(57)【要約】【課題】射出されるレーザ光のＭ２パラメータを容易に小さくすることができるレーザ装置を提供する。【解決手段】  固体レーザ結晶、ヒートシンク、波長変換素子１５、ミラー素子１７、２つの励起用光源、第１調整機構４０、及び第２調整機構などを有している。各調整機構は、固体レーザ結晶のＢ面上における励起用レーザ光のビーム形状及びビーム径を微調整するのに用いられる。そこで、各調整機構によって、第１光スポットの形状及び第２光スポットの形状が略円形状となり、第１光スポットの径と第２光スポットの径が互いに異なるように調整すると、レーザ装置は、Ｍ２パラメータの小さいレーザ光を射出することができる。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体レーザ結晶を複数の励起用レーザ光で励起し、特定波長のレーザ光を射出するレーザ装置において、
前記複数の励起用レーザ光を射出する複数の半導体レーザと、
前記固体レーザ結晶の表面における前記複数の励起用レーザ光のビーム形状及びビーム径の少なくとも一方を個別に調整することができる調整機構とを備えるレーザ装置。
【請求項２】
前記調整機構は、前記固体レーザ結晶における前記複数の励起用レーザ光の入射角を個別に変化させることができる入射角調整機構を含むこと特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記入射角調整機構は、前記固体レーザ結晶と前記複数の半導体レーザとの間の距離を変化させることなく、前記入射角を変化させること特徴とする請求項２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記調整機構は、前記固体レーザ結晶と前記複数の半導体レーザとの間の距離を個別に変化させることができる距離調整機構を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記複数の励起用レーザ光の前記固体レーザ結晶の表面でのビーム径は、互いに異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記複数の励起用レーザ光の前記固体レーザ結晶の表面でのビーム中心は、互いに一致していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記複数の半導体レーザは、一の半導体レーザから射出された励起用レーザ光が他の半導体レーザに入射しないように配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のレーザ装置。
【請求項８】
光ビームによって被走査面上を走査する光走査装置において、
前記光ビームを射出する請求項１〜７のいずれか一項に記載のレーザ装置を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
レーザ光を用いて情報を表示する表示装置において、
前記レーザ光を射出する請求項１〜７のいずれか一項に記載のレーザ装置を備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ装置、光走査装置及び表示装置に係り、更に詳しくは、固体レーザ結晶をレーザ光で励起し、特定波長のレーザ光を射出するレーザ装置、該レーザ装置を備える光走査装置及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光を利用した装置として、レーザプリンタやレーザ計測器などが実用化されている。また、将来の実用化を目指し、レーザ・ディスプレイ等も開発、検討が進められている。
【０００３】
上記レーザ光を射出するレーザ装置として、固体レーザ結晶を励起用レーザ光で励起し、特定波長のレーザ光を射出するレーザ装置が検討されている。このレーザ装置は、安定性及び高出力の点で優れている。特に、薄い板状の固体レーザ結晶を用いたレーザ装置は、固体レーザ結晶における熱の影響を小さくすることができる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、レーザ結晶と、該レーザ結晶が内部に配置されたレーザ共振器と、上記レーザ結晶を励起するための励起用半導体レーザと、該励起用半導体レーザからのレーザ光を集光し上記レーザ結晶に入射させる励起用半導体レーザ集光光学系を備えた小型半導体レーザ励起固体レーザ装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、半導体レーザ素子からの半導体レーザ光により、ディスク状のレーザ結晶を励起し、レーザ発振を行わせる半導体レーザ励起固体レーザ装置が開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、レーザエネルギの偏光に依存する増幅を行い、ビーム歪みが低減されたレーザ出力を生成するマルチパス光パワー増幅器を構成する方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、レーザ光を利用した装置では、該レーザ光の品質に対する要求が厳しくなってきている。