説明

面発光レーザ、面発光レーザアレイおよびそれを用いた画像形成装置

【課題】反射鏡の材料が制限されることなく、また、均一な膜厚の反射鏡を形成することができ、高光出力で単一横モード動作が可能となる面発光レーザを提供する。
【解決手段】面発光レーザであって、中央部に第1の屈折率領域と、周辺部に第1の屈折率領域よりも実効屈折率が低い第2の屈折率領域とを有する共振器を備えている。
また、第1の屈折率領域を有する領域の共振器長は共振条件を満たすように構成され、第2の屈折率領域を有する領域の共振器長は共振条件を満たさないように構成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、面発光レーザ、面発光レーザアレイおよび該面発光レーザアレイを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)は、半導体基板の面内方向に対して垂直方向にレーザ光を出射するレーザである。
この面発光レーザの反射層としては、通常、分布型ブラッグ反射鏡(DBR:Distributed Bragg Reflector)が用いられる。
このDBRは、一般的には、高屈折率層と低屈折率層とを、λ/4の光学膜厚で交互に積層して形成する。
面発光レーザは、縦モード特性として安定した単一モードが得られ、また端面発光レーザに比べて低しきい値、2次元アレイ化が容易、などの優れた特性を持つ。
そのため、面発光レーザは、光通信、光伝送用の光源、また電子写真の光源として応用が期待されている。
【0003】
ところで、このような面発光レーザにおいて、発振する横モードの制御は重要な課題であり、通信などへの応用を考えると、横モード出力は単一モード(シングルモード)であることが求められる。
このため、面発光レーザでは素子内部に選択酸化による電流狭窄構造を設けることにより活性層の発光領域を制限し、また同時に選択酸化部分で導波構造を形成することにより、単一横モード化を図っている。
しかし、この方法だけで単一横モード発振をさせようとすると、酸化狭窄径を小さくしなければならず、酸化狭窄径を小さくすると発光領域が小さくなり大きなレーザ出力を得ることが難しい。
【0004】
そこで、特許文献1では、基本モードについては共振条件を満たし、高次モードについては共振条件を満たさない構造を提案し、高出力で単一横モード化を図っている。
図8は、特許文献1に記載の面発光レーザを示したものである。
この面発光レーザは図8に示されるように、基板1010の上には、半導体からなる下部DBR1020が形成されており、その上にはクラッド層1030が形成されている。
クラッド層1030の中には活性層1035と、酸化領域1040と非酸化領域1050とからなる酸化狭窄構造が形成されている。
さらに、クラッド層1030の上にはエッチングストップ層1060と、コンタクト層1070が形成されており、メサ構造の中央部には誘電体からなる上部DBR1080が設けられている。
このレーザは、上部DBR1080と下部DBR1020との間の共振器長が中央部と周辺部で異なっていることが特徴である。
すなわち、基本モード選択部である中央部の厚さ1090がNλ/2n(N:整数、λ:発振波長、n:媒質内の実効屈折率)で構成されている。一方、高次モード発振抑制部である周辺部の厚さ1100がNλ/2n +λ/4nで構成されている。
このように、基本モード選択部と高次モード発振抑制部の層厚を変えることにより、基本モード選択部でのみ共振条件を満たし、結果としてシングルモード発振を得るように構成されている。
【特許文献1】特開2004−63657号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のように特許文献1に開示されている素子の構成では、基本モード選択部と高次モード発振抑制部の物理的厚さを変化させて、その上に上部DBR1080を形成している。
しかしながら、特許文献1の構成では、基本モード選択部と高次モード発振抑制部の膜厚がλ/4n異なるため、その上に積層する上部DBRを形成することが難しい。
すなわち、凹凸の上に上部DBRを形成するため、DBRの膜厚を均一に形成することが困難となり、結果として所望の反射率を得ることが難しくなる。
