表面发射激光器阵列，光学扫描设备和成像设备的制作方法

专利名称：表面发射激光器阵列，光学扫描设备和成像设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及其中表面发射激光元件按照二维形式布置的表面发射 激光器阵列、包括该表面发射激光器阵列的光学扫描装置以及包括该 表面发光激光阵列的成像设备。
背景技术：
在电摄影成像中，广泛采用利用了激光束的成像方法以便获得高密度 图像质量。在电摄影成像中，通常所采用的在感光鼓上形成电摄影潜像的 方法在于，在感光鼓转动(副扫描)的同时通过从多面镜输出的激光束沿着
'在该电摄影;像中:要求高速形成高密度图像。如果为了进行高密度 成像而将图像分辨率加倍，则主扫描所需的时间和副扫描所需的时间也必 须加倍，从而输出重构图像所需的总时间将是以前的四倍。因此，为了进
行高密度成像，也需要提高图像输出速度。
作为可想得到的提高图像输出速度的方法，可以考虑采用具有更高输 出水平的激光束、采用多个激光束以及采用具有更高光敏度的光导体。尤 其是，在高速成像设备中， 一般采用输出多个激光束的多光束光源。在其
中同时使用"n"个激光束的情况中在光导体上形成潜像的面积是在其中 采用单个激光束的情况中的面积的"n"倍，并且也可以使成像所需的时 间减少至1/n。
日本特许公开专利申请No.ll-340570披露了一种光电转换器件，它包 括布置在基板上的多个光电转换部分。日本特许公开专利申请No.ll-354888披露了一种半导体发光器件，它包括布置在基板上的多个发光部 分。这些器件中的每一个具有一维布置，其中端面发射半导体激光器沿着 一个方向布置。在这些情况中，如果激光束的数量增加，则功率消耗变 大，并且需要布置用于冷却这些激光器的冷却系统。实际上，从成本上看 这对于采用了四个激光束或八个激光束的装置是限制。另一方面，由于近年来已经进行了积极的研究，所以能够很容易将表 面发射激光器以二维的方式集成在基板上。表面发射激光器的功耗小于端 面发射激光器的功耗，并且有利的是许多表面发射激光器可以按照二维的 方式布置。
曰本特许公开专利申请No.2005-274755披露了 一种包括曝光单元的成 像设备，该曝光单元使得电摄影光导体的充电表面曝露于激光，从而在光 导体上形成静电潜像。该曝光单元具有表面发射激光器阵列，并且为多光 束类型，其中通过三个或多个光束对光导体表面进行扫描以在光导体上形 成静电潜像。
日本特许公开专利申请No.2005-234510披露了一种光学扫描装置，它 包括用于发射多个光束以照射光导体的被扫描表面的多个光源(主光源，副 光源)以及用于驱动所述多个光源的光源驱动单元。该光学扫描装置通过使 用光源驱动单元来控制从这些光源输出的光束在光导体的被扫描表面上沿 着副扫描方向的光量分布。为此，在不改变来自两个光源(主光源、副光 源)的总光量并且不会使得来自副光源的光量超过来自主光源的光量的情 况下改变在主光源和副光源之间的光量比例。
日本特许公开专利申请No.2001-272615披露了 一种包括有光偏转器的 光学扫描装置，该光偏转器使得从光源单元发射出的多个光束偏转以通过 偏转的光束对光导体的被扫描表面进行扫描。通过使得被扫描表面沿着与 主扫描方向垂直的副扫描方向相对于偏转器移动来对光导体的被扫描表面 进行副扫描。在光源单元中，发光点以二维的方式布置并且沿着主扫描方 向或副扫描方向在相同平面上转动预定角度，从而由这些光束形成的相应 扫描线在被扫描表面上等间距布置。
根据现有技术的该表面发射激光器阵列存在这样的问题，如果在两个 发光部分之间的间距缩短，则由于在其他发光部分中产生的热量影响，激 光器输出性能会降低或者可靠性下降。
发明概述
在本发明的一个方面中，本发明提供了 一种改进的表面发射激光器阵 列，其中消除了上述问题。
在本发明的一个方面中，本发明提供了一种表面发射激光器阵列，它能够在不增大尺寸的情况下降低在其他发光部分中产生出的热量的影响。
在本发明的一个方面中，本发明提供了一种光学扫描装置，它包括上述表面发射激光器阵列并且能够以高密度高速扫描光导体表面。
在本发明的一个方面中，本发明提供了一种成像设备，它包括上述表面发射激光器阵列并且能够高速形成高密度图像。
在解决或减轻了上述问题中的一个或多个的本发明实施方式中，本发明提供了 一种表面发射激光器阵列，它包括有以具有两个正交方向的二维方式布置的多个发光部分，其中在多个发光部分垂直投射在与所述两个正交方向中的一个方向平行的虚拟线上时，沿着该虚拟线在多个发光部分中的两个之间的间距等于预定数值的整数倍，其中所述多个发光部分包括第一发光部分、沿着虚拟线与第 一发光部分相邻的第二发光部分以及沿着虛拟线与第二发光部分相邻的第三发光部分，并且沿着两个正交方向中的一个方向在第一和第二发光部分之间的间距与在第二和第三发光部分之间的间距不同。
