【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチビーム半導体レーザーおよびその製造方法およびマルチビーム半導体レーザーアレイおよび印刷用版材製版装置および画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真やオフセット印刷における画像記録において、高精細な画像品質を得るための画像形成手段として、レーザーを用いた画像形成方法が広く用いられている。電子写真の場合、感光性を有するドラムを回転させつつ（主走査しつつ）、その軸方向にポリゴンミラーを用いてレーザーを走査（副走査）する方法が一般的である。また、印刷用版材に画像形成を行う場合、ドラム上に固定された印刷用版材にレーザーを照射し、ドラムが１回転するごとにレーザー光を１ドット分だけ走査し、この操作を繰り返すことで所望のサイズの画像を形成している。
【０００３】
一方、電子写真・オフセット印刷分野では、画像の高精細化及び出力の高速化が求められている。これを実現するための方法として、主走査，副走査ともに高速化し、同時にレーザーを高出力化するか、感光体もしくは印刷用版材を高感度化する方法が考えられるが、この方法により画像形成速度を向上させるには、レーザーの高出力化に伴う光源または高感度メディアの開発、主副走査の高速化によるそれを支持する筐体の補強、更には高速走査時の位置制御方法の開発等の多くの課題が発生し、多大なコストと時間を必要とする。また、画像の高精細化について、画像の解像度が２倍になった場合、主走査，副走査方向ともに２倍の時間が必要となるため、画像出力時においては４倍の時間が必要となる。従って、画像の高精細化を実現するには、画像出力の高速化も同時に達成する必要がある。
【０００４】
画像出力の高速化を達成するための別の方法として、レーザーをマルチビーム化する方法が考えられ、実際、印刷用版材に対する画像形成においては複数本のレーザーを用いるのが一般的となっている。レーザーをマルチビーム化することにより、１本あたりのレーザーにより描画される領域が縮小され、理論的にはｎ本のレーザーを用いた場合の画像形成に必要な時間は、１本のレーザーを用いた場合の１／ｎとなる。
【０００５】
オフセット印刷においては、１，２００ｄｐｉ以上の解像度が一般的で、それ以上の解像度が要求されている。また、近年のオンデマンド・ショートランプリンティングのニーズの増大により、製版に要する時間の短縮が一層望まれている。このようなニーズに対応するため、レーザー光源の更なるマルチビーム化が検討されているが、レーザー光源のサイズ以下にビームピッチを狭めることは不可能であり、また、光源だけでなく個々の光源の制御回路も増加するためコスト的に好ましくはない。
【０００６】
これらの課題を同時に解決する手段として、１つのチップに複数の発光光源を有するマルチビーム半導体レーザーが提案されている。これにより、ビームピッチを縮小するだけでなく、それを制御する回路をビーム本数以下にすることが可能となり、コスト的にも有利となる。しかし、現在提案されているマルチビーム半導体レーザーのビームピッチは１４μｍで、定格出力は１０ｍＷ以下であり、電子写真に対しては十分であるが、印刷用版材に対しては不十分である。
【０００７】
定格出力を抑制している主たる要因は、各発光源より発生する熱であり、ビームピッチが狭いため隣接する素子の熱の影響を受けているためである。このような課題を解決するために、特許文献１，特許文献２が提案されている。特許文献１，特許文献２では、各発光部間に放熱材料を埋め込むことによって、発光部で発生した熱を外部に放出する手段を用いているが、これによっても熱の影響を十分に排除することは不可能で、定格出力を向上させるには至っていない。
【０００８】
また、特許文献３には、数十Ｗ級のマルチビームレーザーアレイが提案されている。しかし、特許文献３は、ＹＡＧレーザー用の励起光源を目的としており、特許文献３に示されている構成では十分なビームの位置精度を得ることは困難である。また放熱部材上に発光部を固定しているが、各発光部間の熱の伝達経路が非常に短く、熱の影響による性能劣化は避けられない。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−３４０５７０号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開平１１−３５４８８８号公報
【００１１】
【特許文献３】
特願平１−１０５２０５号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、基板からの熱伝導を抑制することにより、隣接する発光部からの熱の影響を排除し、定格出力を向上させ、同時に、高精細な画像を高速に出力可能なマルチビーム半導体レーザーおよびその製造方法およびマルチビーム半導体レーザーアレイおよび印刷用版材製版装置および画像記録装置を提供することを目的としている。
【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記載の発明は、第１導電型コンタクト層と第１導電型クラッド層と活性層と第２導電型クラッド層と第２導電型コンタクト層との各半導体層よりなる複数の発光部と、各発光部のそれぞれに対応して設けられ、各発光部の第１導電型コンタクト層，第２導電型コンタクト層の各々と電気的に接続されたオーミック電極と、複数の発光部及びオーミック電極を支持する基板と、各発光部において発生する熱を放出する放熱部材とを有し、前記基板には、発光部を構成する半導体材料よりも熱伝導率が低い材料が用いられることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のマルチビーム半導体レーザーにおいて、各発光部の第１導電型コンタクト層，第２導電型コンタクト層の各々と電気的に接続されたオーミック電極は、基板上の発光部の存在する側に設置されていることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載のマルチビーム半導体レーザーにおいて、各発光部の第１導電型コンタクト層，第２導電型コンタクト層の各々と電気的に接続されたオーミック電極のうちの一方のオーミック電極は、基板裏面に設置されていることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項４記載の発明は、請求項１記載のマルチビーム半導体レーザーにおいて、各発光部間に、各発光部を構成する半導体材料よりも熱伝導率が高い材料よりなる放熱材料が充填されていることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のマルチビーム半導体レーザーにおいて、前記放熱部材は、各発光部もしくはオーミック電極と絶縁層を介して個別に接触し、かつ、各放熱部材は、互いに接触していないことを特徴としている。
【００１８】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のマルチビーム半導体レーザーを製造するマルチビーム半導体レーザーの製造方法において、半導体層の作製工程以前に、該半導体層を侵食する液体に対し侵食されない性質を有する層を形成することを特徴としている。
【００１９】
また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のマルチビーム半導体レーザーが、該マルチビーム半導体レーザーから放出されるレーザー光が直線上に等間隔で放出されるように、複数個配置されていることを特徴とするマルチビーム半導体レーザーアレイである。
【００２０】
また、請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のマルチビーム半導体レーザーが等間隔で並べられ、且つ該マルチビーム半導体レーザーから放出されるレーザー光が直線上に放出されるようになっていることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項９記載の発明は、請求項７または請求項８記載のマルチビーム半導体レーザーアレイが用いられていることを特徴とする印刷用版材製版装置である。
【００２２】
また、請求項１０記載の発明は、請求項７または請求項８記載のマルチビーム半導体レーザーアレイが用いられていることを特徴とする画像記録装置である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態は、第１導電型コンタクト層と第１導電型クラッド層と活性層と第２導電型クラッド層と第２導電型コンタクト層との各半導体層よりなる複数の発光部と、各発光部のそれぞれに対応して設けられ、各発光部の第１導電型コンタクト層，第２導電型コンタクト層の各々と電気的に接続されたオーミック電極と、複数の発光部及びオーミック電極を支持する基板と、各発光部において発生する熱を放出する放熱部材とを有し、前記基板には、発光部を構成する半導体材料よりも熱伝導率が低い材料が用いられることを特徴とするマルチビーム半導体レーザーである。
【００２５】
図１には、第１の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの基本構成の一例が示されている。また、図２には、図１のマルチビーム半導体レーザーにおいて、さらに放熱部材を設けた例が示されている。図１，図２の例では、複数の発光部として、２つの発光部（Ａ），（Ｂ）を設けた例が示されており、一方の発光部（Ａ）には、ｐ側，ｎ側オーミック電極Ａが接続され、他方の発光部（Ｂ）には、ｐ側，ｎ側オーミック電極Ｂが接続されている。
【００２６】
また、各発光部（Ａ），（Ｂ）は、第１導電型（ｐ−（またはｎ−））コンタクト層、第１導電型（ｐ−（またはｎ−））クラッド層、活性層、第２導電型（ｎ−（またはｐ−））クラッド層、第２導電型（ｎ−（またはｐ−））コンタクト層との各半導体層により構成されている。なお、各半導体層の具体的な材料は省略するが、ＧａＡｓ系化合物材料を用いるのが一般的である。また、基板を構成する材料としては石英ガラス等が挙げられる。
【００２７】
マルチビーム半導体レーザーにおいては、隣接する発光部間の熱の干渉による出力低下が問題となる。各発光部は基板により支持されており、熱の干渉は主に基板を介しての熱伝導により発生している。従来のマルチビーム半導体レーザーにおいては、発光部を構成する半導体材料と同種の材料よりなる基板を用いていたため、隣接する発光部間の熱干渉を防ぐことはできなかった。そこで、本発明においては、基板の材料として、発光部を構成する材料よりも熱伝導率の低い材料を用いることで、隣接する発光部間の熱干渉を抑制している。
【００２８】
一方、各発光部で発生した熱を外部に効果的に放出させる手段を設けない場合、その熱により該発光部自身の性能が低下する恐れがある。そのため、本発明では、図２に示す例のように、各発光部において発生する熱を効果的に放出する放熱部材を設けている。なお、図２の例では、放熱部材は１つの部材で構成されているが、各発光部間の熱の伝達経路が十分に長く確保されているため、互いの熱が干渉することなく外部へ放出される。なお、放熱部材を構成する材料としては、アルミ，銅等の金属材料が一般的であるが、発光部で発生した熱を効果的に放出できるのであれば、これらに限るものではない。すなわち、放熱部材を構成する材料としては、金属材料、セラミック材料及びそれらの混合体等のいずれを用いても良い。より詳細には、金属材料としては、銅，アルミニウム，モリブデン，タングステン及びそれらの混合物を用いることができ、セラミック材料としては、ＳｉＣ，ＳｉＳｉＣ，ＡｌＮ等を用いることができる。
【００２９】
しかし、金属材料を用いる場合、各発光部の独立駆動を維持するために、放熱部材とオーミック電極との間に絶縁層を設ける必要がある。
【００３０】
次に、このような第１の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの製造工程例を以下に示す。すなわち、先ず、第２導電型（ｎ−（またはｐ−））ＧａＡｓ基板上に、第２導電型（ｎ−（またはｐ−））クラッド層、活性層、第１導電型（ｐ−（またはｎ−））クラッド層、第１導電型（ｐ−（またはｎ−））コンタクト層を順次結晶成長させる。ここで、結晶成長に用いる基板としては、ＧａＡｓ基板に限るものではなく、結晶成長させる材料と格子整合するものであれば、任意の材料のものを用いることができる。