しかしながら、従来のレーザ装置では、射出されるレーザ光のＭ２パラメータを更に小さくするのは容易ではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、固体レーザ結晶を複数の励起用レーザ光で励起し、特定波長のレーザ光を射出するレーザ装置において、前記複数の励起用レーザ光を射出する複数の半導体レーザと、前記固体レーザ結晶の表面における前記複数の励起用レーザ光のビーム形状及びビーム径の少なくとも一方を個別に調整することができる調整機構とを備えるレーザ装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のレーザ装置によれば、射出されるレーザ光のＭ２パラメータを容易に小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。
【図２】図１における光走査装置を説明するための図（その１）である。
【図３】図１における光走査装置を説明するための図（その２）である。
【図４】図１における光走査装置を説明するための図（その３）である。
【図５】図１における光走査装置を説明するための図（その４）である。
【図６】レーザ装置の構成を説明するための図（その１）である。
【図７】レーザ装置の構成を説明するための図（その２）である。
【図８】レーザ装置の構成を説明するための図（その３）である。
【図９】励起用光源２０を説明するための図である。
【図１０】励起用光源３０を説明するための図である。
【図１１】第１調整機構４０を説明するための図（その１）である。
【図１２】第１調整機構４０を説明するための図（その２）である。
【図１３】第２調整機構５０を説明するための図（その１）である。
【図１４】第２調整機構５０を説明するための図（その２）である。
【図１５】第１光スポットＳＰ１及び第２光スポットＳＰ２を説明するための図（その１）である。
【図１６】第１光スポットＳＰ１及び第２光スポットＳＰ２を説明するための図（その２）である。
【図１７】図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）は、それぞれ第１光スポットＳＰ１の径と第２光スポットＳＰ２の径を異ならせることの利点を説明するための図である。
【図１８】固体レーザ結晶１１の光吸収量（Ｗ）とレーザ装置１０の出力パワー（Ｗ）との関係を説明するための図である。
【図１９】レーザ装置の変形例を説明するための図である。
【図２０】変形例のレーザ装置における、固体レーザ結晶１１の光吸収量（Ｗ）とレーザ装置１０の出力パワー（Ｗ）との関係を説明するための図である。
【図２１】レーザ・ディスプレイ装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１８に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。
【００１２】
このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。
【００１３】
なお、ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向（回転軸方向）に沿った方向をＸ軸方向、４つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をＺ軸方向として説明する。
【００１４】
通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。
【００１５】
プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、増幅回路、アナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、通信制御装置２０８０を介して受信した上位装置からの多色の画像情報を光走査装置２０１０に通知する。
【００１６】
感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。
【００１７】
感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。
【００１８】
感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。
【００１９】
感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。
【００２０】
各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転する。
【００２１】
