JPH10209574A - Multibeam light source device and manufacture thereof - Google Patents

Multibeam light source device and manufacture thereof

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JPH10209574A
JPH10209574A JP9010342A JP1034297A JPH10209574A JP H10209574 A JPH10209574 A JP H10209574A JP 9010342 A JP9010342 A JP 9010342A JP 1034297 A JP1034297 A JP 1034297A JP H10209574 A JPH10209574 A JP H10209574A
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JP
Japan
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light
laser
source device
light source
width
Prior art date
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Application number
JP9010342A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiya Omori
誠也 大森
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the deterioration in accuracy of light quantity detection by a method wherein the spread angle/emission axis of a plurality of laser beams is changed and the overlapping of the laser beams when simultaneously lighted is decreased. SOLUTION: The width b2 of the active layer on the backside of a multibeam semiconductor laser 12 is widened dissymmetrically wider than the width b1 of the active layer on the front side, the expansion angle of the laser beam directing to a light receiving part 14 is small, and emission axis is inclined to the direction of separation with each other. As a result, the overlap of the laser beams on the light receiving part 14 can be reduced or separated, and consequently, the accuracy of detection of light quantity of the laser beams when simultaneously lighted can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル複写機、
プリンタ或いはFax等の画像形成装置の光源に用いら
れるマルチビーム光源装置及びその製造方法に関するも
のである。
The present invention relates to a digital copying machine,
The present invention relates to a multi-beam light source device used as a light source of an image forming apparatus such as a printer or a fax, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、マルチビーム半導体レーザーを光
源として用いた画像形成装置において、複数のビームを
個別に光量制御する方法として、感光面側へ発光エリア
の前面から出射する前面光を検出する方法(特開平7−
9698号、特開昭63−144653号参照)と、感
光面と反対側へ発光エリア(活性層)の後面から出射す
る後面光を検出する方法(特開平2−42639号参
照)がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus using a multi-beam semiconductor laser as a light source, as a method of individually controlling the amount of light of a plurality of beams, a method of detecting front light emitted from the front of a light emitting area to a photosensitive surface side. (Japanese Patent Laid-Open No. 7-
No. 9698, JP-A-63-146553) and a method of detecting rear light emitted from the rear surface of the light-emitting area (active layer) to the side opposite to the photosensitive surface (see JP-A-2-42639).

【0003】前面光を検出する方法では、レーザーパッ
ケージ内部に分離レンズを用いたり、外部へ出射したレ
ーザービームを光学部品で分離する必要があるため、部
品点数が増加しコストアップの要因となっていた。ま
た、レーザービームを引き回す設計が必要なため、画像
形成装置が複雑化、大型化していた。さらに、レーザー
パッケージの内部や表面に光学部品を搭載するには、非
常に高精度のレンズ搭載技術が必要なため、レーザー作
成工程が煩雑になり、マルチビーム半導体レーザーが高
価なものとなっていた。
In the method of detecting the front light, it is necessary to use a separation lens inside the laser package or to separate the laser beam emitted to the outside by an optical component, so that the number of components increases and the cost increases. Was. Further, since a design for routing a laser beam is required, the image forming apparatus has become complicated and large. Furthermore, mounting optical components inside or on the surface of a laser package requires extremely high-precision lens mounting technology, which complicates the laser manufacturing process and makes multi-beam semiconductor lasers expensive. .

【0004】一方、後面光を検出する方法では、多数の
受光素子を持った受光部で直接レーザービームを検出す
ることで、画像形成装置に余分な光学部品を必要としな
いという利点が有る(特開昭57−78191号参
照)。
On the other hand, the method of detecting the rear surface light has the advantage that no extra optical components are required in the image forming apparatus by directly detecting the laser beam with a light receiving section having a large number of light receiving elements (particularly). See JP-A-57-78191).

【0005】しかし、マルチビーム半導体レーザーから
平行に出射されるレーザービームの間隔が100μm以
下になると、受光部でレーザービームがオーバーラップ
するため、光量の分離閾値が50%以上に増加し、個別
の光量検知精度が低下する。対応策として、受光部をで
きるだけ、マルチビーム半導体レーザーへ近接させる方
法が採用されている。これを、図6に示すマルチビーム
半導体レーザー50と受光部52の関係を示した概念図
で説明する。
However, when the interval between the laser beams emitted in parallel from the multi-beam semiconductor laser is less than 100 μm, the laser beams overlap at the light receiving section, so that the light amount separation threshold increases to 50% or more, and individual Light quantity detection accuracy is reduced. As a countermeasure, a method is adopted in which the light receiving unit is brought as close as possible to the multi-beam semiconductor laser. This will be described with reference to a conceptual diagram showing the relationship between the multi-beam semiconductor laser 50 and the light receiving unit 52 shown in FIG.

