JP2010283083A - Surface emitting semiconductor laser, method for manufacturing surface emitting semiconductor laser, surface emitting laser array element, optical scanning device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、面発光型半導体レーザー、面発光型半導体レーザーの製造方法、面発光型レーザーアレイ素子、光走査装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a surface emitting semiconductor laser, a method for manufacturing a surface emitting semiconductor laser, a surface emitting laser array element, an optical scanning device, and an image forming apparatus.
面発光型半導体レーザー(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)は、形成される基板に対し垂直方向に光を出射する半導体レーザーであり、端面発光型半導体レーザーに比べて低コストで、高性能であるため、光インターコネクション等の光通信の光源、光ピックアップ用の光源、レーザープリンター等の画像形成装置の光源等の用途に用いられている。 A VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) is a semiconductor laser that emits light in a direction perpendicular to a substrate to be formed, and is lower in cost and higher performance than an edge emitting semiconductor laser. Therefore, it is used for applications such as a light source for optical communication such as optical interconnection, a light source for optical pickup, and a light source for image forming apparatuses such as laser printers.
このような用途に用いられる面発光型半導体レーザーの特性としては、活性層の利得が大きく低閾値・高出力であって、信頼性に優れ、偏光方向が制御されたものが要求されている。 As the characteristics of the surface emitting semiconductor laser used for such applications, there is a demand for an active layer having a large gain, a low threshold and a high output, excellent reliability, and a controlled polarization direction.
通常、面発光型半導体レーザーは、n型のGaAs基板上に半導体膜を積層することにより形成される。具体的には、n型のGaAs基板上に、AlGaAsとAlAsからなる膜を交互に積層することにより形成される半導体多層膜からなる下部反射鏡(DBR:Distrributed Bragg Reflector)、AlGaAsからなる下部クラッド層、GaAsからなる多重量子井戸活性層、AlGaAsからなる上部クラッド層、AlGaAs又はAlAsからなり周囲の一部が酸化された電流狭窄層となる選択酸化層、AlGaAsとAlAsからなる膜を交互に積層することにより形成される半導体多層膜からなる上部反射鏡(DBR)を順次積層形成し、積層された半導体層をエッチングすることによりメサ構造を形成し、形成されたメサ構造の側壁と周囲を絶縁体材料で被覆し、メサ構造の上面に設けられた電極と、n型のGaAs基板法面に設けられた電極の間に電流を流すことにより、メサ構造の上面に開口した発光面からレーザー光を出射する構成となっている。 Usually, a surface emitting semiconductor laser is formed by laminating a semiconductor film on an n-type GaAs substrate. Specifically, a lower reflective mirror (DBR) made of a semiconductor multilayer film formed by alternately laminating films made of AlGaAs and AlAs on an n-type GaAs substrate, and a lower clad made of AlGaAs. Layers, multiple quantum well active layers made of GaAs, upper cladding layers made of AlGaAs, selective oxidation layers made of AlGaAs or AlAs that become part of the current constriction layer, and films made of AlGaAs and AlAs are alternately stacked. The upper reflective mirror (DBR) composed of the semiconductor multilayer film formed in this manner is sequentially laminated, the mesa structure is formed by etching the laminated semiconductor layer, and the side wall and the periphery of the formed mesa structure are insulated. An electrode coated with a body material and provided on the top surface of the mesa structure; The laser light is emitted from the light emitting surface opened in the upper surface of the mesa structure by passing a current between the electrodes provided on the n-type GaAs substrate.
このような面発光型半導体レーザーを二次元的に配列したものを面発光型レーザーアレイ素子(面発光型レーザーアレイ)と呼んでいる。このような、メサ構造の形成された面発光型半導体レーザーにおいて、上部クラッド層と上部反射鏡の間に形成された選択酸化層に、酸化領域を形成し、これにより開口領域を狭く形成することにより高性能化を図った構成のものは選択酸化型VCSELと呼ばれている。この選択酸化型VCSELは、上述した半導体層を積層形成する際にAlAs膜又はAl組成の高いAlGaAs膜を分布ブラッグ反射鏡DBRの一部として結晶成長させ、このAlAs層を選択酸化することにより電流狭窄構造をVCSEL内部に設けたものである。 Such a surface emitting semiconductor laser arrayed two-dimensionally is called a surface emitting laser array element (surface emitting laser array). In such a surface emitting semiconductor laser having a mesa structure, an oxidation region is formed in a selective oxidation layer formed between the upper cladding layer and the upper reflecting mirror, thereby narrowing the opening region. A structure with higher performance is called a selective oxidation type VCSEL. In this selective oxidation type VCSEL, when the above semiconductor layers are stacked, an AlAs film or an AlGaAs film having a high Al composition is grown as a part of the distributed Bragg reflector DBR, and the current is generated by selectively oxidizing the AlAs layer. A constriction structure is provided inside the VCSEL.
このような面発光型半導体レーザーにおいては、面発光型半導体レーザー素子から発振するレーザー光の発振横モードを制御すること、レーザー光の偏光を制御することは、重要な課題であり、様々な試みがなされている。 In such a surface emitting semiconductor laser, controlling the oscillation transverse mode of laser light oscillated from the surface emitting semiconductor laser element and controlling the polarization of the laser light are important issues, and various attempts are made. Has been made.
特許文献1では、電流狭窄構造に加えて、面発光型半導体レーザーの出射面となる表面に光学的に透明な膜を形成し、発光領域における中心部と周辺部とにおいて、反射率に差を設けることにより、横モードを制御した構造の面発光半導体レーザー素子が開示されている。この面発光半導体レーザー素子では、出射表面において発光領域の周辺部に設けられた膜により高次横モードの反射率を低下させることができ、電流通路領域の幅を広くした場合であっても、単一基本横モードの発振を可能とし、モード制御と動作電圧の低減を実現している。
In
ところで、引用文献1に記載されている面発光半導体レーザーは、面発光半導体レーザーにおける光の出射面の表面に形成された光学的に透明な膜(光学膜)と選択酸化層において電流が流れる電流狭窄領域との相対的な位置合せは、光学膜を形成する際におけるフォトリソ工程でのアライメント精度により定まる。アライメント精度は装置又は人に依存するものであり、0.5〜1μm程度であり、このアライメント精度のずれにより、光学膜と電流狭窄領域において光の出射方向において位置ずれが生じると光の出射角が傾いてしまう。
By the way, the surface emitting semiconductor laser described in the cited
本発明は、上記内容に鑑みてなされたものであり、高い歩留まりで、信頼性の高い面発光型半導体レーザー、面発光型半導体レーザーの製造方法、面発光型レーザーアレイ素子、光走査装置及び画像形成装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above contents, and has a high yield and high reliability, a surface emitting semiconductor laser, a method of manufacturing a surface emitting semiconductor laser, a surface emitting laser array element, an optical scanning device, and an image. A forming apparatus is provided.
