(57)【要約】【課題】  新たな放熱手段を設けることなく発光素子で発生した熱を外部へ放出し、且つ各発光素子で発生した熱の干渉を抑制しつつビームピッチを短縮する。【解決手段】  少なくともオーミック電極と、第一コンタクト層と第一クラッド層と活性層と第二クラッド層と第二コンタクト層を含む複数の発光素子と、複数の前記発光素子を支持する基板を有するマルチビーム半導体レーザーにおいて、各発光素子を支持する前記基板が熱伝導性の優れた材料よりなり、且つ各発光素子の間の前記基板上に溝を有する。【選択図】  図２
2006013057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともオーミック電極と、第一コンタクト層と第一クラッド層と活性層と第二クラッド層と第二コンタクト層を含む複数の発光素子と、複数の前記発光素子を支持する基板を有するマルチビーム半導体レーザーにおいて、各発光素子を支持する前記基板が熱伝導性の優れた材料よりなり、且つ各発光素子の間の前記基板上に溝を有することを特徴とするマルチビーム半導体レーザー。
【請求項２】
請求項１のマルチビーム半導体レーザーにおいて、該基板表面に柱状の凹凸を有することを特徴とするマルチビーム半導体レーザー。
【請求項３】
請求項１または２記載のマルチビーム半導体レーザーにおいて、高熱伝導基板の発光素子が存在しない面に凹凸を有することを特徴とするマルチビーム半導体レーザー。
【請求項４】
少なくともオーミック電極と、第一コンタクト層と第一クラッド層と活性層と第二クラッド層と第二コンタクト層を含む複数の発光素子と、複数の前記発光素子を支持する基板よりなるマルチビーム半導体レーザーの製造方法において、第一の基板上に少なくとも第一クラッド層と活性層と第二クラッド層と第二コンタクト層を順次結晶成長させた後、ドライエッチング若しくはウェットエッチングにより複数の前記発光素子を形成し、熱伝導性の優れた基板と第二コンタクト層とを貼りあわせ、前記第一の基板を除去して複数の前記発光素子を分離し、各発光素子上にオーミック電極を形成することを特徴とするマルチビーム半導体レーザーの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかのマルチビーム半導体レーザーを、該マルチビーム半導体レーザーより放出されるレーザーが直線上に等間隔で放出されることを特徴としたマルチビーム半導体レーザーアレイ。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかのマルチビーム半導体レーザーを等間隔で並べ、且つ該マルチビーム半導体レーザーより放出されるレーザーが直線上に放出されることを特徴とするマルチビーム半導体レーザーアレイ。
【請求項７】
請求項５または６記載のマルチビーム半導体レーザーアレイを搭載したことを特徴とする印刷用版材製版装置。
【請求項８】
請求項５または６記載のマルチビーム半導体レーザーアレイを搭載したことを特徴とする記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチビーム半導体レーザー、マルチビーム半導体レーザーの製造方法、マルチビーム半導体レーザーアレイ、印刷用版材製版装置、記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真やオフセット印刷における画像記録において、高精細な画像品質を得るための画像形成手段として、レーザーを用いた画像形成方法が広く用いられている。電子写真の場合感光性を有するドラムを回転させ（主走査）つつ、その軸方向にポリゴンミラーを用いてレーザーを走査（副走査）する方法が一般的である。また印刷用版材に画像形成を行う場合、ドラム上に固定された印刷用版材にレーザーを照射し、ドラムが１回転するごとにレーザー光を１ドット分だけ走査し、この操作を繰り返すことで所望のサイズの画像を形成している。
【０００３】
一方電子写真・オフセット印刷分野では共に画像の高精細化及び出力の高速化が求められている。これを実現するための方法として、主操作・副走査共に高速化し、同時にレーザーを高出力化するか、感光体もしくは印刷用版材を高感度化する方法が考えられるが、この方法により画像形成速度を向上させるには、レーザーの高出力化に伴う光源または高感度メディアの開発、主副走査の高速化によるそれを支持する筐体の補強、更には高速走査時の位置制御方法の開発等多くの課題が発生し、多大なコストと時間を必要とする。また画像の高精細化について、画像の解像度が２倍になった場合、主走査・副走査方向ともに２倍の時間が必要となるため、画像出力時においては４倍の時間が必要となる。従って画像の高精細化を実現するには、画像出力の高速化も同時に達成する必要がある。