【0006】ここで、受光部52を従来よく用いられる
フォトダイオードを例に採ると、受光部52とマルチビ
ーム半導体レーザー50との距離Cは1mm程度必要と
なる。それは、外部リード部と受光部52とをワイヤー
で接合する際、ワイヤーの高さ(500μm)分と、大
きさが数100μmΦ程度のキャピラリ分の隙間がない
と接合できないからである。この距離Cを1mm程度に
すると、発光点間隔Dが約100μm以上ないと受光部
52で2つのレーザービームを分離することができな
い。
Here, taking the example of a photodiode commonly used as the light receiving section 52 as an example, the distance C between the light receiving section 52 and the multi-beam semiconductor laser 50 needs to be about 1 mm. This is because when bonding the external lead portion and the light receiving portion 52 with a wire, the bonding cannot be performed without a gap corresponding to the height of the wire (500 μm) and a capillary having a size of about several hundred μmΦ. If the distance C is set to about 1 mm, the light receiving section 52 cannot separate the two laser beams unless the light emitting point interval D is about 100 μm or more.

【0007】このため、図8に示すように、特別なレー
ザーヒートシンク54を用いて、外部リード部56と受
光部としてのエリアセンサ58を電気的に接合してい
る。また、エリアセンサ58をマルチビーム半導体レー
ザー50へ近接させる方法もある。
For this purpose, as shown in FIG. 8, a special laser heat sink 54 is used to electrically connect the external lead portion 56 to an area sensor 58 as a light receiving portion. Further, there is a method of bringing the area sensor 58 close to the multi-beam semiconductor laser 50.

【0008】しかし、レーザーヒートシンク54は、図
7に示すような従来タイプのレーザーヒートシンク60
と比較して構造が複雑になり、コストアップになる。ま
た、エリアセンサ58は、エリアセンサ58の最小画素
サイズ(6×8μm)の数倍の受光部ビーム径までし
か、マルチビーム半導体レーザー50へ近接させること
ができないため、エリアセンサ58の画素の大きさに応
じた制限条件があり、距離Cの下限が決まってしまう。
However, the laser heat sink 54 is a conventional type laser heat sink 60 as shown in FIG.
The structure becomes complicated and the cost increases as compared with. Further, since the area sensor 58 can approach the multi-beam semiconductor laser 50 only up to a light receiving part beam diameter several times the minimum pixel size (6 × 8 μm) of the area sensor 58, the pixel size of the area sensor 58 is small. There is a limiting condition according to the condition, and the lower limit of the distance C is determined.

【0009】さらに、受光部としてCCD等のエリアセ
ンサ/ラインセンサを用いると、CCDセンサ感度とレ
ーザー光量は一致しないため、CCD受光するまでにレ
ーザー光量レベルを10の5乗から7乗程度減少させる
必要がある。従って、受光部表面に光量減衰処理をした
特殊なものを用いなければならなく、従来使用されてき
た受光素子であるフォトダイオード52より高価なリニ
アセンサ/エリアセンサを、更に高額にする欠点を持っ
ている。
Further, when an area sensor / line sensor such as a CCD is used as the light receiving section, the sensitivity of the CCD sensor does not match the laser light amount, so that the laser light amount level is reduced by about 10 to the seventh power until the CCD receives light. There is a need. Therefore, it is necessary to use a special light-attenuated surface on the light-receiving portion, which has the disadvantage of making the linear sensor / area sensor, which is more expensive than the photodiode 52 used conventionally, more expensive. ing.

【0010】このような問題点に対応する為、フォトダ
イオードの様な安価な単一の受光部を用いて、レーザー
ビームに順次点灯させ、個別に光量制御を行う方法も実
施されている(特公昭63−42432)。
In order to cope with such a problem, a method has been practiced in which an inexpensive single light-receiving unit such as a photodiode is used to sequentially turn on a laser beam and individually control the amount of light. No. 63-42432.

【0011】しかし、この方法でも、レーザービームを
複数同時点灯した場合、隣接発光ビームからの熱伝達に
よるクロストークや電気的な漏洩の影響による、発光ビ
ームの光量変動をキャンセルする事ができない。しか
も、この現像はレーザービームの発光点間隔Dが近づけ
ば近づくほど顕著になる傾向を持っている。
However, even with this method, when a plurality of laser beams are turned on at the same time, it is not possible to cancel the light amount fluctuation of the light-emitting beam due to the influence of crosstalk or electric leakage due to heat transfer from the adjacent light-emitting beams. In addition, this development tends to become more remarkable as the distance D between the light emitting points of the laser beam is reduced.

【0012】従って、順次点灯して光量制御し、複数の
レーザービームを同時に点灯し画像形成する場合、複数
のレーザービーム間の感光体面上の電位レベルが変動
し、最終的にはプリント画像の濃度変動を発生する不具
合が避けられなかった。具体的には、複数のレーザービ
ームを連続点灯し主走査方向に対し斜め線を形成する
際、斜め線の段差部分に顕著な濃度低下ラインが発生す
る。
Therefore, when the image is formed by turning on a plurality of laser beams at the same time to control the light quantity and simultaneously turn on a plurality of laser beams, the potential level on the photosensitive member surface between the plurality of laser beams fluctuates, and finally the density of the printed image is changed. A problem that caused fluctuations was inevitable. Specifically, when a plurality of laser beams are continuously turned on to form an oblique line with respect to the main scanning direction, a remarkable density reduction line occurs at a step portion of the oblique line.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮して、光学部品や複雑なレーザーパッケージ構造を用
いず、レーザービームから出射される複数のレーザービ
ームの広がり角度や出射軸を変更することで、同時点灯
した場合のレーザービーム重なりを減少し、光量検知精
度低下を防ぎ、複数レーザービームの同時点灯時の熱伝
導によるクロストークや電気的漏洩により発生する濃度
変動をキャンセルすることを課題とする。
In view of the above facts, the present invention changes the spread angles and emission axes of a plurality of laser beams emitted from a laser beam without using an optical component or a complicated laser package structure. This reduces the overlap of laser beams when they are turned on at the same time, prevents the accuracy of light quantity detection from deteriorating, and cancels density fluctuations caused by crosstalk and electrical leakage due to heat conduction when multiple laser beams are turned on at the same time. And

