(57)【要約】 【課題】マイクロミラーを用いることに起因した各種の問題を防止可能なレーザ光走査装置を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、支持体２１Ａと、該支持体２１Ａに対して揺動可能に支持された揺動部材２１１と、当該揺動部材２１１を静電力を利用して揺動駆動するための一対の電極２１５、２１１６と、前記揺動部材２１１に設けられた面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃとを備えることを特徴とするレーザ光走査装置１００を提供する。【選択図】  図３
2008046158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、
該支持体に対して揺動可能に支持された揺動部材と、
当該揺動部材を静電力を利用して揺動駆動するための一対の電極と、
前記揺動部材に設けられた面発光レーザとを備えることを特徴とするレーザ光走査装置。
【請求項２】
前記面発光レーザが前記揺動部材に複数設けられたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ光走査装置。
【請求項３】
前記複数の面発光レーザが前記揺動部材の揺動軸方向に沿って配置され、
前記各面発光レーザを発光させる発光制御手段を更に備え、
前記発光制御手段が、前記揺動部材の揺動角に応じて発光させる面発光レーザを切替えることを特徴とする請求項２に記載のレーザ光走査装置。
【請求項４】
波長の異なるレーザ光を出射する前記面発光レーザが前記揺動部材に設けられたことを特徴とする請求項２に記載のレーザ光走査装置。
【請求項５】
前記面発光レーザは、下部電極と共振器と上部電極とを備え、
前記下部電極となる半導体基板の一方の面に前記共振器を形成する共振器形成工程と、前記半導体基板の他方の面と前記揺動部材とを接合する接合工程と、前記共振器に前記上部電極を形成する電極形成工程とによって、前記揺動部材に前記面発光レーザが設けられたことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のレーザ光走査装置。
【請求項６】
下部電極と、前記下部電極に設けられた共振器と、前記共振器に設けられた上部電極とを備える面発光レーザを、前記揺動部材に取り付る取付工程によって、前記揺動部材に前記面発光レーザが設けられたことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のレーザ光走査装置。
【請求項７】
前記揺動部材が接地され、
前記面発光レーザが、前記揺動部材に設けられた共振器と、前記共振器に設けられた上部電極とを備えたことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のレーザ光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光で感光ドラム等を走査するレーザ光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザを用いたプリンタ、複写機、プロジェクタ等に使用されるレーザ光走査装置の小型化が要請されている。このような要請により、近年では、レーザ光走査装置の部品として、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて作成されたＭＥＭＳデバイスが用いられている。ＭＥＭＳ技術とは、シリコンなどの半導体製造プロセス等における技術を応用して種々の機械要素の小型化を実現する技術である。
【０００３】
レーザ光走査装置に用いられるＭＥＭＳデバイスとして、例えば、レーザ光の反射方向を逐次変動させて、感光ドラム等をレーザ光で走査するマイクロミラースキャナを挙げることができる。具体的に説明すれば、当該マイクロミラースキャナは、パッケージに収容されたマイクロミラーを備えている。パッケージは、外部からレーザ光を内部に取り込んでマイクロミラーで反射させる目的と、マイクロミラーで反射したレーザ光を外部に出射させる目的のための光学窓を有している。マイクロミラーは、パッケージに対して揺動可能に支持されており、更に、パッケージ内に取り込まれたレーザ光を反射可能なように金属蒸着、メッキ、研磨等の表面処理が施されている。
【０００４】
このようなマイクロミラーに対して光学窓を介して外部からレーザ光を照射して、レーザ光を反射させると、レーザ光の反射方向（進行方向）が逐次変動し、光学窓から出射されるレーザ光によって、感光ドラム等を走査することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成のマイクロミラースキャナでは、レーザ光を反射させるため、表面処理を施したマイクロミラーを用いることが必要となる。また、マイクロミラーでレーザ光を反射させると、マイクロミラーの面倒れの影響が、面倒れの角度の２倍となってレーザ光の反射方向に及ぶという問題もある。また、マイクロミラーは揺動するため、レーザ光を反射しようとすると、図１０に示すように、少なくともレーザ光Ｌの径Ｌ１よりもマイクロミラーＪの揺動軸に直交する方向の寸法Ｊ１を大きくする必要がある。このようにマイクロミラーＪの揺動軸に直交する方向の寸法Ｊ１を大きくすれば、その分だけマイクロミラーＪを揺動させるための慣性モーメントが増加するため、上記構成のマイクロミラースキャナでは、マイクロミラーＪを揺動させるために必要となる駆動力も大きくなってしまうという問題もある。
【０００６】
更に、レーザ光が光学窓を介して外部から入射する際に、レーザ光が光学窓で反射したり、レーザ光が吸収されて減衰する問題もある。また、マイクロミラーで反射したレーザ光の一部は、光学窓から外部に出射せず、光学窓で反射する場合がある。そして、このように光学窓で反射したレーザ光が再びマイクロミラーで反射して光学窓から出射することがある。このようにマイクロミラーと光学窓との間で多重反射した光が光学窓から出射し感光ドラムに照射されると、微妙に位置がずれた複数のレーザ光の走査線が重畳し、形成される画像の境界がぼやけたりする、いわゆるゴーストが発生する。
【０００７】