本発明は、半導体基板の表面上に、異なる屈折率の半導体膜を交互に積層することにより形成される下部反射鏡と、前記下部反射鏡上において、半導体材料により構成される活性層と、前記活性層上において、半導体材料の一部の領域を酸化することにより電流狭窄構造が形成される選択酸化層と、前記選択酸化層上において、異なる屈折率の半導体膜を交互に積層することにより形成される上部反射鏡と、を有し、前記半導体基板には下部電極が、前記上部反射鏡には上部電極が接続され、前記上部電極と前記下部電極の間に電流を流すことにより、前記半導体基板面に対し垂直にレーザー光を発する面発光型半導体レーザーにおいて、前記上部反射鏡、前記選択酸化層、前記活性層をエッチングすることによりメサ構造領域と電極パッド領域を形成し、前記メサ構造領域及び前記電極パッド領域には、第1の誘電体層と、第2の誘電体層が形成されており、前記電極パッド領域に形成される前記第2の誘電体層は、前記第1の誘電体層よりも狭い領域に形成されていることを特徴とする。 The present invention provides a lower reflector formed by alternately laminating semiconductor films having different refractive indexes on a surface of a semiconductor substrate, an active layer made of a semiconductor material on the lower reflector, Formed by alternately laminating a selective oxidation layer in which a current confinement structure is formed by oxidizing a partial region of a semiconductor material on the active layer and a semiconductor film having a different refractive index on the selective oxidation layer. A lower electrode is connected to the semiconductor substrate, and an upper electrode is connected to the upper reflector, and a current is passed between the upper electrode and the lower electrode, whereby the semiconductor In a surface emitting semiconductor laser that emits a laser beam perpendicular to a substrate surface, a mesa structure region and an electrode pad are formed by etching the upper reflecting mirror, the selective oxidation layer, and the active layer. A first dielectric layer and a second dielectric layer are formed in the mesa structure region and the electrode pad region, and the second dielectric layer formed in the electrode pad region is formed. The body layer is formed in a region narrower than the first dielectric layer.
また、本発明は、前記メサ構造領域におけるレーザー光が発せられる部分において、前記第1の誘電体層又は前記第2の誘電体層のみからなる第1の領域と前記第1の誘電体層と前記第2の誘電体層とが積層された第2の領域を有しており、前記第1の領域及び前記第2の領域のいずれか一方は、前記レーザー光の波長の光を強め合う膜厚であり、他方は、前記レーザー光の波長の光を弱め合う膜厚であることを特徴とする。 Further, according to the present invention, in the portion where the laser light is emitted in the mesa structure region, the first region including only the first dielectric layer or the second dielectric layer, and the first dielectric layer, A second region in which the second dielectric layer is laminated, and one of the first region and the second region is a film that intensifies light having a wavelength of the laser light; The other is a film thickness that weakens the light of the wavelength of the laser beam.
また、本発明は、前記第1の誘電体層と及び前記第2の誘電体層は、前記面発光型半導体レーザーが発する波長をλとし、前記第1の誘電体層を構成する材料の屈折率をn1、前記第2の誘電体層を構成する材料の屈折率をn2とした場合に、前記第1の誘電体層の膜厚はλ/4×n1であり、前記第2の誘電体層の膜厚はλ/2×n2であるか、または、前記第1の誘電体層の膜厚はλ/2×n1であり、前記第2の誘電体層の膜厚はλ/4×n2であることを特徴とする。 Further, according to the present invention, the first dielectric layer and the second dielectric layer have a wavelength emitted by the surface emitting semiconductor laser as λ, and the refraction of the material constituting the first dielectric layer When the refractive index is n1 and the refractive index of the material constituting the second dielectric layer is n2, the film thickness of the first dielectric layer is λ / 4 × n1, and the second dielectric The film thickness of the layer is λ / 2 × n2, or the film thickness of the first dielectric layer is λ / 2 × n1, and the film thickness of the second dielectric layer is λ / 4 × It is n2.
また、本発明は、電極パッド領域に形成される第1の誘電体層は、複数の領域に分割して形成されているものであることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the first dielectric layer formed in the electrode pad region is divided into a plurality of regions.
また、本発明は、半導体基板の表面上に、下部反射鏡と、活性層と、半導体材料の一部の領域を酸化することにより電流狭窄構造が形成される選択酸化層と、上部反射鏡とを積層形成する工程と、前記上部反射鏡上に第1の誘電体層を形成する工程と、前記第1の誘電体層を形成した後、前記活性層、前記選択酸化層及び前記上部反射鏡をエッチングすることにより、メサ構造領域と電極パッド領域を形成する工程と、前記メサ構造領域及び前記電極パッド領域において、前記第2の誘電体層を形成する工程と、前記メサ構造領域の上部に上部電極を形成し、前記半導体基板の裏面に下部電極を形成する工程と、を有し、前記電極パッド領域において形成される前記第1の誘電体層は、前記第2の誘電体層の形成される領域よりも狭いことを特徴とする。 The present invention also provides a lower reflecting mirror, an active layer, a selective oxidation layer in which a current confinement structure is formed by oxidizing a part of a semiconductor material, and an upper reflecting mirror on a surface of a semiconductor substrate. Forming a first dielectric layer on the upper reflector, and forming the first dielectric layer, and then forming the active layer, the selective oxidation layer, and the upper reflector. A step of forming a mesa structure region and an electrode pad region, a step of forming the second dielectric layer in the mesa structure region and the electrode pad region, and an upper portion of the mesa structure region. Forming an upper electrode, and forming a lower electrode on the back surface of the semiconductor substrate, wherein the first dielectric layer formed in the electrode pad region is the formation of the second dielectric layer. Be narrower than the area And butterflies.
また、本発明は、前記第1の誘電体層を形成する工程において、前記電極パッド領域において形成される前記第1の誘電体層は、前記第1の誘電体層を形成し、その後、前記第1の誘電体層をエッチングすることにより、前記第1の誘電体層を複数の領域に分割して形成したものであることを特徴とする。 Further, the present invention provides the step of forming the first dielectric layer, wherein the first dielectric layer formed in the electrode pad region forms the first dielectric layer, and then The first dielectric layer is formed by dividing the first dielectric layer into a plurality of regions by etching the first dielectric layer.
また、本発明は、前記記載された面発光型半導体レーザーが、同一半導体基板上に複数配列されていることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that a plurality of the surface emitting semiconductor lasers described above are arranged on the same semiconductor substrate.
また、本発明は、光束によって被走査面上を走査する光走査装置であって、前記記載の面発光型レーザーアレイ素子を有する光源ユニットと、前記光源ユニットからの光束を偏向する偏向手段と、前記偏光手段により偏向された光束を被走査面上に集光する走査光学系と、を備えたことを特徴とする。 The present invention also provides an optical scanning device that scans a surface to be scanned with a light beam, the light source unit having the surface-emitting laser array element described above, and a deflecting unit that deflects the light beam from the light source unit; And a scanning optical system for condensing the light beam deflected by the polarizing means on the surface to be scanned.
また、本発明は、少なくとも一つの像担持体と、前記少なくとも一つの像担持体に対して、画像情報が含まれる光束を走査する少なくとも一つの請求項8に記載の光走査装置と、を有することを特徴とする。 In addition, the present invention includes at least one image carrier and at least one optical scanning device according to claim 8 that scans a light beam including image information with respect to the at least one image carrier. It is characterized by that.
また、本発明は、前記画像はカラー画像であることを特徴とする。 According to the present invention, the image is a color image.
本発明によれば、高い歩留まりで、信頼性の高い面発光型半導体レーザー、面発光型半導体レーザーの製造方法、面発光型レーザーアレイ素子、光走査装置及び画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a surface emitting semiconductor laser, a surface emitting semiconductor laser manufacturing method, a surface emitting laser array element, an optical scanning device, and an image forming apparatus with high yield and high reliability.
