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JP5721051B2 - Surface emitting laser element, surface emitting laser array, optical scanning device, and image forming apparatus - Google Patents

Surface emitting laser element, surface emitting laser array, optical scanning device, and image forming apparatus Download PDF

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JP5721051B2 JP2011050978A JP2011050978A JP5721051B2 JP 5721051 B2 JP5721051 B2 JP 5721051B2 JP 2011050978 A JP2011050978 A JP 2011050978A JP 2011050978 A JP2011050978 A JP 2011050978A JP 5721051 B2 JP5721051 B2 JP 5721051B2
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Description

本発明は、面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、基板表面に直交する方向に光を射出する面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子が集積された面発光レーザアレイ、前記面発光レーザ素子あるいは前記面発光レーザアレイを有する光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。   The present invention relates to a surface-emitting laser element, a surface-emitting laser array, an optical scanning apparatus, and an image forming apparatus. More specifically, the present invention relates to a surface-emitting laser element that emits light in a direction orthogonal to the substrate surface. The present invention relates to an integrated surface emitting laser array, an optical scanning device having the surface emitting laser element or the surface emitting laser array, and an image forming apparatus including the optical scanning device.

垂直共振器型の面発光レーザ素子(Vertical Cavity Surface Emitting Laser:VCSEL)は、基板表面に対して垂直な方向に光を射出する半導体レーザであり、(1)製造する際に劈開せずに共振器を形成できること、(2)2次元集積化が容易であること、(3)ウエハレベルで検査でき、素子の検査が容易であること、等の特徴を有している。そのため、面発光レーザ素子は、光インターコネクションなどの光通信における光源、光ピックアップ装置の光源、及び画像形成装置の光源としての用途が考えられている。   A vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) is a semiconductor laser that emits light in a direction perpendicular to a substrate surface, and (1) resonates without being cleaved during manufacturing. It has the following features: (2) easy two-dimensional integration, (3) inspection at the wafer level, and easy device inspection. Therefore, the surface emitting laser element is considered to be used as a light source in optical communication such as optical interconnection, a light source of an optical pickup device, and a light source of an image forming apparatus.

このような用途では、面発光レーザ素子には、(a)活性層の利得が大きいこと、(b)レーザ発振のしきい値が低いこと、(c)高出力であること、(d)信頼性が高いこと、が求められる。   In such applications, the surface emitting laser element includes (a) a large active layer gain, (b) a low laser oscillation threshold, (c) high output, and (d) reliability. It is required to have high properties.

ところで、面発光レーザ素子は、活性層の体積が小さいため、端面発光型の半導体レーザと比較して、光出力が小さい。   By the way, since the surface emitting laser element has a small volume of the active layer, the light output is smaller than that of the edge emitting semiconductor laser.

そこで、面発光レーザ素子の光出力を増大させる方法の一つとして、発光領域の温度上昇を低減することが考えられた。   Therefore, as one method for increasing the light output of the surface emitting laser element, it has been considered to reduce the temperature rise in the light emitting region.

一般に、面発光レーザ素子に限らず半導体レーザでは、電流注入によって発生する熱の拡散の度合が、レーザ出力、光スペクトル、モード及びレーザ寿命に大きな影響を与える。   In general, in a semiconductor laser as well as a surface emitting laser element, the degree of diffusion of heat generated by current injection greatly affects the laser output, optical spectrum, mode, and laser lifetime.

特に、面発光レーザ素子では、活性層が熱抵抗の大きい半導体多層膜反射鏡(DBR)で挟まれた構造になっているため、活性層の温度上昇が大きい。活性層が高温になると、面発光レーザ素子の光出力は、低いところで飽和してしまう。この現象は、発振光の波長と無関係に発生する。   In particular, the surface emitting laser element has a structure in which the active layer is sandwiched between semiconductor multilayer mirrors (DBR) having a high thermal resistance, and therefore the temperature rise of the active layer is large. When the active layer reaches a high temperature, the light output of the surface emitting laser element is saturated at a low point. This phenomenon occurs regardless of the wavelength of the oscillation light.

例えば、特許文献1には、特定半導体層の一部領域を酸化して酸化層に転化する酸化工程の際のAlAs層に対する酸化防止層として、AlAs層よりも酸化速度の遅い材料からなる層が、半導体多層膜反射鏡の活性層側のAlAs層と酸化層との間に介在する面発光半導体レーザ素子が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a layer made of a material having an oxidation rate slower than that of an AlAs layer as an antioxidant layer for an AlAs layer in an oxidation process in which a partial region of a specific semiconductor layer is oxidized and converted into an oxide layer. A surface-emitting semiconductor laser element is disclosed that is interposed between an AlAs layer and an oxide layer on the active layer side of a semiconductor multilayer mirror.

また、特許文献2には、発光層と下部反射器の間及び発光層と上部反射器の間の少なくとも一方に高熱伝導率層を設けた発光装置が開示されている。   Patent Document 2 discloses a light emitting device in which a high thermal conductivity layer is provided between at least one of the light emitting layer and the lower reflector and between the light emitting layer and the upper reflector.

しかしながら、特許文献1に開示されている面発光半導体レーザ素子では、活性層の熱を十分に放熱するのは困難であった。   However, in the surface emitting semiconductor laser element disclosed in Patent Document 1, it is difficult to sufficiently dissipate the heat of the active layer.

また、特許文献2に開示されている発光装置では、高熱伝導率層にAlAs層を用いると、酸化狭窄構造を形成する際に、該AlAs層の露出している部分から酸化が進行し、下部反射器が高抵抗化したり、該AlAs層の酸化による体積の膨張で、発光装置が破壊されるおそれがあった。   Further, in the light emitting device disclosed in Patent Document 2, when an AlAs layer is used for the high thermal conductivity layer, oxidation proceeds from an exposed portion of the AlAs layer when an oxide constriction structure is formed. There is a possibility that the light emitting device is destroyed due to the increase in the resistance of the reflector or the expansion of the volume due to the oxidation of the AlAs layer.

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、高コスト化を招くことなく、放熱性及び耐腐食性に優れた面発光レーザ素子を提供することにある。   The present invention has been made under such circumstances, and a first object of the present invention is to provide a surface emitting laser element excellent in heat dissipation and corrosion resistance without incurring an increase in cost.

また、本発明の第2の目的は、高コスト化を招くことなく、放熱性及び耐腐食性に優れた面発光レーザアレイを提供することにある。   A second object of the present invention is to provide a surface emitting laser array excellent in heat dissipation and corrosion resistance without incurring an increase in cost.

また、本発明の第3の目的は、高コスト化を招くことなく、安定した光走査を行うことができる光走査装置を提供することにある。   A third object of the present invention is to provide an optical scanning device capable of performing stable optical scanning without incurring an increase in cost.

また、本発明の第4の目的は、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。   A fourth object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of forming a high-quality image without increasing the cost.

本発明は、第1の観点からすると、活性層を含む共振器構造体、及び該共振器構造体を挟んで設けられた上部半導体多層膜反射鏡と下部半導体多層膜反射鏡を含む複数の半導体層が基板上に積層された面発光レーザ素子において、前記下部半導体多層膜反射鏡は、前記基板側に形成された第1下部半導体多層膜反射鏡と、前記共振器構造体側に形成された第2下部半導体多層膜反射鏡とを含み前記第1下部半導体多層膜反射鏡の低屈折率層は、Al Ga 1−x As(0<x≦1)半導体層を含み、前記第2下部半導体多層膜反射鏡の少なくとも一部の低屈折率層は、光学的厚さが「発振波長/4」よりも大きく、熱抵抗率が前記第1下部半導体多層膜反射鏡の高屈折率層と低屈折率層との間の値を有するAl Ga 1−y As(0≦y<x)半導体層を含むことを特徴とする面発光レーザ素子である。 According to a first aspect of the present invention, a resonator structure including an active layer, and a plurality of semiconductors including an upper semiconductor multilayer reflector and a lower semiconductor multilayer reflector provided with the resonator structure interposed therebetween In the surface-emitting laser device in which the layers are stacked on the substrate, the lower semiconductor multilayer film reflector includes a first lower semiconductor multilayer film reflector formed on the substrate side and a first lower semiconductor multilayer film reflector formed on the resonator structure side. and a second lower semiconductor multilayer reflection mirror, wherein the first lower semiconductor multilayer reflector of the low refractive index layer, Al x Ga 1-x as (0 <x ≦ 1) comprises a semiconductor layer, the second lower At least a part of the low refractive index layer of the semiconductor multilayer mirror has an optical thickness larger than “oscillation wavelength / 4” and a thermal resistivity of the high refractive index layer of the first lower semiconductor multilayer mirror. Al y Ga 1-y as ( 0 having a value between the low refractive index layer a surface emitting laser element which comprises a y <x) semiconductor layer.

これによれば、高コスト化を招くことなく、放熱性及び耐腐食性を向上させることができる。   According to this, heat dissipation and corrosion resistance can be improved without increasing the cost.

本発明は、第2の観点からすると、本発明の面発光レーザ素子が集積された面発光レーザアレイである。   From a second viewpoint, the present invention is a surface emitting laser array in which the surface emitting laser elements of the present invention are integrated.

これによれば、高コスト化を招くことなく、放熱性及び耐腐食性を向上させることができる。   According to this, heat dissipation and corrosion resistance can be improved without increasing the cost.

本発明は、第3の観点からすると、光によって被走査面を走査する光走査装置であって、本発明の面発光レーザ素子を有する光源と、前記光源からの光を偏向する光偏向器と、前記光偏向器で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、を備える光走査装置である。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device that scans a surface to be scanned with light, a light source having the surface emitting laser element of the present invention, an optical deflector that deflects light from the light source, and And a scanning optical system for condensing the light deflected by the optical deflector onto the surface to be scanned.

これによれば、光源が本発明の面発光レーザ素子を有しているため、高コスト化を招くことなく、安定した光走査を行うことができる。   According to this, since the light source has the surface emitting laser element of the present invention, stable optical scanning can be performed without increasing the cost.

本発明は、第4の観点からすると、光によって被走査面を走査する光走査装置であって、本発明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器と、前記光偏向器で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、を備える光走査装置である。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device that scans a surface to be scanned with light, a light source having the surface emitting laser array of the present invention, an optical deflector that deflects light from the light source, and And a scanning optical system for condensing the light deflected by the optical deflector onto the surface to be scanned.

これによれば、光源が本発明の面発光レーザアレイを有しているため、高コスト化を招くことなく、安定した光走査を行うことができる。   According to this, since the light source has the surface emitting laser array of the present invention, stable optical scanning can be performed without increasing the cost.

本発明は、第5の観点からすると、少なくとも1つの像担持体と、前記少なくとも1つの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本発明の光走査装置と、を備える画像形成装置である。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided at least one image carrier and an optical scanning device according to the invention that scans the at least one image carrier with light modulated in accordance with image information. An image forming apparatus provided.

これによれば、本発明の光走査装置を備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することができる。   According to this, since the optical scanning device of the present invention is provided, as a result, a high-quality image can be formed without increasing the cost.

