JP2008311499A - Surface emitting laser array, optical scanning apparatus, image forming apparatus, light transmission module, and light transmission system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置、光伝送モジュール及び光伝送システムに係り、更に詳しくは、複数の発光部を有する面発光レーザアレイ、前記面発光レーザアレイを有する光走査装置、前記光走査装置を備える画像形成装置、前記面発光レーザアレイを有する光伝送モジュール、及び該光伝送モジュールを備える光伝送システムに関する。 The present invention relates to a surface emitting laser array, an optical scanning device, an image forming apparatus, an optical transmission module, and an optical transmission system. More specifically, the present invention relates to a surface emitting laser array having a plurality of light emitting units, and light having the surface emitting laser array. The present invention relates to a scanning device, an image forming apparatus including the optical scanning device, an optical transmission module including the surface emitting laser array, and an optical transmission system including the optical transmission module.
面発光レーザは、半導体基板上に設けられた1対の分布ブラッグ反射鏡と、これらの間に設けられた活性層及び共振器スペーサ層とを有している。そして、各分布ブラッグ反射鏡に設けられた電極により活性層へ電流が注入され、半導体基板に対して垂直にレーザ発振を生じる。 The surface emitting laser has a pair of distributed Bragg reflectors provided on a semiconductor substrate, and an active layer and a resonator spacer layer provided therebetween. Then, current is injected into the active layer by the electrodes provided in each distributed Bragg reflector, and laser oscillation is generated perpendicular to the semiconductor substrate.
また、面発光レーザは、低閾値電流化及び横モードの制御から、Al(アルミニウム)を含む半導体層を酸化して形成される電流狭窄構造を備えており、Alを含む半導体層を酸化するために、発光部はメサ形状に加工されるのが一般的である。また、メサ形状の構造体はSiO2等の絶縁膜によって保護されている。 Further, the surface emitting laser has a current confinement structure formed by oxidizing a semiconductor layer containing Al (aluminum) in order to reduce the threshold current and control the transverse mode, and oxidizes the semiconductor layer containing Al. In addition, the light emitting portion is generally processed into a mesa shape. The mesa-shaped structure is protected by an insulating film such as SiO 2 .
面発光レーザには、(1)閾値電流が低い、(2)円形の出射ビーム形状が得られる、(3)半導体基板に垂直な方向にレーザ出力が取り出せる、という特徴がある。特に、半導体基板に垂直な方向にレーザ出力が取り出せることから、1つの半導体基板上に複数の発光部を高い位置精度で集積することが容易である。そこで、複数の発光部を有する面発光レーザアレイは、電子写真システムの書き込み用光源や並列光インターコネクション用光源として注目されている。 The surface emitting laser has the characteristics that (1) the threshold current is low, (2) a circular emission beam shape is obtained, and (3) the laser output can be extracted in a direction perpendicular to the semiconductor substrate. In particular, since a laser output can be taken out in a direction perpendicular to the semiconductor substrate, it is easy to integrate a plurality of light emitting units on one semiconductor substrate with high positional accuracy. Therefore, a surface emitting laser array having a plurality of light emitting portions has been attracting attention as a writing light source or a parallel light interconnection light source in an electrophotographic system.
ところで、発光部は、メサ形状であるため、周囲の半導体層と熱的に絶縁され、またSiO2等の絶縁膜の熱抵抗が半導体の熱抵抗に比べて非常に大きいので、発光部で発生した熱の放熱性が低い。そこで、面発光レーザアレイでは、複数の発光部が互いに熱干渉を及ぼしあい、アレイ面内に不均一な温度分布を生じ易い。一般に、発光部の光出力特性は、温度に大きく影響される。例えば、温度が基準温度よりも高くなるとレーザ出力は低下し、経時変化が加速される。従って、面発光レーザアレイでは、経時変化によって各発光部の光出力特性がばらつく恐れがある。 By the way, since the light emitting part has a mesa shape, it is thermally insulated from the surrounding semiconductor layer, and the thermal resistance of the insulating film such as SiO 2 is much larger than the thermal resistance of the semiconductor. Low heat dissipation. Therefore, in the surface emitting laser array, a plurality of light emitting portions cause thermal interference with each other, and an uneven temperature distribution is likely to occur in the array surface. In general, the light output characteristics of the light emitting part are greatly influenced by temperature. For example, when the temperature becomes higher than the reference temperature, the laser output decreases and the change with time is accelerated. Therefore, in the surface emitting laser array, there is a possibility that the light output characteristics of the respective light emitting units vary due to changes with time.
