JP2004103839A - 半導体マルチビームレーザ装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体の同一ウエハロットから生成されるレーザダイオードチップと、レーザダイオードチップのうち光学的電気特性の相対差が予め設定した値以内である複数個の該レーザダイオードチップを具備し、複数のレーザダイオードチップのバックビームを受光するフォトダイオード1つを同一パッケ−ジ内に有する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のレーザダイオードチップ及びフォトダイオードチップを1つのパッケ−ジ内で構成する半導体レーザ装置及びそれを用いた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、マルチビームレーザはレーザダイオードチップ上に複数の発光部を備えるモノリシック構成となっている。電子写真方式の画像形成装置においては、このマルチビームレーザを用いて複数のビームを走査させ、感光ドラム上に照射し潜像形成を行う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例にあっては、レーザダイオードチップの複数の発光部のうち、一つに電流を通電することにより、その発熱から他の発光部の閾値電流を増加させ、ひいては発光量の低下につながる。特に、光出力の高出力化に伴う駆動電流の増加は、同現象が顕著となっている。このような発光量の低下は画像形成装置において、画像の濃度むらとなり印字品質を低下させる。
【0004】
上記問題を解決する方法のひとつとして、複数のレーザダイオードチップを搭載しマルチビームを構成する方法があるが、半導体レーザ内のレーザダイオードチップの取り付け精度によっては発光点から感光ドラムまでの距離がレーザダイオードチップ間で異なることによりスポットの収束性がばらつくという問題が発生する。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる問題点に鑑みなされたものであり、レーザダイオードの熱干渉を最小限に抑えて安定した光出力が得られる半導体マルチビームレーザを提供するものである。この問題を解決するため、本発明の半導体マルチビームレーザ装置及び画像形成装置は以下に示す構成を備える。
【0006】
まず、第1の発明は、半導体の同一ウエハロットから生成されるレーザダイオードチップと、該レーザダイオードチップのうち光学的電気特性がほぼ均一な該レーザダイオードチップを複数個具備し、該複数のレーザダイオードチップのバックビームを受光するフォトダイオード1つを同一パッケ−ジ内に有することを特徴とする。
【0007】
第2および3の発明は、かかる問題点に鑑みなされたものであり、複数個のレーザダイオードチップから構成される半導体マルチレーザビーム装置の特性を安定させる。この問題を解決するため、本発明のレーザ駆動装置は以下に示す構成を備える。すなわち、請求項1に記載の半導体マルチビームレーザ装置であって、レーザダイオードチップの光学的電気特性とは該レーザダイオードチップの発振波長及び前記半導体マルチビームレーザ装置の基準面発光点から該レーザダイオードチップの発光点のずれ量を表す発光点位置精度であり、複数のレーザダイオードチップの所定発光量における各々の光学的電気特性の相対値が、
発振波長λ≧1.5nm、発光点位置精度:ΔZ≧5μm
という2式をすべて満足することを特徴とする。
【0008】
第4の発明は、請求項1〜3に記載の半導体マルチビームレーザ装置を用いて感光体に静電像を形成することを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
(第1の実施例)
本発明の実施形態を図面にて参照して以下に説明する。半導体マルチビームレーザ装置を用いた画像形成装置の概略構成を図3に基づいて説明する。
【0010】
31は半導体マルチビームレーザを含むレーザ駆動ユニット、32はレーザ駆動ユニット31から出射されるレーザビームを平行光にするコリメ−トレンズ、33はポリゴンミラー、34はf−θレンズ、35は反射ミラー、感光ドラム36から構成される。
【0011】
非画像領域において、レーザ駆動ユニット31から出射したレーザビームはコリメ−トレンズ32、に入射しポリゴンミラー33に到達する。ポリゴンミラー33は、不示図のスキャナモ−タによって等角速度で回転している。ポリゴンミラー33に到達したレーザビームはポリゴンミラー33によって偏光され、f−θレンズ34によって感光ドラム36の回転方向と直角方向に等速走査となるように変換され、フォトダイオードで構成される受光センサ37に受光させる。
【0012】
画像領域ではレーザビームはf−θレンズ34を出射した後、反射ミラー35を経由して感光ドラム36上を照射する。
【0013】
図1は本発明である半導体マルチビームレーザ装置の構成の一部を示す構成図である。1はレーザダイオード(以下LDと略す)チップa、2はレーザダイオード(以下LDと略す)チップbであり同一ウエハから生成されたチップである。3はLDチップa1及びLDチップb2を支持するサブマウントで、LDチップa1とLDチップb2はサブマウント3上に所定の間隔を以って配置する。また、LDチップa1及びLDチップb2のバックビームを受光するフォトダイオード(以下PDと略す)4、LDチップa1及びLDチップb2の発熱を抑えるヒ−トシンク5、LDチップa1用の電極6、LDチップb1用の電極7、サブマウント3上に形成された不示図の電極を経由してLDチップa1及びLDチップb2に共通の電圧を供給するための電極8、PD用電極9、LDチップa1とLDチップb1用の電極7を接続するボンディングワイヤ10、LDチップb2とLDチップb1用の電極7を接続するボンディングワイヤ11、サブマウント3上の電極と電極8を接続するボンディングワイヤ12、PD4とPD用電極9を接続するボンディングワイヤ13及びステム14から構成する。
