度が低くてすむ。図９
（ｃ）はｎ＝５、Ｉ＝３の時を示し、この場合は位置
（速度）誤差δ5,3 ＝δ0 ／１０となる。図９（ｄ）は
ｎ＝５、Ｉ＝２の時を示し、この場合はδ5,2 ＝δ0 ／
５となり、Ｉ＝３の時に比べて位置（速度）誤差は２倍
の値であり、図９（ｅ）のｎ＝５、Ｉ＝１の時のδ5, 1
＝δ0 ／５と等しい値となる。副走査方向の位置（速
度）誤差δn,I はｎ及びＩの関数として次式で一般的に
表すことができる。
【００４６】δn,I ＝δ0 ／ｍｎ ただし、ｍはｍ≦｛Ｉ・（ｎ−１）＋１｝／ｎを満たす
最大の整数ｍは相関長で次のように定義する。図９
（ｂ）及び図９（ｅ）の場合のようにスポットを副走査
方向に密に並べてある時は、ある走査で描き込まれたス
ポットとその次の走査で描き込まれたスポットが隣接す
るだけであるが、飛び越し走査においては、ある走査で
描き込まれたスポットはｍ回後までの走査で描き込まれ
たスポットと隣接し得る。このｍを相関長と定義する。
この関係を図１０に模式的に示す。
最大の整数ｍは相関長で次のように定義する。図９
（ｂ）及び図９（ｅ）の場合のようにスポットを副走査
方向に密に並べてある時は、ある走査で描き込まれたス
ポットとその次の走査で描き込まれたスポットが隣接す
るだけであるが、飛び越し走査においては、ある走査で
描き込まれたスポットはｍ回後までの走査で描き込まれ
たスポットと隣接し得る。このｍを相関長と定義する。
この関係を図１０に模式的に示す。
【００４７】半導体レーザー素子数ｎが奇数で走査次数
Ｉ＝２の時は相関長ｍ＝１となり、これは要求される副
走査方向の位置（速度）誤差がスポットを副走査方向に
密に並べてある時と同じであることを意味している。
Ｉ＝２の時は相関長ｍ＝１となり、これは要求される副
走査方向の位置（速度）誤差がスポットを副走査方向に
密に並べてある時と同じであることを意味している。
【００４８】また、半導体レーザー素子数ｎを偶数とし
た場合は走査次数Ｉを３以上の自然数でかつｎと互いに
素となる最小の自然数とすると副走査方向の許容位置
（速度）誤差を最大（精度は最小）にすることができ
る。
た場合は走査次数Ｉを３以上の自然数でかつｎと互いに
素となる最小の自然数とすると副走査方向の許容位置
（速度）誤差を最大（精度は最小）にすることができ
る。
【００４９】図１１に半導体レーザー素子数ｎ＝２から
ｎ＝１１までについて、それぞれ取り得る最低次の走査
次数における被走査面上のスポットの位置関係を示す。
ｎ＝１１までについて、それぞれ取り得る最低次の走査
次数における被走査面上のスポットの位置関係を示す。
【００５０】半導体レーザー素子数ｎに対して決まる最
低次の走査次数Ｉmin とそれに対応する相関長ｍ及び位
置（速度）誤差の比δn,I ／δ0 の、θ1 ＝１２°，λ
＝０．７８μｍ，ｋ＝１．５の時の半導体レーザー素子
間隔ｒとの値の計算値を表１に示す。
低次の走査次数Ｉmin とそれに対応する相関長ｍ及び位
置（速度）誤差の比δn,I ／δ0 の、θ1 ＝１２°，λ
＝０．７８μｍ，ｋ＝１．５の時の半導体レーザー素子
間隔ｒとの値の計算値を表１に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】機械精度の観点からはなるべく走査次数Ｉ
が小さい方が良いわけであるが、近接した半導体レーザ
ーアレイは素子間のクロストークを抑えるのが難しく、
半導体レーザーアレイの製造という点からは走査次数Ｉ
が大きい方が良いことになる。以上のようなことから、
実用的な走査次数Ｉの範囲は２から５程度である。この
ような関係を図１２に示す。
が小さい方が良いわけであるが、近接した半導体レーザ
ーアレイは素子間のクロストークを抑えるのが難しく、
半導体レーザーアレイの製造という点からは走査次数Ｉ
が大きい方が良いことになる。以上のようなことから、
実用的な走査次数Ｉの範囲は２から５程度である。この
ような関係を図１２に示す。
【００５３】ところで、前記（３）式が成り立つために
は、光学系の開口が充分大きいこと、すなわち、光学系
が充分に明るいことが必要である。ところが、レーザー
ビームプリンターの小型化のためには多少の光量損失が
あっても光学系が小型であることが望ましい。また、明
るい光学系を用いた場合は、光学的な蹴られを防ぐため
にはポリゴンの直径も大きいものを用いなくてはならな
い。これはレーザービームプリンターの高速化のために
は好ましくない。このことから、レーザービームプリン
ターの光学系に適当な光学的絞りを設けることが考えら
れる。ところが、このような光学系では、単に光量損失
が生じるだけでなく、レーザービームのアポタイゼーシ
ョン効果によってレーザービームの結像スポット径が変
化してしまい、（３）式の条件では飛び越し走査そのも
のが成り立たなくなる場合もあり得る。なお、アポタイ
ゼーション効果の意味については後述するが、一般的に
は、レンズの瞳に特定の振幅透過率が与えられると高次
の回折像が減少する現象を意味する。
は、光学系の開口が充分大きいこと、すなわち、光学系
が充分に明るいことが必要である。ところが、レーザー
ビームプリンターの小型化のためには多少の光量損失が
あっても光学系が小型であることが望ましい。また、明
るい光学系を用いた場合は、光学的な蹴られを防ぐため
にはポリゴンの直径も大きいものを用いなくてはならな
い。これはレーザービームプリンターの高速化のために
