JPH09183253A - 異なる波長を有する表面放射レーザーのマルチプルリニアアレイを備えたカラー電子写真式プリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異なる波長のマルチプルレーザーアレイ光源
を備えたカラー電子写真式ラインプリンタを提供するこ
と。 【解決手段】 カラープリンタは、同じ或いは異なった
感光体の上で広く離された位置を同時に露光するため
に、異なる波長の表面放射レーザーのマルチプルリニア
アレイを使用する。各々のアレイは、感光体への同じ光
学系によって結像される。マルチプルリニアアレイは、
モノリシック構造で密接して配置することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー電子写真式
プリンタに関し、特に、同一或いは異なった感光体の上
で広く離された位置を同時に露光するための、同一波長
を有する表面放射レーザーの多数のリニアアレイのモノ
リシック構造を有するカラー電子写真式プリンタに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式プリンタで使用される画像形
成手段と知られているラスター出力スキャナー（ＲＯ
Ｓ）或いは発光ダイオード（ＬＥＤ）プリントバーは、
当該技術分野で周知である。ＲＯＳ或いはＬＥＤプリン
トバーは、移動する感光体ベルトの表面上に画像を書く
ために光学走査系に配置される。

【０００３】ＲＯＳシステムにおいては、変調された光
線は、回転多面鏡の小面の上に向けられ、次いで、この
回転多面鏡は、感光体表面を横切って反射光線を掃引す
る。各々の掃引は、ビデオ信号画像のリニアセグメント
へラスタラインを露光する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回転多
面鏡の使用は、いくつかの固有の問題を呈する。感光体
表面を横切って走査する光線の湾曲とふらつきは、鏡の
不完全性或いは鏡の僅かな角度不正の結果として、或い
は、多面鏡の回転の不安定性の結果として生ずる。これ
らの問題は、典型的には、光源と回転多面鏡の間に、及
び、回転多面鏡と感光体表面の間に、複雑で、精密で、
高価な光学素子を必要とする。これに加えて、光学的に
複雑な素子が、ＲＯＳの結像光学系の焦点距離の変化を
引き起こす屈折率分散を補正するために、同じく必要と
される。

【０００５】ＬＥＤプリントバーは、一般に発光ダイオ
ードのリニアアレイから成る。リニアアレイの各々のＬ
ＥＤは、プリントバーの駆動回路へ印加されたビデオデ
ータ情報に応答して、移動する感光体の上で対応する領
域を露光するために使用される。感光体は、連続的な走
査ラインの構成により所望の画像を提供するために、プ
ロセス方向に進められる。

【０００６】カラー電子写真式プリンタにおいては、Ｌ
ＥＤプリントバーの複数の発光素子は、通常、「セルフ
ォック（ｓｅｌｆｏｃ）」レンズと知られている密接し
て配置された半径方向に屈折率が異なるグラスファイバ
によって感光体表面へ結像される。

【０００７】ＬＥＤバーによる印刷は、各々の発光素子
毎に正確に製作された「セルフォック」レンズを必要と
する。各々の「セルフォック」レンズアレイは、一直線
で、且つ、十分に研磨された入力及び出力小面と平行で
なければならない。アレイ内の各々のレンズは、同じ焦
点距離とスループット効率を有していなければならな
い。たとえ、これらの要求が満たされるとしても、「セ
ルフォック」レンズは、短い焦点距離を有しているの
で、感光体表面の近くに配置されなければならないが、
ここではレンズがトナーを集めるおそれがあるので、追
加のクリーニング機構を必要とする。それらの光学的特
性のために、「セルフォック」レンズの焦点深度は非常
に浅く、従って、走査ラインの上で一様なスポット露光
を作り出すためには、非常に正確な配置を必要とする。

【０００８】発光ダイオードは、その性質により、大き
な角発散、広いスペクトルを有しており、偏光されてお
らず、これらの要因は全て、波長或いは偏光に基づいた
走査ラインの分離技術を使用するカラー印刷システムに
おいて、それらを使用する際の厳しい制限である。先行
技術のＬＥＤプリントバー電子写真式ラインプリンタ
は、一つの感光体の上の単一位置におけるライン露光の
みを教示している。

【０００９】レーザーアレイは、ＬＥＤアレイよりも小
さい角発散ビームを有するので、一層大きな出力スルー
プット効率を提供する。また、レーザーアレイは、ＬＥ
Ｄアレイよりも小さい放射開口（光源サイズ）を有する
ので、増加されたスポット密度を提供することができ
る。本出願で教示されたように、レーザビームの狭いス
ペクトルは、レーザビームの光学的な分離を可能にす
る。広いスペクトルは、ＬＥＤ放射の同様の分離を不可
能にする。

