JP2014017448A - Surface emitting laser, surface emitting laser array, optical scanner device and image forming device - Google Patents
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本発明は、面発光レーザ、面発光レーザアレイ、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 laser, a surface emitting laser array, an optical scanning device, and an image forming apparatus.
垂直共振器型の面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)は、基板に対して垂直方向に光を射出する半導体レーザであり、基板に対して平行方向に光を射出する端面発光型の半導体レーザに比べて、低価格、低消費電力、小型で高性能、2次元集積化が容易等の特徴を有している。 A vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) is a semiconductor laser that emits light in a direction perpendicular to a substrate, and is an edge-emitting type that emits light in a direction parallel to the substrate. Compared with a semiconductor laser, it has features such as low price, low power consumption, small size, high performance, and easy two-dimensional integration.
このような、面発光レーザは、一般的に電流流入効率を高めるために狭窄構造体を有している。この狭窄構造体としては、Al(アルミニウム)As(ヒ素)層の選択酸化による狭窄構造体(便宜上「酸化狭窄構造体」と記載する場合がある)がよく用いられている。 Such a surface emitting laser generally has a constricted structure in order to increase current inflow efficiency. As this constriction structure, a constriction structure by selective oxidation of an Al (aluminum) As (arsenic) layer (sometimes referred to as “oxidized constriction structure” for convenience) is often used.
この酸化狭窄構造体は、所定の大きさのメサを形成することにより、p−AlAsからなる電流狭窄層の側面を露出させた後、高温の水蒸気雰囲気中において、メサ側面からAl選択的に酸化することにより選択酸化領域を形成し、メサの中央部分における電流狭窄層において、酸化されていない領域により、面発光レーザの駆動電流の通過領域(電流注入領域)が形成される。このような方法により、電流狭窄構造を容易に形成することができる。このような酸化狭窄構造体においては、電流狭窄層におけるAlが選択酸化された領域(AlxOy)の屈折率が、1.6程度であり、半導体層に比べて低い。従って、共振器構造体内に横方向の屈折率差が生じ、光がメサ中央に閉じ込めることができるため、発光効率を向上させることができる。その結果、低閾値電流、高効率等の優れた特性を実現することが可能となる。 This oxidized constriction structure exposes the side surface of the current confinement layer made of p-AlAs by forming a mesa having a predetermined size, and then selectively oxidizes Al from the mesa side surface in a high-temperature steam atmosphere. Thus, a selective oxidation region is formed, and in the current confinement layer in the central portion of the mesa, a region for passing a driving current of the surface emitting laser (current injection region) is formed by the non-oxidized region. By such a method, a current confinement structure can be easily formed. In such an oxide confinement structure, the refractive index of the region (Al x O y ) where Al is selectively oxidized in the current confinement layer is about 1.6, which is lower than that of the semiconductor layer. Therefore, a lateral refractive index difference is generated in the resonator structure, and light can be confined in the center of the mesa, so that the light emission efficiency can be improved. As a result, excellent characteristics such as low threshold current and high efficiency can be realized.
面発光レーザの用途としては、プリンタにおける光書き込み用の光源(発振波長:780nm帯)、光ディスク装置における書き込み用光源(発振波長:780nm帯、850nm帯)、光ファイバを用いたLAN(Local Area Network)等の光伝送システムの光源(発振波長:1.3μm帯、1.5μm帯)が挙げられる。更には、ボード間、ボード内、集積回路(LSI:Large Scale Integrated circuit)のチップ間、及び集積回路のチップ内の光伝送用の光源としても期待されている。 Applications of the surface emitting laser include a light source for optical writing in a printer (oscillation wavelength: 780 nm band), a light source for writing in an optical disk device (oscillation wavelengths: 780 nm band and 850 nm band), and a LAN (Local Area Network) using an optical fiber. ) And the like light source (oscillation wavelength: 1.3 μm band, 1.5 μm band). Furthermore, it is also expected as a light source for optical transmission between boards, within a board, between chips of an integrated circuit (LSI: Large Scale Integrated circuit), and within a chip of an integrated circuit.
しかしながら、面発光レーザは、その構造上、レーザ光における偏光方向の制御が困難であるという問題点を有している。即ち、端面発光型半導体レーザは、共振器が導波路により構成されているため、導波路端面の反射率がTM波よりTE波の方が大きく、電界ベクトルが半導体基板に水平な方向のTE波で発振する。つまり、端面型半導体レーザから出射される光は偏光面が安定で、変動することがない。 However, the surface emitting laser has a problem that it is difficult to control the polarization direction of the laser beam due to its structure. That is, in the edge-emitting semiconductor laser, since the resonator is constituted by a waveguide, the reflectivity of the waveguide end face is larger in the TE wave than in the TM wave, and the TE wave in the direction in which the electric field vector is horizontal to the semiconductor substrate. It oscillates at. That is, the light emitted from the end facet type semiconductor laser has a stable polarization plane and does not fluctuate.
これに対し、面発光レーザにおいては、特定の偏光方向の光に対してミラーの反射率を高くして、活性層の利得を大きくすることが困難である。つまり、面発光レーザは構造的に偏光に関して等方的であるために、偏光方向が不安定となるという問題点を有している。しかしながら、殆どのビームスプリッタや回折格子等の光学素子は、反射率が偏光方向に依存する。よって、半導体レーザを光学装置に組み込んだ場合、面発光レーザにおいて偏光方向がばらつくことは、使用する際に支障となり、また、偏光方向が不安定であると、相互に直交する偏光方向を不規則に遷移する場合があり、ノイズの原因となる。 On the other hand, in the surface emitting laser, it is difficult to increase the reflectivity of the mirror with respect to light in a specific polarization direction and increase the gain of the active layer. That is, the surface emitting laser has a problem that the polarization direction becomes unstable because it is structurally isotropic with respect to the polarization. However, the reflectivity of most optical elements such as beam splitters and diffraction gratings depends on the polarization direction. Therefore, when a semiconductor laser is incorporated in an optical device, the variation in the polarization direction in a surface emitting laser is a hindrance in use, and if the polarization direction is unstable, the polarization directions orthogonal to each other are irregular. May cause noise.
尚、一般的に面発光レーザにおける偏光方向を制御する方法としては、傾斜基板を利用する方法が知られている。即ち、傾斜基板を利用することにより、基板主面に対して結晶構造が非対称となり、光学利得に異方性を生じさせることができる。これにより、光学利得が高くなる特定の方向に偏光方向を揃えることが可能になる。 In general, as a method for controlling the polarization direction in a surface emitting laser, a method using an inclined substrate is known. That is, by using an inclined substrate, the crystal structure becomes asymmetric with respect to the main surface of the substrate, and anisotropy can be generated in the optical gain. This makes it possible to align the polarization direction with a specific direction in which the optical gain increases.
例えば、特許文献1においては、GaAs/AlGaAs系の半導体材料により、(1 0 0)面と等価な結晶面方位を有する面に対して、[1 0 0]方向を基準として、[1 1 0]方向に−5°から+5°の範囲の角度で傾斜した基板を用いて偏光を制御したものが開示されている。また、特許文献2においては、傾斜基板を用い、レーザ光が射出される射出領域内で、この射出領域の中心部から外れた部分に2つの小領域を設け、各小領域の反射率を射出領域の中心部の反射率よりも低くする透明な誘電体膜を形成することにより、高次横モードの発振制御と偏光方向の制御とを両立させたものが開示されている。 For example, in Patent Document 1, [1 1 0] with respect to a plane having a crystal plane orientation equivalent to the (1 0 0) plane, based on the [1 0 0] direction, using a GaAs / AlGaAs semiconductor material. The polarization is controlled using a substrate tilted at an angle in the range of −5 ° to + 5 ° in the direction]. Further, in Patent Document 2, an inclined substrate is used, and two small areas are provided in the area where the laser beam is emitted, which is off the center of the emission area, and the reflectance of each small area is emitted. There is disclosed a technique in which high-order transverse mode oscillation control and polarization direction control are made compatible by forming a transparent dielectric film lower than the reflectance of the central portion of the region.