は好ましくない。このことから、レーザービームプリン
ターの光学系に適当な光学的絞りを設けることが考えら
れる。ところが、このような光学系では、単に光量損失
が生じるだけでなく、レーザービームのアポタイゼーシ
ョン効果によってレーザービームの結像スポット径が変
化してしまい、（３）式の条件では飛び越し走査そのも
のが成り立たなくなる場合もあり得る。なお、アポタイ
ゼーション効果の意味については後述するが、一般的に
は、レンズの瞳に特定の振幅透過率が与えられると高次
の回折像が減少する現象を意味する。
【００５４】そこで、第２の発明では、マルチビーム半
導体レーザーアレイは次の構成を備えている。すなわ
ち、各々、互いに独立して駆動可能なｎ個の半導体レー
ザー素子を、各々の出射ビーム光の光軸が互いに平行
で、かつ、各ビーム光の出射中心を一直線上に等間隔ｒ
で並べ、半導体レーザー素子の発光波長をλ、レーザー
ビーム光の前記直線方向の拡がり角をθ1 、スポット径
補正係数ｋ、アポタイゼーション定数Ａ、半導体レーザ
ー素子数ｎに対して取り得る走査次数Ｉに対して、前記
の間隔ｒを次式を満足する構成とした。
導体レーザーアレイは次の構成を備えている。すなわ
ち、各々、互いに独立して駆動可能なｎ個の半導体レー
ザー素子を、各々の出射ビーム光の光軸が互いに平行
で、かつ、各ビーム光の出射中心を一直線上に等間隔ｒ
で並べ、半導体レーザー素子の発光波長をλ、レーザー
ビーム光の前記直線方向の拡がり角をθ1 、スポット径
補正係数ｋ、アポタイゼーション定数Ａ、半導体レーザ
ー素子数ｎに対して取り得る走査次数Ｉに対して、前記
の間隔ｒを次式を満足する構成とした。
【００５５】
【数７】
【００５６】ただし、上式においてπは円周率、Ｉはｎ
と互いに素となる２≦Ｉ≦５の範囲の整数、スポット径
補正係数ｋは１．４≦ｋ≦１．８の範囲の値、Ａはアポ
タイゼーション係数で１．３４≦Ａ≦１．９７の範囲の
実数である。
と互いに素となる２≦Ｉ≦５の範囲の整数、スポット径
補正係数ｋは１．４≦ｋ≦１．８の範囲の値、Ａはアポ
タイゼーション係数で１．３４≦Ａ≦１．９７の範囲の
実数である。
【００５７】本発明の作用を具体例を挙げて説明する。
いま、図１３に示すような光学的絞りのあるレーザー光
学系を考える。このレーザー光学系においては、レーザ
ー光源３から拡がり角θ1 で出射したレーザービーム
は、コリメーター４で平行光に変換され、光学的絞り５
によりレーザービーム径がＤa からＤb に制限され、結
像レンズ６により結像面Ｅ上に結像される。結像された
レーザースポットの径ｄは次式で表される。
いま、図１３に示すような光学的絞りのあるレーザー光
学系を考える。このレーザー光学系においては、レーザ
ー光源３から拡がり角θ1 で出射したレーザービーム
は、コリメーター４で平行光に変換され、光学的絞り５
によりレーザービーム径がＤa からＤb に制限され、結
像レンズ６により結像面Ｅ上に結像される。結像された
レーザースポットの径ｄは次式で表される。
【００５８】ｄ＝Ａ（Ｔ）・ｄ0 ただし、Ｔはトランケーションレシオ、Ａはアポタイゼ
ーション定数、ｄ0は光学的絞りのない場合のレーザー
スポット径である。なお、トランケーションレシオ、ア
ポタイゼーション定数の意味については後述する。
ーション定数、ｄ0は光学的絞りのない場合のレーザー
スポット径である。なお、トランケーションレシオ、ア
ポタイゼーション定数の意味については後述する。
【００５９】図１３に示すようにレーザービームを平行
ビームに変換した時の拡がり角θ1 （拡がり角θ1 の定
義は図５の定義に従う）に対応するレーザービーム径を
Ｄa 、光学的絞り５によって制限されたレーザービーム
径をＤd とすると、トランケーションレシオＴは次式で
表される。
ビームに変換した時の拡がり角θ1 （拡がり角θ1 の定
義は図５の定義に従う）に対応するレーザービーム径を
Ｄa 、光学的絞り５によって制限されたレーザービーム
径をＤd とすると、トランケーションレシオＴは次式で
表される。
【００６０】Ｔ＝Ｄb ／Ｄa アポタイゼーション定数ＡはトランケーションレシオＴ
の関数であり、図１４に実線の曲線で示されるようなグ
ラフで表される。このグラフから明らかなように、ビー
ムを絞ることによってレーザービームの結像スポット径
ｄは増加してしまう。この現象が前述のアポタイゼーシ
ョン効果である。アポタイゼーション定数Ａは解析的に
求めることは困難なのでコンピュータによる数値解析に
よって求めた。また、ｄ0 は次式で表される。
の関数であり、図１４に実線の曲線で示されるようなグ
ラフで表される。このグラフから明らかなように、ビー
ムを絞ることによってレーザービームの結像スポット径
ｄは増加してしまう。この現象が前述のアポタイゼーシ
ョン効果である。アポタイゼーション定数Ａは解析的に
求めることは困難なのでコンピュータによる数値解析に
よって求めた。また、ｄ0 は次式で表される。
【００６１】ｄ0 ＝２λ／πｓｉｎ（θ1 ／２） 図１４のグラフにおいて破線で示されている曲線は、図
１３に示す光学系において、光学的絞り５を通過する前
のパワーＰ0 と通過後のパワーＰ1 との比Ｐを示してお
り、次式で表される。
１３に示す光学系において、光学的絞り５を通過する前
のパワーＰ0 と通過後のパワーＰ1 との比Ｐを示してお
り、次式で表される。