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明では、マルチビー
ム半導体レーザーの発光エリアの前面側からレーザービ
ームが感光体へ出射され、発光エリアの後面側からレー
ザービームが受光部へ出射されるようになっている。
According to the present invention, a laser beam is emitted to the photoreceptor from the front side of the light emitting area of the multi-beam semiconductor laser, and the laser beam is emitted to the light receiving section from the rear side of the light emitting area. Has become.

【0015】この後面側の発光エリアの幅は、前面側の
発光エリアの幅より拡げられており、受光部へ向かうレ
ーザービームの広がり角度が小さくなっている。このた
め、受光部でのレーザービームの重なりを減少或いは分
離させることができるので、同時点灯時のレーザービー
ムの光量検知精度を向上させることができる。また、複
数レーザービームの同時点灯時の熱伝導によるクロスト
ークや電気的漏洩により発生する濃度変動をキャンセル
することができる。
The width of the light emitting area on the rear side is wider than the width of the light emitting area on the front side, and the spread angle of the laser beam toward the light receiving section is smaller. For this reason, the overlap of the laser beams in the light receiving section can be reduced or separated, so that the accuracy of detecting the light amount of the laser beams during simultaneous lighting can be improved. Further, it is possible to cancel the density fluctuation caused by crosstalk and electric leakage due to heat conduction at the time of simultaneous lighting of a plurality of laser beams.

【0016】また、前面側の発光エリアから出射される
レーザービームの出射軸に対して、後面側の発光エリア
の幅を非対称に拡げることで、後面側から出射されるレ
ーザービームの出射角度を互いに離間する方向へ傾ける
ことができる。このため、さらに、受光部でのレーザー
ビームの重なりを減少或いは分離させることができる。
The width of the light emitting area on the rear surface is asymmetrically widened with respect to the axis of emission of the laser beam emitted from the light emitting area on the front surface, so that the emission angles of the laser beams emitted from the rear surface are mutually different. It can be tilted in the direction away. For this reason, it is possible to further reduce or separate the overlap of the laser beams at the light receiving section.

【0017】また、本発明のマルチビーム半導体レーザ
ーは、発光エリアを規定するマスクパターンを変えるだ
けでよいので、安価に製造できる。
Further, the multi-beam semiconductor laser of the present invention can be manufactured at a low cost because only the mask pattern for defining the light emitting area needs to be changed.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図1には、本形態に係る光源装置
10が用いられた画像形成装置の概略構成が示されてい
る。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an image forming apparatus using a light source device 10 according to the present embodiment.

【0019】光源装置10は、レーザーパッケージ内部
にマルチビーム半導体レーザー12と受光部14を備え
ている。画像信号に応じて、マルチビーム半導体レーザ
ー12から前面光として出射された2つのレーザービー
ムは、ポリゴンミラー16の偏向面16Aで反射偏向さ
れ、結像光学系18を介して感光体20の上を光走査す
るようになっている。
The light source device 10 includes a multi-beam semiconductor laser 12 and a light receiving section 14 inside a laser package. In response to the image signal, the two laser beams emitted from the multi-beam semiconductor laser 12 as front light are reflected and deflected by the deflecting surface 16A of the polygon mirror 16, and pass on the photoreceptor 20 via the imaging optical system 18. Optical scanning is performed.

【0020】また、感光体20の上を光走査する前に、
ポリゴンミラー18で反射偏向されたビームの一部が、
ミラー22で反射されてSOSセンサー24に導光さ
れ、走査開始位置が検出される。
Before optical scanning on the photosensitive member 20,
Part of the beam reflected and deflected by the polygon mirror 18 is
The light is reflected by the mirror 22 and guided to the SOS sensor 24, and the scanning start position is detected.

【0021】このとき、複数のレーザービームで光走査
することによって、複数の走査線を同時に記録表示でき
るため、画像処理の高速化を図ることができる。
At this time, by performing optical scanning with a plurality of laser beams, a plurality of scanning lines can be simultaneously recorded and displayed, so that the speed of image processing can be increased.

【0022】次に、図2のレーザー発光状態を示す模式
図を用いてマルチビーム半導体レーザー12を説明す
る。
Next, the multi-beam semiconductor laser 12 will be described with reference to FIG.

【0023】このマルチビーム半導体レーザー12は、
横方向の屈折率光閉じ込め型ストライプ構造をもつもの
で、平行に配置された2つの活性層26の前面からは、
感光面側へ前面光が、活性層26の後面からは、基材2
8の上に分割して配置され光量を検知する2つの受光部
14へ後面光が出射される。
This multi-beam semiconductor laser 12
It has a lateral refractive index light confinement stripe structure, and from the front surface of two active layers 26 arranged in parallel,
Front light is applied to the photosensitive surface side, and the substrate 2
The rear surface light is emitted to two light receiving units 14 that are separately arranged on the upper surface 8 and detect the light amount.