本発明は、上記のようなマイクロミラーを用いることに起因した各種の問題の発生を防止可能なレーザ光走査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するべく、本発明は、特許請求の範囲の請求項１に記載の如く、支持体と、該支持体に対して揺動可能に支持された揺動部材と、当該揺動部材を静電力を利用して揺動駆動するための一対の電極と、前記揺動部材に設けられた面発光レーザとを備えることを特徴とするレーザ光走査装置を提供する。
【０００９】
本発明によるレーザ光走査装置によれば、面発光レーザが揺動部材に設けられているので、揺動部材が揺動することにより、面発光レーザも揺動し、これにより面発光レーザから出射されるレーザ光は、進行方向が逐次変動する。よって、本発明によるレーザ光走査装置では、従来のようにレーザ光をマイクロミラーで反射させる必要が無く、従って、表面処理されたマイクロミラーが不要である。また、レーザ光をマイクロミラーで反射させないので、マイクロミラーの面倒れの影響が、面倒れの角度の２倍となってレーザ光の反射方向に及ぶことがない。また、レーザ光をマイクロミラーで反射させないので、揺動軸と直交する方向の寸法がレーザ光の径より大きいマイクロミラーを揺動させなくても良く、よって、レーザ光の進行方向を変動させるための駆動力を抑えることができる。
【００１０】
更に、本発明のレーザ光走査装置は、揺動部材に面発光レーザが設けられているので、揺動部材がパッケージに収容されていても、パッケージ外部からレーザ光を取り込まなくて良い。そのため、従来のように、光学窓からレーザ光が入射する際に、レーザ光が光学窓で反射したり、減衰したりする問題の発生を防止することができる。また、マイクロミラーが不要であるため、光学窓とマイクロミラーとの間で多重反射が起こらず、ゴーストの発生を防止することができる。
【００１１】
好ましくは、特許請求の範囲の請求項２に記載の如く、前記面発光レーザが前記揺動部材に複数設けられた構成とされる。かかる好ましい構成のように、面発光レーザを複数設けると、複数の面発光レーザから出射されたレーザ光の集合光の断面形状を、複数の面発光レーザの配置位置によって変更することができる。例えば、複数の面発光レーザを揺動部材の揺動軸方向に沿って配置すれば、断面が揺動軸方向に長いレーザ光の集合光を得ることができる。このように、集合光の断面形状は面発光レーザの配置位置によって定まるので、かかる好ましい構成においては、シリンドリカルレンズ等の集合光の断面形状を変更するための光学系を用いなくても、所望の断面形状の集合光を得ることができる。
【００１２】
好ましくは、特許請求の範囲の請求項３に記載の如く、前記複数の面発光レーザが前記揺動部材の揺動軸方向に沿って配置され、前記各面発光レーザを発光させる発光制御手段を更に備え、前記発光制御手段が、前記揺動部材の揺動角に応じて発光させる面発光レーザを切替える構成とされる。
【００１３】
面発光レーザが揺動部材に設けられることで、面発光レーザから出射したレーザ光の進行方向は揺動部材の揺動軸に直交する方向に沿って変動して、感光ドラム等の走査対象物を走査する。しかし、走査対象物が、揺動部材の揺動軸の軸方向（副走査方向）に沿って移動すると、走査対象物上の走査位置は、所定角度だけ後方（走査対象物の移動方向上流側）に傾いた直線状となる。従って、揺動部材の揺動が１往復すると、走査対象物上の走査位置はハの字状となり、往方向の走査位置と復方向の走査位置との副走査方向の間隔は、走査対象物上の一端側と他端側とでは大きく異なる。このように走査位置の間隔が異なると、画像形成に悪影響が及ぶ。
【００１４】
そこで、上記好ましい構成のように、複数の面発光レーザが揺動部材の揺動軸方向に沿って複数配置され、発光させる面発光レーザが揺動部材の揺動角に応じて切替えられる構成とすることで、レーザ光が出射される位置を揺動角に応じて揺動部材の揺動軸方向に移動させることができる。揺動部材の軸方向と走査対象物の移動方向とが平行であると、走査対象物の移動方向上流側の面発光レーザから移動方向下流側の面発光レーザに発光させる面発光レーザを切替えれば、走査対象物上の走査位置は前方（走査対象物の移動方向下流側）に移動する。１往方向又は１復方向の走査中に、このようにして走査位置を前方に移動させることで、１往方向又は１復方向の走査における走査位置の後方へのずれを抑えることができる。よって、かかる好ましい構成によれば、揺動部材の揺動が１往復した場合の走査位置の間隔の差を小さくすることができ、画像形成に及ぼす悪影響を抑えることができる。
【００１５】
好ましくは、特許請求の範囲の請求項４に記載の如く、波長の異なるレーザ光を出射させる前記面発光レーザが前記揺動部材に設けられた構成とされる。かかる好ましい構成において、波長の異なるレーザ光（色違いのレーザ光）を出射する面発光レーザが揺動部材に設けられているので、かかる好ましい構成のレーザ光走査装置１台で、カラー画像を表示することが可能である。
【００１６】
面発光レーザは、例えば、特許請求の範囲の請求項５に記載の如く、下部電極と共振器と上部電極とを備え、前記下部電極となる半導体基板の一方の面に前記共振器を形成する共振器形成工程と、前記半導体基板の他方の面と前記揺動部材とを接合する接合工程と、前記共振器に前記上部電極を形成する電極形成工程とによって、前記揺動部材に設けることができる。
【００１７】
また、特許請求の範囲の請求項６に記載の如く、下部電極と、前記下部電極に設けられた共振器と、前記共振器に設けられた上部電極とを備える面発光レーザを、前記揺動部材に取り付る取付工程によって、前記面発光レーザを前記揺動部材に設けることもできる。
【００１８】
これらの工程によれば、既に完成した面発光レーザを揺動部材に取り付ることで、面発光レーザを揺動部材に設けることができる。
【００１９】
また、特許請求の範囲の請求項７に記載の如く、前記揺動部材が接地され、前記面発光レーザが、前記揺動部材に設けられた共振器と、前記共振器に設けられた上部電極とを備えた構成とすることができる。
【００２０】