【００６２】Ｐ＝Ｐ1 ／Ｐ0 図１４のグラフから明らかなように、ビームを絞る（Ｔ
を小さくする）ことにより、アポタイゼーション定数Ａ
は大きくなり結像されたレーザースポットの径ｄも大き
くなるが、光学的絞り５を通過するパワーはこれとは反
対に小さくなることになる。
を小さくする）ことにより、アポタイゼーション定数Ａ
は大きくなり結像されたレーザースポットの径ｄも大き
くなるが、光学的絞り５を通過するパワーはこれとは反
対に小さくなることになる。
【００６３】アポタイゼーション定数Ａが大きくなれば
結像面でのスポット径が大きくなる。同じ走査次数のマ
ルチビーム半導体レーザーアレイのアレイ間隔はこのス
ポット径に比例するので、アポタイゼーション定数Ａが
大きくなればレーザーアレイの間隔は広くて良いことに
なり、レーザーアレイの製造は容易になる。しかしこの
場合、必要とされるレーザーのパワーも増加してしまう
ことになるので、むやみに絞ることはできない。実用的
な範囲としては図１４に示したように０．５９≦Ｔ≦
１．００程度である。これは、レーザービームの中心強
度の１／ｅ2 ないし１／２のビーム径の位置に絞りを設
けた構成である。Ｔ＝０．５９にはＡ＝１．９７、Ｔ＝
１．００にはＡ＝１．３４がそれぞれ対応する。Ｔが
０．５９より小さいとパワー比Ｐが低下するため必要な
レーザーのパワーが急増し、Ｔが１．００より大きいと
ビームの径が大となりポリゴンスキャナーとして大型の
ものが必要となる。
結像面でのスポット径が大きくなる。同じ走査次数のマ
ルチビーム半導体レーザーアレイのアレイ間隔はこのス
ポット径に比例するので、アポタイゼーション定数Ａが
大きくなればレーザーアレイの間隔は広くて良いことに
なり、レーザーアレイの製造は容易になる。しかしこの
場合、必要とされるレーザーのパワーも増加してしまう
ことになるので、むやみに絞ることはできない。実用的
な範囲としては図１４に示したように０．５９≦Ｔ≦
１．００程度である。これは、レーザービームの中心強
度の１／ｅ2 ないし１／２のビーム径の位置に絞りを設
けた構成である。Ｔ＝０．５９にはＡ＝１．９７、Ｔ＝
１．００にはＡ＝１．３４がそれぞれ対応する。Ｔが
０．５９より小さいとパワー比Ｐが低下するため必要な
レーザーのパワーが急増し、Ｔが１．００より大きいと
ビームの径が大となりポリゴンスキャナーとして大型の
ものが必要となる。
【００６４】以上のようなことから、（３）式を満たす
ようにレーザーアレイの間隔を定めれば、中心強度の１
／ｅ2 ないし１／２のビーム径の位置に絞りを設けた走
査光学系を用いて、走査次数２から５の飛び越し走査を
実現することができることになる。
ようにレーザーアレイの間隔を定めれば、中心強度の１
／ｅ2 ないし１／２のビーム径の位置に絞りを設けた走
査光学系を用いて、走査次数２から５の飛び越し走査を
実現することができることになる。
【００６５】図１５はレーザービーム光の拡がり角θ1
と半導体レーザー素子の間隔ｒの関係を半導体レーザー
素子数ｎ＝２、４、８、発光波長λ＝０．７８μｍの時
についてグラフ化したものである。図中で特に望ましい
範囲として示した領域は、走査次数Ｉ＝３の時に対応す
る領域である。
と半導体レーザー素子の間隔ｒの関係を半導体レーザー
素子数ｎ＝２、４、８、発光波長λ＝０．７８μｍの時
についてグラフ化したものである。図中で特に望ましい
範囲として示した領域は、走査次数Ｉ＝３の時に対応す
る領域である。
【００６６】また、図１６は拡がり角θ1 と半導体レー
ザー素子の間隔ｒの関係をｎ＝３、７、９、λ＝０．７
８μｍの時についてグラフ化したものである。図中で特
に望ましい範囲として示した領域は、走査次数Ｉ＝２の
時に対応する領域である。なお、拡がり角θ1 のスケー
ルとしてＦＷＨＭの場合についても併せて示した。
ザー素子の間隔ｒの関係をｎ＝３、７、９、λ＝０．７
８μｍの時についてグラフ化したものである。図中で特
に望ましい範囲として示した領域は、走査次数Ｉ＝２の
時に対応する領域である。なお、拡がり角θ1 のスケー
ルとしてＦＷＨＭの場合についても併せて示した。
【００６７】上記の構成のマルチビーム半導体レーザー
アレイを光源として用いたレーザービームプリンター
は、開口値の小さい（暗い）光学系で走査光学系を構成
することができ、レーザービームプリンターを小型でき
る。また、開口値が小さいことからポリゴンの直径を小
さくすることができる。
アレイを光源として用いたレーザービームプリンター
は、開口値の小さい（暗い）光学系で走査光学系を構成
することができ、レーザービームプリンターを小型でき
る。また、開口値が小さいことからポリゴンの直径を小
さくすることができる。
【００６８】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。
する。
【００６９】図１７は、本発明のマルチビーム半導体レ
ーザーアレイの一実施例を示す斜視図である。図１８
は、図１７に示す半導体レーザーアレイのＸ−Ｘ線切断
断面図である。
ーザーアレイの一実施例を示す斜視図である。図１８
は、図１７に示す半導体レーザーアレイのＸ−Ｘ線切断
断面図である。
【００７０】本実施例のマルチビーム半導体レーザーア
レイは、同一基板１０上に半導体レーザー素子１５を３
個距離ｒだけ離して並べた構造である。個々の半導体レ
ーザー素子１５は、ＡｌＧａＡｓ系のダブルヘテロ構造
で、不純物拡散による無秩序化を用いて横方向の電流及
