(57)【要約】【課題】ビーム品質の劣化及び同期検知精度の低下を招くことなく、高密度の光走査を可能とする。【解決手段】２次元アレイ１００は、Ｄｉｒ＿ｍａｉｎ方向からＤｉｒ＿ｓｕｂ方向に向かって傾斜角αをなすＴ方向に沿ってＭ個の発光部が等間隔に配置された発光部列をＮ（＜Ｍ）列有する。そして、各発光部列は、Ｄｉｒ＿ｓｕｂ方向に等間隔に配置され、隣接する発光部列のＤｉｒ＿ｓｕｂ方向に関する間隔ｄｓ２は、各発光部列におけるＴ方向に関する発光部間隔ｄ１と等しく、また、ｄｓ２＝「各発光部をＤｉｒ＿ｓｕｂ方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔ｄｓ１」×Ｍの関係にある。さらに、傾斜角α＝ｓｉｎ−１（（ｄｓ２／ｄ１）／Ｍ）である。【選択図】図４
2008064801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元的に配列された複数の発光部を有する光源と、前記光源からの光束により被走査面上を走査する光学系とを有する光走査装置において、
前記光源は、主走査方向に対応する第１の方向から副走査方向に対応する第２の方向に向かって傾斜角αをなす第３の方向に沿ってＭ個の発光部が等間隔に配置された発光部列を複数有し、該複数の発光部列は、前記第２の方向に等間隔に配置され、
前記複数の発光部列において、隣接する発光部列の前記第２の方向に関する間隔ｄｓ２は、前記Ｍ個の発光部を前記第２の方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔ｄｓ１を用いて、ｄｓ２＝ｄｓ１×Ｍの関係を満足し、
前記傾斜角αは、前記第３の方向に関する前記Ｍ個の発光部の発光部間隔ｄ１を用いて、α＝ｓｉｎ−１（（ｄｓ２／ｄ１）／Ｍ）であることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記ｄｓ２／ｄ１は、０．５以上であり、かつ１．０以下であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
２次元的に配列された複数の発光部を有する光源と、前記光源からの光束により被走査面上を走査する光学系とを有する光走査装置において、
前記光源は、主走査方向に対応する第１の方向から副走査方向に対応する第２の方向に向かって傾斜角αをなす第３の方向に沿ってＭ個の発光部が等間隔に配置された発光部列を複数有し、該複数の発光部列は、奇数番目の発光部列の先頭位置と偶数番目の発光部列の先頭位置とが前記第３の方向に関して互いに異なるとともに、前記第２の方向に関しては等間隔に配置され、
前記複数の発光部列において、隣接する発光部列の前記第２の方向に関する間隔ｄｓ２は、前記Ｍ個の発光部を前記第２の方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔ｄｓ１を用いて、ｄｓ２＝ｄｓ１×Ｍの関係を満足し、
前記傾斜角αは、前記第３の方向に関する前記Ｍ個の発光部の発光部間隔ｄ１を用いて、α＝ｓｉｎ−１（（ｄｓ２／ｄ１）／Ｍ）であることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
前記第１の方向に関する前記奇数番目の発光部列の先頭位置と偶数番目の発光部列の先頭位置との差は、前記Ｍ個の発光部を前記第１の方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔の１／２倍であることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記ｄｓ２／ｄ１は、０．５以下であることを特徴とする請求項３又は４に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記発光部列の数は、１つの発光部列を構成する発光部の数よりも小さいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記発光部間隔ｄｓ１は、１μｍ以上であり、かつ４μｍ以下であ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光走査装置。
【請求項８】
前記光源は、前記複数の発光部が形成された垂直共振器型面発光レーザアレイを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項９】
少なくとも１つの像担持体と；
前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる複数の光束を走査する少なくとも１つの請求項１〜８のいずれか一項に記載の光走査装置と；
前記少なくとも１つの像担持体に形成された像を転写対象物に転写する転写装置と；を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光源からの光束により被走査面上を走査する光走査装置及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。この場合、画像形成装置は光走査装置を備え、感光性を有するドラムの軸方向にポリゴンスキャナ（例えば、ポリゴンミラー）を用いてレーザ光を走査しつつ、ドラムを回転させ潜像を形成する方法が一般的である。このような電子写真の分野では、画像品質を向上させるために画像の高密度化、及び操作性を向上させるために画像出力の高速化が画像形成装置に求められている。
【０００３】
