JP2003258383A

JP2003258383A - 窒化ガリウム系半導体レーザ及び画像露光装置

Info

Publication number: JP2003258383A
Application number: JP2002339877A
Authority: JP
Inventors: Kenji Matsumoto; 研司松本; Toshiro Hayakawa; 利郎早川
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2003-09-12
Also published as: US7113530B2; US20030123503A1

Abstract

(57)【要約】【課題】ＥＬ光の出力割合が低減され、銀塩感光材料
を露光した場合に鮮鋭度に優れた高品位な画像を得るこ
とができる窒化ガリウム系半導体レーザ（ＧａＮ系Ｌ
Ｄ）及び画像露光装置を提供する。【解決手段】銀塩感光材料を用いて、鮮鋭度に優れ視覚
的に高品位な画像を得るためには、ＧａＮ系ＬＤの光出
力に占めるＥＬ光出力の割合を２０％以下とする必要が
ある。印画紙上での光強度を約０．０５ｍＷ、導波路厚
さ３ｎｍとすると、導波路幅３μｍの下では、共振器長
Ｌを１．０ｍｍ以下とした場合にこの条件を満たす。即
ち、導波路幅Ｗ１と共振器長Ｌとの積（Ｗ１・Ｌ）を
０．００３ｍｍ²以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、窒化ガリウム（Ｇ
ａＮ）系半導体レーザ及び画像露光装置に関し、特に、
銀塩感光材料を露光する露光装置の光源に使用されるＧ
ａＮ系半導体レーザと、そのＧａＮ系半導体レーザを光
源に用いた画像露光装置とに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体レーザとして、ＧａＡｓ基
板上にＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ
等の化合物半導体を積層したガリウム砒素（ＧａＡｓ）
系半導体レーザが使用されてきた。ＧａＡｓ系半導体レ
ーザでは、基板に使用されるＧａＡｓや対向電極に使用
されるＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓが発光波長において光吸
収を有しているため、基板や対向電極によりエレクトロ
・ルミネッセンスによる迷光（ＥＬ光）が吸収され、活
性層の通常数ミクロン幅の発光領域にレーザ光を閉じ込
めるストライプ構造を形成した場合に、ストライプ領域
外での迷光が問題になることは少なかった。

【０００３】近年、半導体レーザを用いて感光材料の露
光を行う露光装置は、レーザ・プリンタ等の種々の用途
に使用されている。露光画質の向上には、レーザ光の波
長自体を短くし、レーザ光のスポット径をできるだけ小
さくすることが有効である。

【０００４】青紫色半導体レーザ等の発振波長の短い半
導体レーザ（以下、「短波長レーザ」という。）の開発
は着実に進展しており、ＧａＮ系半導体レーザも実用化
に近付きつつある。このＧａＮ系半導体レーザでは、発
光波長の光に対して透明なサファイア基板や炭化ケイ素
（ＳｉＣ）基板が使用されるため、ＥＬ光がランダムな
方向に放出される。また、迷光が半導体チップの表面で
反射され、活性領域近傍に戻されたり、複数回の反射に
より様々なパターンの迷光が発生する。なお、この迷光
を抑制する技術としては、特許文献１に記載の技術など
が提案されている。

【０００５】

【特許文献１】特開２００１−２４２３０号公報

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この意
図しない迷光により、露光装置の光源にＧａＮ系半導体
レーザを使用すると、光学系の操作でビーム径を小さく
してもスポット輪郭の鮮明さが得られない、という問題
がある。特に、高感度な銀塩感光材料を露光して連続階
調の高品位な写真画像を形成する銀塩方式では、画像が
ハーフトーンで構成される電子写真方式に比べ、スポッ
ト輪郭の不鮮明さは致命的な問題となる。

【０００７】例えば、このようなＧａＮ系半導体レーザ
を、ポリゴン等によりスポット走査を行う銀塩式露光装
置の光源に用いた時の模式図を図１３に示す。図１３に
示すように、ＧａＮ系半導体レーザ１９０より射出され
たレーザ光は、集光レンズ１９２によって所定のサイズ
にスポット１９４に集光される。しかしながら、発光位
置も方向もランダムである迷光（所謂ＥＬ光）１９８
は、スポット１９４に集光することはできず、ぼやけた
パターン１９９を形成する。

【０００８】このスポット１９４の光出力と駆動電流の
関係、及びぼやけたパターン１９９の光出力と駆動電流
の関係を図１４に示す。図１４に示すように、特に銀塩
露光方式で重要な低露光強度の約０．０５ｍＷ領域にお
いて、かなりのパワーがぼやけたパターン１９９に存在
することがわかる。

【０００９】感光ドラム等の感光材料を用いた電子写真
方式に比べて、非常に高感度である高品位の銀塩式露光
方式においては、このぼやけたパターン１９９、すなわ
ち迷光によって感光材料が反応してしまい、致命的な欠
陥となってしまう。例えば、ＧａＮ系半導体レーザによ
ってスポット１９４と同程度の線幅を有したパターン
（例えば、図１５（Ａ）に示すような縞状パターン等）
を形成した場合、本来ならば図１５（Ａ）に示すように
ストライプ状に画像を形成するが、上述したぼやけたパ
ターン１９９によってストライプ間にも着色してしま
い、鮮鋭度が落ちた図１５（Ｂ）に示すような期待され
る画像とは異なる著しく品位の低下した画像となってし
まう。

【００１０】迷光によるぼやけたパターン１９９の光量
は小さいため、電子写真方式のような面積階調ではあま
り問題にならないが、銀塩写真のような連続階調の感材
では、微弱な背景が文字や画像のぼやけを招き、著しい
品位の低下となってしまう。

【００１１】このように、特に高品位画像が特徴である
銀塩方式の露光においては、画像に悪影響、重大かつ致
命的な影響を及ぼすＧａＮ系半導体レーザに特有の迷光
を低減させる必要がある。

【００１２】そこで、本発明は、上記事実を考慮してな
されたもので、ＥＬ光の出力割合が低減され、銀塩感光
材料を露光した場合に鮮鋭度に優れた高品位な画像を得
ることができる窒化ガリウム系半導体レーザ及び画像露
光装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の窒化ガリウム系半導体レーザは、
窒化ガリウム系材料で構成され、レーザ光及びレーザ
光以外の迷光を射出する窒化ガリウム系半導体レーザに
おいて、導波路幅と活性層の厚さと共振器長との積を所
定範囲内の値として、感光材料を露光して連続階調画像
を形成する場合に、迷光による露光部分が視覚的に認識
されない程度に迷光のレーザ光に対する出力割合を低減
したことを特徴とする。

【００１４】また、請求項２に記載の窒化ガリウム系半
導体レーザは、窒化ガリウム系材料で構成され、レーザ
光を射出するときにレーザ光以外の迷光が射出される窒
化ガリウム系半導体レーザにおいて、共振器長が０．１
ｍｍ以上、導波路幅が１μｍ以上、且つ導波路幅と共振
器長との積が０．００３ｍｍ²以下であることを特徴と
する。

【００１５】また、請求項３に記載の画像露光装置は、
上記の請求項１又は２に記載の窒化ガリウム系半導体レ
ーザを光源に用いて感光材料を露光することを特徴とす
る。また、請求項４に記載の画像露光装置は、請求項３
に記載の画像露光装置において、感光材料が銀塩感光材
料であることを特徴とする。

【００１６】銀塩感光材料は非常に高感度であるため、
１０ｃｍ四方の印画紙を１時間に１０００〜２０００枚
程度露光するのに必要なレーザパワーは、印画紙上の集
光スポットで高々０．１ｍＷあれば十分である。従っ
て、仮にポリゴン等、途中の光学系での損失により９０
％の光が失われるとしても、光源において１ｍＷ程度の
光出力があれば十分である。

【００１７】一方、従来の半導体レーザは最低でも１ｍ
Ｗ、一般的には２０ｍＷ以上の高出力が得られるように
設計されており、高出力動作に適応するため、放熱特性
の良い長い共振器長（例えば、１ｍｍ以上）が選択され
ている。また、端面での光出力密度が高くなると半導体
レーザの寿命が短くなるために、横単一モード動作をす
る範囲においては導波路幅が広い方が好ましく、例えば
３〜４μｍの導波路幅が選択されている。

【００１８】一般に、半導体レーザでは共振器長の増加
に従い閾値電流が増大し、閾値電流に比例してキャリア
の自然放出に由来するＥＬ光が増加する。半導体レーザ
の閾値電流近傍におけるＥＬ光出力は、キャリア密度ｎ
と活性層のキャリアが注入される部分の体積Ｖとの積に
比例する。

【００１９】ＥＬ光出力 ∝ Ｖ・ｎ活性層のキャリア注入部分の体積Ｖは、活性層の断面積
Ｓと共振器長Ｌとの積であるため、上記の式は以下のよ
うに表される。

【００２０】ＥＬ光出力 ∝ Ｓ・Ｌ・ｎまた、一様な活性層であれば、その活性層の断面積Ｓ
は、導波路幅Ｗ１と活性層の厚さｔａとの積であるた
め、上記の式は更に以下のように表される。