び光の閉じ込めを行っている。半導体レーザー素子１５
の発光波長は０．７８μｍで、ストライプ幅２８は約３
μｍである。この場合、接合面に平行な方向のレーザー
光１６の拡がり角θ1 は約１２°であるので、前述の計
算式にしたがい、ｒ＝７．０μｍ（ｋ＝１．５）とし
た。なお、接合面に垂直な方向のレーザー光の拡がり角
θ2 は約４８°であり、レーザー光のビーム断面１６の
形状は、複数の半導体レーザー素子１５の配列方向とは
直角方向に長い楕円形状となる。
レイは、同一基板１０上に半導体レーザー素子１５を３
個距離ｒだけ離して並べた構造である。個々の半導体レ
ーザー素子１５は、ＡｌＧａＡｓ系のダブルヘテロ構造
で、不純物拡散による無秩序化を用いて横方向の電流及
び光の閉じ込めを行っている。半導体レーザー素子１５
の発光波長は０．７８μｍで、ストライプ幅２８は約３
μｍである。この場合、接合面に平行な方向のレーザー
光１６の拡がり角θ1 は約１２°であるので、前述の計
算式にしたがい、ｒ＝７．０μｍ（ｋ＝１．５）とし
た。なお、接合面に垂直な方向のレーザー光の拡がり角
θ2 は約４８°であり、レーザー光のビーム断面１６の
形状は、複数の半導体レーザー素子１５の配列方向とは
直角方向に長い楕円形状となる。
【００７１】基板１０はシリコン（Ｓｉ）ドープのＧａ
Ａｓ基板である。半導体レーザー素子のｎ型クラッド層
２０、ｐ型クラッド層２２は共にＡｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ
の組成で厚さは１．０μｍ、活性層２１はＡｌ0.1 Ｇａ
0.9 Ａｓの組成で厚さは０．１μｍである。基板側のク
ラッド層２０にはＳｅをドープしｎ型でキャリア濃度は
１．０×１０18ｃｍ-3である。上側のクラッド層２２に
はＭｇをドープしｐ型でキャリア濃度は１．０×１０18
ｃｍ-3である。活性層２１はこのふたつのクラッド層に
はさまれた構造となっている。上側のｐ型のクラッド層
２２の上部にはオーミックコンタクトを形成するための
キャップ層２３を配設した。キャップ層２３はＭｇをド
ープしたＧａＡｓで厚さは０．１μｍである。キャップ
層２３のキャリア濃度は１．０×１０18ｃｍ-3である。
マルチビーム半導体レーザーアレイ全体の素子寸法は、
キャビティ長Ｌ１が２５０μｍ、幅Ｌ２が８００μｍ、
厚さＬ３は１００μｍである。
Ａｓ基板である。半導体レーザー素子のｎ型クラッド層
２０、ｐ型クラッド層２２は共にＡｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ
の組成で厚さは１．０μｍ、活性層２１はＡｌ0.1 Ｇａ
0.9 Ａｓの組成で厚さは０．１μｍである。基板側のク
ラッド層２０にはＳｅをドープしｎ型でキャリア濃度は
１．０×１０18ｃｍ-3である。上側のクラッド層２２に
はＭｇをドープしｐ型でキャリア濃度は１．０×１０18
ｃｍ-3である。活性層２１はこのふたつのクラッド層に
はさまれた構造となっている。上側のｐ型のクラッド層
２２の上部にはオーミックコンタクトを形成するための
キャップ層２３を配設した。キャップ層２３はＭｇをド
ープしたＧａＡｓで厚さは０．１μｍである。キャップ
層２３のキャリア濃度は１．０×１０18ｃｍ-3である。
マルチビーム半導体レーザーアレイ全体の素子寸法は、
キャビティ長Ｌ１が２５０μｍ、幅Ｌ２が８００μｍ、
厚さＬ３は１００μｍである。
【００７２】基板１０から外部電極を取り出すために２
００μｍ×２００μｍのボンディングパッド１１ａ〜１
１ｃを上面部に設けてある。３個の半導体レーザー素子
の内、中央の半導体レーザー素子と対応するボンディン
グパッド１１ａとを接続するために、隣接する半導体レ
ーザー素子のコンタクト電極上２４に、ポリイミド膜２
５を設けて、その上に接続用電極２６を配設した。ポリ
イミド膜２５は、コンタクト電極２４と接続用電極２６
の間の絶縁をとるためのものである。コンタクト電極２
４は、キャップ層２３とオーミックコンタクトを形成し
易い金亜鉛合金（Ａｕ−Ｚｎ）とし、ボンディングパッ
ド１１ａ〜１１ｃ及び接続用電極２６は、ボンディング
ワイヤー１２の金線（Ａｕ）と接着し易い金錫合金（Ａ
ｕ−Ｓｎ）とした。コンタクト電極２４と接しない領域
には、上側のｐ型のクラッド層２２の深さ０．５μｍ程
度まで、プロトン注入を施して絶縁化領域２９を形成し
てリーク電流の発生を防いでいる。また、ＧａＡｓ基板
１０の裏面には金ゲルマニウム合金（Ａｕ−Ｇｅ）の裏
面電極２７を設けた。ストライプ幅２８を広げれば接合
面に平行な方向のレーザー光の拡がり角θ1 は減少する
のであるが、この構造の半導体レーザーでは、ストライ
プ幅が６μｍを越えると横モードが不安定になるので、
ストライプ幅２８は３μｍ程度が実用的な値である。
００μｍ×２００μｍのボンディングパッド１１ａ〜１
１ｃを上面部に設けてある。３個の半導体レーザー素子
の内、中央の半導体レーザー素子と対応するボンディン
グパッド１１ａとを接続するために、隣接する半導体レ
ーザー素子のコンタクト電極上２４に、ポリイミド膜２
５を設けて、その上に接続用電極２６を配設した。ポリ
イミド膜２５は、コンタクト電極２４と接続用電極２６
の間の絶縁をとるためのものである。コンタクト電極２
４は、キャップ層２３とオーミックコンタクトを形成し
易い金亜鉛合金（Ａｕ−Ｚｎ）とし、ボンディングパッ