在本发明中，在多个发光部分中的两个之间的间距指的是在这两个发光部分之间沿着所述两个正交方向中的一个方向的中心距。本发明的表面发射激光器阵列能够选择地增大在位于可能受到来自其他发光部分的热量影响的区域中的两个发光部分之间的间距。本发明的表面发射激光器阵列能够降低在其他发光部分中产生出的热量的影响，并且不必增大尺寸，以避免由于热量影响而导致激光器输出性能下降。
在解决或减少了上述问题中的一个或多个的本发明实施方式中，本发
明提供了一种光学扫描装置，它包括包括有上述表面发射激光器阵列的
描方向；偏转单元，用来使得由光源单元发射出的多个激光束偏转；以及扫描光学系统，用于将从偏转单元输出的激光束聚集在光导体的被扫描表面上。本发明的光学扫描装置包括上述表面发射激光器阵列，并且可以用高密度高速扫描光导体表面。
在解决或减少了上述问题中的一个或多个的本发明实施方式中，本发明提供了一种成像设备，它包括有上述光学扫描装置和光导体，其中所述光学扫描装置通过从光学扫描装置输出的激光束扫描光导体表面，从而根据激光束的图像信息在光导体表面上形成图像。本发明的成像设备包括上述光学扫描装置，并且可以高速形成高密度图像。
在解决或减少了上述问题中的一个或多个的本发明实施方式中，本发 明提供了一种成像设备，它包括有上述表面发射激光器阵列，其中所述表 面发射激光器阵列设置成光学写入单元的一部分，该光学写入单元在向光 导体写入图像信息时向光导体输出激光束。本发明的成像设备包括上述表 面发射激光器阵列，并且可以高速形成高密度图像。
通过结合附图阅读下面详细说明将理解本发明的其他目的、特征和优点。


图1为示意图，显示出在本发明实施方式中的激光打印机的结构。
图2为示意图，显示出设在图1的激光打印机中的光学扫描装置 的结构。
图3为示意图，显示出在设在图2的光学扫描装置中的光源中的 表面发射激光器阵列的结构。
图4为示意图，显示出在设在图2的光学扫描装置中的光源中的 表面发射激光器阵列的结构。
图5A为示意图，显示出表面发射激光器阵列的比较实施例的结构。
图5B为示意图，用于说明表面发射激光器阵列的比较实施例的操作。
图6为示意图，用于说明在使用图3的表面发射激光器阵列时的 不相等内扫描(interscan)。 '
阵列的变型。
图8为示意图，用于说明在使用图7的表面发射激光器阵列时的 不相等内扫描。
图9为示意图，用于说明不相等内扫描布置相对于相等内扫描的 优点。
图IO为示意图，用于说明不相等内扫描布置相对于相等内扫描的优点。
图11为示意图 优点。
图12为示意图 优点。
图13为示意图 阵列的变型。
图14为示意图 的不相等内扫描。
图15为示意图 阵列的变型。
图16为示意图 的不相等内扫描。
图17为示意图 阵列的变型。
图18为示意图 阵列的变型。
图19为示意图 备的结构。
具体实施例方式
下面将参照这些附图对本发明的各个实施方式进行说明。 图1显示出在本发明实施方式中作为成像设备的激光打印机1000 的结构。该激光打印机1000包括光学扫描装置1010、感光鼓1030、 充电装置1031、显影辊1032、转印充电装置1033、放电装置1034、 清洁刮板1035、调色剂盒1036、供纸辊1037、供纸盘1038、定位辊 对1039、定影辊1041、出纸辊1042和出纸盘1043。
在感光鼓1030的表面上形成有光敏层。感光鼓1030的表面为被 扫描表面。在该实施方式中，感光鼓1032沿着由在图1中的箭头所示 的方向转动。
充电装置1031、显影辊1032、转印充电装置1033 、放电装置
8
，用于说明不相等内扫描布置相对于相等内扫描的 ,用于说明不相等内扫描布置相对于相等内扫描的 ，用于说明在本发明实施方式中的表面发射激光器
，用于说明在使用图13的表面发射激光器阵列时 ，用于说明在本发明实施方式中的表面发射激光器 ,用于说明在使用图14的表面发射激光器阵列时
，用于说明在本发明实施方式中的表面发射激光器 ，显示出在本发明实施方式中的串列式彩色成像设1034和清洁刮板1035分别布置在感光鼓1030的表面附近。充电装置
1031、 显影辊1032、转印充电装置1033、》文电装置1034和清洁刮板 1035按照这个顺序沿着感光鼓1030的转动方向布置。
充电装置1031给感光鼓1030的表面均匀地充电。光学扫描装置 1010向由充电装置1031充电的感光鼓1030的表面发射根据来自主机 (例如个人计算机)的图像信息调制的光。由此，在感光鼓1030的表面 上形成与图像信息对应的潜像。所形成的潜像随着感光鼓1030的转动 而朝着显影辊1032运动。下面将对光学扫描装置1010的结构进行说 明。
调色剂存储在调色剂盒1036中，并且该调色剂被提供给显影辊
1032。 显影辊1032将来自调色剂盒1036的调色剂提供给形成在感光 鼓1030的表面上的潜像，并且将图像信息可视化成调色剂图像。附着 有调色剂的潜像(下面将被称为调色剂图像)随着感光鼓1030的转动运 动到转印充电装置。