本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of the laser printer which concerns on one Embodiment of this invention. 図1における光走査装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the optical scanning device in FIG. 図2における光源に含まれる面発光レーザ素子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the surface emitting laser element contained in the light source in FIG. 面発光レーザ素子における半導体層の構成を説明するための図(その1)である。It is FIG. (1) for demonstrating the structure of the semiconductor layer in a surface emitting laser element. 面発光レーザ素子における半導体層の構成を説明するための図(その2)である。It is FIG. (2) for demonstrating the structure of the semiconductor layer in a surface emitting laser element. 面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図(その1)である。It is FIG. (1) for demonstrating the manufacturing method of a surface emitting laser element. 面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図(その2)である。It is FIG. (2) for demonstrating the manufacturing method of a surface emitting laser element. 面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図(その3)である。It is FIG. (3) for demonstrating the manufacturing method of a surface emitting laser element. 面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図(その4)である。It is FIG. (4) for demonstrating the manufacturing method of a surface emitting laser element. 面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図(その5)である。It is FIG. (5) for demonstrating the manufacturing method of a surface emitting laser element. 面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図(その6)である。It is FIG. (6) for demonstrating the manufacturing method of a surface emitting laser element. 面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図(その7)である。It is FIG. (7) for demonstrating the manufacturing method of a surface emitting laser element. AlGaAsにおけるAlの組成比と熱抵抗率との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the composition ratio of Al in AlGaAs, and a thermal resistivity. 面発光レーザ素子Aにおける下部半導体DBRの構成を説明するための図である。4 is a diagram for explaining a configuration of a lower semiconductor DBR in the surface emitting laser element A. FIG. AlGaAsにおけるAl組成比と熱抵抗との関係のシミュレーション結果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the simulation result of the relationship between Al composition ratio and thermal resistance in AlGaAs. 面発光レーザ素子Bにおける下部半導体DBRの構成を説明するための図である。4 is a diagram for explaining a configuration of a lower semiconductor DBR in the surface emitting laser element B. FIG. 面発光レーザ素子Bにおける耐腐食性の注目領域を説明するための図である。4 is a diagram for explaining a region of interest for corrosion resistance in a surface emitting laser element B. FIG. 面発光レーザ素子Bを室温で大気中に1週間放置したときの注目領域のSEM像である。It is a SEM image of a region of interest when the surface emitting laser element B is left in the atmosphere at room temperature for one week. 図18における位置Aを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position A in FIG. 図20(A)及び図20(B)は、それぞれ面発光レーザ素子Bの耐久性試験の結果を説明するための図(その1)である。20A and 20B are views (No. 1) for explaining the results of the durability test of the surface emitting laser element B, respectively. 図21(A)及び図21(B)は、それぞれ面発光レーザ素子Bの耐久性試験の結果を説明するための図(その2)である。FIGS. 21A and 21B are views (No. 2) for explaining the results of the durability test of the surface emitting laser element B, respectively. 面発光レーザ素子Bにおける下部半導体DBRの自然酸化による腐食を説明するための模式図である。4 is a schematic diagram for explaining corrosion due to natural oxidation of the lower semiconductor DBR in the surface emitting laser element B. FIG. 面発光レーザ素子100における耐腐食性の注目領域を説明するための図である。4 is a diagram for explaining a region of interest for corrosion resistance in the surface emitting laser element 100. FIG. 面発光レーザ素子100の耐久性試験の結果を説明するための図である。6 is a diagram for explaining the results of a durability test of the surface emitting laser element 100. FIG. 面発光レーザ素子100における第2下部半導体DBR103bの自然酸化による腐食を説明するための模式図である。4 is a schematic diagram for explaining corrosion due to natural oxidation of a second lower semiconductor DBR 103b in the surface emitting laser element 100. FIG. 面発光レーザ素子Aの耐久性試験の結果を説明するための図である。6 is a diagram for explaining the results of a durability test of the surface emitting laser element A. FIG. 変形例1の面発光レーザ素子における下部半導体DBRの構成を説明するための図である。10 is a diagram for explaining a configuration of a lower semiconductor DBR in a surface emitting laser element according to Modification 1. FIG. 変形例2の面発光レーザ素子における下部半導体DBRの構成を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a configuration of a lower semiconductor DBR in a surface emitting laser element according to Modification 2. 変形例3の面発光レーザ素子における下部半導体DBRの構成を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a configuration of a lower semiconductor DBR in a surface emitting laser element according to Modification 3. 変形例3の面発光レーザ素子における第2下部半導体DBR103bの自然酸化による腐食を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining corrosion due to natural oxidation of a second lower semiconductor DBR 103b in a surface emitting laser element according to Modification 3. 面発光レーザ素子A、面発光レーザ素子100、変形例3の面発光レーザ素子の熱抵抗(計算値)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the thermal resistance (calculated value) of the surface emitting laser element A, the surface emitting laser element 100, and the surface emitting laser element of the modification 3. 3層構造でのAlGaAsにおけるAl組成比と熱抵抗との関係のシミュレーション結果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the simulation result of the relationship between Al composition ratio and thermal resistance in AlGaAs with a three-layer structure. 変形例4の面発光レーザ素子における下部半導体DBRの構成を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a configuration of a lower semiconductor DBR in a surface emitting laser element according to Modification Example 4. 変形例5の面発光レーザ素子における下部半導体DBRの構成を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a configuration of a lower semiconductor DBR in a surface emitting laser element according to Modification Example 5. 変形例6の面発光レーザ素子における下部半導体DBRの構成を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a configuration of a lower semiconductor DBR in a surface emitting laser element according to Modification 6; 変形例6の面発光レーザ素子における第2下部半導体DBR103bの自然酸化による腐食を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the corrosion by the natural oxidation of 2nd lower semiconductor DBR103b in the surface emitting laser element of the modification 6. FIG. 面発光レーザアレイを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a surface emitting laser array. 図37のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. カラープリンタの概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of a color printer.

以下、本発明の一実施形態を図1〜図26に基づいて説明する。図1には、一実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタ1000の概略構成が示されている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a laser printer 1000 as an image forming apparatus according to an embodiment.

このレーザプリンタ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。なお、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。   The laser printer 1000 includes an optical scanning device 1010, a photosensitive drum 1030, a charging device 1031, a developing roller 1032, a transfer charger 1033, a charge eliminating unit 1034, a cleaning unit 1035, a toner cartridge 1036, a paper feeding roller 1037, a paper feeding tray 1038, A registration roller pair 1039, a fixing roller 1041, a paper discharge roller 1042, a paper discharge tray 1043, a communication control device 1050, and a printer control device 1060 that comprehensively controls the above-described units are provided. These are housed in predetermined positions in the printer housing 1044.

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 communication control device 1050 controls bidirectional communication with a host device (for example, a personal computer) via a network or the like.

プリンタ制御装置1060は、CPU、該CPUにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該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 printer control device 1060 includes a CPU, a ROM described in a program written in code readable by the CPU, various data used when executing the program, a RAM as a working memory, an analog data An AD conversion circuit for converting the signal into digital data. The printer control device 1060 controls each unit in response to a request from the host device, and sends image information from the host device to the optical scanning device 1010.

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。すなわち、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、不図示の回転機構によって、図1における矢印方向に回転するようになっている。   The photosensitive drum 1030 is a cylindrical member, and a photosensitive layer is formed on the surface thereof. That is, the surface of the photoconductor drum 1030 is a scanned surface. The photosensitive drum 1030 is rotated in the direction of the arrow in FIG. 1 by a rotation mechanism (not shown).

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 charging device 1031, the developing roller 1032, the transfer charger 1033, the charge removal unit 1034, and the cleaning unit 1035 are each disposed in the vicinity of the surface of the photosensitive drum 1030. The charging device 1031 → the developing roller 1032 → the transfer charger 1033 → the discharging unit 1034 → the cleaning unit 1035 are arranged in the order of rotation of the photosensitive drum 1030.

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 charging device 1031 uniformly charges the surface of the photosensitive drum 1030.

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。なお、この光走査装置1010の構成については後述する。   The optical scanning device 1010 scans the surface of the photosensitive drum 1030 charged by the charging device 1031 with a light beam modulated based on image information from the host device, and corresponds to the image information on the surface of the photosensitive drum 1030. A latent image is formed. The latent image formed here moves in the direction of the developing roller 1032 as the photosensitive drum 1030 rotates. The configuration of the optical scanning device 1010 will be described later.

トナーカートリッジ1036にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ1032に供給される。   The toner cartridge 1036 stores toner, and the toner is supplied to the developing roller 1032.

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「トナー画像」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 roller 1032 causes the toner supplied from the toner cartridge 1036 to adhere to the latent image formed on the surface of the photosensitive drum 1030 to visualize the image information. Here, the toner-attached image (hereinafter also referred to as “toner image” for the sake of convenience) moves in the direction of the transfer charger 1033 as the photosensitive drum 1030 rotates.

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、該給紙コロ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。該レジストローラ対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、該記録紙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。   Recording paper 1040 is stored in the paper feed tray 1038. A paper feed roller 1037 is disposed in the vicinity of the paper feed tray 1038, and the paper feed roller 1037 takes out the recording paper 1040 one by one from the paper feed tray 1038 and conveys it to the registration roller pair 1039. The registration roller pair 1039 temporarily holds the recording paper 1040 taken out by the paper supply roller 1037, and in the gap between the photosensitive drum 1030 and the transfer charger 1033 according to the rotation of the photosensitive drum 1030. Send it out.

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の表面のトナー画像が記録紙1040に転写される。トナー画像が転写された記録紙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 transfer charger 1033 in order to electrically attract the toner on the surface of the photosensitive drum 1030 to the recording paper 1040. With this voltage, the toner image on the surface of the photosensitive drum 1030 is transferred to the recording paper 1040. The recording paper 1040 on which the toner image is transferred is sent to the fixing roller 1041.

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。トナーが定着された記録紙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 roller 1041, heat and pressure are applied to the recording paper 1040, whereby the toner is fixed on the recording paper 1040. The recording paper 1040 on which the toner is fixed is sent to the paper discharge tray 1043 via the paper discharge roller 1042 and is sequentially stacked on the paper discharge tray 1043.

除電ユニット1034は、感光体ドラム1030の表面を除電する。   The neutralization unit 1034 neutralizes the surface of the photosensitive drum 1030.

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 cleaning unit 1035 removes the toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1030 (residual toner). The surface of the photosensitive drum 1030 from which the residual toner is removed returns to the position facing the charging device 1031 again.

次に、前記光走査装置1010の構成について簡単に説明する。   Next, the configuration of the optical scanning device 1010 will be briefly described.

この光走査装置1010は、一例として図2に示されるように、光源14、カップリングレンズ15、開口板16、シリンドリカルレンズ17、反射ミラー18、ポリゴンミラー13、偏向器側走査レンズ11a、像面側走査レンズ11b、及び走査制御装置(図示省略)などを備えている。   As shown in FIG. 2 as an example, the optical scanning device 1010 includes a light source 14, a coupling lens 15, an aperture plate 16, a cylindrical lens 17, a reflection mirror 18, a polygon mirror 13, a deflector side scanning lens 11a, an image plane. A side scanning lens 11b, a scanning control device (not shown), and the like are provided.

なお、以下では、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。   In the following, 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15は、光源14から出力された光束を略平行光とする。   The coupling lens 15 converts the light beam output from the light source 14 into substantially parallel light.

開口板16は、開口部を有し、カップリングレンズ15を介した光束のビーム径を規定する。   The aperture plate 16 has an aperture and defines the beam diameter of the light beam through the coupling lens 15.

シリンドリカルレンズ17は、開口板16の開口部を通過した光束を、反射ミラー18を介してポリゴンミラー13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 17 forms an image of the light flux that has passed through the opening of the aperture plate 16 in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 13 via the reflection mirror 18 in the sub-scanning corresponding direction.