【００１０】本発明の別の目的は、異なる波長のマルチ
プルレーザーアレイ光源を備えたカラー電子写真式ライ
ンプリンタを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、カラー
プリンタは、同じ或いは異なった感光体の上で広く離さ
れた位置を同時に露光するために、異なっている波長の
表面放射レーザーのマルチプルリニアアレイを使用す
る。フルカラープリンターが四つのリニアレーザーアレ
イを使用する一方、ハイライトカラープリンタは、二つ
のリニアレーザーアレイを使用することになる。

【００１２】各々のアレイは、感光体へ同じ光学系によ
って結像される。マルチプルリニアアレイは、モノリシ
ック構造で密接して配置する、或いは、精密ユニット内
で組み立てることができる。各々のアレイの発光素子
は、印刷された画素密度で、ライン結像のために間隔を
置くこと、或いは、ずらすことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】ここで、図１及び図２を参照する
と、本発明の例示された実施態様において使用された基
本的な電子写真式プリンタ１０が説明されている。図１
及び図２は、プリンタ１０のライン投射アーキテクチャ
を示す。図３に示されるように、プリンタ１０の光源
は、全部が名目上は同じ波長λ１で且つ同じ偏光状態で
放射する、垂直空洞表面放射レーザー（ＶＣＳＥＬ）１
４のリニアアレイ１２である。

【００１４】図３のアレイ１２の個々のＶＣＳＥＬ１４
は、等しい中心間間隔１６で個々のＶＣＳＥＬ１４の間
に走査面方向に直線的に配列される。リニアＶＣＳＥＬ
アレイ１２は、好適な実施態様においてはモノリシック
である。

【００１５】モノリシックＶＣＳＥＬアレイは、多くの
異なった方法で作ることができる。本出願と同じ譲受人
に共通に譲渡され、ここに参考として組み入れられた米
国特許第５，０６２，１１５号に教示されるように、垂
直空洞表面放射レーザーの高密度アレイは、アレイのエ
ピタキシャル側から放射することができる。本出願と同
じ譲受人に共通に譲渡され、ここに参考として組み入れ
られた米国特許第５，２１６，２６３号に教示されるよ
うに、垂直空洞表面放射レーザーの高密度アレイは、ア
レイの基板側からも放射することができる。前記の教示
の両方の場合において、アレイの全ての要素は実質的に
同じ波長で放射し、偏光状態に対する制御のための用意
を有しない。この教示の実施のために、光学フィルタと
ビームセパレータの伝達／反射特性の偏光依存性に起因
する画素間の非均一性を除くために、アレイ１２のＶＣ
ＳＥＬ１４は各々の要素が同じ偏光状態で放射するよう
な偏光制御を含む。

【００１６】図１及び図２の基本的な電子写真式プリン
タ１０のライン投射アーキテクチャに戻ると、垂直空洞
表面放射レーザー（ＶＣＳＥＬ）１４のリニアアレイ１
２は、同じ波長λ１でと同じ偏光状態の部分的に重なっ
ているビーム１８を放射することになる。ＶＣＳＥＬ要
素は、５０％出力点で約８から１０度のビーム発散を有
し、感光体２４の表面２２の上に結像レンズ系２０によ
って集束される。

【００１７】図１に示されるように、リニアアレイ１２
の各々の個々のＶＣＳＥＬ１４からの各々の個物ビーム
１８は、走査面において感光体表面２２に走査ライン２
６に沿って異なった個々の点２４へ集束される。図２に
示されたように、リニアアレイ１２からのビーム１８
は、感光体表面２２に単一の走査ライン２６を形成する
ために、走査面と走査と直交する面の両方に投射（結
像）レンズ２０によって集束される。リニアアレイの全
てのＶＣＳＥＬは、リニアアレイが感光体の上で全体の
ラインを同時に露光するように、同時にアドレスされる
ことになる。

【００１８】結像レンズ２０は、アレイ１２からわずか
に発散するビーム１８を受け取り、感光体表面２２の上
にビームを集束させる。また、結像レンズ２０は、ビー
ム１８を感光体表面２２の画素２８の中へ拡大する。典
型的には、結像レンズは、適切な倍率とＦ値を有する比
較的安価な投射レンズである。

【００１９】アレイ全体で少なくともフルサイズのペー
ジの幅をカバーしなければならないので、結像レンズ２
２に要求される光学倍率は、アレイ１２の長さによって
決定される。別々のサブアレイを一緒に直線的につなぎ
合わせて長いアレイを作ることは可能であるが、特にフ
ォトリソグラフィーによる製造においては、アレイの製
造中に個々のＶＣＳＥＬを整列させることができるの
で、モノリシック構造が好ましい。また、二つ或いはそ
れ以上の別々のサブアレイを一緒に直線的に接着して一
つのアレイとしようとするのではなくて、一つのアレイ
を使用する場合には、ＶＣＳＥＬアレイの取り扱いが最
少とされる。