次に、本発明を実施するための形態について、以下に説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated below.
最初に、本発明に至った経緯を含め面発光型半導体レーザーについて説明する。図1に構成が簡略化された面発光型半導体レーザーの構成を示す。図1(a)は、面発光型半導体レーザーの上面図であり、図1(b)は、一点鎖線1A−1Bにおいて切断した断面図である。この図は面発光型半導体レーザーの要部を模式的に示したものであり、選択酸化層11上に上部反射鏡12が形成され、更にその上に、光学膜13を形成した状態を示したものである。光学膜13は、電流狭窄領域11bの両側となる位置に2本の帯状に形成されている。尚、選択酸化層11は周囲が酸化されており、酸化されている酸化領域11aと酸化されていない電流狭窄領域11bとが形成される。
First, a surface emitting semiconductor laser including the background to the present invention will be described. FIG. 1 shows a configuration of a surface emitting semiconductor laser having a simplified configuration. FIG. 1A is a top view of a surface-emitting type semiconductor laser, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along an alternate long and
このような構成において、図2に、図1(a)に示すV方向に光学膜13が所定の位置よりもずれた場合におけるズレ量と光の出射角との関係について実験した結果を示す。図2に示されるように、光学膜13の位置がV方向にずれた場合には、光の出射角は、H方向では変動はないが、V方向においてズレ量に依存して出射角が傾く。具体的には、0.5μm光学膜の位置がずれた場合においては、V方向における出射角は約0.18°傾く。
In such a configuration, FIG. 2 shows the results of experiments on the relationship between the amount of deviation and the light emission angle when the
また、図3に、図1(b)に示すH方向に光学膜13が所定の位置よりもずれた場合におけるズレ量と光の出射角との関係について実験した結果を示す。図3に示されるように、光学膜13の位置がH方向にずれた場合には、光の出射角は、V方向では変動はないが、H方向においてズレ量に依存して出射角が傾く。具体的には、0.5μm光学膜の位置がずれた場合においては、V方向における出射角は約0.65°傾く。
FIG. 3 shows the result of an experiment on the relationship between the amount of deviation and the light emission angle when the
更に、V方向のズレとH方向のズレとの双方が加わることにより、V方向及びH方向において出射角は、より大きく傾く。このように、出射角が大きく傾くと、光走査装置及び画像形成装置において高精細な画像を得ることはできない。このため、高精細な画像を得るためには、出射角は、±0.2°の範囲内に抑える必要があり、この際におけるアライメント精度としては、±0.1μm以下の精度が必要とされる。 Furthermore, by adding both the deviation in the V direction and the deviation in the H direction, the emission angle is more greatly inclined in the V direction and the H direction. As described above, when the emission angle is greatly inclined, a high-definition image cannot be obtained in the optical scanning device and the image forming apparatus. For this reason, in order to obtain a high-definition image, it is necessary to suppress the emission angle within a range of ± 0.2 °, and the alignment accuracy at this time requires an accuracy of ± 0.1 μm or less. The
このため、図4に示すように、面発光型半導体レーザーにおけるメサ領域28の上面において、光学膜35を形成する。光学膜35は、光学的な膜厚が3λ/4となる膜と光学的な膜厚がλ/2となる膜により形成される。具体的には、この面発光型半導体レーザーは、n型GaAs基板21上に、下部反射鏡22、下部スペーサ層23、多重量子井戸活性層24、上部スペーサ層25、周囲の一部が酸化された電流狭窄層となる選択酸化層26、上部反射鏡27、第1の誘電体層31を積層形成し、エッチングを行うことによりメサ領域28及び電極パッド領域29を形成した後、第2の誘電体層32、上部電極33を形成し、n型GaAs基板21の裏面には下部電極34を形成したものである。メサ領域28における開口部は、中心部において第2の誘電体層32からなる領域と、周辺部において第1の誘電体層31と第2の誘電体層32との積層膜により構成される領域とを有する光学膜30が形成されている。光学膜30は、中心部において、光学的膜厚がλ/2となるように第2の誘電体層32により形成されており、周辺部においては、更に、第1の誘電体層31を光学的膜厚がλ/4となるように形成することにより、周辺部における光学的膜厚は、第1の誘電体層31と第2の誘電体層32により3×λ/4とすることができる。このような構成にすることにより、出射角を±0.2°の範囲内に抑えることができる。尚、光学的膜厚がλ/4とは、実際の膜厚をDとし、屈折率をNとした場合に、D=λ/4×Nであり、光学的膜厚がλ/2とは、実際の膜厚をDとし、屈折率をNとした場合に、D=λ/2×Nである。具体的には、本実施の形態における面発光型半導体レーザーの発振波長λが780nmである場合に、第1の誘電体層31の膜厚は、第1の誘電体層31を構成する材料の屈折率Nを1.89とすると、光学的膜厚がλ/4である103nmとなり、第2の誘電体層32の膜厚は、第2の誘電体層32を構成する材料の屈折率Nを1.89とすると、光学的膜厚がλ/2である206nmとなる。
Therefore, as shown in FIG. 4, an
この際、電極パッド領域29において、第1の誘電体層31を形成した後、メサ構造を形成するためのエッチングを行い、第2の誘電体層32を形成しているが、このような構成では、第1の誘電体層31のエッジ部分より第2の誘電体膜32の剥がれが生じやすくなる。これは、第1の誘電体層31がエッチングされている端部において、第2の誘電体層32が積層されることにより、応力が生じ、この応力により膜剥がれが生じやすくなるものと考えられる。
At this time, in the
本実施の形態では、このような点に鑑みてなされたものであり、出射角を所定の範囲内に抑えるために、出射面上に膜厚の異なる光学膜35を形成した面発光型半導体レーザーにおいて、電極パッド領域29において第1の誘電体層31からなる所定のパターンを形成すること、または、電極パッド領域29において第1の誘電体層31を形成しないことにより、誘電体膜の膜剥がれを防止し、歩留まりを向上させ、信頼性を高めるものである。
The present embodiment has been made in view of the above points, and is a surface emitting semiconductor laser in which
〔第1の実施の形態〕
本発明に係る第1の実施の形態について説明する。本実施の形態は、面発光型半導体レーザー(VCSEL)である。図5に基づき、本実施の形態における面発光型半導体レーザーについて説明する。図5(a)は、面発光型半導体レーザーの断面図であり、図5(b)は、メサ構造領域部分の拡大図である。
[First Embodiment]
A first embodiment according to the present invention will be described. The present embodiment is a surface emitting semiconductor laser (VCSEL). Based on FIG. 5, the surface emitting semiconductor laser in the present embodiment will be described. FIG. 5A is a cross-sectional view of a surface emitting semiconductor laser, and FIG. 5B is an enlarged view of a mesa structure region.