光源14とポリゴンミラー13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。   The optical system arranged on the optical path between the light source 14 and the polygon mirror 13 is also called a pre-deflector optical system.

ポリゴンミラー13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13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18からの光束を偏向する。   The polygon mirror 13 is made of a regular hexagonal columnar member having a low height, and six deflecting reflection surfaces are formed on the side surface. The polygon mirror 13 deflects the light flux from the reflection mirror 18 while rotating at a constant speed around an axis parallel to the sub-scanning corresponding direction.

偏向器側走査レンズ11aは、ポリゴンミラー13で偏向された光束の光路上に配置されている。   The deflector-side scanning lens 11 a is disposed on the optical path of the light beam deflected by the polygon mirror 13.

像面側走査レンズ11bは、偏向器側走査レンズ11aを介した光束の光路上に配置されている。そして、この像面側走査レンズ11b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13の回転に伴って感光体ドラム1030の長手方向に移動する。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 image plane side scanning lens 11b is disposed on the optical path of the light beam via the deflector side scanning lens 11a. Then, the light beam that has passed through the image plane side scanning lens 11b is irradiated onto the surface of the photosensitive drum 1030, and a light spot is formed. This light spot moves in the longitudinal direction of the photosensitive drum 1030 as the polygon mirror 13 rotates. The moving direction of the light spot at this time is the “main scanning direction”. The rotation direction of the photosensitive drum 1030 is the “sub-scanning direction”.

ポリゴンミラー13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。なお、偏向器側走査レンズ11aと像面側走査レンズ11bの間の光路上、及び像面側走査レンズ11b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良い。   The optical system arranged on the optical path between the polygon mirror 13 and the photosensitive drum 1030 is also called a scanning optical system. Note that at least one folding mirror is disposed on at least one of the optical path between the deflector side scanning lens 11a and the image plane side scanning lens 11b and the optical path between the image plane side scanning lens 11b and the photosensitive drum 1030. May be.

光源14は、一例として図3に示されるような面発光レーザ素子100を有している。なお、本明細書では、レーザ光の発振方向をZ軸方向とし、Z軸方向に垂直な面内における互いに直交する2つの方向をX軸方向及びY軸方向として説明する。図3は面発光レーザ素子100をXZ面に平行に切断したときの切断面を示す図(縦断面図)である。   The light source 14 includes a surface emitting laser element 100 as shown in FIG. 3 as an example. In this specification, the laser light oscillation direction is defined as a Z-axis direction, and two directions orthogonal to each other in a plane perpendicular to the Z-axis direction are described as an X-axis direction and a Y-axis direction. FIG. 3 is a view (longitudinal sectional view) showing a cut surface when the surface emitting laser element 100 is cut in parallel to the XZ plane.

この面発光レーザ素子100は、発振波長が780nm帯の面発光レーザ素子であり、基板101、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などを有している。   This surface emitting laser element 100 is a surface emitting laser element having an oscillation wavelength of 780 nm, and includes a substrate 101, a lower semiconductor DBR 103, a lower spacer layer 104, an active layer 105, an upper spacer layer 106, an upper semiconductor DBR 107, a contact layer 109, and the like. have.

基板101は、n−GaAs基板である。   The substrate 101 is an n-GaAs substrate.

下部半導体DBR103は、第1下部半導体DBR103aと第2下部半導体DBR103bから構成されている。   The lower semiconductor DBR 103 includes a first lower semiconductor DBR 103a and a second lower semiconductor DBR 103b.

第1下部半導体DBR103aは、n−GaAsからなるバッファ層を介して基板101の+Z側の面上に積層され、n−AlAs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37ペア有している(図4参照)。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約20nmの組成傾斜層(図示省略)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設定されている。なお、光学的厚さとその層の実際の厚さについては以下の関係がある。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 first lower semiconductor DBR 103a is stacked on the + Z side surface of the substrate 101 through a buffer layer made of n-GaAs, and includes a low refractive index layer made of n-AlAs, and n-Al 0.3 Ga 0.7. There are 37 pairs of high refractive index layers made of As (see FIG. 4). Between each refractive index layer, in order to reduce electrical resistance, a composition gradient layer (not shown) having a thickness of about 20 nm in which the composition is gradually changed from one composition to the other composition is provided. . Each refractive index layer includes 1/2 of the adjacent composition gradient layer, and is set to have an optical thickness of λ / 4 when the oscillation wavelength is λ. The optical thickness and the actual thickness of the layer have the following relationship. When the optical thickness is λ / 4, the actual thickness D of the layer is D = λ / 4n (where n is the refractive index of the medium of the layer).

第2下部半導体DBR103bは、第1下部半導体DBR103aの+Z側の面上に積層され、n−Al0.98Ga0.02As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3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約20nmの組成傾斜層(図示省略)が設けられている。そして、高屈折率層は、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設定されている。また、低屈折率層は、隣接する組成傾斜層の1/2を含んで、3λ/4の光学的厚さとなるように設定されている。すなわち、第2下部半導体DBR103bの低屈折率層(n−Al0.98Ga0.02As)は、第1下部半導体DBR103aの低屈折率層(n−AlAs)に対して、Alの含有量が少なく、光学的厚さが3倍である。 The second lower semiconductor DBR 103b is stacked on the surface of the first lower semiconductor DBR 103a on the + Z side, and includes a low refractive index layer made of n-Al 0.98 Ga 0.02 As, and n-Al 0.3 Ga 0. 7 pairs of high refractive index layers made of 7 As are provided. Between each refractive index layer, in order to reduce electrical resistance, a composition gradient layer (not shown) having a thickness of about 20 nm in which the composition is gradually changed from one composition to the other composition is provided. . The high refractive index layer is set so as to have an optical thickness of λ / 4 including 1/2 of the adjacent composition gradient layer. Further, the low refractive index layer is set to have an optical thickness of 3λ / 4 including 1/2 of the adjacent composition gradient layer. That is, the low refractive index layer (n-Al 0.98 Ga 0.02 As) of the second lower semiconductor DBR 103b has an Al content relative to the low refractive index layer (n-AlAs) of the first lower semiconductor DBR 103a. And the optical thickness is 3 times.

下部スペーサ層104は、第2下部半導体DBR103bの+Z側に積層され、ノンドープの(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pからなる層である。 The lower spacer layer 104 is stacked on the + Z side of the second lower semiconductor DBR 103b, and is a layer made of non-doped (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P.

活性層105は、下部スペーサ層104の+Z側に積層され、3層の量子井戸層と4層の障壁層とを有する3重量子井戸構造の活性層である。各量子井戸層は、0.7%の圧縮歪みを誘起する組成であるGaInAsPからなり、バンドギャップ波長が約780nmである。また、各障壁層は、0.6%の引張歪みを誘起する組成であるGaInPからなる。   The active layer 105 is stacked on the + Z side of the lower spacer layer 104 and is an active layer having a triple quantum well structure having three quantum well layers and four barrier layers. Each quantum well layer is made of GaInAsP, which has a composition that induces 0.7% compressive strain, and has a band gap wavelength of about 780 nm. Each barrier layer is made of GaInP, which is a composition that induces a tensile strain of 0.6%.

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(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pからなる層である。 The upper spacer layer 106 is laminated on the active layer 105 on the + Z side, and is a layer made of non-doped (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P.

下部スペーサ層104と活性層105と上部スペーサ層106とからなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、λの光学的厚さとなるように設定されている。なお、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。   A portion composed of the lower spacer layer 104, the active layer 105, and the upper spacer layer 106 is also called a resonator structure, and is set to have an optical thickness of λ. The active layer 105 is provided at the center of the resonator structure at a position corresponding to the antinode in the standing wave distribution of the electric field so that a high stimulated emission probability can be obtained.

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(図5参照)。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組成傾斜層(図示省略)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設定されている。なお、被選択酸化層を含む低屈折率層は、3λ/4の光学的厚さとなるように設定されている。 The upper semiconductor DBR 107 is laminated on the + Z side of the upper spacer layer 106, and has a low refractive index layer made of p-Al 0.9 Ga 0.1 As and a high refractive index made of p-Al 0.3 Ga 0.7 As. There are 24 pairs of layers (see FIG. 5). Between each refractive index layer, in order to reduce electrical resistance, a composition gradient layer (not shown) in which the composition is gradually changed from one composition to the other composition is provided. Each refractive index layer is set to have an optical thickness of λ / 4 including 1/2 of the adjacent composition gradient layer. The low refractive index layer including the selective oxidation layer is set to have an optical thickness of 3λ / 4.

上部半導体DBR107における低屈折率層の1つには、p−AlAsからなる被選択酸化層108が厚さ約30nmで挿入されている(図5参照)。この被選択酸化層108の挿入位置は、定在波の電界強度分布において、活性層105から3番目となる節に対応する位置である。   In one of the low refractive index layers in the upper semiconductor DBR 107, a selective oxidation layer 108 made of p-AlAs is inserted with a thickness of about 30 nm (see FIG. 5). The insertion position of the selectively oxidized layer 108 is a position corresponding to the third node from the active layer 105 in the electric field intensity distribution of the standing wave.

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。そして、このコンタクト層109は、p側電極113と導通する。   The contact layer 109 is stacked on the + Z side of the upper semiconductor DBR 107 and is a layer made of p-GaAs. The contact layer 109 is electrically connected to the p-side electrode 113.

次に、面発光レーザ素子100の製造方法について簡単に説明する。なお、上記のように、基板101上に複数の半導体層が積層されたものを、以下では、便宜上「積層体」ともいう。   Next, a method for manufacturing the surface emitting laser element 100 will be briefly described. Note that a structure in which a plurality of semiconductor layers are stacked over the substrate 101 as described above is also referred to as a “stacked body” for convenience in the following.

(1)上記積層体を有機金属気相成長法(MOCVD法)あるいは分子線エピタキシャル成長法(MBE法)による結晶成長によって作成する(図6参照)。 (1) The above laminate is formed by crystal growth by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam epitaxy (MBE) (see FIG. 6).

ここでは、MOCVD法の場合には、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(PH)、アルシン(AsH)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(CBr)を用い、n型ドーパントの原料にはセレン化水素(HSe)を用いている。 Here, in the case of the MOCVD method, trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), and trimethylindium (TMI) are used as the group III material, and phosphine (PH 3 ) is used as the group V material. Arsine (AsH 3 ) is used. Further, carbon tetrabromide (CBr 4 ) is used as a p-type dopant material, and hydrogen selenide (H 2 Se) is used as an n-type dopant material.

(2)積層体の表面に一辺がL1(ここでは、25μm)の正方形状のレジストパターンを形成する。 (2) A square resist pattern having one side L1 (here, 25 μm) is formed on the surface of the laminate.

(3)Clガスを用いるECRエッチング法で、上記レジストパターンをフォトマスクとしてメサ構造体(以下では、便宜上「メサ」と略述する)を形成する。ここでは、エッチングの底面は下部スペーサ層104中に位置するようにした。 (3) A mesa structure (hereinafter abbreviated as “mesa” for convenience) is formed by ECR etching using Cl 2 gas using the resist pattern as a photomask. Here, the bottom surface of the etching is located in the lower spacer layer 104.

(4)フォトマスクを除去する(図7参照)。 (4) The photomask is removed (see FIG. 7).