【００２１】ＥＬ光出力 ∝ Ｗ１・Ｌ・ｔａ・ｎしかしながら、実際の窒化ガリウム系半導体レーザにお
いては、多重量子井戸構造が採用されている。このよう
な多重量子井戸構造では、必ずしも活性層の厚みに比例
してＥＬ光出力は増大しない。即ち、多重量子井戸が量
子井戸よりバンドギャップが大きな障壁層で隔てられて
おり、電子と正孔とは各々多重量子井戸の反対側から注
入されるため、井戸数が増加するとより多くの障壁層を
越えなければならないためキャリアの注入効率が低下す
る。更に、窒化ガリウムにおいては、異なる格子定数の
半導体層を積層するとピエゾ電界が発生するため、井戸
幅が大きいと井戸内でのエネルギーの傾斜が大きくなっ
て電子と正孔の波動関数の空間的オーバラップが減少
し、発光効率が低下する。

【００２２】また、活性層の結晶成長条件によって、非
発光再結合レートが変化して、大きく発光効率が変化す
るため、レーザ発振に必要な利得を得るには、一般に結
晶品質が低下するほど井戸数が増加する傾向がある。従
って、導波路幅Ｗ１や共振器長Ｌと異なり、多重量子井
戸における活性層の厚さｔａは、上記の式におけるよう
に比例要素として取り扱うことができない。量子井戸構
造とその作製条件とは、発光効率を略最大化するように
決定される。その量子井戸構造とその作製条件において
は、活性層の厚さｔａを一定と考えることができ、上記
の式は更に以下のように表される。

【００２３】ＥＬ光出力 ∝ Ｗ１・Ｌ・ｎ銀塩感光材料の露光に必要な光出力を得るための閾値電
流近傍では、キャリア密度ｎは、導波損失等の光損失が
それほど大きくない限り、略一定である。従って、閾値
電流近傍におけるＥＬ光強度は、導波路幅と共振器長と
の積（Ｗ１・Ｌ）に略比例することになる。

【００２４】本発明者等の検討により、ＧａＮ系ＬＤに
より銀塩感光材料を露光して、鮮鋭度に優れ視覚的に高
品位な画像を得るためには、ＧａＮ系ＬＤの光出力に占
めるＥＬ光出力の割合を２０％以下とする必要があるこ
とが判明した。ＥＬ光出力の割合が低減されたことによ
り、銀塩感光材料がＥＬ光により視覚的に認識される程
度までは露光されず、鮮鋭度に優れ視覚的に高品位な画
像が得られると考えられる。この条件を満たすために
は、活性層の厚さが一定の下では、ＧａＮ系ＬＤの導波
路幅と共振器長との積を０．００３ｍｍ²以下とする必
要がある。

【００２５】一方、共振器長が短か過ぎる場合には、発
熱及びミラー損失が増大し、活性層の利得飽和に起因し
た閾値電流が上昇する等の問題が発生し、ＧａＮ系ＬＤ
の信頼性が低下するので、信頼性を確保するために共振
器長は０．１ｍｍ以上とする必要がある。また、導波路
幅が狭過ぎる場合には、前記した通り、端面での光出力
密度が高くなり、ＧａＮ系ＬＤの信頼性が低下するの
で、信頼性を確保するために導波路幅は１μｍ以上とす
る必要がある。

【００２６】従って、本質的にＥＬ光が出力されるＧａ
Ｎ系ＬＤを銀塩方式で露光光源として用いる場合には、
共振器長を０．１ｍｍ以上、導波路幅を１μｍ以上とす
ると共に、導波路幅と共振器長との積を０．００３ｍｍ
²以下の範囲とすることにより、信頼性を損なうことな
くＧａＮ系ＬＤの光出力に占めるＥＬ光出力の割合を２
０％以下まで低減することができ、鮮鋭度に優れた高品
位な画像を得ることができる。

【００２７】一方、請求項５に記載の画像露光装置は、
レーザ光によって感光材料に画像を走査露光する画像露
光装置であって、前記レーザ光を射出する発光層を備
え、該発光層より射出される前記レーザ光の半値強度に
おける放射角度の全角が、前記発光層に対して垂直方向
に３５度以内となるように前記レーザ光を射出するＧａ
Ｎ系半導体レーザを備えることを特徴としている。

【００２８】請求項５に記載の発明によれば、ＧａＮ系
半導体レーザを用いて感光材料にレーザ光を照射して画
像を走査露光する。この時、ＧａＮ系半導体レーザ（例
えば、青色レーザ光を射出するＧａＮ系半導体レーザ）
は、多くの迷光を発散するため、感光材料に集光スポッ
トを照射する際に、集光スポット周辺に迷光によるぼや
けた部分が生じてしまうのは、上述の通りである。

【００２９】ここで、ＧａＮ系半導体レーザの放射角度
を考える。レーザ光の放射角度は、半導体レーザの活性
層に垂直な厚み方向と平行方向で異なり、一般に平行方
向より垂直方向が広い。そのため、垂直方向のレーザ光
を集光できる集光レンズを備えた光学系であれば、平行
方向においてもレーザ光は十分に集光できる。また、レ
ーザ光源の放射角度が広いＧａＮ系半導体レーザを用い
た場合には、ＧａＮ系半導体レーザより発散される多く
の迷光についても感光材料に集光してしまう。また、レ
ーザ光源の放射角度は、図９に示すように、狭い方が感
光材料に集光される迷光が少ない。

【００３０】また、感光材料に照射された迷光によるぼ
やけた部分のエネルギーは、例えば、請求項６に記載の
発明のように、感光材料として銀塩感光材料を用いた場
合には、ＧａＮ系半導体レーザより射出されて感光材料
に集光される光エネルギーの１／５以下にすることが最
も望ましく、感光材料に集光される光のエネルギーを１
／５以下にするためには、前記放射角度の全角を３５度
以下とすることによって可能となる。

【００３１】そこで、上記事実を考慮して請求項５に記
載の発明では、ＧａＮ系半導体レーザの発光層から射出
されるレーザ光の半値強度における放射角度の全角が、
発光層に対して垂直方向に３５度以内にレーザ光を射出
するＧａＮ系半導体レーザを用いている。このように前
記放射角度の全角が３５度以下のＧａＮ系半導体レーザ
を用いることによって、感光材料に照射された迷光によ
るぼやけた部分のエネルギーをＧａＮ系半導体レーザよ
り射出されて感光材料に集光される光エネルギーの１／
５以下にすることが可能となり、ＧａＮ系半導体レーザ
より発散される多くの迷光が感光材料に照射されるのを
抑制することができる。

【００３２】また、前記放射角度の全角が狭いＧａＮ系
半導体レーザを用いることによって、感光材料にレーザ
光を集光する集光光学系におけるレンズの開口数ＮＡが
小さいものを用いても光の利用効率を下げることがない
ので、小さい開口数のレンズを用いることができ、これ
によっても迷光が感光材料に集光される割合を減少させ
ることができる。

【００３３】また、請求項７に記載の画像露光装置は、
窒化ガリウム系材料で構成され、レーザ光及びレーザ光
以外の迷光を射出する窒化ガリウム系半導体レーザを用
いて、レーザ光によって感光材料に画像を走査露光する
画像露光装置であって、前記レーザ光を射出する発光層
を備え、該発光層により射出される前記レーザ光の半値
強度における放射角度の全角が、前記発光層に対して垂
直方向に３５度以内となるように前記レーザ光を射出す
ると共に、導波路幅と活性層の厚さと共振器長との積を
所定範囲内の値として、感光材料を露光して連続階調画
像を形成する場合に、迷光による露光部分が視覚的に認
識されない程度に迷光のレーザ光に対する出力割合を低
減したことを特徴とする窒化ガリウム系半導体レーザを
備えることを特徴としている。

【００３４】請求項７に記載の画像露光装置によれば、
上述の請求項１に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ
と、請求項５に記載の画像露光装置と、を組み合わせた
構成とされている。

【００３５】従って、請求項１及び請求項５に記載の発
明よりも増して、迷光が感光材料に集光される割合を減
少させることができ、鮮鋭度に優れた高品位な画像を得
ることができる。

【００３６】また、請求項８に記載の画像露光装置は、
窒化ガリウム系材料で構成され、レーザ光及びレーザ光
以外の迷光を射出する窒化ガリウム系半導体レーザを用
いて、レーザ光によって感光材料に画像を走査露光する
画像露光装置であって、前記レーザ光を射出する発光層
を備え、該発光層により射出される前記レーザ光の半値
強度における放射角度の全角が、前記発光層に対して垂
直方向に３５度以内となるように前記レーザ光を射出す
ると共に、共振器長が０．１ｍｍ以上、導波路幅が１μ
ｍ以上、かつ導波路幅と共振器長との積が０．００３ｍ
ｍ²以下であることを特徴とする窒化ガリウム系半導体
レーザを備えることを特徴としている。

【００３７】請求項８に記載の画像露光装置によれば、
上述の請求項２に記載の窒化ガリウム系半導体レーザ
と、請求項５に記載の画像露光装置と、を組み合わせた
構成とされている。