本実施の形態における面発光型半導体レーザーは、n−GaAsからなる半導体基板41上に、高屈折率の半導体膜と低屈折率の半導体膜とを交互に積層形成することにより構成される下部反射鏡42を形成し、その上に下部スペーサ層43を形成し、その上に多重量子井戸層44を形成し、その上に上部スペーサ層45を形成し、その上に選択酸化層46を形成し、更に、高屈折率の半導体膜と低屈折率の半導体膜とを交互に積層形成することにより構成される上部反射鏡47が形成されている。
The surface-emitting type semiconductor laser according to the present embodiment has a lower reflection formed by alternately stacking a high refractive index semiconductor film and a low refractive index semiconductor film on a
下部反射鏡42は、不図示のバッファ層を介して半導体基板41の表面上に積層され、低屈折率層としてn型Al0.9Ga0.1Asからなる層と高屈折率層としてn型Al0.3Ga0.7Asとを37.5ペア交互に積層することにより形成したものである。この際、形成される面発光型半導体レーザーの発振波長をλとした場合に、高屈折率層と低屈折率層における光学的厚さは、λ/4となるように設定されている。また、高屈折率層と低屈折率層との界面は、電気抵抗を低減するため高屈折率層から低屈折率層へ、または、低屈折率層から高屈折率層へと徐々に組成が変化する20nmの組成傾斜層が設けられている。尚、上述した光学的厚さを定める際には、高屈折率層及び低屈折率層における光学的厚さには、各々組成傾斜層の厚さの1/2の厚さが含まれる。また、光学的厚さがλ/4とは、実際の膜厚をDとし、屈折率をNとした場合に、D=λ/4Nとなる。
The lower reflecting
下部スペーサ層43は、下部反射鏡42上に積層されており、ノンドープのAl0.6Ga0.4Asにより形成されている。
The
多重量子井戸層44は、下部スペーサ層43上に積層されており、3層の量子井戸層と、4層の障壁層が交互に積層形成されて構成されている。各々の量子井戸層は、Al0.12Ga0.88Asにより構成されており、各々の障壁層は、Al0.3Ga0.7Asにより構成されている。
The multiple
上部スペーサ層45は、多重量子井戸層44上に積層されており、ノンドープのAl0.6Ga0.4Asにより形成されている。
The
尚、下部スペーサ層43、多重量子井戸層44及び上部スペーサ層45からなる部分は共振器構造体とも呼ばれており、全体の光学的な厚さが、形成される面発光型半導体レーザーの発振波長と略同じとなるように構成されている。また、多重量子井戸層44は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布における腹に対応する位置である共振器構造体の中央に設けられている。
The portion composed of the
上部反射鏡47は、上部スペーサ層45上に積層されており、低屈折率層であるp型Al0.9Ga0.1Asからなる層と高屈折率層であるp型Al0.3Ga0.7Asからなる層とを24ペア交互に積層することにより形成したものである。低屈折率層及び高屈折率層は、各々の光学的厚さがλ/4となるように形成されており、下部反射鏡22の場合と同様に低屈折率層と高屈折率層との界面には、電気抵抗を低減するため組成傾斜層が設けられている。
The upper reflecting
選択酸化層46は、上部反射鏡47において、共振器構造体から光学的にλ/4離れた位置に設けられており、p型AlAsにより形成されている。尚、便宜上図においては、選択酸化層46は、上部スペーサ層45と上部反射鏡47の間に形成されている構成を示す。選択酸化層46は、後にメサ構造を形成した後、水蒸気等により酸化により部分的に酸化され、酸化された領域(酸化領域)46aと、酸化されない領域(電流狭窄領域)46bが形成される。
The
このように半導体層を積層した後、エッチングによりメサ構造領域48と電極パッド領域49とを形成し、メサ構造領域48における光の出射面上に第1の誘電体層51と第2の誘電体層52により構成される光学膜55が形成されている。この際、電極パッド領域49においては、第1の誘電体層51は所定のパターンにより形成されており、第2の誘電体層52はその上部を覆うように形成されている。電極パッド領域49上に形成される第1の誘電体層51は、エッチングにより生じた半導体層の端部と異なる端部を有しており、第2の誘電体層52の生じる応力を緩和することができる。尚、メサ構造領域48の上部には上部電極53が形成されており、半導体基板41の裏面には下部電極54が形成されている。
After the semiconductor layers are stacked in this way, the
図6は、本実施の形態における面発光型半導体レーザーの別の構成を示すものである。この面発光型半導体レーザーは、n−GaAsからなる半導体基板61上に、高屈折率の半導体膜と低屈折率の半導体膜とを交互に積層形成することにより構成される下部反射鏡62を形成し、その上に下部スペーサ層63を形成し、その上に多重量子井戸層64を形成し、その上に上部スペーサ層65を形成し、その上に選択酸化層66を形成し、更に、高屈折率の半導体膜と低屈折率の半導体膜とを交互に積層形成することにより構成される上部反射鏡67が形成されている。エッチングによりメサ構造領域68と電極パッド領域69とが形成され、メサ構造領域68の光の出射部には、第1の誘電体層71と第2の誘電体層72からなる光学膜75が形成されており、電極パッド領域69には、第1の誘電体層71が形成されることはなく第2の誘電体層72がメサ構造領域68から連続して形成される。尚、メサ構造領域68の上部には上部電極73が形成されており、半導体基板61の裏面には下部電極74が形成されている。
FIG. 6 shows another configuration of the surface emitting semiconductor laser according to the present embodiment. This surface emitting semiconductor laser forms a lower reflecting
図7は、図6に示す面発光型半導体レーザーにおける第1誘電体層71が形成される領域を示す上面図である。第1誘電体層71は、メサ領域68内の一部においてのみ形成されており、電極パッド領域69には形成されていない。このように、電極パッド領域69において第1の誘電体層71が形成されていないため、第1の誘電体層71に起因する第2の誘電体層72の膜剥がれが生じることはない。
FIG. 7 is a top view showing a region where the
また、図8から図12は、図5に示す面発光型半導体レーザーにおける第1誘電体層71が形成される領域の各種パターンを示す上面図である。
8 to 12 are top views showing various patterns in the region where the
図8に示すように、第1誘電体層51は、メサ領域48内の一部に形成されており、また、電極パッド領域49においては、外側における周囲の角が丸くなるように形成されている。
As shown in FIG. 8, the
また、図9に示すように、第1誘電体層51は、メサ領域48内の一部に形成されており、また、電極パッド領域49においては、複数の長方形状に形成されている。
As shown in FIG. 9, the
また、図10に示すように、第1誘電体層51は、メサ領域48内の一部に形成されており、また、電極パッド領域49においては、細かく市松模様状に形成されている。
As shown in FIG. 10, the
また、図11に示すように、第1誘電体層51は、メサ領域48内の一部に形成されており、また、電極パッド領域49においては、細かい長方形状のパターンが複数形成されている。
As shown in FIG. 11, the
また、図12に示すように、第1誘電体層51は、メサ領域48に形成されており、また、電極パッド領域49においては、図11に示す長方形状の角が丸くなったパターンが複数形成されている。
As shown in FIG. 12, the
このように、電極パッド領域49において、第1誘電体層51において角の形状を丸くした形状や、第1の誘電体層51を分割して複数の細かいパターンにより形成することにより、第2の誘電体層52における応力を緩和させ、膜剥がれの発生を抑制することができる。
As described above, in the
(面発光型半導体レーザーの製造方法)
次に、本実施の形態における面発光型半導体レーザーの製造方法について説明する。
(Manufacturing method of surface emitting semiconductor laser)
Next, a method for manufacturing the surface emitting semiconductor laser in the present embodiment will be described.