そこで、例えば特許文献1には、基板と、基板上に2次元的に配列された複数のレーザ素子と、複数のレーザ素子へ電流を供給するための電極部とを有し、複数のレーザ素子は少なくとも中心部を除く領域に配列されている、面発光型半導体レーザアレイが開示されている。この面発光型半導体レーザアレイは、中心部の温度上昇の影響を抑えることで、各レーザ素子間の温度差を小さくし、アレイの特性、すなわち、発振波長、光出力及び平均寿命の均一化を図っている。 Therefore, for example, Patent Document 1 includes a substrate, a plurality of laser elements arranged two-dimensionally on the substrate, and an electrode unit for supplying current to the plurality of laser elements, and includes a plurality of laser elements. Discloses a surface-emitting type semiconductor laser array arranged at least in a region excluding the central portion. This surface-emitting semiconductor laser array reduces the temperature difference between each laser element by suppressing the effect of temperature rise at the center, and makes the characteristics of the array, that is, the oscillation wavelength, light output, and average life uniform. I am trying.
また、特許文献2には、活性層と、活性層を挟み込む1対のミラー層とを備えた半導体レーザ素子を同一基板上にアレイ状に複数配置した面発光型半導体レーザアレイであって、少なくとも1つの半導体レーザ素子に結合する熱伝導体の断面積が、他の半導体レーザ素子に結合する熱伝導体の断面積よりも大きい、面発光型半導体レーザアレイが開示されている。この面発光型半導体レーザアレイでは、アレイ中央に位置するレーザ素子に結合する電極配線の断面積が、他のレーザ素子に結合する電極配線の断面積よりも大きくすることができる。 Patent Document 2 discloses a surface emitting semiconductor laser array in which a plurality of semiconductor laser elements each having an active layer and a pair of mirror layers sandwiching the active layer are arranged in an array on the same substrate, A surface-emitting type semiconductor laser array is disclosed in which a cross-sectional area of a heat conductor coupled to one semiconductor laser element is larger than a cross-sectional area of a heat conductor coupled to another semiconductor laser element. In this surface emitting semiconductor laser array, the cross-sectional area of the electrode wiring coupled to the laser element located at the center of the array can be made larger than the cross-sectional area of the electrode wiring coupled to the other laser element.
しかしながら、面発光レーザアレイにおける複数の発光部の配列が更に高密度になると、特許文献1及び特許文献2に開示されている面発光型半導体レーザアレイでは、面発光レーザアレイ内の温度分布の均一性を維持することが困難となり、各発光部間に光出力特性のばらつきを生じる恐れがある。 However, when the arrangement of the plurality of light emitting portions in the surface emitting laser array becomes higher, in the surface emitting semiconductor laser arrays disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, the temperature distribution in the surface emitting laser array is uniform. It is difficult to maintain the characteristics, and there is a risk of variation in light output characteristics between the light emitting units.
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、複数の発光部の各光出力特性が経時的に均一な面発光レーザアレイ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 array in which the light output characteristics of a plurality of light emitting sections are uniform over time.
また、本発明の第2の目的は、複数の光による同時走査を安定して行うことができる光走査装置を提供することにある。 A second object of the present invention is to provide an optical scanning apparatus capable of stably performing simultaneous scanning with a plurality of lights.
また、本発明の第3の目的は、高品質の画像を安定して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 third object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of stably forming a high quality image.
また、本発明の第4の目的は、高品質の光信号を安定して生成することができる光伝送モジュールを提供することにある。 A fourth object of the present invention is to provide an optical transmission module that can stably generate a high-quality optical signal.
また、本発明の第5の目的は、高品質の光伝送を安定して行うことができる光伝送システムを提供することにある。 A fifth object of the present invention is to provide an optical transmission system capable of stably performing high-quality optical transmission.