【０００４】
画像出力の高速化を達成するための別の方法として、レーザーをマルチビーム化する方法が考えられ、実際印刷用版材に対する画像形成においては複数本のレーザーを用いるのが一般的となっている。レーザーをマルチビーム化することにより、１本あたりのレーザーにより描画される領域が縮小され、理論的にはn本のレーザーを用いた場合の画像形成に必要な時間は、１本のレーザーを用いた場合の1/nとなる。
【０００５】
オフセット印刷においては1,200dpi以上の解像度が一般的で、それ以上の解像度が要求されている。また近年のオンデマンド・ショートランプリンティングのニーズの増大により、製版に要する時間の短縮が一層望まれている。このようなニーズに対応するため、レーザー光源の更なるマルチビーム化が検討されているが、レーザー光源のサイズ以下にビームピッチを狭めることは不可能である。
【０００６】
これらの課題を解決する手段として、１つのチップに複数の発光光源を有するマルチビーム半導体レーザーが提案されている。これによりビームピッチを縮小するだけでなく、それを制御する回路をビーム本数以下にすることが可能となり、コスト的にも有利となる。しかし現在提案されているマルチビーム半導体レーザーのビームピッチは14umで、定格出力は10mW以下であり、電子写真に対しては十分であるが、印刷用版材に対しては不十分である。
【０００７】
定格出力を抑制している主たる要因は各発光源より発生する熱であり、ビームピッチが狭いため隣接する素子の熱の影響を受けているためである。このような課題を解決するために特許文献１、２に記載の発明が提案されている。これらの発明においては、各発光素子間に放熱材料を埋め込むことによって、発光素子で発生した熱を外部に放出する手段を用いているが、これによっても熱の影響を十分に排除することは不可能で、定格出力を向上させるにはいたっていない。
【０００８】
特許文献３においては数十W級のマルチビームレーザーアレイが提案されているが、該発明はYAGレーザー用の励起光源を目的としており、そこに示されている構成では十分なビームの位置精度を得ることは困難である。また放熱部材上に発光素子を固定しているが、各発光素子間の熱の伝達経路が非常に短く、熱の影響による性能劣化は避けられない。
【０００９】
また発光素子において発生した熱を効果的に外部へ放出する手段として、図１の如く第一の基板上に発光素子を構成する材料を成長させ、発光素子の熱膨張係数に近い特性を有する平滑な高熱伝導材料上に該発光素子を貼り付けた後、第一の基板を除去する方法は公知であるが、マルチビーム半導体レーザーにおいては、熱の放出だけでなく各発光素子で発生した熱の干渉を抑制する手段をも同時に考慮する必要があり、単に平滑な表面の該基板上に発光素子を貼り付けるだけでは、好ましい特性を得ることはできない。
【特許文献１】特開平１１−３４０５７０号公報
【特許文献２】特開平１１−３５４８８８号公報
【特許文献３】特許第２５５４７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はこのような状況に鑑みなされたもので、複数の発光素子を支持する基板に放熱手段を兼ね備えることによって、放熱を目的とした新たな手段を設けることなく、各発光素子で発生した熱を効果的に外部へ放出し、且つ各発光素子で発生した熱の干渉を抑制しつつビームピッチを短縮した簡素な構成のマルチビーム半導体レーザーを提供し、同時に本発明で提案されたマルチビーム半導体レーザーを用いて高精細な画像を高速に出力可能な印刷用版材製版装置及び記録装置を提案することを目的としている。
【００１１】
具体的には第１に、新たな放熱手段を設けることなく発光素子で発生した熱を外部へ放出し、且つ各発光素子で発生した熱の干渉を抑制しつつビームピッチを短縮することを目的としている。
第２に、複数の発光素子を熱伝導性に優れた基板上に容易に貼り付けることを可能にすることを目的としている。
第３に、新たな放熱手段を設けることなく効果的に発光素子で発生した熱を外部へ放出し、且つ各発光素子で発生した熱の干渉を抑制しつつビームピッチを短縮することを目的としている。