【0024】ここで、理解を容易にするために、図6に
示す従来タイプのマルチビーム半導体レーザー50と比
較しながら説明する。
Here, in order to facilitate understanding, description will be made in comparison with a conventional multi-beam semiconductor laser 50 shown in FIG.

【0025】従来タイプのマルチビーム半導体レーザー
50は、前面光の水平方向広がり角度θf1(1/
2 )と後面光の水平方向広がり角度θb1(1/
2 )は同一になる。それは通常、マルチビーム半導体
レーザー50内部の光増幅エリアを規定する為の活性層
幅b1のストライプパターンが出射前後方向に平行かつ
前面と後面で共に一様の幅に形成されるからである。
The conventional multi-beam semiconductor laser 50 has a horizontal spread angle θf1 (1/1) of the front light.
e 2 ) and the horizontal spread angle θb1 (1 /
e 2 ) will be the same. This is because usually, a stripe pattern having an active layer width b1 for defining an optical amplification area inside the multi-beam semiconductor laser 50 is formed in parallel with the front and rear direction of emission and has a uniform width on both front and rear surfaces.

【0026】これにより、屈折率の異なるストライプが
一様に形成されているため、レーザー反射面で反射増幅
される光経路を最も安定化させる構造になり、発振波長
を1本に絞り込み、安定発光させる働きを持つ。この時
の活性層幅b(通常2μm程度)と出射前後の水平方向
広がり角度θbの関係は一般に(数式1)に示される関
係にある。 (数式1) θb=tan-1(λ/π/b) θb:レーザー後面出射光水平方向広がり角度(1/e
2 )、λ:波長 b:活性層幅(半導体レーザ「基礎と応用」培風館p1
18抜粋、編集) 正確には(数式1)の活性層幅bはマルチビーム半導体
レーザー端面近傍外側出射のビーム半値になるが、マル
チビーム半導体レーザー端面近傍外側出射のビーム半値
幅と活性層幅bはほぼ同一になるため、活性層幅bで
(数式1)の関係を代用する事ができる。従って、ビー
ム広がり角度θbは活性層幅bに反比例する関係にな
る。
Thus, since the stripes having different refractive indexes are formed uniformly, the structure for stabilizing the light path reflected and amplified by the laser reflecting surface is most stabilized. Has the function of causing. At this time, the relationship between the active layer width b (usually about 2 μm) and the horizontal spread angle θb before and after the emission is generally represented by the following equation (1). (Equation 1) θb = tan −1 (λ / π / b) θb: Horizontal spread angle of the laser rear surface emitted light (1 / e)
2 ), λ: wavelength b: active layer width (Semiconductor laser “Basic and applied” Baifukan p1
18 Excerpt, edited) To be precise, the active layer width b in (Equation 1) is the half beam value of the beam emitted outside near the end face of the multi-beam semiconductor laser. Are substantially the same, so that the relationship of (Equation 1) can be substituted for the active layer width b. Therefore, the beam divergence angle θb has a relationship inversely proportional to the active layer width b.

【0027】また、非点収差aとはレーザービームを外
から観測した場合、波面の曲率半径からビーム焦点を観
測すると、レーザー内部に焦点がある様に見える現象
で、レーザー端部からの焦点距離に対応している。一般
にどの種類の半導体レーザーでも、非点収差は存在す
る。それは、垂直方向と水平方向の2種類になる。垂直
方向はヘテロ構造の厚さ約0.1μmの強い屈折率導波
を採用している。また、水平方向は、ストライプ幅(活
性層幅)約2μm程度になり、(数式1)に従い、垂直
方向の方が水平方向広がり角度より広く、非点収差は逆
の関係になる。
Also, astigmatism a is a phenomenon in which when a laser beam is observed from the outside, when the beam focal point is observed from the radius of curvature of the wavefront, it appears that the laser beam has a focal point inside the laser. It corresponds to. Generally, any type of semiconductor laser has astigmatism. There are two types, vertical and horizontal. In the vertical direction, a strong refractive index waveguide having a heterostructure thickness of about 0.1 μm is employed. In the horizontal direction, the stripe width (active layer width) is about 2 μm. According to (Equation 1), the vertical direction is wider than the horizontal spread angle, and the astigmatism has the opposite relationship.

【0028】このようなレーザービームを個別に分離受
光するには、マルチビーム半導体レーザー50と受光部
52との距離Cと発光点間隔Dとが、以下に示す(数式
2)の関係を満たす必要がある。 (数式2) D/(C+a)=2tan(θb÷2) D:発光点間隔、C:レーザー端面と受光部との距離、
a:非点収差 しかしながら、従来技術の欄で説明したように、従来の
レーザーパッケージ構造ではレーザー端面から受光部ま
での距離Cを1.0mm以下にすることは製造上困難で
あり、また、(数式2)より距離Cを1.0mmとして
も、発光点間隔Dは0.122mm以上必要になる。
In order to separate and receive such laser beams individually, the distance C between the multi-beam semiconductor laser 50 and the light receiving section 52 and the light emitting point interval D must satisfy the following relationship (Equation 2). There is. (Equation 2) D / (C + a) = 2 tan (θb ÷ 2) D: interval between light emitting points, C: distance between laser end face and light receiving section,
a: Astigmatism However, as described in the section of the related art, it is difficult to reduce the distance C from the laser end face to the light receiving portion to 1.0 mm or less in the conventional laser package structure. According to Equation 2), even if the distance C is set to 1.0 mm, the light emitting point interval D needs to be 0.122 mm or more.