上記高密度化と高速化を両立させる方法の一つとして、ポリゴンスキャナを高速回転させることが考えられるが、この方法では、ポリゴンスキャナにおける騒音の増大、消費電力の増大、及び耐久性の低下を生じてしまう。
【０００４】
また、高密度化と高速化を両立させる他の方法として、光源から出射される光束のマルチビーム化がある。このマルチビーム化を実現させる方式としては、（１）端面発光レーザを複数個組み合わせる方式（例えば、特許文献１参照）、（２）端面発光レーザの1次元アレイを用いる方式、（３）垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の２次元アレイを用いる方式、が考えられる。
【０００５】
上記（１）の方式では、汎用のレーザを用いることができるため安価となるが、レーザとカップリングレンズとの間の相対的な位置関係を複数のビームで安定的に保つのが困難であり、被走査面上に形成される複数の走査線における間隔（以下便宜上、「走査線間隔」と略述する）が不均一になるおそれがある。また、この（１）の方式では、実用上、光源の数に限界があり、高密度化及び高速化に限界がある。上記（２）の方式では、走査線間隔を均一にすることができるが、素子の消費電力が大きくなるという不都合がある。また、光源の数を極端に増やすと、光学系の光軸からのビームのずれ量が大きくなり、いわゆるビーム品質が劣化するおそれがある。
【０００６】
一方、上記（３）の方式では、消費電力が端面発光レーザに比べて一桁程度小さく、より多くの光源を容易に二次元的に集積することが可能である。
【０００７】
例えば、特許文献２には、ＶＣＳＥＬの２次元アレイを光源に用いたマルチビーム走査装置が開示されている。このマルチビーム走査装置では、互いに直交する２方向に沿って複数の発光源がマトリックス状に配列された２次元アレイが用いられ、光軸回りに回転可能となっている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２５０３１９号公報
【特許文献２】特開平１０−３０１０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２に開示されているマルチビーム走査装置と同様にして、一例として図１３（Ａ）に示される２次元アレイ（便宜上、互いに直交する２方向をＤ１方向及びＤ２方向とする）を光軸回りに回転させると、一例として図１３（Ｂ）に示されるように、Ｄ１方向及びＤ２方向は、それぞれ主走査方向及び副走査方向に対して傾斜（図１２（Ｂ）では傾斜角α）し、Ｄ１方向に沿って配置された複数の発光源（例えば、ｖ１〜ｖ４）では、主走査方向の位置が互いに異なることとなり、特に両端の発光源（例えば、ｖ１とｖ４）間の主走査方向の位置ずれ量（図１２（Ｂ）ではΔｄ）は大きくなる。このように、Ｄ１方向に沿って配置された複数の発光源の主走査方向の位置が互いに異なると、光偏向器の偏向反射面に向かう光束全体の幅が増大し、ビーム品質が劣化するおそれがある。また、Ｄ１方向に沿って配置された複数の発光源の主走査方向の位置が互いに異なるため、Ｄ１方向に沿って配置された複数の発光源を同時に点灯させて走査線毎に同期検知を独立に行う必要があるが、この場合には、光量が十分でなかったり、同期検知に用いられるビームが主走査方向に太くなってしまい、精度良く同期検知することが困難であるという不都合がある。
【００１０】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、ビーム品質の劣化及び同期検知精度の低下を招くことなく、高密度の光走査ができる光走査装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第２の目的は、高品質の画像を高速で形成することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、第１の観点からすると、２次元的に配列された複数の発光部を有する光源と、前記光源からの光束により被走査面上を走査する光学系とを有する光走査装置において、前記光源は、主走査方向に対応する第１の方向から副走査方向に対応する第２の方向に向かって傾斜角αをなす第３の方向に沿ってＭ個の発光部が等間隔に配置された発光部列を複数有し、該複数の発光部列は、前記第２の方向に等間隔に配置され、前記複数の発光部列において、隣接する発光部列の前記第２の方向に関する間隔ｄｓ２は、前記Ｍ個の発光部を前記第２の方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔ｄｓ１を用いて、ｄｓ２＝ｄｓ１×Ｍの関係を満足し、前記傾斜角αは、前記第３の方向に関する前記Ｍ個の発光部の発光部間隔ｄ１を用いて、α＝ｓｉｎ−１（（ｄｓ２／ｄ１）／Ｍ）であることを特徴とする第１の光走査装置である。
【００１３】
なお、本明細書では、「間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいうものとする。
【００１４】
これによれば、光源は、主走査方向に対応する第１の方向から副走査方向に対応する第２の方向に向かって傾斜角αをなす第３の方向に沿ってＭ個の発光部が等間隔に配置された発光部列を複数有している。そして、複数の発光部列は、第２の方向に等間隔に配置されている。また、隣接する発光部列の第２の方向に関する間隔ｄｓ２がｄｓ１×Ｍであり、かつ傾斜角αがｓｉｎ−１（（ｄｓ２／ｄ１）／Ｍ）である。従って、被走査面上を走査する光学系に入射する光束全体の幅が増大するのを抑制することができ、その結果としてビーム品質の劣化及び同期検知精度の低下を招くことなく、高密度の光走査が可能となる。
【００１５】