(5)積層体を水蒸気中で熱処理する。これにより、被選択酸化層108中のAl(アルミニウム)がメサの外周部から選択的に酸化され、メサの中央部に、Alの酸化物108aによって囲まれた酸化されていない領域108bが残留する(図8参照)。すなわち、発光部の駆動電流の経路をメサの中央部だけに制限する、いわゆる酸化狭窄構造体が形成される。上記酸化されていない領域108bが電流通過領域(電流注入領域)である。このようにして、例えば幅4μm程度の略正方形状の電流通過領域が形成される。 (5) The laminated body is heat-treated in water vapor. As a result, Al (aluminum) in the selectively oxidized layer 108 is selectively oxidized from the outer peripheral portion of the mesa, and an unoxidized region 108b surrounded by the Al oxide 108a remains in the central portion of the mesa. (See FIG. 8). In other words, a so-called oxidized constriction structure is formed that restricts the drive current path of the light emitting part only to the central part of the mesa. The non-oxidized region 108b is a current passage region (current injection region). In this way, for example, a substantially square current passing region having a width of about 4 μm is formed.

(6)気相化学堆積法(CVD法)を用いて、SiNからなる保護層111を形成する(図9参照)。保護層111は、面発光素子を備えたチップの端面に施される必要は必ずしもない。 (6) A protective layer 111 made of SiN is formed by vapor phase chemical deposition (CVD) (see FIG. 9). The protective layer 111 is not necessarily applied to the end surface of the chip provided with the surface light emitting element.

(7)レーザ光の射出面となるメサ上部に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作製する。 (7) An etching mask for opening a window for the p-side electrode contact is formed on the upper part of the mesa serving as the laser light emission surface.

(8)BHF(バッファード・ふっ酸)にて保護層111をエッチングし、p側電極コンタクトの窓開けを行う。 (8) The protective layer 111 is etched with BHF (buffered hydrofluoric acid) to open the window of the p-side electrode contact.

(9)エッチングマスクを除去する(図10参照)。 (9) The etching mask is removed (see FIG. 10).

(10)p側電極となる部分以外をフォトレジストによりマスクし、p側の電極材料の蒸着を行なう。 (10) The portions other than the portion that becomes the p-side electrode are masked with a photoresist, and the p-side electrode material is deposited.

(11)アセトン等のフォトレジストが溶解する溶液中で超音波洗浄し、p側電極113を形成する(図11参照)。このp側電極113で囲まれた領域が射出領域である。p側電極は、Cr/AuZn/Auからなる多層膜、もしくはAuZn/Ti/Auからなる多層膜である。 (11) Ultrasonic cleaning is performed in a solution in which a photoresist such as acetone is dissolved to form the p-side electrode 113 (see FIG. 11). A region surrounded by the p-side electrode 113 is an emission region. The p-side electrode is a multilayer film made of Cr / AuZn / Au or a multilayer film made of AuZn / Ti / Au.

(12)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(図12参照)。n側電極114は、AuGe/Ni/Auからなる多層膜である。 (12) After polishing the back side of the substrate 101 to a predetermined thickness (for example, about 100 μm), an n-side electrode 114 is formed (see FIG. 12). The n-side electrode 114 is a multilayer film made of AuGe / Ni / Au.

(13)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、メサは発光部となる。 (13) Ohmic conduction is established between the p-side electrode 113 and the n-side electrode 114 by annealing. Thereby, the mesa becomes a light emitting part.

(14)チップ毎に分離する。ここでは、隣接するチップ間に、基板にまで到達するチップ分離用の溝を形成した後、基板をへき開し、個々のチップとする。 (14) Separate for each chip. Here, after a chip separation groove reaching the substrate is formed between adjacent chips, the substrate is cleaved to form individual chips.

そして、種々の後工程を経て、面発光レーザ素子100となる。   Then, the surface emitting laser element 100 is obtained through various post-processes.

このように、下部半導体DBR103では、活性層105に近い3ペアに含まれる低屈折率層が、n−Al0.98Ga0.02Asからなる層であり、しかも、その光学的厚さを3λ/4としている。すなわち、下部スペーサ層から−Z方向に関して光学的厚さが3λの範囲内では、Al0.98Ga0.02Asが9λ/4を占め、Al0.3Ga0.7Asが3λ/4を占めている。 Thus, in the lower semiconductor DBR 103, the low refractive index layers included in three pairs close to the active layer 105 are layers made of n-Al 0.98 Ga 0.02 As, and the optical thickness thereof is It is 3λ / 4. That is, Al 0.98 Ga 0.02 As occupies 9λ / 4 and Al 0.3 Ga 0.7 As is 3λ / 4 within the range of the optical thickness of 3λ with respect to the −Z direction from the lower spacer layer. Accounted for.

ところで、図13には、AlGa1−xAsにおけるAlの組成比xと熱抵抗率との関係が示されている。熱抵抗率は、組成比xの増加とともに大きくなり、組成比xが0.5付近で極大になり、組成比xが0.5よりも多くなると、組成比xの増加とともに小さくなる。そして、組成比xが1.0のときに、熱抵抗率は、最も小さくなる。 FIG. 13 shows the relationship between the Al composition ratio x and the thermal resistivity in Al x Ga 1-x As. The thermal resistivity increases as the composition ratio x increases, reaches a maximum near the composition ratio x, and decreases as the composition ratio x increases when the composition ratio x exceeds 0.5. When the composition ratio x is 1.0, the thermal resistivity is the smallest.

Al0.3Ga0.7Asの熱抵抗率は8.5[K・cm/W]であり、Al0.9Ga0.1Asの熱抵抗率は3.9[K・cm/W]であり、AlAsの熱抵抗率は1.1[K・cm/W]である。 The thermal resistivity of Al 0.3 Ga 0.7 As is 8.5 [K · cm / W], and the thermal resistivity of Al 0.9 Ga 0.1 As is 3.9 [K · cm / W. The thermal resistivity of AlAs is 1.1 [K · cm / W].

このように、AlAsは、Al0.9Ga0.1Asに比べて熱抵抗率が1/3以下であり、素子の放熱を向上させるためには極めて有効である。しかしながら、AlGaAs混晶は、Alの組成比が大きいほど酸化(腐食)されやすい性質を有しており、AlAsが最も酸化されやすい。 Thus, AlAs has a thermal resistivity of 1/3 or less compared to Al 0.9 Ga 0.1 As, and is extremely effective for improving the heat dissipation of the element. However, AlGaAs mixed crystals have the property of being easily oxidized (corroded) as the Al composition ratio increases, and AlAs is most easily oxidized.

また、Al0.98Ga0.02Asの熱抵抗率は1.7[K・cm/W]であり、Al0.3Ga0.7Asの熱抵抗率は8.5[K・cm/W]である。すなわち、Al0.98Ga0.02Asの熱抵抗率は、Al0.3Ga0.7Asの熱抵抗率よりも小さい。 The thermal resistivity of Al 0.98 Ga 0.02 As is 1.7 [K · cm / W], and the thermal resistivity of Al 0.3 Ga 0.7 As is 8.5 [K · cm. / W]. That is, the thermal resistivity of Al 0.98 Ga 0.02 As is smaller than that of Al 0.3 Ga 0.7 As.

図14には、従来の面発光レーザ素子(「面発光レーザ素子A」という)における下部半導体DBRの構成が示されている。ここでは、n−AlAs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ペア有している。すなわち、上記第1下部半導体DBR103aと同様な構成の下部半導体DBRが活性層105の近くまで積層されている。この場合は、下部スペーサ層から−Z方向に関して光学的厚さが3λの範囲内では、AlAsが6λ/4を占め、Al0.3Ga0.7Asが6λ/4を占めている。 FIG. 14 shows a configuration of a lower semiconductor DBR in a conventional surface emitting laser element (referred to as “surface emitting laser element A”). Here, there are 40 pairs of a low refractive index layer made of n-AlAs and a high refractive index layer made of n-Al 0.3 Ga 0.7 As. That is, the lower semiconductor DBR having the same configuration as the first lower semiconductor DBR 103 a is stacked up to the vicinity of the active layer 105. In this case, AlAs occupies 6λ / 4 and Al 0.3 Ga 0.7 As occupies 6λ / 4 within an optical thickness of 3λ with respect to the −Z direction from the lower spacer layer.

面発光レーザ素子Aの熱抵抗を計算機シミュレーションによって算出したところ、2942[K/W]であった。   It was 2942 [K / W] when the thermal resistance of the surface emitting laser element A was calculated by computer simulation.

一方、同様にして面発光レーザ素子100の熱抵抗を計算機シミュレーションによって算出したところ、2857[K/W]であった。   On the other hand, when the thermal resistance of the surface emitting laser element 100 was similarly calculated by computer simulation, it was 2857 [K / W].

このように、面発光レーザ素子100は、面発光レーザ素子Aよりも熱抵抗が小さく、面発光レーザ素子Aよりも活性層105の温度上昇を抑制することができる。   Thus, the surface emitting laser element 100 has a smaller thermal resistance than the surface emitting laser element A, and can suppress the temperature increase of the active layer 105 more than the surface emitting laser element A.

面発光レーザ素子100では、活性層105で発生した熱は、第2下部半導体DBR103bの低屈折率層を介して横方向(Z軸に直交する方向)に拡散されると考えられる。   In the surface emitting laser element 100, it is considered that the heat generated in the active layer 105 is diffused in the lateral direction (direction perpendicular to the Z axis) through the low refractive index layer of the second lower semiconductor DBR 103b.

ところで、図15には、第2下部半導体DBR103bの低屈折率層におけるAlの組成比と熱抵抗との関係を計算機シミュレーションによって求めた結果が示されている。この図15から、第2下部半導体DBR103bの低屈折率層におけるAlの組成比が0.97より大きければ、面発光レーザ素子Aよりも面発光レーザ素子の全体の熱抵抗を小さくすることができることがわかる。   By the way, FIG. 15 shows the result of calculating the relationship between the Al composition ratio and the thermal resistance in the low refractive index layer of the second lower semiconductor DBR 103b by computer simulation. From FIG. 15, if the Al composition ratio in the low refractive index layer of the second lower semiconductor DBR 103 b is larger than 0.97, the overall thermal resistance of the surface emitting laser element can be made smaller than that of the surface emitting laser element A. I understand.

図16には、特許文献2に開示されている面発光レーザ素子(「面発光レーザ素子B」という)における下部半導体DBRの構成が示されている。面発光レーザ素子Bでは、活性層105の近くのAlAs層の厚さを厚くしている。すなわち、下部スペーサ層から−Z方向に関して光学的厚さが3λの範囲内では、AlAsが9λ/4を占め、Al0.3Ga0.7Asが3λ/4を占めている。AlAsはAl0.9Ga0.1Asに比べて熱抵抗率が1/3以下である。そこで、下部半導体DBRにおける活性層105に近い部分の熱抵抗は、面発光レーザ素子100よりも小さく、活性層105の温度が上昇するのを抑制することができる。面発光レーザ素子Bは、AlAs層を厚くした構造の素子のために耐腐食性を確保する必要がある。つまり、絶縁膜などにより端面を保護したり、気密性の高いパッケージを用いるなど、十分な対策を講じる必要があり、コストの増加につながる。 FIG. 16 shows the configuration of the lower semiconductor DBR in the surface emitting laser element (referred to as “surface emitting laser element B”) disclosed in Patent Document 2. In the surface emitting laser element B, the thickness of the AlAs layer near the active layer 105 is increased. That is, AlAs occupies 9λ / 4 and Al 0.3 Ga 0.7 As occupies 3λ / 4 within an optical thickness of 3λ with respect to the −Z direction from the lower spacer layer. AlAs has a thermal resistivity of 1/3 or less compared to Al 0.9 Ga 0.1 As. Therefore, the thermal resistance of the portion near the active layer 105 in the lower semiconductor DBR is smaller than that of the surface emitting laser element 100, and the temperature of the active layer 105 can be suppressed from increasing. The surface-emitting laser element B needs to ensure corrosion resistance because of the element having a thick AlAs layer. That is, it is necessary to take sufficient measures such as protecting the end face with an insulating film or the like or using a highly airtight package, which leads to an increase in cost.