特に、このような凹凸の上に、電流注入が容易である半導体材料を成膜して上部DBRを構成するのは困難である。
【0006】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、反射鏡の材料が制限されることなく、また、均一な膜厚の反射鏡を形成することができ、高光出力で単一横モード動作が可能となる面発光レーザの提供を目的とする。
また、上記面発光レーザをアレイ化した面発光レーザアレイおよびそれを用いた高速・高精細な印刷が可能な画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、次のように構成した面発光レーザ、面発光レーザアレイおよびそれを用いた画像形成装置を提供するものである。
本発明の面発光レーザは、基板上に、第1の反射ミラーと第2の反射ミラーにより構成される共振器と、該共振器中に活性領域及び電流狭窄部と、を備えている面発光レーザであって、
前記共振器は、中央部に第1の屈折率領域と、周辺部に該第1の屈折率領域よりも実効屈折率が低い第2の屈折率領域を有し、
前記第1の屈折率領域を有する領域の共振器長は共振条件を満たすように構成され、前記第2の屈折率領域を有する領域の共振器長は共振条件を満たさないように構成されていることを特徴とする。
また、本発明の面発光レーザは、前記第2の屈折率領域が、前記第1の屈折率領域を構成する層の一部を加工して該層の実効屈折率を小さくすることにより構成されていることを特徴とする。
また、本発明の面発光レーザは、前記第2の屈折率領域が、前記第1の屈折率領域を構成する層の一部を、該層の屈折率よりも低い材料で置換することにより形成されていることを特徴とする。
また、本発明の面発光レーザは、前記第1の屈折率領域の物理的長さと、前記第2の屈折率領域の物理的長さが同一であることを特徴とする。
また、本発明の面発光レーザは、前記共振器における前記第1の屈折率領域を含む共振器長Iと前記第2の屈折率領域を含む共振器長Iとが、以下の条件式(1)、(2)、及び(3)を満たすことを特徴とする。
I1=I2…(1)
I1=Nλ/(2nh )…(2)
I2=(N−1)λ/2nh+λ/4nl …(3)
但し、N:2以上の整数、λ:発振波長、nh:基本モード選択領域の実効屈折率、nl:高次モード発振抑制領域の実効屈折率
また、本発明の面発光レーザアレイは、上記したいずれかに記載の面発光レーザをアレイ状に並べていることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、上記した面発光レーザアレイを露光用の光源として用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、反射鏡の材料が制限され難く、また、均一な膜厚の反射鏡を形成することができ、高光出力で単一横モード動作が可能となる面発光レーザを実現することができる。
また、本発明によれば、反射鏡の材料が制限されることなく、また、均一な膜厚の反射鏡を形成することができ、高光出力で単一横モード動作が可能となる面発光レーザアレイを実現することができる。
また、本発明によれば、高速・高精細印刷を可能とする画像形成装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、基板上に、第1の反射ミラーと第2の反射ミラーにより構成される共振器と、該共振器中に活性領域及び電流狭窄部と、を備えている本発明に係る実施形態について説明する。
図3は本発明の実施形態に係る面発光レーザを模式的に示した図である。
本実施形態の面発光レーザは、図3に示されるように第1の反射ミラーとしての下部DBR310と、第2の反射ミラーとしての上部DBR380により、共振器が構成されている。この共振器の共振器長は符号390で示されている。
この共振器は、下部クラッド層320、活性領域としての活性層330、上部クラッド層340、電流狭窄部350を有する。
共振器の中央部には高屈折率領域(第1の屈折率領域)370が設けられており、周辺部には中央部よりも実効屈折率が低い低屈折率領域(第2の屈折率領域)360が設けられている。