【００３８】従って、請求項２及び請求項５に記載の発
明よりも増して、迷光が感光材料に集光される割合を減
少させることができ、鮮鋭度に優れた高品位な画像を得
ることができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例を詳細に説明する。［第１実施形態］本実施形態は、本発明の窒化ガリウム
系半導体レーザ（ＧａＮ系ＬＤ）をデジタルラボシステ
ムの露光光源に適用したものである。

【００４０】（システム全体の概略説明）図１には本実
施形態に係るデジタルラボシステム１０の概略構成が示
されており、図２にはデジタルラボシステム１０の外観
が示されている。図１に示すように、このラボシステム
１０は、ラインＣＣＤスキャナ１４、画像処理部１６、
画像露光装置としてのレーザプリンタ部１８、及びプロ
セッサ部２０を含んで構成されており、ラインＣＣＤス
キャナ１４と画像処理部１６は、図２に示す入力部２６
として一体化されており、レーザプリンタ部１８及びプ
ロセッサ部２０は、図２に示す出力部２８として一体化
されている。

【００４１】ラインＣＣＤスキャナ１４は、写真フィル
ム（例えばネガフィルムやリバーサルフィルム）等の写
真感光材料（以下、単に「写真フィルム」と称する）に
記録されているフィルム画像（被写体を撮影後、現像処
理されることで可視化されたネガ画像又はポジ画像）を
読み取るためのものであり、例えば１３５サイズの写真
フィルム、１１０サイズの写真フィルム、及び透明な磁
気層が形成された写真フィルム（２４０サイズの写真フ
ィルム：所謂ＡＰＳフィルム）、１２０サイズ及び２２
０サイズ（ブローニサイズ）の写真フィルムのフィルム
画像を読取対象とすることができる。ラインＣＣＤスキ
ャナ１４は、上記の読取対象のフィルム画像を３ライン
カラーＣＣＤで読み取り、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像データを出
力する。

【００４２】図２に示すように、ラインＣＣＤスキャナ
１４は作業テーブル３０に取り付けられている。画像処
理部１６は、作業テーブル３０の下方側に形成された収
納部３２内に収納されており、収納部３２の開口部には
開閉扉３４が取り付けられている。収納部３２は、通常
は開閉扉３４によって内部が隠蔽された状態となってお
り、開閉扉３４が回動されると内部が露出され、画像処
理部１６の取り出しが可能な状態となる。

【００４３】また、作業テーブル３０には、奥側にディ
スプレイ１６４が取り付けられていると共に、２種類の
キーボード１６６Ａ、１６６Ｂが併設されている。一方
のキーボード１６６Ａは作業テーブル３０に埋設されて
いる。他方のキーボード１６６Ｂは、不使用時には作業
テーブル３０の引出し３６内に収納され、使用時には引
出し３６から取り出されてキーボード１６６Ａ上に重ね
て配置されるようになっている。キーボード１６６Ｂの
使用時には、キーボード１６６Ｂから延びるコード（信
号線）の先端に取り付けられたコネクタ（図示省略）
が、作業テーブル３０に設けられたジャック３７に接続
されることにより、キーボード１６６Ｂがジャック３７
を介して画像処理部１６と電気的に接続される。

【００４４】また、作業テーブル３０の作業面３０Ｕ上
にはマウス４０が配置されている。マウス４０は、コー
ド（信号線）が作業テーブル３０に設けられた孔４２を
介して収納部３２内へ延設されており、画像処理部１６
と接続されている。マウス４０は、不使用時はマウスホ
ルダ４０Ａに収納され、使用時はマウスホルダ４０Ａか
ら取り出されて、作業面３０Ｕ上に配置される。

【００４５】画像処理部１６は、ラインＣＣＤスキャナ
１４から出力された画像データ（スキャン画像データ）
が入力されると共に、デジタルカメラでの撮影によって
得られた画像データ、フィルム画像以外の原稿（例えば
反射原稿等）をスキャナで読み取ることで得られた画像
データ、コンピュータで生成された画像データ等（以
下、これらをファイル画像データと総称する）を外部か
ら入力する（例えば、メモリカード等の記憶媒体を介し
て入力したり、通信回線を介して他の情報処理機器から
入力する等）ことも可能なように構成されている。

【００４６】画像処理部１６は、入力された画像データ
に対して各種の補正等の画像処理を行って、記録用画像
データとしてレーザプリンタ部１８へ入力する。また、
画像処理部１６は、画像処理を行った画像データを画像
ファイルとして外部へ出力する（例えばメモリカード等
の情報記憶媒体に出力したり、通信回線を介して他の情
報処理機器へ送信する等）ことも可能とされている。

【００４７】レーザプリンタ部１８はＲ、Ｇ、Ｂのレー
ザ光源を備えており、画像処理部１６から入力された記
録用画像データに応じて変調したレーザ光を銀塩感光材
料である印画紙に照射して、走査露光によって印画紙に
画像（潜像）を記録する。また、プロセッサ部２０は、
レーザプリンタ部１８で走査露光によって画像が記録さ
れた印画紙に対し、発色現像、漂白定着、水洗、乾燥の
各処理を施す。これにより、印画紙上に画像が形成され
る。

【００４８】次に、レーザプリンタ部１８の構成につい
て詳細に説明する。図３には、レーザプリンタ部１８の
光学系の構成が示されている。

【００４９】レーザプリンタ部１８は、レーザ光源２１
１Ｒ、２１０Ｇ、２１１Ｂの３個のレーザ光源を備えて
いる。レーザ光源２１１ＲはＲの波長（例えば、６８５
ｎｍ）のレーザ光（以下、Ｒレーザ光と称する）を射出
する半導体レーザ（ＬＤ）で構成されている。また、レ
ーザ光源２１０Ｇは、レーザ光射出手段としてのＬＤ２
１０Ｌと、該ＬＤ２１０Ｌから射出されたレーザ光を１
／２の波長のレーザ光に変換する波長変換手段としての
波長変換素子（ＳＨＧ）２１０Ｓから構成されており、
ＳＨＧ２１０ＳからＧの波長（例えば、５３２ｎｍ）の
レーザ光（以下、Ｇレーザ光と称する）が射出されるよ
うにＬＤ２１０Ｌの発振波長が定められている。レーザ
光源２１１ＢはＢの波長（例えば、４４０ｎｍ）のレー
ザ光（以下、Ｂレーザ光と称する）を射出するＧａＮ系
ＬＤで構成されている。レーザ光源２１１Ｒ、２１１Ｂ
はドライバ（図示省略）に接続されており、このドライ
バからの入力信号により直接変調されている。

【００５０】レーザ光源２１０Ｇのレーザ光射出側に
は、コリメータレンズ２１２、外部変調手段としての音
響光学素子（ＡＯＭ）２１４Ｇが順に配置されている。
ＡＯＭ２１４Ｇは、入射されたレーザ光が音響光学媒質
を透過するように配置されていると共に、ＡＯＭドライ
バ（図示省略）に接続されており、ＡＯＭドライバから
高周波信号が入力されると、音響光学媒質内を高周波信
号に応じた超音波が伝搬し、音響光学媒質を透過するレ
ーザ光に音響光学効果が作用して回折が生じ、高周波信
号の振幅に応じた強度のレーザ光がＡＯＭ２１４Ｇから
回折光として射出される。

【００５１】ＡＯＭ２１４Ｇの回折光射出側には、平面
ミラー２１５が配置されており、平面ミラー２１５のレ
ーザ光射出側には、球面レンズ２１６、シリンドリカル
レンズ２１７、及びポリゴンミラー２１８が順に配置さ
れており、ＡＯＭ２１４Ｇから回折光として射出された
Ｇレーザ光は、平面ミラー２１５によって反射された
後、球面レンズ２１６及びシリンドリカルレンズ２１７
を介してポリゴンミラー２１８の反射面上の所定位置に
反射され、ポリゴンミラー２１８で反射される。

【００５２】一方、レーザ光源２１１Ｒ及び２１１Ｂの
レーザ光射出側には、コリメータレンズ２１３、シリン
ドリカルレンズ２１７が順に配置されており、レーザ光
源２１１Ｒ及び２１１Ｂから射出されたレーザ光はコリ
メータレンズ２１３により平行光とされ、シリンドリカ
ルレンズ２１７を介してポリゴンミラー２１８の反射面
上の上記所定位置と略同一の位置に照射されて、ポリゴ
ンミラー２１８で反射される。

【００５３】ポリゴンミラー２１８で反射されたＲ、
Ｇ、Ｂの３本のレーザ光はｆθレンズ２２０、シリンド
リカルレンズ２２１を順に透過し、シリンドリカルミラ
ー２２２によって反射された後、折り返しミラー２２３
によって略鉛直下方向に反射されて開孔部２２６を介し
て印画紙２２４に照射される。なお、折り返しミラー２
２３を省略し、シリンドリカルミラー２２２によって直
接略鉛直下方向に反射して印画紙２２４に照射しても良
い。