しかしながら、AlGaAs混晶は、Alの組成比が大きいほど酸化(腐食)されやすい性質を有しており、AlAsが最も酸化されやすい。   However, AlGaAs mixed crystals have the property of being easily oxidized (corroded) as the Al composition ratio increases, and AlAs is most easily oxidized.

そこで、一例として図17に示されるように、チップ分離用の溝を形成することによって空気中に露出された下部半導体DBR(以下では、便宜上「露出下部半導体DBR」ともいう)に注目した。   Therefore, as shown in FIG. 17 as an example, attention is paid to a lower semiconductor DBR exposed to the air by forming a chip isolation groove (hereinafter also referred to as “exposed lower semiconductor DBR” for convenience).

面発光レーザ素子Bを室温で大気中に1週間放置したときの、露出下部半導体DBRの走査型電子顕微鏡(SEM)像が図18に示されている。このとき、活性層105の近くの厚さが3λ/4のAlAs層(図19参照)に腐食がみられた。   FIG. 18 shows a scanning electron microscope (SEM) image of the exposed lower semiconductor DBR when the surface emitting laser element B is left in the atmosphere at room temperature for one week. At this time, corrosion was observed in the AlAs layer (see FIG. 19) having a thickness of 3λ / 4 near the active layer 105.

また、面発光レーザ素子Bを温度85℃、湿度85%の雰囲気中で耐久性試験を行った。このとき、15時間経過した時点でチップ周辺から約200μmまで腐食が進行していた。そして、300時間経過すると、図20(A)及び図20(B)に示されるように、最も−Z側の厚さが3λ/4のAlAs層よりも+Z側の部分がはがれ落ちていた。このときの平面図が図21(A)に示され、残っている下部半導体DBRのSEM像が図21(B)に示されている。λ/4のAlAs層には腐食はみられない。図21(A)は、図37に示されるように面発光レーザ素子がアレイ状に形成されていた表面を上から撮影したものである。つまり、図12(A)は、図21(B)のAの位置から、+Z側の層はアレイ状に形成された表面を全てに渡って剥がれ落ちてしまっていることを示している。   The surface emitting laser element B was subjected to a durability test in an atmosphere at a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85%. At this time, when 15 hours passed, the corrosion progressed from the periphery of the chip to about 200 μm. Then, after 300 hours, as shown in FIGS. 20A and 20B, the portion on the + Z side was peeled off from the AlAs layer having the thickness of −λ side of 3λ / 4 as shown in FIGS. A plan view at this time is shown in FIG. 21A, and an SEM image of the remaining lower semiconductor DBR is shown in FIG. No corrosion is observed in the λ / 4 AlAs layer. FIG. 21A is a top view of the surface on which the surface emitting laser elements are formed in an array as shown in FIG. That is, FIG. 12A shows that the layer on the + Z side has peeled off the entire surface formed in an array from the position A in FIG. 21B.

このように、面発光レーザ素子Bでは、下部半導体DBRの端面が空気中に露出するため、AlAs層の厚さが厚いほど空気に触れる面積が増え、より腐食されやすくなる(図22参照)。そこで、面発光レーザ素子Bは、時間の経過とともにAlAs層の自然酸化による腐食が進行する。この腐食が進行すると、酸化によるAlAs層の体積膨張により、部分的な膜はがれを生じ、更に腐食が進行する。その結果、AlAsが酸化して絶縁体のAl腐食した部分では電気が通らなくなり下部半導体DBRが高抵抗化したり、素子自体が破壊されるおそれがある。すなわち、面発光レーザ素子Bは、素子寿命が短い。 Thus, in the surface emitting laser element B, since the end surface of the lower semiconductor DBR is exposed to the air, the thicker the AlAs layer, the more the area that comes into contact with the air, and the more easily corroded (see FIG. 22). Therefore, in the surface emitting laser element B, corrosion due to natural oxidation of the AlAs layer proceeds with time. When this corrosion progresses, partial film peeling occurs due to the volume expansion of the AlAs layer due to oxidation, and the corrosion further progresses. As a result, the AlAs is oxidized and the Al 2 O 3 corroded portion of the insulator cannot conduct electricity, so that the lower semiconductor DBR may have a high resistance or the element itself may be destroyed. That is, the surface emitting laser element B has a short element life.

次に、面発光レーザ素子100の耐久性試験を行った。ここでは、一例として図23に示されるように、チップ分離用溝を注目領域としている。そして、試験前、20時間経過後、60時間経過後、2500時間経過後の注目領域が、図24に示されている。これによると、20時間経過後に部分的な腐食が見られ(黒く変色した部分が図18に示したような腐食が生じている)、60時間経過後には腐食の進行がほぼ停止し、2500時間経過後もさほど腐食が大きくなっていない。このときチップ周辺から50μm程度腐食していた。   Next, a durability test of the surface emitting laser element 100 was performed. Here, as an example, as shown in FIG. 23, a chip separation groove is used as a region of interest. FIG. 24 shows a region of interest before the test, after 20 hours, after 60 hours, and after 2500 hours. According to this, partial corrosion was observed after 20 hours (corrosion as shown in FIG. 18 occurred in the portion discolored in black), and the progress of corrosion almost stopped after 60 hours, and 2500 hours Even after the lapse of time, the corrosion is not so great. At this time, about 50 μm was corroded from the periphery of the chip.

面発光レーザ素子100では、活性層105の近くの厚い層は、AlAs層ではなく、Al0.98Ga0.02As層である。Al0.98Ga0.02Asは、Gaを含んでいるため、AlAsよりも酸化されにくく、面発光レーザ素子100は、面発光レーザ素子Bよりも耐腐食性が高い(図25参照)。 In the surface emitting laser element 100, the thick layer near the active layer 105 is not an AlAs layer but an Al 0.98 Ga 0.02 As layer. Since Al 0.98 Ga 0.02 As contains Ga, it is less oxidized than AlAs, and the surface-emitting laser element 100 has higher corrosion resistance than the surface-emitting laser element B (see FIG. 25).

ところで、面発光レーザ素子Aの耐久性試験の結果が図26に示されている。これによると、2500時間経過後もほとんど腐食されていなかった。つまり、面発光レーザ素子Aでは、AlAs層がλ/4の厚さで腐食がし難いことが見て取れる。他方、放熱性をより向上させるためにはAlAs層の厚さを大きくしたいが、腐食しやすい。   Incidentally, the result of the durability test of the surface emitting laser element A is shown in FIG. According to this, it was hardly corroded even after 2500 hours. That is, in the surface emitting laser element A, it can be seen that the AlAs layer has a thickness of λ / 4 and is hardly corroded. On the other hand, in order to further improve the heat dissipation, it is desirable to increase the thickness of the AlAs layer, but it tends to corrode.

面発光レーザ素子100は、耐久性試験では、チップ周辺部に部分的な腐食が見られるが、腐食はチップ周辺部にとどまり、発光部には達していない。すなわち、面発光レーザ素子100は、放熱性と耐腐食性とを両立することができる。   In the surface emitting laser element 100, in the durability test, partial corrosion is observed at the chip peripheral portion, but the corrosion stays at the chip peripheral portion and does not reach the light emitting portion. That is, the surface emitting laser element 100 can achieve both heat dissipation and corrosion resistance.

そして、面発光レーザ素子100は、放熱性に優れているため結晶の劣化速度が緩やかであることに加え、素子の耐腐食性(耐湿性)に優れていることから、長期信頼性(素子寿命)が改善されている。これにより光源の再利用が可能となる。   The surface emitting laser element 100 is excellent in heat dissipation, so that the deterioration rate of the crystal is slow and the corrosion resistance (humidity resistance) of the element is excellent. ) Has been improved. As a result, the light source can be reused.

以上説明したように、本実施形態に係る面発光レーザ素子100によると、基板101上に、下部半導体DBR103、活性層105を含む共振器構造体、被選択酸化層108を有する上部半導体DBR107などが積層されている。   As described above, according to the surface emitting laser element 100 according to the present embodiment, the lower semiconductor DBR 103, the resonator structure including the active layer 105, the upper semiconductor DBR 107 including the selective oxidation layer 108, and the like are provided on the substrate 101. Are stacked.

そして、下部半導体DBR103は、第1下部半導体DBR103aと第2下部半導体DBR103bから構成され、共振器構造体に近い第2下部半導体DBR103bは、n−Al0.98Ga0.02As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3ペア有している。そして、第2下部半導体DBR103bでは、高屈折率層は、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設定され、低屈折率層は、隣接する組成傾斜層の1/2を含んで、3λ/4の光学的厚さとなるように設定されている。 The lower semiconductor DBR 103 includes a first lower semiconductor DBR 103a and a second lower semiconductor DBR 103b, and the second lower semiconductor DBR 103b close to the resonator structure has a low refraction made of n-Al 0.98 Ga 0.02 As. Three pairs of a refractive index layer and a high refractive index layer made of n-Al 0.3 Ga 0.7 As are provided. In the second lower semiconductor DBR 103b, the high refractive index layer is set to have an optical thickness of λ / 4, including 1/2 of the adjacent composition gradient layer, and the low refractive index layer is adjacent. Including 1/2 of the composition gradient layer, the optical thickness is set to 3λ / 4.

第2下部半導体DBR103bの低屈折率層は、第1下部半導体DBR103aの低屈折率層であるn−AlAsと高屈折率層であるn−Al0.3Ga0.7Asとの間の熱抵抗率を有している。第2下部半導体DBR103bの低屈折率層は、厚くする必要があるため、第1下部半導体DBRの低屈折率層よりもAl組成を小さくする必要がある。従って、第2下部半導体DBR103bの低屈折率層は、第1下部半導体DBR103aの低屈折率層であるn−AlAsと高屈折率層であるn−Al0.3Ga0.7Asとの間の熱抵抗率を有する。 The low refractive index layer of the second lower semiconductor DBR 103b is a heat between n-AlAs, which is the low refractive index layer of the first lower semiconductor DBR 103a, and n-Al 0.3 Ga 0.7 As, which is the high refractive index layer. Has resistivity. Since the low refractive index layer of the second lower semiconductor DBR 103b needs to be thick, the Al composition needs to be smaller than that of the low refractive index layer of the first lower semiconductor DBR. Therefore, the low refractive index layer of the second lower semiconductor DBR 103b is between n-AlAs, which is the low refractive index layer of the first lower semiconductor DBR 103a, and n-Al 0.3 Ga 0.7 As, which is the high refractive index layer. Having a thermal resistivity of

この場合は、高い放熱性と高い耐腐食性を両立させることができる。そこで、高コスト化を招くことなく、放熱性及び耐腐食性に優れた面発光レーザ素子を実現することができる。   In this case, both high heat dissipation and high corrosion resistance can be achieved. Therefore, a surface emitting laser element excellent in heat dissipation and corrosion resistance can be realized without increasing the cost.