【００３１】
次いで、図３に示すように、上記のように結晶成長させた基板の成長面と熱伝導率の低い基板（例えば石英ガラス基板）とをエポキシ系接着剤等を用いて貼り合わせる。なお、ここで用いる熱伝導性の低い基板としては、石英ガラスに限るものではなく、前記半導体材料よりも熱伝導性の低い材料のものであれば、任意の材料のものを用いることができ、また、貼り合わせる接着剤についても、アクリル系，スチロール系等、任意の材料のものを用いることができる。ただし、いずれの基板，接着剤についても、各発光部から駆動中に放出される熱により変形・変質しない材料であることが望ましい。
【００３２】
次いで、半導体材料を成長させた基板を、アルミナ等を用いた機械研磨により所望の厚さを残して研磨・除去する。研磨せずに残した基板は、そのままコンタクト層となる。
【００３３】
次いで、半導体材料表面にフォトレジストを一面に塗布し、図３の破線内部を除いて、他の領域のフォトレジストを完全に除去する。次に、ＲＩＥ等のドライエッチング、もしくは、硫酸・リン酸及びそれらを含む混合溶液等によるウェットエッチング、あるいは、両方のエッチング方法により、図４に示すように加工する。
【００３４】
次いで、先の工程で塗布したフォトレジストを除去し、しかる後、新たにフォトレジストを塗布し、図４の破線内部以外のフォトレジストを完全に除去する。次に、先の工程と同様に半導体材料をエッチングし、第１導電型（ｐ−（またはｎ−））コンタクト層のみを残す（図５を参照）。
【００３５】
次いで、リフトオフ法等を用いて、第１導電型（ｐ−）コンタクト層、第２導電型（ｎ−）コンタクト層上に、オーミック電極を形成する（図６を参照）。なお、オーミック電極の材料の例として、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ａｌ、及び、それらの合金等が挙げられる。
【００３６】
図３乃至図６では、簡略化のため、放熱部材の図示は省略されているが、本発明におけるマルチビーム半導体レーザーを駆動する際には、各発光部で発生する熱を効果的に拡散・放出させるため、前述した放熱部材を設ける必要がある。さらに、各発光部の電気的独立を確保するため、放熱部材と発光部との間に絶縁層を設ける必要がある。
【００３７】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態のマルチビーム半導体レーザーにおいて、各発光部の第１導電型コンタクト層，第２導電型コンタクト層の各々と電気的に接続されたオーミック電極は、基板上の発光部の存在する側に設置されていることを特徴としている。すなわち、第２の実施形態では、図１の例のように、各発光部の各コンタクト層（ｐ、ｎ）にそれぞれ電気的に独立して接続されたオーミック電極が、基板表面で且つ発光部が存在する側に配置されていることを特徴としている。
【００３８】
マルチビーム半導体レーザーにおいては、１つの素子上に複数の発光部が存在するため、それぞれの発光部を独立して駆動する場合、複雑な配線が必要となる。そこで、本発明の第２の実施形態のように、発光部の存在する側の基板表面に、オーミック電極をすべて形成することで、複雑な配線を容易に行うことができる。
【００３９】
次に、このような第２の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの製造工程例を以下に示す。すなわち、先ず、第２導電型（ｎ−（またはｐ−））ＧａＡｓ基板上に、第２導電型（ｎ−（またはｐ−））クラッド層、活性層、第１導電型（ｐ−（またはｎ−））クラッド層、第１導電型（ｐ−（またはｎ−））コンタクト層を順次結晶成長させる。ここで、結晶成長に用いる基板としては、ＧａＡｓ基板に限るものではなく、結晶成長させる材料と格子整合するものであれば、任意の材料のものを用いることができる。
【００４０】
次に、結晶成長させた第１導電型（ｐ−（またはｎ−））コンタクト層上に、リフトオフ法等により、ｐ（またはｎ）側オーミック電極を形成する（図７を参照）。ここで用いる電極材料としては、Ａｕ，Ｐｔ等の、半導体材料をエッチングする際に用いる液体に対し腐食しない性質を有しているものが望ましい。
【００４１】
次いで、図８に示すように、上記基板のｐ（またはｎ）側オーミック電極を形成した面と熱伝導率の低い基板（例えば石英ガラス基板）とを、エポキシ系接着剤等を用いて貼り合わせる。なお、ここで用いる熱伝導性の低い基板としては、石英ガラスに限るものではなく、前記半導体材料よりも熱伝導性の低い材料のものであれば、任意の材料のものを用いることができ、また、貼り合わせる接着剤についても、アクリル系，スチロール系等、任意の材料のものを用いることができる。ただし、いずれの基板，接着剤についても、各発光部から駆動中に放出される熱によって変形・変質しない材料であることが望ましい。
【００４２】
次いで、半導体材料を成長させた基板を、アルミナ等を用いた機械研磨により所望の厚さを残して研磨・除去する。研磨せずに残した基板は、そのままコンタクト層となる。
【００４３】
次いで、半導体材料表面にフォトレジストを一面に塗布し、図８の破線内部を除いて、他の領域のフォトレジストを完全に除去する。次に、ＲＩＥ等のドライエッチング、もしくは、硫酸・リン酸及びそれらを含む混合溶液等によるウェットエッチング、あるいは、両方のエッチング方法によって、図９に示すように加工する。このエッチングによってフォトレジストが残留している領域の下部以外の半導体材料は除去されるが、先に形成したｐ（またはｎ）側オーミック電極はエッチングされずに残留する。
【００４４】
次いで、リフトオフ法等を用いて、第２導電型（ｎ−（またはｐ−））コンタクト層上に、オーミック電極を形成する（図１０を参照）。なお、電極の材料の例として、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ａｌ、及び、それらの合金等が挙げられる。
【００４５】
なお、図７乃至図１０では、簡略化のため、放熱部材の図示は省略されているが、本発明におけるマルチビーム半導体レーザーを駆動する際には、各発光部で発生する熱を効果的に拡散・放出させるため、前述した放熱部材を設ける必要がある。さらに、各発光部の電気的独立を確保するため、放熱部材と発光部との間に絶縁層を設ける必要がある。
【００４６】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態は、第１の実施形態のマルチビーム半導体レーザーにおいて、各発光部の第１導電型コンタクト層，第２導電型コンタクト層の各々と電気的に接続されたオーミック電極のうちの一方のオーミック電極は、基板裏面に設置されていることを特徴としている。すなわち、第３の実施形態では、各発光部の各コンタクト層（ｐ、ｎ）にそれぞれ電気的に独立して接続されたオーミック電極のうちのいずれか一方が、基板の発光部が存在しない側に配置されていることを特徴としている。
【００４７】
換言すれば、各発光部の各コンタクト層（ｐ、ｎ）にそれぞれ電気的に独立して接続されたオーミック電極のうち一方が、基板表面で且つ発光部が存在する側に配置されており、もう一方のオーミック電極が、基板表面で且つ発光部が存在しない側に配置されていることを特徴としている。
【００４８】
マルチビーム半導体レーザーにおいて、１つの素子上に存在する発光部の数が増えるにつれて、配線は複雑となり、素子の片面のみでは配線が困難になる。そこで、この第３の実施形態のように、各発光部の各コンタクト層に電気的に接続しているオーミック電極のいずれか一方を裏面に配置することで、複雑な配線を容易にすることができる。
【００４９】
次に、このような第３の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの製造工程例を以下に示す。すなわち、先ず、第２導電型（ｎ−（またはｐ−））ＧａＡｓ基板上に、第２導電型（ｎ−（またはｐ−））クラッド層、活性層、第１導電型（ｐ−（またはｎ−））クラッド層、第１導電型（ｐ−（またはｎ−））コンタクト層を順次結晶成長させる。ここで、結晶成長に用いる基板としては、ＧａＡｓ基板に限るものではなく、結晶成長させる材料と格子整合するものであれば、任意の材料のものを用いることができる。
【００５０】
次に、結晶成長させた第１導電型（ｐ−（またはｎ−））コンタクト層上に、リフトオフ法等により、ｐ（またはｎ）側オーミック電極を形成する（図１１を参照）。ここで用いる電極材料としては、Ａｕ，Ｐｔ等の、半導体材料をエッチングする際に用いる液体に対し腐食しない性質を有しているものが望ましい。
【００５１】
一方、先の工程で作製した半導体材料を貼り合わせるべき熱伝導率の低い材料（例えば石英ガラス基板）に対し、リフトオフ法等を用いて図１２に示すように電極を作製する。なお、ここで用いる熱伝導性の低い基板としては、石英ガラスに限るものではなく、前記半導体材料よりも熱伝導性の低い材料のものであれば、任意の材料のものを用いることができるが、各発光部から駆動中に放出される熱により変形・変質しない材料であることが望ましい。
【００５２】
次いで、先の工程で電極を形成した面とは反対側の面に、上記電極形成済の半導体材料をエポキシ系接着剤等を用いて貼り合わせる。貼り合わせる際には、図１３に示すように、半導体材料端面と基板端面とを少なくとも基板の厚さ分以上ずらし、且つ電極の位置はその配列方向に対し一致していなければならない。ここで用いる接着剤については、アクリル系，スチロール系等、任意の材料のものを用いることができるが、各発光部から駆動中に放出される熱により変形・変質しない材料であることが望ましい。
【００５３】
次いで、半導体材料表面前面にフォトレジストを塗布し、しかる後、図１３の破線で示した領域以外はすべて除去する。次に、ＲＩＥ等のドライエッチング、もしくは、硫酸・リン酸及びそれらを含む混合溶液等によるウェットエッチング、あるいは、両方のエッチング方法により、図１４に示すように加工する。このエッチングによってフォトレジストが残留している領域の下部以外の半導体材料は除去されるが、先に形成したｐ（またはｎ）側オーミック電極Ａはエッチングされずに残留する。
【００５４】
次いで、図１４において、エッチングされずに残留したｐ（またはｎ）側オーミック電極Ａを、図１５に示すように基板裏面側へ折り曲げ、基板裏面に形成されたオーミック電極と電気的に接続する。これにより、基板両面に電極を形成することができ、該マルチビーム半導体レーザーを駆動するための配線を容易にすることができる。
【００５５】
なお、図１１乃至図１５では、簡略化のため、放熱部材の図示は省略されているが、本発明におけるマルチビーム半導体レーザーを駆動する際には、各発光部で発生する熱を効果的に拡散・放出させるため、前述した放熱部材を設ける必要がある。さらに、各発光部の電気的独立を確保するため、放熱部材と発光部との間に絶縁層を設ける必要がある。
【００５６】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は、第１の実施形態のマルチビーム半導体レーザーにおいて、各発光部間に、該発光部を構成する半導体材料よりも熱伝導率が高い材料よりなる放熱材料が充填されていることを特徴としている。
【００５７】
マルチビーム半導体レーザーにおいては、基板を通じての隣接する発光部間の熱伝導による影響の低減が課題となるが、図２に示した構成により熱伝導を抑制することで該影響を低減することができる。しかし、その結果、各発光部で発生した熱が蓄積し易く、その熱の影響により新たな課題が発生する恐れがある。そこで、本発明の第４の実施形態では、各発光部間に放熱グリス等の熱伝導性の高い材料を充填することで、発光部で発生した熱を発光部外部に拡散，発散させることができる。
【００５８】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態は、第１乃至第４のいずれかの実施形態のマルチビーム半導体レーザーにおいて、前記放熱部材は、各発光部もしくはオーミック電極と絶縁層を介して個別に接触し、かつ、各放熱部材は、互いに接触していないことを特徴としている。すなわち、第５の実施形態では、各発光部に個々の放熱部材が接触しており、かつ、それぞれの放熱部材が電気的に独立していることを特徴としている。