本発明は、第1の観点からすると、電流通過領域が酸化物によって囲まれている電流狭窄構造を含むメサ形状の構造体を複数有する面発光レーザアレイにおいて、前記複数の構造体は、前記メサ形状及び前記電流通過領域の形状の少なくとも一方が互いに異なる第1の構造体と第2の構造体を含み、前記第1の構造体は、前記第2の構造体よりも光出力特性の経時変化が小さく、前記第2の構造体が配置されている領域よりも温度上昇が大きい領域に配置されていることを特徴とする面発光レーザアレイである。 According to a first aspect of the present invention, in the surface emitting laser array having a plurality of mesa-shaped structures including a current confinement structure in which a current passage region is surrounded by an oxide, the plurality of structures are the mesa. A first structure and a second structure which are different from each other in at least one of a shape and a shape of the current passage region, and the first structure changes with time in light output characteristics as compared with the second structure. The surface emitting laser array is characterized in that the surface emitting laser array is disposed in a region where the temperature rise is smaller than that in the region where the second structure is disposed.
なお、本明細書では、互いに相似の関係にある2つの構造体は、同一形状であるものとする。 Note that in this specification, two structures that are similar to each other have the same shape.
これによれば、複数の構造体は、メサ形状及び電流通過領域の形状の少なくとも一方が互いに異なる第1の構造体と第2の構造体を含み、第1の構造体のほうが第2の構造体よりも光出力特性の経時変化が小さく、第1の構造体が、第2の構造体が配置されている領域よりも温度上昇が大きい領域に配置されている。この場合に、アレイ面内に不均一な温度分布があっても、温度上昇の大きいところの構造体が温度上昇の小さいところの構造体よりも早期に劣化するのを抑制することができる。従って、複数の発光部の各光出力特性を経時的に均一とすることが可能となる。 According to this, the plurality of structures include a first structure and a second structure that are different from each other in at least one of a mesa shape and a current passage region shape, and the first structure is the second structure. The change in light output characteristics with time is smaller than that of the body, and the first structure is arranged in a region where the temperature rise is larger than the region where the second structure is arranged. In this case, even if there is a non-uniform temperature distribution in the array plane, it is possible to suppress deterioration of a structure having a large temperature rise earlier than a structure having a small temperature rise. Therefore, the light output characteristics of the plurality of light emitting units can be made uniform over time.
本発明は、第2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ユニットと;前記光源ユニットからの光を偏向する偏向器と;前記偏光器で偏向された光を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 second aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device for scanning a surface to be scanned with light, the light source unit having the surface emitting laser array of the present invention; and a deflector for deflecting the light from the light source unit. And a scanning optical system for condensing the light deflected by the polarizer on the surface to be scanned.
これによれば、光源ユニットが本発明の面発光レーザアレイを有しているため、結果として、複数の光による同時走査を安定して行うことが可能となる。 According to this, since the light source unit has the surface emitting laser array of the present invention, as a result, simultaneous scanning with a plurality of lights can be stably performed.
本発明は、第3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が含まれる光を走査する少なくとも1つの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 third aspect of the present invention, there is provided at least one image carrier; and at least one optical scanning device according to the invention that scans the at least one image carrier with light including image information. An image forming apparatus provided.
これによれば、少なくとも1つの本発明の光走査装置を備えているため、結果として、高品質の画像を安定して形成することが可能となる。 According to this, since at least one optical scanning device of the present invention is provided, as a result, a high-quality image can be stably formed.
本発明は、第4の観点からすると、入力される電気信号に応じた光信号を生成する光伝送モジュールであって、本発明の面発光レーザアレイと;前記面発光レーザアレイを、前記入力される電気信号に応じて駆動する駆動装置と;を備える光伝送モジュールである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical transmission module that generates an optical signal in accordance with an input electric signal, the surface emitting laser array of the present invention; An optical transmission module comprising: a driving device that is driven according to an electrical signal.
これによれば、本発明の面発光レーザアレイを備えているため、結果として、高品質の光信号を安定して生成することが可能となる。 According to this, since the surface emitting laser array of the present invention is provided, as a result, it is possible to stably generate a high-quality optical signal.
本発明は、第5の観点からすると、本発明の光伝送モジュールと;前記光伝送モジュールで生成された光信号を伝達する光伝達媒体と;前記光伝達媒体を介した光信号を電気信号に変換する変換器と;を備える光伝送システムである。 According to a fifth aspect of the present invention, an optical transmission module of the present invention; an optical transmission medium that transmits an optical signal generated by the optical transmission module; and an optical signal that passes through the optical transmission medium is converted into an electrical signal. An optical transmission system comprising: a converter for converting.