また、下部半導体DBR103の各層は、その光学的厚さがλ/4の奇数倍となっているため、ブラッグ多重反射の位相条件を満たすことができる。そこで、第2下部半導体DBR103bは、反射鏡としての反射率を維持しつつ、素子の熱抵抗を低減させることができる。   Further, each layer of the lower semiconductor DBR 103 has an optical thickness that is an odd multiple of λ / 4, and therefore can satisfy the phase condition of Bragg multiple reflection. Therefore, the second lower semiconductor DBR 103b can reduce the thermal resistance of the element while maintaining the reflectance as a reflecting mirror.

また、各スペーサ層にAlGaInP混晶である(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pを用いている。この場合は、メサを形成する際のエッチング工程において、エッチングを下部スペーサ層104中で精度良く停止させることができる。そこで、第2下部半導体DBR103bの端面がメサの側面(側壁)に露出されるのを防止することができる。すなわち、被選択酸化層108を酸化させる際に、第2下部半導体DBR103bが同時に酸化されるのを防止することができる。これにより、製造歩留まりが向上し、コストを下げることができる。 Also, using a AlGaInP mixed crystal (Al 0.1 Ga 0.9) 0.5 In 0.5 P each spacer layer. In this case, the etching can be accurately stopped in the lower spacer layer 104 in the etching process when forming the mesa. Therefore, it is possible to prevent the end surface of the second lower semiconductor DBR 103b from being exposed to the side surface (side wall) of the mesa. That is, when the selective oxidation layer 108 is oxidized, the second lower semiconductor DBR 103b can be prevented from being oxidized simultaneously. Thereby, the manufacturing yield can be improved and the cost can be reduced.

なお、各スペーサ層がいずれもAlGaInP混晶である必要はない。発振波長が長波長になると、スペーサ層に用いることができるAlGaAsにおけるAl組成比が小さくなり、熱抵抗が小さくなる。そこで、AlGaAsの熱抵抗率がAlGaInP混晶よりも小さい場合は、下部スペーサ層104を該AlGaAsとしても良い。   Each spacer layer need not be an AlGaInP mixed crystal. When the oscillation wavelength becomes longer, the Al composition ratio in AlGaAs that can be used for the spacer layer becomes smaller and the thermal resistance becomes smaller. Therefore, when the thermal resistivity of AlGaAs is smaller than that of the AlGaInP mixed crystal, the lower spacer layer 104 may be made of AlGaAs.

本実施形態に係る光走査装置1010によると、光源14が面発光レーザ素子100を有している。そこで、高コスト化を招くことなく、安定した光走査を行うことが可能である。   According to the optical scanning device 1010 according to the present embodiment, the light source 14 includes the surface emitting laser element 100. Therefore, stable optical scanning can be performed without increasing the cost.

また、本実施形態に係るレーザプリンタ1000によると、光走査装置1010を備えているため、その結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することが可能である。   In addition, the laser printer 1000 according to the present embodiment includes the optical scanning device 1010. As a result, it is possible to form a high-quality image without increasing the cost.

次に、面発光レーザ素子100の変形例を説明する。各変形例は、第2下部半導体DBR103bの構成が異なる点に特徴を有している。なお、以下においては、面発光レーザ素子100との相違点を中心に説明するとともに、前述した面発光レーザ素子100と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。   Next, a modification of the surface emitting laser element 100 will be described. Each modification is characterized in that the configuration of the second lower semiconductor DBR 103b is different. In the following, differences from the surface-emitting laser element 100 will be mainly described, and the same or equivalent components as those of the surface-emitting laser element 100 described above will be denoted by the same reference numerals, and the description will be simplified or Shall be omitted.

《変形例1》
変形例1の面発光レーザ素子(面発光レーザ素子100という)では、図27に示されるように、第2下部半導体DBR103bにおける最も+Z側の低屈折率層のみが、その光学的厚さが5λ/4である。この場合であっても、放熱性及び耐腐食性を向上させることができる。Al0.98Ga0.02AsはAl0.3Ga0.7Asより熱抵抗率が小さいので、3λ/4が3ペアよりも、いちばん+Z側の層を5λ/4にするとより素子の熱抵抗が小さくなる。また、Al0.98Ga0.02Asは、AlAsよりは酸化されにくいのでAlAsよりは耐腐食性が向上する。
<< Modification 1 >>
In the surface-emitting laser device of Variation 1 (referred to surface-emitting laser element 100 1), as shown in FIG. 27, only the most + Z side of the lower refractive layers in the second lower semiconductor DBR103b is, its optical thickness 5λ / 4. Even in this case, heat dissipation and corrosion resistance can be improved. Since Al 0.98 Ga 0.02 As has a lower thermal resistivity than Al 0.3 Ga 0.7 As, 3λ / 4 is more than 3 pairs. Thermal resistance is reduced. Moreover, since Al 0.98 Ga 0.02 As is less oxidized than AlAs, it has better corrosion resistance than AlAs.

《変形例2》
変形例2の面発光レーザ素子(面発光レーザ素子100という)では、図28に示されるように、第2下部半導体DBR103bが、下部スペーサ層104側に、それぞれ光学的厚さがλ/4の、n−AlGaAsからなる低屈折率層とn−Al0.3Ga0.7Asからなる高屈折率層を更に1ペア有している。この場合であっても、放熱性及び耐腐食性を向上させることができる。
<< Modification 2 >>
In the surface-emitting laser device of Variation 2 (referred to surface-emitting laser element 100 2), as shown in FIG. 28, the second lower semiconductor DBR103b is, the lower spacer layer 104 side, the optical thickness each lambda / 4 1 pair of a low refractive index layer made of n-AlGaAs and a high refractive index layer made of n-Al 0.3 Ga 0.7 As. Even in this case, heat dissipation and corrosion resistance can be improved.

《変形例3》
変形例3の面発光レーザ素子(面発光レーザ素子100という)では、図29に示されるように、第2下部半導体DBR103bの各低屈折率層は、光学的厚さが3λ/4であり、3層構造を有している。該3層構造は、第1層がn−AlAsからなる層であり、第2層がAl0.9Ga0.1Asからなる層であり、第3層がn−AlAsからなる層である。3層構造における各層の光学的厚さはλ/4である。
<< Modification 3 >>
In the surface-emitting laser device of Variation 3 (referred to surface-emission laser device 100 3), as shown in FIG. 29, the low refractive index layer of the second lower semiconductor DBR103b is optical thickness be 3 [lambda] / 4 It has a three-layer structure. In the three-layer structure, the first layer is a layer made of n-AlAs, the second layer is a layer made of Al 0.9 Ga 0.1 As, and the third layer is a layer made of n-AlAs. . The optical thickness of each layer in the three-layer structure is λ / 4.

前記面発光レーザ素子Bと比較すると、活性層に近い3ペアにおける低屈折率層の光学的厚さが3λ/4であることは同じであるが、該低屈折率層が、面発光レーザ素子Bではn−AlAsの単層であるのに対し、面発光レーザ素子100では3層構造であり、n−Al0.9Ga0.1Asがn−AlAsに挟まれている。 Compared with the surface-emitting laser element B, the optical thickness of the low-refractive index layers in the three pairs close to the active layer is the same as that of 3λ / 4. while a single layer of n-AlAs in B, and the surface-emitting laser element 100 3, 3-layer structure, n-Al 0.9 Ga 0.1 as is sandwiched n-AlAs.

Al0.9Ga0.1Asは、Gaを含んでいることから、n−AlAsよりも酸化されにくい。また、面発光レーザ素子100では、AlAs層の光学的厚さがλ/4であるため、AlAs層における露出部分の面積が小さく、腐食されにくくなっている(図30参照)。 Since Al 0.9 Ga 0.1 As contains Ga, it is less likely to be oxidized than n-AlAs. Further, in the surface emitting laser element 100 3, since the optical thickness of the AlAs layer is lambda / 4, a small area of the exposed portion in the AlAs layer, it is less likely to be corroded (see FIG. 30).

また、面発光レーザ素子100の熱抵抗を計算機シミュレーションによって算出したところ、2794[K/W]であり、面発光レーザ素子100よりも小さかった(図31参照)。 In addition, calculation of the thermal resistance of the surface emitting laser element 100 3 by computer simulation, a 2794 [K / W], was less than the surface-emitting laser element 100 (see FIG. 31).

ところで、図32には、上記3層構造の第2層におけるAlの組成比と熱抵抗との関係を計算機シミュレーションによって求めた結果が示されている。この図32から、上記3層構造の第2層におけるAlの組成比が0.54より大きければ、面発光レーザ素子Aよりも面発光レーザ素子の全体の熱抵抗を小さくすることができる。   Incidentally, FIG. 32 shows the result of calculating the relationship between the Al composition ratio and the thermal resistance in the second layer having the three-layer structure by computer simulation. From FIG. 32, if the Al composition ratio in the second layer having the three-layer structure is larger than 0.54, the overall thermal resistance of the surface emitting laser element can be made smaller than that of the surface emitting laser element A.

《変形例4》
変形例4の面発光レーザ素子(面発光レーザ素子100という)では、図33に示されるように、第2下部半導体DBR103bの3ペアのうち、−Z側の2ペアの低屈折率層は、3層構造で光学的厚さが3λ/4であり、最も+Z側の低屈折率層は、5層構造で光学的厚さが5λ/4である。
<< Modification 4 >>
In the surface-emitting laser device of Variation 4 (referred to surface-emitting laser element 100 4), as shown in FIG. 33, among the three pairs of the second lower semiconductor DBR103b, low refractive index layer of two pairs of -Z side The three-layer structure has an optical thickness of 3λ / 4, and the lowest refractive index layer on the most + Z side has a five-layer structure and an optical thickness of 5λ / 4.

3層構造の低屈折率層は、第1層がn−AlAsからなる層であり、第2層がAl0.9Ga0.1Asからなる層であり、第3層がn−AlAsからなる層である。3層構造における各層の光学的厚さはλ/4である。 The low refractive index layer having a three-layer structure is a layer in which the first layer is made of n-AlAs, the second layer is a layer made of Al 0.9 Ga 0.1 As, and the third layer is made of n-AlAs. It is a layer. The optical thickness of each layer in the three-layer structure is λ / 4.

5層構造の低屈折率層は、第1層がn−AlAsからなる層であり、第2層がAl0.9Ga0.1Asからなる層であり、第3層がn−AlAsからなる層であり、第4層がAl0.9Ga0.1Asからなる層であり、第5層がn−AlAsからなる層である。5層構造における各層の光学的厚さはλ/4である。 The low refractive index layer having a five-layer structure includes a first layer made of n-AlAs, a second layer made of Al 0.9 Ga 0.1 As, and a third layer made of n-AlAs. The fourth layer is a layer made of Al 0.9 Ga 0.1 As, and the fifth layer is a layer made of n-AlAs. The optical thickness of each layer in the five-layer structure is λ / 4.

《変形例5》
変形例5の面発光レーザ素子(面発光レーザ素子100という)では、図34に示されるように、第2下部半導体DBR103bの各低屈折率層は、光学的厚さが3λ/4であり、5層構造を有している。該5層構造は、第1層がn−AlAsからなる層であり、第2層がAl0.9Ga0.1Asからなる層であり、第3層がn−AlAsからなる層であり、第4層がAl0.9Ga0.1Asからなる層であり、第5層がn−AlAsからなる層である。5層構造における各層の光学的厚さは同じである。
<< Modification 5 >>
In the surface-emitting laser device of Variation 5 (referred to the surface emitting laser element 100 5), as shown in FIG. 34, the low refractive index layer of the second lower semiconductor DBR103b is optical thickness be 3 [lambda] / 4 It has a five-layer structure. In the five-layer structure, the first layer is a layer made of n-AlAs, the second layer is a layer made of Al 0.9 Ga 0.1 As, and the third layer is a layer made of n-AlAs. The fourth layer is a layer made of Al 0.9 Ga 0.1 As, and the fifth layer is a layer made of n-AlAs. The optical thickness of each layer in the five-layer structure is the same.