本発明は、第２の観点からすると、２次元的に配列された複数の発光部を有する光源と、前記光源からの光束により被走査面上を走査する光学系とを有する光走査装置において、前記光源は、主走査方向に対応する第１の方向から副走査方向に対応する第２の方向に向かって傾斜角αをなす第３の方向に沿ってＭ個の発光部が等間隔に配置された発光部列を複数有し、該複数の発光部列は、奇数番目の発光部列の先頭位置と偶数番目の発光部列の先頭位置とが前記第３の方向に関して互いに異なるとともに、前記第２の方向に関しては等間隔に配置され、前記複数の発光部列において、隣接する発光部列の前記第２の方向に関する間隔ｄｓ２は、前記Ｍ個の発光部を前記第２の方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔ｄｓ１を用いて、ｄｓ２＝ｄｓ１×Ｍの関係を満足し、前記傾斜角αは、前記第３の方向に関する前記Ｍ個の発光部の発光部間隔ｄ１を用いて、α＝ｓｉｎ−１（（ｄｓ２／ｄ１）／Ｍ）であることを特徴とする第２の光走査装置である。
【００１６】
これによれば、光源は、主走査方向に対応する第１の方向から副走査方向に対応する第２の方向に向かって傾斜角αをなす第３の方向に沿ってＭ個の発光部が等間隔に配置された発光部列を複数有している。そして、複数の発光部列は、奇数番目の発光部列の先頭位置と偶数番目の発光部列の先頭位置とが第１の方向に関して互いに異なるとともに、第２の方向に関しては等間隔に配置されている。また、隣接する発光部列の第２の方向に関する間隔ｄｓ２がｄｓ１×Ｍであり、かつ傾斜角αがｓｉｎ−１（（ｄｓ２／ｄ１）／Ｍ）である。従って、被走査面上を走査する光学系に入射する光束全体の幅が増大するのを抑制することができ、その結果としてビーム品質の劣化及び同期検知精度の低下を招くことなく、高密度の光走査が可能となる。
【００１７】
本発明は、第３の観点からすると、少なくとも１つの像担持体と；前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる複数の光束を走査する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；前記少なくとも１つの像担持体に形成された像を転写対象物に転写する転写装置と；を備える画像形成装置である。
【００１８】
これによれば、少なくとも１つの本発明の光走査装置を備えているために、結果として、高品質の画像を高速で形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタ５００の概略構成が示されている。
【００２０】
図１に示されるレーザプリンタ５００は、光走査装置９００、像担持体としての感光体ドラム９０１、帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、トナーカートリッジ９０４、クリーニングブレード９０５、給紙トレイ９０６、給紙コロ９０７、レジストローラ対９０８、転写チャージャ９１１、定着ローラ９０９、排紙ローラ９１２及び排紙トレイ９１０などを備えている。
【００２１】
上記帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、転写チャージャ９１１及びクリーニングブレード９０５は、それぞれ感光体ドラム９０１の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム９０１の回転方向（図１における矢印方向）に関して、帯電チャージャ９０２→現像ローラ９０３→転写チャージャ９１１→クリーニングブレード９０５の順に配置されている。
【００２２】
前記感光体ドラム９０１の表面には、感光層が形成されている。従って、感光体ドラム９０１の表面が被走査面となる。
【００２３】
前記帯電チャージャ９０２は、感光体ドラム９０１の表面を均一に帯電させる。
【００２４】
前記光走査装置９００は、帯電チャージャ９０２で帯電された感光体ドラム９０１の表面に、上位装置（例えばパソコン）からの画像情報に基づいて変調された光を照射する。これにより、感光体ドラム９０１の表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム９０１の表面に形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って前記現像ローラ９０３の方向に移動する。ところで、感光体ドラム９０１の長手方向（回転軸に沿った方向）は「主走査方向」と呼ばれ、感光体ドラム９０１の回転方向は「副走査方向」と呼ばれている。この光走査装置９００の構成については後述する。
【００２５】
前記トナーカートリッジ９０４にはトナーが格納されており、該トナーは前記現像ローラ９０３に供給される。このトナーカートリッジ９０４内のトナー量は、電源投入時や印刷終了時などにチェックされ、残量が少ないときには不図示の表示部に交換を促すメッセージが表示される。
【００２６】
前記現像ローラ９０３は、回転に伴ってその表面にトナーカートリッジ９０４から供給されたトナーが帯電されて薄く均一に付着される。また、この現像ローラ９０３には、感光体ドラム９０１における帯電している部分（光が照射されなかった部分）と帯電していない部分（光が照射された部分）とで互いに逆方向の電界が生じるような電圧が印加されている。そして、この電圧によって、現像ローラ９０３の表面に付着しているトナーは、感光体ドラム９０１の表面の光が照射された部分にだけ付着する。すなわち、現像ローラ９０３は、感光体ドラム９０１の表面に形成された潜像にトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って前記転写チャージャ９１１の方向に移動する。