また、第1の屈折率領域を有する基本モード選択領域393の共振器長I(符号391)は、Nλ/(2n)となっており、共振条件を満たすように設計されている。
ここで、Nは整数、λは発振波長、nは基本モード選択領域393の実効屈折率である。
【0010】
一方、高次モード発振抑制領域394の共振器長I(符号392)は、第2の屈折率領域360が含まれている。
この共振器長I(符号392)の物理的長さは共振器長I(符号391)と同一であるが、高次モード発振抑制領域394の実効屈折率は、基本モード選択領域393の実効屈折率と異なる。
この結果、高次モード発振抑制領域394では共振条件が満たされていない。
上記特許文献1に記載の面発光レーザは、中央部と周辺部において物理的な長さを変化させることにより、共振条件を満たさない構成としている。
これに対し、本実施形態の面発光レーザでは、実効屈折率を変化させることにより、共振条件を満たさない構成としている。
低屈折率領域は高屈折率領域を構成する材料よりも屈折率の低い他の材料を用いることにより構成することができる。
また、低屈折率領域は、高屈折率領域を加工することにより構成することもできる。
例えば、細孔を形成すれば、空気などの半導体材料よりも低屈折率の材料が導入され、実効的な屈折率を低下させることができる。
なお、細孔は円形状、三角形状、四角形状などの種々の形態を採用することができる。
低屈折率領域と高屈折率領域は、電流狭窄部の上部に設けてもよいし、下部に設けてもよい。また、活性領域の上部に設けてもよいし、また下部に設けてもよい。
【0011】
本実施形態では以上のように構成することにより、高次モードの発振を抑制することができ、高光出力で単一横モード動作が可能となる面発光レーザを実現することができる。
また、従来例のような凹凸部が形成されないため、反射鏡の膜厚を均一に形成することが可能となり、その結果、所望の反射率の反射鏡を有した面発光レーザを実現することが可能となる。
また、反射鏡の材料が制限されることなく、半導体層によるDBRを形成することが可能となり、その結果、電流注入によるキャリアのパスの制限されない面発光レーザを実現することが可能となる。
また、上述したような構成の面発光レーザをm×n(m, n:自然数)個並べた面発光レーザアレイを形成することにより、反射鏡の材料が制限されることなく、また、均一な膜厚の反射鏡を形成することができる。
また、高光出力で単一横モード動作が可能となる面発光レーザアレイを実現することが可能となる。
また、上述したような構成の面発光レーザアレイを実装した電子写真記録方式の画像形成装置を形成することにより、高速・高精細印刷を可能とする画像形成装置を実現することが可能となる。
【0012】
なお、以下のような構成を採ることにより最も効果的にシングルモード発振を得ることが可能となる。
つまり、高次モード発振抑制領域の共振器長のうちのλ/2n厚をλ/4n厚で置き換えることにより達成される。
そして、基本モード選択領域と高次モード発振抑制領域は、当該領域をそれぞれ含む共振器長IとIとが、以下の条件式を満たすように設計することができる。
=I…(1)
=Nλ/(2n)…(2)
=(N−1)λ/2n+λ/4n…(3)
N:2以上の整数
但し、λ:発振波長、n:基本モード選択領域の実効屈折率、n: 高次モード発振抑制領域の実効屈折率である。
【0013】
このように構成することにより、基本モード選択領域においては最も反射率を高くすることが可能となる。
一方、高次モード発振抑制領域においては、基本モード選択領域と比べ最も反射率を低くすることが可能となる。
この結果、上記条件式を満たす場合は、最も効率的にシングルモード発振を得ることが可能となる。
なお、上記条件式に加え、高次モード発振抑制領域の共振器長のうちのMλ/2n厚(但し、N−M≧2)をλ/4nの奇数倍厚で置き換えても、高次モード発振抑制領域においては、基本モード選択領域と比べ反射率を低くすることが可能となる。
但し、N−M≧2、n>n>1.5である。
例えば、N=6、n=3.4の場合は、
=5λ/2n+λ/4n(このときn=1.7)
=4λ/2n+3λ/4n(このときn=2.55)
=3λ/2n+3λ/4n(このときn=1.7)