【００５９】
マルチビーム半導体レーザーにおいては、基板を通じての隣接する発光部間の熱伝導による影響の低減が課題となるが、図２に示した構成により基板を通した熱伝導を抑制することで該影響を低減することができる。しかし、図２の構成では、各発光部間の独立駆動を維持するため、放熱部材とオーミック電極と間に絶縁層を設ける必要があるが、この場合には、素子構成が複雑になり、製造工程の増加・コストアップは避けられない。そこで、本発明の第５の実施形態では、各発光部に独立した放熱部材を接触させることで、放熱部材とオーミック電極との間に絶縁層を設ける必要がなく、素子構成を簡素なものにすることができる。また、本発明の第５の実施形態においては、各発光部に取り付けられている放熱部材は、個々に電気的に独立しているため、電極として用いることも可能である。
【００６０】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態は、第１乃至第５のいずれかの実施形態のマルチビーム半導体レーザーの製造方法において、半導体層の作製工程以前に、該半導体層を侵食する液体に対し侵食されない性質を有する層を形成することを特徴としている。すなわち、第６の実施形態は、半導体層の形成以前に、該半導体層を侵食する液体に対し侵食されない性質を有するエッチストップ層を形成することで、コンタクト層の厚さを均一にし、各発光部の抵抗を均一にしたことを特徴としている。
【００６１】
第１乃至第５の実施形態において示した半導体層は、第２導電型（ｎ−（またはｐ−））ＧａＡｓ基板上に成長されている。これら半導体層の材料は硫酸には可溶であるが、塩酸には侵食されにくい。そこで、本発明の第６の実施形態においては、第２導電型（ｎ−（またはｐ−））ＧａＡｓ基板上に、硫酸に侵食されにくいエッチストップ層（例えばＧａＩｎＰ層）を成長させた後、上記半導体層を順次積層し、更にオーミック電極を形成する（図１６を参照）。
【００６２】
より具体的に、第６の実施形態の製造工程は、例えば次のようになされる。すなわち、成長した半導体材料を、前述の製造工程例と同様にガラス基板等に貼り付け、ＧａＡｓ基板を侵食しＧａＩｎＰよりなるエッチストップ層を侵食しない液体（硫酸等）によりエッチングする。その結果、図１７に示すように、ＧａＡｓ基板がエッチングされ、ＧａＩｎＰエッチストップ層が露出する。
【００６３】
次に、ＧａＩｎＰエッチストップ層を侵食し前記半導体材料を侵食しない塩酸等の液体によりエッチングすることにより、ＧａＩｎＰエッチストップ層が除去され、均一な膜厚を持つコンタクト層が露出する。
【００６４】
以後の工程に関しては、前述した製造工程例と同様であるので、省略する。
【００６５】
なお、図１６，図１７では、簡略化のため、放熱部材の図示は省略されているが、本発明におけるマルチビーム半導体レーザーを駆動する際には、各発光部で発生する熱を効果的に拡散・放出させるため、前述した放熱部材を設ける必要がある。さらに、各発光部の電気的独立を確保するため、放熱部材と発光部との間に絶縁層を設ける必要がある。
【００６６】
（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態は、第１乃至第５のいずれかの実施形態のマルチビーム半導体レーザーが、該マルチビーム半導体レーザーから放出されるレーザー光が直線上に等間隔で放出されるように、複数個配置されていることを特徴とするマルチビーム半導体レーザーアレイである。すなわち、第７の実施形態は、図１８に示すように、前述したいずれかの実施形態のマルチビーム半導体レーザーが、ステー上に、各発光部が等間隔に並ぶよう、複数個配置されているマルチビーム半導体レーザーアレイである。
【００６７】
従来の半導体レーザーは、１つの発光素子について１つの発光部しか持っていなかった。また、発光素子を駆動するには、制御回路が必要であり、通常それらが一組として１つの格納容器（ＣＡＮ）が構成されている。従って、ビームピッチを狭めて半導体レーザーを等間隔に配置する場合、ＣＡＮのサイズに制約され、１０ｍｍ程度以下にビームピッチを狭めることはできなかった。
【００６８】
これに対し、本発明の第７の実施形態におけるマルチビーム半導体レーザーアレイの場合、ビームピッチ（図１８中にａで示す）は発光部の幅以上であれば任意に設定することができ、ＣＡＮのサイズに差程制約されることなく、等間隔に発光部を配置することができる。
【００６９】
第７の実施形態のようなマルチビーム半導体レーザーアレイを用いて画像記録を行う場合、ビームピッチと等しい距離を走査することにより画像を形成することができる。このとき、マルチビーム半導体レーザーアレイを走査する距離（ビームピッチに等しい）は、従来の半導体レーザーアレイと比較して非常に短いため、はるかに短い時間で画像記録を行うことができる。
【００７０】
（第８の実施形態）
本発明の第８の実施形態は、第１乃至第５のいずれかの実施形態のマルチビーム半導体レーザーが等間隔で並べられ、且つ該マルチビーム半導体レーザーから放出されるレーザー光が直線上に放出されるようになっていることを特徴とするマルチビーム半導体レーザーアレイである。すなわち、第８の実施形態は、図１９に示すように、前述したいずれかの実施形態のマルチビーム半導体レーザー素子が、ステー上に等間隔に並ぶよう、複数個配置されているマルチビーム半導体レーザーアレイである。
【００７１】
従来の半導体レーザーは、１つの発光素子について１つの発光部しか持っていなかった。また、発光素子を駆動するには、制御回路が必要であり、通常それらが一組として１つのＣＡＮが構成されている。従って、ビームピッチを狭めて半導体レーザーを等間隔に配置する場合、ＣＡＮのサイズに制約され、１０ｍｍ程度以下にビームピッチを狭めることはできなかった。
【００７２】
これに対し、前述の第７の実施形態において示した構成では、ビームピッチが狭く画像記録に要する時間は非常に短い反面、素子（発光部）数が非常に多く、制御回路が複雑になり、全体的に高価になる可能性がある。
【００７３】
一方、本発明の第８の実施形態においては、素子（発光部）数を減らすことによって、画像記録に要する時間は長くなるが、制御回路を簡素にすることができ、全体的に安価にすることができる。
【００７４】
第８の実施形態のようなマルチビーム半導体レーザーアレイを用いて画像記録を行う場合、始めは第７の実施形態と同様に、ビームピッチの間隔だけレーザーアレイを走査する。次に、レーザーアレイを距離（ｂ−ａ）だけ移動し、引き続きビームピッチの間隔だけレーザーアレイを走査する。このような操作を繰り返すことによって、所望の画像を得ることができる。
【００７５】
（第９の実施形態）
本発明の第９の実施形態は、第７または第８の実施形態のマルチビーム半導体レーザーアレイが用いられていることを特徴とする印刷用版材製版装置であって、第７または第８の実施形態のマルチビーム半導体レーザーアレイを用いることで、短時間で画像記録が可能な印刷用版材製版装置を提供することができる。
【００７６】
この第９の実施形態の印刷用版材製版装置の主要部分は、図２０に示すように、画像記録媒体である印刷用版材と、該版材を固定するドラムと、マルチビーム半導体レーザーアレイとにより構成されている。版材は、ドラム上に固定されており、ドラムは、図示しない駆動手段により、主走査方向に一定速度で回転している。また、マルチビーム半導体レーザーアレイは、図示しない制御回路により駆動されており、画像データに応じて所定の出力にて発光している。
【００７７】
画像記録時においては、ドラムが１回転するごとに、レーザーアレイは画像の解像度に対応した距離を副走査方向に移動する（例：１，２７０ｄｐｉ・・・０．０２ｍｍ、２，５４０ｄｐｉ・・・０．０１ｍｍ）。引き続き、ドラムが１回転した後、レーザーアレイは同じ距離だけ副走査方向に移動する。第７の実施形態のマルチビーム半導体レーザーアレイを用いている場合、これらの動作を繰り返し、ビームピッチと等しい距離を移動した時点で画像記録は終了する。一方、第８の実施形態のマルチビーム半導体レーザーアレイを用いている場合、これらの動作を繰り返し、ビームピッチと等しい距離を移動した後、（１つの半導体素子上の発光部数）×（ビームピッチ）で計算される距離を移動した後、同様の動作を繰り返す。一連の動作を繰り返し、全体の移動距離が半導体素子の配置している間隔と等しくなった時点で画像記録が終了する。
【００７８】
（第１０の実施形態）
図２１は本発明の第１０の実施形態の画像記録装置の構成例を示す図である。図２１の画像記録装置では、レーザー製版ユニットに、第７または第８の実施形態のマルチビーム半導体レーザーアレイが用いられている。
【００７９】
より詳細に、図２１の画像記録装置では、版胴上に図示しない記録体が固定されており、この記録体は初期状態においてインクが付着しない状態であり、レーザー光を熱変換し、加熱された領域のみ印刷用インクが付着する性質を有している。あるいは初期状態においてインクが付着する状態であって、レーザー光を照射し加熱された領域のみインクが付着しない性質を有している記録体であっても構わない。上記方法で画像を形成した後、インキングユニットにより画像を現像すると、レーザー光を照射した領域のみインクが付着する。このようにして現像された画像は、ブランケット胴に転写される。一方、記録媒体は給紙台より供給され、圧胴により画像が転写されたブランケット胴へ圧着されることにより、画像が記録媒体上に転写される。このような画像記録装置を用いることによって、高精細な画像を、画像記録開始後、迅速に出力することができる。
【００８０】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００８１】
（実施例１）
実施例１は第１の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの具体例となっている。すなわち、実施例１のマルチビーム半導体レーザーは、図１の基本構成において、ｐ型コンタクト層としてｐ−ＧａＡｓ、ｐ型クラッド層としてｐ−Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ、活性層としてＡｌ０．８５Ｇａ０．１５Ａｓ、ｎ型クラッド層としてｎ−Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ、ｎ型コンタクト層としてｎ−ＧａＡｓをそれぞれ用いており、また、熱伝導率の低い基板材料として石英ガラスを用いている（基板厚さｔ＝０．５ｍｍ）。
【００８２】
このような構成のマルチビーム半導体レーザーの製造方法を以下に述べる。すなわち、先ず、基板表面に対して洗浄・酸化膜除去を施したＧａＡｓ基板を用意する。該ＧａＡｓ基板上に、エッチストップ層（ＧａＩｎＰ）、ｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層を順次結晶成長させる。結晶成長させる具体的な方法としては、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法等の任意の方法を用いることができる。次に、結晶成長面にｐ側オーミック電極を形成する。オーミック電極の具体的な材料としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ａｌ、及び、それらの合金などの、マルチビーム半導体レーザー駆動時に発光部から発生する熱により変形・変質しない材料が望ましく、オーミック電極のパターニング方法としては、リフトオフ法等の任意の方法を用いることができる。
【００８３】
次に、このように結晶成長がなされオーミック電極が形成されたＧａＡｓ基板の表面と石英ガラス基板とをエポキシ系接着剤等を用いて貼り合わせる。次に、結晶成長がなさせたＧａＡｓ基板をアルミナ，サンドペーパー等を使って研磨した後、硫酸を使ってエッチングすることにより完全に除去し、エッチストップ層を露出させる。該エッチストップ層はＧａＩｎＰにより構成され硫酸に対しては不溶であるから、該エッチストップ層と石英ガラス基板との間の半導体層は全くエッチングされることはない。引き続き、該エッチストップ層を塩酸により除去するが、上記半導体材料は塩酸に対しては不溶であるため、厚さの均一なｎ型コンタクト層が露出する。
【００８４】
次に、ウエットエッチング，ドライエッチング法などを用いて、図１に示すような形状に加工し、ｎ側オーミック電極を形成する。