ド１１ａ〜１１ｃ及び接続用電極２６は、ボンディング
ワイヤー１２の金線（Ａｕ）と接着し易い金錫合金（Ａ
ｕ−Ｓｎ）とした。コンタクト電極２４と接しない領域
には、上側のｐ型のクラッド層２２の深さ０．５μｍ程
度まで、プロトン注入を施して絶縁化領域２９を形成し
てリーク電流の発生を防いでいる。また、ＧａＡｓ基板
１０の裏面には金ゲルマニウム合金（Ａｕ−Ｇｅ）の裏
面電極２７を設けた。ストライプ幅２８を広げれば接合
面に平行な方向のレーザー光の拡がり角θ1 は減少する
のであるが、この構造の半導体レーザーでは、ストライ
プ幅が６μｍを越えると横モードが不安定になるので、
ストライプ幅２８は３μｍ程度が実用的な値である。
【００７３】レーザー光の出射端面にはアルミナ（Ａｌ
2 Ｏ3 ）の１／２波長のコーティング１３を施して反射
率を約４％に下げ、反対側の端面には１／４波長のアル
ミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）と１／４波長のシリコン（Ｓｉ）を
交互に３周期コーティングして形成した光学的高反射率
膜１４を施して約９８％の反射率を得ている。
2 Ｏ3 ）の１／２波長のコーティング１３を施して反射
率を約４％に下げ、反対側の端面には１／４波長のアル
ミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）と１／４波長のシリコン（Ｓｉ）を
交互に３周期コーティングして形成した光学的高反射率
膜１４を施して約９８％の反射率を得ている。
【００７４】なお、図１８に示す実施例においては、３
６は４μｍの拡散領域の幅を示し、３７は１．５μｍの
拡散領域の厚みを示し、３８は０．５μｍの絶縁化領域
の厚みを示している。
６は４μｍの拡散領域の幅を示し、３７は１．５μｍの
拡散領域の厚みを示し、３８は０．５μｍの絶縁化領域
の厚みを示している。
【００７５】以上、半導体レーザー素子数ｎ＝３の場合
について述べたが、同様の構造により、任意の半導体レ
ーザー素子数のマルチビーム半導体レーザーアレイが実
現できることは言うまでもない。
について述べたが、同様の構造により、任意の半導体レ
ーザー素子数のマルチビーム半導体レーザーアレイが実
現できることは言うまでもない。
【００７６】以下、前述したマルチビーム半導体レーザ
ーアレイの製造方法の一例について図１９及び図２０を
参照して簡単に説明する。なお、図２０（ａ）〜（ｆ）
は図１９（ａ）〜（ｆ）に対応する平面図である。
ーアレイの製造方法の一例について図１９及び図２０を
参照して簡単に説明する。なお、図２０（ａ）〜（ｆ）
は図１９（ａ）〜（ｆ）に対応する平面図である。
【００７７】まず、図１９（ａ）に示すようにＭＯＣＶ
Ｄ法にて、シリコンドープのｎ型ＧａＡｓ基板１０上に
ＳｅドープＧａＡｓバッファ層０．５μｍ（図示せ
ず）、ｎ型クラッド層２０、活性層２１、ｐ型クラッド
層２２、キャップ層２３を順次エピタキシャル成長させ
た。
Ｄ法にて、シリコンドープのｎ型ＧａＡｓ基板１０上に
ＳｅドープＧａＡｓバッファ層０．５μｍ（図示せ
ず）、ｎ型クラッド層２０、活性層２１、ｐ型クラッド
層２２、キャップ層２３を順次エピタキシャル成長させ
た。
【００７８】次に、ＣＶＤ法とフォトリソグラフィーを
組み合せて図１９（ｂ）に示すようにシリコン拡散源３
３をキャップ層２３の上に形成する。そして拡散炉中で
８００°Ｃ前後の温度で数時間の拡散を行うことによ
り、拡散ブロック層３２のないところで、シリコン（Ｓ
ｉ）がエピタキシャル層中に拡散して行き、Ｓｉの拡散
した領域３１ではクラッド層２０及び２２と活性層２１
が混晶化し、図１９（ｃ）に示すような構造を形成す
る。このような現象は不純物拡散による無秩序化と呼ば
れている。混晶化領域３０は活性層２１に比べてワイド
ギャップで屈折率は小さくなるので、横方向のキャリア
及び光の閉じ込めを行うことができる。
組み合せて図１９（ｂ）に示すようにシリコン拡散源３
３をキャップ層２３の上に形成する。そして拡散炉中で
８００°Ｃ前後の温度で数時間の拡散を行うことによ
り、拡散ブロック層３２のないところで、シリコン（Ｓ
ｉ）がエピタキシャル層中に拡散して行き、Ｓｉの拡散
した領域３１ではクラッド層２０及び２２と活性層２１
が混晶化し、図１９（ｃ）に示すような構造を形成す
る。このような現象は不純物拡散による無秩序化と呼ば
れている。混晶化領域３０は活性層２１に比べてワイド
ギャップで屈折率は小さくなるので、横方向のキャリア
及び光の閉じ込めを行うことができる。
【００７９】次いで拡散キャップ層（Ｓｉ3 Ｎ4 ）３
４、拡散源（Ｓｉ）３３、拡散ブロック層（Ｓｉ
3 Ｎ4 ）３２をドライエッチングにより除去した後、金
亜鉛合金（Ａｕ−Ｚｎ）を蒸着してからレジスト膜３５
を使用したフォトリソグラフィーを施してコンタクト電
極２４を形成する。この例では、蒸着後ウエットエッチ
ングを行ったが、パターニングしたレジスト上に金属を
蒸着してからレジストを灰化してレジストのないところ
に蒸着膜を残す、いわゆるリフトオフ法でも同様の構造
を作ることができる。コンタクト電極２４上にレジスト
３５を残したままプロトン注入を行うことにより、絶縁
化領域２９を形成した。これはコンタクト電極２４自体
をマスクとして用いるいわゆるセルフアラインプロセス
である。このようにして図１９（ｄ）の構造が得られ
る。