=3λ/2n+5λ/4n(このときn=2.83)
=2λ/2n+5λ/4n(このときn=2.125)
=2λ/2n+7λ/4n(このときn=2.975)
の6通りの条件式が考えられる。
なお、高次モード発振抑制領域とは、高次モードの実効的な反射率を相対的に下げるための構造を有する領域のことである。
【実施例】
【0014】
以下に、本発明の実施例について説明する。
[実施例1]
実施例1においては、細孔により低屈折率領域を形成した面発光レーザについて説明する。
図1に、本実施例における面発光レーザを説明する概略図を示す。
図1において、100はn型GaAs基板、102は第1の反射ミラーである下部DBR(n型半導体多層膜)、104は共振器、106は量子井戸活性層である。
108は酸化狭窄層、110は電流通過領域、112は高屈折率領域、114は低屈折率領域、116は第2の反射ミラーである上部DBR(p型半導体多層膜)、118はn側電極及び120はp側電極である。
本実施例では、上部クラッド層であるAl0.3Ga0.7As層の一部を加工することにより、非加工部と比べて実効的な屈折率を低くなるように低屈折率化させたp型Al0.3Ga0.7As層を形成する。
そして、これにより高屈折率領域112と低屈折率領域114とを含む共振器104を有する面発光レーザを構成するようにしたものである。
【0015】
つぎに、本実施例の面発光レーザの製造方法について説明する。
図2に本実施例の上記面発光レーザの製造方法を説明する模式図を示す。
まず、図2(a)に示すように、n型GaAs基板200上にMOCVD装置によりバッファー層を介して、以下のように各層を順次に成長させる。
まず、n型Al0.9Ga0.1As/Al0.12Ga0.88As−下部DBR層(第1の反射ミラー)202を成長させる。
次に、n型Al0.3Ga0.7Asクラッド層203、GaAs/Al0.3Ga0.7As−MQW活性層204、p型Al0.3Ga0.7Asクラッド層205を成長させる。次にp型Al0.98Ga0.02As層206、p型Al0.3Ga0.7As層207を、順次に成長させる。
【0016】
次に、図2(b)に示すように、p型Al0.3Ga0.7As層207の一部にリソグラフィー及びドライエッチング技術を用いて細孔を形成し、層の実効的な屈折率を小さくして低屈折率化させたp型Al0.3Ga0.7As層208を形成する。
次に、図2(c)に示すように、上部DBR層であるp型Al0.9Ga0.1As/Al0.12Ga0.88As層(第2の反射ミラー)209をMOCVD装置により成長させる。
【0017】
次に、図2(d)に示すように、リソグラフィー及びドライエッチング技術を用いて、つぎの各層の一部を除去する。
すなわち、p型Al0.9Ga0.1As/Al0.12Ga0.88As−上部DBR層209、低屈折率化させたp型Al0.3Ga0.7As層208、p型Al0.98Ga0.02As層206、
p型Al0.3Ga0.7Asクラッド層205、GaAs/Al0.3Ga0.7As−MQW活性層204、n型Al0.3Ga0.7Asクラッド層203の一部を除去する。
次に、図2(e)に示すように、p型Al0.98Ga0.02As層を選択的に水蒸気酸化することにより電流狭窄構造(電流狭窄部)210を形成する。
次に、図2(f)に示すように、蒸着技術及びリフトオフ技術を用いることでカソード(p側電極212)及びアノード(n側電極211)を形成する。
以上説明した工程により、共振器中に共振条件を満たす領域と満たさない領域を形成した面発光レーザを得ることが可能となる。
【0018】
本実施例では、高屈折率領域(Al0.3Ga0.7As層非加工領域)と低屈折率領域(Al0.3Ga0.7As層加工領域)の厚さは同じとして構成されている。
本実施例においては、図3に示すように、高屈折率領域300と低屈折率領域302を含む共振器における各領域の構成は、以下のような関係になっている。
高屈折率領域部を含む共振器においては、共振器長Iが、
=2.5λ/nとされている。
また、低屈折率領域を含む共振器においては、共振器長Iが、