これによれば、本発明の光伝送モジュールを備えているため、結果として、高品質の光伝送を安定して行うことが可能となる。 According to this, since the optical transmission module of the present invention is provided, as a result, high-quality optical transmission can be stably performed.
《面発光レーザアレイ》
『第1の実施形態』
以下、本発明の面発光レーザアレイの第1の実施形態として、0.78μm帯の面発光レーザアレイ100について説明する。
<Surface emitting laser array>
“First Embodiment”
Hereinafter, a surface emitting
この面発光レーザアレイ100は、一例として図1(A)及び図1(A)のA−A断面図である図1(B)に示されるように、25個の発光部を有している。なお、本明細書では、面発光レーザアレイ100におけるレーザ発振方向を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。
As an example, the surface-emitting
ここでは、25個の発光部は、X軸方向及びY軸方向に等間隔に2次元配列されている。そして、2次元配列における周辺部の16個の発光部は正方形状であり、2次元配列における中央部の9個の発光部は円形状である。なお、本第1の実施形態では、便宜上、正方形状の発光部を「第1の発光部」、円形状の発光部を「第2の発光部」ともいう。 Here, the 25 light emitting units are two-dimensionally arranged at equal intervals in the X-axis direction and the Y-axis direction. The 16 light emitting portions in the peripheral part in the two-dimensional array are square, and the nine light emitting parts in the center in the two-dimensional array are circular. In the first embodiment, for the sake of convenience, the square light emitting part is also referred to as a “first light emitting part”, and the circular light emitting part is also referred to as a “second light emitting part”.
各発光部は、基板101上に、n−GaAsバッファ層102、下部反射鏡103、下部スペーサ層104、活性層105、上部スペーサ層106、被選択酸化層107、上部反射鏡108、GaAsコンタクト層(図示省略)などの半導体層が、順次積層されている。なお、以下では、これら複数の半導体層が積層されているものを、便宜上「半導体積層体」ともいう。
Each light emitting unit is formed on a
基板101は、n−GaAsの(100)面基板である。
The
下部反射鏡103は、n−Al0.9Ga0.1Asからなる低屈折率層とn−Al0.3Ga0.7Asからなる高屈折率層とをペアとして、40.5ペア有している。そして、低屈折率層と高屈折率層との間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた厚さ20nmの組成傾斜層(図示省略)が設けられている。なお、各屈折率層はいずれも、組成傾斜層の1/2を含んで、発振波長をλとするとλ/4の光学厚さとなるように設定されている。
The lower reflecting
下部スペーサ層104は、ノンドープAl0.3Ga0.7Asからなる層である。
The
活性層105は、AlGaAs/Al0.3Ga0.7As多重量子井戸活性層である。
The
上部スペーサ層106は、ノンドープAl0.3Ga0.7Asからなる層である。
The
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、その厚さが1波長光学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、電界の定在波分布の腹に対応する位置である共振器構造体の中央に設けられている。
The portion composed of the
上部反射鏡108は、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とをペアとして、24ペア有している。そして、低屈折率層と高屈折率層との間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた厚さ20nmの組成傾斜層(図示省略)が設けられている。なお、各屈折率層はいずれも、組成傾斜層の1/2を含んで、λ/4の光学厚さとなるように設定されている。
The upper reflecting
上部反射鏡108における共振器構造体からλ/4離れた位置には、p−AlAsからなる被選択酸化層107が設けられている。
A
次に、面発光レーザアレイ100の製造方法について簡単に説明する。
Next, a method for manufacturing the surface emitting
(1)上記半導体積層体を、有機金属気相成長法(MOCVD法)あるいは分子線結晶成長法(MBE法)を用いた結晶成長によって作成する(図2(A)参照)。 (1) The semiconductor stacked body is formed by crystal growth using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam crystal growth (MBE) (see FIG. 2A).