４、拡散源（Ｓｉ）３３、拡散ブロック層（Ｓｉ
3 Ｎ4 ）３２をドライエッチングにより除去した後、金
亜鉛合金（Ａｕ−Ｚｎ）を蒸着してからレジスト膜３５
を使用したフォトリソグラフィーを施してコンタクト電
極２４を形成する。この例では、蒸着後ウエットエッチ
ングを行ったが、パターニングしたレジスト上に金属を
蒸着してからレジストを灰化してレジストのないところ
に蒸着膜を残す、いわゆるリフトオフ法でも同様の構造
を作ることができる。コンタクト電極２４上にレジスト
３５を残したままプロトン注入を行うことにより、絶縁
化領域２９を形成した。これはコンタクト電極２４自体
をマスクとして用いるいわゆるセルフアラインプロセス
である。このようにして図１９（ｄ）の構造が得られ
る。
【００８０】この後、レジストを除去してから感光性ポ
リイミドを塗布した後フォトリソグラフィーを施して図
１９（ｅ）及び図２０（ｅ）に示すように、ポリイミド
膜２５をコンタクト電極２４上に一部残した。
リイミドを塗布した後フォトリソグラフィーを施して図
１９（ｅ）及び図２０（ｅ）に示すように、ポリイミド
膜２５をコンタクト電極２４上に一部残した。
【００８１】さらに裏面電極（Ａｕ−Ｇｅ）を蒸着して
から、サンプル全体を所定の条件下で熱処理を行い、オ
ーミックコンタクトの形成とポリイミド膜２５のベーキ
ングを行った。ポリイミド膜２５の代わりにＳｉＯ2 ，
Ｓｉ3 Ｎ4 等をスパッタリングないし蒸着によって着膜
してから、リフトオフしても良い。
から、サンプル全体を所定の条件下で熱処理を行い、オ
ーミックコンタクトの形成とポリイミド膜２５のベーキ
ングを行った。ポリイミド膜２５の代わりにＳｉＯ2 ，
Ｓｉ3 Ｎ4 等をスパッタリングないし蒸着によって着膜
してから、リフトオフしても良い。
【００８２】それから、ボンディング電極１１ａ〜１１
ｃ及び接続用電極２６を図１９（ｆ）及び図２０（ｆ）
に示すようにリフトオフ法にて形成した。さらに、へき
開、端面コート、ダイボンディング、ワイヤーボンディ
ングの工程（図示せず）を経てマルチビーム半導体レー
ザーアレイは完成する。なお、図２０においてあたかも
外周部が存在するかのように描いてあるが、これは理解
を助けるために描いたものであり、実際にはこの段階で
は外周部が実在するわけではない。
ｃ及び接続用電極２６を図１９（ｆ）及び図２０（ｆ）
に示すようにリフトオフ法にて形成した。さらに、へき
開、端面コート、ダイボンディング、ワイヤーボンディ
ングの工程（図示せず）を経てマルチビーム半導体レー
ザーアレイは完成する。なお、図２０においてあたかも
外周部が存在するかのように描いてあるが、これは理解
を助けるために描いたものであり、実際にはこの段階で
は外周部が実在するわけではない。
【００８３】上述の実施例のように半導体レーザー素子
１５の発光波長を、０．８μｍより短く、たとえば、
０．７８μｍとすることにより、現在実用化されている
電子写真用感光体を用いて前述の飛び越し走査方式のレ
ーザービームプリンターを実現することができる。
１５の発光波長を、０．８μｍより短く、たとえば、
０．７８μｍとすることにより、現在実用化されている
電子写真用感光体を用いて前述の飛び越し走査方式のレ
ーザービームプリンターを実現することができる。
【００８４】また、半導体レーザー素子数ｎを奇数、走
査次数Ｉ＝２とした場合においては理論上最低次の飛び
越し走査が可能となり、走査装置及び光学系に要求され
る精度を副走査方向にスポットを密に並べた場合と同程
度まで緩やかなものに抑えることができる。また、半導
体レーザー素子数ｎが奇数である場合には、同一の半導
体レーザーの構造を採用することにより、アレイの間隔
は、半導体レーザー素子数によらず一定となり、同一の
製造プロセスが適用できるという利点がある。
査次数Ｉ＝２とした場合においては理論上最低次の飛び
越し走査が可能となり、走査装置及び光学系に要求され
る精度を副走査方向にスポットを密に並べた場合と同程
度まで緩やかなものに抑えることができる。また、半導
体レーザー素子数ｎが奇数である場合には、同一の半導
体レーザーの構造を採用することにより、アレイの間隔
は、半導体レーザー素子数によらず一定となり、同一の
製造プロセスが適用できるという利点がある。
【００８５】また、半導体レーザー素子数が偶数である
場合においては、走査次数Ｉを、３以上のｎと互いに素
となる最小の自然数とすることにより、走査装置及光学
系に要求される精度を最も緩やかに抑えることができ
る。
場合においては、走査次数Ｉを、３以上のｎと互いに素
となる最小の自然数とすることにより、走査装置及光学
系に要求される精度を最も緩やかに抑えることができ
る。
【００８６】次に、上述のマルチビーム半導体レーザー
アレイを使用して構成したレーザービームプリンターの
構成例について図２１を参照して説明する。
アレイを使用して構成したレーザービームプリンターの
構成例について図２１を参照して説明する。
【００８７】このレーザービームプリンターは、上記の
マルチビーム半導体レーザーアレイ１を光源として用い
ポリゴンスキャナー７によって走査を行うものである。
マルチビーム半導体レーザーアレイ１を光源として用い
ポリゴンスキャナー７によって走査を行うものである。
【００８８】マルチビーム半導体レーザーアレイ１より
出射した３本のレーザー光は、コリメーターレンズ４に
よって平行ビームに変換された後、光学的絞り５によっ