=2λ/n+λ/4n (但し、λ/2n=λ/4n)とされている。このような条件式を満足するようにすれば、低屈折領域を含む共振器においては、反射率を最も低くすることが可能となり、高次モード抑制効果の点から好ましい。
ここで、λは面発光レーザの発振波長であり、その発振波長は850nmとされている。
また、nは高屈折率領域の実効屈折率であり、その実効屈折率は3.4とされている。また、nは低屈折率領域の実効屈折率であり、その実効屈折率は1.7とされている。
【0019】
上記のように、Al0.3Ga0.7As層を加工することにより、低屈折率領域が形成されており、その具体的な形成例として、以下のような方法を挙げることができる。
厚さ125nmのAl0.3Ga0.7As層にリソグラフィー及びドライエッチング技術を用いて細孔を形成する。
このとき、加工領域の空孔率を約70%とすることにより実効的な屈折率1.7の低屈折率層が形成される。
=1.0(空気の屈折率)×0.7(空孔率)+3.4(Al0.3Ga0.7As層の屈折率)×0.3=1.7
本実施例では、低屈折率領域を形成するAl0.3Ga0.7As層の厚さを、λ/2n=λ/4n=125nm
とし、低屈折率領域を含む共振器が、
2λ/n+λ/4n
となり、最も反射率が低くなるように設計している。
なお、活性層は電解分布の腹、電流狭窄構造は電解分布の節を取るように配置してある。
また、本実施例では、電流狭窄構造を共振器内に形成したがこの構成に限定されるものではなく、共振器704外の上部DBR700中に電流狭窄構造702を形成してもよい(図7)。
【0020】
以上の構成により、単一横モード化を達成するために活性層における電流注入領域を狭めることにより達成していた従来の面発光レーザと比較して、電流注入領域を狭めることなく、高光出力で単一横モード動作が可能となる。
また、低屈折率領域を活性層における電流注入領域よりも広く形成することにより、高光出力で単一横モード動作が可能となる。
本実施例では、850nm帯面発光レーザについて述べたがこれに限定されるものではなく、例えば680nm帯(GaInP/AlGaInP活性層系)などの面発光レーザにも適用可能である。
また、本実施例において示した、成長、リソグラフィー、エッチング、アッシング及び蒸着に用いた手法(装置)はこれらの手法(装置)に限られるものではなく、同様の効果が得られるのであれば、いかなる手法(装置)であっても良い。
また、本実施例では、面発光レーザについて示したが、この面発光レーザをm×n(m,n:自然数)個並べた面発光レーザアレイを形成してもよく、反射鏡の材料が制限されることなく、また、均一な膜厚の反射鏡を形成することができる。
また、電流注入領域を狭めることなく、高光出力で単一横モード動作が可能となる面発光レーザアレイを実現することができる。
なお、アレイ状に並べる際には1次元のライン状でも、二次元的な配列であってもよい。
【0021】
[実施例2]
実施例2においては、共振器構造の一部の領域を別の材料で置換した面発光レーザについて説明する。
図4に、本実施例の面発光レーザを説明する概略図を示す。
図4において、400はn型GaAs基板、402は第1の反射ミラーである下部DBR(n型半導体多層膜)、404は共振器、406は量子井戸活性層である。
408は酸化狭窄層、410は電流通過領域、412は高屈折率領域、414は低屈折率領域、416は第2の反射ミラーである上部DBR、418はn側電極及び420はp側電極である。
【0022】
本実施例では、Al0.3Ga0.7As層の一部を別の材料で置き換えることにより、Al0.3Ga0.7As部と比べて実効的な屈折率を低くなるように共振器を形成した面発光レーザ構成をとっている。
なお、共振器は、下部DBRと上部DBRとで挟まれた構成となっている。
【0023】
つぎに、本実施例の面発光レーザの製造方法について説明する。
図5に、本実施例の上記面発光レーザの製造方法を説明する模式図を示す。
まず、図5(a)に示すように、n型GaAs基板500上にMOCVD装置によりバッファー層を介して、以下のように各層を順次に成長させる。
まず、n型Al0.9Ga0.1As/Al0.12Ga0.88As− 下部DBR層(第1の反射ミラー)502を成長させる。