最初に、図13に示すように、n−GaAsからなる半導体基板41上に、下部反射鏡42、部スペーサ層43、多重量子井戸層44、上部スペーサ層45、選択酸化層46、上部反射鏡47を積層形成し、更に、上部反射鏡47上に第1の誘電体層51を形成する。
First, as shown in FIG. 13, on a
尚、下部反射鏡42、部スペーサ層43、多重量子井戸層44、上部スペーサ層45、選択酸化層46、上部反射鏡47の形成方法は、III族の原料としては、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)を用い、V族の原料としては、フォスフィン(PH3)、アルシン(AsH3)を用いている。また、p型ドーパントの原料としては、四臭化炭素(CBr4)、ジメチルジンク(DMZn)を用い、n型ドーパントの原料としては、セレン化水素(H2Se)を用いている。
The
また、第1の誘電体層51は、上部反射鏡47上にプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法により成膜することにより形成する。具体的には、窒化シリコン(SiN)膜を103nm形成する。尚、形成される第1の誘電体層51の膜厚は、光学的膜厚が、λ/4の奇数倍の厚さであればよい。
The
次に、図14に示すように、第1のフォトリソグラフィ工程により、第1のレジストパターン81を形成し、この後、エッチング工程により、第1の誘電体層51をエッチングする。具体的には、第1の誘電体層51の表面にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像、ポストベークを行うことにより第1のレジストパターン81を形成し、この後、第1のレジストパターン81の形成されていない第1の誘電体層51をドライエッチング等により除去する。これにより、メサ領域48において、第1の誘電体層51からなる光学膜部51a及びメサパターン周辺部51bを形成する。このように、形成することにより、光学膜部51aの位置とメサ構造との相対的な位置ズレは生じない。この際、電極パット領域49においても誘電体パターン部51cを同時に形成することができる。この際、形成される第1の誘電体膜51からなる誘電体パターン部51cの形状は、例えば、図8から図12に示した形状のパターンである。
Next, as shown in FIG. 14, a first resist
尚、フォトレジストは、OFPR800−64cp(東京応化社製)を用い、スピンコーターにより膜厚が約1.6μmとなるように回転数等を調節して塗布形成した。また、現像後において、150℃で5分間ホットプレートによりベーキングを行う。これにより、後に現像液に浸した場合においても第1のレジストパターン81は溶けることはない。
The photoresist was formed by applying OFPR800-64cp (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) with a spin coater and adjusting the number of rotations so that the film thickness was about 1.6 μm. Further, after development, baking is performed on a hot plate at 150 ° C. for 5 minutes. As a result, the first resist
図15は、このように形成されたメサ領域48における上面図である。メサ領域48には、2つの光学膜部51a上に第1のレジストパターン81は間隔L1が5μm離れて形成されており、光学膜部51a上の第1のレジストパターン81は一方の辺の長さL2が2μm、他方の辺の長さL3が8μmである。2つの光学膜部51a上の第1のレジストパターン81はメサパターン周辺部51b上の第1のレジストパターン81の略中央部分に形成されており、メサパターン周辺部51b上の第1のレジストパターン81は、外形が一辺の長さL4が20μmの正方形状であり、幅L5が2μmで形成される。
FIG. 15 is a top view of the
次に、図16に示すように、第2のフォトリソグラフィ工程により、第2のレジストパターン82を形成する。第2のレジストパターン82となるフォトレジストは、第1のレジストパターン81となるフォトレジストと同じ材料である。第1のレジストパターン81が形成されている面上に、このフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、第2のレジストパターン82を形成する。現像を行った後、ポストベークを行うが、ポストベークの条件は、120℃で2分間ベーキングを行う。
Next, as shown in FIG. 16, a second resist
図17(a)は、このように形成されたメサ領域48における上面図であり、図17(b)は、一点鎖線17A−17Bにおいて切断した断面図である。図に示されるように、第2のレジストパターン82は、メサパターン周辺部51b上の第1のレジストパターン81よりも内側に形成されている。即ち、第2のレジストパターン82は、一辺の長さL6が18μmの正方形状に形成されており、第1のレジストパターン81の外形よりも幅L7が1μm内側に形成されている。しかしながら、前述のとおり、第1のレジストパターン81は、150℃で5分間ホットプレートによりベーキングを行っているため、第2のレジストパターン82を現像する際においても、除去されることはない。尚、この長さL7を設けることによりメサ構造を適切な位置に形成することができ、ためのアライメントずれに対するマージンとなる。
FIG. 17A is a top view of the
次に、図18に示すように、塩素(Cl2)ガスによるECRエッチング法により、第1のレジストパターン81及び第2のレジストパターン82をマスクとして、エッチングを行う。これにより溝部83を形成し、メサ構造を形成する。第1のレジストパターン81によりメサ構造の外形が確定されるため、メサ構造の位置と、光学膜の相対的位置の位置ズレが生じることはない。尚、溝部83を形成するためのエッチングは、下部スペーサ層43の表面が露出するまで行う。また、エッチングした後、第1のレジストパターン81及び第2のレジストパターン82は、有機溶剤を用いた超音波洗浄により除去される。
Next, as shown in FIG. 18, etching is performed by the ECR etching method using chlorine (Cl 2 ) gas using the first resist
次に、図19に示すように、水蒸気中において熱酸化することにより、選択酸化層46を周囲より酸化する。これにより酸化領域46aを形成し、酸化されていない領域が電流狭窄領域46bとなる。この電流狭窄領域46bは、一辺の長さを4.5μmの正方形とすることにより、後述する光学膜55との相互関係から高次横モードの分布が光学膜55において光学的膜厚が3×λ/4となる領域と重なるため、高次横モードの発振が抑制される。本実施の形態における面発光型半導体レーザーでは、これにより光の出射角の傾きをなくすことができる。
Next, as shown in FIG. 19, the
次に、図20に示すように、第2の誘電体層52をCVD法により形成する。この際形成される第2の誘電体層52の膜厚は、SiNにより形成されており、光学的な膜厚がλ/2となる膜厚、即ち、206nmの厚さで形成されている。この後、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程を行うことにより、レジストパターンの形成されていない領域の第2の誘電体層52をエッチングすることによりコンタクト部84を形成する。これにより、膜厚が異なる光学膜55が形成される。
Next, as shown in FIG. 20, a
次に、図21に示すように、コンタクト部84に接触するように上部電極53を形成し、半導体基板41の裏面には下部電極54を形成する。上部電極53は、光の出射領域として、光学膜55の形成されている領域において、一辺の長さが10μmの正方形の開口部85を形成する。具体的には、形成される開口部85となる領域にレジストパターンを形成し、その後、上部電極53を構成するCr/AuZn/Auからなる積層膜を形成し、その後、有機溶剤によりリフトオフを行うことにより形成する。尚、上部電極53を構成する積層膜は、Ti/Pt/Auからなる積層膜であってもよい。
Next, as shown in FIG. 21, the
この後、半導体基板41の裏面を100〜300μm程度まで研磨した後、下部電極54を形成する。下部電極54は、AuGe/Ni/Auからなる積層膜、又は、Ti/Pt/Auからなる多層膜により形成されている。この後、アニールを行うことにより、上部電極53及び下部電極54の各々において半導体層とのオーミックコンタクトとなる。
Thereafter, the back surface of the
以上の工程により、本実施の形態における面発光型半導体レーザーを作製することができる。 Through the above steps, the surface-emitting type semiconductor laser in this embodiment can be manufactured.