ここでは、III族の原料には、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)を用い、V族の原料にはアルシン(AsH3)ガスを用いている。また、p型ドーパントの原料には四臭化炭素(CBr4)を用い、n型ドーパントの原料にはセレン化水素(H2Se)を用いている。 Here, trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), and trimethylindium (TMI) are used as the Group III material, and arsine (AsH 3 ) gas is used as the Group V material. 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)半導体積層体における表面(基板101と反対側の面)である積層体表面に、フォトリソグラフィー法により発光部に対応するフォトマスク109を含むフォトマスクをパターニングする(図2(B)参照)。ここでは、一例として図3に示されるように、前記第1の発光部に対応するフォトマスク109の形状は、一辺が20μmの正方形状であり、前記第2の発光部に対応するフォトマスク109の形状は、直径が20μmの円形状である。そして、互いに隣接する2つのフォトマスク間の間隙は20μmである。
(2) A photomask including a
(3)フォトマスクをエッチングマスクとして、ドライエッチング法によりメサ形状を形成する(図4(A)参照)。なお、以下では、便宜上、メサ形状の部分(構造体)を「メサ」と略述する。ここでは、エッチングは、エッチング底面が下部反射鏡103に達するまで行われる。
(3) A mesa shape is formed by a dry etching method using a photomask as an etching mask (see FIG. 4A). Hereinafter, for convenience, a mesa-shaped portion (structure) is abbreviated as “mesa”. Here, the etching is performed until the bottom surface of the etching reaches the lower reflecting
(4)フォトマスクを除去する(図4(B)参照)。 (4) The photomask is removed (see FIG. 4B).
(5)半導体積層体を水蒸気中で熱処理し、メサにおける被選択酸化層108を選択的に酸化する。そして、メサの中央部に、被選択酸化層108における酸化されていない領域を残留させる。これにより、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、いわゆる電流狭窄構造が形成される(図4(C)及び図5参照)。なお、第1の発光部における上記酸化されていない領域(電流通過領域)は、一辺の長さが3μmの正方形状であり、第2の発光部における電流通過領域は、直径が3μmの円形状である。
(5) The semiconductor stacked body is heat-treated in water vapor to selectively oxidize the selectively oxidized
(6)気相化学堆積法(CVD法)を用いて、パッシベーション膜として、SiO2からなる絶縁膜111を形成する(図6(A)参照)。
(6) An insulating
(7)ポリイミド112で平坦化する(図6(B)参照)。 (7) Flatten with polyimide 112 (see FIG. 6B).
(8)メサ上部にP側電極コンタクトの窓開けを行う(図6(C)参照)。ここでは、フォトレジストによるマスクを施した後、メサ上部の開口部を露光してその部分のフォトレジストを除去した後、BHFにてポリイミド112及び絶縁膜111をエッチングして開口する。
(8) Open a window for the P-side electrode contact on the top of the mesa (see FIG. 6C). Here, after masking with a photoresist, the opening at the top of the mesa is exposed to remove the photoresist at that portion, and then the
(9)第1の発光部におけるメサ上部の光出射部となる領域に一辺10μmの正方形状のレジストパターンを形成し、第2の発光部におけるメサ上部の光出射部となる領域に直径10μmの円形状のレジストパターンを形成する。そして、p側の電極材料を蒸着する。p側の電極材料としてはCr/AuZn/Auからなる多層膜、もしくはTi/Pt/Auからなる多層膜が用いられる。 (9) A square-shaped resist pattern having a side of 10 μm is formed in a region serving as a light emitting portion above the mesa in the first light emitting portion, and a diameter of 10 μm is formed in a region serving as the light emitting portion above the mesa in the second light emitting portion. A circular resist pattern is formed. Then, a p-side electrode material is deposited. As the electrode material on the p side, a multilayer film made of Cr / AuZn / Au or a multilayer film made of Ti / Pt / Au is used.
(10)光出射部の電極材料をリフトオフし、p側の電極113を形成する(図7(A)参照)。 (10) Lift off the electrode material of the light emitting portion to form the p-side electrode 113 (see FIG. 7A).
(11)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側の電極114を形成する(図7(B)参照)。ここでは、n側の電極114はAuGe/Ni/Auからなる多層膜である。
(11) After polishing the back side of the
(12)アニールによって、p側の電極113とn側の電極114のオーミック導通を取る。これにより、各メサは、それぞれ発光部となる。
(12) Ohmic conduction is established between the p-
(13)半導体積層体をチップ毎に切断する。 (13) The semiconductor laminate is cut for each chip.