【００８５】
このようにして作製されたマルチビーム半導体レーザーは、隣接する発光部の熱の影響を受けにくく、継続して高い出力のレーザー光を放出し続けることができる。
【００８６】
（実施例２）
実施例２は本発明のマルチビーム半導体レーザーアレイを用いた第９の実施形態の印刷用版材製版装置の具体例となっている。すなわち、実施例２の印刷用版材製版装置では、図２０において、主走査方向の回転速度は、レーザー出力，レーザー光のスポット径，印刷用版材のレーザー波長に対する書き込み感度及び印刷用版材のサイズに依存して決まる。レーザー光のスポット径は、書き込み画像の解像度と密接に関係しており、２，５４０ｄｐｉ（１ドット：１０×１０μｍ）での書き込みを想定すると、１５μｍ程度のスポット径でなければならない。また、印刷用版材として、特開平０８−２７６６６３，特開平０９−３１５００４，特開２０００−２４７０２６に示されているフッ素系感熱材料を用いた場合、画像記録に必要なエネルギー密度は約３４０ｍＪ／ｃｍ２である。また、１つの発光部から放出されるレーザー光の出力が５０ｍＷであるとする場合、印刷用版材がＡ２サイズであるとすると、ドラムの回転速度はおよそ５０ｒｐｍとなる。
【００８７】
従来より用いられているシングルビーム半導体レーザーを用いた場合、より大出力が得られる反面、ＣＡＮの大きさやクリアランスを確保するため、ビームピッチを１０ｍｍ（１，０００ステップ）以下にすることは極めて困難である。レーザー光の出力が１００ｍＷであるとすると、ドラム回転速度は１００ｒｐｍまで向上させることができるが、その条件下の画像書き込み所要時間は１０分である。また、ドラム回転速度を向上させるためには、それを支持する筐体補強、より高トルクなドラム駆動モーターを採用する必要があり、これにより大幅なコストアップは避けられない。
【００８８】
これに対し、マルチビーム半導体レーザーのビームピッチ（副走査方向の走査距離）を１ｍｍとすると、１００ステップの副走査が必要となり、その所要時間（＝画像書き込み時間）は、ドラムが１００回転する時間に等しく、２分となる。
【００８９】
また、１つの半導体レーザー素子の幅を１０ｍｍとすると、Ａ２サイズをカバーするには６０個の素子が必要となるが、これを削減するために１０ｍｍ間隔で素子を配置すると、３０個の素子でＡ２幅をカバーすることができる。そのとき書き込みに必要な所要時間は４分＋α（副走査方向へのから送り時間）となるが、その場合であっても、シングルビーム半導体レーザーを用いて画像書き込みを行う場合よりもはるかに短時間で画像書き込みを終了させることができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１乃至請求項５記載の発明によれば、第１導電型コンタクト層と第１導電型クラッド層と活性層と第２導電型クラッド層と第２導電型コンタクト層との各半導体層よりなる複数の発光部と、各発光部のそれぞれに対応して設けられ、各発光部の第１導電型コンタクト層，第２導電型コンタクト層の各々と電気的に接続されたオーミック電極と、複数の発光部及びオーミック電極を支持する基板と、各発光部において発生する熱を放出する放熱部材とを有し、前記基板には、発光部を構成する半導体材料よりも熱伝導率が低い材料が用いられるので、基板を通じて発光部間で互いに熱の干渉を生じることを抑制することができる。換言すれば、基板からの熱伝導を抑制することにより、隣接する発光部からの熱の影響を排除し、定格出力を向上させ、同時に、高精細な画像を高速に出力させることができる。
【００９１】
すなわち、画像印刷分野においては、オンデマンドプリンティングと呼ばれるニーズが高まっており、オフセット印刷，電子写真技術を用いた様々な印刷システムが現在各社から提案されている。オンデマンド印刷への対応を実現するには、小ロットおよび１ジョブあたりのコスト低減などが課題となる。オフセット印刷技術における作像工程では、製版プロセスが存在する。一般にオフセット印刷は印字速度が電子写真方式と比較してきわめて高いため、製版プロセスにおける時間短縮・コスト低減が非常に重要となる。
【００９２】
本発明においては、１つの素子上に複数の発光部を設けることでビームピッチを縮小し（すなわち１つの発光部が走査する領域を縮小し）、且つ各発光部を支持する基板を熱伝導率の低い材料とすることにより各発光部より発生する熱の影響を低減し、光出力の低下を抑制することができる。
【００９３】
なお、請求項２記載の発明では、請求項１記載のマルチビーム半導体レーザーにおいて、各発光部の第１導電型コンタクト層，第２導電型コンタクト層の各々と電気的に接続されたオーミック電極は、基板上の発光部の存在する側に設置されており、コンタクト層上にオーミック電極を形成した後、該電極を形成した面と熱伝導率の低い材料とを貼り合わせるようになっているため、後の作製工程を簡略化することができる。
【００９４】
また、請求項３記載の発明では、請求項１記載のマルチビーム半導体レーザーにおいて、各発光部の第１導電型コンタクト層，第２導電型コンタクト層の各々と電気的に接続されたオーミック電極のうちの一方のオーミック電極は、基板裏面に設置されており、オーミック電極が基板の表面と裏面とに存在するため、マルチビーム半導体レーザーとそれを駆動するための回路との接続を容易にすることができる。
【００９５】
また、請求項４記載の発明では、請求項１記載のマルチビーム半導体レーザーにおいて、各発光部間に、該発光部を構成する半導体材料よりも熱伝導率が高い材料よりなる放熱材料が充填されており、各発光部間に熱伝導率の高い放熱材料を充填することにより、各発光部で発生した熱を拡散させることができ、これにより、熱の影響を低減することができる。
【００９６】
また、請求項５記載の発明では、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のマルチビーム半導体レーザーにおいて、前記放熱部材は、各発光部もしくはオーミック電極と絶縁層を介して個別に接触し、かつ、各放熱部材は、互いに接触していないので、発光部で発生した熱を効果的に外部へ発散させ、且つマルチビーム半導体レーザーとそれを駆動するための回路との接続を容易にすることができる。
【００９７】
また、請求項６記載の発明によれば、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のマルチビーム半導体レーザーの製造方法において、半導体層の作製工程以前に、該半導体層を侵食する液体に対し侵食されない性質を有する層を形成するので、各発光部のコンタクト層の厚さを均一にすることができ、特性の均一な発光部を持つマルチビーム半導体レーザーを製造することができる。
【００９８】
また、請求項７記載の発明によれば、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のマルチビーム半導体レーザーが、該マルチビーム半導体レーザーから放出されるレーザー光が直線上に等間隔で放出されるように、複数個配置されていることを特徴とするマルチビーム半導体レーザーアレイであるので、各発光部より放出されるレーザー光のピッチを狭めることができ、これにより、１つの発光素子の走査する領域が狭くなり、短時間での画像記録が可能となる。
【００９９】
また、請求項８記載の発明によれば、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のマルチビーム半導体レーザーが等間隔で並べられ、且つ該マルチビーム半導体レーザーから放出されるレーザー光が直線上に放出されるようになっていることを特徴とするマルチビーム半導体レーザーアレイであるので、各発光部より放出されるレーザー光のピッチを狭めるとともに、請求項７の構成よりも少ない素子数で、同等の面積にレーザー光を照射することができる。すなわち、１つの発光素子の走査する領域が狭くなり、且つ少ないマルチビーム半導体レーザー素子で画像記録を行うことにより、短時間で画像記録が可能で安価なマルチビーム半導体レーザーアレイを実現することができる。
【０１００】
また、請求項９記載の発明によれば、請求項７または請求項８記載のマルチビーム半導体レーザーアレイが用いられていることを特徴とする印刷用版材製版装置であるので、短時間で高精細な画像記録が可能な印刷用版材製版装置を提供することができる。
【０１０１】
また、請求項１０記載の発明によれば、請求項７または請求項８記載のマルチビーム半導体レーザーアレイが用いられていることを特徴とする画像記録装置であるので、短時間で高精細な画像を出力可能な記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの基本構成の一例を示す図である。
【図２】第１の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの基本構成の一例を示す図である。
【図３】第１の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの製造工程例を説明するための図である。
【図４】第１の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの製造工程例を説明するための図である。
【図５】第１の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの製造工程例を説明するための図である。
【図６】第１の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの製造工程例を説明するための図である。
【図７】第２の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの製造工程例を説明するための図である。
【図８】第２の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの製造工程例を説明するための図である。
【図９】第２の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの製造工程例を説明するための図である。
【図１０】第２の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの製造工程例を説明するための図である。
【図１１】第３の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの製造工程例を説明するための図である。
【図１２】第３の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの製造工程例を説明するための図である。
【図１３】第３の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの製造工程例を説明するための図である。
【図１４】第３の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの製造工程例を説明するための図である。
【図１５】第３の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの製造工程例を説明するための図である。
【図１６】第６の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの製造工程例を説明するための図である。
【図１７】第６の実施形態のマルチビーム半導体レーザーの製造工程例を説明するための図である。
【図１８】第７の実施形態のマルチビーム半導体レーザーアレイを示す図である。
【図１９】第８の実施形態のマルチビーム半導体レーザーアレイを示す図である。
【図２０】第９の実施形態の印刷用版材製版装置を示す図である。
【図２１】本発明の第１０の実施形態の画像記録装置の構成例を示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-beam semiconductor laser, a manufacturing method thereof, a multi-beam semiconductor laser array, a printing plate making apparatus, and an image recording apparatus.