次に、n型Al0.3Ga0.7Asクラッド層503、GaAs/Al0.3Ga0.7As−MQW活性層504、p型Al0.3Ga0.7Asクラッド層505を成長させる。
次に、p型Al0.98Ga0.02As層506、p型Al0.3Ga0.7As層507を、順次に成長させる。
【0024】
次に、図5(b)に示すように、p型Al0.3Ga0.7As層507の一部をリソグラフィー及びドライエッチング技術を用いて除去する。
次に、図5(c)に示すように、スパッタリング、リソグラフィー及びドライエッチング技術を用いて、Al0.3Ga0.7Asと比較して屈折率の低いITO層508を形成する。
次に、図5(d)に示すように、上部DBR層であるSiO/TiO層(第2の反射ミラー)509を電子ビーム蒸着法により形成させる。
【0025】
次に、図5(e)に示すように、リソグラフィー及びドライエッチング技術を用いて上部DBR層509、ITO層508、p型Al0.98Ga0.02As層506、
p型Al0.3Ga0.7Asクラッド層505、GaAs/Al0.3GaAs−MQW活性層504、n型Al0.3Ga0.7Asクラッド層503の一部を除去する。
次に、図5(f)に示すように、p型Al0.98Ga0.02As層を選択的に水蒸気酸化することにより電流狭窄構造(電流狭窄部)510を形成する。
次に、図5(g)に示すように、蒸着技術及びリフトオフ技術を用いることでカソード(p側電極512)及びアノード(n側電極511)を形成する。
以上説明した工程により、共振器中に共振条件を満たす領域と満たさない領域を形成した面発光レーザを得ることが可能となる。
なお、本実施例では、高屈折率領域(Al0.3Ga0.7As部)と低屈折率領域(ITO部)の厚さは同じとして構成している。そのため、共振器の各領域の構成は、実施例1と同様の関係になっている。
【0026】
以上の構成により、単一横モード化を達成するために活性層における電流注入領域を狭めることにより達成していた従来の面発光レーザと比較して、電流注入領域を狭めることなく、高光出力で単一横モード動作が可能となる。
また、低屈折率領域を活性層における電流注入領域よりも広く形成することにより、高光出力で単一横モード動作が可能となる。
本実施例では、850nm帯面発光レーザについて述べたがこれに限定されるものではなく、例えば680nm帯(GaInP/AlGaInP活性層系)などの面発光レーザにも適用可能である。
また、本実施例では、低屈折率層としてITOを用いたがこれに限定されるものではない。
また、本実施例では、上部DBR層としてSiO/TiOを用いたがこれに限定されるものではなく、SiO/Alなどの材料であっても良い。
また、本実施例において示した、成長、リソグラフィー、エッチング、アッシング及び蒸着に用いた手法(装置)はこれらの手法(装置)に限られるものではなく、同様の効果が得られるのであればいかなる手法(装置)であっても良い。
また、本実施例では、面発光レーザについて示したが、この面発光レーザをm×n(m,n:自然数)個並べた面発光レーザアレイを形成してもよく、反射鏡の材料が制限されることなく、また、均一な膜厚の反射鏡を形成することができる。
また、電流注入領域を狭めることなく、高光出力で単一横モード動作が可能となる面発光レーザアレイを実現することができる。
【0027】
[実施例3]
実施例3においては、本発明による面発光レーザアレイを用いた応用例の一形態について説明する。
図6に、本発明による面発光レーザアレイを露光用光源として実装した電子写真記録方式の画像形成装置の構造図を示す。図6(a)は画像形成装置の側面図であり、図6(b)は同装置の側面図である。
図6において、600は感光ドラム、602は帯電器、604は現像器、606は転写帯電器、608は定着器、610は回転多面鏡、612はモータ、614は面発光レーザアレイ、616は反射鏡、620はコリメータレンズ及び622はf−θレンズである。
【0028】
図6において、モータ612は回転多面鏡610を回転駆動するものである。本実施例における回転多面鏡610は、6つの反射面を備えている。614は露光用光源であるところの面発光レーザアレイである。