て中心強度の１／２となるビーム径で絞られてからポリ
ゴンスキャナー７によって走査される。シリンドリカル
レンズ８ａ，８ｂは面倒れ補正用のアナモルフィック光
学系を形成している。また、ｆ−θレンズ６ａは、レー
ザービームの結像を行うと共にいわゆるｆ−θ補正を行
うものである。矢印方向に回転する感光媒体９上に形成
された光学像は、電子写真のプロセス（図示せず）によ
って現像され、普通紙上に転写定着される。なお、図に
おいて、Ｉ1 〜Ｉ3 は感光媒体９上に同時に形成された
３本の走査線を示す。
出射した３本のレーザー光は、コリメーターレンズ４に
よって平行ビームに変換された後、光学的絞り５によっ
て中心強度の１／２となるビーム径で絞られてからポリ
ゴンスキャナー７によって走査される。シリンドリカル
レンズ８ａ，８ｂは面倒れ補正用のアナモルフィック光
学系を形成している。また、ｆ−θレンズ６ａは、レー
ザービームの結像を行うと共にいわゆるｆ−θ補正を行
うものである。矢印方向に回転する感光媒体９上に形成
された光学像は、電子写真のプロセス（図示せず）によ
って現像され、普通紙上に転写定着される。なお、図に
おいて、Ｉ1 〜Ｉ3 は感光媒体９上に同時に形成された
３本の走査線を示す。
【００８９】
【発明の効果】本発明のマルチビーム半導体レーザーア
レイによれば、同一の光学系で全てのレーザービームを
被走査面上に飛び越し走査の条件を満たすように結像さ
せることができる。したがって、本発明のマルチビーム
半導体レーザーアレイを用いれば高速、高精細度のレー
ザービームプリンター、ディジタル複写機等を低廉なコ
ストで製造することが可能となる。
レイによれば、同一の光学系で全てのレーザービームを
被走査面上に飛び越し走査の条件を満たすように結像さ
せることができる。したがって、本発明のマルチビーム
半導体レーザーアレイを用いれば高速、高精細度のレー
ザービームプリンター、ディジタル複写機等を低廉なコ
ストで製造することが可能となる。
【００９０】また、有限開口の光学系においても、飛び
越し走査の条件を満たすように結像させることができる
ので、比較的小さな開口値を有する（暗い）光学系を用
いてレーザービームプリンターを構成することができ
る。従って、レーザービームプリンターの光学系を小型
化できるという効果がある。特にポリゴンの直径を小さ
くできることはレーザービームプリンターの高速化とい
う点から重要である。
越し走査の条件を満たすように結像させることができる
ので、比較的小さな開口値を有する（暗い）光学系を用
いてレーザービームプリンターを構成することができ
る。従って、レーザービームプリンターの光学系を小型
化できるという効果がある。特にポリゴンの直径を小さ
くできることはレーザービームプリンターの高速化とい
う点から重要である。
【図１】 飛び越し走査の原理を示す図で、被走査面上
のレーザー光の結像スポットと走査ラインの関係を示す
図である。
のレーザー光の結像スポットと走査ラインの関係を示す
図である。
【図２】 電子写真スポット径と光学的スポット径の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図３】 飛び越し走査をする走査装置の副走査方向の
位置（速度）誤差の関係を示す図である。
位置（速度）誤差の関係を示す図である。
【図４】 半導体レーザーアレイと結像光学系の関係を
示す図である。
示す図である。
【図５】 半導体レーザーから出射するレーザー光振幅
の放射角依存性を示す図である。
の放射角依存性を示す図である。
【図６】 半導体レーザー素子数ｎ＝２、波長λ＝０．
７８μｍの時のレーザー光の拡がり角θ1 と半導体レー
ザー素子の中心間隔ｒとの関係を示すグラフである。
７８μｍの時のレーザー光の拡がり角θ1 と半導体レー
ザー素子の中心間隔ｒとの関係を示すグラフである。
【図７】 半導体レーザー素子数ｎ＝２、波長λ＝０．
６８μｍの時のレーザー光の拡がり角θ1 と半導体レー
ザー素子の中心間隔ｒとの関係を示すグラフである。
６８μｍの時のレーザー光の拡がり角θ1 と半導体レー
ザー素子の中心間隔ｒとの関係を示すグラフである。
【図８】 半導体レーザー素子数ｎ＝３、波長λ＝０．
７８μｍの時のレーザー光の拡がり角θ1 と半導体レー
ザー素子の中心間隔ｒとの関係を示すグラフである。
７８μｍの時のレーザー光の拡がり角θ1 と半導体レー
ザー素子の中心間隔ｒとの関係を示すグラフである。
【図９】 半導体レーザー素子数ｎと走査次数Ｉを様々
に変えた時に必要となる副走査方向の位置（速度）誤差
の関係を示す図である。
に変えた時に必要となる副走査方向の位置（速度）誤差
の関係を示す図である。
【図１０】 飛び越し走査における半導体レーザー素子
数ｎ＝２、走査次数Ｉと相関長ｍの関係を示す図であ
る。
数ｎ＝２、走査次数Ｉと相関長ｍの関係を示す図であ
る。
【図１１】 半導体レーザー素子数ｎ＝２からｎ＝１１
までのそれぞれのｎにおいて取り得る最低の走査次数Ｉ
における、被走査面上の結像スポットの位置関係を示す
図である。
までのそれぞれのｎにおいて取り得る最低の走査次数Ｉ
における、被走査面上の結像スポットの位置関係を示す
図である。
【図１２】 飛び越し走査の成立するレーザービーム数
ｎと走査次数Ｉの組合せを示す図である。
ｎと走査次数Ｉの組合せを示す図である。
【図１３】 光学的絞りのあるレーザー光学系を示す図