〔第2の実施の形態〕
次に、第2の実施の形態について説明する。本実施の形態は、本発明に係る面発光型レーザーアレイ素子を光源として用いた画像形成装置である。本実施の形態について、図22に基づいて説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. The present embodiment is an image forming apparatus using the surface emitting laser array element according to the present invention as a light source. This embodiment will be described with reference to FIG.
本実施の形態に係る画像形成装置であるレーザープリンターは、光走査装置100、感光体ドラム101、帯電チャージャ102、現像ローラ103、トナーカートリッジ104、クリーニングブレード105、給紙トレイ106、給紙コロ107、レジストローラ対108、定着ローラ109、排紙トレイ110、転写チャージャ111、排紙ローラ112及び除電ユニット114等を備えている。
A laser printer as an image forming apparatus according to the present embodiment includes an
具体的には、感光体ドラム101の回転方向において、帯電チャージャ102、現像ローラ103、転写チャージャ111、除電ユニット114及びクリーニングブレード105の順に、感光体ドラム101の近傍に配置されている。
Specifically, in the rotation direction of the
感光体ドラム101の表面には、感光層が形成されている。ここでは、感光体ドラム101は、図に示すように、時計回りで回転するように構成されている。帯電チャージャ102は、感光体ドラム101の表面を均一に帯電させる機能を有するものである。
A photosensitive layer is formed on the surface of the
光走査装置100は、帯電チャージャ102により帯電された感光体ドラム101の表面に、パソコン等の上位装置からの画像情報に基づいて変調された光を照射する。この光の照射により感光体ドラム101の表面には、画像情報に応じた潜像が形成される。感光体ドラム101の表面において潜像の形成された領域は、感光体ドラム101が回転することにより、現像ローラ103の設けられている方向に移動する。尚、光走査装置100の詳細については後述する。
The
トナーカートリッジ104には、トナーが格納されており、このトナーは現像ローラ103に供給される。現像ローラ103は、感光体ドラム101の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ104から供給されたトナーを付着させて、感光体ドラム101の表面において画像情報を顕像化させる。この後、感光体ドラム101が回転することにより、感光体ドラム101の表面の潜像にトナーが付着している領域は、転写チャージャ111の設けられている方向に移動する。
The
給紙トレイ106には記録紙113が格納されている。この給紙トレイ106の近傍には、給紙コロ107が配置されており、この給紙コロ107は、記録紙113を給紙トレイ106から一枚ずつ取り出し、レジストローラ対108に搬送する。このレジストローラ対108は、転写チャージャ111の近傍に配置されており、給紙コロ107によって取り出された記録し113を一旦保持するとともに、この記録紙113を感光体ドラム101の回転に合わせて感光体ドラム101と転写チャージャ111との間隙に向けて送り出す。
Recording
転写チャージャ111には、感光体ドラム101の表面上のトナーを電気的に記録紙113に引きつけるため、感光体101の表面上のトナーとは逆極性の電荷が印加されている。この電荷により感光体ドラム101の表面上のトナーは、記録紙113に転写され、即ち、トナーにより形成される画像が記録紙113に転写される。この後、記録紙113は、定着ローラ109に送られる。
The
定着ローラ109では、熱と圧力とが記録紙113に加えられ、これによって、トナーが記録紙113に定着される。ここで画像が定着された記録紙113は、排紙ローラ112を介して排紙トレイ110に送られ、排紙トレイ110上に順次スタックされる。
In the fixing
尚、除電ユニット114は、感光体ドラム101の表面を除電する。クリーニングブレード105は、感光体ドラム101の表面に残存するトナー(残留トナー)を除去する。除去された残留トナーは、再利用可能な構成となっている。残留トナーが除去された感光体ドラム101の表面は、再び帯電チャージャ102の設けられている方向に移動する。
The
(光走査装置)
次に、図23に基づき光走査装置100について説明する。
(Optical scanning device)
Next, the
この光走査装置100は、光源ユニット121、カップリングレンズ122、開口板(アパーチャ)123、アナモルフィックレンズ124、ポリゴンミラー125、偏向器側走査レンズ126、像面側走査レンズ127及び処理装置140等を有している。
The
光源ユニット121は、第1の実施の形態における面発光型半導体レーザーが複数形成された面発光型レーザーアレイを備えている。
The
カップリングレンズ122は、光源ユニット121から出射された光束を略平行光にするためのものである。
The
開口板123は、開口部を有し、カップリングレンズ122からの光束のビーム径を規定するためのものである。
The
アナモルフィックレンズ124は、開口板123を通過した光束を主走査方向に対しては平行光に、副走査方向に対してはポリゴンミラー125の表面近傍で集光する光束を形成する。
The
ポリゴンミラー125は、正六角柱状に形成されており、6つの側面が反射面となるよう鏡面が形成されている。ポリゴンミラー125は、不図示のモータによって、矢印に示す方向に一定速度で回転しており、この回転に伴って、光束は主走査方向に等角速度的に偏向される。
The
ポリゴンミラー125により偏向された光は、偏向器側走査レンズ126、像面側走査レンズ127により、感光体ドラム101の表面上に結像する。
The light deflected by the
処理装置140は、例えば、パソコン等の上位機種からの画像情報に基づいて、画像データを生成し、生成された画像データに応じて光源ユニット121における面発光型半導体レーザーの駆動信号を光源ユニット121に出力する。
For example, the
図24に示すように、光源ユニット121は、面発光型レーザー素子(VCSEL)がアレイ状に2次元的に配列された面発光型レーザーアレイを含むものにより構成されている。各々の面発光型レーザーは、主走査方向には所定の十分な間隔をもって配列されており、面発光レーザーの主走査方向における配列は副走査方向においてスポットの間隔Cずつずれながら配列されている。このように副走査方向においてスポットの間隔Cずつずれながら主走査方向の配列されているものが、副走査方向における所定のピッチPごとに形成されている。このように配置することにより各々の面発光型レーザーの中心から副走査方向に垂直な垂線の間隔を等間隔(スポットの間隔Cが等間隔)とすることができる。これにより、各々の面発光型レーザーの点灯のタイミングを制御することにより、感光体ドラム101上において、副走査方向に狭い等間隔で光源が配列されている場合と同様の構成とすることができる。
As shown in FIG. 24, the
例えば、VCSELの直径が20μmであり、副走査方向におけるピッチPが40μm、スポットの間隔Cを10μmで配置することにより、光学系における倍率を約1倍とすると、2400dpi(ドット/インチ)となる。更に、主走査方向に配列するVCSELの数を増やしたり、スポットの間隔Cを狭めたりすることにより、より高密度化することができ、より品質の高い印刷を行うことが可能となる。尚、主走査方向における書き込みは、VCSELの点滅のタイミングを高速にすることにより、高密度に印刷を行うことが可能である。図24では、VCSELが4×4=16個の場合における面発光レーザーアレイについて説明したが、更に個数を増やした構成であってもよく、例えば、4×10=40個の場合であってもよい。 For example, if the VCSEL has a diameter of 20 μm, a pitch P in the sub-scanning direction of 40 μm, and a spot interval C of 10 μm, the magnification in the optical system is about 1 ×, resulting in 2400 dpi (dots / inch). . Furthermore, by increasing the number of VCSELs arranged in the main scanning direction or by reducing the spot spacing C, it is possible to achieve higher density and to perform higher quality printing. Note that writing in the main scanning direction can be performed at high density by increasing the blinking timing of the VCSEL. In FIG. 24, the surface emitting laser array in the case where the number of VCSELs is 4 × 4 = 16 has been described. However, the number of VCSELs may be increased, and for example, even in the case of 4 × 10 = 40. Good.