かかる構成によれば、揺動部材が接地されているため、上部電極にのみ電圧を印加すれば、共振器に電圧が印加されることになるので、揺動部材に設けられる面発光レーザに下部電極となる半導体基板を備えない面発光レーザを用いることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、マイクロミラーを用いることに起因した各種の問題を防止可能なレーザ光走査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しつつ、レーザプリンタ等の画像形成装置に具備されたレーザ光走査装置を用いて、本発明の一実施形態に係るレーザ光走査装置について説明する。図１は、本実施形態に係るレーザ光走査装置１００の概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係るレーザ光走査装置１００は、支持体と、該支持体に対して揺動可能に支持された揺動部材と、当該揺動部材を静電力を利用して揺動駆動するための一対の電極と、揺動部材に設けられた面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃとを備える。更に、レーザ光走査装置１００は、面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃが揺動部材の揺動軸方向に沿って複数配置されており、各面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃを発光させる発光制御手段５を更に備えている。かかる発光制御手段５は、揺動部材の揺動角に応じて発光させる面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃを切替える。その他、レーザ光走査装置１００は、揺動部材の揺動を行う交流電源３と、面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃの発光を行う直流電源４と、各面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃから出射されたレーザ光Ｌを画像形成装置の感光ドラム９０上で結像させるためのレンズ群３０を備えている。以上の構成を有するレーザ光走査装置１００において、面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃが設けられた揺動部材を揺動させることにより、レーザ光Ｌによって感光ドラム９０を主走査方向に走査することができる。
【００２３】
図１に示すように、透明部材で形成された光学窓２０ａを備えたパッケージ２０には、支持体、揺動部材、一対の電極及び面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃを備えるレーザ光生成部２が収容されている。
【００２４】
図２は、レーザ光生成部２の平面図を示し、図３は、図２のＡ―Ａ断面図を示す。図２及び図３に示すように、レーザ光生成部２は、シリンコン材から形成された上層基板２１と、絶縁材料（例えばガラス材）から形成された下層基板２２と、上層基板２１に設けられた３つの面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃとを備えている。
【００２５】
上層基板２１は、上層基板２１の外周を形成する支持体２１Ａと、支持体２１Ａと接触しないように支持体２１Ａの内側に配置された揺動体２１Ｂとを備えている。図３に示すように、上層基板２１のうち揺動体２１Ｂの部分は、シリコン層２０１の上面に酸化物又は窒化物等の絶縁層２０２が形成された２層構造とされている。かかる揺動体２１Ｂは、揺動部材２１１と、揺動軸部材２１２と、接着パッド２１３Ａ、２１３Ｂと、ヒンジ２１４Ａ、２１４Ｂと、可動電極２１５とを備えている。
【００２６】
図２に示すように、揺動部材２１１は、略楕円状に形成され、揺動体２１Ｂのうち揺動部材２１１の揺動軸方向（図２に示すＸ軸方向）中央に配置されている。揺動軸部材２１２は、揺動部材２１１の揺動軸方向の両端部から揺動軸方向に延出されている。両端部から延出されたそれぞれの揺動軸部材２１２の軸方向端部（揺動部材２１１に接続されている側と反対側の端部）は、ヒンジ２１４Ａを介して、アンカーとなる接着パッド２１３Ａに接続されている。また、それぞれの揺動軸部材２１２の軸方向中央部には、接着パッド２１３Ｂと、ヒンジ２１４Ｂとが形成されており、ヒンジ２１４Ｂが接着パッド２１３Ｂに接続されている。
【００２７】
図２に示すように、一方側（図２の右側）の揺動軸部材２１２の絶縁層２０２の部分には、当該絶縁層２０２を厚み方向に貫通する孔２４０が形成されている。更に、絶縁層２０２の上面には、当該孔２４０近傍から一方側（図２の右側）の接着パッド２１３Ａまで、アルミ等で形成された第３配線層２４３が形成されている。かかる第３配線層２４３は、接着パット２１３Ａ側の端部で、リード線２５３を介して交流電源３と接続されている。このように、孔２４０の近傍まで第３配線層２４３を形成することで、交流電源３によって、揺動体２１Ｂのシリコン層２０１を帯電することが可能とされている。尚、第３配線層２４３は、スパッタリングや蒸着等の方法によって形成される。
【００２８】
揺動軸部材２１２の軸方向と直交する軸（図２に示すＹ軸）方向の両端部には、Ｙ軸方向に延びる可動電極２１５が形成され、かかる可動電極２１５は揺動部材２１１の軸方向に複数形成されている。この可動電極２１５は、揺動部材２１１を静電力を利用して揺動駆動するための一対の電極の一方を担っている。
【００２９】
一方、支持体２１Ａの揺動軸部材２１２と対向する内側端部には、Ｙ軸方向に延びる固定電極２１６が形成されており、かかる固定電極２１６は揺動部材２１１の軸方向に複数形成されている。この固定電極２１６は、揺動部材２１１を静電力を利用して揺動駆動するための一対の電極の他方を担っている。このように形成された可動電極２１５と固定電極２１６とは、揺動部材２１１の軸方向に交互に配列されている。固定電極２１６が形成される支持体２１Ａは、リード線（図示しない）によって交流電源３と接続されており、これにより、支持体２１Ａに形成された固定電極２１６は、交流電源３によって帯電可能とされている。
【００３０】