[0002]
[Prior art]
In image recording in electrophotography or offset printing, an image forming method using a laser is widely used as an image forming means for obtaining high-definition image quality. In the case of electrophotography, a method of scanning (sub-scanning) a laser using a polygon mirror in the axial direction while rotating a photosensitive drum (main scanning) is common. Further, when forming an image on a printing plate, a laser is irradiated on the printing plate fixed on the drum, and each time the drum rotates, the laser beam is scanned by one dot, and this operation is repeated. Thus, an image of a desired size is formed.
[0003]
On the other hand, in the field of electrophotography / offset printing, higher definition of images and higher speed of output are required. As a method for realizing this, it is conceivable to increase the speed of both main scanning and sub-scanning, and simultaneously increase the output of the laser or increase the sensitivity of the photosensitive member or printing plate material. In order to improve speed, development of light source or high-sensitivity media accompanying higher output of laser, reinforcement of housing supporting it by speeding up main / sub scanning, development of position control method at high speed scanning, etc. Many problems arise and require a great deal of cost and time. In addition, when the resolution of an image is doubled in order to increase the resolution of an image, twice the time is required in both the main scanning and sub-scanning directions. . Therefore, in order to realize high definition of images, it is necessary to simultaneously achieve high speed image output.
[0004]
Another method for achieving high-speed image output is to use a multi-beam laser. In practice, it is common to use multiple lasers for image formation on printing plates. Yes. By making a multi-beam laser, the area drawn by one laser is reduced. Theoretically, the time required for image formation when n lasers are used is one laser. 1 / n of the case.
[0005]
In offset printing, a resolution of 1,200 dpi or higher is common, and a resolution higher than that is required. In addition, with the recent increase in demand for on-demand short lamp linting, it is further desired to shorten the time required for plate making. In order to meet such needs, further multi-beam laser sources are being studied, but it is impossible to narrow the beam pitch below the size of the laser source, and not only the light source but also each individual light source. Since the number of control circuits increases, it is not preferable in terms of cost.
[0006]
As means for solving these problems at the same time, a multi-beam semiconductor laser having a plurality of light emitting light sources on one chip has been proposed. As a result, not only the beam pitch can be reduced, but also a circuit for controlling the beam pitch can be reduced to the number of beams or less, which is advantageous in terms of cost. However, the beam pitch of the currently proposed multi-beam semiconductor laser is 14 μm and the rated output is 10 mW or less, which is sufficient for electrophotography but insufficient for printing plate materials.
[0007]
The main factor that suppresses the rated output is the heat generated from each light emitting source, and because the beam pitch is narrow, it is affected by the heat of adjacent elements. In order to solve such problems, Patent Documents 1 and 2 have been proposed. In Patent Literature 1 and Patent Literature 2, means for releasing heat generated in the light emitting portion by embedding a heat dissipation material between the light emitting portions is used, but this also sufficiently eliminates the influence of heat. It is impossible to improve the rated output.
[0008]
Patent Document 3 proposes a multi-beam laser array of several tens of watts. However, Patent Document 3 aims at an excitation light source for a YAG laser, and with the configuration shown in Patent Document 3, it is difficult to obtain sufficient beam position accuracy. Moreover, although the light emission part is being fixed on the heat radiating member, the heat transmission path | route between each light emission part is very short, and performance degradation by the influence of heat is inevitable.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 11-340570 A
[0010]
[Patent Document 2]
JP 11-354888 A
[0011]
[Patent Document 3]
Japanese Patent Application No. 1-105205
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention eliminates the influence of heat from adjacent light emitting parts by suppressing heat conduction from the substrate, improves the rated output, and at the same time, multi-beam semiconductor laser capable of outputting high-definition images at high speed Another object of the present invention is to provide a multi-beam semiconductor laser array, a printing plate making apparatus, and an image recording apparatus.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, each semiconductor of a first conductivity type contact layer, a first conductivity type cladding layer, an active layer, a second conductivity type cladding layer, and a second conductivity type contact layer is provided. A plurality of light-emitting portions made of layers, ohmic electrodes provided corresponding to each of the light-emitting portions and electrically connected to each of the first conductive type contact layer and the second conductive type contact layer of each light emitting portion; And a substrate that supports the plurality of light emitting units and the ohmic electrode, and a heat radiating member that releases heat generated in each light emitting unit, and the substrate has a lower thermal conductivity than the semiconductor material constituting the light emitting unit. It is characterized by the use of materials.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the multi-beam semiconductor laser according to the first aspect, the ohmic electrode electrically connected to each of the first conductive type contact layer and the second conductive type contact layer of each light emitting portion is It is characterized in that it is installed on the side where the light emitting part is present on the substrate.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the multi-beam semiconductor laser according to the first aspect, wherein the ohmic electrode electrically connected to each of the first conductive type contact layer and the second conductive type contact layer of each light emitting portion is provided. One of the ohmic electrodes is provided on the back surface of the substrate.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, in the multi-beam semiconductor laser according to the first aspect, a heat dissipation material made of a material having a higher thermal conductivity than the semiconductor material constituting each light emitting portion is filled between the light emitting portions. It is characterized by having.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, in the multi-beam semiconductor laser according to any one of the first to fourth aspects, the heat radiating member is individually provided via each light emitting portion or ohmic electrode and an insulating layer. The heat dissipation members are in contact with each other and are not in contact with each other.
[0018]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a multi-beam semiconductor laser manufacturing method for manufacturing a multi-beam semiconductor laser according to any one of the first to fifth aspects, wherein the semiconductor layer is formed before the semiconductor layer manufacturing step. It is characterized in that a layer having a property of not being eroded by a liquid eroding the semiconductor layer is formed.
[0019]
According to a seventh aspect of the present invention, in the multi-beam semiconductor laser according to any one of the first to fifth aspects, the laser beam emitted from the multi-beam semiconductor laser is emitted at equal intervals on a straight line. As described above, a multi-beam semiconductor laser array is provided in which a plurality of semiconductor laser arrays are arranged.
[0020]
According to an eighth aspect of the invention, the multi-beam semiconductor lasers according to any one of the first to fifth aspects are arranged at equal intervals, and the laser beam emitted from the multi-beam semiconductor laser is linear. It is characterized by being released to the top.
[0021]
The invention described in claim 9 is a printing plate making apparatus characterized by using the multi-beam semiconductor laser array described in claim 7 or claim 8.
[0022]
According to a tenth aspect of the invention, there is provided an image recording apparatus using the multi-beam semiconductor laser array according to the seventh or eighth aspect.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
(First embodiment)
In the first embodiment of the present invention, a plurality of light emitting elements each composed of a semiconductor layer of a first conductivity type contact layer, a first conductivity type cladding layer, an active layer, a second conductivity type cladding layer, and a second conductivity type contact layer. , An ohmic electrode provided corresponding to each of the light emitting units and electrically connected to each of the first conductive type contact layer and the second conductive type contact layer of each light emitting unit, a plurality of light emitting units, It has a substrate that supports the ohmic electrode and a heat radiating member that releases heat generated in each light emitting portion, and the substrate is made of a material having a lower thermal conductivity than the semiconductor material that constitutes the light emitting portion. This is a featured multi-beam semiconductor laser.
[0025]
FIG. 1 shows an example of the basic configuration of the multi-beam semiconductor laser according to the first embodiment. FIG. 2 shows an example in which a heat radiating member is further provided in the multi-beam semiconductor laser of FIG. In the example of FIGS. 1 and 2, an example in which two light emitting units (A) and (B) are provided as a plurality of light emitting units is shown, and one light emitting unit (A) has p side, n The side ohmic electrode A is connected, and the p-side and n-side ohmic electrode B is connected to the other light emitting part (B).
[0026]
Each light emitting portion (A), (B) includes a first conductivity type (p- (or n-)) contact layer, a first conductivity type (p- (or n-)) cladding layer, an active layer, Each of the semiconductor layers includes a two-conductivity type (n- (or p-)) cladding layer and a second conductivity-type (n- (or p-)) contact layer. Although specific materials for each semiconductor layer are omitted, a GaAs compound material is generally used. Moreover, quartz glass etc. are mentioned as a material which comprises a board | substrate.
[0027]
In a multi-beam semiconductor laser, there is a problem of a decrease in output due to heat interference between adjacent light emitting portions. Each light emitting unit is supported by a substrate, and heat interference is mainly generated by heat conduction through the substrate. In the conventional multi-beam semiconductor laser, since a substrate made of the same kind of material as the semiconductor material constituting the light emitting part is used, it is impossible to prevent thermal interference between adjacent light emitting parts. Therefore, in the present invention, the heat interference between adjacent light emitting units is suppressed by using a material having a lower thermal conductivity than the material constituting the light emitting unit as the material of the substrate.
[0028]
On the other hand, when a means for effectively releasing the heat generated in each light emitting unit is not provided to the outside, the performance of the light emitting unit itself may be reduced by the heat. Therefore, in the present invention, as in the example shown in FIG. 2, a heat radiating member that effectively releases the heat generated in each light emitting portion is provided. In the example of FIG. 2, the heat radiating member is composed of one member. However, since the heat transmission path between the light emitting units is sufficiently long, the heat does not interfere with each other. Released. In addition, as a material which comprises a heat radiating member, metal materials, such as aluminum and copper, are common, but if it can discharge | release the heat | fever which generate | occur | produced in the light emission part effectively, it will not restrict to these. That is, as a material constituting the heat dissipation member, any of a metal material, a ceramic material, a mixture thereof, and the like may be used. More specifically, copper, aluminum, molybdenum, tungsten, and a mixture thereof can be used as the metal material, and SiC, SiSiC, AlN, or the like can be used as the ceramic material.
[0029]
However, when a metal material is used, it is necessary to provide an insulating layer between the heat dissipation member and the ohmic electrode in order to maintain independent driving of each light emitting unit.