ところで、発明者らの実験によると、基準温度以上の所定温度において、円形状の発光部のほうが、正方形状の発光部よりも、光出力特性の経時変化が小さいという結果が得られている(図8参照)。そして、本第1の実施形態では、温度上昇が大きい領域である2次元配列における中央部に第2の発光部を配置し、温度上昇が小さい領域である2次元配列における周辺部に第1の発光部を配置している。これにより、面発光レーザアレイ100では、アレイ面内に不均一な温度分布があっても、複数の発光部の各光出力特性は時間が経過しても互いにほぼ等しい(図9参照)。
By the way, according to the experiments by the inventors, a result is obtained that the change in the light output characteristics with time is smaller in the circular light-emitting portion than in the square light-emitting portion at a predetermined temperature equal to or higher than the reference temperature ( (See FIG. 8). In the first embodiment, the second light emitting unit is disposed at the center of the two-dimensional array that is a region where the temperature rise is large, and the first light emitting unit is disposed at the periphery of the two-dimensional array that is the region where the temperature rise is small. A light emitting unit is arranged. Thereby, in the surface emitting
なお、図10には、比較として複数の発光部の形状を全て同じとした場合の光出力特性が示されている。この場合には、時間が経過するにつれて、中央部の発光部の光出力特性と周辺部の発光部の光出力特性との差が大きくなる。また、図11には、中央部の発光部の経時劣化を抑制するために中央部の発光部の形状を周辺部の発光部の形状に対して相似的に大きくした場合の光出力特性が示されている。この場合には、初期段階で、すでに中央部の発光部の光出力特性と周辺部の発光部の光出力特性とに大きさ違いがある。 FIG. 10 shows the light output characteristics when the shapes of the plurality of light emitting portions are all the same for comparison. In this case, as time elapses, the difference between the light output characteristics of the central light emitting section and the light output characteristics of the peripheral light emitting sections increases. Further, FIG. 11 shows the light output characteristics when the shape of the light emitting part in the central part is made similar to the shape of the light emitting part in the peripheral part in order to suppress the deterioration with time of the light emitting part in the central part. Has been. In this case, there is already a difference in the light output characteristics of the light emitting part in the central part and the light output characteristics of the light emitting part in the peripheral part at the initial stage.
以上説明したように、本第1の実施形態に係る面発光レーザアレイ100によると、メサ形状及び電流通過領域の形状が正方形状の第1の発光部が2次元配列における周辺部に配置され、メサ形状及び電流通過領域の形状が円形状の第2の発光部が2次元配列における中央部に配置されている。そして、第2の発光部のほうが第1の発光部よりも光出力特性の経時変化が小さいため、アレイ面内に不均一な温度分布があっても、温度上昇の大きいところの発光部が温度上昇の小さいところの発光部よりも早期に劣化するのを抑制することができる。従って、複数の発光部の各光出力特性を経時的に均一とすることが可能となる。
As described above, according to the surface emitting
なお、メサの構造や作製方法によっては、正方形状の発光部のほうが円形状の発光部よりも光出力特性の経時変化が小さく場合があるが、その場合は、2次元配列における中央部に正方形状の発光部を配置し、2次元配列における周辺部に円形状の発光部を配置すればよい。 Note that depending on the structure of the mesa and the manufacturing method, the square-shaped light-emitting portion may have a smaller change in light output characteristics with time than the circular light-emitting portion. In this case, a square is formed at the center of the two-dimensional array. A circular light-emitting part may be arranged around the periphery of the two-dimensional array.