第４に、簡素な構成を用いて発光素子で発生した熱を外部へ放出することのできるマルチビーム半導体レーザーを提供することを目的としている。
第５に、各発光素子より放出されるレーザー光のピッチを狭めることを目的としている。
第６に、各発光素子より放出されるレーザー光のピッチを狭めると同時に、請求項５の構成より少ない素子数で、同等の面積にレーザー光を照射することを目的としている。
第７に、短時間で高精細な画像記録が可能な印刷用版材製版装置を提供することを目的としている。
第８に、短時間で高精細な画像を出力可能な記録装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を実現する本発明の態様の第１の特徴は、少なくともオーミック電極と、第一コンタクト層と第一クラッド層と活性層と第二クラッド層と第二コンタクト層を含む複数の発光素子と、複数の前記発光素子を支持する基板を有するマルチビーム半導体レーザーにおいて、各発光素子を支持する前記基板が熱伝導性の優れた材料よりなり、且つ各発光素子の間の前記基板上に溝を有することを特徴とする。すると、簡素な構成で各発光素子で発生した熱を外部へ放出し、各発光素子間の熱干渉を招くことなくビームピッチを短縮することができる。
【００１３】
第２の特徴は、第１の特徴のマルチビーム半導体レーザーにおいて、該基板表面に柱状の凹凸を有することを特徴とする。すると、煩雑な位置あわせ作業を行うことなく、簡素な構成で各発光素子で発生した熱を外部へ放出し、各発光素子間の熱干渉を防止しつつビームピッチを短縮することができる。
【００１４】
第３の特徴は、第１または第２の特徴のマルチビーム半導体レーザーにおいて、高熱伝導基板の発光素子が存在しない面に凹凸を有することを特徴とする。すると、簡素な構成で各発光素子で発生した熱を効果的に外部へ放出し、各発光素子間の熱干渉を招くことなくビームピッチを短縮することができる。
【００１５】
第４の特徴は、少なくともオーミック電極と、第一コンタクト層と第一クラッド層と活性層と第二クラッド層と第二コンタクト層を含む複数の発光素子と、複数の前記発光素子を支持する基板よりなるマルチビーム半導体レーザーの製造方法において、第一の基板上に少なくとも第一クラッド層と活性層と第二クラッド層と第二コンタクト層を順次結晶成長させた後、ドライエッチング若しくはウエットエッチングにより複数の前記発光素子を形成し、熱伝導性の優れた基板と第二コンタクト層とを貼りあわせ、前記第一の基板を除去して複数の前記発光素子を分離し、各発光素子上にオーミック電極を形成することを特徴とする。すると、簡素な構成で複数の発光素子より発生した熱を外部へ放出することのできるマルチビーム半導体レーザーを製造することができる。
【００１６】
第５の特徴は、第１から第３の特徴のいずれかのマルチビーム半導体レーザーを、該マルチビーム半導体レーザーより放出されるレーザーが直線上に等間隔で放出されることを特徴としたマルチビーム半導体レーザーアレイに関する。本発明により、ビームピッチを狭め１つの発光素子の走査する領域が狭くなり、短時間で画像記録が可能となる。
【００１７】
第６の特徴は、第１から第３の特徴のいずれかのマルチビーム半導体レーザーを等間隔で並べ、且つ該マルチビーム半導体レーザーより放出されるレーザーが直線上に放出されることを特徴とするマルチビーム半導体レーザーアレイに関する。本発明により、ビームピッチを狭め１つの発光素子の走査する領域が狭くなり、且つ少ないマルチビーム半導体レーザー素子で画像記録を行うことにより、短時間で画像記録が可能で安価なマルチビーム半導体レーザーアレイを実現することができる。
【００１８】
第７の特徴は、第５または第６の特徴のマルチビーム半導体レーザーアレイを搭載したことを特徴とする印刷用版材製版装置に関する。本発明により、短時間で画像記録可能な印刷用版材製版装置を実現することができる。
【００１９】
第８の特徴は、第５または第６の特徴のマルチビーム半導体レーザーアレイを搭載したことを特徴とする記録装置に関する。本発明により、短時間で版材への画像記録が終了し、記録媒体への画像記録が可能となる記録装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