図３に示すように、下層基板２２には、上記構成の上層基板２１が積層されている。下層基板２２は、上層基板２１に形成された揺動部材２１１と揺動軸部材２１２とを揺動可能とするべく、中央部が凹状となった凹み領域２２２が形成されている。かかる凹み領域２２２には、上層基板２１が積層された状態で、上層基板２１の揺動体２１Ｂに形成された２つの接着パッド２１３Ｂが載置される固定用パッド（図示しない）が凹み領域２２２の底部から上方に突出して２つ形成されている。また、下層基板２２の凹み領域２２の周囲には、上層基板２１の接着パッド２１３Ａ及び支持体２１Ａが載置される周壁２２１が形成されている。このように、上層基板２１の揺動体２１Ｂを構成する接着パッド２１３Ａ、２１３Ｂと、上層基板２１の支持体２１Ａとが下層基板２２に載置されることで、支持体２１Ａと揺動体２１Ｂとは、下層基板２２を介して接続されている。
【００３１】
上層基板２１に設けられる面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、図２に示すように、揺動部材２１１の絶縁層２０２の上面に設けられている。これら３つの面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、揺動部材２１１の揺動軸方向に沿って配置されている。図４（ａ）に示すように、面発光レーザ２３ａから出射されたレーザ光Ｌａは、感光ドラム９０の移動方向（矢印Ｚ方向）下流を走査し、面発光レーザ２３ｂから出射されたレーザ光Ｌｂは、感光ドラム９０の移動方向中流を走査し、面発光レーザ２３ｃから出射されたレーザ光Ｌｃは、感光ドラム９０の移動方向上流を走査する。図３に示すように、各面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、半導体基板２３１、共振器２３２、上部電極２３３とを備えている。
【００３２】
半導体基板２３１は、下部電極として機能し、絶縁層２０２の上面に接合されて積層されている。半導体基板２３１の材質は、例えば、シリコン、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）などの半導体を用いることができる。
【００３３】
共振器２３２は、半導体基板２３１の上面に積層されている。かかる共振器２３２は、下部ミラー２３２ｃと、活性層２３２ｂと、上部ミラー２３２ａとを備えている。下部ミラー２３２ｃは、半導体基板２３１の上面に積層され、本実施形態では、ｎ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1ＡｓとＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓとが交互に積層されて構成されている。活性層２３２ｂは、下部ミラー２３２ｃの上面に積層され、本実施形態では、ＧａＡｓウエル層とＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓとのバリア層を有し、該ウエル層が３層で構成される量子井戸構造とされている。上部ミラー２３２ａは、活性層２３２ｂの上面に積層され、本実施形態では、ｐ型Ａｌ0.9Ｇａ0.1ＡｓとＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓとを交互に積層されて構成されている。
【００３４】
上部電極２３３は、上部ミラー３２３ａの上面の一部分に形成されている。上部電極２３３は、金、亜鉛等を含む合金などによって形成することができる。
【００３５】
図２及び図３に示すように、揺動体２１Ｂの絶縁層２０２の上面には、面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃに電圧を印加するためのアルミ等で形成された第１配線層２４１及び第２配線層２４２が３つずつ形成されている。この第１配線層２４１及び第２配線層２４２は、スパッタリングや蒸着等の方法によって形成される。図２に示すように、第１配線層２４１は、各面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃの近傍から他方側（図２の左側）の接着パッド２１３Ａまで形成されている。各第１配線層２４１の各面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ側の部分は、それぞれ面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃの上部電極２３３と金属線（アルミ線や金線等）２４５で接続されている。また、各第１配線層２４１の接着パッド２１３Ａ側端部は、それぞれ発光制御手段５とリード線２５１で接続されている。一方、第２配線層２４２は、各面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃの近傍から一方側（図２の右側）の接着パッド２１３Ａまで形成されている。各第２配線層２４２の各面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ側の部分は、それぞれ面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃの半導体基板２３１と金属線２４５で接続されている。また、各第２配線層２４２の接着パッド２１３Ａ側端部は、それぞれ発光制御手段５とリード線２５２で接続されている。
【００３６】
以上の構成の面発光レーザ２３は、発光制御手段５によって、リード線２５１及び２５２を介して、上部電極２３３と半導体基板２３１との間に電圧が印加されると、上部ミラー２３２ａ側からレーザ光Ｌを出射する。
【００３７】
以上に説明したレーザ光生成部２は、レーザ光Ｌを光学窓２０ａからパッケージ２０の外部に出射可能なように、上部ミラー２３２ａを光学窓２０ａ側に向けてパッケージ２０に収容されている。
【００３８】
本実施形態のレーザ光走査装置１００は、パッケージ２０内に収容された面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃからレーザ光Ｌを外部に出射できるので、パッケージ２０外部からレーザ光Ｌを取り込む必要がない。そのため、レーザ光Ｌがパッケージ２０内に入射する際に、レーザ光Ｌが光学窓２０ａで反射したり、吸収されて減衰したりする問題を防止することができる。