【００５４】一方、印画紙２２４上の走査露光開始位置
側方近傍には、開孔部２２６を介して到達したＲレーザ
光を検出する走査開始検出センサ（以下、ＳＯＳ検出セ
ンサと称する）２２８が配置されている。なお、ＳＯＳ
検出センサ２２８で検出するレーザ光をＲレーザ光とす
るのは、印画紙はＲの感度が最も低く、このためＲレー
ザ光の光量が最も大きくされているので確実に検出でき
ること、ポリゴンミラー２１８の回転による走査におい
てＲレーザ光が最も早くＳＯＳ検出センサ２２８に到達
すること、等の理由からである。また、本実施形態で
は、ＳＯＳ検出センサ２２８から出力される信号（以
下、センサ出力信号と称する）は、通常はローレベルと
されており、Ｒレーザ光が検出されたときのみハイレベ
ルとなるように構成されている。（窒化ガリウム系半導体レーザ）図４及び図５を参照し
て、レーザ光源２１１Ｂに使用する発振波長４４０ｎｍ
のＧａＮ系ＬＤの概略構成の一例を説明する。このＧａ
Ｎ系ＬＤでは、サファイア基板５０上に、低欠陥ｎ型Ｇ
ａＮ基板層５２、ｎ型ＧａＮバッファ層５４（シリコン
（Ｓｉ）ドープ、厚さ５μｍ）、ｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ
バッファ層５６（Ｓｉドープ、厚さ０．１μｍ）、ｎ型
Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５８（Ｓｉドープ、厚さ
０．４５μｍ）、ｎ型ＧａＮ光ガイド層６０（Ｓｉドー
プ、厚さ０．０８μｍ）、アンドープ活性層６２、ｐ型
ＧａＮ光ガイド層６４（マグネシウム（Ｍｇ）ドープ、
厚さ０．０８μｍ）、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層
６６（Ｍｇドープ、厚さ０．４５μｍ）、及びｐ型Ｇａ
Ｎキャップ層６８（Ｍｇドープ、厚さ０．２５μｍ）
が、順次積層されている。

【００５５】活性層６２は、例えば、アンドープＩｎ0.
05Ｇａ0.95Ｎ（厚さ１０ｎｍ）、アンドープＩｎ0.23Ｇ
ａ0.77Ｎ量子井戸層（厚さ３ｎｍ）、アンドープＩｎ0.
05Ｇａ0.95Ｎ（厚さ５ｎｍ）、アンドープＩｎ0.23Ｇａ
0.77Ｎ量子井戸層（厚さ３ｎｍ）、アンドープＩｎ0.05
Ｇａ0.95Ｎ（厚さ１０ｎｍ）、及びアンドープＡｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎ（厚さ１０ｎｍ）が、この順に積層された２
重量子井戸構造とする。

【００５６】この積層体は、高さ（Ｈ３）が約１００μ
ｍ、幅（Ｗ２）が約３００μｍであり、ｎ型ＧａＮバッ
ファ層５４が露出する深さまで除去されて、ポスト形状
のメサが形成されている。メサの高さ（Ｈ２）は３〜５
μｍである。また、メサはｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッ
ド層６６が露出する深さまで除去されて、リッジストラ
イプが形成されている。リッジ部分の高さ（Ｈ１）は約
０．９μｍである。また、Ｌは一方の端面から他方の端
面までの距離で表される共振器長を表し、Ｗ１は導波路
幅に相当するリッジストライプの幅を表す。共振器長及
び導波路幅の範囲については後述する。

【００５７】露出したｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層
６６の表面とｐ型ＧａＮキャップ層６８の側面とは、窒
化ケイ素（ＳｉＮ）膜７０により被覆されている。ｐ型
ＧａＮキャップ層６８上にはｐ型ＧａＮキャップ層６８
の露出部分とコンタクトするようにｐ側電極７２が形成
され、露出したｎ型ＧａＮバッファ層５４上にはｎ側電
極７４が形成されている。このＬＤでは、電流がｐ側電
極７２からｎ側電極７４に流されると、リッジストライ
プにより電流通路が狭窄されて活性層６２に効率よく注
入され、発振波長４４０ｎｍのレーザ光が端面より取り
出される。

【００５８】次に、上記構造のＬＤの製造工程について
簡単に説明する。まず、サファイア基板５０のｃ面上に
文献（S.Nagahama.et.al., Jpn.J.Appl.Phys.Vol.39,N
o.7A,p.L647(2000)）記載の方法により低欠陥ｎ型Ｇａ
Ｎ基板層５２を形成する。次に、有機金属気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）を用いて、ｎ型ＧａＮバッファ層５
４、ｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎバッファ層５６、ｎ型Ａｌ0.
1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５８、ｎ型ＧａＮガイド層６０、
アンドープ活性層６２、ｐ型ＧａＮガイド層６４、ｐ型
Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６６、及びｐ型ＧａＮキャ
ップ層６８を順次積層する。次に、基板を成長室から取
り出し、塩素イオンを用いたリアクティブ・イオン・エ
ッチング（ＲＩＢＥ；Reactive Ion Beam Etching）に
より、上記積層体の一部をｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッ
ド層６６が露出するまで除去し、所定幅のリッジストラ
イプを形成する。ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６６
は、ｐ型ＧａＮガイド層６４表面から０．１μｍの深さ
まで除去する。

【００５９】次に、プラズマＣＶＤ法により、露出した
ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６６の表面とｐ型Ｇａ
Ｎキャップ層６８の表面とをＳｉＮ膜７０により被覆し
た後、フォトリソグラフィによりレジストマスクを形成
し、エッチングによりリッジ上面に形成されたＳｉＮ膜
を選択的に除去する。その後、窒素ガス雰囲気中で熱処
理しｐ型不純物を活性化する。

【００６０】次に、塩素イオンを用いたＲＩＢＥによ
り、発光領域を含む部分以外のエピ層（レーザを構成す
るのに不要な部分）をｎ型ＧａＮバッファ層５４が露出
するまで除去し、ポスト形状のメサを形成する。

【００６１】次に、ｐ型ＧａＮキャップ層６８の露出面
上にＮｉ／Ａｕを順に真空蒸着し、ｎ型ＧａＮバッファ
層５４の露出面上にＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕを順に真空
蒸着し、各々を窒素雰囲気中でアニールしてオーミック
電極を形成する。これにより、ｐ型ＧａＮキャップ層６
８上にはｐ側電極７２が形成され、ｎ型ＧａＮバッファ
層５４上にはｎ側電極７４が形成される。最後に、劈開
により共振器端面を形成する。これによりＬＤが完成す
る。

【００６２】なお、低欠陥ｎ型ＧａＮ基板層５２が形成
されたサファイア基板の代わりに、絶縁物のサファイア
基板や導電性の炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板を用いること
ができる。また、積層体の各層をＭＯＣＶＤ法に代えて
エピタキシャル成長（ＥＬＯＧ；Epitaxially Lateral
Over Growth）により形成することにより、文献（松
下、オプトロエクス、N0.1、p.62(2000)）に記載されて
いるように、発振ストライプ領域での転位を減少させる
ことができる。（導波路幅及び共振器長の範囲）図６に、図４及び図５
に示すＧａＮ系ＬＤで構成されたＢ色のレーザ光源２１
１Ｂから射出された光による印画紙上での光強度と駆動
電量との関係を４種類の共振器長Ｌについて示す。Ｌ＝
１．５ｍｍの場合の関係を実線で、Ｌ＝１．２５ｍｍの
場合の関係を粗い点線で、Ｌ＝１．０ｍｍの場合の関係
を一点鎖線で、Ｌ＝０．７５ｍｍの場合の関係を細かい
点線で、各々表す。このとき、ＧａＮ系ＬＤの導波路幅
Ｗ１を３μｍとした。また、厚さ３ｎｍの量子井戸層で
構成された２重量子井戸構造とした。

【００６３】図６から分かるように、ＥＬ光による印画
紙上での光強度は共振器長に依らず略一定であるのに対
し、レーザスポットにおける印画紙上での光強度は共振
器長が短いほど増加する。換言すれば、ＬＤの光出力に
占めるＥＬ光出力の割合は共振器長が短いほど減少す
る。例えば、印画紙上で約０．０５ｍＷの光強度を得よ
うとすると、共振器長Ｌが１．２５ｍｍと長い場合には
ＬＤの光出力に占めるＥＬ光出力の割合は約３０％とな
るのに対し、共振器長が１ｍｍの場合には、約２０％、
さらに、共振器長Ｌが０．７５ｍｍと短い場合にはＬＤ
の光出力に占めるＥＬ光出力の割合は約１５％にまで低
減される。

【００６４】図１６は４４０ｎｍのレーザ光にて露光し
た場合のセンシトカーブを示す。ここで十分な濃度まで
露光を行うためには、この測定結果の最大値である５０
μＷが必要である。前記した通り、銀塩感光材料を用い
て、鮮鋭度に優れ視覚的に高品位な画像を得るために
は、ＬＤの光出力に占めるＥＬ光出力の割合を２０％以
下とする必要がある。印画紙上での光強度を５０μＷと
すると、導波路幅３μｍの下では、共振器長Ｌを１．０
ｍｍ以下とした場合にこの条件を満たす。すなわち、導
波路幅Ｗ１と共振器長Ｌとの積（Ｗ１・Ｌ）を０．００
３ｍｍ²以下とする必要がある。なお、導波路幅Ｗ１を
１〜３０μｍの範囲で種々変更した場合にも、同様に、
印画紙上での光強度を約０．０５ｍＷとすると、積（Ｗ
１・Ｌ）が０．００３ｍｍ²以下のときに、ＬＤの光出
力の占めるＥＬ光出力の割合が２０％以下となる。画像
の鮮鋭度を更に改善する観点から、積（Ｗ１・Ｌ）の上
限は０．００２５ｍｍ²以下が好ましく、０．００２ｍ
ｍ²以下がより好ましい。また、信頼性の観点から、積
（Ｗ１・Ｌ）の下限は０．０００２ｍｍ²以上が好まし
く、０．０００３ｍｍ²以上がより好ましい。