各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。
【００２２】
光走査装置２０１０は、プリンタ制御装置２０９０からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて色毎に変調された光束で、対応する帯電された感光体ドラムの表面を走査する。これにより、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像装置の方向に移動する。なお、光走査装置の構成については後述する。
【００２３】
各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジ（図示省略）からのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。
【００２４】
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。
【００２５】
給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出す。該記録紙は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出される。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。カラー画像が転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。
【００２６】
定着装置２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。トナーが定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次積み重ねられる。
【００２７】
各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。
【００２８】
次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。
【００２９】
光走査装置２０１０は、一例として図２〜図５に示されるように、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、４つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ）、４つの開口板（２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ）、４つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、光偏向器２１０４、４つの走査レンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、６枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ｂ、２１０８ｃ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。
【００３０】
なお、以下では、便宜上、各光学部材において、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。
【００３１】
光源２２００ａとカップリングレンズ２２０１ａと開口板２２０２ａとシリンドリカルレンズ２２０４ａと走査レンズ２１０５ａと折り返しミラー２１０６ａは、感光体ドラム２０３０ａに潜像を形成するための光学部材である。
【００３２】
光源２２００ｂとカップリングレンズ２２０１ｂと開口板２２０２ｂとシリンドリカルレンズ２２０４ｂと走査レンズ２１０５ｂと折り返しミラー２１０６ｂと折り返しミラー２１０８ｂは、感光体ドラム２０３０ｂに潜像を形成するための光学部材である。
【００３３】
光源２２００ｃとカップリングレンズ２２０１ｃと開口板２２０２ｃとシリンドリカルレンズ２２０４ｃと走査レンズ２１０５ｃと折り返しミラー２１０６ｃと折り返しミラー２１０８ｃは、感光体ドラム２０３０ｃに潜像を形成するための光学部材である。
【００３４】
光源２２００ｄとカップリングレンズ２２０１ｄと開口板２２０２ｄとシリンドリカルレンズ２２０４ｄと走査レンズ２１０５ｄと折り返しミラー２１０６ｄは、感光体ドラム２０３０ｄに潜像を形成するための光学部材である。
【００３５】
各カップリングレンズは、対応する光源から射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
【００３６】
各開口板は、開口部を有し、対応するカップリングレンズを介した光束を整形する。
【００３７】
各シリンドリカルレンズは、対応する開口板の開口部を通過した光束を、光偏向器２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。