本実施の形態では、光源が面発光型半導体レーザーにより構成されているため、2次元状に容易に配列をすることが可能であり、低コストで所望の光源を得ることができる。また、本実施の形態では、レーザープリンター等の画像形成装置について説明しているが、これに限定されるものではなく、上述した光走査装置を有する各種画像形成装置について適用可能である。 In this embodiment, since the light source is composed of a surface emitting semiconductor laser, it can be easily arranged in a two-dimensional manner, and a desired light source can be obtained at low cost. In this embodiment, an image forming apparatus such as a laser printer is described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to various image forming apparatuses having the above-described optical scanning device.
例えば、副走査方向における各々の面発光型半導体レーザーのピッチPが26.5μmであって、面発光型半導体レーザーを主走査方向に10個ずつ配列させた場合、面発光型半導体レーザーのスポットの間隔Cは、2.65μmとなる。そして、光学系における倍率を2倍に設定すれば、感光体ドラム101上において、5.3μm間隔で書き込みドットを形成することができる。これは、4800dpi(ドット/インチ)に相当するものであり、4800dpiの高密度の書き込みを行うことができる。
For example, when the pitch P of each surface-emitting type semiconductor laser in the sub-scanning direction is 26.5 μm and 10 surface-emitting type semiconductor lasers are arranged in the main scanning direction, 10 The interval C is 2.65 μm. If the magnification in the optical system is set to double, writing dots can be formed on the
また、主走査方向に配列される面発光型半導体レーザーの個数を増やし、ピッチPを狭め、スポットの間隔Cをさらに狭めたアレイ状にすることにより、さらに高密度な書き込みを行うことが可能となる。尚、主走査方向の書き込みの間隔は、光源である面発光型半導体レーザーの点灯のタイミングを制御することにより容易に制御が可能である。 Further, by increasing the number of surface emitting semiconductor lasers arranged in the main scanning direction, narrowing the pitch P, and further narrowing the spot interval C, it is possible to perform writing with higher density. Become. Note that the writing interval in the main scanning direction can be easily controlled by controlling the lighting timing of the surface emitting semiconductor laser as the light source.
本実施の形態における光走査装置、及びこれを用いた画像形成装置においては、光源として、低コストで製造することが可能な第1から第3の実施の形態に係る面発光型半導体レーザーを用いているため、低コストであって、高速で高品質となる光走査装置、及び画像形成装置を得ることが可能となる。 In the optical scanning device according to the present embodiment and the image forming apparatus using the same, the surface emitting semiconductor lasers according to the first to third embodiments that can be manufactured at low cost are used as the light source. Therefore, it is possible to obtain an optical scanning device and an image forming apparatus that are low in cost and high in quality at high speed.
(カラー画像を形成するための画像形成装置)
次に、図25に基づきカラー画像を形成するための画像形成装置について説明する。
(Image forming apparatus for forming a color image)
Next, an image forming apparatus for forming a color image will be described with reference to FIG.
この画像形成装置は、カラーレーザープリンターであり、カラー画像に対し複数の感光体ドラムを備えたダンデムカラー機である。 This image forming apparatus is a color laser printer, which is a dandem color machine including a plurality of photosensitive drums for color images.
このカラーレーザープリンターは、ブラック(K)用の感光体ドラムK1、帯電器K2、現像器K4、クリーニング手段K5、及び転写用帯電手段K6と、シアン(C)用の感光体ドラムC1、帯電器C2、現像器C4、クリーニング手段C5、及び転写用帯電手段C6と、マゼンタ(M)用の感光体ドラムM1、帯電器M2、現像器M4、クリーニング手段M5、及び転写用帯電手段M6と、イエロー(Y)用の感光体ドラムY1、帯電器Y2、現像器Y4、クリーニング手段Y5、及び転写用帯電手段Y6と、光走査装置100、転写ベルト201、定着手段202等を備えている。
This color laser printer includes a black (K) photosensitive drum K1, a charging device K2, a developing device K4, a cleaning unit K5, a transfer charging unit K6, a cyan (C) photosensitive drum C1, and a charging unit. C2, developing unit C4, cleaning unit C5, transfer charging unit C6, magenta (M) photosensitive drum M1, charging unit M2, developing unit M4, cleaning unit M5, transfer charging unit M6, yellow (Y) photosensitive drum Y1, charger Y2, developing unit Y4, cleaning unit Y5, transfer charging unit Y6,
このカラーレーザープリンターでは、光走査装置100において、ブラック用の半導体レーザー、シアン用の半導体レーザー、マゼンタ用の半導体レーザー、イエロー用の半導体レーザーを有しており、各々の半導体レーザーは、本発明に係る面発光型半導体レーザーにより構成されている。ブラック用の半導体レーザーからの光束はブラック用の感光体ドラムK1に照射され、シアン用の半導体レーザーからの光束はシアン用の感光体ドラムC1に照射され、マゼンタ用の半導体レーザーからの光束はマゼンタ用の感光体ドラムM1に照射され、イエロー用の半導体レーザーからの光束はイエロー用の感光体ドラムY1に照射される。
In this color laser printer, the
各々の感光体ドラムK1、C1、M1、Y1は、矢印の方向に回転し、回転方向の順に、各々の帯電器K2、C2、M2、Y2、現像器K4、C4、M4、Y4、転写用帯電手段K6、C6、M6、Y6、クリーニング手段K5、C5、M5、Y5が配置されている。各々の帯電器K2、C2、M2、Y2は、対応する感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面を均一に帯電する。帯電された感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面に、光走査装置100から光束が照射され、感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面に静電潜像が形成される構成となっている。この後、各々の現像器K4、C4、M4、Y4によって、感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面にトナー像が形成され、各々に対応する転写用帯電手段K6、C6、M6、Y6により、記録紙に各々の色のトナー像が転写され、定着手段202により、記録紙に画像が定着される。尚、クリーニング手段K5、C5、M5、Y5は、各々に対応した感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面に残存する残留トナーを除去するものである。
Each of the photosensitive drums K1, C1, M1, and Y1 rotates in the direction of the arrow, and in the order of the rotation direction, each of the chargers K2, C2, M2, and Y2, the developing devices K4, C4, M4, and Y4, for transfer. Charging means K6, C6, M6, Y6 and cleaning means K5, C5, M5, Y5 are arranged. Each of the chargers K2, C2, M2, and Y2 uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum K1, C1, M1, and Y1. The charged surface of the photosensitive drums K1, C1, M1, and Y1 is irradiated with a light beam from the
尚、本実施の形態では、像担持体として感光体ドラムについて説明したが、像担持体としては、銀塩フィルムを用いた画像形成装置であってもよい。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同様の処理により可視化させることができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼き付け処理と同様の処理により印画紙に転写することが可能である。このような画像形成装置は、光製版装置や、CTスキャン画像等を描画する光描画装置として実施することが可能である。 In this embodiment, the photosensitive drum is described as the image carrier. However, the image carrier may be an image forming apparatus using a silver salt film. In this case, a latent image is formed on the silver salt film by optical scanning, and this latent image can be visualized by a process similar to a developing process in a normal silver salt photographic process. Then, it can be transferred to photographic paper by the same process as the printing process in the ordinary silver salt photographic process. Such an image forming apparatus can be implemented as an optical plate making apparatus or an optical drawing apparatus that draws a CT scan image or the like.