【００２７】
前記給紙トレイ９０６には転写対象物としての記録紙９１３が格納されている。この給紙トレイ９０６の近傍には前記給紙コロ９０７が配置されており、該給紙コロ９０７は、記録紙９１３を給紙トレイ９０６から１枚づつ取り出し、前記レジストローラ対９０８に搬送する。該レジストローラ対９０８は、前記転写ローラ９１１の近傍に配置され、給紙コロ９０７によって取り出された記録紙９１３を一旦保持するとともに、該記録紙９１３を感光体ドラム９０１の回転に合わせて感光体ドラム９０１と転写チャージャ９１１との間隙部に向けて送り出す。
【００２８】
前記転写チャージャ９１１には、感光体ドラム９０１の表面上のトナーを電気的に記録紙９１３に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム９０１の表面の潜像が記録紙９１３に転写される。ここで転写された記録紙９１３は、前記定着ローラ９０９に送られる。
【００２９】
この定着ローラ９０９では、熱と圧力とが記録紙９１３に加えられ、これによってトナーが記録紙９１３上に定着される。ここで定着された記録紙９１３は、前記排紙ローラ９１２を介して前記排紙トレイ９１０に送られ、排紙トレイ９１０上に順次スタックされる。
【００３０】
前記クリーニングブレード９０５は、感光体ドラム９０１の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラム９０１の表面は、再度帯電チャージャ９０２の位置に戻る。
【００３１】
次に、前記光走査装置９００の構成について図２及び図３を用いて説明する。
【００３２】
この光走査装置９００は、光源１４、カップリングレンズ１５、アパーチャ１６、線像形成レンズとしてのシリンドリカルレンズ１７、光偏向器としてのポリゴンミラー１３、該ポリゴンミラー１３を回転させる不図示のポリゴンモータ、２つの走査レンズ（１１ａ、１１ｂ）などを備えている。
【００３３】
前記カップリングレンズ１５は、一例として焦点距離が４６．５ｍｍ、厚さ（図３におけるｄ２）が３．０ｍｍのガラス製レンズであり、光源１４から出射された光束を略平行光とする。
【００３４】
前記アパーチャ１６は、一例として主走査方向に対応する方向の前幅が５．４４ｍｍ、副走査方向に対応する方向の前幅が２．２ｍｍの矩形形状あるいは楕円形状の開口部を有し、カップリングレンズ１５を介した光束のビーム径を規定する。
【００３５】
前記シリンドリカルレンズ１７は、一例として焦点距離が１０６．９ｍｍ、厚さ（図３におけるｄ５）が３．０ｍｍのガラス製レンズであり、アパーチャ１６の開口部を通過した光束をポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍に副走査方向に関して結像する。
【００３６】
前記ポリゴンミラー１３は、一例として内接円の半径が７ｍｍの４面鏡あり、副走査方向に平行な軸の周りに等速回転する。
【００３７】
前記走査レンズ１１ａは、一例として中心（光軸上）肉厚（図３におけるｄ８）が１３．５０ｍｍの樹脂製レンズである。
【００３８】
前記走査レンズ１１ｂは、一例として中心（光軸上）肉厚（図３におけるｄ１０）が３．５０ｍｍの樹脂製レンズである。
【００３９】
光源１４とポリゴンミラー１３との間の光路上に配置された光学系は、カップリング光学系とも呼ばれている。本実施形態では、一例としてカップリング光学系は、カップリングレンズ１５とアパーチャ１６とシリンドリカルレンズ１７とから構成されている。
【００４０】
ポリゴンミラー１３と感光体ドラム９０１との間の光路上に配置された光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、一例として走査光学系は、走査レンズ１１ａと走査レンズ１１ｂとから構成されている。
【００４１】
この走査光学系の副走査方向の横倍率は、一例として０．９７倍である。また、光走査装置９００の光学系全体の副走査方向の横倍率は、一例として２．２倍である。
【００４２】
本実施形態では、感光体ドラム９０１の表面に形成される光スポットの目標とするスポット径は、一例として主走査方向で５２μｍ、副走査方向で５５μｍである。
【００４３】
また、一例として、光源１４とカップリングレンズ１５との距離（図３におけるｄ１）は４６．０６ｍｍ、カップリングレンズ１５とアパーチャ１６との距離（図３におけるｄ３）は４７．６９ｍｍ、アパーチャ１６とシリンドリカルレンズ１７との距離（図３におけるｄ４）は１０．３２ｍｍ、シリンドリカルレンズ１７とポリゴンミラー１３との距離（図３におけるｄ６）は１２８．１６ｍｍである。
【００４４】
そして、ポリゴンミラー１３と走査レンズ１１ａの第１面（入射面）との距離（図３におけるｄ７）は４６．３１ｍｍ、走査レンズ１１ａの第２面（射出面）と走査レンズ１１ｂの第１面（入射面）との距離（図３におけるｄ９）は８９．７３ｍｍ、走査レンズ１１ｂの第２面（射出面）と被走査面である感光体ドラム９０１の表面との距離（図３におけるｄ１１）は１４１．３６ｍｍである。
【００４５】
さらに、感光体ドラム９０１における有効走査領域の長さ（図３におけるｄ１２）は３２３ｍｍである。また、図３における角度θは６０度である。
【００４６】