【0014】
図2は本発明の半導体マルチビームレーザに用いられるLDチップの構造図である。以下に結晶成長にLDチップを逆さまにしてサブマウント基板3に接続するジャンクション・ダウン方式を例に述べる。
【0015】
LDチップはn−GaAs基板21にn −AlGaAsクラッド層22 、AlGaAs活性層23、p−AlGaAsクラッド層a24及びn−GaAs電流ブロック層25を結晶成長させる。更にリッジ状にエッチングしp−AlGaAsクラッド層b26を形成するようなストライプ構造となっている。n−GaAs電流ブロック層25により形成されたリッジ溝により電流が集中的に流れる。27はp電極、28はn電極である。
【0016】
(第2の実施例)
図4は本発明の第2及び3の実施例を説明する半導体マルチビームレーザの内部構造の概略図である。ステム14の部品面は、半導体マルチビームレーザ装置をレーザ駆動ユニット31の取り付け時の基準面となる。ステム4の基準面に対してLDチップa1の発光点までの距離及びLDチップb2の発光点までの距離が同一となるようサブマウント3上にLDチップa1及びLDチップb2を取り付ける。
【0017】
ここにステム4の基準面に対してLDチップa1の発光点までの距離をZ1、ステム4の基準面に対してLDチップb2の発光点までの距離をZ2とすると発光点位置精度の相対差を式▲1▼の用に定義する。
【0018】
発光点位置精度の相対差ΔZ=|Z1−Z2|・・・・・▲1▼
そして、複数のレーザダイオードチップの所定発光量における各々の光学的電気特性の相対値が、
発振波長λ≧1.5nm、発光点位置精度:ΔZ≧5μm
という2式をすべて満足するようになっている。
【0019】
更には、レーザダイオードチップの光学的電気特性とは該レ−サダイオードチップがレーザ発光を開始する際に必要な電流値である発振閾値電流、レーザダイオードチップに駆動する電流値に対して発光する光量の関係を表す駆動電流−光出力特性、複数のレーザダイオードチップの所定発光量における各々の光学的電気特性の相対値が、
発振閾値電流:Ith≧2mA
駆動電流−光出力:η≧0.05mW/mA
光出力−フォトダイオード出力電流:Im≧20%
であればなおよい。
【0020】
【発明の効果】
以上説明したように、第1の実施形態によればレーザダイオードの熱干渉を最小限に抑えて安定した光出力が得られるという効果を奏する。第2の実施形態によれば複数個のレーザダイオードチップから構成される半導体マルチレーザビーム装置の特性を安定させるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態における半導体マルチレーザ装置の構成を示す図
【図2】第1の実施形態における半導体マルチレーザ装置に用いられるレーザダイオードチップの一般的な構成を示す図
【図3】第1の実施形態における半導体マルチレーザ装置を用いた光学走査装置の構成を示す図
【図4】第2の実施形態におけるビームピッチ間制御回路の構成を示すブロック図
【符号の説明】
1 レーザダイオード(LD)チップa
2 レーザダイオード(LD)チップb
3 サブマウント基板
4 フォトダイオード(PD)S
5 ヒ−トシンク
6 LDa用n電極
7 LDb用n電極
8 p電極
9 PD用n電極
10 LDa用ボンディングワイヤ
11 LDb用ボンディングワイヤ
12 ボンディングワイヤ
13 PD用ボンディングワイヤ
14 ステム
21 n−GaAs基板
22 n−AlGaAsクラッド層
23 AlGaAs活性層
24 p−AlGaAsクラッド層a
25 n−GaAs電流ブロック層
26 p−AlGaAsクラッド層b
27 p電極
28 n電極
31 レーザ駆動ユニット
32 コリメ−トレンズ
33 ポリゴンミラー
34 f−θレンズ
35 反射ミラー
36 感光ドラム
37 受光センサ
Claims (4)
- 半導体の同一ウエハロットから生成されるレーザダイオードチップと、該レーザダイオードチップのうち光学的電気特性の相対差が予め設定した値以内である複数個の該レーザダイオードチップを具備し、該複数のレーザダイオードチップのバックビームを受光するフォトダイオード1つを同一パッケ−ジ内に有することを特徴とする半導体マルチビームレーザ装置。
- 前記レーザダイオードチップの光学的電気特性とは該レーザダイオードチップの発振波長及び前記半導体マルチビームレーザ装置の基準面発光点から該レーザダイオードチップの発光点のずれ量を表す発光点位置精度であることを特徴とする請求項1に記載の半導体マルチビームレーザ装置。
- 前記複数のレーザダイオードチップの所定発光量における各々の光学的電気特性の相対値が、
発振波長λ≧1.5nm
発光点位置精度:ΔZ≧5μm
という2式をすべて満足することを特徴とする請求項1に記載の半導体マルチビームレーザ装置。 - 感光体を有し、請求項1〜3に記載の半導体マルチビームレーザ装置を用いて、前記感光体に静電像を形成することを特徴とする画像形成装置。
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