【0029】すなわち、従来のマルチビーム半導体レー
ザー50では、複数のレーザービームを個別に受光部5
2で受光することは、物理的に不可能である。
That is, in the conventional multi-beam semiconductor laser 50, a plurality of laser beams are individually received by the light receiving section 5.
2 is physically impossible.

【0030】そこで、本形態のマルチビーム半導体レー
ザー12では、(数式1)の関係に着目し、図2に示す
ように、後面光の活性層幅b2を広くすることにより、
後面光の水平方向の広がり角度θb2を絞っている。な
お、活性層幅b2には制限範囲があり、実験では、5μ
m程度にすると光量変動の少ない横モード発振波長のマ
ルチビーム半導体レーザーを実現できる。
Therefore, in the multi-beam semiconductor laser 12 of the present embodiment, by focusing on the relationship of (Equation 1), as shown in FIG. 2, by increasing the active layer width b2 of the rear surface light,
The horizontal spread angle θb2 of the rear light is reduced. Note that the active layer width b2 has a limited range.
When the distance is about m, it is possible to realize a multi-beam semiconductor laser having a transverse mode oscillation wavelength with little light quantity fluctuation.

【0031】ここで、一例として、活性層幅b2を5μ
mにした時の水平方向広がり角度θb2と発光点間隔D
とを算出してみる。θb2は(数式1)より3°程度に
なり、発光点間隔Dは(数式2)より50μm程度にな
り、距離Cを1mmとしても、受光部14で分離受光す
る事ができる。
Here, as an example, the active layer width b2 is set to 5 μm.
m and the light emitting point interval D
And try to calculate. θb2 is about 3 ° from (Equation 1), the light emitting point interval D is about 50 μm from (Equation 2), and the light receiving unit 14 can separate and receive light even when the distance C is 1 mm.

【0032】また、後面側の活性層幅b2を広げるだけ
ではなく、前面光の出射軸L1に対して非対称に広げる
ようにストライプのパターンを斜めにすることにより、
後面光の出射軸L2の傾きが前面光の出射軸L1に対し
てθs傾く。これは、ストライプパターンと平行な出射
軸L1にでる波面と斜め方向に導波される波面の合成波
として、ストライプパターン出射軸に角度θs傾斜して
レーザービームが出力されるからである。これにより、
発光点間隔Dをさらに近接させても、受光部14で重な
りのない状態でレーザービームを分離受光することがで
きる。
Further, by not only widening the width b2 of the active layer on the rear surface side but also obliquely forming the stripe pattern so as to asymmetrically expand with respect to the emission axis L1 of the front surface light,
The inclination of the emission axis L2 of the rear light is inclined by θs with respect to the emission axis L1 of the front light. This is because the laser beam is output as a composite wave of the wavefront emerging from the emission axis L1 parallel to the stripe pattern and the wavefront guided obliquely at an angle θs to the stripe pattern emission axis. This allows
Even when the light emitting point interval D is further reduced, the laser beam can be separated and received by the light receiving unit 14 without overlapping.

【0033】このように、本形態の光源装置10で用い
られるマルチビーム半導体レーザー12はストライプ活
性層幅構造パターンを変更するだけでよいので、煩雑な
光学装置を用いないため、製造コストの削減を図ること
ができる。また、後面出射ビーム間の重なりが減少し、
あるいは完全に分離されるので、分離した受光部14で
レーザービーム毎に精度の高い光量検知が可能になる。
さらに、レーザービームを複数同時点灯しても、隣接発
光ビームからの熱伝導や電気的漏洩による光量変動をキ
ャンセルする事ができ、画像の濃度変動を抑えることが
できる。また、マルチビーム半導体レーザー12と受光
部14の距離Cを近接させる必要がないので、従来型の
レーザーパッケージ構造(図7参照)で、100μm以
下の近接した発光点間隔Dのマルチビーム半導体レーザ
ーまで対応する事ができる。
As described above, the multi-beam semiconductor laser 12 used in the light source device 10 of the present embodiment only needs to change the pattern of the stripe active layer width structure. Can be planned. Also, the overlap between the rear exit beams is reduced,
Alternatively, since the light is completely separated, the separated light receiving unit 14 can detect the amount of light with high accuracy for each laser beam.
Furthermore, even if a plurality of laser beams are simultaneously turned on, it is possible to cancel the fluctuation in the amount of light due to heat conduction or electric leakage from the adjacent light-emitting beams, and to suppress the fluctuation in image density. Further, since it is not necessary to make the distance C between the multi-beam semiconductor laser 12 and the light receiving section 14 close to each other, the conventional laser package structure (see FIG. Can respond.

【0034】なお、上述した例では、一部斜めストライ
プ構造パターンを用いているが、図3に示すマルチビー
ム半導体レーザー13のように、一部方形状ストライプ
構造パターンを用いても、同様の効果が得られる。
In the above-described example, a partially oblique stripe structure pattern is used. However, similar effects can be obtained by using a partially square stripe structure pattern like the multi-beam semiconductor laser 13 shown in FIG. Is obtained.