前記光源１４は、図４に示されるように、一例として４０個の発光部１０１が１つの基板上に形成された２次元アレイ１００を有している。この２次元アレイ１００は、主走査方向に対応する方向（第１の方向、以下では便宜上、「Ｄｉｒ＿ｍａｉｎ方向」ともいう）から副走査方向に対応する方向（第２の方向、以下では便宜上、「Ｄｉｒ＿ｓｕｂ方向」ともいう）に向かって傾斜角αをなす方向（第３の方向、以下では便宜上、「Ｔ方向」という）に沿って１０個の発光部が等間隔に配置された発光部列を４列有している。そして、これら４列の発光部列は、Ｄｉｒ＿ｓｕｂ方向に等間隔に配置されている。すなわち、４０個の発光部は、Ｔ方向とＤｉｒ＿ｓｕｂ方向とにそれぞれ沿って二次元的に配列されている。
【００４７】
そして、一例として、隣接する発光部列のＤｉｒ＿ｓｕｂ方向に関する間隔（図４におけるｄｓ２）は２４．０μｍ、各発光部列におけるＴ方向に関する発光部間隔（図４におけるｄ１）は２４．０μｍ、各発光部をＤｉｒ＿ｓｕｂ方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔（図４におけるｄｓ１）は２．４μｍである。すなわち、ｄｓ２＝ｄ１、及びｄｓ２＝ｄｓ１×Ｍの関係にある。
【００４８】
また、一例として、前記傾斜角αは５．７４度である。すなわち、α＝ｓｉｎ−１（（ｄｓ２／ｄ１）／Ｍ）である。
【００４９】
各発光部は、７８０ｎｍ帯のＶＣＳＥＬであり、一例として図５に示されるように、ｎ―ＧａＡｓ基板１１１上に、下部反射鏡１１２、スペーサー層１１３、活性層１１４、スペーサー層１１５、上部反射鏡１１７、及びｐコンタクト層１１８などの半導体層が、順次積層されている。なお、以下では、これら複数の半導体層が積層されているものを、便宜上「積層体」ともいう。また、活性層１１４近傍の拡大図が図６に示されている。
【００５０】
前記下部反射鏡１１２は、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層（低屈折率層１１２ａとする）とｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層（高屈折率層１１２ｂとする）とをペアとして、４０．５ペア有している。各屈折率層はいずれも、発振波長をλとするとλ／４の光学厚さとなるように設定されている。なお、低屈折率層１１２ａと高屈折率層１１２ｂとの間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層（図示省略）が設けられている。
【００５１】
前記スペーサー層１１３は、Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓからなる層である。
【００５２】
前記活性層１１４は、Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓからなる量子井戸層１１４ａとＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる障壁層１１４ｂを有している（図６参照）。
【００５３】
前記スペーサー層１１５は、Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓからなる層である。
【００５４】
スペーサー層１１３と活性層１１４とスペーサー層１１５とからなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、その厚さが１波長光学厚さとなるように設定されている（図６参照）。
【００５５】
前記上部反射鏡１１７は、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層（低屈折率層１１７ａとする）とｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層（高屈折率層１１７ｂとする）とをペアとして、２４ペア有している。各屈折率層はいずれも、λ／４の光学厚さとなるように設定されている。なお、低屈折率層１１７ａと高屈折率層１１７ｂとの間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層（図示省略）が設けられている。
【００５６】
上部反射鏡１１７における共振器構造体からλ／４離れた位置には、ＡｌＡｓからなる被選択酸化層１１６が設けられている。
【００５７】
《製造方法》
次に、上記２次元アレイ１００の製造方法について簡単に説明する。
【００５８】
（１）上記積層体を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）あるいは分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）を用いた結晶成長によって作成する。
【００５９】
（２）それぞれが発光部となる複数の領域の各周囲にドライエッチング法により溝を形成し、いわゆるメサ部を形成する。ここでは、エッチング底面は下部反射鏡１１２中に達するように設定されている。なお、エッチング底面は少なくとも被選択酸化層１１６を超えたところにあれば良い。これにより、被選択酸化層１１６が溝の側壁に現れることとなる。また、メサ部の大きさ（直径）は、１０μｍ以上であることが好ましい。あまり小さいと素子動作時に熱がこもり、発光特性に悪影響を及ぼすおそれがあるからである。
【００６０】
（３）溝が形成された積層体を水蒸気中で熱処理し、メサ部における被選択酸化層１１６の周囲を選択的に酸化してＡｌｘＯｙの絶縁物層に変える。そして、メサ部の中央部には、被選択酸化層１１６における酸化されていないＡｌＡｓ領域が残留する。これにより、発光部の駆動電流の経路をメサ部の中央部だけに制限する、いわゆる電流狭窄構造が形成される。
【００６１】