また、傾斜基板用いる方法とは別に、活性層の周辺部に歪み負荷を与えて、異方的な応力を発生させる方法がある。例えば、特許文献3においては、面発光レーザの共振器に隣接して歪み負荷部を配置した構造とすることにより、共振器に異方的な応力を与え、歪ませることよって、偏光制御する方法が開示されている。 In addition to the method using an inclined substrate, there is a method for generating an anisotropic stress by applying a strain load to the periphery of the active layer. For example, in Patent Document 3, a method of controlling polarization by applying an anisotropic stress to a resonator by distorting the resonator by arranging a strain load portion adjacent to the resonator of the surface emitting laser. Is disclosed.
また、特許文献4においては、面方位(1 0 0)面等の基板上に作製した面発光型レーザにおいて、メサ内部のAl高濃度層部分に非対称の選択酸化構造を形成することにより、活性層中心部に異方的な応力を印加し、偏光制御性を高める方法が開示されている。 Further, in Patent Document 4, in a surface emitting laser fabricated on a substrate having a plane orientation (1 0 0) plane or the like, an active region is formed by forming an asymmetric selective oxidation structure in an Al high concentration layer portion inside a mesa. A method for improving polarization controllability by applying anisotropic stress to the center of the layer is disclosed.
また、特許文献5においては、発光領域と対応する領域の周辺に、発光領域を中心にして回転する方向に不均一に分布する酸化層を形成することにより、不均一な分布に対応した異方的な応力を活性層に発生させ、偏光制御性を高める方法が開示されている。 Further, in Patent Document 5, an anisotropic layer corresponding to the non-uniform distribution is formed by forming an oxide layer that is non-uniformly distributed in the direction of rotation around the light emitting region around the region corresponding to the light emitting region. A method is disclosed in which a stress is generated in an active layer to enhance polarization controllability.
しかしながら、特許文献1や特許文献2に開示されている方法のように、傾斜基板を用いた場合では、エピタキシャル成長条件の制御が難しく、簡易に、かつ安定した製造するのが困難であり、作製される面発光レーザは高価なものとなる。 However, as in the methods disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, when an inclined substrate is used, it is difficult to control the epitaxial growth conditions, and it is difficult to manufacture easily and stably. The surface emitting laser is expensive.
また、特許文献3〜5に開示されている方法では、製造工程の複雑化等により、製造の際に歩留まりの低下を招き、同様に、作製される面発光レーザは高価なものとなってしまう。特に、特許文献5に開示されている方法では、酸化膜を形成する際の均一性の制御は難しく、歩留まりの低下がより一層懸念される。 In addition, in the methods disclosed in Patent Documents 3 to 5, the manufacturing process is complicated, and thus the yield is reduced during manufacturing. Similarly, the surface-emitting laser manufactured is expensive. . In particular, in the method disclosed in Patent Document 5, it is difficult to control the uniformity when forming an oxide film, and there is a further concern about a decrease in yield.
このように、従来においては、レーザ光の偏光方向が一方向に安定化している高出力の面発光レーザを、簡易な方法により高い歩留りで製造することが困難であった。 As described above, conventionally, it has been difficult to manufacture a high-power surface emitting laser in which the polarization direction of laser light is stabilized in one direction with a simple method and with a high yield.
よって、本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、簡易な方法により高い歩留りで製造することのできる、レーザ光の偏光方向が一方向に安定化している面発光レーザを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and a surface-emitting laser in which the polarization direction of laser light is stabilized in one direction and can be manufactured with a high yield by a simple method. The purpose is to provide.
本発明の一観点によれば、基板の上に積層形成された下部半導体DBR、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層、上部半導体DBRを含む積層体を有する面発光レーザにおいて、前記積層体にはメサが形成されており、前記メサは、前記メサの周囲の前記積層体に溝部を形成することにより形成されるものであって、前記積層体における一方の方向における溝部の深さは、前記一方の方向に直交する他方の方向における溝部の深さよりも深く形成されていることを特徴とする。 According to one aspect of the present invention, in a surface emitting laser having a stacked body including a lower semiconductor DBR, a lower spacer layer, an active layer, an upper spacer layer, and an upper semiconductor DBR stacked on a substrate, the stacked body includes: A mesa is formed, and the mesa is formed by forming a groove in the laminated body around the mesa, and the depth of the groove in one direction in the laminated body is It is characterized by being formed deeper than the depth of the groove in the other direction orthogonal to the one direction.
本発明によれば、レーザ光の偏光方向が一方向に安定化している面発光レーザを、簡易な方法により高い歩留りで製造することのできるため、レーザ光の偏光方向が一方向に安定化している面発光レーザを安価で提供することができる。 According to the present invention, since the surface emitting laser in which the polarization direction of the laser beam is stabilized in one direction can be manufactured by a simple method with a high yield, the polarization direction of the laser beam is stabilized in one direction. The surface emitting laser can be provided at low cost.