【0035】次に、本発明のマルチビーム半導体レーザ
ーの製造方法を説明する。本発明のマルチビーム半導体
レーザーの製造方法では、通常のマルチビーム半導体レ
ーザーの製造プロセスに追加する工程は発生しない。変
更する部分は平行に並んだ2μmほどの活性層幅の発光
領域を規定する遮光マスクパターンを、図6に示すよう
な、マスクパターンに変更する事である。但し、この
際、活性層幅b2には、横マルチモードの同時発生の光
量変動抑制のため、5μm以下にする必要がある。
Next, a method for manufacturing a multi-beam semiconductor laser according to the present invention will be described. In the method for manufacturing a multi-beam semiconductor laser according to the present invention, no step is added to the normal multi-beam semiconductor laser manufacturing process. The portion to be changed is to change the light-shielding mask pattern defining the light emitting region having an active layer width of about 2 μm arranged in parallel to a mask pattern as shown in FIG. However, at this time, the active layer width b2 needs to be 5 μm or less in order to suppress the fluctuation of the light amount at the same time in the horizontal multi-mode.

【0036】変更マスクパターンにより、活性層幅を規
定するプロセス方法により2種類ある。
There are two types depending on the process method for defining the active layer width by the changed mask pattern.

【0037】一つは、Si等の不純物拡散を用いて活性
層幅を規定するプロセス方法で、n−GaAs基板上に
連続成長形成するn−AlGaAsコンファイメント層
/n−AlGaAsクラッド層/AlGaAs活性層
(多重量子井戸型構造を含む)/p−AlGaAsクラ
ッド層/pAlGaAsコンファイメント層を形成し、
Cap層/SiN層を形成した後に、本形態に見られる
活性層幅を規定する変更マスクパターンを採用しSiN
パターンを形成する。この際、SiN層はその上層に形
成するアモルファスSi層のSi不純物拡散の障壁とな
るので、ネガパターンの遮光マスクを用いる必要があ
る。その後、遮光マスクとフォトリソエッチングにより
SiN不純物拡散障壁パターンを形成し、アモルファス
Siを形成し、800℃程度のAs雰囲気で熱処理する
事により、図6のような活性層パターンが形成される。
One is a process method for defining the width of the active layer using the diffusion of impurities such as Si. An n-AlGaAs con? Guration layer / n-AlGaAs clad layer / AlGaAs formed by continuous growth on an n-GaAs substrate. Forming an active layer (including a multiple quantum well structure) / p-AlGaAs cladding layer / pAlGaAs con? Guration layer;
After the formation of the Cap layer / SiN layer, a modified mask pattern for defining the active layer width seen in the present embodiment is adopted to form the SiN layer.
Form a pattern. At this time, since the SiN layer serves as a barrier for diffusion of Si impurities in the amorphous Si layer formed thereon, it is necessary to use a light-shielding mask having a negative pattern. Thereafter, an SiN impurity diffusion barrier pattern is formed by a light-shielding mask and photolithographic etching, amorphous Si is formed, and heat treatment is performed in an As atmosphere at about 800 ° C. to form an active layer pattern as shown in FIG.

【0038】もう一つは、n−GaAs基板上に連続成
長形成するn−AlGaAsコンペンセント層/n−A
lGaAsクラッド層/AlGaAs活性層(多重量子
井戸型構造を含む)/p−AlGaAsクラッド層/p
AlGaAsコンペンセント層が終了した段階で、ポジ
パターンの遮光マスクを使用し、pAlGaAsコンペ
ンセント層をケミカルエッチングする事で、図6のよう
な活性層パターンのメサ型のリッジ部分が形成される。
その後、リッジ埋め込み層を形成する。
The other is an n-AlGaAs compensating layer / n-A continuously formed on an n-GaAs substrate.
lGaAs cladding layer / AlGaAs active layer (including multiple quantum well structure) / p-AlGaAs cladding layer / p
When the AlGaAs compensated layer is completed, the pAlGaAs compensated layer is chemically etched using a positive pattern light-shielding mask to form a mesa-shaped ridge portion of the active layer pattern as shown in FIG.
After that, a ridge buried layer is formed.

【0039】以上の2つの方法で形成された各々のマル
チビーム半導体レーザーは、以後同一の処理が行われ
る。それは、p電極層形成、p電極分離パターン形成/
活性層分断工程を経て、ポリッシング/n電極形成/基
板分割/反射膜形成を経て、チップ分割をし、本発明の
マルチビーム半導体レーザーのチップが形成される。
Each of the multi-beam semiconductor lasers formed by the above two methods is subjected to the same processing thereafter. That is, p electrode layer formation, p electrode separation pattern formation /
After the active layer cutting step, the chip is divided by polishing / n-electrode formation / substrate division / reflection film formation, and the chip of the multi-beam semiconductor laser of the present invention is formed.

【0040】そして、ヒートシンク上にマルチビーム半
導体レーザーを搭載し、ワイヤーで電気的に接続する。
最後にレーザーパッケージを組立てれば、光源装置10
が完成する。
Then, the multi-beam semiconductor laser is mounted on the heat sink and is electrically connected by wires.
Finally, if the laser package is assembled, the light source device 10
Is completed.