高熱伝導基板上に複数の発光素子を設け、且つ発光素子間の基板上に溝を設けることによって、簡素な構成で各発光素子で発生した熱を外部へ放出し、各発光素子間の熱干渉を招くことなくビームピッチを短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図２は第１の特徴を構成するマルチビーム半導体レーザーで、オーミック電極、コンタクト層、第一クラッド層、活性層、第二クラッド層よりなる複数の発光素子が、高熱伝導基板上に導電性を有する接着剤（図示せず）を用いて固定されている。第一クラッド層がp型半導体材料よりなる場合、第二クラッド層はn型半導体材料より構成され、もしくは第一クラッド層がn型半導体材料よりなる場合、第二クラッド層はp型半導体材料により構成される。また該高熱伝導基板は電極としての機能を兼ね備えており、各発光素子上に形成されたオーミック電極を図示しない個々の駆動回路に接続することにより、各発光素子を独立して駆動することができる。
【００２２】
ここでマルチビーム半導体レーザーとは、複数の該発光素子及び高熱伝導基板により構成され、以後の説明においても同様である。
【００２３】
従来のマルチビーム半導体レーザーにおいては、半導体材料よりなる基板上に各発光素子が形成されていたが、一般に半導体材料は熱伝導性が不十分であるため、各素子毎に放熱手段を設けなければならない。
【００２４】
これに対し第１の特徴においては、高熱伝導基板上に各発光素子が形成されており、且つ各発光素子間の該基板上には溝を有している。ここで高熱伝導基板とは、汎用的に用いられている単結晶半導体基板、例えばSiやGaAs等の熱伝導係数（Si：1.51、GaAs：0.56）以上の特性を有する材料よりなる基板を指す。各発光素子で発生した熱は熱伝導性に優れた該高熱伝導基板を通して外部へ放出さるため、各発光素子毎に特別な放熱手段を設けることなく、レーザー出力低下や素子寿命の低下等の熱による弊害の発生を防止することができる。また各発光素子間の基板上には溝を有しているため、各発光素子で発生した熱の伝達経路が長くなっているため、各発光素子間の熱干渉は起こりにくい。
【００２５】
放熱及び各発光素子間の熱干渉の抑制のみを考慮する場合、該高熱伝導基板を構成する材料としては、アルミニウム、銅、鉄、ステンレス、金、銀、錫、亜鉛等如何なる材料でも構わない。しかしこれらの材料は熱膨張係数において、発光素子を構成する材料と著しく特性が異なるため、駆動中に発生した熱により発光素子に応力が生じ、素子寿命を低下させる恐れがある。従って素子寿命を維持することをも考慮するなら、高熱伝導材料の熱膨張係数が発光素子を構成する材料のそれに近いものを選択するのが望ましい。具体的な材料としては、CuW、AlN、SiC等が挙げられる。
【００２６】
図３は第２の特徴を説明するための図で、基板として表面に柱状の凹凸を有する高熱伝導材料よりなる基板を用いており、該柱状の凹凸上に、図示しない導電性接着剤を用いて複数の発光素子が固定されている。各発光素子の構成は、第１の特徴と同様であるので省略する。
【００２７】
第１の特徴で用いている溝を有する高熱伝導材料よりなる基板は、簡素な構造であるため安価であるが、該基板に発光素子を固定する際、溝上に発光素子が位置しないよう煩雑な位置あわせ作業が必要となる。
【００２８】
これに対し図３(b)に示したマルチビーム半導体レーザーの上面図において、柱状の凹凸の上面の形状の最大幅Aが発光素子間隔B未満であれば、如何なる方向で発光素子を該基板上に貼り付けた場合でも、一つの柱状凹凸が同時に二つの発光素子と接触することはなく、上記位置あわせ作業を行うことなしに、各発光素子で発生した熱の伝達経路が長く確保することができる。
【００２９】
また第２の特徴に記載したような柱状の凹凸を有する基板の製造方法としては、平滑な基板上に複数の溝を設けたり、あるいは柱状の部材を貼り付けたり、あるいはエッチングにより凹凸を形成するなどの方法が考えられるが、位置あわせ作業が不要で、熱の伝達経路を確保することができるのであれば、いかなる方法でもかまわない。
【００３０】
図４は第３の特徴を構成するマルチビーム半導体レーザーで、一方の面に凹凸を有し、もう一方の面が平滑である高熱伝導基板上に、図示しない導電性接着剤を用いて複数の発光素子が固定されている。各発光素子の構成は、第１の特徴と同様であるので省略する。
【００３１】
第３の特徴における高熱伝導基板は、発光素子が固定されていない面に凹凸を設けることで表面積を増大させ、各発光素子で発生した熱を効果的に外部へ放出することができる。
【００３２】
第４の特徴は、高熱伝導材料よりなる基板を用いたことを特徴とするマルチビーム半導体レーザーの製造方法を提供する。第４の特徴におけるマルチビーム半導体レーザーの製造工程を以下に示す。