【００３８】
各光源と光偏向器２１０４との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。
【００３９】
光偏向器２１０４は、２段構造のポリゴンミラーを有している。各ポリゴンミラーは、４面の偏向反射面を有している。そして、１段目（下段）のポリゴンミラーではシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束がそれぞれ偏向され、２段目（上段）のポリゴンミラーではシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束がそれぞれ偏向されるように配置されている。なお、１段目のポリゴンミラー及び２段目のポリゴンミラーは、互いに位相が略４５°ずれて回転し、書き込み走査は１段目と２段目とで交互に行われる。
【００４０】
光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束は、走査レンズ２１０５ａ、及び折り返しミラー２１０６ａを介して、感光体ドラム２０３０ａに照射され、光スポットが形成される。
【００４１】
また、光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束は、走査レンズ２１０５ｂ、及び２枚の折り返しミラー（２１０６ｂ、２１０８ｂ）を介して、感光体ドラム２０３０ｂに照射され、光スポットが形成される。
【００４２】
また、光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束は、走査レンズ２１０５ｃ、及び２枚の折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０８ｃ）を介して、感光体ドラム２０３０ｃに照射され、光スポットが形成される。
【００４３】
また、光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束は、走査レンズ２１０５ｄ、及び折り返しミラー２１０６ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄに照射され、光スポットが形成される。
【００４４】
各感光体ドラム上の光スポットは、光偏向器２１０４の回転に伴って感光体ドラムの長手方向に移動する。このときの光スポットの移動方向が、「主走査方向」であり、感光体ドラムの回転方向が、「副走査方向」である。
【００４５】
光偏向器２１０４と各感光体ドラムとの間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。
【００４６】
各光源は、特定波長のレーザ光を射出するレーザ装置（以下では、「レーザ装置１０」という）を有している。
【００４７】
このレーザ装置１０は、一例として図６に示されるように、固体レーザ結晶１１、ヒートシンク１３、波長変換素子１５、ミラー素子１７、及び２つの励起用光源（２０、３０）などを有している。
【００４８】
固体レーザ結晶１１は、Ｎｄ（ネオジム）の濃度が５ａｔ％のＮｄ：ＹＶＯ４結晶が、いわゆるｃ軸カットされた板状部材である。一例として、この板状部材は、３ｍｍ×３ｍｍ×０．５ｍｍ（板厚）である。
【００４９】
なお、以下では、ｘｙｚ３次元直交座標系において、固体レーザ結晶１１の互いに直交する２つの辺のそれぞれに沿った方向をｘ軸方向及びｙ軸方向とする。そして、レーザ装置１０から射出されるレーザ光の進行方向を＋ｚ方向として説明する。
【００５０】
また、以下では、便宜上、固体レーザ結晶１１の−ｚ側の面を「Ａ面」と表記し、＋ｚ側の面を「Ｂ面」と表記する。
【００５１】
固体レーザ結晶１１のＡ面には、波長が８０８ｎｍの光に対して９８．０％以上の反射率を有し、波長が１０６４ｎｍの光に対して９９．０％以上の反射率を有する誘電体多層膜がコーティングされている。
【００５２】
また、固体レーザ結晶１１のＢ面には、波長が８０８ｎｍの光に対して９５．０％以上の透過率を有し、波長が１０６４ｎｍの光に対して９９．０％以上の透過率を有し、波長が５３２ｎｍの光に対して９９．０％以上の反射率を有する誘電体多層膜がコーティングされている。
【００５３】
ヒートシンク１３は、熱伝導率の高い材料で構成され、内部に水路となる空洞を有している。熱伝導率の高い材料として、Ｃｕ、ＣｕＷ、ＣｕＭｏ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ダイヤモンド、及びそれらを組合せたものを用いることができる。
【００５４】
ヒートシンク１３は、固体レーザ結晶１１の−ｚ側に配置されている。ヒートシンク１３と固体レーザ結晶１１は、ＡｕＳｎはんだなどによって接合されている。そこで、固体レーザ結晶１１で発生した熱は、Ａ面を介してヒートシンク１３に移行することができる。なお、ヒートシンク１３と固体レーザ結晶１１の接合は、これに限定されるものではなく、要するに、固体レーザ結晶１１で発生した熱がヒートシンク１３に移行することができれば良い。