面発光レーザアレイ612は、レーザドライバ(図示せず)により画像信号に応じて点灯または消灯する。
こうして光変調されたレーザ光は、面発光レーザアレイ612からコリメータレンズ620を介し回転多面鏡610に向けて照射される。
回転多面鏡610は矢印方向に回転していて、面発光レーザアレイ612から出力されたレーザ光は、回転多面鏡610の回転に伴い、その反射面で連続的に出射角度を変える偏向ビームとして反射される。
この反射光は、f−θレンズ622により歪曲収差の補正等を受け、反射鏡616を経て感光ドラム600に照射され、感光ドラム600上で主走査方向に走査される。
このとき、回転多面鏡610の1面を介したビーム光の反射により、感光ドラム600の主走査方向に面発光レーザアレイ612に対応した複数のライン分の画像が形成される。
【0029】
本実施例においては、4×8の面発光レーザアレイ612を用いており、4ライン分の画像が形成される。
感光ドラム600は、予め帯電器602により帯電されており、レーザ光の走査により順次露光され、静電潜像が形成される。
また、感光ドラム600は矢印方向に回転していて、形成された静電潜像は、現像器604により現像され、現像された可視像は転写帯電器606により、転写紙(図示せず)に転写される。
可視像が転写された転写紙は、定着器608に搬送され、定着を行った後に機外に排出される。
なお、感光ドラム500の側部における主走査方向の走査開始位置近傍に、ビーム検出センサ(Beam Detectセンサ:以下BDセンサ)が配置されている(図示せず)。
回転多面鏡510の各反射面で反射されたレーザ光は、ライン走査に先立ってBDセンサにより検出される。
この検出信号は、主走査奉公の走査開始基準信号としてタイミングコントローラ(図示せず)に入力され、この信号を規準として各ラインにおける走査方向の書き出し開始位置の同期が取られる。
【0030】
なお、本実施例では、4×8の面発光レーザアレイを用いたが、これに限定されるものではなく、m×n面発光レーザアレイ(m,n:自然数)であっても良い。
以上説明したように、本発明による面発光レーザアレイを電子写真記録方式の画像形成装置に用いることにより、高速・高精細印刷を可能とする画像形成装置を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の実施例1における面発光レーザを説明する概略図。
【図2】本発明の実施例1における面発光レーザの製造方法を説明する模式図。
【図3】本発明における実施形態を説明する概略図。
【図4】本発明の実施例2における面発光レーザを説明する概略図。
【図5】本発明の実施例2における面発光レーザの製造方法を説明する模式図。
【図6】本発明の実施例3における面発光レーザアレイを実装した電子写真記録方式の画像形成装置の構造図を説明する概略図。
【図7】本発明の実施例1における面発光レーザを説明する概略図。
【図8】従来技術における面発光レーザを説明する概略図。
【符号の説明】
【0032】
100:n型GaAs基板
102:下部DBR(n型半導体多層膜)
104:共振器
106:量子井戸活性層
108:酸化狭窄層
110:電流通過領域
112:高屈折率領域
114:低屈折率領域
116:上部DBR(p型半導体多層膜)
118:n側電極
120:p側電極
200:n型GaAs基板
202:n型Al0.9Ga0.1As/Al0.12Ga0.88As−下部DBR層(第1の反射ミラー)
203:n型Al0.3Ga0.7Asクラッド層
204:GaAs/Al0.3Ga0.7As−MQW活性層
205:p型Al0.3Ga0.7Asクラッド層
206:p型Al0.98Ga0.02As層
207:p型Al0.3Ga0.7As層
208:低屈折率化させたp型Al0.3Ga0.7As層
209:p型Al0.9Ga0.1As/Al0.12Ga0.88As−上部DBR層(第2の反射ミラー)
210:電流狭窄構造(電流狭窄部)
211:n側電極
212:p側電極
310:下部DBR
320:下部クラッド層
330:活性層
340:上部クラッド層
350:電流狭窄部
360:低屈折率領域
370:高屈折率領域