【００３３】
（１）作製方法１
初めに図５の如くn-（p-）GaAs基板上にn-（p-）コンタクト層、n-（p-）クラッド層、活性層、p-（n-）クラッド層、p-（n-）コンタクト層を順次結晶成長させる。ここで結晶成長に用いる基板としてはGaAs基板に限るものではなく、結晶成長させる材料と格子整合するのであればいかなる材料でも構わない。
【００３４】
図６の如く先記結晶成長させた基板の成長面と高熱伝導基板とを導電性接着剤を用いて張り合わせる。ここで用いる高熱伝導基板を構成する材料としては、第１の特徴の構成・動作に示した材料をすべて含む。また導電性接着剤として、素子の固定・駆動中の熱の拡散のみを考慮した場合、アルミニウム、亜鉛、錫、金、銀、銅、及びそれらの合金、または高熱伝導基板を構成する材料を含む樹脂系接着剤が挙げられるが、導電性を有し且つ発光素子駆動中に発生する熱により変形変質しない材料であれば、いかなる材料でも構わない。しかしこれらの材料を用いた場合、駆動中発光素子において発生する熱により発光素子に応力が生じ、素子寿命を低下させる恐れがある。従って素子寿命を維持することをも考慮するなら、熱膨張係数が発光素子を構成する材料のそれに近いものを選択するのが望ましく、具体的な材料としては、Au-Sn等が挙げられる。
【００３５】
半導体材料を成長させた基板を、アルミナ等を用いた機械研磨により所望の厚さを残して研磨・除去し、各発光素子を完全に分離する。研磨せずに残した基板は、そのままコンタクト層となる。半導体材料を成長させた基板を除去せず各発光素子を分離しない場合、該基板はヒートシンクとしても機能するが、隣接する発光素子の熱干渉を受けやすくなり、結果として出力低下・寿命短縮等の弊害が発生する。また素子分離を行わない場合、高熱伝導基板との接着において非導電性の接着剤を用いなければならず、また第二コンタクト層からの電極引き出し方法を講じなければならなくなり、より複雑な構成となるため好ましくない。
【００３６】
半導体材料表面にフォトレジストを一面に塗布し、図７の破線内部を除いて、他の領域のフォトレジストを完全に除去する。次にRIE等のドライエッチングにより、図８の如く加工する。この工程では共振器ミラーの形成も兼ねており、ウエットエッチングによる方法は、良好な共振器ミラーの形成が困難であるため好ましくない。
【００３７】
リフトオフ法等を用いてp-コンタクト層、n-コンタクト層上にオーミック電極を形成する（図９）。電極材料の例として、Au、Pt、Zn、Al及びそれらの合金等が挙げられる。
【００３８】
（２）作製方法２
初めに図１０の如くn-（p-）GaAs基板上にn-（p-）コンタクト層、n-（p-）クラッド層、活性層、p-（n-）クラッド層、p-（n-）コンタクト層を順次結晶成長させる。ここで結晶成長に用いる基板としてはGaAs基板に限るものではなく、結晶成長させる材料と格子整合するのであればいかなる材料でも構わない。
【００３９】
図１１の如く結晶成長させた基板をへき開し、共振器ミラーを形成する。次にへき開して作成した共振器ミラー上に保護膜を形成し、その後の工程で損傷を受けないようにする。ここで図１１において示したへき開面および保護膜を形成した面と対向する面も同様に加工されている。保護膜として用いる材料としては、後の工程において実施するドライエッチング、ウエットエッチングにおいて侵食されることなく、且つ電極形成後に容易に除去できる材料が望ましく、具体的にはフォトレジスト等が挙げられる。
【００４０】
図１２の如く先記結晶成長させた基板の成長面と高熱伝導基板とを導電性接着剤を用いて張り合わせる。ここで用いる高熱伝導基板を構成する材料としては、第１の特徴の構成・動作に示した材料をすべて含む。また導電性接着剤として、素子の固定・駆動中の熱の拡散のみを考慮した場合、アルミニウム、亜鉛、錫、金、銀、銅、及びそれらの合金、または高熱伝導基板を構成する材料を含む樹脂系接着剤が挙げられるが、導電性を有し且つ発光素子駆動中に発生する熱により変形変質しない材料であれば、いかなる材料でも構わない。しかしこれらの材料を用いた場合、駆動中発光素子において発生する熱により発光素子に応力が生じ、素子寿命を低下させる恐れがある。従って素子寿命を維持することをも考慮するなら、熱膨張係数が発光素子を構成する材料のそれに近いものを選択するのが望ましく、具体的な材料としては、Au-Sn等が挙げられる。
【００４１】