【００５５】
励起用光源２０は、波長が８０８ｎｍのレーザ光を、固体レーザ結晶１１のＢ面に向けて射出する。以下では、便宜上、励起用光源２０から射出されるレーザ光を「励起用レーザ光ＬＢ１」ともいう。
【００５６】
励起用光源２０は、固体レーザ結晶１１のＢ面における励起用レーザ光ＬＢ１の入射角が、ｘ軸方向からみたときθ１（図６参照）となり、ｙ軸方向からみたときθ３（図７参照）となるように設定されている。
【００５７】
励起用光源３０は、波長が８０８ｎｍのレーザ光を、固体レーザ結晶１１のＢ面に向けて射出する。以下では、便宜上、励起用光源３０から射出されるレーザ光を「励起用レーザ光ＬＢ２」ともいう。
【００５８】
励起用光源３０は、固体レーザ結晶１１のＢ面における励起用レーザ光ＬＢ２の入射角が、ｘ軸方向からみたときθ２（図６参照）となり、ｙ軸方向からみたときθ４（図８参照）となるように設定されている。
【００５９】
励起用光源２０は、一例として図９に示されるように、半導体レーザ素子２１、コリメートレンズ２２、集光レンズ２３を有している。これらは、所定の位置関係で不図示のホルダに保持されている。
【００６０】
半導体レーザ素子２１は、外部から電力が供給されると、波長が８０８ｎｍのレーザ光を射出する。半導体レーザ素子２１の出力は４５Ｗである。
【００６１】
コリメートレンズ２２は、半導体レーザ素子２１から射出されたレーザ光を略平行光にする。
【００６２】
集光レンズ２３は、コリメートレンズ２２を介したレーザ光を集束光にする。この集光レンズ２３を介したレーザ光が、励起用レーザ光ＬＢ１として励起用光源２０から固体レーザ結晶１１のＢ面に向けて射出される。
【００６３】
励起用光源３０は、一例として図１０に示されるように、半導体レーザ素子３１、コリメートレンズ３２、集光レンズ３３を有している。これらは、所定の位置関係で不図示のホルダに保持されている。
【００６４】
半導体レーザ素子３１は、外部から電力が供給されると、波長が８０８ｎｍのレーザ光を射出する。半導体レーザ素子３１の出力は４５Ｗである。
【００６５】
コリメートレンズ３２は、半導体レーザ素子３１から射出されたレーザ光を略平行光にする。
【００６６】
集光レンズ３３は、コリメートレンズ３２を介したレーザ光を集束光にする。この集光レンズ３３を介したレーザ光が、励起用レーザ光ＬＢ２として励起用光源３０から固体レーザ結晶１１のＢ面に向けて射出される。
【００６７】
この場合、励起用光源２０から射出された励起用レーザ光ＬＢ１が、励起用光源３０の半導体レーザ素子３１に入射するのを抑制することができるとともに、励起用光源３０から射出された励起用レーザ光ＬＢ２が、励起用光源２０の半導体レーザ素子２１に入射するのを抑制することができる。そこで、半導体レーザ素子２１及び半導体レーザ素子３１の出力が不安定になるのを抑制することができる。すなわち、各励起用光源から波長が８０８ｎｍの励起用レーザ光を安定して射出することができ、レーザ装置１０の信頼性を向上させることができる。
【００６８】
また、励起用レーザ光ＬＢ１により固体レーザ結晶１１の表面に形成される光スポットの中心と、励起用レーザ光ＬＢ２により固体レーザ結晶１１の表面に形成される光スポットの中心とが一致するように調整されている。この場合は、高出力でのレーザ発振が可能である。
【００６９】
図６に戻り、波長変換素子１５は、固体レーザ結晶１１の＋ｚ側に配置され、固体レーザ結晶１１から射出されたレーザ光の波長を変換する。
【００７０】
この波長変換素子１５は、３ｍｍ×３ｍｍ×１０ｍｍの四角柱状の部材であり、長手方向がｚ軸方向と一致するように配置されている。
【００７１】
ここでは、波長変換素子１５として、ＬｉＢ３Ｏ５結晶、いわゆるＬＢＯ結晶が用いられている。
【００７２】
波長変換素子１５のｚ軸方向に関する両端面には、波長が１０６４ｎｍの光及び波長が５３２ｎｍの光に対して９９．０％以上の透過率を有する誘電体多層膜がコーティングされている。
【００７３】
ミラー素子１７は、波長変換素子１５の＋ｚ側に配置されている。ミラー素子１７の−ｚ側の面は曲面であり、＋ｚ側の面は平面である。ここでは、ミラー素子１７の−ｚ側の面の曲率半径は、４００ｍｍである。
【００７４】
ミラー素子１７の−ｚ側の面には、波長が１０６４ｎｍの光に対して９９．５％以上の反射率を有し、波長が５３２ｎｍの光に対して９９．０％以上の透過率を有する誘電体多層膜がコーティングされている。
【００７５】
そこで、固体レーザ結晶１１のＡ面にコーティングされている誘電体多層膜とミラー素子１７の−ｚ側の面にコーティングされている誘電体多層膜とによって、いわゆる共振器が構成されている。
【００７６】
ここでは、ｚ軸方向に関して、固体レーザ結晶１１のＡ面とミラー素子１７の−ｚ側の面との距離は２５０ｍｍである。すなわち、共振器の長さは２５０ｍｍである。