记录片材1040存放在供纸盘1038中。供纸辊1037设置在供纸盘 1038附近，并且该供纸辊1037从供纸盘1038取出一张记录片材1040 并且将它输送给定位辊对-1039。该定位辊对1039暂时保持着由供纸辊 1037耳又出的记录片材1040,并且随着感光鼓1030的转动将该记录片 材1040送出到在感光鼓1030和转印充电装置1033之间的间隙。
为了将在感光鼓1030的表面上的调色剂电吸附到记录片材1040 上，在转印充电装置1033上施加其极性与调色剂极性相反的电压。通 过转印充电装置1033的这个电压将在感光鼓1030的表面上的调色剂 图像转印到记录片材上。将其上转印有调色剂图像的记录片材1040送 给定影辊1041。
定影辊1041向记录片材1040施加热量和压力，由此将调色剂固 着在记录片材1040上。其上固着有调色剂的记录片材1040通过出纸 辊1042送给出纸盘1043，然后记录片材一张张层叠在出纸盘1043 上。
放电装置1034 乂人感光鼓1030的表面中除去电荷。清洁刮板1035 从感光鼓1030的表面中去除调色剂(剩余调色剂)。从中去除了剩余调 色剂的感光鼓1030的表面重新回到与充电装置1031面对的位置。接下来将对在本发明实施方式中的光学扫描装置1010的结构进行 说明。
如图2所示，该光学扫描装置1010包括光源14、耦合透镜15、 光圈挡片16、柱面透镜17、多面镜13、偏转器侧扫描透镜lla、图像 表面侧扫描透镜llb和扫描控制装置(未示出)。
在本发明中，与感光鼓1030的纵向方向平行的方向假设为在XYZ 三维正交坐标系统中的Y轴方向，将与每个扫描透镜(lla,llb)的光轴 平行的方向假设为X轴方向。为了方便起见，在本发明中，将与主扫 描方向平行的方向称为主扫描方向，并且将与副扫描方向平行的方向 称为副扫描方向。
如图3所示，光源14包括40个发光部分(chl-ch40),它们布置成 形成在一个基板上的二维阵列100。沿着主扫描方向(表示为M方向)布 置有八排发光部分，每排包括五个沿着副扫描方向(表示为S方向)布置 的发光部分。也就是说，发光部分排的数量大于包含在一个发光部分 排中的发光部分数量。
为了方便起见，为了识别出每个发光部分排，这八排发光部分从 图3的左边到右边依次被称为第一发光部分排Ll、第二发光部分排 L2、第三发光部分排L3、第四发光部分排L4、第五发光部分排L5、 第六发光部分排L6、第七发光部分排L7和第八发光部分排L8。
在这40个发光部分正交投射在与S方向平行的虛拟线上时，在S 方向侧上位于最上面的发光部分被称为发光部分chl、其他发光部分朝 着+S方向按照向下的顺序依次#皮称为发光部分ch2 、发光部分 ch3.....发光部分ch40。
在该实施方式中，第一发光部分排Ll的五个发光部分为发光部分 ch5、发光部分chl3、发光部分ch21、发光部分ch29和发光部分 ch37。
第二发光部分排L2的五个发光部分为发光部分ch6、发光部分 chl4、发光部分ch22、发光部分ch30和发光部分ch38。
第三发光部分排L3的五个发光部分为发光部分ch7、发光部分 chl5、发光部分ch23、发光部分ch31和发光部分ch39。
第四发光部分排L4的五个发光部分为发光部分ch8、发光部分chl6、发光部分ch24、发光部分ch32和发光部分ch40。
第五发光部分排L5的五个发光部分为发光部分chl、发光部分 ch9、发光部分chl7、发光部分ch25和发光部分ch33。
第六发光部分排L6的五个发光部分为发光部分ch2、发光部分 ch10、发光部分chl8、发光部分ch26和发光部分ch34。
第七发光部分排L7的五个发光部分为发光部分ch3、发光部分 chll、发光部分chl9、发光部分ch27和发光部分ch35。
第八发光部分排L8的五个发光部分为发光部分ch4、发光部分 chl2、发光部分ch20、发光部分ch28和发光部分ch36。
在该实施方式中，相对于M方向，在第一发光部分排Ll和第二 发光部分排L2之间的间距设定为X4，在第二发光部分排L2和第三发 光部分排L3之间的间距设定为X3,在第三发光部分排L3和第四发光 部分排L4之间的间距设定为X2,在第四发光部分排L4和第五发光部 分排L5之间的间距设定为XI，在第五发光部分排L5和第六发光部分 排L6之间的间距设定为X2，在第六发光部分排L6和第七发光部分排 L7之间的间距设定为X3，在第七发光部分排L7和第八发光部分排L8 之间的间距设定为X4 ，并且满足条件X1 >X2>X3〉X4。
也就是说，在该实施例中的二维阵列100具有不相等的二维布 置，并且在位于该二维布置的中央部分处的多个发光部分排中的两个 相邻排之间的间距大于位于该二维布置的端部处的多个发光部分排中 的两个相邻排之间的间距。