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。 The form for implementing this invention is demonstrated below. In addition, about the same member etc., the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
〔第1の実施の形態〕
(面発光レーザ)
本実施の形態における面発光レーザについて図1及び図2に基づき説明する。図1に示されるように、本実施の形態における面発光レーザ100は、例えば、発振波長が780nm帯の面発光レーザであり、基板101、バッファ層102、下部半導体DBR103、下部スペーサ層104、活性層105、上部スペーサ層106、上部半導体DBR107、コンタクト層109等を有している。尚、図1は、本実施の形態における面発光レーザの上面図であり、図2(a)は、図1における一点鎖線1A−1Bにおいて切断した断面図であり、図2(b)は、図2における一点鎖線1C−1Dにおいて切断した断面図である。即ち、図2(a)と、図2(b)は、本実施の形態における面発光レーザにおいて、相互に直交する方向の断面図である。
[First Embodiment]
(Surface emitting laser)
The surface emitting laser according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, a
基板101は、表面が鏡面研磨面のn―GaAs基板であり、このGaAs基板は、例えば(100)面基板であることが好ましいが、傾斜基板であってもよい。
The
バッファ層102は、基板101の+Z側の面上に積層され、n−GaAsからなる層である。
The
下部半導体DBR103は、バッファ層102の+Z側の面上に積層され、n−Al0.9Ga0.1Asからなる低屈折率層と、n−Al0.3Ga0.7Asからなる高屈折率層のペアを40.5ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた厚さ20nmの組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の1/2を含んで、発振波長をλとするとλ/4の光学的厚さとなるように形成されている。尚、光学的厚さがλ/4のとき、その層の実際の厚さDは、D=λ/4n(但し、nはその層の媒質の屈折率)である。
The
下部スペーサ層104は、下部半導体DBR103の+Z側に積層され、ノンドープのAl0.6Ga0.4Asからなる層である。
The
活性層105は、下部スペーサ層104の+Z側に積層され、Al0.12Ga0.88As―Al0.3Ga0.7Asからなる3重量子井戸構造の活性層である。
The
上部スペーサ層106は、活性層105の+Z側に積層され、ノンドープのAl0.6Ga0.4Asからなる層である。
The
下部スペーサ層104、活性層105及び上部スペーサ層106からなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、隣接する組成傾斜層の1/2を含んで、その厚さが1波長の光学的厚さとなるように形成されている。尚、活性層105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
上部半導体DBR107は、上部スペーサ層106の+Z側に積層され、p−Al0.9Ga0.1Asからなる低屈折率層とp−Al0.3Ga0.7Asからなる高屈折率層のペアを24ペア有している。各屈折率層の間には組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の1/2を含んで、λ/4の光学的厚さとなるように形成されている。
The
上部半導体DBR107における低屈折率層の1つには、p−Al0.99Ga0.01Asからなる厚さが約30nmの電流狭窄層108が挿入されている。この電流狭窄層108の挿入位置は、上部スペーサ層106から2ペア目の低屈折率層中が好ましい。
A
コンタクト層109は、上部半導体DBR107の+Z側に積層され、p−GaAsからなる層である。
The
尚、このように基板101上に複数の半導体層が積層されたものを、便宜上「積層体」と記載する場合がある。
Note that a structure in which a plurality of semiconductor layers are stacked on the
また、本実施の形態における面発光レーザは、コンタクト層109、上部半導体DBR107、電流狭窄層108等の一部をエッチングにより除去することにより、メサ120が形成されている。電流狭窄層108には、メサ120の周囲より選択酸化することにより選択酸化領域108aが形成されており、メサ120の中心部分において、電流狭窄層108が酸化されていない領域により、電流狭窄領域108bが形成される。このように形成されたメサ120の側面等を覆うように誘電体保護膜111が形成されており、誘電体保護膜111の上には、コンタクト層109と接するp側電極113が形成されており、基板101の裏面にはn側電極114が形成されている。尚、p側電極113は、メサ120の外側に設けられた電極パッド118と接続されている。
In the surface emitting laser according to the present embodiment, the
本実施の形態における面発光レーザは、メサ120は略正方形または略長方形状に形成されており、メサ120の周囲には、メサ120を形成するための溝部121及び122が形成されている。溝部121はX軸方向に沿った溝部でありY軸方向における幅がd1となるように形成されている。また、溝部122はY軸方向に沿った溝部でありX軸方向における幅がd2となるように形成されている。即ち、メサを形成するためメサの周囲には、溝部121及び122が形成されている。溝部121はY軸方向における溝部であり、Y軸方向に形成されているX軸方向に沿った溝部である。また、溝部122はX軸方向における溝部であり、X軸方向に形成されているY軸方向に沿った溝部である。
In the surface emitting laser according to the present embodiment, the
尚、本実施の形態においては、溝部121のY軸方向における幅d1と溝部122のX軸方向における幅d2との関係が、d2>d1となるように形成されている。また、本実施の形態においては、Y軸方向における幅がd1となる溝部121は、コンタクト層109、上部半導体DBR107、電流狭窄層108を除去することにより形成されており、X軸方向における幅がd2となる溝部122は、コンタクト層109、上部半導体DBR107、電流狭窄層108、上部スペーサ層106、活性層105を除去することにより形成されている。従って、溝部121と溝部122との深さは異なっており、溝部121よりも溝部122が深くなるように形成されている。
In the present embodiment, the relationship between the width d1 of the
本実施の形態においては、X軸方向とY軸方向とは相互に直交する方向であって、いずれか一方を一方の方向とした場合、他方を他方の方向と記載する場合がある。よって、一方の方向と他方の方向とは相互に直交する方向となる。 In the present embodiment, the X-axis direction and the Y-axis direction are directions orthogonal to each other, and when one of them is set as one direction, the other may be described as the other direction. Therefore, one direction and the other direction are directions orthogonal to each other.
(面発光レーザの製造方法)
次に、本実施の形態における面発光レーザの製造方法について説明する。
(Method for manufacturing surface emitting laser)
Next, a method for manufacturing the surface emitting laser in the present embodiment will be described.
(1) 最初に、上記積層体を有機金属気相成長(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法あるいは分子線エピタキシャル成長(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法による結晶成長によって形成する。ここでは、MOCVD法による例を示す。MOCVD法では、III族の原料には、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族の原料には、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には四臭化炭素(CBr4)、ジメチルジンク(DMZn)を用い、n型ドーパントの原料にはセレン化水素(H2Se)を用いている。 (1) First, the laminate is formed by crystal growth by a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method or a molecular beam epitaxy (MBE) method. Here, an example by the MOCVD method is shown. In the MOCVD method, trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), and trimethylindium (TMI) are used as Group III materials, and phosphine (PH 3 ) and arsine (AsH 3 ) are used as Group V materials. Used. Further, carbon tetrabromide (CBr 4 ) and dimethyl zinc (DMZn) are used as the raw material for the p-type dopant, and hydrogen selenide (H 2 Se) is used as the raw material for the n-type dopant.
(2) 次に、図3に示されるように、メサ120を形成するためのレジストパターン131aおよびレジストパターン131bを形成する。具体的には、積層体の表面に所望のメサ120の形状に対応する1辺が25μmの正方形状のレジストパターン131aと、正方形状のレジストパターン131aを囲むように外側にロの字状のレジストパターン131bを形成する。レジストパターン131aとレジストパターン131bとの間においては、Y軸方向におけるレジストパターン131aとレジストパターン131bとの間の幅がd1rとなり、X軸方向におけるレジストパターン131aとレジストパターン131bとの間の幅がd2rとなるように形成する。このように形成されたレジストパターン131aにより、メサ120が形成される。尚、後述するように、レジストパターンの形成されていないレジストパターン131aとレジストパターン131bとの間の領域における積層体をエッチングにより除去することにより、溝部121、122が形成される。
(2) Next, as shown in FIG. 3, a resist
この際、X軸方向に沿った溝部121における幅d1とY軸方向に沿った溝部122における幅d2とが異なるように、レジストパターン131a及びレジストパターン131bを形成する。即ち、d2>d1となる溝部121、122が形成されるように、レジストパターン131a及びレジストパターン131bを形成する。本実施の形態においては、Y軸方向における幅d1が10μm、X軸方向における幅d2が30μmとなるように、レジストパターン131a及びレジストパターン131bを形成する。
At this time, the resist
尚、後に形成する誘電体保護膜111を考慮した場合、X軸方向に沿った溝部121における幅(Y軸方向における幅)が、d1となるように形成するためには、Y軸方向におけるレジストパターン131aとレジストパターン131bとの間の幅d1rは、幅d1よりも若干広く形成する必要がある。同様に、Y軸方向に沿った溝部122における幅(X軸方向における幅)が、d2となるように形成するためには、X軸方向におけるレジストパターン131aとレジストパターン131bとの間の幅d2rは、幅d2よりも若干広く形成する必要がある。即ち、d1<d1r及びd2<d2rとなるように、レジストパターン131a及びレジストパターン131bを形成する。これにより、後述するように、Y軸方向における幅がd1となるX軸方向に沿った溝部121を形成することができ、X軸方向における幅がd2となるY軸方向に沿った溝部122を形成することができる。
In consideration of the dielectric
(3) 次に、誘導結合型(ICP:Inductively Coupled Plasma)ドライエッチング法により、レジストパターン131aとレジストパターン131bをマスクとして、エッチングを行なうことにより、四角柱状のメサ120を形成する。本実施の形態においては、X軸方向に沿った溝部121のエッチング底面が活性層105と一対のスペーサ層(下部スペーサ層104及び上部スペーサ層106)から形成される共振器構造の中心位置になるようにドライエッチングを行なう。これにより、Y軸方向に沿った溝部122のエッチング底面は、ドライエッチングによるローディング効果により、上部スペーサ層106が約30nm残存した位置となる。
(3) Next, by performing inductively coupled plasma (ICP) dry etching using the resist
尚、本実施の形態においては、図2に示されるように、Y軸方向に沿った溝部122において、電流狭窄層108と上部スペーサ層106との界面から、Y軸方向に沿った溝部122のエッチング底面までの長さを露出長R1として定義する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, in the
ここでドライエッチングにおけるローディング効果について説明する。ドライエッチングにおけるローディング効果とは、レジストパターン等におけるマスク開口部面積(被エッチング面積)の全体に対する割合、マスク開口部の部分的なパターン密度、およびマスク開口部のパターン幅の絶対値により、エッチング速度が変化する現象である。 Here, the loading effect in dry etching will be described. The loading effect in dry etching means that the etching rate depends on the ratio of the mask opening area (area to be etched) to the entire resist pattern, the partial pattern density of the mask opening, and the absolute value of the pattern width of the mask opening. Is a phenomenon that changes.