（４）各メサ部の上部電極１０３が形成される領域及び光出射部１０２を除いて、例えば厚さ１５０ｎｍのＳｉＯ２保護層１２０を設け、さらに各溝にポリイミド１１９を埋め込んで平坦化する。
【００６２】
（５）各メサ部におけるｐコンタクト層１１８上の光出射部１０２を除いた領域に上部電極１０３をそれぞれ形成し、積層体の周辺に各ボンディングパッド（不図示）を形成する。そして、各上部電極１０３とそれぞれに対応するボンディングパッドとを繋ぐ各配線（不図示）を形成する。
【００６３】
（６）積層体裏面に下部電極（ｎ側共通電極）１１０を形成する。
【００６４】
（７）積層体を複数のチップに切断する。
【００６５】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係るレーザプリンタ５００では、帯電チャージャ９０２と現像ローラ９０３とトナーカートリッジ９０４と転写チャージャ９１１とによって転写装置が構成されている。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置９００によると、光源１４は、Ｄｉｒ＿ｍａｉｎ方向からＤｉｒ＿ｓｕｂ方向に向かって傾斜角αをなすＴ方向に沿って１０個（Ｍ個）の発光部が等間隔に配置された発光部列を４列有している。すなわち、発光部列の数は、１つの発光部列を構成する発光部の数よりも小さい関係にある。そして、各発光部列は、Ｄｉｒ＿ｓｕｂ方向に等間隔に配置され、隣接する発光部列のＤｉｒ＿ｓｕｂ方向に関する間隔ｄｓ２は、各発光部列におけるＴ方向に関する発光部間隔ｄ１と等しい。また、各発光部をＤｉｒ＿ｓｕｂ方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔ｄｓ１を用いて、ｄｓ２＝ｄｓ１×Ｍの関係にある。さらに、傾斜角α＝ｓｉｎ−１（（ｄｓ２／ｄ１）／Ｍ）である。
【００６７】
これにより、Ｄｉｒ＿ｓｕｂ方向に並ぶ複数の発光部では、主走査方向の位置が互いに等しくなり、走査光学系に入射する光束全体の幅が増大するのを抑制することができ、その結果としてビーム品質の劣化を抑制することができる。しかも、走査線毎に同期検知を独立に行う必要がなく、同期検知精度の低下を抑えることができる。従って、本実施形態に係る光走査装置９００によると、ビーム品質の劣化及び同期検知精度の低下を招くことなく、高密度の光走査が可能となる。
【００６８】
また、本実施形態に係る光走査装置９００によると、２次元アレイ１００では、ＶＣＳＥＬ間の間隔が広いため、他のＶＣＳＥＬからの熱影響（いわゆる熱干渉）を抑制することができる。これにより、安定した光走査が可能となる。
【００６９】
また、本実施形態に係るレーザプリンタ５００によると、ビーム品質の劣化及び同期検知精度の低下を招くことなく、高密度の光走査ができる光走査装置９００を備えているため、結果として高品質の画像を高速で形成することが可能となる。
【００７０】
なお、上記実施形態において、大きな温度変化が予想される場合には、前記走査レンズ１１ａ及び走査レンズ１１ｂの少なくとも１つの面に、温度変化による光学特性の劣化を抑制するための回折格子が形成されていても良い。
【００７１】
また、上記実施形態では、前記カップリングレンズ１５及びシリンドリカルレンズ１７が、いずれもガラス製レンズである場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、低コスト化を促進するために、前記カップリングレンズ１５及びシリンドリカルレンズ１７の少なくとも一方を樹脂製としても良い。但し、大きな温度変化が予想される場合には、樹脂製のレンズに代えて、温度変化による光学特性の劣化を抑制することができる回折光学素子を用いることが好ましい。
【００７２】
また、上記実施形態では、２次元アレイ１００の各メサ部の形状が円形状の場合について説明したが、これに限らず、例えば楕円形状、正方形状、長方形状など任意の形状であっても良い。
【００７３】
また、上記実施形態では、１つの発光部列を構成する発光部の個数が１０個、発光部列の数が４列の場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。「１つの発光部列を構成する発光部の個数」＞「発光部列の数」の関係が満足されれば良い。
【００７４】
また、上記実施形態では、前記発光部間隔ｄｓ１が２．４μｍ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。なお、発光部間隔ｄｓ１は、１μｍ以上であり、かつ４μｍ以下であることが好ましい。
【００７５】
また、上記実施形態では、間隔ｄｓ２と発光部間隔ｄ１とが等しい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、熱干渉を更に低減する必要がある場合に、発光部間隔ｄ１を広くして、ｄｓ２／ｄ１＝０．８としても良い。この場合には、前記傾斜角αは４．５９度となる。これにより、走査密度を維持したまま、熱干渉を更に低減することが可能となる。
【００７６】
また、走査密度を維持したまま、熱干渉を更に大きく低減する必要がある場合に、一例として図７に示されるように、前記４列の発光部列において、奇数番目の発光部列と偶数番目の発光部列とで、Ｔ方向に関する位置を互いに異ならしても良い。この場合に、その位置の差（図７におけるΔｄｍ２）が、１つの発光部列を構成する１０個の発光部をＤｉｒ＿ｍａｉｎ方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔（図７におけるｄｍ１）の１／２倍であっても良い。例えば、前記間隔ｄｓ２＝２４．０μｍ、発光部間隔ｄｓ１＝２．４μｍを維持するには、発光部間隔ｄｍ１＝４７．８μｍ、位置の差Δｄｍ２＝２３．９μｍ、前記発光部間隔ｄ１＝４８μｍ、前記傾斜角α＝２．８６度とすれば良い。この場合には、間隔ｄｓ２×２＝発光部間隔ｄ１となる。