半導体材料を成長させた基板を、アルミナ等を用いた機械研磨により所望の厚さを残して研磨・除去し、各発光素子を完全に分離する。研磨せずに残した基板は、そのままコンタクト層となる。半導体材料を成長させた基板を除去せず各発光素子を分離しない場合、該基板はヒートシンクとしても機能するが、隣接する発光素子の熱干渉を受けやすくなり、結果として出力低下・寿命短縮等の弊害が発生する。また素子分離を行わない場合、高熱伝導基板との接着において非導電性の接着剤を用いなければならず、また第二コンタクト層からの電極引き出し方法を講じなければならなくなり、より複雑な構成となるため好ましくない。
【００４２】
半導体材料表面にフォトレジストを一面に塗布し、図１３の破線内部を除いて、他の領域のフォトレジストを完全に除去する。次にRIE等のドライエッチングまたはウエットエッチングにより、図１４の如く加工する。
【００４３】
リフトオフ法等を用いてp-コンタクト層、n-コンタクト層上にオーミック電極を形成する（図１５）。電極材料の例として、Au、Pt、Zn、Al及びそれらの合金等が挙げられる。
【００４４】
これらの工程終了後にへき開面に形成した保護膜を完全に除去する。
【００４５】
第５の特徴は図１６によって説明され、第１〜第３の特徴に示したマルチビーム半導体レーザーがステー上に、各発光素子が等間隔に並ぶよう、複数配置していることを特徴としているマルチビーム半導体レーザーアレイに関する。ここでマルチビーム半導体レーザーアレイとは、第１〜第３の特徴のマルチビーム半導体レーザーを、ステー上に一定の間隔で配置したものを指す。該マルチビーム半導体レーザーアレイにおいて、隣接するマルチビーム半導体レーザーの発光素子との間隔（b）は、各マルチビーム半導体レーザー上の発光素子の間隔（a）と等しくなるよう配置（b=a）されており、発光素子に注目した場合、該マルチビーム半導体レーザーアレイ上のいかなる個所であっても発光素子は等間隔になっている。
【００４６】
従来の半導体レーザーは１つの発光素子がサブマウントを介してヒートシンク上に固定されており、これらを一組として１つのCANが構成されている。従ってビームピッチを狭めて半導体レーザーを等間隔に配置する場合、CANのサイズに制約され、10mm程度以下にビームピッチを狭めることはできない。
【００４７】
一方第５の特徴におけるマルチビーム半導体レーザーの場合、ビームピッチは発光素子の幅以上であれば任意に設定することができ、CANのサイズにさほど制約されることなく、等間隔に発光素子を配置することができる。
【００４８】
該マルチビーム半導体レーザーアレイを用いて画像記録を行う場合、ビームピッチと等しい距離を走査することにより画像を形成することができる。このときマルチビーム半導体レーザーアレイを走査する距離（ビームピッチに等しい）は従来の半導体レーザーアレイと比較して非常に短いため、はるかに短い時間で画像記録を行うことができる。
【００４９】
第６の特徴は図１７によって説明され、第１〜第３の特徴に示したマルチビーム半導体レーザー素子が、ステー上に等間隔に並ぶよう、複数配置していることを特徴としているマルチビーム半導体レーザーアレイに関する。ここで隣接するマルチビーム半導体レーザーの間隔（b）は、各マルチビーム半導体レーザー上の発光素子の間隔（a）の整数倍（b=na、n：整数）になっている。
【００５０】
従来の半導体レーザーは１つの発光素子につき１つの発光素子しか持っていなかった。また発光素子を駆動するには、制御回路が必要であり、通常それらが一組として１つのCANが構成されている。従ってビームピッチを狭めて半導体レーザーを等間隔に配置する場合、CANのサイズに制約され、10mm程度以下にビームピッチを狭めることはできない。
【００５１】
これに対し第５の特徴において示した構成では、ビームピッチが狭く画像記録に要する時間は非常に短い反面、発光素子数が非常に多く、制御回路が複雑になり、全体的に高価になる可能性がある。
【００５２】
一方第６の特徴においては、マルチビーム半導体レーザーをビームピッチ以上の一定間隔で配置することによって、マルチビーム半導体レーザーと制御回路の数を減らすことができ、画像記録に要する時間は第５の特徴と比較して長くなるが、全体的に安価にすることができる。
【００５３】
第６の特徴により画像記録を行う場合、初めは第５の特徴と同様にビームピッチの間隔だけレーザーアレイを走査する。次にレーザーアレイをマルチビーム半導体レーザーの間隔bからマルチビーム半導体レーザーの幅aを引いた距離を移動させ、引き続きビームピッチの間隔だけレーザーアレイを走査する。このような操作を繰り返すことによって、所望の画像を得ることができる。