【００３９】
交流電源３は、上記のように、揺動体２１Ｂのシリコン層２０１と支持体２１Ａの可動電極２１６とを帯電可能な構成とされている。交流電源３によって、揺動体２１Ｂのシリコン層２０１と支持体２１Ａの可動電極２１６とに交流電圧が印加されそれぞれが帯電すると、可動電極２１５と固定電極２１６との間に静電引力が作用する。この静電引力によって、揺動部材２１１は、接着パッド２１３Ａ、２１３Ｂを固定端とし、ヒンジ２１４Ａ、２１４Ｂの弾性力に抗しながら揺動部材２１１の揺動軸周りに揺動する。このように揺動部材２１１が揺動することで、面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃから出射されたレーザ光Ｌの進行方向は、揺動部材２１１の揺動軸と直交する方向に沿って変動する。
【００４０】
このように、レーザ光Ｌの進行方向が変動することで、感光ドラム９０の主走査方向の走査が行われる。
【００４１】
以上のように、面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃから出射されるレーザ光Ｌは、進行方向が変動するので、レーザ光Ｌの進行方向を変動させるために、レーザ光Ｌをマイクロミラーに反射させる必要がない。従って、本実施形態のレーザ光走査装置１００は、表面処理が施されたマイクロミラーが不要である。また、本実施形態のレーザ光走査装置１００は、マイクロミラーが不要であるため、パッケージ２０の光学窓２０ａとマイクロミラーとの間でレーザ光Ｌの多重反射が起こらず、ゴーストの発生を防止することができる。更に、本実施形態のレーザ光走査装置１００は、レーザ光Ｌをマイクロミラーで反射させる必要がないので、揺動軸と直交する方向の寸法がレーザ光Ｌの径より大きいマイクロミラーを揺動させなくても良く、よって、レーザ光Ｌの進行方向を変動させるための駆動力を抑えることができる。
【００４２】
直流電源４は、発光制御手段５に直流電流を供給可能とされている。かかる発光制御手段５は、各面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃの上部電極２３３と半導体基板２３１との間に印加する直流電圧を制御して、各面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃを発光させる。この発光制御手段５は、受光器５１と、切替手段５２と、印加手段５３とを備える。
【００４３】
受光器５１は、図１に示すように、揺動部材２１１の揺動角が所定角の時に、各面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃから出射されたレーザ光Ｌが入射可能な位置に配置されている。受光器５１は、レーザ光Ｌが入射されると、検出信号を切替手段５２に出力する。
【００４４】
切替手段５２は、受光器５１から検出信号が入力されたタイミングを基準にして、発光させる面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃを切替える。本実施形態における切替えは、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、往方向及び復方向の何れの走査においても、移動方向上流を走査する面発光レーザから順に発光するように行われる。具体的には、図４（ｂ）に示すように、感光ドラム９０を一方側Ａ’から他端側Ｃ’（往方向）に走査する際には、感光ドラム９０の一端部Ａを面発光レーザ２３ｃで、中央部Ｂを面発光レーザ２３ｂで、他端部Ｃを面発光レーザ２３ａで走査するように上記切替えが行われる。また、図４（ｃ）に示すように、感光ドラム９０を他端側Ｃ’から一端側Ａ’（復方向）に走査する際には、他端部Ｃを面発光レーザ２３ｃで、中央部Ｂを面発光レーザ２３ｂで、一端部Ａを面発光レーザ２３ａで走査するように上記切替えが行われる。
【００４５】
上記切替えは次の原理を利用して行われる。揺動部材２１１の揺動により、レーザ光Ｌの進行方向が主走査方向に変動するようにパッケージ２０が配置されているので、レーザ光Ｌの主走査方向の走査位置は、揺動部材２１１の揺動角に対応している。揺動部材２１１の揺動周期は、交流電圧の周期の２倍である。従って、レーザ光の走査位置は、検出信号が切替手段５２に入力されてからの時間と交流電源３が印加する交流電圧の周期に基づいて算出することができる。切替手段５２は、このような算出方法でレーザ光Ｌの走査位置を算出して、上記切替えを行う。
【００４６】
印加手段５３は、切替手段５２の切替えにより、発光させる対象に選ばれた面発光レーザの上部電極２３３と半導体基板２３１との間に電圧を印加して、当該面発光レーザを発光させる。
【００４７】
以上の構成のレーザ光走査装置１００を用いて、感光ドラム９０の走査を行う場面について説明する。例えば、ＬＡＮ等で接続されたパソコンなどから印刷指示が画像形成装置にあると、交流電源３は、可動電極２１５と固定電極２１６とに交流電圧を印加し、印加手段５３は、例えば所定の１つの面発光レーザからレーザ光Ｌを出射させ、画像形成装置は、感光ドラム９０を矢印Ｚ方向に回転させる。可動電極２１５と固定電極２１６とに電圧が印加されると、揺動部材２１１が揺動軸周りに揺動する。このように揺動部材２１１が揺動すると、印加手段５３によって電圧が印加された面発光レーザから出射されたレーザ光Ｌの進行方向が変動する。かかるレーザ光Ｌが受光器５１に入射すると、受光器５１から切替手段５２に検出信号が入力される。切替手段５２は、検出信号が入力されると、検出信号が入力されたタイミングと、交流電源３が印加する交流電圧の周期とに基づいて発光させる面発光レーザの切替えを行う。印加手段５３は、当該切替えによって発光制御の対象に選ばれた面発光レーザの上部電極２３３と半導体基板２３１とに電圧を印加する。
【００４８】