391:基本モード選択領域の共振器長
392:高次モード発振抑制領域の共振器長
393:基本モード選択領域
394:高次モード発振抑制領域
300:高屈折率領域
302:低屈折率領域
400:n型GaAs基板
402:下部DBR(n型半導体多層膜)
404:共振器
406:量子井戸活性層
408:酸化狭窄層
410:電流通過領域
412:高屈折率領域
414:低屈折率領域
416:上部DBR
418:n側電極
420:p側電極
500:n型GaAs基板
502:n型Al0.9Ga0.1As/Al0.12Ga0.88As−下部DBR層(第1の反射ミラー)
503:n型Al0.3Ga0.7As層
504:GaAs/Al0.3Ga0.7As−MQW活性層
505:p型Al0.3Ga0.7As層
506:p型Al0.98Ga0.02As層
507:p型Al0.3Ga0.7As層
508:ITO層
509:SiO/TiO−上部DBR層((第2の反射ミラー))
510:電流狭窄構造(電流狭窄部)
511:n側電極
512:p側電極
600:感光ドラム
602:帯電器
604:現像器
606:転写帯電器
608:定着器
610:回転多面鏡
612:モータ
614:面発光レーザアレイ
616:反射鏡
620:コリメータレンズ
622:f−θレンズ
700:上部DBR(p型半導体多層膜)
702:電流狭窄構造(電流狭窄部)
704:共振器

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に、第1の反射ミラーと第2の反射ミラーにより構成される共振器と、該共振器中に活性領域及び電流狭窄部と、を備えている面発光レーザであって、
前記共振器は、中央部に第1の屈折率領域と、周辺部に該第1の屈折率領域よりも実効屈折率が低い第2の屈折率領域を有し、
前記第1の屈折率領域を有する領域の共振器長は共振条件を満たすように構成され、前記第2の屈折率領域を有する領域の共振器長は共振条件を満たさないように構成されていることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項2】
前記第2の屈折率領域は、前記第1の屈折率領域を構成する層の一部を加工して該層の実効屈折率を小さくすることにより構成されていることを特徴とする請求項1に記載の面発光レーザ。
【請求項3】
前記第2の屈折率領域は、前記第1の屈折率領域を構成する層の一部を、該層の屈折率よりも低い材料で置換することにより形成されていることを特徴とする請求項1に記載の面発光レーザ。
【請求項4】
前記第1の屈折率領域の物理的長さと、前記第2の屈折率領域の物理的長さが同一であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の面発光レーザ。
【請求項5】
前記共振器における前記第1の屈折率領域を含む共振器長Iと前記第2の屈折率領域を含む共振器長Iとが、以下の条件式(1)、(2)、及び(3)を満たすことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の面発光レーザ。
I1=I2…(1)
I1=Nλ/(2nh )…(2)
I2=(N−1)λ/2nh+λ/4nl …(3)
但し、N:2以上の整数、λ:発振波長、nh:基本モード選択領域の実効屈折率、nl:高次モード発振抑制領域の実効屈折率
【請求項6】
請求項1から5のいずれか1項に記載の面発光レーザをアレイ状に並べていることを特徴とする面発光レーザアレイ。
【請求項7】
請求項6に記載の面発光レーザアレイを露光用の光源として用いることを特徴とする画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2008−244461(P2008−244461A)
【公開日】平成20年10月9日(2008.10.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−42990(P2008−42990)
【出願日】平成20年2月25日(2008.2.25)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】