具体的には、マスク開口部のパターン幅が細く、アスペクト比(開口部パターン幅に対するエッチング深さの比)が高い場合では、パターン幅が広く、アスペクト比が低い場合と比べて、エッチング速度が低下し、エッチング深さが浅くなる。 Specifically, when the pattern width of the mask opening is narrow and the aspect ratio (ratio of the etching depth to the opening pattern width) is high, the etching speed is higher than when the pattern width is wide and the aspect ratio is low. The etching depth is reduced.
図4は、AlGaAs層において、ドライエッチングにおけるローディング効果を説明するためのグラフである。グラフの横軸はパターン幅であり、縦軸はパターン幅10μmにおけるエッチング深さに対する各々のパターン幅のエッチング深さの差である。図4に示されるように、パターン幅が広くなるにつれて、エッチング深さが深くなる傾向にある。図4に基づくならば、同じドライエッチングを行なった場合において、パターン幅10μmにおけるエッチング深さとパターン幅60μmにおけるエッチング深さとの差は、約0.3μm(300nm)となる。 FIG. 4 is a graph for explaining the loading effect in dry etching in the AlGaAs layer. The horizontal axis of the graph is the pattern width, and the vertical axis is the difference in the etching depth of each pattern width with respect to the etching depth at a pattern width of 10 μm. As shown in FIG. 4, the etching depth tends to increase as the pattern width increases. Based on FIG. 4, when the same dry etching is performed, the difference between the etching depth at the pattern width of 10 μm and the etching depth at the pattern width of 60 μm is about 0.3 μm (300 nm).
従って、本実施の形態における面発光レーザの製造方法では、四角柱状のメサ120を形成するためのレジストパターン131aとレジストパターン131bは、レジストパターン131aとレジストパターン131bとの間において、Y軸方向における幅d1rが、X軸方向における幅d2rよりも狭くなるように形成されている。これにより、ドライエッチングにおけるローディング効果により、幅d1rの領域におけるエッチング速度が、幅d1rよりも広い幅d2rの領域におけるエッチング速度よりも遅くなるため、幅d2となるY軸方向に沿った溝部122のエッチング底面が、活性層105または下部スペーサ層104となるのに対し、幅d1となるX軸方向に沿った溝部121のエッチング底面が、上部スペーサ層106となる。従って、X軸方向に沿った溝部121の深さよりも、Y軸方向に沿った溝部122の深さを深くすることができ、X軸方向に沿った溝部121の深さとY軸方向に沿った溝部122の深さを異なるものとすることができる。
Therefore, in the method of manufacturing the surface emitting laser according to the present embodiment, the resist
(4) 次に、レジストパターン131aとレジストパターン131bを除去する。
(4) Next, the resist
(5) 次に、積層体を水蒸気中で熱処理する。本実施の形態においては、メサ120の外周部から電流狭窄層108中に含まれるAlが選択的に酸化され選択酸化領域108aが形成され、メサ120の中央部には酸化されていない電流狭窄領域108bが形成される。これにより、発光部の駆動電流の経路をメサ120の中央部だけに制限することのできる酸化狭窄構造体を形成することができる。本実施の形態においては、酸化されていない電流狭窄領域108bが電流通過領域(電流注入領域)となる。尚、種々の予備実験の結果から、電流通過領域となる電流狭窄領域108bが所望の大きさとなるように、熱処理の条件(保持温度、保持時間等)を適切に選択して形成されており、ここでは電流通過領域の面積はおよそ20μm2となるように形成されている。
(5) Next, the laminated body is heat-treated in water vapor. In the present embodiment, Al contained in the
(6) 次に、積層体の表面に、分離用(チップ切り出し用)の溝を形成するためのレジストパターンを形成する。 (6) Next, a resist pattern for forming a separation (chip cutting) groove is formed on the surface of the laminate.
(7) 次に、上述したレジストパターンをエッチングマスクとして、ドライエッチング法により分離用(チップ切り出し用)の溝を形成する。 (7) Next, using the resist pattern described above as an etching mask, a groove for separation (chip cutting) is formed by dry etching.
(8) 次に、プラズマCVD法を用いて、SiNからなる誘電体保護膜111を形成する。具体的には、誘電体保護膜111の光学的厚さがλ/2となるように形成する。本実施の形態においては、SiNの屈折率nが1.86、発振波長λが780nmであるため、実際の膜厚(=λ/2n)は約210nmとなるように形成する。
(8) Next, a dielectric
(9) 次に、レーザ光の射出面となるメサ120の上面にp側電極コンタクトの窓開けを行うためのエッチングマスクを形成する。
(9) Next, an etching mask for opening a window for the p-side electrode contact is formed on the upper surface of the
(10) 次に、メサ120の上面の周囲を残し、それ以外をBHFによるエッチングでp側電極コンタクトの窓開けを行う。
(10) Next, the periphery of the upper surface of the
(11) 次に、エッチングマスクを除去する。 (11) Next, the etching mask is removed.
(12) 次に、メサ120の上面における光射出部(金属層の開口部)となる領域に一辺10μmの正方形状のレジストパターンを形成し、p側電極材料の蒸着を行う。p側電極材料としてはTi/Pt/Auからなる多層膜が用いられる。
(12) Next, a square resist pattern having a side of 10 μm is formed in a region to be a light emitting portion (opening portion of the metal layer) on the upper surface of the
(13) 次に、光射出部となる領域(光射出領域)に蒸着された電極材料をリフトオフにより除去することにおより、p側電極113を形成する。このp側電極113で囲まれた領域が光射出領域である。
(13) Next, the p-
(14) 次に、基板101の裏側を所定の厚さ(例えば100μm程度)まで研磨した後、n側電極114を形成する。ここでは、n側電極114はAuGe/Ni/Auからなる多層膜である。
(14) Next, after polishing the back side of the
(13) 次に、アニールによって、p側電極113とn側電極114のオーミック導通をとる。これにより、メサ120は発光部となる。
(13) Next, ohmic conduction is established between the p-
(14) 次に、チップ毎に切断し、それぞれセラミックパッケージに実装する。このようにして本実施の形態における面発光レーザを作製することができる。このように形成された本実施の形態における面発光レーザのチップ外形を図5に示す。 (14) Next, it cut | disconnects for every chip | tip and each mounts in a ceramic package. In this manner, the surface emitting laser in this embodiment can be manufactured. FIG. 5 shows the outer shape of the surface emitting laser chip thus formed in the present embodiment.