このように切替えが行われると、Ｚ方向に回転している感光ドラム９０上の走査位置は、図５に示すような位置となる。即ち、回転している感光ドラム９０に対してレーザ光Ｌを走査すると、感光ドラム９０上のレーザ光Ｌの走査位置は、主走査方向に対して所定角度だけ後方に傾いた直線状となる。しかし、本実施形態では、１往方向及び１復方向の走査中に、レーザ光Ｌの走査位置が移動方向上流の面発光レーザから移動方向下流の面発光レーザに発光させる面発光レーザが切替えられる。このような順で発光させる面発光レーザが切替えられると、切替えの度に、レーザ光Ｌの走査位置が前方に移動する。このようにして走査位置を前方に移動させることで、１往方向又は１復方向の走査における走査位置の後方へのずれを抑えることができる。よって、本実施形態のレーザ光走査装置１００によれば、揺動部材２１１の揺動が１往復した場合の走査位置の間隔の差を小さくすることができ、画像形成に及ぼす悪影響を抑えることができる。
【００４９】
次に、本実施形態のレーザ光走査装置１００のレーザ光生成部２の製造方法について説明する。まず、ＭＥＭＳ技術を用いて上層基板２１及び下層基板２２を形成する。上層基板２１及び下層基板２２は、エッチングや成膜などの公知のＭＥＭＳ技術を適用することにより当業者であれば容易に作製することが可能であるため、その具体的な製造方法については説明を省略する。このように製造された上層基板２１に、第１配線層２４１と第２配線層２４２と第３配線２４３とをスパッタリングや蒸着等によって形成し、更に、孔２４０を形成する。
【００５０】
上層基板２１及び下層基板２２の形成とは別に、各面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃを構成する共振器２３２の形成を行う。共振器２３２の形成は、まず、図６（ａ）に示すように、半導体基板２３１の一方の面に開口部４１を有するマスク層４０を接合する。このマスク層４０の形成は、例えば、所定の膜厚を有するマスク層４０の形成材料を半導体基板２３１上にＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition）によって形成し、フォトリソグラフィティ工程等によって当該形成材料に開口部４１を形成することで行うことができる。半導体基板２３１のうち開口部４１が位置する部分には、活性層２３２ｂ及び下部ミラー２３２ｃが形成されるので、開口部４１の位置、大きさ及び形状は、活性層２３２ｂ及び下部ミラー２３２ｃの位置、大きさ、形状に基づいたものとされる。マスク層４０の材質には、例えば、活性層２３２ｂ及び下部ミラー２３２ｃの形成の際に、エピタキシャル成長が起こらない材質が用いられる。例えば、マスク層４０の材質として、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＮ、Ｔａ２Ｏ５等の無機化合物を挙げることができる。
【００５１】
次に、図６（ｂ）に示すように、半導体基板２３１の一方の面の開口部４１が位置する部分に共振器２３２を形成する。共振器２３２の形成は、例えば、ＭＯＣＶＤ法（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition）、ＭＢＥ法（Molecular Beam Epitaxy）、ＬＰＥ法（Liquid Phase Epitaxy）等を用いて行うことができる。このような方法を用いて共振器２３２の形成を行うと、半導体基板２３１のうち開口部４１が位置する部分ではエピタキシャル成長が起き、このエピタキシャル成長を利用して、半導体基板２３１の開口部４１が位置する部分に、半導体基板２３１側から下部ミラー２３２ｃ、活性層２３２ｂ、上部ミラー２３２ａの順でこれらを形成する。尚、上部ミラー２３２ａは、ＺｎがドーピングされてＰ型にされ、下部ミラー２３２ｃは、ＳｅがドーピングされてＮ型とされている。このようなドーピングによって、上部ミラー２３２ａと、活性層２３２ｂと、下部ミラー２３２ｃとを構成要素とするＰｉｎダイオードが形成される。一方、マスク層４０上面では、エピタキシャル成長が起こらず多結晶を含む層２４が形成される。
【００５２】
次に、図６（ｃ）に示すように、半導体基板２３１のマスク層４０及び共振器２３２が形成されていない他方の面と、予め製造された上層基板２１１の揺動部材２１１の絶縁層２０２とを接合する。この接合は、ＩｎやＰｄなどの接合層（図示しない）を半導体基板２３１の他方の面に形成した後、半導体基板２３１及び揺動部材２１１を加熱して当接させ、更にこれらを加圧することで行うことができる。また、半導体基板２３１がシリコンで形成されているときは、この接合にＳｉ-Ｓｉフュージョンボンドを用いることができる。
【００５３】
次に、図６（ｄ）に示すように、共振器２３２の半導体基板２３１側と反対側の面に上部電極２３３を形成する。上部電極２３３の形成は、上部ミラー２３２ａの上面全面に、金や亜鉛などを含む合金層を形成し、当該合金層をフォトリソグラフィによって上部電極２３３の形状に形成することで行うことができる。上部電極２３３の形成後、ドライエッチングやウエットエッチングなどによってマスク層４０及びマスク層４０の上に形成された多結晶を含む層２４を除去する。
【００５４】
尚、共振器２３２が形成された半導体基板２３１を揺動部材２１１に接合して共振器２３２の上面に上部電極２３３を形成する工程に代えて、下部電極と、下部電極に設けられた共振器２３２と、共振器２３２に設けられた上部電極とを備える面発光レーザを揺動部材２１１の絶縁層２０２に取付てもよい。この取付けは、例えば、面発光レーザの下部電極と揺動部材２１１とを接着剤を用いて接着させることで行うことができる。
【００５５】
次に、上層基板２１と、下層基板２２と、面発光レーザ２３とを加熱して、半導体基板２３１と共振器２３２と上部電極２３３とをオーミック接触させる。
【００５６】
次に、図３に示すように、第１配線層２４１と各面発光レーザの上部電極２３３とをワイヤボンディング等により金属線２４５で接続し、第２配線層２４２と各面発光レーザの半導体基板２３１とをワイヤボンディング等により金属線２４５で接続する。これによりレーザ光生成部２が完成する。
【００５７】