【0041】次に、受光部の製造方法を説明する。分割
された受光部14は、通常のフォトダイオードを形成す
る方法に1つ工程を追加する事で実現できる。先ず初め
に、通常のSi基板にn層、i層、p層を積層形成す
る、その後、新たにフォトリソ工程とケミカルエッチン
グにより所望の分割数に見合う数だけ、溝をほり、掘っ
た表面を絶縁するため酸化処理を行う。溝の深さはSi
層に到達する深さとする。その後所定のパターン通りに
p/n層上に電極を着膜し、フォトリソエッチングによ
り、外付電極パターンを形成する。最後に表面の反射防
止層を形成し、分割された受光部14が完成する。
Next, a method of manufacturing the light receiving section will be described. The divided light receiving unit 14 can be realized by adding one step to a method of forming a normal photodiode. First, an n-layer, an i-layer, and a p-layer are formed on a normal Si substrate, and then a new photolithography process and chemical etching are performed to cut out the grooves by a number corresponding to the desired number of divisions and to insulate the dug surface. An oxidation treatment is performed to achieve this. The groove depth is Si
It is the depth that reaches the layer. Thereafter, an electrode is deposited on the p / n layer according to a predetermined pattern, and an external electrode pattern is formed by photolithographic etching. Finally, an anti-reflection layer on the surface is formed, and the divided light receiving unit 14 is completed.

【0042】次に、本光源を用いた光量制御方法を説明
する。この光量制御方法は、基本的にシングルビームの
光量制御と同じだが、複数のレーザービーム毎にそれぞ
れ1対1に対応する制御部を持っている点で異なる。以
下、図4のブロック図を参照して簡単に説明する。
Next, a light amount control method using the present light source will be described. This light amount control method is basically the same as the single beam light amount control, except that a plurality of laser beams have control units corresponding to each other on a one-to-one basis. Hereinafter, a brief description will be given with reference to the block diagram of FIG.

【0043】マルチビーム半導体レーザー12から個別
に分離された後面光はそれぞれ分割した受光部14で個
別に電流に変換され、それぞれ個別のサンプルホールド
回路に電圧として変換される。
The rear surface light individually separated from the multi-beam semiconductor laser 12 is individually converted into a current by the divided light receiving unit 14 and converted into a voltage by a separate sample and hold circuit.

【0044】一旦、サンプルホールドに蓄えられた電圧
は、所望の電圧と比較し、所定の電圧範囲なら、それぞ
れの発光エリアに所望の駆動電流を流し、レーザービー
ムを発光させ感光体に照射する。また、それぞれのサン
プルホールド電圧が所定の電圧範囲にはいっていなけれ
ば、一旦レーザー駆動電流を増加させ、再び個別の分割
された受光部14でそれぞれの光量を検知し、所定の電
圧範囲になるまで繰り返すフィードバックループを形成
する。
The voltage once stored in the sample hold is compared with a desired voltage. If the voltage is within a predetermined voltage range, a desired drive current is applied to each light emitting area to emit a laser beam and irradiate the photosensitive member. If the respective sample-and-hold voltages are not within the predetermined voltage range, the laser drive current is once increased, and the respective divided light-receiving units 14 detect the respective light amounts again until the respective sample-hold voltages fall within the predetermined voltage range. Form a repeating feedback loop.

【0045】これは通常Auto Power Con
torol(APC)動作と呼ばれ、サンプルホールド
と電圧比較部以外のレーザー駆動電流発生部分はIC化
された専用ドライバを用いる。又、この光量制御のタイ
ミングは、画像エリアの外で実施している(例えば、1
枚目の紙プリントする前や2枚目の紙をプリントする
前、更に、画像1ラインを点灯する前後に画像ラインエ
リア外の、ビーム点灯以外の時間を利用する)。
This is usually Auto Power Con
This is called a trol (APC) operation, and a dedicated driver made into an IC is used for a laser drive current generation portion other than the sample hold and voltage comparison unit. The timing of the light amount control is performed outside the image area (for example, 1
(Before printing the first sheet of paper, before printing the second sheet of paper, and before and after lighting one line of the image, use the time outside the image line area other than the beam lighting).

【0046】なお、図5のブロック図に示すように、1
つの個別信号比較手段40をレーザービームの数に対応
させて増加しても構わない。この方法を取れば、所望値
1、2の様にライン間の基準電圧が変わるような、ライ
ン間同時点灯光量強度変調方式等の場合でも、同時点灯
及び単独点灯の各々について光量制御が可能となる。ま
た、本形態では、レーザービームが2つの場合で説明し
たが、2つ以上でも同様な光源装置を構成でき、別個に
光量制御することができることは無論である。
As shown in the block diagram of FIG.
The number of the individual signal comparing means 40 may be increased in accordance with the number of laser beams. By adopting this method, even in the case of the inter-line simultaneous lighting light intensity modulation method or the like in which the reference voltage between the lines changes like the desired values 1 and 2, the light amount can be controlled for each of the simultaneous lighting and the single lighting. Become. Further, in the present embodiment, the case where there are two laser beams has been described. However, it is a matter of course that the same light source device can be configured with two or more laser beams and the light amount can be separately controlled.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明は上記構成としたので、マルチビ
ーム半導体レーザーから出射されるレーザービームの光
量を余分な光学部品を用いずに、また、レーザービーム
の発光点間隔が近接していても、個別に光量検知する事
が可能になる。このため、従来不可能であった同時点灯
時の隣接からの熱伝導や電気的漏洩による光量変動キャ
ンセルする事ができ、かつ安価でシンプルな構造にする
ことができる。
Since the present invention has the above-described structure, the light amount of the laser beam emitted from the multi-beam semiconductor laser can be reduced without using extra optical parts, and even when the light emitting point intervals of the laser beam are close to each other. , It is possible to individually detect the amount of light. For this reason, it is possible to cancel the fluctuation of the light amount due to heat conduction or electric leakage from the adjacent at the time of simultaneous lighting, which was impossible in the related art, and it is possible to provide an inexpensive and simple structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本形態に係るマルチビーム光源装置が用いられ
た画像形成装置の概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of an image forming apparatus using a multi-beam light source device according to an embodiment.