また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギーにより発色する発色媒体(ポジの印画紙)を用いた画像形成装置であってもよい。この場合においては、光走査により可視画像を直接像担持体に形成することが可能である。 Further, an image forming apparatus using a color developing medium (positive photographic paper) that develops color by the heat energy of a beam spot as an image carrier may be used. In this case, a visible image can be directly formed on the image carrier by optical scanning.
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。 As mentioned above, although the form which concerns on implementation of this invention was demonstrated, the said content does not limit the content of invention.
41 n−GaAs基板
42 下部反射鏡
43 下部スペーサ層
44 多重量子井戸層
45 上部スペーサ層
46 選択酸化層
46a 酸化領域
46b 電流狭窄領域
47 上部反射鏡
48 メサ構造領域
49 電極パッド領域
51 第1の誘電体層
52 第2の誘電体層
53 上部電極
54 下部電極
41 n-
Claims (10)
前記下部反射鏡上において、半導体材料により構成される活性層と、
前記活性層上において、半導体材料の一部の領域を酸化することにより電流狭窄構造が形成される選択酸化層と、
前記選択酸化層上において、異なる屈折率の半導体膜を交互に積層することにより形成される上部反射鏡と、
を有し、前記半導体基板には下部電極が、前記上部反射鏡には上部電極が接続され、前記上部電極と前記下部電極の間に電流を流すことにより、前記半導体基板面に対し垂直にレーザー光を発する面発光型半導体レーザーにおいて、
前記上部反射鏡、前記選択酸化層、前記活性層をエッチングすることによりメサ構造領域と電極パッド領域を形成し、
前記メサ構造領域及び前記電極パッド領域には、第1の誘電体層と、第2の誘電体層が形成されており、前記電極パッド領域に形成される前記第2の誘電体層は、前記第1の誘電体層よりも狭い領域に形成されていることを特徴とする面発光型半導体レーザー。 A lower reflector formed by alternately laminating semiconductor films of different refractive indexes on the surface of a semiconductor substrate;
On the lower reflector, an active layer made of a semiconductor material;
On the active layer, a selective oxidation layer in which a current confinement structure is formed by oxidizing a partial region of a semiconductor material;
An upper reflecting mirror formed by alternately laminating semiconductor films having different refractive indexes on the selective oxide layer;
A lower electrode is connected to the semiconductor substrate, and an upper electrode is connected to the upper reflector, and a current is passed between the upper electrode and the lower electrode, whereby a laser is perpendicular to the surface of the semiconductor substrate. In surface emitting semiconductor lasers that emit light,
Forming the mesa structure region and the electrode pad region by etching the upper reflecting mirror, the selective oxidation layer, and the active layer;
In the mesa structure region and the electrode pad region, a first dielectric layer and a second dielectric layer are formed, and the second dielectric layer formed in the electrode pad region is A surface emitting semiconductor laser characterized in that the surface emitting semiconductor laser is formed in a narrower region than the first dielectric layer.
前記第1の領域及び前記第2の領域のいずれか一方は、前記レーザー光の波長の光を強め合う膜厚であり、他方は、前記レーザー光の波長の光を弱め合う膜厚であることを特徴とする請求項1に記載の面発光型半導体レーザー。 In the portion where the laser beam is emitted in the mesa structure region, the first region including only the first dielectric layer or the second dielectric layer, the first dielectric layer, and the second dielectric A second region laminated with the layer;
Either one of the first region and the second region has a film thickness that strengthens light of the wavelength of the laser beam, and the other has a film thickness that weakens light of the wavelength of the laser beam. The surface emitting semiconductor laser according to claim 1.
前記第1の誘電体層の膜厚はλ/4×n1であり、前記第2の誘電体層の膜厚はλ/2×n2であるか、または、
前記第1の誘電体層の膜厚はλ/2×n1であり、前記第2の誘電体層の膜厚はλ/4×n2であることを特徴とする請求項1または2に記載の面発光型半導体レーザー。 The first dielectric layer and the second dielectric layer have a wavelength emitted by the surface-emitting semiconductor laser as λ, a refractive index of a material constituting the first dielectric layer is n1, and the first dielectric layer When the refractive index of the material constituting the dielectric layer 2 is n2,
The film thickness of the first dielectric layer is λ / 4 × n1, and the film thickness of the second dielectric layer is λ / 2 × n2, or
The film thickness of the first dielectric layer is λ / 2 × n1, and the film thickness of the second dielectric layer is λ / 4 × n2. Surface emitting semiconductor laser.
前記上部反射鏡上に第1の誘電体層を形成する工程と、
前記第1の誘電体層を形成した後、前記活性層、前記選択酸化層及び前記上部反射鏡をエッチングすることにより、メサ構造領域と電極パッド領域を形成する工程と、
前記メサ構造領域及び前記電極パッド領域において、前記第2の誘電体層を形成する工程と、
前記メサ構造領域の上部に上部電極を形成し、前記半導体基板の裏面に下部電極を形成する工程と、
を有し、
前記電極パッド領域において形成される前記第1の誘電体層は、前記第2の誘電体層の形成される領域よりも狭いことを特徴とする面発光型半導体レーザーの製造方法。 A step of laminating a lower reflecting mirror, an active layer, a selective oxidation layer in which a current confinement structure is formed by oxidizing a part of a semiconductor material, and an upper reflecting mirror on a surface of a semiconductor substrate; ,
Forming a first dielectric layer on the upper reflector;
Forming the mesa structure region and the electrode pad region by etching the active layer, the selective oxidation layer, and the upper reflecting mirror after forming the first dielectric layer;
Forming the second dielectric layer in the mesa structure region and the electrode pad region;
Forming an upper electrode on the mesa structure region and forming a lower electrode on the back surface of the semiconductor substrate;
Have
The method of manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser, wherein the first dielectric layer formed in the electrode pad region is narrower than a region where the second dielectric layer is formed.
請求項7に記載の面発光型レーザーアレイ素子を有する光源ユニットと、
前記光源ユニットからの光束を偏向する偏向手段と、
前記偏光手段により偏向された光束を被走査面上に集光する走査光学系と、
を備えたことを特徴とする光走査装置。 An optical scanning device that scans a surface to be scanned with a light beam,
A light source unit comprising the surface emitting laser array element according to claim 7;
Deflecting means for deflecting the light beam from the light source unit;
A scanning optical system for condensing the light beam deflected by the polarizing means on the surface to be scanned;
An optical scanning device comprising:
前記少なくとも一つの像担持体に対して、画像情報が含まれる光束を走査する少なくとも一つの請求項8に記載の光走査装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 At least one image carrier;
9. The optical scanning device according to claim 8, wherein the at least one image carrier scans a light beam including image information;
An image forming apparatus comprising:
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