【００７７】
また、ミラー素子１７の＋ｚ側の面には、波長が５３２ｎｍの光に対して９９．５％以上の透過率を有する誘電体多層膜がコーティングされている。
【００７８】
励起用光源２０及び励起用光源３０から波長が８０８ｎｍの励起用レーザ光が射出されると、該励起用レーザ光は固体レーザ結晶１１に吸収される。そして、該吸収によって固体レーザ結晶１１は発光し、上記共振器によって波長が１０６４ｎｍのレーザ発振が行われる。
【００７９】
波長変換素子１５は、波長が１０６４ｎｍのレーザ光を波長が５３２ｎｍのレーザ光に変換する。波長変換素子１５から射出された波長が５３２ｎｍのレーザ光は、ミラー素子１７を透過し、レーザ装置１０から外部に射出される。
【００８０】
また、レーザ装置１０は、一例として図１１及び図１２に示されるように、固体レーザ結晶１１に対する励起用光源２０の相対位置を調整することによって、上記入射角θ１、θ３、及び励起用光源２０から固体レーザ結晶１１のＢ面までの距離を独立して調整することができる第１調整機構４０を備えている。
【００８１】
第１調整機構４０は、一側端部近傍を中心として、ｙｚ面内及びｘｚ面内で回動可能なアーム部材と、該アーム部材に取り付けられ、アーム部材の長手方向に沿って移動することが可能なスライド部材とを有している。そして、該スライド部材に励起用光源２０のホルダが固定されている。
【００８２】
これにより、固体レーザ結晶１１のＢ面上における励起用レーザ光ＬＢ１のビーム形状及びビーム径を微調整することができる。なお、以下では、便宜上、励起用レーザ光ＬＢ１により固体レーザ結晶１１のＢ面上に形成される光スポットを「第１光スポットＳＰ１」ともいう。
【００８３】
更に、レーザ装置１０は、一例として図１３及び図１４に示されるように、固体レーザ結晶１１に対する励起用光源３０の相対位置を調整することによって、上記入射角θ２、θ４、及び励起用光源３０から固体レーザ結晶１１のＢ面までの距離を独立して調整することができる第２調整機構５０を備えている。
【００８４】
第２調整機構５０は、一側端部近傍を中心として、ｙｚ面内及びｘｚ面内で回動可能なアーム部材と、該アーム部材に取り付けられ、アーム部材の長手方向に沿って移動することが可能なスライド部材とを有している。そして、該スライド部材に励起用光源３０のホルダが固定されている。
【００８５】
これにより、固体レーザ結晶１１のＢ面上における励起用レーザ光ＬＢ２のビーム形状及びビーム径を微調整することができる。なお、以下では、便宜上、励起用レーザ光ＬＢ２により固体レーザ結晶１１のＢ面上に形成される光スポットを「第２光スポットＳＰ２」ともいう。
【００８６】
ここでは、第１光スポットＳＰ１の形状及び第２光スポットＳＰ２の形状が略円形状となり、第１光スポットＳＰ１の径ｄ１と第２光スポットＳＰ２の径ｄ２が互いに異なるように調整されている（図１５及び図１６参照）。
【００８７】
これにより、固体レーザ結晶１１に入射される励起光の形状をガウシアン形状に近づけることが可能となる（図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）参照）。その結果、レーザ発振されるレーザ光の横モードを良くする（所望の形状とする）ことができる。
【００８８】
図１８には、θ１＝２５°、θ２＝３０°で、ｄ１＝ｄ２＝９５０μｍとした場合と、ｄ１＝８００μｍ、ｄ２＝１０００μｍとした場合とについて、固体レーザ結晶１１の光吸収量（Ｗ）とレーザ装置１０の出力パワー（Ｗ）との関係が示されている。
【００８９】
ｄ１＝ｄ２＝９５０μｍとした場合、レーザ装置１０の出力パワーの最大値は８．２Ｗであった。そして、このときのＭ２パラメータは、３．３（垂直）×３．５（水平）であった。
【００９０】
一方、ｄ１＝８００μｍ、ｄ２＝１０００μｍとした場合、レーザ装置１０の出力パワーの最大値は１０．６Ｗであった。そして、このときのＭ２パラメータは、２．７（垂直）×２．９（水平）であった。
【００９１】
このように、第１光スポットＳＰ１の径ｄ１と第２光スポットＳＰ２の径ｄ２を互いに異ならせることにより、レーザ装置１０の出力パワーを増大させるとともに、Ｍ２パラメータを小さくすることができる。
【００９２】
これは、合成された励起光のピーク値が大きくなり、波長変換素子１５での変換効率が向上したことと、固体レーザ結晶１１に照射される励起用レーザ光の形状が最適化されたためと考えられる。
【００９３】
そこで、本実施形態では、第１光スポットＳＰ１の径ｄ１を８００μｍとし、第２光スポットＳＰ２の径ｄ２を１０００μｍとしている。
【００９４】
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ装置１０によると、固体レーザ結晶１１、ヒートシンク１３、波長変換素子１５、ミラー素子１７、２つの励起用光源（２０、３０）、第１調整機構４０、及び第２調整機構５０などを有している。