假设c表示预定值。如图4所示，在40个发光部分正交投射在与 S方向平行的虚拟线上时，发光部分chl-ch20具有相等的间距2c，在 发光部分ch20和发光部分ch21之间的间距等于3c,并且发光部分 ch21-ch40具有相等的间距2c。具体地说，c=4.4微米，Xl=48微米， X2=46.5微米，X3=38.5微米，并且X4二26微米。在发光部分ch5和发 光部分chl3之间沿着S方向的间距dl等于70.4樣i米(二2c x 8)，并且 在发光部分chl3和发光部分ch21之间沿着S方向的间距d2等于74.8 微米—2c x 7+3c)(参见图3)。
图5A显示出表面发光激光阵列的比较实施例的结构。在该二维阵 列中，40个发光部分沿着M方向和S方向布置，并且在两个发光部分之间的相应间距为相等的间距。
在该二维阵列中，在主扫描时进行连续扫描(参见图5B)。也就是
说，在图5A中所示的二维阵列为具有连续扫描布置的二维阵列。
回过来参见图2,耦合透镜15将从光源14输出的光线转换成大体 上平行的光线。光圈挡片16具有用来限定从耦合透镜15输出的光的 光束直径的开口 。
柱面透镜17将通过光圈挡片16的开口的光线聚集到相对于Z轴 方向位于多面镜13的偏转/反射表面附近的位置。
布置在位于光源14和多面镜13之间的光路上的光学系统也可以 被称为偏转器前光学系统。在该实施方式中，偏转器前光学系统包括 耦合透镜15、光圈挡片16和柱面透镜17。
多面镜13具有四个镜子，并且每个镜子分别用作多面镜13的偏 转/反射表面。该多面镜13围绕着与Z轴方向平行的轴线均匀地旋 转，并且使得来自柱面透镜17的光偏转。
偏转器侧扫描透镜lla布置在由多面镜13偏转的光的光路上。图 像表面侧扫描透镜lib布置在从偏转器侧扫描透镜lla输出的光的光 路上。
从图像表面侧扫描透镜lib输出的光被指向感光鼓1030的表面， 并且在感光鼓1030的表面上形成光点。该光点随着多面镜13的转动 沿着感光鼓1030的纵向方向运动。也就是i兌，通过来自多面镜l3的 光扫描感光鼓1030的表面。
这时光点的运动方向对应于主扫描方向。感光鼓1030的转动方向 对应于副扫描方向。
如图6所示，扫描控制装置如下控制着光学扫描装置。在完成了 第(n-l)次主扫描之后，感光鼓1030转动以将来自发光部分chl的光引 导至沿着副扫描方向与来自发光部分ch21的光射在感光鼓1030的表 面上的位置偏移与"-c"对应的量的位置，然后进行第n次主扫描。在 完成了第n次主扫描之后，感光鼓1030转动以将来自发光部分chl的 光引导至沿着副扫描方向与来自发光部分ch21的光射在感光鼓1030 的表面上的位置偏移与"-c"对应的量的位置，然后进行第(n+l)次主 扫描。也就是说，通过该实施方式的光学扫描装置来进行不相等内扫 描。这使得能够沿着副扫描方向以与预定值C对应的恒定间隔在感光
鼓1030的表面上进行主扫描。在该情况中，在光学扫描装置1010的 光学系统的放大率等于1.2时，在感光鼓1030的表面上沿着副扫描方 向的间距等于大约5.3微米，并且可以获得相对于副扫描方向具有 4800dpi的高密度光学写入。
在日本专利文献No. 1-45065和日本专利文献No.6-48846中披露了 相等内扫描和适用于相等内扫描的二维阵列(相等内扫描布置的二维阵 列)。
在图4的实施方式中，发光部分chl包括在发光部分排L5中，并 且发光部分ch40包括在发光部分排L4中。换句话说，这两个发光部 分(chl和ch40)在40个发光部分正交投射在与S方向平行的虚拟线上 时位于沿着S方向的二维阵列的最上端和最下端处，并且这些发光部 分位于在二维阵列沿着M方向的端部之外的位置处。
也就是说，沿着S方向位于二维阵列的端部处的发光部分chl和 发光部分ch40可以沿着M方向布置在彼此相邻的部分中。该实施方式 可以减小由于多面镜13的误差(尺寸公差、表面偏差、轴向偏差等)而 导致的沿着副扫描方向的光束间距误差。
如上所述，在该实施方式的表面发射激光器阵列100中，在这40 个发光部分正交投射在与S副扫描方向(两个正交方向中的一个方向)平 行的虚拟线上时，假设c表示预定值，则发光部分chl-ch20具有相等 的间距2c，在发光部分ch20和发光部分ch21之间的间距等于3c,并 且发光部分ch21-ch40具有相等的间距2c。
在比较该实施方式的二维阵列和连续扫描布置的二维阵列时，该 实施方式的二维阵列的尺寸稍大于后者的尺寸，但是该实施方式的散 热性相对于连续扫描布置的二维阵列的散热性明显改善。也就是说， 因为在以相同写入密度进行比较时在本实施方式的发光部分之间沿着 副扫描方向的间距相对于连续扫描布置的间距扩大，所以可以很容易 通过降低热干涉来使得输出相等，可以降低会聚不均匀性，并且可以 进行具有良好质量的成像。