【００６５】一方、ＬＤの信頼性を確保するために、共
振器長Ｌは０．１ｍｍ以上とする必要があり、導波路幅
Ｗ１は１μｍ以上とする必要がある。共振器長Ｌを０．
１ｍｍとした場合は、導波路幅Ｗ１の値は１〜３０μｍ
の範囲から選択することができ、導波路幅Ｗ１を１μｍ
とした場合は、共振器長Ｌの値は０．１〜３．０ｍｍの
範囲から選択することができる。消費電力を考慮する
と、共振器長Ｌは０．１〜１．０ｍｍの範囲が好まし
く、０．１〜０．８ｍｍの範囲がより好ましい。また、
良好な横モード特性を得るために、導波路幅Ｗ１は１．
０〜４．０μｍの範囲が好ましく、１．０〜３．０μｍ
の範囲がより好ましい。

【００６６】以上説明した通り、本実施形態では、Ｂ色
のレーザ光源（レーザ光源２１１Ｂ）に、共振器長が
０．１ｍｍ以上、導波路幅が１μｍ以上、且つ導波路幅
と共振器長との積が０．００３ｍｍ²以下のＧａＮ系Ｌ
Ｄを使用することにより、ＬＤの光出力に占めるＥＬ光
出力の割合が２０％以下まで低減され、鮮鋭度に優れ高
品位な画像を得ることができる。［第２実施形態］続いて、本発明の第２実施形態に係わ
るデジタルラボシステムについて説明する。なお、シス
テム全体構成は、図１〜図３に示す第１実施形態と同様
であるため、図１〜図３を参照して、同一符号を付して
説明する。

【００６７】（システム全体の概略説明）図１には本実
施形態に係るデジタルラボシステム１０の概略構成が示
されており、図２にはデジタルラボシステム１０の外観
が示されている。図１に示すように、このラボシステム
１０は、ラインＣＣＤスキャナ１４、画像処理部１６、
画像露光装置としてのレーザプリンタ部１８、及びプロ
セッサ部２０を含んで構成されており、ラインＣＣＤス
キャナ１４と画像処理部１６は、図２に示す入力部２６
として一体化されており、レーザプリンタ部１８及びプ
ロセッサ部２０は、図２に示す出力部２８として一体化
されている。

【００６８】ラインＣＣＤスキャナ１４は、写真フィル
ム（例えばネガフィルムやリバーサルフィルム）等の写
真感光材料（以下、単に「写真フィルム」と称する）に
記録されているフィルム画像（被写体を撮影後、現像処
理されることで可視化されたネガ画像又はポジ画像）を
読み取るためのものであり、例えば１３５サイズの写真
フィルム、１１０サイズの写真フィルム、及び透明な磁
気層が形成された写真フィルム（２４０サイズの写真フ
ィルム：所謂ＡＰＳフィルム）、１２０サイズ及び２２
０サイズ（ブローニサイズ）の写真フィルムのフィルム
画像を読取対象とすることができる。ラインＣＣＤスキ
ャナ１４は、上記の読取対象のフィルム画像を３ライン
カラーＣＣＤで読み取り、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像データを出
力する。

【００６９】図２に示すように、ラインＣＣＤスキャナ
１４は作業テーブル３０に取り付けられている。画像処
理部１６は、作業テーブル３０の下方側に形成された収
納部３２内に収納されており、収納部３２の開口部には
開閉扉３４が取り付けられている。収納部３２は、通常
は開閉扉３４によって内部が隠蔽された状態となってお
り、開閉扉３４が回動されると内部が露出され、画像処
理部１６の取り出しが可能な状態となる。

【００７０】また作業テーブル３０には、奥側にディス
プレイ１６４が取り付けられていると共に、２種類のキ
ーボード１６６Ａ、１６６Ｂが併設されている。一方の
キーボード１６６Ａは作業テーブル３０に埋設されてい
る。他方のキーボード１６６Ｂは、不使用時には作業テ
ーブル３０の引出し３６内に収納され、使用時には引出
し３６から取り出されてキーボード１６６Ａ上に重ねて
配置されるようになっている。キーボード１６６Ｂの使
用時には、キーボード１６６Ｂから延びるコード（信号
線）の先端に取り付けられたコネクタ（図示省略）が、
作業テーブル３０に設けられたジャック３７に接続され
ることにより、キーボード１６６Ｂがジャック３７を介
して画像処理部１６と電気的に接続される。

【００７１】また、作業テーブル３０の作業面３０Ｕ上
にはマウス４０が配置されている。マウス４０は、コー
ド（信号線）が作業テーブル３０に設けられた孔４２を
介して収納部３２内へ延設されており、画像処理部１６
と接続されている。マウス４０は、不使用時はマウスホ
ルダ４０Ａに収納され、使用時はマウスホルダ４０Ａか
ら取り出されて、作業面３０Ｕ上に配置される。

【００７２】画像処理部１６は、ラインＣＣＤスキャナ
１４から出力された画像データ（スキャン画像データ）
が入力されると共に、デジタルカメラでの撮影によって
得られた画像データ、フィルム画像以外の原稿（例えば
反射原稿等）をスキャナで読み取ることで得られた画像
データ、コンピュータで生成された画像データ等（以
下、これらをファイル画像データと総称する）を外部か
ら入力する（例えば、メモリカード等の記憶媒体を介し
て入力したり、通信回線を介して他の情報処理機器から
入力する等）ことも可能なように構成されている。

【００７３】画像処理部１６は、入力された画像データ
に対して各種の補正等の画像処理を行って、記録用画像
データとしてレーザプリンタ部１８へ入力する。また、
画像処理部１６は、画像処理を行った画像データを画像
ファイルとして外部へ出力する（例えばメモリカード等
の情報記憶媒体に出力したり、通信回線を介して他の情
報処理機器へ送信する等）ことも可能とされている。

【００７４】レーザプリンタ部１８はＲ、Ｇ、Ｂのレー
ザ光源を備えており、画像処理部１６から入力された記
録用画像データに応じて変調したレーザ光を印画紙に照
射して、走査露光によって印画紙に画像（潜像）を記録
する。また、プロセッサ部２０は、レーザプリンタ部１
８で走査露光によって画像が記録された印画紙に対し、
発色現像、漂白定着、水洗、乾燥の各処理を施す。これ
により、印画紙上に画像が形成される。

【００７５】（レーザプリンタ部の詳細構成）次にレー
ザプリンタ部１８の構成について詳細に説明する。図７
には、レーザプリンタ部１８の光学系の構成が示されて
いる。なお、本実施形態のレーザプリンタ部１８は、第
１実施形態に対して、レーザ光源２１１Ｂに用いる半導
体レーザが一部異なるのみであるため、同一符号を付し
て説明する。

【００７６】レーザプリンタ部１８は、レーザ光源２１
１Ｒ、２１０Ｇ、２１１Ｂの３個のレーザ光源を備えて
いる。レーザ光源２１１ＲはＲの波長（例えば、６８５
ｎｍ）のレーザ光（以下、Ｒレーザ光と称する）を射出
する半導体レーザ（ＬＤ）で構成されている。また、レ
ーザ光源２１０Ｇは、レーザ光射出手段としてのＬＤ２
１０Ｌと、該ＬＤ２１０Ｌから射出されたレーザ光を１
／２の波長のレーザ光に変換する波長変換手段としての
波長変換素子（ＳＨＧ）２１０Ｓから構成されており、
ＳＨＧ２１０ＳからＧの波長（例えば、５３２ｎｍ）の
レーザ光（以下、Ｇレーザ光と称する）が射出されるよ
うにＬＤ２１０Ｌの発振波長が定められている。レーザ
光源２１１ＢはＢの波長（例えば、４４０ｎｍ）のレー
ザ光（以下、Ｂレーザ光と称する）を射出するＬＤで構
成されている。

【００７７】レーザ光源２１０Ｇのレーザ光射出側に
は、コリメータレンズ２１２、外部変調手段としての音
響光学素子（ＡＯＭ）２１４Ｇが順に配置されている。
ＡＯＭ２１４Ｇは、入射されたレーザ光が音響光学媒質
を透過するように配置されていると共に、ＡＯＭドライ
バ（図示省略）に接続されており、ＡＯＭドライバから
高周波信号が入力されると、音響光学媒質内を高周波信
号に応じた超音波が伝搬し、音響光学媒質を透過するレ
ーザ光に音響光学効果が作用して回折が生じ、高周波信
号の振幅に応じた強度のレーザ光がＡＯＭ２１４Ｇから
回折光として射出される。