《変形例6》
変形例6の面発光レーザ素子(面発光レーザ素子100という)では、図35に示されるように、第2下部半導体DBR103bの各低屈折率層は、光学的厚さが3λ/4であり、5層構造を有している。該5層構造は、第1層がn−AlAsからなる層であり、第2層がAl0.7Ga0.3Asからなる層であり、第3層がAl0.9Ga0.1Asからなる層であり、第4層がAl0.7Ga0.3Asからなる層であり、第5層がn−AlAsからなる層である。第2層及び第4層は、約20nmの厚さである。また、第1層及び第5層は、光学的厚さがλ/4である。第2層と第3層とを合わせた光学的厚さは、λ/4である。第2層と第3層と第4層とを合わせた光学的厚さは、λ/4である。
<< Modification 6 >>
In the surface-emitting laser device of Variation 6 (referred to surface-emission laser device 100 6), as shown in FIG. 35, the low refractive index layer of the second lower semiconductor DBR103b is optical thickness be 3 [lambda] / 4 It has a five-layer structure. In the five-layer structure, the first layer is a layer made of n-AlAs, the second layer is a layer made of Al 0.7 Ga 0.3 As, and the third layer is Al 0.9 Ga 0.1. The layer is made of As, the fourth layer is a layer made of Al 0.7 Ga 0.3 As, and the fifth layer is a layer made of n-AlAs. The second and fourth layers are about 20 nm thick. The first layer and the fifth layer have an optical thickness of λ / 4. The combined optical thickness of the second layer and the third layer is λ / 4. The combined optical thickness of the second layer, the third layer, and the fourth layer is λ / 4.

Al0.7Ga0.3Asは、Al0.9Ga0.3AsよりもAl組成比が小さいので、より酸化されにくい。また、面発光レーザ素子100よりも、Al0.9Ga0.1Asからなる層の膜厚が小さく、その露出面積が小さくなり、より腐食されにくくなっている(図36参照)。また、Al0.7Ga0.3Asは、AlAsよりも格段に酸化されにくいので、酸化による体積膨張に起因する膜はがれが抑制され、腐食が進行しにくくなっている。 Since Al 0.7 Ga 0.3 As has a smaller Al composition ratio than Al 0.9 Ga 0.3 As, it is less likely to be oxidized. Also, from the surface emitting laser element 100 4, Al 0.9 Ga 0.1 consisting As the thickness of the layer is small, the exposed area becomes smaller, which is difficult to be more corrosion (see FIG. 36). Further, Al 0.7 Ga 0.3 As is much less likely to be oxidized than AlAs, so that film peeling due to volume expansion due to oxidation is suppressed, and corrosion does not easily proceed.

なお、上記3層構造及び5層構造におけるAl0.9Ga0.1As、Al0.7Ga0.3Asは一例であり、これに限定されるものではない。また、膜厚も一例であり、これに限定されるものではない。要求される耐腐食性に応じて、適切なAlの組成比、適切な膜厚を設定することができる。 Incidentally, Al 0.9 Ga 0.1 As, Al 0.7 Ga 0.3 As in the above three-layer structure and a five-layer structure is an example, but is not limited thereto. The film thickness is also an example, and the present invention is not limited to this. An appropriate composition ratio of Al and an appropriate film thickness can be set according to the required corrosion resistance.

なお、上記実施形態において、光源14は、前記面発光レーザ素子100に代えて、一例として図37に示される面発光レーザアレイ100Mを有しても良い。   In the above embodiment, the light source 14 may include a surface emitting laser array 100M shown in FIG. 37 as an example instead of the surface emitting laser element 100.

この面発光レーザアレイ100Mは、2次元的に配列された複数(ここでは21個)の発光部が同一基板上に形成されている。ここでは、図37におけるX軸方向は主走査対応方向であり、Y軸方向は副走査対応方向である。複数の発光部は、すべての発光部をY軸方向に伸びる仮想線上に正射影したときに発光部間隔が等間隔d2となるように配置されている。なお、本明細書では、発光部間隔とは2つの発光部の中心間距離をいう。また、発光部の数は21個に限定されるものではない。   In the surface emitting laser array 100M, a plurality of (21 in this case) light emitting portions arranged in a two-dimensional manner are formed on the same substrate. Here, the X-axis direction in FIG. 37 is a main-scanning corresponding direction, and the Y-axis direction is a sub-scanning corresponding direction. The plurality of light emitting units are arranged such that the intervals between the light emitting units are equal to d2 when all the light emitting units are orthogonally projected onto a virtual line extending in the Y-axis direction. In the present specification, the interval between the light emitting units means the distance between the centers of the two light emitting units. Further, the number of light emitting units is not limited to 21.

各発光部は、図37のA−A断面図である図38に示されるように、前述した面発光レーザ素子100と同様な構造を有している。そして、この面発光レーザアレイ100Mは、前述した面発光レーザ素子100と同様な方法で製造することができる。そこで、面発光レーザアレイ100Mは、高い放熱性と高い耐腐食性を両立させることができる。すなわち、放熱性及び耐腐食性に優れた面発光レーザアレイを実現することができる。   Each light emitting section has the same structure as that of the surface emitting laser element 100 described above, as shown in FIG. The surface emitting laser array 100M can be manufactured by the same method as the surface emitting laser element 100 described above. Therefore, the surface emitting laser array 100M can achieve both high heat dissipation and high corrosion resistance. That is, it is possible to realize a surface emitting laser array excellent in heat dissipation and corrosion resistance.

そして、各発光部は放熱特性が改善された構造であることから、発光部間の熱干渉が抑えられ、複数の発光部がより近接した(高密度)アレイとすることが可能である。   And since each light emission part is the structure where the heat dissipation characteristic was improved, the thermal interference between light emission parts is suppressed, and it can be set as the (dense) array where the several light emission parts were closer.

また、面発光レーザアレイ100Mは、通常の半導体プロセスで形成されるので、複数の発光部の位置精度が高い。さらに、メサ形成時の制御性が改善されているので低コスト化を図ることができる。   Further, since the surface emitting laser array 100M is formed by a normal semiconductor process, the positional accuracy of the plurality of light emitting units is high. Furthermore, since the controllability at the time of mesa formation is improved, the cost can be reduced.

また、面発光レーザアレイ100Mでは、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d2であるので、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。   Further, in the surface emitting laser array 100M, since the intervals between the light emitting portions when the respective light emitting portions are orthogonally projected onto the virtual line extending in the sub-scanning corresponding direction are equal intervals d2, the photosensitive drum 1030 is adjusted by adjusting the lighting timing. In the above, it can be considered that the configuration is the same as the case where the light emitting units are arranged at equal intervals in the sub-scanning direction.

そして、例えば、上記間隔d2を2.65μm、光走査装置1010の光学系の倍率を2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、副走査対応方向のピッチd1を狭くして間隔d2を更に小さくするアレイ配置としたり、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。なお、主走査方向の書き込み間隔は、発光部の点灯のタイミングで容易に制御できる。   For example, if the distance d2 is 2.65 μm and the magnification of the optical system of the optical scanning device 1010 is doubled, high-density writing of 4800 dpi (dots / inch) can be performed. Of course, higher density can be achieved by increasing the number of light emitting sections in the main scanning corresponding direction, or by arranging the array in which the pitch d1 in the sub scanning corresponding direction is narrowed to further reduce the interval d2, or by reducing the magnification of the optical system. And higher quality printing becomes possible. Note that the writing interval in the main scanning direction can be easily controlled by the lighting timing of the light emitting unit.

また、高出力での動作が可能な面発光レーザ素子100が、同一基板上に多数集積されているため、同時にマルチビームでの書き込みが容易となり、書き込み速度が格段に向上し、レーザプリンタ1000では書き込みドット密度が上昇しても印刷速度を落とすことなく印刷することができる。また、同じ書き込みドット密度の場合には印刷速度を更に速くすることができる。   In addition, since a large number of surface emitting laser elements 100 capable of operating at high output are integrated on the same substrate, simultaneous multi-beam writing is facilitated, and the writing speed is greatly improved. Even if the writing dot density increases, printing can be performed without reducing the printing speed. Further, when the writing dot density is the same, the printing speed can be further increased.

また、面発光レーザアレイ100Mを情報通信機器に応用した場合、同時に多数のビームによるデータ伝送が可能となるので通信速度の高速化を図ることができる。更に、面発光レーザアレイ100Mは、高出力であることから低消費電力で動作し、特に機器の中に組み込んで利用した場合、温度上昇を抑制することができる。   Further, when the surface emitting laser array 100M is applied to an information communication device, data transmission by a large number of beams can be performed at the same time, so that the communication speed can be increased. Furthermore, the surface emitting laser array 100M operates with low power consumption because of its high output, and can suppress an increase in temperature particularly when incorporated in a device.

また、上記実施形態において、前記面発光レーザ素子100に代えて、面発光レーザ素子100と同様にして製造され、面発光レーザ素子100と同様の発光部が1次元配列された面発光レーザアレイを用いても良い。   Further, in the above embodiment, instead of the surface emitting laser element 100, a surface emitting laser array manufactured in the same manner as the surface emitting laser element 100 and in which the light emitting portions similar to the surface emitting laser element 100 are arranged one-dimensionally is used. It may be used.

また、上記実施形態では、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。感光体の特性に応じて、発光部の発振波長を変更しても良い。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the oscillation wavelength of a light emission part was a 780 nm band, it is not limited to this. The oscillation wavelength of the light emitting unit may be changed according to the characteristics of the photoreceptor.

また、上記面発光レーザ素子100及び面発光レーザアレイ100Mは、画像形成装置以外の用途にも用いることができる。その場合には、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良い。この場合に、活性層を構成する半導体材料は、発振波長に応じた混晶半導体材料を用いることができる。例えば、650nm帯ではAlGaInP系混晶半導体材料、980nm帯ではInGaAs系混晶半導体材料、1.3μm帯及び1.5μm帯ではGaInNAs(Sb)系混晶半導体材料を用いることができる。   The surface-emitting laser element 100 and the surface-emitting laser array 100M can be used for applications other than the image forming apparatus. In that 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, and a 1.5 μm band depending on the application. In this case, a mixed crystal semiconductor material corresponding to the oscillation wavelength can be used as the semiconductor material constituting the active layer. For example, an AlGaInP mixed crystal semiconductor material can be used in the 650 nm band, an InGaAs mixed crystal semiconductor material can be used in the 980 nm band, and a GaInNAs (Sb) mixed crystal semiconductor material can be used in the 1.3 μm band and the 1.5 μm band.

また、上記実施形態では、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 laser printer 1000 is described as the image forming apparatus. However, the present invention is not limited to this.

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良い。   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良い。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 optical scanning device 1010 is also suitable for an image forming apparatus that forms a printing plate by directly forming an image on a printing plate material by laser ablation.

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良い。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良い。   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. So-called color rewritable paper provided on the body may be used.

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 that of the above 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良い。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 the 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.