尚、本実施形態では、図３に示すように、共振器２３２は、上部ミラー２３２ａ、活性層２３２ｂ、下部ミラー２３２ｃが半導体基板２３１の上面に上下方向に配置され、上部ミラー２３２ａからレーザ光Ｌが出射される構成とされている。しかしながら、共振器２３２の構成はこれに限定されるものでなく、例えば、上部ミラー２３２ａ、活性層２３２ｂ、下部ミラー２３２ｃが半導体基板２３１の上面に水平方向に配置され、レーザ光Ｌが活性層２３２ｂの上方に出射する構成であっても良い。
【００５８】
＜レーザ光生成部２の変形例＞
上記実施形態のレーザ光生成部２の変形例として、次の構成を挙げることができる。図７は、レーザ光生成部２の当該変形例の断面図である。図７に示すように、当該変形例のレーザ光生成部２の上層基板２１の支持体２１Ａ及び下層基板２２は、上記実施形態と同一の構成である。当該変形例においては、上層基板２１の揺動体２１Ｂは、シリコン層２０１の一層構造とされており、且つ、交流電源３と接続されておらず、接地されている。
【００５９】
かかるシリコン層２０１には、面発光レーザ２３が積層されている。この面発光レーザ２３は、共振器２３２と上部電極２３３とから構成されている。共振器２３２は、上記実施形態と同様に、下部ミラー２３２ｃと、活性層２３２ｂと、上部ミラー２３２ａとを備える。下部ミラー２３２ｃは、シリコン層２０１の上面に積層され、活性層２３２ｂは、下部ミラー２３２ｃの上面に積層され、上部ミラー２３２ａは、活性層２３２ｂの上面に積層されている。かかる共振器２３２の上面、即ち上部ミラー２３２ａの上面の一部分には上部電極２３３が形成されている。
【００６０】
更に、当該変形例のレーザ光生成部２においては、第１〜３配線層２４１〜２４３のうち、第１配線層２４１のみが形成されている。かかる第１配線層２４１は、揺動体２１Ｂと絶縁されるように、揺動体２１Ｂ上に形成された絶縁部２０３を介して揺動体２１Ｂの上面に形成されている。この絶縁部２０３は、窒化膜や酸化膜によって形成することができる。第１配線層２４１は、上記実施形態と同様に、面発光レーザ２３の近傍から他方側の接着パッドまで形成されている。各第１配線層２４１の各面発光レーザ２３側の部分は、それぞれ面発光レーザ２３の上部電極２３３と金属線２４５で接続されている。また、各第１配線層２４１の接着パッド２１３Ａ側端部は、発光制御手段５とリード線で接続されている。
【００６１】
交流電源３は、支持体２１Ａにのみ接続されており、交流電圧が支持体２１Ａにのみ印加されるように構成されている。また、発光制御手段５は、第１配線層２４１を介して上部電極２３３にのみ直流電圧を印加できるように構成されている。
【００６２】
当該変形例のレーザ光生成部２において、交流電源３によって、支持体２１Ａに交流電圧が印加されると、支持体２１Ａの固定電極２１６と、接地された揺動体２１Ｂに形成された可動電極２１５との間に静電引力が作用する。この静電引力によって、揺動部材２１１は、揺動軸部材２１２の軸周りに揺動する。また、当該変形例のレーザ光生成部２において、発光制御手段５によって、上部電極２３３に電圧が印加されると、接地された揺動部材２１１と上部電極２３３との間に電位が生じて、面発光レーザ２３からレーザＬ光が出射される。このように、接地された揺動体２１Ｂは、揺動部材２１１を揺動させる電極と面発光レーザ２３を発光させる電極として機能するので、当該変形例においては、下部電極となる半導体基板２３１を備えない面発光レーザ２３を用いることができる。
【００６３】
次に、当該変形例のレーザ光生成部２の製造方法について説明する。まず実施形態１と同様に、ＭＥＭＳ技術を用いて上層基板２１及び下層基板２２を形成する。このように製造された上層基板２２に、絶縁部２０３及び第１配線層２４１を形成する。
【００６４】
上層基板２１及び下層基板２２の形成とは別に、共振器２３２の形成を行う。共振器２３２の形成は、上記実施形態と同様に、まず、図６（ａ）に示すように、半導体基板２３１の一方の面に開口部４１を有するマスク層４０を接合する。次に、図８（ａ）に示すように、半導体基板２３１の一方の面の開口部４１が位置する部分に共振器２３２を形成する。当該変形例のレーザ光生成部２においては、マスク層４０の開口部４１が位置する部分に、半導体基板２３１側から上部ミラー２３２ａ、活性層２３２ｂ、下部ミラー２３２ｃの順でこれらを形成する。次に、図８（ｂ）に示すように（図８（ｂ）では、図８（ａ）に対して、共振器２３２及び半導体基板２３１の上下が逆になっている。）、共振器２３２の半導体基板２３１と反対側の面、即ち、下部ミラー２３２ｃに揺動部材２１１を接合する。
【００６５】
次に、半導体基板２３１をドライエッチングやウエットエッチングで除去する除去する。続いて、共振器２３２の揺動部材２１１側と反対側の面に上部電極２３３を形成する。上部電極２３３の形成後、ドライエッチングやウエットエッチングなどによってマスク層４０及びマスク層４０上に形成された多結晶を含む層２４を除去する。
【００６６】
次に、図７に示すように、第１配線層２４１の面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ側の部分と上部電極２３３とをワイヤボンディング等によって金属線２４５で接続し、シリコン層２０１を接地させる。これにより当該変形例のレーザ光生成部２が完成する。
【００６７】
上記実施形態では、感光ドラム９０の移動方向上流、中流、下流の各位置を走査する面発光レーザを１つずつ設けて、面発光レーザを１つずつ順に発光させているが、感光ドラム９０の移動方向上流、中流、下流の各位置を走査する面発光レーザを複数設けて、各位置を走査する複数の面発光レーザからなる面発光レーザ群を順に発光させてもよい。
【００６８】
図９は、面発光レーザ群を順に発光させる場合の揺動部材及び面発光レーザの構成を示す概略平面図である。例えば、図９（ａ）に示すように、３×３のマトリクス状に９個の面発光レーザ２３ａ〜２３ｉを揺動部材２１１に設けた構成を挙げることができる。当該マトリクスの一辺は、揺動部材２１１の揺動軸と平行であり、他辺（前記一辺と直交する辺）は、揺動部材２１１の揺動軸と直交している。マトリクス状に配置された面発光レーザ２３ａ〜２３ｉの位置関係は、面発光レーザ２３ｃ、２３ｆ、２３ｉが揺動軸方向の一端側に、面発光レーザ２３ｂ、２３ｅ、２３ｈが揺動軸方向の中央に、面発光レーザ２３ａ、２３ｄ、２３ｇが揺動軸方向の他端側に位置し、それぞれは、揺動軸と直交する方向に位置している。このような位置関係の面発光レーザ２３ａ〜２３ｉのうち、面発光レーザ２３ｃ、２３ｆ、２３ｉは感光ドラム９０の移動方向上流を、面発光レーザ２３ｂ、２３ｅ、２３ｈは感光ドラム９０の移動方向中流を、面発光レーザ２３ａ、２３ｄ、２３ｇは感光ドラム９０の移動方向下流を走査する。