【００２０】そのようなアレイは、現在の第ＩＩＩ−Ｖ
族ダイオード技術で均一に成長させることができると共
に重大な破損なしに取り扱うことができ、また、結像レ
ンズ２０については３５ｍｍ投射レンズを容易に利用す
ることができるので、モノリシックＶＣＳＥＬアレイに
ついての都合のよい長さは、３５ｍｍとなる。

【００２１】長さ３５ｍｍのＶＣＳＥＬアレイ１２と３
５ｍｍフォーマットの投射／結像レンズ２０を備えた図
１の例示された実施態様においては、１１．７インチの
走査幅をカバーするためには約８．５倍の光学倍率が必
要である。走査面において感光体表面２２の上の走査ラ
イン２６に沿った６００ｓｐｉ（ｓｐｏｔ ｐｅｒｉｎ
ｃｈ）の露光密度のためには、感光体表面の上のスポッ
トの間の距離は４２μｍであり、これは、８．５倍の倍
率において、アレイ１２の個々のＶＣＳＥＬ１４の間
で、図３において５μｍの中心間間隔１６を必要とす
る。前述の光学的な寸法は、感光体の上の走査ラインに
沿った走査幅及びスポット（画素）分離についての適切
な倍率を提供する。

【００２２】図１の感光体表面２２の上の各々の画素２
８のスポットサイズは、結像レンズ２０のＦ値によって
決定される。７８０ｎｍにおいて５μｍ中心の個々の要
素を解像するために必要とされる概略のＦ値は、５μｍ
／１．０λに等しいＦ値によって与えられ、これは、
６．４に等しい。このＦ値により、レンズ２０は、各々
のレーザー要素のビーム１８を、４２μｍ、すなわち、
６００ｓｐｉの場合のスポットの間の距離の「半値全幅
（ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕ
ｍ）」ＦＷＨＭサイズを有するスポットに結像する。こ
のように、感光体表面の上の隣接しているスポットは、
ＦＷＨＭで重なる。ＶＣＳＥＬアレイの個々のレーザー
は。約８から１０度の半値出力ビーム発散角度を有する
ので、６．４に等しいＦ値を有する結像レンズは、ＦＷ
ＨＭにおいて各々のＶＣＳＥＬ要素によって放射された
光の全てを実質的に集めることになる。もし光を１／ｅ
２に集めるのであれば、レンズの作用Ｆ値は、約３．６
であるべきである。それゆえに、この印刷システム１０
の光学効率を、非常に高くすることができる。

【００２３】図４のハイライトカラープリンタ１００
は、二つの感光体を同時に露光してワンパスハイライト
カラー印刷を可能とするために、垂直空洞表面放射レー
ザー（ＶＣＳＥＬ）の二つのリニアアレイのモノリシッ
ク構造を使用する。

【００２４】プリンタ１００のモノリシックアレイ１０
２は、各々の個別のＶＣＳＥＬからの強度変調ビームを
作り出すために、電子サブシステム（ＥＳＳ）１０４に
より処理され、駆動回路により制御された、印刷すべき
画像を表すビデオ画像信号によって選択的にアドレスさ
れる。

【００２５】図５のモノリシックレーザーアレイ構造１
０２は、モノリシックアレイ構造内で互いに平行に整列
された二つのリニアＶＣＳＥＬアレイ１０８及び１１０
から成る。リニアアレイ１０８の個々のＶＣＳＥＬ１１
２は、等しい中心間間隔１１４で個々のＶＣＳＥＬ１１
２の間に配置される。リニアアレイ１１０の個々のＶＣ
ＳＥＬ１１６は、等しい中心間間隔１１４で個々のＶＣ
ＳＥＬ１１６の間に配置される。個々のＶＣＳＥＬ１１
２は、アレイ１０８及び１１０の共通の直線方向に対し
て直交する方向に個々のＶＣＳＥＬ１１６と整列され
る。図４のプリンタ１００においては、モノリシックア
レイ構造１０２は、副走査方向に対して直交して二つの
平行な走査ラインを形成するように整列される。好適な
実施態様においては、モノリシックレーザーアレイ構造
は、結像レンズ１２２の光学軸に関して副走査と主走査
方向の両方に対称的に配置される。原理的には対称であ
ることは必要でないが、実際には、投射レンズのついて
の対物視野が狭い方が、設計が簡単となり、したがっ
て、低コストとなるので、対称であることが極めて望ま
しい。

【００２６】リニアアレイ１０８のＶＣＳＥＬ１１２
は、第１の波長で光を放射する。リニアアレイ１１０の
ＶＣＳＥＬ１１６は、第２の波長で光を放射する。ビー
ムの波長は感光体によって決定され、６８０ｎｍは赤に
感度を有する感光体に適している一方、７８０ｎｍは赤
外線に感度を有する感光体に適している。