【００７７】
また、上記実施形態において、一例として図８〜図１０に示されるように、前記２次元アレイ１００に代えて、２次元アレイ１００の前記複数の半導体層のうちの一部の半導体層の材料を変更した２次元アレイ２００を用いても良い。この２次元アレイ２００は、前記２次元アレイ１００における前記スペーサー層１１３をスペーサー層２１３に変更し、前記活性層１１４を活性層２１４に変更し、前記スペーサー層１１５をスペーサー層２１５に変更したものである。
【００７８】
スペーサー層２１３は、ワイドバンドギャップである（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。
【００７９】
活性層２１４は、圧縮歪が残留する組成であってバンドギャップ波長が７８０ｎｍとなる３層のＧａＩｎＰＡｓ量子井戸層２１４ａと格子整合する４層の引張歪みを有するＧａ０．６Ｉｎ０．４Ｐ障壁層２１４ｂとを有している（図１０参照）。
【００８０】
スペーサー層２１５は、ワイドバンドギャップである（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。
【００８１】
スペーサー層２１３と活性層２１４とスペーサー層２１５とからなる部分は、共振器構造体と呼ばれており、その厚さは１波長光学厚さとなるように設定されている。
【００８２】
この２次元アレイ２００は、スペーサー層にＡｌＧａＩｎＰ系の材料が用いられているため、上記実施形態における前記２次元アレイ１００に比べて、スペーサー層と活性層とのバンドギャップ差を極めて大きく取ることができる。
【００８３】
図１１には、スペーサー層／量子井戸層の材料がＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系で、波長が７８０ｎｍ帯のＶＣＳＥＬ（以下では、便宜上、「ＶＣＳＥＬ＿Ａ」という）、スペーサー層／量子井戸層の材料がＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰＡｓ系で、波長が７８０ｎｍ帯のＶＣＳＥＬ（以下では、便宜上、「ＶＣＳＥＬ＿Ｂ」という）、及びスペーサー層／量子井戸層の材料がＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系で、波長が８５０ｎｍ帯のＶＣＳＥＬ（以下では、便宜上、「ＶＣＳＥＬ＿Ｃ」という）について、典型的な材料組成でのスペーサー層と量子井戸層のバンドギャップ差、及び障壁層と量子井戸層のバンドギャップ差が示されている。なお、ＶＣＳＥＬ＿Ａは、前記２次元アレイ１００のＶＣＳＥＬ１０１に対応し、ｘ＝０．７のＶＣＳＥＬ＿Ｂは、２次元アレイ２００におけるＶＣＳＥＬ２０１に対応している。
【００８４】
これによれば、ＶＣＳＥＬ＿Ｂは、ＶＣＳＥＬ＿Ａはもとより、ＶＣＳＥＬ＿Ｃよりもバンドギャップ差を大きく取れることが判る。具体的には、ＶＣＳＥＬ＿Ｂでのスペーサー層と量子井戸層とのバンドギャップ差は７６７．３ｍｅＶであり、ＶＣＳＥＬ＿Ａの４６５．９ｍｅＶに比べて極めて大きい。また、障壁層と量子井戸層とのバンドギャップ差も同様に、ＶＣＳＥＬ＿Ｂに優位性があり、更に良好なキャリア閉じ込めが可能となる。
【００８５】
また、ＶＣＳＥＬ２０１は、量子井戸層が圧縮歪を有しているので、ヘビーホールとライトホールのバンド分離により利得の増加が大きくなり、高利得となるため、低閾値で高出力が可能となる。そして、このために、光取り出し側の反射鏡（ここでは上部反射鏡１１７）の反射率低減が可能となり、更なる高出力化を図ることができる。さらに、高利得化が可能であることから、温度上昇による光出力低下を抑えることができ、２次元アレイにおける各ＶＣＳＥＬの間隔をより狭くすることが可能である。
【００８６】
また、ＶＣＳＥＬ２０１は、量子井戸層２１４ａ及び障壁層２１４ｂがいずれも、アルミニウム（Ａｌ）を含まない材料から構成されているので、活性層２１４への酸素の取り込みが低減される。その結果、非発光再結合センターの形成を抑えることができ、更なる長寿命化を図ることが可能となる。
【００８７】
ところで、例えば、いわゆる書込み光学ユニットにＶＣＳＥＬの２次元アレイを用いる場合に、ＶＣＳＥＬの寿命が短いときには、書込み光学ユニットは使い捨てになる。しかしながら、ＶＣＳＥＬ２０１は、前述したように長寿命であるため、２次元アレイ２００を用いた書込み光学ユニットは、再利用が可能となる。従って、資源保護の促進及び環境負荷の低減を図ることができる。なお、このことは、ＶＣＳＥＬの２次元アレイを用いている他の装置にも同様である。
【００８８】
なお、上記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ５００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。要するに、光走査装置９００を備えた画像形成装置であれば、結果として高品質の画像を高速で形成することが可能となる。
【００８９】
また、カラー画像を形成する画像形成装置であっても、カラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、高精細な画像を高速度で形成することが可能となる。
【００９０】