【００６９】
発光制御手段５は、往方向及び復方向の走査において、感光ドラム９０上の移動方向上流、中流、下流の各位置を走査する面発光レーザ群を順に発光させる。即ち、最初に面発光レーザ２３ｃ、２３ｆ、２３ｉからなる面発光レーザ群を、次に発光レーザ２３ｂ、２３ｅ、２３ｈからなる面発光レーザ群を、最後に面発光レーザ２３ａ、２３ｄ、２３ｇからなる面発光レーザ群を発光させる。
【００７０】
また、面発光レーザ群を順に発光させる場合の他の構成として、図９（ｂ）に示すように、揺動部材２１１の揺動軸に沿って９個の面発光レーザ２３ａ〜２３ｉを１列に設ける構成を挙げることができる。１列に設けられた面発光レーザ２３ａ〜２３ｉは、揺動軸の一端側から他端側に向かって、面発光レーザ２３ｉ、２３ｈ、２３ｇ、２３ｆ、２３ｅ、２３ｄ、２３ｃ、２３ｂ、２３ａの順で設けられている。これらの面発光レーザ２３ａ〜２３ｉのうち、面発光レーザ２３ｇ、２３ｈ、２３ｉは感光ドラム９０の移動方向上流を、面発光レーザ２３ｄ、２３ｅ、２３ｆは感光ドラム９０の移動方向中流を、面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃは感光ドラム９０の移動方向下流を走査する。
【００７１】
発光制御手段５は、往方向及び復方向の走査において、最初に面発光レーザ２３ｇ、２３ｈ、２３ｉからなる面発光レーザ群を、次に発光レーザ２３ｄ、２３ｅ、２３ｆからなる面発光レーザ群を、最後に面発光レーザ２３ａ、２３ｂ、２３ｃからなる面発光レーザ群を発光させる。
【００７２】
このように、複数の面発光レーザからなる面発光レーザ群を発光させること、例えば感光ドラム上の照度を上げることができる。
【００７３】
また、以上のように複数の面発光レーザからなる面発光レーザ群を発光させる場合、複数の面発光レーザから出射されたレーザ光の集合光の断面形状は、面発光レーザ群を構成する面発光レーザの配置位置によって定められる。例えば、図９（ａ）の構成のように、揺動軸と直交する方向に配置された面発光レーザで面発光レーザ群が構成されると、集合光の断面形状は揺動軸と直交する方向に長くなる。また、図９（ｂ）の構成のように、揺動軸と平行に配置された面発光レーザで面発光レーザ群が構成されると、集合光の断面形状は揺動軸と方向に長くなる。
【００７４】
このように、集合光の断面形状は、面発光レーザの配置位置によって定まるので、所望の断面形状の集合光が得られるように面発光レーザを配置することで、シリンドリカルレンズ等の集合光の断面形状を変更するための光学系を用いなくても、所望の断面形状の集合光を得ることができる。
【００７５】
また、面発光レーザの切替を行なって、レーザ光の走査位置の後方へのずれを抑えることを行わない場合は、複数の面発光レーザ２３を揺動軸に沿って配置する必要はなく、例えば、揺動軸と直交する方向(図９（ｃ）参照)や、揺動軸に対して所定の角度（−９０°〜９０°）を持って配置しても良い。
【００７６】
また、本発明のレーザ光走査装置は、プリンタ以外に例えばプロジェクターやモニターなどの画像表示装置のレーザ光走査装置にも用いることができる。画像表示装置においては、カラー画像の表示は、通常、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の光を走査することで行われる。従って、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、感光ドラム９０の移動方向上流、中流、下流の各位置を走査する面発光レーザに、Ｒのレーザ光を出射する面発光レーザと、Ｇのレーザ光を出射する面発光レーザと、Ｂのレーザ光を出射する面発光レーザとを用いると、レーザ光走査装置１台で、カラー画像の表示を行うことができる。
【００７７】
以上においては、１往方向又は１復方向の走査中に、発光させる面発光レーザを３回切り替えているが、切替回数は、２又は４以上であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るレーザ光走査装置の概略構成図である。
【図２】図２は、レーザ光生成部の平面図である。
【図３】図３は、図２のＡ―Ａ断面図である。
【図４】図４は、各面発光レーザの感光ドラム上の走査位置を示す図である。（ａ）は、各面発光レーザの感光ドラム上の副走査方向の走査位置を、（ｂ）は、往方向の走査時の各面発光レーザの主走査方向の走査位置を、（ｃ）は、復方向の走査時の各面発光レーザの主走査方向の走査位置を示す。
【図５】図５は、感光ドラム上の走査位置を示す図である。
【図６】図６は、本実施形態のレーザ光走査装置のレーザ光生成部の製造方法を説明するための図である。
【図７】図７は、変形例のレーザ光生成部の断面図である。
【図８】図８は、変形例のレーザ光生成部の製造方法を説明するための図である。
【図９】図９は、複数の面発光レーザを順に発光させる場合の揺動部材及び面発光レーザの具体的な構成を示す概略平面図であり、（ａ）は、揺動軸と直交する方向に配置された複数の面発光レーザからなる面発光レーザ群を順に発光させる場合の概略平面図を示し、（ｂ）は、揺動軸と平行に配置された複数の面発光レーザからなる面発光レーザ群を順に発光させる場合の概略平面図を示し、（ｃ）は、揺動軸と直交する方向に複数の面発光レーザが配置された場合の概略平面図を示す。
【図１０】図１０は、レーザ光の径とマイクロミラーＪの揺動軸に直交する方向の寸法Ｊ１とを比較するための図である。
【符号の説明】
【００７９】
１００  レーザ光走査装置
２  レーザ光生成部
２１Ａ  支持体
２１Ｂ  揺動体
２１１  揺動部材
２１２  揺動軸部材
２３、２３ａ〜２３ｉ  面発光レーザ
【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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