【００２７】二つのリニアアレイ１０８及び１１０を備
えたモノリシックＶＣＳＥＬアレイ構造１０２は、多く
の異なった方法で作ることができる。本出願と同じ譲受
人に共通に譲渡され、ここに参考として組み入れられた
米国特許第５，０６２，１１５号に教示されるように、
垂直空洞表面放射レーザーの高密度アレイは、アレイの
エピタキシャル側から放射することができる。本出願と
同じ譲受人に共通に譲渡され、ここに参考として組み入
れられた米国特許第５，２１６，２６３号に教示される
ように、垂直空洞表面放射レーザーの高密度アレイは、
アレイの基板側からも放射することができる。前記の教
示の両方の場合において、アレイの全ての要素は実質的
に同じ波長で放射し、偏光状態に対する制御のための用
意を有しない。

【００２８】アレイ構造１０２は、モノリシックダイオ
ードレーザーアレイ、或いは、単一の集積されたアレイ
内に密接して配置された二つの非モノリシックレーザー
サブアレイのいずれかとすることができる。どちらのタ
イプの光源でも、レーザーアレイ構造１０２は、両方の
レーザビームに実質的に共通の空間的な原点を提供す
る。

【００２９】図４のハイライトカラープリンタ１００に
戻ると、モノリシックアレイ構造１０２は、変調された
第１の波長のビーム１１８のリニアアレイ、及び、変調
された第２の波長のビーム１２０のリニアアレイを放射
する。主光線のみが示されている。

【００３０】前に述べたように、ビーム１１８及び１２
０は、アレイ１０２から僅かに発散し、結像レンズ１２
２により集束されて拡大される。波長ビームセパレータ
１２４は、レーザビーム１１８及び１２０を、それらが
結像レンズ１１２を通過した後で分離する。

【００３１】波長ビームセパレータ１２４は、図６に示
された光学特性を有する、波長選択性の多層フィルムで
ある。このように、二つの波長、たとえば、６００ｎｍ
と６５０ｎｍについて、ビームセパレータの光学特性に
適切に適合しているので、一方の波長のビームは伝達さ
れるが、他方の波長のビームは反射されることになる。
このようなビームセパレータは周知である。

【００３２】鏡１２６及び１２８は、ビームセパレータ
１２４からの分離された第１の波長レーザビーム１１８
を第１の感光体１３０の上に反射する一方、鏡１３２
は、ビームセパレータ１２４からの分離された第２の波
長レーザビーム１２０を第２の感光体１３４の上に反射
する。

【００３３】両方のビーム１１８及び１２０は、実質的
に同じ空間的な位置からのものであり、実質的に平行な
光学軸を有するので、等しい光路長を有する同様な寸法
のビームが、ビームセパレータ１２４へ入力される。こ
のように、各々のビームについて等しい光路長を持続す
るという問題は、ビームセパレータ１２４から感光体１
３０及び１３４への等しい光路長を実質的に維持すると
いう、より簡単な問題に変えられる。実質的に等しい光
路長は、鏡１２６、１２８、及び１３２を、適切に配置
することにより設定される。光路長を等しくすることに
より、各々の感光体におけるスポットが同様なスポット
になる。

【００３４】結像レンズは、適切な感光体の上に各々の
ＶＣＳＥＬアレイの拡大された画像を形成する。図示し
ていないが、結像レンズから全ての感光体までの経路長
は、各々のリニアアレイの光学倍率が系の各々のアーム
において同じになるように、等しくされる。この距離に
ついての適切な値は２１インチであり、現在のプリンタ
設計のワンパスの４色／単一ポリゴン／単一光学ＲＯＳ
に割り当てられた空間と両立することができる。隣接し
ているリニアアレイは異なった位置で結像されるので、
それらの間のサジタル方向の間隔は、投射レンズの視野
が許容するのと同じ程度に大きくすることができる。こ
れは、各々のアレイの出力が、図に示された波長セパレ
ータと鏡によって、その露光位置に向けられるからであ
る。異なった位置における露光の間の同期は、アレイが
駆動される相対時間により制御される。

【００３５】感光体１３０及び１３４は、それぞれビー
ム１１８及び１２０による露光の前に、帯電ステーショ
ン（図示せず）により帯電される。露光の後に、現像ス
テーション（同様に図示せず）は、感光体の上の関連す
る画像領域に形成された潜像を現像する。次いで、十分
に現像された画像は、転写ステーション（図示せず）に
おいて、二つの感光体１３０及び１３４の各々から、単
一のシート（図示せず）へ転写される。帯電、現像、及
び、転写ステーションは、当該技術分野で慣用のもので
ある。

【００３６】プリンタ１００は、画像が異なったシステ
ム色に対応する各々の感光体１３０及び１３４の上に生
成される２色印刷のために使用することができる。この
カラー印刷は、典型的には、黒とハイライトカラーであ
る。