また、一例として図１２に示されるように、画像形成装置として、カラー画像に対応し、複数の感光体ドラムを備えるタンデムカラー機であっても良い。図１２に示されるタンデムカラー機は、ブラック（Ｋ）用の感光体ドラムＫ１、帯電器Ｋ２、現像器Ｋ４、クリーニング手段Ｋ５、及び転写用帯電手段Ｋ６と、シアン（Ｃ）用の感光体ドラムＣ１、帯電器Ｃ２、現像器Ｃ４、クリーニング手段Ｃ５、及び転写用帯電手段Ｃ６と、マゼンダ（Ｍ）用の感光体ドラムＭ１、帯電器Ｍ２、現像器Ｍ４、クリーニング手段Ｍ５、及び転写用帯電手段Ｍ６と、イエロー（Ｙ）用の感光体ドラムＹ１、帯電器Ｙ２、現像器Ｙ４、クリーニング手段Ｙ５、及び転写用帯電手段Ｙ６と、光走査装置９００と、転写ベルト８０と、定着手段３０などを備えている。
【００９１】
この場合には、光走査装置９００では、２次元アレイ１００（あるいは２次元アレイ２００）における複数のＶＣＳＥＬはブラック用、シアン用、マゼンダ用、イエロー用に分割されている。そして、ブラック用の各ＶＣＳＥＬからの光ビームは感光体ドラムＫ１に照射され、シアン用の各ＶＣＳＥＬからの光ビームは感光体ドラムＣ１に照射され、マゼンダ用の各ＶＣＳＥＬからの光ビームは感光体ドラムＭ１に照射され、イエロー用の各ＶＣＳＥＬからの光ビームは感光体ドラムＹ１に照射されるようになっている。なお、光走査装置９００は、色毎に個別の２次元アレイ１００（あるいは２次元アレイ２００）を備えても良い。また、色毎に光走査装置９００を備えていても良い。
【００９２】
各感光体ドラムは、図１２中の矢印の方向に回転し、回転順にそれぞれ帯電器、現像器、転写用帯電手段、クリーニング手段が配置されている。各帯電器は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電器によって帯電された感光体ドラム表面に光走査装置９００によりビームが照射され、感光体ドラムに静電潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像器により感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写用帯電手段により、記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着手段３０により記録紙に画像が定着される。
【００９３】
タンデムカラー機では、機械精度等で各色の色ずれが発生する場合があるが、光走査装置９００は高密度なＶＣＳＥＬの２次元アレイを有しているため、点灯させるＶＣＳＥＬを選択することで各色の色ずれの補正精度を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、ビーム品質の劣化及び同期検知精度の低下を招くことなく、高密度の光走査を行うのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を高速で形成するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザ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示す概略図（その１）である。
【図３】図１における光走査装置を示す概略図（その２）である。
【図４】図２及び図３における光源に含まれるＶＣＳＥＬの２次元アレイを説明するための図である。
【図５】図４のＶＣＳＥＬの２次元アレイにおける各ＶＣＳＥＬの構造を説明するための図である。
【図６】図５のＶＣＳＥＬの一部を拡大した図である。
【図７】ＶＣＳＥＬの２次元アレイの変形例１を説明するための図である。
【図８】ＶＣＳＥＬの２次元アレイの変形例２を説明するための図である。
【図９】図８のＶＣＳＥＬの２次元アレイにおける各ＶＣＳＥＬの構造を説明するための図である。
【図１０】図９のＶＣＳＥＬの一部を拡大した図である。
【図１１】図９のＶＣＳＥＬの特性を説明するための図である。
【図１２】タンデムカラー機の概略構成を説明するための図である。
【図１３】図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、それぞれ従来のＶＣＳＥＬの２次元アレイを説明するための図である。
【符号の説明】
【００９６】
１００…２次元アレイ（垂直共振器型面発光レーザアレイ）、１０１…ＶＣＳＥＬ（発光部）、２００…２次元アレイ（垂直共振器型面発光レーザアレイ）、２０１…ＶＣＳＥＬ（発光部）、５００…レーザプリンタ（画像形成装置）、９００…光走査装置、９０１…感光体ドラム（像担持体）、９０２…帯電チャージャ（転写装置の一部）、９０３…現像ローラ（転写装置の一部）、９０４…トナーカートリッジ（転写装置の一部）、９１１…転写チャージャ（転写装置の一部）、９１３…記録紙（転写対象物）。
【図１】
2008064801.tif 000003
【図２】
2008064801.tif 000004
【図３】
2008064801.tif 000005
【図４】
2008064801.tif 000006
【図５】
2008064801.tif 000007
【図６】
2008064801.tif 000008
【図７】
2008064801.tif 000009
【図８】
2008064801.tif 000010
【図９】
2008064801.tif 000011
【図１０】
2008064801.tif 000012
【図１１】
2008064801.tif 000013
【図１２】
2008064801.tif 000014
【図１３】
2008064801.tif 000015