[0030]
Next, an example of the manufacturing process of the multi-beam semiconductor laser according to the first embodiment will be described below. That is, first, on a second conductivity type (n- (or p-)) GaAs substrate, a second conductivity type (n- (or p-)) cladding layer, an active layer, and a first conductivity type (p- (or). n-)) The cladding layer and the first conductivity type (p- (or n-)) contact layer are sequentially crystal-grown. Here, the substrate used for crystal growth is not limited to a GaAs substrate, and any material can be used as long as it is lattice-matched with the material for crystal growth.
[0031]
Next, as shown in FIG. 3, the growth surface of the substrate on which the crystal is grown as described above and a substrate having a low thermal conductivity (for example, a quartz glass substrate) are bonded together using an epoxy adhesive or the like. In addition, as a board | substrate with low heat conductivity used here, it is not restricted to quartz glass, The thing of arbitrary materials can be used if it is a material whose heat conductivity is lower than the said semiconductor material, As the adhesive to be bonded, any material such as acrylic or styrene can be used. However, any substrate or adhesive is preferably a material that is not deformed or altered by heat released from each light emitting unit during driving.
[0032]
Next, the substrate on which the semiconductor material is grown is polished and removed by mechanical polishing using alumina or the like, leaving a desired thickness. The substrate left without being polished becomes a contact layer as it is.
[0033]
Next, a photoresist is applied to the entire surface of the semiconductor material, and the photoresist in other regions is completely removed except for the inside of the broken line in FIG. Next, processing is performed as shown in FIG. 4 by dry etching such as RIE, wet etching using sulfuric acid / phosphoric acid and a mixed solution containing them, or both etching methods.
[0034]
Next, the photoresist applied in the previous step is removed, and then a new photoresist is applied to completely remove the photoresist other than the inside of the broken line in FIG. Next, the semiconductor material is etched as in the previous step, leaving only the first conductivity type (p- (or n-)) contact layer (see FIG. 5).
[0035]
Next, ohmic electrodes are formed on the first conductivity type (p−) contact layer and the second conductivity type (n−) contact layer by using a lift-off method or the like (see FIG. 6). Examples of materials for the ohmic electrode include Au, Pt, Zn, Al, and alloys thereof.
[0036]
In FIG. 3 to FIG. 6, the heat dissipation member is omitted for simplification, but when the multi-beam semiconductor laser according to the present invention is driven, the heat generated in each light emitting portion is effectively diffused / In order to make it discharge | release, it is necessary to provide the heat radiating member mentioned above. Furthermore, in order to ensure electrical independence of each light emitting part, it is necessary to provide an insulating layer between the heat radiating member and the light emitting part.
[0037]
(Second Embodiment)
The second embodiment of the present invention is an ohmic electrode electrically connected to each of the first conductive type contact layer and the second conductive type contact layer of each light emitting portion in the multi-beam semiconductor laser of the first embodiment. Is characterized in that it is installed on the side where the light emitting part exists on the substrate. That is, in the second embodiment, as in the example of FIG. 1, the ohmic electrodes that are electrically and independently connected to the contact layers (p, n) of each light emitting unit are formed on the substrate surface and the light emitting unit. It is characterized by being arranged on the side where the
[0038]
In a multi-beam semiconductor laser, since a plurality of light emitting portions exist on one element, complicated wiring is required when driving each light emitting portion independently. Therefore, as in the second embodiment of the present invention, complicated wiring can be easily performed by forming all the ohmic electrodes on the substrate surface on the side where the light emitting portion exists.
[0039]
Next, an example of the manufacturing process of the multi-beam semiconductor laser according to the second embodiment will be described below. That is, first, on a second conductivity type (n- (or p-)) GaAs substrate, a second conductivity type (n- (or p-)) cladding layer, an active layer, and a first conductivity type (p- (or). n-)) The cladding layer and the first conductivity type (p- (or n-)) contact layer are sequentially crystal-grown. Here, the substrate used for crystal growth is not limited to a GaAs substrate, and any material can be used as long as it is lattice-matched with the material for crystal growth.
[0040]
Next, a p (or n) -side ohmic electrode is formed on the first conductivity type (p- (or n-)) contact layer on which the crystal has been grown by a lift-off method or the like (see FIG. 7). As the electrode material used here, an electrode material such as Au, Pt or the like that does not corrode with respect to the liquid used when etching the semiconductor material is desirable.
[0041]
Next, as shown in FIG. 8, the surface on which the p (or n) side ohmic electrode of the substrate is formed and the substrate having a low thermal conductivity (for example, a quartz glass substrate) are bonded together using an epoxy adhesive or the like. . In addition, as a board | substrate with low heat conductivity used here, it is not restricted to quartz glass, The thing of arbitrary materials can be used as long as it is a material whose heat conductivity is lower than the said semiconductor material, As the adhesive to be bonded, any material such as acrylic or styrene can be used. However, any substrate or adhesive is desirably a material that is not deformed or altered by heat released from each light emitting unit during driving.
[0042]
Next, the substrate on which the semiconductor material is grown is polished and removed by mechanical polishing using alumina or the like, leaving a desired thickness. The substrate left without being polished becomes a contact layer as it is.
[0043]
Next, a photoresist is applied to the entire surface of the semiconductor material, and the photoresist in other regions is completely removed except for the inside of the broken line in FIG. Next, processing is performed as shown in FIG. 9 by dry etching such as RIE, wet etching using sulfuric acid / phosphoric acid and a mixed solution containing them, or both etching methods. This etching removes the semiconductor material other than the lower portion of the region where the photoresist remains, but the previously formed p (or n) side ohmic electrode remains without being etched.
[0044]
Next, an ohmic electrode is formed on the second conductivity type (n- (or p-)) contact layer by using a lift-off method or the like (see FIG. 10). Examples of the electrode material include Au, Pt, Zn, Al, and alloys thereof.
[0045]
7 to 10, for the sake of simplification, the heat radiating member is not shown. However, when driving the multi-beam semiconductor laser according to the present invention, the heat generated in each light emitting portion is effectively used. In order to diffuse and release, it is necessary to provide the heat dissipation member described above. Furthermore, in order to ensure electrical independence of each light emitting part, it is necessary to provide an insulating layer between the heat radiating member and the light emitting part.
[0046]
(Third embodiment)
The third embodiment of the present invention is an ohmic electrode electrically connected to each of the first conductive type contact layer and the second conductive type contact layer of each light emitting section in the multi-beam semiconductor laser of the first embodiment. One of the ohmic electrodes is provided on the back surface of the substrate. That is, in the third embodiment, either one of the ohmic electrodes electrically connected to each contact layer (p, n) of each light emitting unit independently on the side where the light emitting unit of the substrate does not exist. It is characterized by being arranged in.
[0047]
In other words, one of the ohmic electrodes electrically independently connected to each contact layer (p, n) of each light emitting part is disposed on the substrate surface and the side where the light emitting part exists, The other ohmic electrode is characterized in that it is disposed on the substrate surface and on the side where the light emitting portion does not exist.
[0048]
In a multi-beam semiconductor laser, wiring increases as the number of light emitting portions existing on one element increases, and wiring becomes difficult only on one side of the element. Therefore, as in the third embodiment, by arranging any one of the ohmic electrodes electrically connected to each contact layer of each light emitting portion on the back surface, complicated wiring can be facilitated. it can.
[0049]
Next, an example of a manufacturing process of the multi-beam semiconductor laser according to the third embodiment will be described below. That is, first, on a second conductivity type (n- (or p-)) GaAs substrate, a second conductivity type (n- (or p-)) cladding layer, an active layer, and a first conductivity type (p- (or). n-)) The cladding layer and the first conductivity type (p- (or n-)) contact layer are sequentially crystal-grown. Here, the substrate used for crystal growth is not limited to a GaAs substrate, and any material can be used as long as it is lattice-matched with the material for crystal growth.
[0050]
Next, a p (or n) -side ohmic electrode is formed on the first conductivity type (p- (or n-)) contact layer on which the crystal has been grown by a lift-off method or the like (see FIG. 11). As the electrode material used here, an electrode material such as Au, Pt or the like that does not corrode with respect to the liquid used when etching the semiconductor material is desirable.
[0051]
On the other hand, an electrode is manufactured as shown in FIG. 12 using a lift-off method or the like for a material having low thermal conductivity (for example, a quartz glass substrate) to which the semiconductor material manufactured in the previous step is to be bonded. Note that the substrate having low thermal conductivity used here is not limited to quartz glass, and any material can be used as long as the material has lower thermal conductivity than the semiconductor material. It is desirable that the material is not deformed or altered by heat released from each light emitting unit during driving.
[0052]
Next, the electrode-formed semiconductor material is bonded to the surface opposite to the surface on which the electrodes are formed in the previous step using an epoxy adhesive or the like. At the time of bonding, as shown in FIG. 13, the semiconductor material end face and the substrate end face must be shifted by at least the thickness of the substrate, and the position of the electrode must match the arrangement direction. The adhesive used here can be any material such as acrylic or styrene, but is preferably a material that is not deformed or deteriorated by the heat emitted from each light emitting portion during driving.
[0053]
Next, a photoresist is applied to the front surface of the semiconductor material, and thereafter, all areas other than those indicated by broken lines in FIG. 13 are removed. Next, processing is performed as shown in FIG. 14 by dry etching such as RIE, wet etching using sulfuric acid / phosphoric acid and a mixed solution containing them, or both etching methods. This etching removes the semiconductor material other than the lower portion of the region where the photoresist remains, but the previously formed p (or n) side ohmic electrode A remains without being etched.
[0054]
Next, in FIG. 14, the p (or n) -side ohmic electrode A remaining without being etched is bent toward the back side of the substrate as shown in FIG. 15, and is electrically connected to the ohmic electrode formed on the back side of the substrate. Thereby, electrodes can be formed on both surfaces of the substrate, and wiring for driving the multi-beam semiconductor laser can be facilitated.
[0055]
11 to 15, for the sake of simplification, illustration of the heat radiating member is omitted. However, when driving the multi-beam semiconductor laser according to the present invention, the heat generated in each light emitting portion is effectively used. In order to diffuse and release, it is necessary to provide the heat dissipation member described above. Furthermore, in order to ensure electrical independence of each light emitting part, it is necessary to provide an insulating layer between the heat radiating member and the light emitting part.
[0056]
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment of the present invention, in the multi-beam semiconductor laser according to the first embodiment, a heat dissipation material made of a material having higher thermal conductivity than the semiconductor material constituting the light emitting portion is filled between the light emitting portions. It is characterized by being.