【００３７】図４のプリンタ１００は、二つの感光体の
上で一つの位置を露光するために、垂直空洞表面放射レ
ーザー（ＶＣＳＥＬ）の二つのリニアアレイのモノリシ
ック構造を備えたハイライトカラー電子写真式プリンタ
である。

【００３８】図８のプリンタ１７５は、図４のプリンタ
１００の別の実施態様を示し、そこでは、狭帯域フィル
タが、異なった波長で光ビームを離すために利用され
る。図８のレーザーアレイ構造１０２は、第１の波長の
ビーム１１８及び第２の波長のビーム１２０を放射す
る。両方のビームについてのビデオ信号は、電子サブシ
ステム（ＥＳＳ）１０４及び駆動回路１０６によって変
調される。二つのビーム１１８及び１２０は、結像レン
ズ１２２により集束され拡大される。今までのところ、
図８のハイライトカラー電子写真式プリンタ１５０は、
図４のハイライトカラー電子写真式プリンタ１００と同
じである。

【００３９】次いで、二つのビーム１１８及び１２０
は、ビームスプリッタ１７６によって分割される。第１
の波長のビーム１１８は、ビームプリッタから反射され
るビーム１７８と、ビームスプリッタ１７６を通過して
伝達されるビーム１８０に分割される。ビーム１７８及
び１８０は、元の第１の波長のビーム１１８と同じ波長
を有するが強度は半分しかない。同様に、第２の波長の
ビーム１２０は、ビームプリッタから反射されるビーム
１８２と、ビームスプリッタ１７６を通過して伝達され
るビーム１８４に分割される。ビーム１８２及び１８４
は、元の第２の波長のビーム１２０と同じ波長を有する
が強度は半分しかない。

【００４０】ビームスプリッタ１７６は、入射ビームの
強度の半分が伝達され他の半分が反射されるように構成
された、部分的に透明な金属性のフィルム、または、多
層の誘電性のフィルムである。そのようなビームスプリ
ッタは、当業者にとって周知であり、光学構成要素とし
てしばしば使用される。両方のビームを分割すること
は、ビーム分離のための比較的低コストの帯域フィルタ
の使用を可能にするので、電力損失の増加にもかかわら
ず有利である。

【００４１】ビームスプリッタ１７６を通過した伝達の
後に、第１の波長の光ビーム１８０と第２の波長の光ビ
ーム１８４は、鏡１８６によって第１の狭帯域フィルタ
１８８の上に反射される。第１の狭帯域フィルタ１８８
は、図９に示されたような伝達特性を有する。狭帯域フ
ィルタは、或る波長の光ビームは阻止するが、他の波長
の光は伝達する材料から作られる。フィルタ１８８は、
第１の波長の光ビーム１８０を阻止する一方、第２の波
長の光ビーム１８４を伝達する。

【００４２】同様に、ビームスプリッタ１７６からの反
射の後に、第１の波長の光ビーム１７８と第２の波長の
光ビーム１８２は、第２の狭帯域フィルタ１９０の上に
向けられる。第２の狭帯域フィルタ１９０は、第１のフ
ィルタ１８８と反対の伝達特性を有する。フィルタの１
９０は、第２の波長の光ビーム１８２を阻止する一方、
第１の波長の光ビーム１７８を伝達する。

【００４３】次に、図４のプリンタ１００と同じ光路及
び光学構成要素に戻ると、第１の波長の光ビーム１７８
は、鏡１２８によって第１の感光体１３０の上に反射さ
れる一方、第２の波長の光ビーム１８４は、図９の鏡１
３２によって第２の感光体１３４の上の反射される。

【００４４】鏡の外で、ビームを反射するために、そし
て、光路長を調整するために図４のプリンタ１００と図
８のプリンタ１７５の区別は、図４の波長ビームセパレ
ータ１２４が、図８のビームスプリッタ１７６及び二つ
の狭帯域フィルタ１８８及び１９０と置き換えられ、そ
して、図８のプリンタ１７５の感光体の上のビームが、
アレイ１０２の要素によって放射された同じ強度のため
に、図４のプリンタ１００の感光体の上で同等のビーム
の半分の強度を有するようになることである。

【００４５】図１０のフルカラープリンター２００は、
四つの感光体を露光してワンパスフルカラー印刷を可能
にするために、垂直空洞表面放射レーザー（ＶＣＳＥ
Ｌ）の四つのリニアアレイのモノリシック構造２０２を
使用する。

【００４６】プリンタ２００のモノリシックアレイ構造
２０２は、アレイの各々の個別のＶＣＳＥＬから変調さ
れたビームを作り出すために、電子サブシステム（ＥＳ
Ｓ）２０４を通って処理され、駆動回路２０６によって
制御されたビデオ画像信号によって選択的にアドレスさ
れる。