上述した本実施の形態における面発光レーザの製造方法により製造された面発光レーザについて、光出力0.3mWで発光させたところ、図5における矢印Aに示されるX方向において、安定した偏光特性が得られた。 When the surface emitting laser manufactured by the surface emitting laser manufacturing method in the present embodiment described above was emitted with an optical output of 0.3 mW, stable polarization characteristics were obtained in the X direction indicated by the arrow A in FIG. Obtained.
また、比較のため同様の積層体を用いて、図6に示されるような面発光レーザを作製した。具体的には、メサ920の形状が略正方形であって、メサ920の周囲に形成されるX軸方向に沿った溝部921及びY軸方向に沿った溝部922における幅が、ともに30μmとなるような面発光レーザを作製した。即ち、X軸方向に沿った溝部921及びY軸方向に沿った溝部922を形成するためのレジストパターンを形成し、X軸方向に沿った溝部921のエッチング底面が、共振器構造の中心になるようにドライエッチングを行なったところ、Y軸方向に沿った溝部922のエッチング底面も、同様に共振器構造の中心であった。このようにして作製された面発光レーザにおいて、光出力が0.3mWとなる場合におけるレーザ光の偏光特性を測定したところ、動作が安定せず、良好な偏光特性は得られなかった。
For comparison, a surface emitting laser as shown in FIG. 6 was fabricated using the same laminate. Specifically, the mesa 920 has a substantially square shape, and the widths of the
また、同様の積層体を用いて、図7に示されるような面発光レーザを作製した。具体的には、X軸方向に沿った溝部121の幅d1が30μm、Y軸方向に沿った溝部122の幅d2が10μmとなる面発光レーザを前述した製造方法と同様の方法により作製した。この面発光レーザにおいて、光出力が0.3mWとなる場合におけるレーザ光の偏光特性を測定したところ、矢印Bに示されるようにY軸方向で安定した偏光特性が得られた。
A surface emitting laser as shown in FIG. 7 was fabricated using the same laminate. Specifically, a surface emitting laser in which the width d1 of the
次に、図8及び図9に示すように、直径が20μmの円形状のメサ220が形成されている面発光レーザを作製した。尚、この円形状のメサ220において形成される電流通過領域の面積は16μm2である。
Next, as shown in FIGS. 8 and 9, a surface emitting laser in which a
図8に示される面発光レーザは、メサ220が円形状であって、Y軸方向における溝部221とX軸方向における溝部222が形成されている。Y軸方向における溝部221において最も狭くなる領域の幅e1は10μmとなるように形成されており、X軸方向における溝部222において最も狭くなる領域の幅e2は30μmとなるように形成されている。
In the surface emitting laser shown in FIG. 8, the
また、図9に示される面発光レーザは、メサ220が円形状であって、Y軸方向における溝部221とX軸方向における溝部222が形成されている。Y軸方向における溝部221において最も狭くなる領域の幅e1は30μmとなるように形成されており、X軸方向における溝部222において最も狭くなる領域の幅e2は10μmとなるように形成されている。
In the surface emitting laser shown in FIG. 9, the
図8及び図9に示される面発光レーザにおいて、光出力が0.3mWとなるときのレーザ光の偏光特性を測定したところ、図8に示される面発光レーザにおいては、矢印Aに示されるように、X軸方向において安定した偏光特性が得られた。また、図9に示される面発光レーザにおいては、矢印Bに示されるように、Y軸方向において安定した偏光特性が得られた。 In the surface emitting laser shown in FIGS. 8 and 9, the polarization characteristics of the laser light when the optical output is 0.3 mW were measured. As shown in the arrow A in the surface emitting laser shown in FIG. In addition, a stable polarization characteristic was obtained in the X-axis direction. Further, in the surface emitting laser shown in FIG. 9, as shown by the arrow B, a stable polarization characteristic was obtained in the Y-axis direction.
以上より、メサを形成する際に形成される溝部において、一方の方向における溝部のエッチング底面の深さを、他方の方向における溝部のエッチング底面の深さよりも深くなるように形成することにより、安定した偏光特性を有する面発光レーザを形成することができる。このようにして得られる安定した偏光特性は溝部のエッチング底面の深さの違いによる光損失の違いにより得られるものと考えられる。尚、一方の方向と他方の方向とは直交する方向であるものとする。 As described above, in the groove formed when forming the mesa, the depth of the etching bottom surface of the groove portion in one direction is made deeper than the depth of the etching bottom surface of the groove portion in the other direction. It is possible to form a surface emitting laser having the polarization characteristics. The stable polarization characteristics obtained in this way are considered to be obtained by the difference in optical loss due to the difference in the depth of the etching bottom of the groove. One direction and the other direction are orthogonal to each other.
即ち、エッチングによりメサ120を形成する場合において、メサ120を形成する際に形成される溝部のエッチング底面が浅く、共振器構造においてエッチングされずに残っている残膜が厚いと、活性層105において発光した自然放出光は、これらの層を横方向に伝播し、メサ120等の外側に光が漏れ易くなる。
That is, when the
これに対して、メサ120等形成する際に形成される溝部のエッチング底面が深く、共振器構造においてエッチングされずに残っている残膜が薄いと、残膜が薄い部分の有効屈折率がメサ120等における有効屈折率に対して相対的に低くなる。従って、横方向の有効屈折率差大きくなるため、光がメサ120に閉じ込められる。これにより、横方向に自然放出光が漏洩することによる損失を低減することができるため、この方向に偏光した偏光モードの発振閾値電流が低くなり優先的に発振する。尚、この方向に直交した方向においては、上述したように、自然放出光がスペーサ層を伝播して漏洩するため、発振閾値電流が上昇し発振が抑制される。従って、一定の方向に安定に偏光方向が揃った状態で発振させることができる。
In contrast, if the bottom surface of the groove formed when forming the
図2に示されるように、メサ120の周囲に形成される溝部121及び122において、X軸方向に沿った溝部121のエッチング底面の深さとY軸方向に沿った溝部122のエッチング底面の深さとが異なり、X軸方向に沿った溝部121のエッチング底面が上部スペーサ層106となり、X軸方向に沿った溝部121のエッチング底面が共振器構造の中心となる場合、即ち、X軸方向に沿った溝部121のエッチング底面が下部スペーサ層104または活性層105等となる場合、特に、Y軸方向において光漏れの影響による損失が大きくなり、閾値電流が高くなる。
As shown in FIG. 2, in the
図10に、共振器構造の露出長R1と閾値電流の関係を示す。共振器構造の露出長R1が短いほど、即ち、溝部のエッチング底面が浅く形成されているほど、閾値電流が増大する傾向にある。従って、図5に示される構造の面発光レーザにおいては、Y軸方向に対してX軸方向の閾値電流が低くなり、X軸方向において優先的に発振する。よって、X軸方向に安定した偏光特性を得ることができる。このように、本実施の形態においては、相互に直交する一方の方向と他方の方向において、エッチング深さの異なる溝部を形成することにより、傾斜基板等を用いることなく、安定した偏光特性を有する面発光レーザを得ることができる。従って、容易に安定した偏光特性を有する面発光レーザを高い歩留りで得ることができる。 FIG. 10 shows the relationship between the exposed length R1 of the resonator structure and the threshold current. The threshold current tends to increase as the exposed length R1 of the resonator structure is shorter, that is, as the etching bottom surface of the groove is shallower. Therefore, in the surface-emitting laser having the structure shown in FIG. 5, the threshold current in the X-axis direction is lower than the Y-axis direction, and oscillation preferentially in the X-axis direction. Therefore, a stable polarization characteristic in the X-axis direction can be obtained. As described above, in this embodiment, by forming grooves having different etching depths in one direction and the other direction orthogonal to each other, stable polarization characteristics can be obtained without using an inclined substrate or the like. A surface emitting laser can be obtained. Accordingly, it is possible to easily obtain a surface emitting laser having stable polarization characteristics with a high yield.