【００９５】
各励起用光源は、波長が８０８ｎｍの励起用レーザ光を射出する。固体レーザ結晶１１は、各励起用光源からの励起用レーザ光によって励起され、ミラー素子１７を含む共振器によって波長が１０６４ｎｍのレーザ発振を行う。波長変換素子１５は、波長が１０６４ｎｍのレーザ光を波長が５３２ｎｍのレーザ光に変換する。該波長が５３２ｎｍのレーザ光がレーザ装置１０から外部に射出される。
【００９６】
第１調整機構４０は、第１光スポットＳＰ１の形状及び径を微調整するのに用いられ、第２調整機構５０は、第２光スポットＳＰ２の形状及び径を微調整するのに用いられる。
【００９７】
そこで、各調整機構によって、第１光スポットＳＰ１の形状及び第２光スポットＳＰ２の形状が略円形状となり、第１光スポットＳＰ１の径と第２光スポットＳＰ２の径が互いに異なるように調整すると、固体レーザ結晶１１に照射される励起用レーザ光の形状を最適化することができる。
【００９８】
これにより、レーザ装置１０から射出されるレーザ光のＭ２パラメータを容易に小さくすることができる。
【００９９】
また、２つの励起用光源（２０、３０）は、一方から射出された励起用レーザ光が他方の半導体レーザ素子に入射しないように配置されているため、固体レーザ結晶１１は安定してレーザ発振を行うことができる。
【０１００】
そして、光走査装置２０１０は、各光源がレーザ装置１０を有しているため、高い精度の光走査を安定して行うことができる。
【０１０１】
その結果、カラープリンタ２０００は、高品質の画像を安定して形成することができる。
【０１０２】
なお、上記実施形態では、各半導体レーザ素子の出力が４５Ｗの場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【０１０３】
また、上記実施形態では、θ３＝θ４であっても良いし、θ３≠θ４であっても良い。要するに、２つの励起用光源（２０、３０）が、一方から射出された光が他方の半導体レーザ素子に入射しないように配置されていれば良い。
【０１０４】
また、各調整機構の形状、構成は、上記実施形態に限定されるものではない。要するに、固体レーザ結晶１１の表面における励起用レーザ光のビーム形状及びビーム径を個別に調整することができれば良い。
【０１０５】
また、上記実施形態では、各調整機構が、固体レーザ結晶１１における励起用レーザ光の入射角を個別に変化させることができる機構と、固体レーザ結晶１１と励起用光源との距離を個別に変化させることができる機構とを有する場合について説明したが、これに限らず、いずれかの機構のみを有していても良い。
【０１０６】
また、上記実施形態では、レーザ装置１０が２つの励起用光源を有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、レーザ装置１０が３つ以上の励起用光源を有していても良い。この場合は、調整機構の数も３つ以上となる。
【０１０７】
また、上記実施形態では、波長変換素子１５として、ＬｉＢ３Ｏ５結晶、いわゆるＬＢＯ結晶が用いられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、β−ＢａＢ２Ｏ４、いわゆるＢＢＯ結晶や、ＫＴｉＯＰＯ４、いわゆるＫＴＰ結晶を、波長変換素子１５として用いても良い。
【０１０８】
また、上記実施形態では、レーザ装置１０から射出されるレーザ光の波長が５３２ｎｍの場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【０１０９】
例えば、レーザ装置１０から射出される光の波長が１０６４ｎｍでよい場合は、前記波長変換素子１５は不要である（図１９参照）。
【０１１０】
この場合、ミラー素子１７の−ｚ側の面は、曲率半径を２００００ｍｍとし、波長が１０６４ｎｍの光に対して９５％程度の反射率を有する誘電体多層膜がコーティングされている。
【０１１１】
そして、この場合に、θ１＝２５°、θ２＝３０°で、ｄ１＝ｄ２＝９５０μｍとしたときと、ｄ１＝８００μｍ、ｄ２＝１０００μｍとしたときとについて、固体レーザ結晶１１の光吸収量（Ｗ）とレーザ装置１０の出力パワー（Ｗ）との関係が図２０に示されている。
【０１１２】
ｄ１＝ｄ２＝９５０μｍとしたとき、レーザ装置１０の出力パワーの最大値は２２．３Ｗであった。そして、このときのＭ２パラメータは、３．５（垂直）×３．８（水平）であった。
【０１１３】
一方、ｄ１＝８００μｍ、ｄ２＝１０００μｍとしたとき、レーザ装置１０の出力パワーの最大値は２４．２Ｗであった。そして、このときのＭ２パラメータは、３．１（垂直）×３．３（水平）であった。
【０１１４】
このように、この場合であっても、第１光スポットＳＰ１の径ｄ１と第２光スポットＳＰ２の径ｄ２を互いに異ならせることにより、レーザ装置１０の出力パワーを増大させるとともに、Ｍ２パラメータを小さくすることができる。
【０１１５】