【図2】本形態に係るマルチビーム光源装置の出射光模
式図である。
FIG. 2 is a schematic view of emitted light of the multi-beam light source device according to the embodiment.

【図3】変形例に係るマルチビーム光源装置の出射光模
式図である。
FIG. 3 is a schematic view of emitted light of a multi-beam light source device according to a modification.

【図4】本形態に係るマルチビーム光源装置の制御方法
を示したブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a control method of the multi-beam light source device according to the embodiment.

【図5】本形態に係るマルチビーム光源装置の制御方法
の他の例を示したブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing another example of the control method of the multi-beam light source device according to the embodiment.

【図6】従来のマルチビーム光源装置の出射光模式図で
ある。
FIG. 6 is a schematic view of light emitted from a conventional multi-beam light source device.

【図7】通常のマルチビーム半導体レーザーのパッケー
ジ構造を示した構造図である。
FIG. 7 is a structural diagram showing a package structure of a general multi-beam semiconductor laser.

【図8】エリアセンサを用いたマルチビーム半導体レー
ザーのパッケージ構造を示した構造図である。
FIG. 8 is a structural diagram showing a package structure of a multi-beam semiconductor laser using an area sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 マルチビーム半導体レーザー 14 受光部 26 活性層(発光エリア) 12 Multi-beam semiconductor laser 14 Light receiving part 26 Active layer (light emitting area)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の発光エリアの前面側から感光体
へ、後面側から受光部へ、平行にレーザービームを出射
するマルチビーム半導体レーザーを備えたマルチビーム
光源装置において、 後面側の発光エリアの幅を前面側の発光エリアの幅より
拡げたことを特徴とするマルチビーム光源装置。
1. A multi-beam light source device comprising a multi-beam semiconductor laser that emits a laser beam in parallel from a front side of a plurality of light emitting areas to a photoreceptor and from a rear side to a light receiving unit. A multi-beam light source device, wherein the width is wider than the width of the light emitting area on the front side.
【請求項2】 複数の発光エリアの前面側から感光体
へ、後面側から受光部へ、平行にレーザービームを出射
するマルチビーム半導体レーザーを備えたマルチビーム
光源装置において、 前面側の発光エリアから出射されるレーザービームの出
射軸に対して、後面側の発光エリアの幅を非対称に拡げ
たことを特徴とするマルチビーム光源装置。
2. A multi-beam light source device comprising a multi-beam semiconductor laser that emits a laser beam in parallel from a front side of a plurality of light emitting areas to a photoconductor and from a rear side to a light receiving unit. A multi-beam light source device characterized in that the width of the light emitting area on the rear surface side is asymmetrically widened with respect to the emission axis of the emitted laser beam.
【請求項3】 請求項1に記載のマルチビーム光源装置
の製造方法において、 マスキングによるエッチング或いはSi不純物拡散を用
いて、後面側の発光エリアの幅を拡げるマスクパターン
に変更することを特徴とするマルチビーム光源装置の製
造方法。
3. The method for manufacturing a multi-beam light source device according to claim 1, wherein the mask pattern is changed to a mask pattern for enlarging the width of the light emitting area on the rear surface side by etching by masking or diffusion of Si impurities. A method for manufacturing a multi-beam light source device.
【請求項4】 請求項2に記載のマルチビーム光源装置
の製造方法において、 マスキングによるエッチング或いはSi不純物拡散を用
いて、前面側の発光エリアから出射されるレーザービー
ムの出射軸に対して、後面側の発光エリアの幅を非対称
に拡げるマスクパターンに変更することを特徴とするマ
ルチビーム光源装置の製造方法。
4. The method for manufacturing a multi-beam light source device according to claim 2, wherein the etching is performed by masking or the diffusion of Si impurities is used, and the rear surface of the laser beam is emitted from the light emitting area on the front surface. Characterized in that the width of the light emitting area on the side is changed to a mask pattern that expands asymmetrically.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017183690A (en) * 2016-03-28 2017-10-05 株式会社リコー Wavelength estimation device, light source device, image display device, object device, wavelength estimation method, and light source control method

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JP2017183690A (en) * 2016-03-28 2017-10-05 株式会社リコー Wavelength estimation device, light source device, image display device, object device, wavelength estimation method, and light source control method

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