[0057]
In multi-beam semiconductor lasers, there is a problem of reducing the influence of heat conduction between adjacent light emitting parts through the substrate, but the influence can be reduced by suppressing the heat conduction with the configuration shown in FIG. . However, as a result, the heat generated in each light emitting section is likely to accumulate, and a new problem may occur due to the influence of the heat. Therefore, in the fourth embodiment of the present invention, the heat generated in the light emitting unit is diffused and diffused outside the light emitting unit by filling each light emitting unit with a material having high thermal conductivity such as heat radiation grease. it can.
[0058]
(Fifth embodiment)
According to a fifth embodiment of the present invention, in the multi-beam semiconductor laser according to any one of the first to fourth embodiments, the heat dissipation member is individually in contact with each light emitting portion or ohmic electrode via an insulating layer, And each heat radiating member is not contacting each other, It is characterized by the above-mentioned. That is, the fifth embodiment is characterized in that each heat radiating member is in contact with each light emitting portion, and each heat radiating member is electrically independent.
[0059]
In multi-beam semiconductor lasers, there is a problem of reducing the influence of heat conduction between adjacent light emitting parts through the substrate, but the influence is reduced by suppressing the heat conduction through the substrate with the configuration shown in FIG. can do. However, in the configuration of FIG. 2, it is necessary to provide an insulating layer between the heat dissipation member and the ohmic electrode in order to maintain independent driving between the light emitting units. Increase in process and cost increase are inevitable. Therefore, in the fifth embodiment of the present invention, it is not necessary to provide an insulating layer between the heat radiating member and the ohmic electrode by bringing an independent heat radiating member into contact with each light emitting portion, and the element configuration is simplified. can do. In the fifth embodiment of the present invention, the heat dissipating members attached to the light emitting units are electrically independent from each other, and can be used as electrodes.
[0060]
(Sixth embodiment)
According to a sixth embodiment of the present invention, in the method of manufacturing a multi-beam semiconductor laser according to any one of the first to fifth embodiments, the liquid that erodes the semiconductor layer is not eroded before the semiconductor layer manufacturing step. It is characterized by forming a layer having properties. That is, in the sixth embodiment, the thickness of the contact layer is made uniform by forming the etch stop layer having the property of not being eroded by the liquid that erodes the semiconductor layer before the formation of the semiconductor layer. It is characterized in that the resistance of the part is made uniform.
[0061]
The semiconductor layers shown in the first to fifth embodiments are grown on a second conductivity type (n− (or p−)) GaAs substrate. These semiconductor layer materials are soluble in sulfuric acid, but are not easily eroded by hydrochloric acid. Therefore, in the sixth embodiment of the present invention, after an etch stop layer (for example, a GaInP layer) that is not easily eroded by sulfuric acid is grown on a second conductivity type (n− (or p−)) GaAs substrate, The semiconductor layers are sequentially stacked, and an ohmic electrode is formed (see FIG. 16).
[0062]
More specifically, the manufacturing process of the sixth embodiment is performed as follows, for example. That is, the grown semiconductor material is attached to a glass substrate or the like as in the above-described manufacturing process example, and is etched with a liquid (such as sulfuric acid) that erodes the GaAs substrate and does not erode the etch stop layer made of GaInP. As a result, as shown in FIG. 17, the GaAs substrate is etched, and the GaInP etch stop layer is exposed.
[0063]
Next, the GaInP etch stop layer is removed by etching with a liquid such as hydrochloric acid that erodes the GaInP etch stop layer and does not attack the semiconductor material, thereby exposing the contact layer having a uniform thickness.
[0064]
The subsequent processes are the same as those in the above-described manufacturing process example, and are therefore omitted.
[0065]
In FIGS. 16 and 17, for the sake of simplification, the heat radiating member is not shown. However, when driving the multi-beam semiconductor laser according to the present invention, the heat generated in each light emitting portion is effectively used. In order to diffuse and release, it is necessary to provide the heat dissipation member described above. Furthermore, in order to ensure electrical independence of each light emitting part, it is necessary to provide an insulating layer between the heat radiating member and the light emitting part.
[0066]
(Seventh embodiment)
In the seventh embodiment of the present invention, the multi-beam semiconductor laser according to any one of the first to fifth embodiments is configured such that laser beams emitted from the multi-beam semiconductor laser are emitted at equal intervals on a straight line. The multi-beam semiconductor laser array is characterized in that a plurality of semiconductor laser arrays are arranged. That is, in the seventh embodiment, as shown in FIG. 18, a plurality of the multi-beam semiconductor lasers of any of the embodiments described above are arranged on the stay so that the light emitting portions are arranged at equal intervals. It is a multi-beam semiconductor laser array.
[0067]
Conventional semiconductor lasers have only one light emitting part for one light emitting element. Further, in order to drive the light emitting element, a control circuit is required, and usually one storage container (CAN) is configured as a set. Therefore, when the semiconductor lasers are arranged at equal intervals with the beam pitch narrowed, the beam pitch cannot be narrowed to about 10 mm or less due to the size of the CAN.
[0068]
On the other hand, in the case of the multi-beam semiconductor laser array according to the seventh embodiment of the present invention, the beam pitch (indicated by a in FIG. 18) can be arbitrarily set as long as it is equal to or larger than the width of the light emitting unit. The light emitting portions can be arranged at equal intervals without being limited by the size of the light source.
[0069]
When image recording is performed using a multi-beam semiconductor laser array as in the seventh embodiment, an image can be formed by scanning a distance equal to the beam pitch. At this time, since the scanning distance (equal to the beam pitch) of the multi-beam semiconductor laser array is very short compared to the conventional semiconductor laser array, image recording can be performed in a much shorter time.
[0070]
(Eighth embodiment)
In the eighth embodiment of the present invention, the multi-beam semiconductor lasers of any one of the first to fifth embodiments are arranged at equal intervals, and the laser light emitted from the multi-beam semiconductor laser is emitted in a straight line. The multi-beam semiconductor laser array is characterized in that it is configured as described above. That is, in the eighth embodiment, as shown in FIG. 19, a multi-beam semiconductor laser in which a plurality of multi-beam semiconductor laser elements of any of the above-described embodiments are arranged so as to be arranged at equal intervals on the stay. It is an array.
[0071]
Conventional semiconductor lasers have only one light emitting part for one light emitting element. In addition, in order to drive the light emitting element, a control circuit is required, and normally, one CAN is configured as a set. Therefore, when the semiconductor lasers are arranged at equal intervals with the beam pitch narrowed, the beam pitch cannot be narrowed to about 10 mm or less due to the size of the CAN.
[0072]
On the other hand, in the configuration shown in the seventh embodiment, the beam pitch is narrow and the time required for image recording is very short, but the number of elements (light emitting units) is very large, and the control circuit becomes complicated. Overall, it can be expensive.
[0073]
On the other hand, in the eighth embodiment of the present invention, by reducing the number of elements (light emitting units), the time required for image recording becomes longer, but the control circuit can be simplified and the overall cost is reduced. be able to.
[0074]
When image recording is performed using a multi-beam semiconductor laser array as in the eighth embodiment, the laser array is first scanned by the interval of the beam pitch as in the seventh embodiment. Next, the laser array is moved by a distance (b−a), and then the laser array is scanned by the interval of the beam pitch. By repeating such an operation, a desired image can be obtained.
[0075]
(Ninth embodiment)
A ninth embodiment of the present invention is a printing plate making apparatus using the multi-beam semiconductor laser array of the seventh or eighth embodiment. By using the multi-beam semiconductor laser array of the embodiment, it is possible to provide a printing plate making apparatus capable of recording an image in a short time.
[0076]
As shown in FIG. 20, the main part of the printing plate making apparatus according to the ninth embodiment includes a printing plate as an image recording medium, a drum for fixing the printing plate, and a multi-beam semiconductor laser array. It is comprised by. The plate material is fixed on the drum, and the drum is rotated at a constant speed in the main scanning direction by a driving means (not shown). The multi-beam semiconductor laser array is driven by a control circuit (not shown) and emits light with a predetermined output according to image data.
[0077]
At the time of image recording, each time the drum rotates once, the laser array moves a distance corresponding to the resolution of the image in the sub-scanning direction (eg, 1,270 dpi... 0.02 mm, 2,540 dpi...). 0.01 mm). Subsequently, after one revolution of the drum, the laser array moves in the sub-scanning direction by the same distance. When the multi-beam semiconductor laser array of the seventh embodiment is used, these operations are repeated, and the image recording is completed when the distance equal to the beam pitch is moved. On the other hand, when the multi-beam semiconductor laser array of the eighth embodiment is used, after repeating these operations and moving a distance equal to the beam pitch, (number of light emitting portions on one semiconductor element) × (beam pitch) After moving the distance calculated in step 1, the same operation is repeated. A series of operations are repeated, and image recording is completed when the entire moving distance becomes equal to the interval at which the semiconductor elements are arranged.
[0078]
(Tenth embodiment)
FIG. 21 is a diagram showing a configuration example of an image recording apparatus according to the tenth embodiment of the present invention. In the image recording apparatus of FIG. 21, the multi-beam semiconductor laser array of the seventh or eighth embodiment is used for the laser plate-making unit.
[0079]
More specifically, in the image recording apparatus of FIG. 21, a recording body (not shown) is fixed on the plate cylinder, and this recording body is in a state where ink is not attached in an initial state, and is converted by heat conversion of laser light and heated. The ink for printing adheres only to the region. Alternatively, the recording medium may have a property in which ink is attached in an initial state and the ink is not attached only to a region heated by irradiation with laser light. After the image is formed by the above method, when the image is developed by the inking unit, the ink adheres only to the region irradiated with the laser beam. The image developed in this way is transferred to a blanket cylinder. On the other hand, the recording medium is supplied from the paper feed table and is pressed onto the blanket cylinder onto which the image has been transferred by the impression cylinder, whereby the image is transferred onto the recording medium. By using such an image recording apparatus, a high-definition image can be output quickly after the image recording is started.
[0080]
【Example】
Next, examples of the present invention will be described.
[0081]
(Example 1)
Example 1 is a specific example of the multi-beam semiconductor laser of the first embodiment. That is, the multi-beam semiconductor laser of Example 1 has p-GaAs as the p-type contact layer and p-Al as the p-type cladding layer in the basic configuration of FIG. 0.6 Ga 0.4 As, Al as the active layer 0.85 Ga 0.15 As, n-Al as n-type cladding layer 0.6 Ga 0.4 As and n-GaAs are used as n-type contact layers, respectively, and quartz glass is used as a substrate material with low thermal conductivity (substrate thickness t = 0.5 mm).