また、上記実施形態において、光走査装置２０１０の各光源は１つのレーザ装置１０を有しても良いし、複数のレーザ装置１０を有しても良い。各光源が複数のレーザ装置１０を有している場合は、１つの感光体ドラムを複数の光で同時に走査する、いわゆる「マルチビーム走査」が可能となる。
【０１１６】
また、上記実施形態では、トナー像が感光体ドラムから転写ベルトを介して記録紙に転写される画像形成装置について説明したが、これに限定されるものではなく、トナー像が記録紙に直接転写される画像形成装置であっても良い。
【０１１７】
また、上記実施形態では、画像形成装置として、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタの場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、更に補助色を用いる多色カラープリンタであっても良いし、単色の画像を形成するプリンタであっても良い。
【０１１８】
また、上記実施形態では、画像形成装置として、プリンタの場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機であっても良い。
【０１１９】
また、像担持体として光スポットの熱エネルギにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）を用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。
【０１２０】
要するに、レーザ装置１０を有する画像形成装置であれば、高品質な画像を安定して形成することが可能となる。
【０１２１】
また、レーザ装置１０は、画像形成装置以外のレーザ光を利用する装置にも好適である。
【０１２２】
図２１には、表示装置としてのレーザ・ディスプレイ装置３０００の概略構成が示されている。
【０１２３】
このレーザ・ディスプレイ装置３０００は、前記レーザ装置１０を含む光源１０１と、光源１０１からのレーザ光をスクリーン１０４に向けて照射するためのミラーを含む光学系１０３と、光源１０１及び光学系１０３を制御する制御装置１０５とを備えている。
【０１２４】
このように、レーザ・ディスプレイ装置３０００は、レーザ光の光源としてレーザ装置１０を用いているため、スクリーン１０４上に絵や文字を高品質に描くことが可能となる。
【０１２５】
なお、空間を貫くレーザ光によって映像表現を行うレーザ・ディスプレイ装置であっても、前記光源１０１を備えるレーザ・ディスプレイ装置であれば、表現効果を向上させることが可能である。
【符号の説明】
【０１２６】
１０…レーザ装置、１１…固体レーザ結晶、１３…ヒートシンク、１５…波長変換素子、１７…ミラー素子、２０…励起用光源、２１…半導体レーザ素子（複数の半導体レーザの一部）、２２…コリメートレンズ、２３…集光レンズ、３０…励起用光源、３１…半導体レーザ素子（複数の半導体レーザの一部）、３２…コリメートレンズ、３３…集光レンズ、４０…第１調整機構（調整機構の一部）、５０…第２調整機構（調整機構の一部）、２０００…カラープリンタ、２０１０…光走査装置、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム、２２００ａ〜２２００ｄ…光源、３０００…レーザ・ディスプレイ装置（表示装置）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２７】
【特許文献１】特開平１１−１７７１６７号公報
【特許文献２】特開２００６−１６５２９２号公報
【特許文献３】特表２０１１−５１７０６６号公報
【図１】
2014038938.tif 000003
【図２】
2014038938.tif 000004
【図３】
2014038938.tif 000005
【図４】
2014038938.tif 000006
【図５】
2014038938.tif 000007
【図６】
2014038938.tif 000008
【図７】
2014038938.tif 000009
【図８】
2014038938.tif 000010
【図９】
2014038938.tif 000011
【図１０】
2014038938.tif 000012
【図１１】
2014038938.tif 000013
【図１２】
2014038938.tif 000014
【図１３】
2014038938.tif 000015
【図１４】
2014038938.tif 000016
【図１５】
2014038938.tif 000017
【図１６】
2014038938.tif 000018
【図１７】
2014038938.tif 000019
【図１８】
2014038938.tif 000020
【図１９】
2014038938.tif 000021
【図２０】
2014038938.tif 000022
【図２１】
2014038938.tif 000023