【００４７】図１１のレーザーアレイ構造２０２は、モ
ノリシックアレイ２０２の中で整列され互いに平行に配
置された四つのリニアＶＣＳＥＬから成る。四つのリニ
アアレイの各々の中の個々のＶＣＳＥＬは、等しい中心
間間隔２１６で、個々のＶＣＳＥＬの間に配置される。
各々のリニアアレイの個々のＶＣＳＥＬは、他のリニア
アレイの個々のＶＣＳＥＬと、アレイの共通の直線方向
と直交する方向に整列される。図１０のプリンタ２００
においては、モノリシックアレイ構造２０２は、副走査
方向と直交した四つの平行な走査ラインを形成するよう
に整列される。好適な実施態様においては、モノリシッ
クレーザーアレイ構造は、結像レンズ２３４の光学軸に
関して副走査と主走査方向の両方に対称的に配置され
る。

【００４８】リニアアレイ２０８のＶＣＳＥＬ２１８
は、第１の波長で光を放射する。リニアアレイ２１０の
ＶＣＳＥＬ２２０は、第２の波長で光を放射する。リニ
アアレイ２１２のＶＣＳＥＬ２２２は、第３の波長で光
を放射する。リニアアレイ２１４のＶＣＳＥＬ２２４
は、第４の波長で光を放射する。波長の範囲は、感光体
の応答性に適合するように選択され、それらの接近は、
光学フィルタの選択性によって制限される。

【００４９】レーザーアレイ構造２０２は、各々が四つ
の異なった波長の一つで放射する、四つのリニアアレイ
のモノリシックコンビネーションである。

【００５０】四つのリニアアレイ２０８，２１０，２１
２、及び、２１４を備えたＶＣＳＥＬアレイ構造２０２
は、モノリシックダイオードレーザー、或いは、単一の
集積されたアレイ内に密接して配置された二つの非モノ
リシックレーザーサブアレイのいずれかとすることがで
きる。

【００５１】モノリシックアレイ構造２０２は、変調さ
れた第１の波長のビーム２２６、変調された第２の波長
のビーム２２８、変調された第３の波長のビーム２３
０、及び、変調された第４の波長のビーム２３２のリニ
アアレイを放射する。主光線のみが、示されている。

【００５２】ビーム２２６、２２８、２３０、及び、２
３２は、前に述べたように、結像レンズ２３４によって
集束され、アレイ２０２から発散する。第１の波長ビー
ムセパレータ２３６は、レーザビーム２２６、２２８、
２３０、及び、２３２を、それらが結像レンズ２３４を
通過した後で分離する。ビームセパレータ２３６は、図
１２に示されたものと類似した光学特性を有する波長選
択性多層フィルムである。

【００５３】第１の波長ビームセパレータ２３６は、第
１及び第２の波長ビーム２２６及び２３０を、第３及び
第４の波長ビーム２２８及び２３２から分離する。第１
及び第２の波長２２６及び２３０は、第１のビームセパ
レータ２３６を通過して伝達され、鏡２３８で反射して
第２の波長ビームセパレータ２４０へ入射する一方、第
３及び第４のビーム２２８及び２３２は、第１のビーム
セパレータ２３６で反射して第３の波長ビームセパレー
タ２４２へ入射する。

【００５４】第２及び第３の波長ビームセパレータ２４
０及び２４２は、図１２に示されたものと同様な光学特
性を有する波長選択性多層フィルムである。

【００５５】このように、第２のビームセパレータ２４
０は、第１の感光体２４４の上に第１の波長のビーム２
２６を反射することになる。ビームセパレータ２４０
は、第２の感光体２４８の上に、鏡２４６によって反射
される第２の波長のビーム２２８を伝達することにな
る。

【００５６】第３のビームセパレータ２４２は、第３の
感光体２５０の上に第３の波長のビーム２２８を反射す
ることになる。ビームセパレータ２４２は、第４の感光
体２５４の上に鏡２４２によって反射される第４の波長
のビーム２３２を伝達することになる。

【００５７】各々のレーザビームが画像情報で独立して
変調されるので、別々の潜像が各々の感光体に同時に印
刷される。前述されたように、これに続く帯電、現像、
及び、転写ステーションは当該技術分野で慣用のもので
ある。このように、装置２００は、各々の感光体の上の
画像が異なったシステム色に対応するフルカラー再生の
ために使うことができる。

【００５８】ビーム２２６、２２８、２３０、及び、２
３２の全てが実質的に同じ焦点平面からのものであり、
実質的に平行の光学軸を有するので、同様な寸法のビー
ムが第１の波長ビームセパレータ２３６へ入力される。
このように、各々のビームについて等しい光路長を維持
する問題は、第１の波長ビームセパレータ２３６から個
々の感光体への等しい光路長を維持するという一層簡単
な問題へ変えられる。実質的に、等しい光路長は、鏡２
３８、２４０、２４２、２４６、及び、２５２を適切に
配置することによって、個々の光路長調整することによ
り設定される。