【００７８】ＡＯＭ２１４Ｇの回折光射出側には、平面
ミラー２１５が配置されており、平面ミラー２１５のレ
ーザ光射出側には、球面レンズ２１６、シリンドリカル
レンズ２１７、及びポリゴンミラー２１８が順に配置さ
れており、ＡＯＭ２１４Ｇから回折光として射出された
Ｇレーザ光は、平面ミラー２１５によって反射された
後、球面レンズ２１６及びシリンドリカルレンズ２１７
を介してポリゴンミラー２１８の反射面上の所定位置に
反射され、ポリゴンミラー２１８で反射される。

【００７９】一方、レーザ光源２１１Ｒ及び２１０Ｂの
レーザ光射出側には、コリメータレンズ２１３、シリン
ドリカルレンズ２１７が順に配置されており、レーザ光
源２１１Ｒ及び２１１Ｂから射出されたレーザ光はコリ
メータレンズ２１３により平行光とされ、シリンドリカ
ルレンズ２１７を介してポリゴンミラー２１８の反射面
上の上記所定位置と略同一の位置に照射されて、ポリゴ
ンミラー２１８で反射される。

【００８０】ポリゴンミラー２１８で反射されたＲ、
Ｇ、Ｂの３本のレーザ光はｆθレンズ２２０、シリンド
リカルレンズ２２１を順に透過し、シリンドリカルミラ
ー２２２によって反射された後、折り返しミラー２２３
によって略鉛直下方向に反射されて開孔部２２６を介し
て印画紙２２４に照射される。なお、折り返しミラー２
２３を省略し、シリンドリカルミラー２２２によって直
接略鉛直下方向に反射して印画紙２２４に照射しても良
い。

【００８１】一方、印画紙２２４上の走査露光開始位置
側方近傍には、開孔部２２６を介して到達したＲレーザ
光を検出する走査開始検出センサ（以下、ＳＯＳ検出セ
ンサと称する）２２８が配置されている。なお、ＳＯＳ
検出センサ２２８で検出するレーザ光をＲレーザ光とす
るのは、印画紙はＲの感度が最も低く、このためＲレー
ザ光の光量が最も大きくされているので確実に検出でき
ること、ポリゴンミラー２１８の回転による走査におい
てＲレーザ光が最も早くＳＯＳ検出センサ２２８に到達
すること、等の理由からである。また、本実施形態で
は、ＳＯＳ検出センサ２２８から出力される信号（以
下、センサ出力信号と称する）は、通常はローレベルと
されており、Ｒレーザ光が検出されたときのみハイレベ
ルとなるように構成されている。

【００８２】次に、本実施形態に係わるレーザ光源２１
１Ｂの詳細な構成について説明する。図７に本実施形態
に係わるレーザ光源２１１Ｂに用いる半導体レーザの断
面模式図を示す。なお、図７において、Ｗ１＝１．７μ
ｍ、Ｗ２＝３００μｍ、Ｈ１＝約０．９μｍ、Ｈ２＝約
３．５μｍ、Ｈ３＝１００μｍ、であり、基本的には、
第１実施形態と同一構成であるが、異なる符号を付して
説明する。

【００８３】レーザ光源２１１Ｂは、ＩｎＧａＮ半導体
レーザからなり、図４に示すように、サファイアｃ面基
板上に文献（S.Nagahama et.al.,jpn.Appl.Phys.Vol.3
9,No.7A,p.L647(2000)）に記載の方法により、低欠陥Ｇ
ａＮ基板層を形成する。

【００８４】次に常圧ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｎ型Ｇａ
Ｎバッファ層（Ｓｉドープ、５μｍ）７１、ｎ型Ｉｎ0.
1Ｇａ0.9Ｎバッファ層（Ｓｉドープ、０．１μｍ）６
７、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層（Ｓｉドープ、
０．４５μｍ）６５、ｎ型ＧａＮ光ガイド層（Ｓｉドー
プ、０．０４〜０．０８μｍ）６３、アンドープ活性層
６１、ｐ型ＧａＮ光ガイド層（Ｍｇドープ、０．０４〜
０．０８μｍ）５９、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層
（Ｍｇドープ、０．４５μｍ）５７、ｐ型ＧａＮキャッ
プ層（Ｍｇドープ、０．２５μｍ）５５、を成長する。
活性層６１は、アンドープＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ（１０ｎ
ｍ）、アンドープＩｎ0.23Ｇａ0.77Ｎ量子井戸層（３ｎ
ｍ）、アンドープＩｎ0.05Ｇａ０．９５Ｎ（５ｎｍ）、
アンドープＩｎ0.23Ｇａ0.77Ｎ量子井戸層（３ｎｍ）、
アンドープＩｎ0.05Ｇａ0.9Ｎ（１０ｎｍ）、アンドー
プＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ（１０ｎｍ）の２重量子井戸構造と
する。次にフォトリソグラフィとエッチングにより幅
１．７μｍ程度のリッジストライプをｐ型Ａｌ0.1Ｇａ
0.9Ｎクラッド層５７中でｐ型ＧａＮ光ガイド層５９か
ら０．１μｍの距離まで塩素イオンを用いたＲＩＢＥ
（reactive ion beam etching）によりエッジングして
形成する。次にＳｉＮ膜５３をプラズマＣＶＤで全面に
製膜した後、フォトリソグラフィとエッチングによりリ
ッジ上の不要部分を除去する。その後窒素ガス雰囲気中
で熱処理によりｐ型不純物を活性化する。この後、塩素
イオンを用いたＲＩＢＥにより発光領域を含む部分以外
のエピ層をｎ型ＧａＮバッファ層７１が露出するまでエ
ッチング除去する。この後、ｎ電極６９としてＴｉ／Ａ
ｌ／Ｔｉ／Ａｕ、ｐ電極５１としてＮｉ／Ａｕを真空蒸
着・窒素中アニールしてオーミック電極を形成する。劈
開により共振器端面を形成する。本実施形態では、発振
波長４４０ｎｍで、接合に垂直方向のビーム放射角半値
全角で３５度である。なお、絶縁物のサファイア基板を
用いても可能である。また、同様の構造をＳｉＣのよう
な導電性の基板上に作製することも可能である。更に、
ＥＬＯＧ（epitaxially lateral over growth）を用い
て、発振ストライプ領域の転位を減少させることも可能
である（前記参考文献：松下、オプトロニクス、（２０
００）Ｎｏ．１、ｐ．６２）。

【００８５】続いて、本実施形態に係わるレーザ光源
（上記ＧａＮ系半導体レーザ）２１１Ｂの光学系につい
て詳細に説明する。図８には、ＧａＮ系半導体レーザの
光学系の模式図を示す。図８において、集光光学系７２
は、レーザ光源２１１ＢとしてのＧａＮ系半導体レーザ
の光学系を簡略化するために、上述したコリメータレン
ズ２１３、シリンドリカルレンズ２１７、ポリゴンミラ
ー２１８、ｆθレンズ２２０、シリンドリカルレンズ２
２１、シリンドリカルミラー２２２、及び折り返しミラ
ー２２３等を含む光学系として示す。

【００８６】図８に示すように、レーザ光源２１１Ｂか
ら射出されたＢレーザ光は、集光光学系７２を介して印
画紙２２４に照射される。この時、本実施形態では、Ｇ
ａＮ系半導体レーザを用いて印画紙２２４にＢレーザ光
を照射するようになっているが、上述したように、Ｇａ
Ｎ系半導体レーザからなるレーザ光源２１１Ｂは、非常
に多くの迷光を発散する特性を有している。従って、迷
光によって印画紙２２４上に照射されたビームスポット
周辺に迷光によるボケを生じ画質を低下させてしまう。

【００８７】ここで、レーザ光源２１１Ｂより射出され
るＢレーザ光の放射角度について考える。Ｂレーザ光の
放射角度は、半導体レーザの発光層としての活性層に垂
直な厚み方向と平行方向で異なり、一般に平行方向より
垂直方向が広い。そのため、垂直方向のレーザ光を集光
できる集光レンズを備えた光学系であれば、平行方向に
おいてもレーザ光は十分に集光できるので、以下では活
性層（基板）の厚さ方向に切った断面を前提に説明す
る。

【００８８】レーザ光源２１１Ｂの放射角度は、レーザ
光源２１１Ｂの発光層としての導波路４８の幅によって
定められる角度で、導波路の幅を狭くすると、レーザ光
源２１１Ｂより射出されるＢレーザ光の放射角度が広く
なり、導波路の幅を広くすると、レーザ光源２１１Ｂよ
り射出されるＢレーザ光の放射角度が狭くなる。放射角
度の広いレーザ光源を用いる場合に、レーザ光を印画紙
２２４に効率的に照射するためには、開口数の広い集光
レンズを用いる必要となり、逆に放射角度の狭いレーザ
光源を用いる場合には、レーザ光を印画紙２２４に効率
的に照射するために、開口数の狭い集光レンズを用いる
ことができる。開口数の広い集光レンズを用いると、レ
ーザ光源２１１Ｂより発散される迷光も多く集光される
ため、迷光を除去する観点では、開口数の狭いレンズを
用いることが好ましい。