在比较具有相同尺寸的该实施方式的二维布置和相等内扫描布置的二维阵列时，该实施方式的散热性相对于相等内扫描布置的二维阵 列的散热性明显改善。也就是说，可以选择地扩大在位于可能受到来 自其他发光部分的热量影响的区域中的发光部分之间的间距，并且不 必扩大尺寸。因此，该实施方式可以降低在其他发光部分中产生出的 热量的影响，并且不用增大尺寸。
在该实施方式中，沿着与主扫描方向M平行的方向布置有八排发
光部分，每排包括沿着S方向布置的五个发光部分。相对于方向M, 在第 一发光部分排L1和第二发光部分排L2之间的间距设定为X4 ，在 第二发光部分排L2和第三发光部分排L3之间的间距设定为X3，在第 三发光部分排L3和第四发光部分排L4之间的间距设定为X2，在第四 发光部分排L4和第五发光部分排L5之间的间距设定为XI,在第五发 光部分排L5和第六发光部分排L6之间的间距设定为X2,在第六发光 部分排L6和第七发光部分排L7之间的间距设定为X3，在第七发光部 分排L7和第八发光部分排L8之间的间距设定为X4，并且满足以下条 件X1>X2>X3>X4。
在两个或多个发光部分同时工作时，减小了在布置在表面发射激 光器阵列的周边部分处的发光部分中产生出的热量对布置在表面发射 激光器阵列的中央部分处的发光部分的影响。与多个发光部分沿着S 方向和M方向等间隔布置的情况中相比可以降低布置在中央部分处的 发光部分的温度上升。
因此，可以使得各个发光部分的输出特性均衡，并且因此可以进 行质量良好的成像。而且，可以降低受到最高温度的发光部分的温 度，并且可以延长表面发射激光器阵列的使用寿命。
而且，发光部分排的数量大于包含在一个发光部分排中的发光部 分的数量。可以降低在发光部分之间的热量影响，可以保持形成各个 发光部分的布线所需的空间，并且可以提高光学写入密度。
在该实施方式的光学扫描装置1010中，光源14包括表面发射激 光器阵列100,并且可以以高密度高速扫描感光鼓1030的表面。热影 响的降低将有利于控制以使得激光输出性能均衡。因此，可以抑制在 输出图像的光学密度中的不均匀性，并且可以实现质量良好的成像。
在上述连续扫描的情况(图5B)中，在二维阵列沿着主扫描方向的端部处会出现相对较大的光学写入密度。但是，通过该实施方式的表 面发射激光器阵列可以进行内扫描，并且可以消除不期望出现的问题。
因为可以延长该实施方式的表面发射激光器阵列的使用寿命，所 以可以回收^f吏用包括光源14的光源单元。在该实施方式的激光打印机
1000中，设有光学扫描装置1010,并且可以高速形成高密度图像。如
果能够保持与现有技术相同的成像速度，则可以减少包含在表面发射 激光器阵列中的发光部分的数量，并且这能够提高表面发射激光器阵 列的制造产出，并且实现低成本生产。另外，既是在光学写入点密度 提高的情况下，也可以在不降低成像速度的情况下进行成像。
可以如此改变上述实施方式，从而使用在图7中所示的表面发射 激光器阵列100A来代替表面发射激光器阵列100。
如图7所示，在该表面发射激光器阵列100A中，在40个发光部 分正交投射在与S方向平行的虛拟线上时，发光部分chl-ch20具有相 等的间距2c，在发光部分ch20和发光部分ch21之间的间距等于c,并 且发光部分ch21-ch40具有相等的间距2c。假设c表示预定值。
在该情况中，只有在发光部分ch20和发光部分ch21之间沿着S 方向的间距小于其他发光部分的间距，但是其他发光部分沿着S方向 的间距为在图5A中所示的二维阵列的间距的两倍。虽然该实施方式的 尺寸稍大于连续扫描布置(图5A)的二维阵列的尺寸，但是该实施方式 的散热性相对于连续扫描布置的二维阵列的散热性明显降低。
图8显示出其中使用图7的表面发射激光器阵列IOOA进行不相等 内扫描的情况。在该情况中，沿着副扫描方向在感光鼓1030的表面上 以与预定值c对应的恒定间隔进行主扫描。具体地说Xl=48微米， X2二46.5《鼓米，X3二38.5樣支米，并且X4二26^鼓米。
在与图6相比时从图8中可以看出，在该情况中的光学写入是在 在发光部分ch40之后发光部分chl没有继续的情况下进行的。这两个 发光部分在表面发射激光器阵列上沿着副扫描方向相距最远。可以降 低由于多面镜13的误差而导致的沿着副扫描方向的光束间距误差所带 来的条紋影响，并且可以降低图像质量变差。
而且，因为该实施方式可以缩短沿着副扫描方向的总距离同时采用内扫描布置，所以可以降低相对于副扫描方向的光束间距误差，并 且可以使得光点稳定。
接下来将参照图9至13对不相等内扫描布置相对于相等内扫描布 置的优点进行说明。
为了方便起见，将说明其中沿着副扫描方向的空间由两条主扫描 线覆盖的模式(被称作双扫描模式)。可选的是，沿着副扫描方向的空间 可以由三条或更多条主扫描线覆盖。但是，因为在三扫描模式的情况 中的发光部分间距扩展太大，所以将需要相对较大的光学元件，并且 光学特性将下降。为此，在使用了大量发光部分时，优选采用双扫描