また、一例として図39に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ2000であっても良い。   As an example, as shown in FIG. 39, a color printer 2000 including a plurality of photosensitive drums may be used.

このカラープリンタ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。   The color printer 2000 is a tandem multicolor printer that forms a full-color image by superimposing four colors (black, cyan, magenta, and yellow), and is a black station (photosensitive drum K1, charging device K2). , Developing device K4, cleaning unit K5, and transfer device K6), cyan station (photosensitive drum C1, charging device C2, developing device C4, cleaning unit C5, and transfer device C6), and magenta station ( The photosensitive drum M1, the charging device M2, the developing device M4, the cleaning unit M5, and the transfer device M6), and the yellow station (the photosensitive drum Y1, the charging device Y2, the developing device Y4, the cleaning unit Y5, and the transfer device Y6). ), Optical scanning device 2010, and transfer belt 2 80, and a fixing unit 2030.

各感光体ドラムは、図39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 photosensitive drum rotates in the direction of the arrow in FIG. 39, and a charging device, a developing device, a transfer device, and a cleaning unit are arranged around each photosensitive drum along the rotational 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 optical scanning device 2010, and a latent image is formed on each photoconductive drum. Then, a toner image is formed on the surface of each photosensitive drum by a corresponding developing device. Further, the toner image of each color is transferred onto the recording paper on the transfer belt 2080 by the corresponding transfer device, and finally the image is fixed on the recording paper by the fixing unit 2030.

光走査装置2010は、前記面発光レーザ素子100と同様にして製造された面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイのいずれかを含む光源を、色毎に有している。そこで、上記光走査装置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、上記レーザプリンタ1000と同様の効果を得ることができる。   The optical scanning device 2010 has a light source for each color including either a surface emitting laser element or a surface emitting laser array manufactured in the same manner as the surface emitting laser element 100. Therefore, the same effect as that of the optical scanning device 1010 can be obtained. In addition, since the color printer 2000 includes the optical scanning device 2010, the same effect as the laser printer 1000 can be obtained.

ところで、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、光走査装置2010の各光源が前記面発光レーザアレイ100Mと同様な面発光レーザアレイを有していると、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。   By the way, in the color printer 2000, color misregistration may occur due to manufacturing error or position error of each component. Even in such a case, if each light source of the optical scanning device 2010 has a surface emitting laser array similar to the surface emitting laser array 100M, color misregistration is reduced by selecting a light emitting unit to be lit. can do.

以上説明したように、本発明の面発光レーザ素子によれば、高コスト化を招くことなく、放熱性及び耐腐食性を向上させるのに適している。また、本発明の光走査装置によれば、高コスト化を招くことなく、安定した光走査を行うのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成するのに適している。   As described above, the surface emitting laser element according to the present invention is suitable for improving heat dissipation and corrosion resistance without incurring high costs. Further, the optical scanning device of the present invention is suitable for performing stable optical scanning without causing an increase in cost. The image forming apparatus of the present invention is suitable for forming a high-quality image without incurring an increase in cost.

11a…偏向器側走査レンズ(走査光学系の一部)、11b…像面側走査レンズ(走査光学系の一部)、13…ポリゴンミラー(光偏向器)、14…光源、100…面発光レーザ素子、100M…面発光レーザアレイ、101…基板、103…下部半導体DBR(下部半導体多層膜反射鏡)、103a…第1下部半導体DBR(第1下部半導体多層膜反射鏡)、103b…第2下部半導体DBR(第2下部半導体多層膜反射鏡)、104…下部スペーサ層(スペーサ層)、105…活性層、106…上部スペーサ層、107…上部半導体DBR(上部半導体多層膜反射鏡)、1000…レーザプリンタ、1010…光走査装置、1030…感光体ドラム(像担持体)、2000…カラープリンタ(画像形成装置)、2010…光走査装置、K1,C1,M1,Y1…感光体ドラム(像担持体)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11a ... Deflector side scanning lens (a part of scanning optical system), 11b ... Image surface side scanning lens (a part of scanning optical system), 13 ... Polygon mirror (light deflector), 14 ... Light source, 100 ... Surface light emission Laser element, 100M... Surface emitting laser array, 101... Substrate, 103... Lower semiconductor DBR (lower semiconductor multilayer reflector), 103a... First lower semiconductor DBR (first lower semiconductor multilayer reflector), 103b. Lower semiconductor DBR (second lower semiconductor multilayer reflector), 104 ... lower spacer layer (spacer layer), 105 ... active layer, 106 ... upper spacer layer, 107 ... upper semiconductor DBR (upper semiconductor multilayer reflector), 1000 ... Laser printer, 1010 ... Optical scanning device, 1030 ... Photosensitive drum (image carrier), 2000 ... Color printer (image forming apparatus), 2010 ... Optical scanning device, K , C1, M1, Y1 ... photosensitive drum (image bearing member).

特開2002−164621号公報JP 2002-164621 A 特開2005−354061号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-354061

Claims (15)

活性層を含む共振器構造体、及び該共振器構造体を挟んで設けられた上部半導体多層膜反射鏡と下部半導体多層膜反射鏡を含む複数の半導体層が基板上に積層された面発光レーザ素子において、
前記下部半導体多層膜反射鏡は、前記基板側に形成された第1下部半導体多層膜反射鏡と、前記共振器構造体側に形成された第2下部半導体多層膜反射鏡とを含み
前記第1下部半導体多層膜反射鏡の低屈折率層は、Al Ga 1−x As(0<x≦1)半導体層を含み、
前記第2下部半導体多層膜反射鏡の少なくとも一部の低屈折率層は、光学的厚さが「発振波長/4」よりも大きく、熱抵抗率が前記第1下部半導体多層膜反射鏡の高屈折率層と低屈折率層との間の値を有するAl Ga 1−y As(0≦y<x)半導体層を含むことを特徴とする面発光レーザ素子。
Resonator structure including an active layer, and surface emitting laser in which a plurality of semiconductor layers including an upper semiconductor multilayer reflector and a lower semiconductor multilayer reflector provided between the resonator structures are stacked on a substrate In the element
The lower semiconductor multilayer reflection mirror includes a first lower semiconductor multilayer reflector formed on the substrate side and a second lower semiconductor multilayer reflector formed on the resonator structure side,
The low refractive index layer of the first lower semiconductor multilayer mirror includes an Al x Ga 1-x As (0 <x ≦ 1) semiconductor layer,
At least a part of the low refractive index layer of the second lower semiconductor multilayer reflector has an optical thickness larger than “oscillation wavelength / 4” and a thermal resistivity higher than that of the first lower semiconductor multilayer reflector. A surface emitting laser element comprising an Al y Ga 1-y As (0 ≦ y <x) semiconductor layer having a value between a refractive index layer and a low refractive index layer.
前記第2下部半導体多層膜反射鏡の低屈折率層の光学的厚さは、「発振波長/4」よりも大きく、「発振波長/4」の奇数倍であることを特徴とする請求項1に記載の面発光レーザ素子。   2. The optical thickness of the low refractive index layer of the second lower semiconductor multilayer mirror is larger than “oscillation wavelength / 4” and is an odd multiple of “oscillation wavelength / 4”. The surface emitting laser element according to 1. 前記共振器構造体は、前記活性層を挟んで設けられ、少なくとも一方がAlGaInP混晶及びGaInP混晶のいずれかからなる2つのスペーサ層を含み、
前記第1下部半導体多層膜反射鏡の低屈折率層は、AlAsからなることを特徴とする請求項1又は2に記載の面発光レーザ素子。
The resonator structure includes two spacer layers provided with the active layer interposed therebetween, at least one of which is made of either an AlGaInP mixed crystal or a GaInP mixed crystal,
3. The surface emitting laser element according to claim 1, wherein the low refractive index layer of the first lower semiconductor multilayer film reflecting mirror is made of AlAs.
前記第2下部半導体多層膜反射鏡の前記半導体層は、Alの組成比が1未満で0.97より大きいことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。   4. The surface emitting laser element according to claim 1, wherein the semiconductor layer of the second lower semiconductor multilayer mirror has an Al composition ratio of less than 1 and greater than 0.97. 5. . 前記第2下部半導体多層膜反射鏡の低屈折率層は、前記半導体層である第1半導体層と、該第1半導体層を挟んで設けられ、前記第1下部半導体多層膜反射鏡の低屈折率層と同様な2つの第2半導体層とを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。   The low refractive index layer of the second lower semiconductor multilayer reflector is provided between the first semiconductor layer as the semiconductor layer and the first semiconductor layer, and the low refractive index layer of the first lower semiconductor multilayer reflector is low. The surface emitting laser element according to claim 1, further comprising two second semiconductor layers similar to the rate layer. 前記2つの第2半導体層は、光学的厚さが「発振波長/4」以下であることを特徴とする請求項5に記載の面発光レーザ素子。   6. The surface emitting laser element according to claim 5, wherein the two second semiconductor layers have an optical thickness of “oscillation wavelength / 4” or less. 前記第2下部半導体多層膜反射鏡の低屈折率層は、熱抵抗率が前記第1半導体層と前記第2半導体層との間の値を有する第3半導体層を含むことを特徴とする請求項5又は6に記載の面発光レーザ素子。   The low refractive index layer of the second lower semiconductor multilayer mirror includes a third semiconductor layer having a thermal resistivity between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. Item 7. The surface emitting laser element according to Item 5 or 6. 前記第3半導体層は、前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に設けられていることを特徴とする請求項7に記載の面発光レーザ素子。   The surface emitting laser element according to claim 7, wherein the third semiconductor layer is provided between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. 前記第3半導体層は、光学的厚さが「発振波長/4」よりも小さいことを特徴とする請求項7又は8に記載の面発光レーザ素子。   9. The surface emitting laser element according to claim 7, wherein the third semiconductor layer has an optical thickness smaller than “oscillation wavelength / 4”. 前記第3半導体層は、Alの組成比が1未満で、0.54より大きいことを特徴とする請求項7〜9のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。   The surface emitting laser element according to claim 7, wherein the third semiconductor layer has an Al composition ratio of less than 1 and greater than 0.54. 請求項1〜10のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子が集積された面発光レーザアレイ。   A surface-emitting laser array in which the surface-emitting laser elements according to any one of claims 1 to 10 are integrated. 光によって被走査面を走査する光走査装置であって、
請求項1〜10のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子を有する光源と、
前記光源からの光を偏向する光偏向器と、
前記光偏向器で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、を備える光走査装置。
An optical scanning device that scans a surface to be scanned with light,
A light source comprising the surface-emitting laser element according to any one of claims 1 to 10,
An optical deflector for deflecting light from the light source;
A scanning optical system that condenses the light deflected by the optical deflector onto the surface to be scanned.
光によって被走査面を走査する光走査装置であって、
請求項11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器と、
前記光偏向器で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、を備える光走査装置。
An optical scanning device that scans a surface to be scanned with light,
A light source comprising the surface emitting laser array according to claim 11;
An optical deflector for deflecting light from the light source;
A scanning optical system that condenses the light deflected by the optical deflector onto the surface to be scanned.
少なくとも1つの像担持体と、
前記少なくとも1つの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12又は13に記載の光走査装置と、を備える画像形成装置。
At least one image carrier;
14. An image forming apparatus comprising: the optical scanning device according to claim 12 or 13, wherein the at least one image carrier scans light modulated in accordance with image information.
前記画像情報は、多色のカラー画像情報であることを特徴とする請求項14に記載の画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 14, wherein the image information is multicolor color image information.
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