【００８９】そこで、本実施形態では、放射角度の狭い
ＧａＮ系半導体レーザをレーザ光源２１１Ｂとして用い
ると共に、狭い放射角度に対応して狭い開口数のレンズ
を含む集光光学系７２を用いている。これによって集光
光学系７２により集められてしまう迷光を低減すること
ができる。従って、ぼやけたパターンの光エネルギーは
従来に比べて少なく、銀塩露光式で特に問題となる印画
紙２２４全体に着色してしまう現象を抑制することがで
きる。

【００９０】また、図９には、ＧａＮ系半導体レーザよ
り射出されるＢレーザ光の垂直方向における半値強度の
放射角度の全角（以下、単に放射角度という。）が、そ
れぞれ４０度、３５度、３０度、２５度に対応する集光
光学系７２によって絞られた光スポットの光パワーと迷
光による光スポット周囲のぼやけた部分の光パワーの半
導体レーザ駆動電流特性を示す。なお、ＧａＮ系半導体
レーザの光の利用効率を上げるために、放射角度が４０
度の場合には、開口数ＮＡの大きい０．７１のレンズを
用い、放射角の異なるＧａＮ系半導体レーザに対応する
レンズとしては、開口数が放射角度に比例するようなレ
ンズを用いた。具体的には開口数ＮＡ＝ｓｉｎ（半導体
レーザの半値強度における放射角度の全角）となるレン
ズを用いた。すなわち、ＧａＮ系半導体レーザより射出
されるＢレーザ光の放射角度に対応して、開口数として
は、０．５７（放射角度３５度に対応する）、０．５
（放射角度３０度に対応する）、０．４２（放射角度２
５度に対応する）をそれぞれ用いた。また、放射角度
は、図１０及び図１１に示すように、遠視野像における
放射角度と光強度分布中における光強度が半値となる放
射角度全角のことを指し、図１０は放射角度２５度に対
応する遠視野像における放射角度と光強度の分布を示
し、図１１は放射角度３５度に対応する遠視野像におけ
る放射角度と光強度の分布を示す。

【００９１】図９に示すように、ＧａＮ系半導体レーザ
より射出されるＢレーザ光の放射角度が、狭い方が迷光
によるぼやけた部分の光エネルギーが小さいことがわか
る。

【００９２】ここで、ぼやけた部分の着色を鮮鋭度に対
して許容以下にするためには、他の方法と併用するにし
ても、図８中に示した集光光学系７２に集められたぼや
けた部分のエネルギーとしては、絞られたエネルギーの
１／５以下にすることが最も望ましい。

【００９３】また、実際に銀塩用の露光装置で使用され
る光出力０．１ｍＷ近傍においては、上述の条件（絞ら
れたエネルギーの１／５以下）を満足させるためには、
前記放射角度としては、最低限３５度以下であることが
望ましい。そこで、本実施形態では、放射角度が３５度
のＧａＮ系半導体レーザを用いている。このように、放
射角度が３５度のＧａＮ系半導体レーザを用いることに
よって、上述したように、迷光によるぼやけた部分の光
エネルギーを抑制することができる。なお、ＧａＮ系半
導体レーザの放射角度は、ｎ型ＧａＮ光ガイド層６２及
びｐ型ＧａＮ光ガイド層５８の厚みを調整することによ
って、所望の角度に調整することが可能である。

【００９４】また、このように狭い放射角度のＧａＮ系
半導体レーザを用いることによって、開口数ＮＡの小さ
いレンズを用いることができるので、開口数ＮＡの小さ
いレンズによっても迷光が集光されるのを抑制すること
ができる。

【００９５】なお、放射角度の異なるＧａＮ系半導体レ
ーザを複数設けて、印画紙２２４のＳＮ比に応じて選択
的に放射角度の異なるＧａＮ系半導体レーザを設定する
ようにしてもよい。（制御部）次に、ＧａＮ系半導体レーザからなるレーザ
光源２１１Ｂを駆動する駆動回路を含むレーザプリンタ
部１８の制御部を詳細に説明する。

【００９６】本実施形態に係わる制御部は、図１２に示
すように、マイクロコンピュータを含む制御回路８０を
備えている。制御回路８０はバス８８に接続されてお
り、該バス８８には、画像データメモリ７４、７６、７
８が接続されている。すなわち、印画紙２２４へ画像を
記録するための画像データを記憶するメモリとして画像
データメモリ７４、７６、７８を備えている。画像デー
タメモリ７４は、Ｒ色の画像データを記憶するメモリで
あり、同様に、画像データメモリ７６はＧ色の画像デー
タを記憶するメモリであり、画像データメモリ７８はＢ
色の画像データを記憶するメモリである。

【００９７】また、バス８８には、Ｒ用ＬＤ駆動回路９
６、Ｇ用ＬＤ駆動回路９８、及びＢ用ＬＤ駆動回路１０
０が接続されており、Ｒ用ＬＤ駆動回路９６及びＢ用Ｌ
Ｄ駆動回路１００は変調回路９０、９２をそれぞれ介し
て接続されている。すなわち、半導体レーザ２１１Ｒ、
２１１Ｂは、画像データに基づく変調信号が変調回路９
０、９２によって生成されてＬＤ駆動回路で該変調信号
が重畳されることによって直接強度変調されるようにな
っている。

【００９８】また、バス８８には、ＡＯＭ駆動回路９４
が接続されており、ＡＯＭ９４の駆動が制御される。す
なわち、レーザ光源２１０Ｇは、ＡＯＭ２１４Ｇによっ
て間接変調されるようになっている。

【００９９】さらに、バス８８には、ポリゴンミラー２
１８を回転駆動するポリゴンモータ８３を駆動するため
のポリゴンモータ駆動回路８２、及び印画紙２２４を移
動するための印画紙移動モータ８６を駆動する印画紙移
動モータ駆動回路８４が接続されており、制御回路８０
によってそれぞれが制御されるようになっている。

【０１００】続いて、本発明の実施形態に係わるレーザ
プリンタ部１８の作用を説明する。

【０１０１】印画紙２２４への画像の記録を行う場合、
レーザプリンタ部１８の制御部は、画像処理部１６から
入力される記録用画像データが表す画像を走査露光によ
って印画紙２２４上に記録するために、画像処理部１６
から入力された画像記録用パラメータに基づき、記録用
画像データに対して各種の補正を行って走査露光用画像
データを生成し、画像データメモリ７４、７６、７８に
記憶させる。

【０１０２】そして、レーザプリンタ部１８のポリゴン
ミラー２１８を図３矢印Ａ方向に回転させ、レーザ光源
２１１Ｒ、２１０Ｇ、２１１Ｂの半導体レーザに対して
電流を流すことによって各色レーザ光を射出させると共
に、生成した走査露光用画像データに基づいて変調信号
を生成し、変調信号のレベルに応じてＡＯＭ２１４Ｇに
供給する超音波信号（高周波信号）の振幅を変化させ
て、ＡＯＭ２１４Ｇから回折光として射出されるＧレー
ザ光を変調する。従って、ＡＯＭ２１４Ｇからは印画紙
２２４に記録すべき画像の濃度に応じて強度変調された
Ｇレーザ光が射出される。このＧレーザ光は平面ミラー
２１５、球面レンズ２１６、シリンドリカルレンズ２１
７、ポリゴンミラー２１８、ｆθレンズ２２０、シリン
ドリカルレンズ２２１、シリンドリカルミラー２２２、
及び折り返しミラー２２３を介して印画紙２２４に照射
される。

【０１０３】また、レーザ光源２１１Ｒ、２１１Ｂに対
しては、レーザ光源２１１Ｒ、２１１Ｂに印加する電流
強度を変調することによってレーザ光を変調する。従っ
て、レーザ光源２１１Ｒ、２１１Ｂからは印画紙２２４
に記録すべき画像の濃度に応じて変調されたＲレーザ
光、Ｂレーザ光が射出される。このそれぞれのレーザ光
はそれぞれコリメータレンズ２１３、シリンドリカルレ
ンズ２１７、ポリゴンミラー２１８、ｆθレンズ２２
０、シリンドリカルレンズ２２１、シリンドリカルミラ
ー２２２、及び折り返しミラー２２３を介して印画紙２
２４に照射される。

【０１０４】そして、ポリゴンミラー２１８の図３矢印
Ａ方向の回転に伴って、Ｒ、Ｇ、Ｂ各レーザ光の照射位
置が図３矢印Ｂ方向に沿って走査されることにより主走
査がなされ、印画紙２２４が図３矢印Ｃ方向に沿って一
定速度で搬送されることにより各レーザ光の副走査がな
され、走査露光によって印画紙２２４に画像（潜像）が
記録される。

【０１０５】ここで、本実施形態に係わるレーザ光源２
１１Ｂは、上述したように、ＧａＮ系半導体レーザを用
いているので、半導体レーザより多くの迷光も同時に射
出され、印画紙２２４に記録される画像の鮮鋭度に影響
を及ぼしてしまうが、本実施形態では、上述したよう
に、放射角度の狭いＧａＮ系半導体レーザ（放射角度３
５度）を用いて、印画紙２２４の照射される迷光を抑制
している。