尚、上記における実施の形態においては、レーザ発振方向に直交する断面でのメサ120の形状が正方形の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図8及び9に示されるように円形、楕円形あるいは長方形など任意の形状としたものであってもよい。
In the above embodiment, the case where the shape of the
また、上記における実施の形態においては、発光部の発振波長が780nm帯の場合について説明したが、これに限定されるものではない。感光体等の特性に応じて、発光部の発振波長を変更してもよい。 In the embodiment described above, the case where the oscillation wavelength of the light emitting unit is in the 780 nm band has been described. However, the present invention is not limited to this. The oscillation wavelength of the light emitting unit may be changed according to the characteristics of the photoconductor and the like.
また、上記実施例では、活性層105にAlGaAsによる量子井戸構造を採用しているが、これに限定されるものではなく、例えば活性層105を形成する材料にGaInAsPなどのInPを含む材料を用いてもよい。
In the above embodiment, the
また、本実施の形態における面発光レーザは、画像形成装置以外の用途に用いることができる。この場合には、発振波長は、その用途に応じて、650nm帯、850nm帯、980nm帯、1.3μm帯、1.5μm帯等の波長帯であってもよい。 In addition, the surface emitting laser in the present embodiment can be used for applications other than the image forming apparatus. In this case, the oscillation wavelength may be a wavelength band such as a 650 nm band, an 850 nm band, a 980 nm band, a 1.3 μm band, or a 1.5 μm band depending on the application.
(面発光レーザアレイ)
次に、本実施の形態における面発光レーザアレイについて説明する。本実施の形態における面発光レーザアレイは、前述した面発光レーザを複数アレイ状に設置した構造のものである。
(Surface emitting laser array)
Next, the surface emitting laser array in the present embodiment will be described. The surface emitting laser array in the present embodiment has a structure in which the above-described surface emitting lasers are arranged in a plurality of arrays.
図11に示されるように、この面発光レーザアレイ300は、同一基板上に2次元的に配列されている複数(ここでは32個)の発光部310を有している。図11におけるM方向は主走査対応方向であり、S方向は副走査対応方向である。尚、発光部310の数は32個に限定されるものではない。また、各々の発光部310は、各々の発光部310に対応する電極パッド320と配線330により接続されている。
As shown in FIG. 11, the surface emitting
各発光部310は、前述した面発光レーザ100と同様な構造を有しており、面発光レーザ100と同様の製造方法により製造されている。即ち、面発光レーザアレイ300は、面発光レーザ100が集積された面発光レーザアレイである。よって、本実施の形態における面発光レーザアレイは、本実施の形態における面発光レーザ100と同様な効果を得ることができる。
Each
図11に示されるように、本実施の形態においては、面発光レーザアレイ300は、各発光部を副走査対応方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔が等間隔であるため、点灯のタイミングを調整することで感光体ドラム1030上では副走査方向に等間隔で発光部が並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。
As shown in FIG. 11, in the present embodiment, the surface emitting
尚、2つの発光部310の間の溝は、各発光部の電気的及び空間的分離のために、5μm以上とすることが好ましい。あまり狭いと製造際のエッチングの制御が難しくなるからである。
In addition, it is preferable that the groove | channel between the two
また、メサ120の大きさ(1辺の長さ)は10μm以上とすることが好ましい。あまり小さいと動作時に熱がこもり、面発光レーザ等の特性が低下するおそれがあるからである。 The size of the mesa 120 (length of one side) is preferably 10 μm or more. This is because if it is too small, heat is accumulated during operation, and the characteristics of the surface emitting laser or the like may be deteriorated.
例えば、発光部210における中心間隔が3μmとした場合、光走査装置の光学系の倍率を約1.8倍とすれば、4800dpi(ドット/インチ)の高密度書込みができる。もちろん、主走査対応方向の発光部数を増加したり、光学系の倍率を下げる等を行えばより高密度化でき、より高品質の印刷が可能となる。尚、主走査方向の書き込み間隔は、発光部の点灯タイミングにより容易に制御することができる。 For example, when the center interval of the light emitting unit 210 is 3 μm, high density writing of 4800 dpi (dots / inch) can be performed if the magnification of the optical system of the optical scanning device is about 1.8 times. Of course, if the number of light emitting portions in the main scanning direction is increased or the magnification of the optical system is decreased, the density can be increased, and higher quality printing can be achieved. The writing interval in the main scanning direction can be easily controlled by the lighting timing of the light emitting unit.
〔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、第1の実施の形態における面発光レーザまたは面発光レーザアレイを用いた光走査装置1010及び画像形成装置となるレーザプリンタ1000である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. The present embodiment is an
図12に基づき、本実施の形態におけるレーザプリンタ1000について説明する。本実施の形態におけるレーザプリンタ1000は、光走査装置1010、感光体ドラム1030、帯電装置1031、現像ローラ1032、転写チャージャ1033、除電ユニット1034、クリーニングユニット1035、トナーカートリッジ1036、給紙コロ1037、給紙トレイ1038、レジストローラ対1039、定着ローラ1041、排紙ローラ1042、排紙トレイ1043、通信制御装置1050、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置1060などを備えている。尚、これらは、プリンタ筐体1044の中の所定位置に収容されている。
Based on FIG. 12, the
通信制御装置1050は、ネットワークなどを介した上位装置(例えばパソコン)との双方向の通信を制御する。
The
プリンタ制御装置1060は、CPU、このCPUにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び、このプログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているROM、作業用のメモリであるRAM、アナログデータをデジタルデータに変換するAD変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置1060は、上位装置からの要求に応じて各部を制御するとともに、上位装置からの画像情報を光走査装置1010に送る。
The
感光体ドラム1030は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。即ち、感光体ドラム1030の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム1030は、図12における矢印Xに示す方向に回転するようになっている。
The
帯電装置1031、現像ローラ1032、転写チャージャ1033、除電ユニット1034及びクリーニングユニット1035は、それぞれ感光体ドラム1030の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム1030の回転方向に沿って、帯電装置1031→現像ローラ1032→転写チャージャ1033→除電ユニット1034→クリーニングユニット1035の順に配置されている。
The
帯電装置1031は、感光体ドラム1030の表面を均一に帯電させる。
The
光走査装置1010は、帯電装置1031で帯電された感光体ドラム1030の表面を、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束により走査し、感光体ドラム1030の表面に画像情報に対応した潜像を形成する。ここで形成された潜像は、感光体ドラム1030の回転に伴って現像ローラ1032の方向に移動する。尚、この光走査装置1010の構成については後述する。
The
トナーカートリッジ1036にはトナーが格納されており、このトナーは現像ローラ1032に供給される。
現像ローラ1032は、感光体ドラム1030の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ1036から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した像(以下では、便宜上「トナー像」ともいう)は、感光体ドラム1030の回転に伴って転写チャージャ1033の方向に移動する。
The developing
給紙トレイ1038には記録紙1040が格納されている。この給紙トレイ1038の近傍には給紙コロ1037が配置されており、この給紙コロ1037は、記録紙1040を給紙トレイ1038から1枚ずつ取り出し、レジストローラ対1039に搬送する。このレジストローラ対1039は、給紙コロ1037によって取り出された記録紙1040を一旦保持するとともに、この記録紙1040を感光体ドラム1030の回転に合わせて感光体ドラム1030と転写チャージャ1033との間隙に向けて送り出す。
転写チャージャ1033には、感光体ドラム1030の表面のトナーを電気的に記録紙1040に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム1030の表面のトナー像が記録紙1040に転写される。ここで転写された記録紙1040は、定着ローラ1041に送られる。
A voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied to the
定着ローラ1041では、熱と圧力とが記録紙1040に加えられ、これによってトナーが記録紙1040上に定着される。ここで定着された記録紙1040は、排紙ローラ1042を介して排紙トレイ1043に送られ、排紙トレイ1043上に順次、積み重ねられる。
In the fixing
除電ユニット1034は、感光体ドラム1030の表面を除電する。
The
クリーニングユニット1035は、感光体ドラム1030の表面に残ったトナー(残留トナー)を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム1030の表面は、再度帯電装置1031に対向する位置に戻る。
The
次に、図13に基づき光走査装置1010について説明する。この光走査装置1010は、図13に示されるように、光源1114、カップリングレンズ1115、開口板1116、シリンドリカルレンズ1117、反射ミラー1118、ポリゴンミラー1113、第1走査レンズ1111a、第2走査レンズ1111b、及び不図示の走査制御装置等を備えている。そして、これらは、光学ハウジング1130の所定位置に組み付けられている。尚、光源1114は、第1の実施の形態における面発光レーザまたは面発光レーザアレイを含んでいるものである。
Next, the
尚、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。 For convenience, the direction corresponding to the main scanning direction is abbreviated as “main scanning corresponding direction”, and the direction corresponding to the sub scanning direction is abbreviated as “sub scanning corresponding direction”.