【００５９】波長分離のためのビームスプリッタと二つ
の波長帯域フィルタは、最初の波長分離と、これに続く
二つの波長分離のために、カラー電子写真式ラインプリ
ンタにおいて使用することができる。しかしながら、結
果として生じている感光体の上のビームの強度は、いま
や、マルチプルレーザーアレイ光源からのビームの強度
の４分の１である。

【００６０】図１３のレーザーアレイ構造３００は、前
述したように、ＶＣＳＥＬアレイの二つのモノリシック
構造３０２及び３０４の非モノリシックコンビネーショ
ンである。各々のモノリシックアレイ構造は、異なった
波長で放射するＶＣＳＥＬの二つのリニアアレイを含
む。モノリシックアレイ構造３０２は、第１の波長で放
射するリニアＶＣＳＥＬアレイ３０６及び第２の波長で
放射するリニアＶＣＳＥＬアレイ３０８を有する。モノ
リシックアレイ構造３０４は、第３の波長で放射するリ
ニアＶＣＳＥＬアレイ３１０及び第４の波長で放射する
リニアＶＣＳＥＬアレイ３１２を有する。

【００６１】このように、図１３のレーザーアレイ構造
３００は、図１１のモノリシックアレイ構造２０２と同
様に、四つの異なった波長を放射する。この非モノリシ
ックコンビネーションの利点は、各々のモノリシックア
レイ構造３０２及び３０４は、二つの波長だけを放射す
ればよいことであり、これにより層の成長に関する要求
が緩和される。

【００６２】各々のアレイは異なった露光位置で結像さ
れるので、異なったモノリシックアレイ構造の上の隣接
しているアレイの間のサジタル方向の分離は、ＶＣＳＥ
Ｌ要素の間の接線方向に間隔より一層大きくすることが
できる。モノリシックサブアレイ構造の間のサジタル方
向の間隔は、各々のモノリシックサブアレイ構造の縁の
近くにリニアアレイを配置することによって最小にされ
る。しかしながら、四つの現像ステーションの上で走査
ライン整列を避けるために、異なったモノリシックサブ
アレイ構造の上にサジタル方向にアレイ要素を有するこ
とは、重要である。四つの画像が、紙か中間転写ベルト
へ連続的に転写されるので、異なったステーションの走
査ラインの正確な整列が要求される。モノリシックの二
重波長サブアレイ構造の非モノリシックコンビネーショ
ンは、全てのモノリシック構造の光源に対して好適であ
る。なぜなら、それは活性層が利得を提供しなければな
らない波長範囲を最小にし、成長したレーザー鏡が、各
々のモノリシック構造の各々のＶＣＳＥＬの中で高い反
射率を提供しなければならないからである。

【００６３】利得誘導型ＶＣＳＥＬは、実施態様のカラ
ー印刷用途によく適している。なぜなら、それらは本質
的に非点収差を示さないからである。これに加えて、屈
折率の波長依存性に起因する結像レンズの焦点距離の変
化は、（１）一つのアレイ或いはにグラスプレートを加
えることにより、或いは、（２）一つのアレイの個々の
要素に適切な回折レンズをモノリシック的に加えること
により、補正することができる。

【００６４】本発明の二つ或いは四つのＶＣＳＥＬアレ
イのモノリシック構造は、先行技術の二つの或いは四つ
の別々のＬＥＤプリントバーよりも製造するが安価であ
る。互いに正確に整列されなければならない先行技術の
四つの別々のＬＥＤプリントバーとは反対に、ＶＣＳＥ
Ｌアレイは、モノリシック構造の中に正確に整列され
る。

【００６５】二つ或いは四つのＶＣＳＥＬアレイのモノ
リシック構造は、カラー電子写真式プリンタのサイズ及
び全体の空間容積を大幅に減らす。また、マルチプルチ
ップのアセンブリが減らされるか、或いは、場合によっ
ては除かれるので、モノリシック光源アレイは費用効率
が良い。

【００６６】本発明の結像レンズは、レンズを補正する
ことにより、或いは、アレイにより放射されたビームに
ガラス板を挿入することにより、或いは、アレイの個々
の要素に適切な回折レンズを加えることにより、焦点距
離発散を補正することができる。先行技術のＲＯＳシス
テムの複雑で高価な光学系は、本発明の結像レンズに変
えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に従って形成された垂直空洞表面放射
レーザー（ＶＣＳＥＬ）のモノリシックリニアアレイを
備えた電子写真式プリンタの走査面の断面の概略図であ
る。

【図２】 本発明に従って形成された図１の垂直空洞表
面放射レーザー（ＶＣＳＥＬ）のモノリシックリニアア
レイを備えた電子写真式プリンタの走査面に対して交差
する面の断面の概略図である。

【図３】 本発明に従って形成された図１及び図２の電
子写真式プリンタの垂直空洞表面放射レーザー（ＶＣＳ
ＥＬ）のモノリシックリニアアレイの断面の側面概略図
である。