【０１０６】すなわち、上述したように、ＧａＮ系半導
体レーザの放射角度は、狭い方が迷光によるぼやけた部
分の光エネルギーが小さいので、レーザ光源２１１Ｂと
して放射角度の狭いＧａＮ系半導体レーザを用いること
によって印画紙２２４に照射される迷光を抑制すること
ができる。

【０１０７】また、放射角度の狭い半導体レーザを用い
ることによって、集光光学系７２に用いるレンズの開口
数ＮＡも小さくしても光の利用効率を下げることがな
く、前記レンズの開口数ＮＡを小さくすることによって
もＧａＮ系半導体レーザより発散される迷光が集光され
る割合を減少させることができ、これによっても印画紙
２２４に照射される迷光を抑制することができる。

【０１０８】なお、上記走査露光において各レーザ光の
変調を行うタイミングや印画紙２２４の図３矢印Ｃ方向
への搬送タイミングは、ＳＯＳ検出センサ２２８から出
力されているセンサ出力信号に基づいて決定される。

【０１０９】一方、走査露光によって画像が記録された
印画紙２２４はプロセッサ部２０へ送り込まれ、発色現
像、漂白定着、水洗、乾燥の各処理が施される。これに
よって、印画紙２２４上に画像が形成される。

【０１１０】なお、上記の実施形態では、レーザ光源２
１１Ｂとして用いるＧａＮ系半導体レーザの放射角度を
３５度としたが、上述したように、３５度以下であれ
ば、いかなる放射角度のＧａＮ系半導体レーザを用いて
も迷光を低減することができる。

【０１１１】また、第１実施形態と第２実施形態とを組
み合わせた構成としてもよい。例えば、第２実施形態の
半導体レーザにおいて、第１実施形態で説明したよう
に、迷光を低減するために、共振器長が０．１ｍｍ以
上、導波路幅が１μｍ以上、かつ導波路幅と共振器長と
の積が０．００３ｍｍ²以下とし、さらに接合に垂直な
方向のレーザ光の放射角度の半値全角が第２実施形態で
説明したように３５度以内となようにｎ型ＧａＮガイド
層６１（図７参照）及びｐ型ＧａＮガイド層６５（図７
参照）の厚みを調整することが可能である。このように
構成することによっても、第１実施形態及び第２実施形
態と同様に、迷光を低減することができ、鮮鋭度に優れ
高品位な画像を得ることができる。この際、共振器長を
短く制限するとレーザ共振器の利得が制限され、ビーム
放射角度を小さくするためにはレーザ内部での光スポッ
ト径を接合に垂直方向に大きくするための活性層での光
閉じ込め係数が下がって利得が低下する。このため、動
作電流の上昇を招くので、あまり小さい値に設定するこ
とは好ましくない。例えば、共振器長が０．５〜１．０
ｍｍ、放射角度が２８〜３５度の範囲が実用的である。

【０１１２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の窒化ガリ
ウム系半導体レーザ及び画像露光装置は、ＥＬ光の出力
割合が低減されることにより、銀塩感光材料を露光した
場合に鮮鋭度に優れた高品位な画像を得ることができ
る、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係わるデジタルラボシス
テムの概略構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態に係わるデジタルラボシス
テムの外観を示す斜視図である。

【図３】レーザプリンタ部の概略構成を示す斜視図であ
る。

【図４】本発明の第１実施形態に係わるＧａＮ系半導体
レーザの詳細な構成を示す斜視図である。

【図５】本発明の第１実施形態に係わるＧａＮ系半導体
レーザの積層構成を示す断面図である。

【図６】Ｂ色のレーザ光源からの出力光による印画紙上
での光強度と駆動電量との関係を共振器長毎に示すグラ
フである。

【図７】本発明の第２実施形態に係わるＧａＮ系半導体
レーザの積層構成を示す断面図である。

【図８】本発明の第２実施形態に係わるＧａＮ系半導体
レーザの光学系を示す模式図である。

【図９】ＧａＮ系半導体レーザより射出されるレーザ光
垂直方向における半値強度の放射角度の全角が、それぞ
れ４０度、３５度、３０度、２５度に対応する集光光学
系によって絞られたスポットの光パワーと周囲のぼやけ
た部分の合計パワーの半導体レーザ駆動電流特性を示す
グラフである。

【図１０】半値強度の放射角度の全角が２５度の時の遠
視野像における放射角度と光強度の分布を示すグラフで
ある。

【図１１】半値強度の放射角度の全角が３５度の時の遠
視野像における放射角度と光強度の分布を示すグラフで
ある。

【図１２】レーザプリンタ部の制御部を示すブロック図
である。

【図１３】ポリゴン等によりスポット走査を行う銀塩式
露光装置の光源にＧａＮ系半導体レーザを用いた時の模
式図である。

【図１４】スポットの光出力と駆動電流の関係、及びぼ
やけたパターンの光出力と駆動電流の関係を示すグラフ
である。

【図１５】（Ａ）は縞状パターンを示す図であり、
（Ｂ）は縞状パターンにぼやけたパターンが着色した例
を示す図である。

【図１６】４４０ｎｍのレーザ光にて露光した場合のセ
ンシトカーブを示すグラフである。

【符号の説明】

１０ラボシステム１４ラインＣＣＤスキャナ１６画像処理部１８レーザプリンタ部２０プロセッサ部２６入力部２８出力部４８導波路５０サファイア基板５２低欠陥ｎ型ＧａＮ基板層５４ｎ型ＧａＮバッファ層５６ｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎバッファ層５８ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６０ｎ型ＧａＮガイド層６２アンドープ活性層６４ｐ型ＧａＮガイド層６６ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６８ｐ型ＧａＮキャップ層７０窒化ケイ素（ＳｉＮ）膜７２ｐ側電極７４ｎ側電極２１１Ｒ、２１０Ｇ、２１１Ｂレーザ光源２１２、２１３コリメータレンズ２１４Ｇ音響光学素子（ＡＯＭ）２１５平面ミラー２１６球面レンズ２１７、２２１シリンドリカルレンズ２１８ポリゴンミラー２２０ｆθレンズ２２４印画紙

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】窒化ガリウム系材料で構成され、レーザ光
及びレーザ光以外の迷光を射出する窒化ガリウム系半導
体レーザにおいて、導波路幅と活性層の厚さと共振器長との積を所定範囲内
の値として、感光材料を露光して連続階調画像を形成す
る場合に、迷光による露光部分が視覚的に認識されない
程度に迷光のレーザ光に対する出力割合を低減したこと
を特徴とする窒化ガリウム系半導体レーザ。
【請求項２】窒化ガリウム系材料で構成され、レーザ光
及びレーザ光以外の迷光を射出する窒化ガリウム系半導
体レーザにおいて、共振器長が０．１ｍｍ以上、導波路幅が１μｍ以上、且
つ導波路幅と共振器長との積が０．００３ｍｍ²以下で
あることを特徴とする窒化ガリウム系半導体レーザ。
【請求項３】請求項１又は２に記載の窒化ガリウム系半
導体レーザを光源に用いて感光材料を露光する画像露光
装置。
【請求項４】前記感光材料が銀塩感光材料であることを
特徴とする請求項３に記載の画像露光装置。
【請求項５】レーザ光によって感光材料に画像を走査
露光する画像露光装置であって、前記レーザ光を射出する発光層を備え、該発光層より射
出される前記レーザ光の半値強度における放射角度の全
角が、前記発光層に対して垂直方向に３５度以内となる
ように前記レーザ光を射出する窒化ガリウム系半導体レ
ーザを備えた画像露光装置。
【請求項６】前記感光材料が銀塩感光材料であること
を特徴とする請求項５に記載の画像露光装置。
【請求項７】窒化ガリウム系材料で構成され、レーザ
光及びレーザ光以外の迷光を射出する窒化ガリウム系半
導体レーザを用いて、レーザ光によって感光材料に画像
を走査露光する画像露光装置であって、前記レーザ光を射出する発光層を備え、該発光層により
射出される前記レーザ光の半値強度における放射角度の
全角が、前記発光層に対して垂直方向に３５度以内とな
るように前記レーザ光を射出すると共に、導波路幅と活
性層の厚さと共振器長との積を所定範囲内の値として、
感光材料を露光して連続階調画像を形成する場合に、迷
光による露光部分が視覚的に認識されない程度に迷光の
レーザ光に対する出力割合を低減したことを特徴とする
窒化ガリウム系半導体レーザを備えた画像露光装置。
【請求項８】窒化ガリウム系材料で構成され、レーザ
光及びレーザ光以外の迷光を射出する窒化ガリウム系半
導体レーザを用いて、レーザ光によって感光材料に画像
を走査露光する画像露光装置であって、前記レーザ光を射出する発光層を備え、該発光層により
射出される前記レーザ光の半値強度における放射角度の
全角が、前記発光層に対して垂直方向に３５度以内とな
るように前記レーザ光を射出すると共に、共振器長が
０．１ｍｍ以上、導波路幅が１μｍ以上、かつ導波路幅
と共振器長との積が０．００３ｍｍ²以下であることを
特徴とする窒化ガリウム系半導体レーザを備えた画像露
光装置。