【００５４】
第７の特徴は、第５及び第６の特徴に示したマルチビーム半導体レーザーアレイを用いており、短時間で画像記録が可能な印刷用版材製版装置であることを特徴としている。
【００５５】
図１８に示すように、第７の特徴の主要部分は、画像記録媒体である印刷用版材、該版材を固定するドラム、及びマルチビーム半導体レーザーアレイより構成されている。該版材はドラム上に固定されており、該ドラムは図示しない駆動手段により、主走査方向に一定速度で回転している。またマルチビーム半導体レーザーアレイは図示しない制御回路により駆動されており、画像データに応じて所定の出力にて発光している。
【００５６】
画像記録時においては、該ドラムが１回転するごとに該レーザーアレイは画像の解像度に対応した距離を副走査方向に移動する（例：1,270dpi・・・0.02mm、2,540dpi・・・0.01mm）。引き続き該ドラムが１回転した後、該レーザーアレイは同じ距離だけ副走査方向に移動する。第５の特徴のマルチビーム半導体レーザーアレイを用いている場合、これらの動作を繰り返し、ビームピッチと等しい距離を移動した時点で画像記録は終了する。一方第６の特徴のマルチビーム半導体レーザーアレイを用いている場合、これらの動作を繰り返し、ビームピッチと等しい距離を移動した後、（１つの半導体素子上の発光素子数）×（ビームピッチ）で計算される距離を移動した後、同様の動作を繰り返す。一連の動作を繰り返し、全体の移動距離が半導体素子の配置している間隔と等しくなった時点で画像記録が終了する。
【００５７】
図１９は第８の特徴を説明するための図で、第５及び第６の特徴で示されたマルチビーム半導体レーザーアレイを搭載している。版胴上には図示しない記録体が固定されており、該記録体は初期状態においてインクが付着しない状態であり、レーザー光を熱変換し、加熱された領域のみ印刷用インクが付着する性質を有している。あるいは初期状態においてインクが付着する状態であって、レーザー光を照射し加熱された領域のみインクが付着しない性質を有している記録体であっても構わない。上記方法で画像を形成した後、インキングユニットにより画像を現像と、レーザー光を照射した領域のみインクが付着する。この様にして現像された画像は、ブランケット胴に転写される。一方記録媒体は給紙台より供給され、圧胴により画像が転写されたブランケット胴へ圧着されることにより、画像が記録媒体上に転写される。このような記録装置を用いることによって、高精細な画像を、画像記録開始後迅速に出力することができる。
【実施例１】
【００５８】
実施例１はマルチビーム半導体レーザーを示しており、図２により説明される。第一コンタクト層としてp-GaAs、第一クラッド層としてp-Al0.6Ga0.4As、活性層としてAl0.85Ga0.15As、第二クラッド層としてn-Al0.6Ga0.4As、第二コンタクト層としてn-GaAsをそれぞれ用いており、高熱伝導基板材料としてアルミニウム板を用いている（t=1mm）。
【００５９】
このような構成のマルチビーム半導体レーザーの製造方法を以下に述べる。初めに基板表面を洗浄・酸化膜除去を施したp-GaAs基板を用意する。該基板上にp型クラッド層、活性層、n型クラッド層、n型コンタクト層を順次結晶成長させる。結晶成長させる具体的な方法としては、分子線エピタキシ（MBE）法、有機金属気相成長（MOCVD）法等いかなる方法でも構わない。
【００６０】
該基板の結晶成長した表面と、CuW基板とを導電性接着剤等を用いて貼り合わせる。次に結晶成長させた基板をサンドペーパー、アルミナ等を使って研磨することによってp型コンタクト層が形成される。
【００６１】
次にウエットエッチング、ドライエッチング法などを用いて図２に示すような形状に加工した後、オーミック電極を形成する。オーミック電極の具体的な材料としては、Au、Pt、Zn、Al及びそれらの合金などマルチビーム半導体レーザー駆動時に発光素子より発生する熱により変形・変質しない材料が望ましく、オーミック電極のパターニング方法としては、リフトオフ法等いかなる方法でも構わない。
【００６２】
このようにして作製されたマルチビーム半導体レーザーは、隣接する発光素子の熱の影響を受けにくく、継続して高い出力のレーザー光を放出しつづけることができる。
【実施例２】