[0082]
A method of manufacturing the multi-beam semiconductor laser having such a configuration will be described below. That is, first, a GaAs substrate in which the substrate surface is cleaned and the oxide film is removed is prepared. An etch stop layer (GaInP), an n-type contact layer, an n-type cladding layer, an active layer, a p-type cladding layer, and a p-type contact layer are sequentially grown on the GaAs substrate. As a specific method for crystal growth, an arbitrary method such as a molecular beam epitaxy (MBE) method or a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method can be used. Next, a p-side ohmic electrode is formed on the crystal growth surface. As a specific material of the ohmic electrode, a material that is not deformed or deteriorated by heat generated from the light emitting portion when the multi-beam semiconductor laser is driven, such as Au, Pt, Zn, Al, and alloys thereof is desirable. As a patterning method, any method such as a lift-off method can be used.
[0083]
Next, the surface of the GaAs substrate on which the ohmic electrode is formed in this way and the quartz glass substrate are bonded together using an epoxy adhesive or the like. Next, the GaAs substrate on which crystal growth has been performed is polished using alumina, sandpaper, or the like, and then completely removed by etching using sulfuric acid to expose the etch stop layer. Since the etch stop layer is made of GaInP and insoluble in sulfuric acid, the semiconductor layer between the etch stop layer and the quartz glass substrate is never etched. Subsequently, the etch stop layer is removed with hydrochloric acid. However, since the semiconductor material is insoluble in hydrochloric acid, an n-type contact layer having a uniform thickness is exposed.
[0084]
Next, it is processed into a shape as shown in FIG. 1 using wet etching, dry etching, or the like to form an n-side ohmic electrode.
[0085]
The multi-beam semiconductor laser manufactured in this way is not easily affected by the heat of the adjacent light emitting portion, and can continue to emit high-power laser light.
[0086]
(Example 2)
Example 2 is a specific example of the printing plate making apparatus of the ninth embodiment using the multi-beam semiconductor laser array of the present invention. That is, in the printing plate making apparatus of Example 2, in FIG. 20, the rotation speed in the main scanning direction is the laser output, the spot diameter of the laser beam, the writing sensitivity to the laser wavelength of the printing plate, and the printing plate. Depends on the size of the. The spot diameter of the laser beam is closely related to the resolution of the written image. If writing at 2,540 dpi (1 dot: 10 × 10 μm) is assumed, the spot diameter should be about 15 μm. Further, when a fluorine-based heat-sensitive material disclosed in JP-A-08-276663, JP-A-09-315004, and JP-A-2000-247026 is used as a printing plate material, the energy density required for image recording is about 340 mJ / cm 2 It is. Also, assuming that the output of laser light emitted from one light emitting unit is 50 mW, if the printing plate material is A2 size, the rotational speed of the drum is about 50 rpm.
[0087]
When a conventional single beam semiconductor laser is used, a larger output can be obtained, but it is extremely difficult to make the beam pitch 10 mm (1,000 steps) or less in order to ensure the size and clearance of the CAN. It is. If the output of the laser beam is 100 mW, the drum rotation speed can be increased to 100 rpm, but the time required for image writing under that condition is 10 minutes. Further, in order to improve the drum rotation speed, it is necessary to employ a case reinforcement that supports the drum and a higher-torque drum drive motor, which inevitably increases the cost.
[0088]
On the other hand, if the beam pitch of the multi-beam semiconductor laser (scanning distance in the sub-scanning direction) is 1 mm, 100 steps of sub-scanning are required, and the required time (= image writing time) is the time for which the drum rotates 100 times. Equals 2 minutes.
[0089]
If the width of one semiconductor laser element is 10 mm, 60 elements are required to cover the A2 size. To reduce this, if elements are arranged at intervals of 10 mm, 30 elements are required. A2 width can be covered. At this time, the time required for writing is 4 minutes + α (feeding time from the sub-scanning direction), but even in that case, it is much shorter than when image writing is performed using a single beam semiconductor laser. Image writing can be completed in time.
[0090]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to fifth aspects of the invention, the first conductivity type contact layer, the first conductivity type cladding layer, the active layer, the second conductivity type cladding layer, and the second conductivity type contact. A plurality of light emitting portions each composed of a semiconductor layer and a light emitting portion provided corresponding to each of the light emitting portions and electrically connected to each of the first conductivity type contact layer and the second conductivity type contact layer of each light emitting portion An ohmic electrode, a substrate that supports the plurality of light emitting portions and the ohmic electrode, and a heat radiating member that releases heat generated in each light emitting portion. Since a material having low thermal conductivity is used, it is possible to suppress the occurrence of thermal interference between the light emitting units through the substrate. In other words, by suppressing the heat conduction from the substrate, it is possible to eliminate the influence of heat from the adjacent light emitting section, improve the rated output, and simultaneously output a high-definition image at high speed.
[0091]
That is, in the field of image printing, there is an increasing need called on-demand printing, and various companies are now proposing various printing systems using offset printing and electrophotographic technology. In order to realize the correspondence to on-demand printing, there are problems such as cost reduction for a small lot and one job. In the image forming process in the offset printing technique, there is a plate making process. In general, offset printing has an extremely high printing speed as compared with an electrophotographic method, and therefore it is very important to shorten time and cost in the plate making process.
[0092]
In the present invention, by providing a plurality of light emitting portions on one element, the beam pitch is reduced (that is, the area scanned by one light emitting portion is reduced), and the substrate supporting each light emitting portion is made to have thermal conductivity. By using a low material, it is possible to reduce the influence of heat generated from each light emitting portion and to suppress a decrease in light output.
[0093]
In the invention according to claim 2, in the multi-beam semiconductor laser according to claim 1, the ohmic electrode electrically connected to each of the first conductivity type contact layer and the second conductivity type contact layer of each light emitting portion is Because the ohmic electrode is formed on the contact layer and the surface on which the electrode is formed is bonded to the material having low thermal conductivity, which is installed on the side where the light emitting portion exists on the substrate. The subsequent manufacturing process can be simplified.
[0094]
According to a third aspect of the present invention, in the multi-beam semiconductor laser according to the first aspect, the ohmic electrode electrically connected to each of the first conductive type contact layer and the second conductive type contact layer of each light emitting portion is provided. One of the ohmic electrodes is installed on the back side of the substrate, and the ohmic electrodes exist on the front and back sides of the substrate, so that the connection between the multi-beam semiconductor laser and the circuit for driving it can be facilitated. Can do.
[0095]
According to a fourth aspect of the present invention, in the multi-beam semiconductor laser according to the first aspect, a heat radiation material made of a material having a higher thermal conductivity than the semiconductor material constituting the light emitting portion is filled between the light emitting portions. In addition, by filling a heat dissipation material with high thermal conductivity between the light emitting portions, the heat generated in each light emitting portion can be diffused, thereby reducing the influence of heat.
[0096]
According to a fifth aspect of the present invention, in the multi-beam semiconductor laser according to any one of the first to fourth aspects, the heat radiating member is individually provided via each light emitting portion or ohmic electrode and an insulating layer. Since each of the heat dissipating members is in contact with each other, the heat generated in the light emitting part is effectively dissipated to the outside, and the connection between the multi-beam semiconductor laser and the circuit for driving it can be easily performed. Can be.
[0097]
According to a sixth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a multi-beam semiconductor laser according to any one of the first to fifth aspects, the semiconductor layer is eroded before the semiconductor layer manufacturing step. Since the layer having the property of not being eroded by the liquid is formed, the thickness of the contact layer of each light emitting portion can be made uniform, and a multi-beam semiconductor laser having a light emitting portion with uniform characteristics can be manufactured.
[0098]
According to the invention described in claim 7, the multi-beam semiconductor laser according to any one of claims 1 to 5, wherein the laser beam emitted from the multi-beam semiconductor laser is equally spaced on a straight line. The multi-beam semiconductor laser array is characterized in that a plurality of laser beams are arranged so as to be emitted from each of the light emitting portions, so that the pitch of the laser light emitted from each light emitting portion can be reduced. The area scanned by the element becomes narrow, and image recording in a short time becomes possible.
[0099]
According to the invention described in claim 8, the laser beams emitted from the multi-beam semiconductor lasers, wherein the multi-beam semiconductor lasers according to any one of claims 1 to 5 are arranged at equal intervals. Since the multi-beam semiconductor laser array is characterized in that the laser beam is emitted from each light emitting portion, the pitch of the laser light emitted from each light emitting portion is reduced and the number of elements smaller than that of the configuration of claim 7 It is possible to irradiate a laser beam on an equivalent area with a number. That is, by scanning an image with a small number of multi-beam semiconductor laser elements with a narrow scanning area of one light-emitting element, an inexpensive multi-beam semiconductor laser array capable of recording an image in a short time can be realized. .
[0100]
Further, according to the invention described in claim 9, since it is a printing plate making apparatus characterized in that the multi-beam semiconductor laser array according to claim 7 or claim 8 is used, A printing plate making apparatus capable of fine image recording can be provided.
[0101]
Further, according to the invention described in claim 10, since the multi-beam semiconductor laser array according to claim 7 or 8 is used, the image recording apparatus is characterized in that a high-definition image can be obtained in a short time. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a basic configuration of a multi-beam semiconductor laser according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a basic configuration of a multi-beam semiconductor laser according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of the multi-beam semiconductor laser according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of the multi-beam semiconductor laser according to the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of the multi-beam semiconductor laser according to the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of the multi-beam semiconductor laser according to the first embodiment.
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of the multi-beam semiconductor laser according to the second embodiment.
FIG. 8 is a diagram for explaining a manufacturing process example of a multi-beam semiconductor laser according to a second embodiment.
FIG. 9 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of the multi-beam semiconductor laser according to the second embodiment.
FIG. 10 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of the multi-beam semiconductor laser according to the second embodiment.
FIG. 11 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of the multi-beam semiconductor laser according to the third embodiment.
FIG. 12 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of the multi-beam semiconductor laser according to the third embodiment.
FIG. 13 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of the multi-beam semiconductor laser according to the third embodiment.
FIG. 14 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of the multi-beam semiconductor laser according to the third embodiment.
FIG. 15 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of the multi-beam semiconductor laser according to the third embodiment.
FIG. 16 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of the multi-beam semiconductor laser according to the sixth embodiment.
FIG. 17 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of the multi-beam semiconductor laser according to the sixth embodiment.
FIG. 18 is a diagram showing a multi-beam semiconductor laser array according to a seventh embodiment.
FIG. 19 is a diagram showing a multi-beam semiconductor laser array according to an eighth embodiment.
FIG. 20 is a diagram illustrating a printing plate making apparatus according to a ninth embodiment.
FIG. 21 is a diagram illustrating a configuration example of an image recording apparatus according to a tenth embodiment of the present invention.