模式。例如，日本特许公开专利申请No.2003-255247披露了在控制在 阵列中的各个发光部分时在阵列中的发光部分数量最好为偶数，例如8
的倍数。
图9显示出其中偶数个发光部分(8信道)采用相等内扫描布置的表 面发射激光器阵列进行相等内扫描的情况。图IO显示出其中奇数个发 光部分(7信道)采用相等内扫描布置的表面发射激光器阵列进行相等内 扫描的情况。
图11显示出其中偶数个发光部分(8信道)采用不相等内扫描布置的 表面发射激光器阵列进行不相等内扫描的情况。图12显示出其中奇数 个发光部分(7信道)采用不相等内扫描布置的表面发射激光器阵列进行 不相等内扫描的情况。
从图9可以看出，在偶数个发光部分进行相等内扫描时，扫描线 被覆盖，但是沿着副扫描方向的偏移量对于每次主扫描而言是变化 的。为了不规则改变沿着副扫描方向的偏移量，必须改变多面镜的转 动速度、多面镜的结构以及感光鼓的转动速度。但是，改变转动速度 或位置相位造成出现转动不均勻。沿着副扫描方向的位置偏差(条带)会 出现在多面镜上，并且沿着主扫描方向的位置偏差(垂直线波动等)会出 现在感光鼓表面上。非常难以高精度控制这些参数。
为此，优选的是，多面镜的转动速度(主扫描速度)和感光鼓的转动 速度(副扫描速度)在光学写入期间保持恒定。因此，在采用双扫描模式 并且进行相等内扫描时，在阵列中的发光部分的数量必须为奇数。
另一方面，在采用双扫描并且进行不相等内扫描时，在阵列中的发光部分的数量必须为偶数。从图12中可以看出，如果在阵列中的发 光部分的数量为奇数，则出现扫描线遗漏。为了通过使用偶数个发光 部分进行内扫描，优选采用不相等内扫描布置。为了在不增大发光部 分间距的情况下通过使用偶数个发光部分进行内扫描，优选采用不相 等内扫描布置和双扫描模式。
上述实施方式可以如此改变，从而使用在图13中所示的表面发射
激光器阵列100B来代替表面发射激光器阵列100。
如图13所示，在该表面发射激光器阵列100B中，在40个发光部 分正交投射在与S方向平行的虚拟线上时，发光部分chl-ch3、发光部 分ch4-ch6、发光部分ch7-ch9、发光部分chlO-chll、发光部分chl2-15、发光部分ch26-ch29、发光部分ch30-ch31 、发光部分ch32-34、发 光部分ch35-ch37以及发光部分ch38-ch40分别具有相等的间距c。假 设c表示预定值。
而且，发光部分ch3-ch4、发光部分ch6-ch7、发光部分ch9-ch10、发光部分chl5-chl6、发光部分ch29-ch30、发光部分ch31-ch32、发光部分ch34-ch35以及发光部分ch37-ch38分别具有相等的间 距2c。
而且，发光部分chl7-ch18和发光部分ch23-ch24分别具有相等的 间距3c,并且发光部分chl8-ch20和发光部分ch21-ch23分别具有相等 的间距4c。
而且，发光部分chl6-ch17和发光部分ch24-ch25分别具有相等的 间距5c,并且在发光部分ch20和发光部分ch21之间的间距等于7c。
图14显示出其中使用图13的表面发射激光器阵列进行不相等内 扫描的情况。在该情况中，沿着副扫描方向以与预定值c对应的恒定 间隔在感光鼓1030的表面上进行主扫描。具体地说，Xl=48微米， X2-46.5微米，乂3=38.5微米，并且乂4=26微米。
上述实施方式可以如此改变，从而使用在图15中所示的表面发射 激光器阵列IOOC来代替表面发射激光器阵列100。
如图15所示，在该表面发射激光器阵列IOOC中，在40个发光部 分正交投射在与S方向平行的虚拟线上时，发光部分ch2-ch3、发光部 分ch5-ch7、发光部分ch8-ch9、发光部分chl2-ch14、发光部分chl8-chl9、发光部分ch22-ch23、发光部分ch27-ch29 、发光部分ch32-ch33、发光部分ch34-ch36以及发光部分ch38-ch39分别具有相等的间 距c。假设c表示预定值。
而且，发光部分chl-ch2、发光部分ch4-ch5、发光部分ch7-ch8、 发光部分ch9-chl0、发光部分chll-ch12、发光部分chl4-ch15、发光 部分chl7-ch18、发光部分ch23-ch24、发光部分ch26-ch27、发光部分 ch29-ch30、发光部分ch31-ch32、发光部分ch33-ch34、发光部分ch36-ch37以及发光部分ch39-ch40分别具有相等的间距2c。
而且，发光部分ch3-ch4、发光部分chl5-ch16、发光部分chl9-ch22、发光部分ch25陽ch26以及发光部分ch37-ch38分别具有相等的间 距3c。而且，发光部分chlO-chll、发光部分chl6-ch17、发光部分 ch24-ch25以及发光部分ch30-ch31分别具有相等的间距4c。