である。
である。
【図１４】 トランケーションレシオに対するアポタイ
ゼーション定数とパワー比の変化を示すグラフである。
ゼーション定数とパワー比の変化を示すグラフである。
【図１５】 半導体レーザー素子数ｎ＝２，４，８、波
長λ＝０．７８μｍの時のレーザー光の拡がり角θ1 と
半導体レーザー素子の中心間隔ｒとの関係を示すグラフ
である。
長λ＝０．７８μｍの時のレーザー光の拡がり角θ1 と
半導体レーザー素子の中心間隔ｒとの関係を示すグラフ
である。
【図１６】 半導体レーザー素子数ｎ＝３，７，９、波
長λ＝０．７８μｍの時のレーザー光の拡がり角θ1 と
半導体レーザー素子の中心間隔ｒとの関係を示すグラフ
である。
長λ＝０．７８μｍの時のレーザー光の拡がり角θ1 と
半導体レーザー素子の中心間隔ｒとの関係を示すグラフ
である。
【図１７】 本発明のマルチビーム半導体レーザーアレ
イの一実施例を示す斜視図である。
イの一実施例を示す斜視図である。
【図１８】 図１７に示す半導体レーザーアレイのＸ−
Ｘ線切断断面図である。
Ｘ線切断断面図である。
【図１９】 図１８に示す半導体レーザーアレイの製造
過程を示す断面図である。
過程を示す断面図である。
【図２０】 図１９に示す断面図に対応する平面図であ
る。
る。
【図２１】 本発明のレーザービームプリンターの一実
施例の構成斜視図である。
施例の構成斜視図である。
１ 半導体レーザーアレイ、１ａ 半導レーザー素子、
２ レンズ、３ レーザー光源、４ コリメーターレン
ズ、５ 光学的絞り、６ 結像レンズ、６ａｆ−θレン
ズ、７ ポリゴンスキャナー、８ａ，８ｂ シリンドリ
カルレンズ、９ 感光媒体、１０ 基板、１１ａ〜１１
ｃ ボンディングパッド、１２ ボンディングワイヤ
ー、１３ １／２λコーティング、１４ 光学的高反射
率膜、１５ 半導体レーザー素子、１６ ビーム断面、
２０ ｎ型クラッド層、２１ 活性層、２２ ｐ型クラ
ッド層、２３ キャップ層、２４ コンタクト電極、２
５ポリイミド膜、２６ 接続用電極、２７ 裏面電極、
２８ ストライプ幅、２９ 絶縁化領域、３０ 混晶化
領域、３１ シリコン拡散領域、３２ 拡散ブロック
層、３３ シリコン拡散源、３４ 拡散キャップ層、３
５ レジスト膜、Ａ１ 被走査面、Ｂ，Ｂ１，Ｂ２ ス
ポット、Ｃ レーザービーム光、Ｅ 結像面
２ レンズ、３ レーザー光源、４ コリメーターレン
ズ、５ 光学的絞り、６ 結像レンズ、６ａｆ−θレン
ズ、７ ポリゴンスキャナー、８ａ，８ｂ シリンドリ
カルレンズ、９ 感光媒体、１０ 基板、１１ａ〜１１
ｃ ボンディングパッド、１２ ボンディングワイヤ
ー、１３ １／２λコーティング、１４ 光学的高反射
率膜、１５ 半導体レーザー素子、１６ ビーム断面、
２０ ｎ型クラッド層、２１ 活性層、２２ ｐ型クラ
ッド層、２３ キャップ層、２４ コンタクト電極、２
５ポリイミド膜、２６ 接続用電極、２７ 裏面電極、
２８ ストライプ幅、２９ 絶縁化領域、３０ 混晶化
領域、３１ シリコン拡散領域、３２ 拡散ブロック
層、３３ シリコン拡散源、３４ 拡散キャップ層、３
５ レジスト膜、Ａ１ 被走査面、Ｂ，Ｂ１，Ｂ２ ス
ポット、Ｃ レーザービーム光、Ｅ 結像面
Claims (3)
- 【請求項１】 互いに独立して駆動可能なｎ個の半導体
レーザー素子を各レーザービーム光の出射中心が一直線
上に位置するように等しい間隔ｒで並べた半導体レーザ
ーアレイにおいて、前記半導体レーザー素子の発光波長
をλ、レーザービーム光の前記直線方向の拡がり角をθ
1 とする時に、前記間隔ｒが次式により定められたマル
チビーム半導体レーザーアレイ。 【数１】 ただし、ｎは２以上の整数、πは円周率、Ｉはｎと互い
に素となる自然数、ｋはスポット径補正係数で１．４≦
ｋ≦１．８の範囲の実数である。 - 【請求項２】 互いに独立して駆動可能なｎ個の半導体
レーザー素子を各レーザービーム光の出射中心が一直線
上に位置するように等しい間隔ｒで並べた半導体レーザ
ーアレイにおいて、前記半導体レーザー素子の発光波長
をλ、レーザービーム光の前記直線方向の拡がり角をθ
1 とする時に、前記間隔ｒが次式により定められたマル
チビーム半導体レーザーアレイ。 【数２】 ただし、ｎは２以上の整数、πは円周率、Ｉはｎと互い
に素となる２≦Ｉ≦５の範囲の整数、ｋはスポット径補
正係数で１．４≦ｋ≦１．８の範囲の実数、Ａはアポタ
イゼーション係数で１．３４≦Ａ≦１．９７の範囲の実
数である。 - 【請求項３】 請求項２記載のマルチビーム半導体レー
ザーアレイを光源として用い、このマルチビーム半導体
レーザーアレイより出射されるレーザービーム光の前記
直線方向の拡がりを、光学的絞りによって概ねレーザー
ビーム光の中心強度の１／ｅ2 ないし１／２のビーム径
のところで制限したマルチビームレーザープリンター。
ただし、ｅは自然対数の底である。
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| JP3158608A JPH0773134B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-06-28 | マルチビーム半導体レーザーアレイ及びマルチビームレーザープリンター |
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