【図４】 本発明に従って形成された垂直表面放射のモ
ノリシックマルチプルリニアアレイ及び二つの感光体を
備えたハイライトカラー電子写真式プリンタの断面の側
面概略図である。

【図５】 本発明に従って形成された図４の垂直空洞表
面放射レーザー（ＶＣＳＥＬ）のモノリシックマルチプ
ルリニアアレイの断面の側面概略図である。

【図６】 （本発明の様々な実施態様において使用され
たような）波長ビームセパレータの反射／伝達特性を示
す。

【図７】 本発明に従って形成された垂直空洞表面放射
レーザー（ＶＣＳＥＬ）と一つの感光体を備えたハイラ
イトカラー電子写真式プリンタの別の実施態様の断面の
側面概略図である。

【図８】 本発明に従って形成された垂直空洞表面放射
レーザー（ＶＣＳＥＬ）と偏光ビームセパレータと二つ
の感光体を備えたハイライトカラー電子写真式プリンタ
の別の実施態様の断面の側面概略図である。

【図９】 図８のハイライトカラー電子写真式プリンタ
で使用されたような狭帯域フィルタの吸収／伝達特性を
示す。

【図１０】 本発明に従って形成された垂直表面放射の
モノリシックマルチプルリニアアレイ及び四つの感光体
を備えたフルカラー電子写真式プリンタの断面の側面の
概略図である。

【図１１】 本発明に従って形成された図１０の垂直空
洞表面放射レーザー（ＶＣＳＥＬ）のモノリシックマル
チプルリニアアレイの断面の側面概略図である。

【図１２】 図１０のフルカラー電子写真式プリンタの
波長ビームセパレータの反射／伝達特性を示す。

【図１３】 本発明に従って形成された垂直空洞表面放
射レーザー（ＶＣＳＥＬ）の二つのモノリシックマルチ
プルリニアアレイの非モノリシック構造コンビネーショ
ンの断面の側面概略図である。

【符号の説明】

１０ プリンタ １２ リニアアレイ １４ ＶＣＳＥＬ １６ 中心間間隔 １８ ビーム ２０ 結像レンズ系 ２２ 表面 ２４ 感光体 ２６ 走査ライン ２８ 画素 １００ ハイライトカラープリンタ １０２ モノリシック構造 １０４ 電子サブシステム １０６ 駆動回路 １０８，１１０ リニアＶＣＳＥＬアレイ １１２，１１６ ＶＣＳＥＬ １１４ 中心間間隔 １１８，１２０ ビーム １２２ 結像レンズ １２４ 波長ビームセパレータ １２６，１２８，１３２ 鏡 １３０，１３４ 感光体 １５０ ハイライトカラー電子写真式プリンタ １７５ プリンタ １７６ ビームスプリッタ １７８，１８０，１８２，１８４ ビーム １８６ 鏡 １８８，１９０ 狭帯域フィルタ ２００ フルカラープリンタ ２０２ モノリシックアレイ構造 ２０４ 電子サブシステム ２０６ 駆動回路 ２０８，２１０，２１２，２１４ リニアＶＣＳＥＬア
レイ ２１６ 中心間間隔 ２１８，２２０，２２２，２２４ ＶＣＳＥＬ ２２６，２２８，２３０，２３２ ビーム ２３４ 結像レンズ ２３６，２４０，２４２ 波長ビームセパレータ ２３８，２４６ 鏡 ２４４，２４８，２５０，２５４ 感光体 ３００ レーザーアレイ構造 ３０２，３０４ モノリシック構造 ３０６，３０８，３１０，３１２ リニアＶＣＳＥＬア
レイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ティボー・フィズリ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94022 ロスアルトスヒルズ トッドレー ン 26018

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１、第２、第３、及び、第４の感光体
   と、 第１の波長の第１の変調された光ビームを放射するため
   の第１のリニアレーザーアレイ、第２の波長の第２の変
   調された光ビームを放射するための第２のリニアレーザ
   ーアレイ、第３の波長の第３の変調された光ビームを放
   射するための第３のリニアレーザーアレイ、及び、第４
   の波長の第４の変調された光ビームを放射するための第
   ４のリニアレーザーアレイと、 前記第１、第２、第３、及び、第４の変調された光ビー
   ムを第１、第２、第３、及び、第４の感光体の上に結像
   するための結像レンズ手段と、 走査ライン全部を同時に露光するための前記第１の感光
   体への第１の変調された光ビーム、走査ライン全部を同
   時に露光するための前記第２の感光体への第２の変調さ
   れた光ビーム、走査ライン全部を同時に露光するための
   前記第３の感光体への第３の変調された光ビーム、及
   び、走査ライン全部を同時に露光するための前記第４の
   感光体への第４の変調された光ビームを分離するための
   波長分離手段とから成るフルカラー電子写真式ラインプ
   リンタ。