图16显示出其中使用表面发射激光器阵列100C进行不相等内扫 描的情况。在该情况中，沿着副扫描方向以与预定值c对应的恒定间 隔在感光鼓1030的表面上进行主扫描。具体地说，Xl=26微米， X2二70微米，X3二26微米，并且乂4=26微米。
上述实施方式可以如此改变，从而使用在图17中所示的表面发射 激光器阵列]OOD来代替表面发射激光器阵列100。
如图17所示，在该表面发射激光器阵列100D中，发光部分chl 布置在沿着-S侧方向的最上面位置以及沿着-M侧方向的最左边位置 处，并且发光部分ch40布置在沿着+S侧方向的最下面位置和沿着+M 方向的最右边位置处。
而且，在该表面发射激光器阵列100D中，在40个发光部分正交 投射在与S方向平行的虚拟线上时，发光部分chl-chl6分别具有相等 的间距2c 。假设c表示预定值。
而且，该表面发射激光器阵列100D如此布置，从而发光部分ch16 和发光部分chl7之间的间距等于3c,且发光部分chl7-ch40分别具有 相等的间距2c。在该表面发射激光器阵列100D的两个发光部分排之 间沿着M方向的相应间距是相等的。
上述实施方式可以如此改变，从而使用在图18中所示的表面发射 激光器阵列100E来代替表面发射激光器阵列100。如图18所示，在该表面发射激光器阵列100E中，发光部分chl
布置在沿着-S侧方向的最上面位置以及沿着-M侧方向的最左边位置 处，并且发光部分ch40布置在沿着+S侧方向的最下面位置以及沿着 十M侧方向的最右边位置处。
而且，在该表面发射激光器阵列100E中，在40个发光部分正交 投射在与S方向平行的虛拟线上时，发光部分chl-chl6分别具有相等 的间距2c。假设c表示预定值。
而且，该表面发射激光器阵列100E如此布置，从而在发光部分 chl6和发光部分chl7之间的间距等于c，并且发光部分chl7-ch40分 别具有相等的间距2c。在该表面发射激光器阵列100E的两个发光部分 排之间沿着M方向的相应间距是相等的。
在上述实施方式中，已经说明了其中打印机1000为应用了本发明 的成像设备的情况。但是，本发明不限于这些实施方式。本发明还可 以应用于包括光学扫描装置1010的成像设备，它能够高速形成高密度 图像。
本发明可以应用于包括有光学扫描装置1010并且将激光束直接发 射给打印介质(由激光束着色的记录片材)的成像设备。
本发明可以应用于采用银盐胶片作为图像载体的成像设备。在该 情况中，通过光学扫描在银盐胶片上形成潜像，并且在通常的银盐照 片打印过程中通过进行与显影过程等同的过程来使得潜像可视化。
本发明可以应用于彩色成像设备，该设备通过使用用于多色图像 的光学扫描装置来形成多色图像，从而能够高速形成高密度图像。
例如，如图19所示，本发明可以应用于串列式彩色成像设备 1500,它包括多个用于形成彩色图像的感光鼓。
该串列式彩色成像设备1500包括黑色(K)感光鼓Kl、充电装置 K2、显影单元K4、清洁单元K5、转印充电装置K6、青色(C)感光鼓 Cl、充电装置C2、显影单元C4、清洁单元C5、转印充电装置C6、品 红色(M)感光鼓Ml、充电装置M2、显影单元M4、清洁单元M5、转 印充电装置M6、黄色(Y)感光鼓Y1、充电装置Y2、显影单元Y4、清 洁单元Y5、转印充电装置Y6、光学扫描装置1010A和转印带80以及 定影单元30。光学扫描装置1010A具有黑色表面发射激光器阵列、青色表面发 光激光阵列、品红色表面发光激光阵列以及黄色表面发射激光器阵 列。
包括在每个表面发射激光器阵列中的多个表面发射激光器具有二
维阵列，其基本上与表面发射激光器阵列100-100E中的一个相同。
来自黑色表面发射激光器阵列的光通过黑色扫描光学系统射向黑 色感光鼓Kl。来自青色表面发射激光器阵列的光通过青色扫描光学系 统射向青色感光鼓Cl。来自品红色表面发射激光器阵列的光通过品红 色扫描光学系统射向品红色感光鼓Ml。来自黄色表面发射激光器阵列 的光通过黄色扫描光学系统射向黄色感光鼓Yl。
每个感光鼓沿着由在图19中的箭头所示的方向转动，并且充电装 置、显影单元、转印充电装置和清洁单元分别沿着转动方向围绕着每 个感光鼓的圆周布置。
每个充电装置给相应的感光鼓表面均匀地充电。来自光学扫描装 置1010A的每束光线射向由充电装置充电的感光鼓表面，并且在感光 鼓表面上形成静电潜像。
通过相应的显影单元在感光鼓表面上形成调色剂图像。通过相应 的转印充电装置借助转印带80将每种颜色的调色剂图像转印到记录片 材上。最后，通过定影单元将所得到的彩色图像定影到记录纸张上。