カップリングレンズ1115は、光源1114から射出された光束を略平行光とする。
The
開口板1116は、開口部を有し、カップリングレンズ1115を介した光束のビーム径を規定する。
The
シリンドリカルレンズ1117は、開口板1116の開口部を通過した光束を、反射ミラー1118を介してポリゴンミラー1113の偏向反射面近傍に副走査対応方向に関して結像する。
The cylindrical lens 1117 forms an image of the light beam that has passed through the opening of the
光源1114とポリゴンミラー1113との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施の形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ1115と開口板1116とシリンドリカルレンズ1117と反射ミラー1118とから構成されている。
The optical system arranged on the optical path between the
ポリゴンミラー1113は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面に6面の偏向反射面が形成されている。このポリゴンミラー1113は、副走査対応方向に平行な軸のまわりを等速回転しながら、反射ミラー1118からの光束を偏向する。
The
第1走査レンズ1111aは、ポリゴンミラー1113で偏向された光束の光路上に配置されている。
The
第2走査レンズ1111bは、第1走査レンズ1111aを介した光束の光路上に配置されている。そして、この第2走査レンズ1111bを介した光束が、感光体ドラム1030の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー1113の回転に伴って感光体ドラム1030の長手方向に移動する。即ち、感光体ドラム1030上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム1030の回転方向が「副走査方向」である。
The
ポリゴンミラー1113と感光体ドラム1030との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施の形態では、走査光学系は、第1走査レンズ1111aと第2走査レンズ1111bとから構成されている。尚、第1走査レンズ1111aと第2走査レンズ1111bの間の光路上、及び第2走査レンズ1111bと感光体ドラム1030の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも1つの折り返しミラーが配置されてもよい。
The optical system arranged on the optical path between the
本実施の形態においては、光走査装置1010は、光源1114が第1の実施の形態における面発光レーザまたは面発光レーザアレイを有しているため、光走査の精度を低下させることなく、低コスト化を図ることができる。また、レーザプリンタ1000は、光走査装置1010を備えているため、その結果として、画像品質を低下させることなく、低コスト化を図ることができる。
In this embodiment, since the
また、上記実施の形態においては、画像形成装置としてレーザプリンタ1000の場合について説明したが、これに限定されるものではない。
In the above embodiment, the case of the
例えば、レーザ光によって発色する媒体(例えば、用紙)に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であってもよい。 For example, an image forming apparatus that directly irradiates laser light onto a medium (for example, paper) that develops color with laser light may be used.
例えば、媒体が、CTP(Computer to Plate)として知られている印刷版であってもよい。つまり、光走査装置1010は、印刷版材料にレーザアブレーションによって直接画像形成を行い、印刷版を形成する画像形成装置にも好適である。
For example, the medium may be a printing plate known as CTP (Computer to Plate). That is, the
また、例えば、媒体が、いわゆるリライタブルペーパーであってもよい。これは、例えば紙や樹脂フィルム等の支持体上に、以下に説明するような材料が記録層として塗布されている。そして、レーザ光による熱エネルギー制御によって発色に可逆性を与え、表示/消去を可逆的に行うものである。 For example, the medium may be so-called rewritable paper. For example, a material described below is applied as a recording layer on a support such as paper or a resin film. Then, reversibility is imparted to color development by thermal energy control by laser light, and display / erasure is performed reversibly.
透明白濁型リライタブルマーキング法とロイコ染料を用いた発消色型リライタブルマーキング法があり、いずれも適用できる。 There are a transparent cloudy type rewritable marking method and a color developing / erasing type rewritable marking method using a leuco dye, both of which can be applied.
透明白濁型は、高分子薄膜の中に脂肪酸の微粒子を分散したもので、110℃以上に加熱すると脂肪酸の溶融により樹脂が膨張する。その後、冷却すると脂肪酸は過冷却状態になり液体のまま存在し、膨張した樹脂が固化する。その後、脂肪酸が固化収縮して多結晶の微粒子となり樹脂と微粒子間に空隙が生まれる。この空隙により光が散乱されて白色に見える。次に、80℃から110℃の消去温度範囲に加熱すると、脂肪酸は一部溶融し、樹脂は熱膨張して空隙を埋める。この状態で冷却すると透明状態となり画像の消去が行われる。 The transparent cloudy type is a polymer thin film in which fine particles of fatty acid are dispersed. When heated to 110 ° C. or higher, the resin expands due to melting of the fatty acid. Thereafter, when cooled, the fatty acid becomes supercooled and remains in a liquid state, and the expanded resin solidifies. Thereafter, the fatty acid solidifies and shrinks to become polycrystalline fine particles, and voids are formed between the resin and the fine particles. Light is scattered by this gap and appears white. Next, when heated to an erasing temperature range of 80 ° C. to 110 ° C., the fatty acid partially melts, and the resin thermally expands to fill the voids. If it cools in this state, it will be in a transparent state and an image will be erased.
ロイコ染料を用いたリライタブルマーキング法は、無色のロイコ型染料と長鎖アルキル基を有する顕消色剤との可逆的な発色及び消色反応を利用している。レーザ光により加熱されるとロイコ染料と顕消色剤が反応して発色し、そのまま急冷すると発色状態が保持される。そして、加熱後、ゆっくり冷却すると顕消色剤の長鎖アルキル基の自己凝集作用により相分離が起こり、ロイコ染料と顕消色剤が物理的に分離されて消色する。 The rewritable marking method using a leuco dye utilizes a reversible color development and decoloration reaction between a colorless leuco dye and a developer / decolorant having a long-chain alkyl group. When heated by laser light, the leuco dye and the developer / decolorant react to develop color, and when rapidly cooled, the colored state is maintained. Then, when it is slowly cooled after heating, phase separation occurs due to the self-aggregating action of the long-chain alkyl group of the developer / decolorant, and the leuco dye and developer / decolorizer are physically separated and decolored.