【００６３】
実施例２はマルチビーム半導体レーザーを用いた製版装置を示しており、図１８により説明される。図１８において、主走査方向の回転速度はレーザー出力、レーザー光のスポット径、印刷用版材の該レーザー波長に対する書き込み感度及び印刷用版材のサイズに依存して決まる。レーザー光のスポット径は書き込み画像の解像度と密接に関係しており、2,540dpi（１ドット：10×10um）での書き込みを想定すると、φ15um程度のスポット径でなければならない。印刷用版材として特開平８−２７６６６３号公報、特開平９−３１５００４号公報、特開２０００−２４７０２６号公報に示されるフッ素系感熱材料を用いた場合、画像記録に必要なエネルギー密度は約340mJ/cm2である。また１つの発光素子より放出されるレーザー光の出力を50mWとすると、印刷用版材がA2サイズであるとすると、ドラムの回転速度はおよそ50rpmとなる。
【００６４】
従来より用いられているシングルビーム半導体レーザーを用いた場合、より大出力が得られる反面、CANの大きさやクリアランスを確保するため、ビームピッチは10mm（1,000ステップ）以下にすることは極めて困難である。レーザー光の出力が100mWとすると、ドラム回転速度は100rpmまで向上させることができるが、その条件下の画像書き込み所要時間は10分である。またドラム回転速度を向上させるためには、それを支持する筐体補強、より高トルクなドラム駆動モーターを採用する必要があり、これにより大幅なコストアップは避けられない。
【００６５】
これに対しマルチビーム半導体レーザーのビームピッチ（副走査方向の走査距離）を1mmとすると、100ステップの副走査が必要となり、その所要時間（=画像書き込み時間）はドラムが100回転する時間に等しく、2分となる。
【００６６】
また一つのマルチビーム半導体レーザーの幅を10mmとすると、A2サイズをカバーするには60個の素子が必要となるが、これを削減するために10mm間隔で素子を配置すると、30個の素子でA2幅をカバーすることができる。そのとき書き込みに必要な所要時間は4分+α（副走査方向へのから送り時間）となるが、その場合であってもシングルビーム半導体レーザーを用いて画像書き込みを行う場合よりはるかに短時間で画像書き込みを終了させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】従来のマルチビーム半導体レーザーの構成図である。
【図２】第１の特徴に係るマルチビーム半導体レーザーの構成図である。
【図３】第２の特徴に係るマルチビーム半導体レーザーの構成図である。
【図４】第３の特徴に係るマルチビーム半導体レーザーの構成図である。
【図５】第４の特徴におけるマルチビーム半導体レーザーの製造工程の作成方法１を図示したものである。
【図６】第４の特徴におけるマルチビーム半導体レーザーの製造工程の作成方法１を図示したものである。
【図７】第４の特徴におけるマルチビーム半導体レーザーの製造工程の作成方法１を図示したものである。
【図８】第４の特徴におけるマルチビーム半導体レーザーの製造工程の作成方法１を図示したものである。
【図９】第４の特徴におけるマルチビーム半導体レーザーの製造工程の作成方法１を図示したものである。
【図１０】第４の特徴におけるマルチビーム半導体レーザーの製造工程の作成方法２を図示したものである。
【図１１】第４の特徴におけるマルチビーム半導体レーザーの製造工程の作成方法２を図示したものである。
【図１２】第４の特徴におけるマルチビーム半導体レーザーの製造工程の作成方法２を図示したものである。
【図１３】第４の特徴におけるマルチビーム半導体レーザーの製造工程の作成方法２を図示したものである。
【図１４】第４の特徴におけるマルチビーム半導体レーザーの製造工程の作成方法２を図示したものである。
【図１５】第４の特徴におけるマルチビーム半導体レーザーの製造工程の作成方法２を図示したものである。
【図１６】第５の特徴に係るマルチビーム半導体レーザーアレイの構成図である。
【図１７】第６の特徴に係るマルチビーム半導体レーザーアレイの構成図である。
【図１８】第７の特徴に係る印刷用版材製版装置の構成図である。
【図１９】第８の特徴に係る記録装置の構成図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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