在串列式彩色成像设备中，由于相应的组成部件的制造误差、位 置误差等而会出现色差。该实施方式的串列式成像设备1500如此布 置，从而光学扫描装置1010A包括根据本发明布置成二维阵列的多个 发光部分，并且可以按照受控方式通过选择接通的发光部分来提高色 差补偿的精度。
该串列式彩色成像设备1500可以如此改进，从而使用黑色光学扫 描装置、青色光学扫描装置、品红色光学扫描装置和黄色光学扫描装 置来代替光学扫描装置1010A。在该变型中的这些光学扫描装置中的 每一个只要构成为包括其中多个表面发射激光器布置成具有与在上述 实施方式的表面发射激光器阵列100-100E中的任一个基本上相同的二 维布置的表面发射激光器阵列就足够了 。
而且，即使在成像设备没有设置任何光学扫描装置的情况下，在变型中的成像设备只要构成为包括其中多个表面发射激光器布置成具有与在上述实施方式的表面发射激光器阵列100-100E中的任一个基本上相同的二维布置的表面发射激光器阵列就足够了 。
本发明不限于这些具体披露的实施方式，并且在不脱离本发明的范围的情况下可以作出许多改变和变型。
本发明基于2007年7月13日提交的日本专利申请No.2007-184190和2008年4月17日l是交的日本专利申"i青No.2008-107363，这些文献的内容通过引用全文结合于此。
权利要求
1.一种表面发射激光器阵列，它包括有以具有两个正交方向的二维方式布置的多个发光部分，其中在多个发光部分正交投射在与所述两个正交方向中的一个方向平行的虚拟线上时，沿着该虚拟线在多个发光部分中的两个之间的间距等于预定数值的整数倍，其中所述多个发光部分包括第一发光部分、沿着虚拟线与第一发光部分相邻的第二发光部分以及沿着虚拟线与第二发光部分相邻的第三发光部分，并且沿着两个正交方向中的一个方向在第一和第二发光部分之间的间距与在第二和第三发光部分之间的间距不同。
2. 如权利要求1所述的表面发射激光器阵列，其中所述第一、第二和 第三发光部分布置在所述二维阵列沿着所述两个正交方向的一个方向的中 央部分处，所述第二和第三发光部分位于所述二维阵列沿着所述两个正交 方向的另一个方向的端部附近，并且在所述两个正交方向的一个方向上在 所述第二和第三发光部分之间的间距小于在所述第一和第二发光部分之间的间距。
3. 如权利要求1所述的表面发射激光器阵列，其中在所述两个正交方 向的一个方向上在位于所述二维阵列的中央部分处的多个发光部分中的两 个之间的间距大于在位于所述二维阵列的端部处的多个发光部分中的两个 之间的间3巨。
4. 如权利要求1所述的表面发射激光器阵列，其中在所述两个正交方 向的另 一个方向上在位于所述二维阵列的中央部分处的多个发光部分中的 两个之间的间距大于在位于所述二维阵列的端部处的多个发光部分中的两 个之间的间3巨。
5. 如权利要求1所述的表面发射激光器阵列，其中所述多个发光部分 包括沿着所述两个正交方向的另一个方向布置的多排发光部分，每排包括 至少两个沿着所述两个正交方向的一个方向布置的发光部分，所述发光部 分排的数量大于包含在一个发光部分排中的发光部分的数量。
6. 如权利要求1所述的表面发射激光器阵列，其中沿着所述两个正交 方向的一个方向位于所述二维阵列的端部处的两个发光部分布置在除了所述二维阵列沿着与所述两个正交方向的一个方向垂直的方向的端部之外的 位置处。
7. —种光学扫描装置，它包括包括如权利要求1所述的表面发射激光器阵列的光源单元，该光源单偏转单元，该偏转单元将由所述光源单元发出的多束激光束偏转；以及扫描光学系统，该扫描光学系统将从偏转单元输出的激光束聚集在光 导体的被扫描表面上。
8. —种成像设备，它包括如权利要求7所述的光学扫描装置和光导 体，其中所述光学扫描装置通过从光学扫描装置输出的激光束来扫描光导 体的表面，从而根据激光束的图像信息在光导体表面上形成图像。
9. 如权利要求8所述的成像设备，其中所述图像信息为多色图像信白、/"、 o
10. —种成像设备，它包括如权利要求1所述的表面发射激光器阵列， 其中所述表面发射激光器阵列设置成光学写入单元的一部分，所述光学写 入单元在向光导体写入图像信息时向光导体输出激光束。
全文摘要
本发明提供了一种表面发射激光器阵列、光学扫描设备和成像设备，其中所述表面发射激光器阵列包括以具有两个正交方向的二维形式布置的多个发光部分。在多个发光部分正交投射在与两个正交方向的一个方向平行的虚拟线上时，在多个发光部分中的两个之间沿着所述虚拟线的间距等于预定值的整数倍。多个发光部分包括第一发光部分、与第一发光部分相邻的第二发光部分以及与第二发光部分相邻的第三发光部分，并且在第一和第二发光部分之间的间距与在第二和第三发光部分之间的间距不同。
文档编号H01S5/18GK101542854SQ20088000071
公开日2009年9月23日 申请日期2008年7月4日 优先权日2007年7月13日
发明者佐藤俊一, 市井大辅, 林善纪 申请人:株式会社理光