また、媒体が、紫外光を当てるとC(シアン)に発色し、可視光のR(レッド)の光で消色するフォトクロミック化合物、紫外光を当てるとM(マゼンタ)に発色し、可視光のG(グリーン)の光で消色するフォトクロミック化合物、紫外光を当てるとY(イエロー)に発色し、可視光のB(ブルー)の光で消色するフォトクロミック化合物が、紙や樹脂フィルム等の支持体上に設けられた、いわゆるカラーリライタブルペーパーであってもよい。 In addition, when the medium is exposed to ultraviolet light, it develops in C (cyan) and is decolored by visible R (red) light, and when exposed to ultraviolet light, it develops in M (magenta). A photochromic compound that is decolored by G (green) light, a photochromic compound that develops color when exposed to ultraviolet light (Y) and is decolored by visible B (blue) light. It may be a so-called color rewritable paper provided on the body.
これは、一旦紫外光を当てて真っ黒にし、R・G・Bの光を当てる時間や強さで、Y・M・Cに発色する3種類の材料の発色濃度を制御してフルカラーを表現し、仮に、R・G・Bの強力な光を当て続ければ3種類とも消色して真っ白にすることもできる。 This is a method of expressing full color by controlling the color density of the three types of materials that develop color in Y, M, and C by the time and intensity of applying R, G, and B light once it is made black by applying ultraviolet light. However, if the strong light of R, G, and B is continuously applied, all three types can be decolored to become pure white.
このような、光エネルギー制御によって発色に可逆性を与えるものも上記実施の形態と同様な光走査装置を備える画像形成装置として実現できる。 Such an apparatus that imparts reversibility to color development by light energy control can also be realized as an image forming apparatus including an optical scanning device similar to the above-described embodiment.
また、像担持体として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等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。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できる。 Further, an image forming apparatus using a silver salt film as an image carrier may be used. 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 equivalent to a developing process in a normal silver salt photographic process. Then, it can be transferred to photographic paper by a process equivalent to a printing process in a normal 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.
〔第3の実施の形態〕
次に、第3の実施の形態について説明する。本実施の形態は、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ2000である。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. The present embodiment is a
図14に基づき、本実施の形態におけるカラープリンタ2000について説明する。本実施の形態におけるカラープリンタ2000は、4色(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用のステーション(感光体ドラムK1、帯電装置K2、現像装置K4、クリーニングユニットK5、及び転写装置K6)と、シアン用のステーション(感光体ドラムC1、帯電装置C2、現像装置C4、クリーニングユニットC5、及び転写装置C6)と、マゼンタ用のステーション(感光体ドラムM1、帯電装置M2、現像装置M4、クリーニングユニットM5、及び転写装置M6)と、イエロー用のステーション(感光体ドラムY1、帯電装置Y2、現像装置Y4、クリーニングユニットY5、及び転写装置Y6)と、光走査装置2010と、転写ベルト2080と、定着ユニット2030などを備えている。
A
各感光体ドラムは、図14中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転方向に沿って、それぞれ帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットが配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置2010により光が照射され、各感光体ドラムに潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、転写ベルト2080上の記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット2030により記録紙に画像が定着される。
Each photoconductor drum rotates in the direction of the arrow in FIG. 14, and a charging device, a developing device, a transfer device, and a cleaning unit are arranged around each photoconductor drum along the rotation direction. Each charging device uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum. The surface of each photoconductive drum charged by the charging device is irradiated with light by the
光走査装置2010は、第1の実施の形態における面発光レーザまたは面発光レーザアレイを備えた光源を、色毎に有している。よって、第2の実施の形態における光走査装置1010と同様の効果を得ることができる。また、カラープリンタ2000は、この光走査装置2010を備えているため、第2の実施の形態におけるレーザプリンタ1000と同様の効果を得ることができる。
The
尚、カラープリンタ2000では、各部品の製造誤差や位置誤差等によって色ずれが発生する場合がある。このような場合であっても、点灯させる発光部を選択することで色ずれを低減することができる。
In the
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.
101 基板
102 バッファ層
103 下部半導体DBR
104 下部スペーサ層
105 活性層
106 上部スペーサ層
107 上部半導体DBR
108 電流狭窄層
108a 選択酸化領域
108b 電流狭窄領域
109 コンタクト層
111 保護膜
113 p側電極
114 n側電極
118 電極パッド
120 メサ
121 溝部
122 溝部
131a、131b レジストパターン
220 メサ
221 溝部
222 溝部
1000 レーザプリンタ(画像形成装置)
1010 光走査装置
2000 カラープリンタ(画像形成装置)
101
104
108
1010
Claims (10)
前記積層体にはメサが形成されており、
前記メサは、前記メサの周囲の前記積層体に溝部を形成することにより形成されるものであって、
前記積層体における一方の方向における溝部の深さは、前記一方の方向に直交する他方の方向における溝部の深さよりも深く形成されていることを特徴とする面発光レーザ。 In a surface emitting laser having a stacked body including a lower semiconductor DBR, a lower spacer layer, an active layer, an upper spacer layer, and an upper semiconductor DBR stacked on a substrate,
Mesa is formed in the laminate,
The mesa is formed by forming a groove in the laminated body around the mesa,
The surface emitting laser according to claim 1, wherein the depth of the groove portion in one direction of the laminate is formed deeper than the depth of the groove portion in the other direction orthogonal to the one direction.
前記一方の方向における溝部の底面は、前記活性層または前記下部スペーサ層であり、
前記他方の方向における溝部の底面は、前記上部スペーサ層または前記電流狭窄層よりも前記基板側に形成される上部半導体DBRであることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の面発光レーザ。 The upper semiconductor DBR is formed with a current confinement layer, and the current confinement layer is formed by oxidizing a portion around the mesa,
The bottom surface of the groove in the one direction is the active layer or the lower spacer layer,
4. The surface according to claim 1, wherein a bottom surface of the groove portion in the other direction is an upper semiconductor DBR formed on the substrate side with respect to the upper spacer layer or the current confinement layer. 5. Light emitting laser.
前記一方の方向における溝部は前記他方の方向に沿って形成されており、
前記他方の方向における溝部は前記一方の方向に沿って形成されているものであることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の面発光レーザ。 The shape on the top surface of the mesa is a square or a rectangle,
The groove in the one direction is formed along the other direction,
5. The surface emitting laser according to claim 1, wherein the groove portion in the other direction is formed along the one direction.
請求項1から6のいずれかに記載の面発光レーザ、または、請求項7に記載の面発光レーザアレイを有する光源と、
前記光源からの光を偏向する光偏向部と、
前記光偏向部により偏向された光を前記被走査面上に集光する走査光学系と、
を有する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 light,
A surface-emitting laser according to any one of claims 1 to 6, or a light source having the surface-emitting laser array according to claim 7,
A light deflector for deflecting light from the light source;
A scanning optical system for condensing the light deflected by the light deflection unit on the surface to be scanned;
An optical scanning device comprising:
前記像担持体に対して画像情報に応じて変調された光を走査する請求項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。 An image carrier;
The optical scanning device according to claim 8, wherein the image carrier is scanned with light modulated according to image information;
An image forming apparatus comprising:
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