『第2の実施形態』
次に、本発明の面発光レーザアレイの第2の実施形態として、0.78μm帯の面発光レーザアレイ200について説明する。
“Second Embodiment”
Next, a 0.78 μm band surface emitting
この面発光レーザアレイ200は、一例として図12(A)に示されるように、25個の発光部を有している。ここでは、25個の発光部は、いずれも正方形状であり、X軸方向及びY軸方向に等間隔に2次元配列されている。但し、2次元配列における中央部の9個の発光部は、いずれも2次元配列における周辺部の発光部に対して、XY面内で45度回転している。なお、本第2の実施形態では、便宜上、2次元配列における周辺部の16個の発光部のそれぞれを「第3の発光部」、2次元配列における中央部の9個の発光部のそれぞれを「第4の発光部」ともいう。
As an example, the surface-emitting
各発光部は、図12(A)のB−B断面図である図12(B)に示されるように、基板101A上に、上述した第1の実施形態と同様に、n−GaAsバッファ層102、下部反射鏡103、スペーサ層104、活性層105、スペーサ層106、被選択酸化層107、上部反射鏡108、GaAsコンタクト層(図示省略)などの半導体層が、順次積層されている。
As shown in FIG. 12B, which is a BB cross-sectional view of FIG. 12A, each light emitting portion is formed on the
基板101Aは、n−GaAsの(311)A面基板である。すなわち、基板101Aは、いわゆる傾斜基板である。
The
面発光レーザアレイ200は、上述した第1の実施形態と同様にして製造される。但し、前記フォトマスク109は、発光部の形状に応じてパターニングされる(図13参照)。
The surface emitting
ところで、傾斜基板を用いた場合は、結晶の対称性が低くなるため、メサの形状が同じであっても、XY面内での回転角度によって電流通過領域の形状が異なることがある。本第2の実施形態では、第3の発光部における電流通過領域は長方形状であり、第4の発光部における電流通過領域は正方形である。 By the way, when the tilted substrate is used, the symmetry of the crystal is lowered, and therefore the shape of the current passing region may differ depending on the rotation angle in the XY plane even if the shape of the mesa is the same. In the second embodiment, the current passing region in the third light emitting unit is rectangular, and the current passing region in the fourth light emitting unit is square.
また、発明者らの実験によると、基準温度以上の所定温度において、第4の発光部のほうが、第3の発光部よりも、光出力特性の経時変化が小さいという結果が得られている(図14参照)。そして、本第2の実施形態では、温度上昇が大きい領域である2次元配列における中央部に第4の発光部を配置し、温度上昇が小さい領域である2次元配列における周辺部に第3の発光部を配置している。これにより、面発光レーザアレイ200では、アレイ面内の不均一な温度分布があっても、複数の発光部の各光出力特性は時間が経過しても互いにほぼ等しい。
Further, according to experiments by the inventors, a result that the change in the light output characteristics with time is smaller in the fourth light emitting unit than in the third light emitting unit at a predetermined temperature equal to or higher than the reference temperature ( (See FIG. 14). In the second embodiment, the fourth light emitting unit is arranged in the center of the two-dimensional array that is a region where the temperature rise is large, and the third light emitting unit is arranged in the peripheral part of the two-dimensional array that is the region where the temperature rise is small. A light emitting unit is arranged. Thus, in the surface emitting
以上説明したように、本第2の実施形態に係る面発光レーザアレイ200によると、基板101Aは傾斜基板であり、電流通過領域の形状が長方形状の第3の発光部が2次元配列における周辺部に配置され、電流通過領域の形状が正方形状の第4の発光部が2次元配列における中央部に配置されている。そして、第4の発光部のほうが第3の発光部よりも光出力特性の経時変化が小さいため、アレイ面内に不均一な温度分布があっても、温度上昇の大きいところの発光部が温度上昇の小さいところの発光部よりも早期に劣化するのを抑制することができる。従って、複数の発光部の各光出力特性を経時的に均一とすることが可能となる。
As described above, according to the surface-emitting
なお、上記第1及び第2の実施形態では、1つのチップに含まれる発光部の数が25個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 first and second embodiments, the case where the number of light emitting units included in one chip is 25 has been described. However, the present invention is not limited to this.
『第3の実施形態』
次に、本発明の面発光レーザアレイの第3の実施形態として、0.78μm帯の面発光レーザアレイ300について説明する。
“Third embodiment”
Next, a surface emitting
この面発光レーザアレイ300は、一例として図15に示されるように、35個の発光部を有し、Y軸方向に沿って一列に等間隔で配列された5個の発光部からなる発光部列が、X軸方向に7列配置されている。
As shown in FIG. 15 as an example, the surface-emitting
ここでは、各発光部列を区別するため、便宜上、図15の紙面左から右に向かって、第1発光部列L1、第2発光部列L2、第3発光部列L3、第4発光部列L4、第5発光部列L5、第6発光部列L6、及び第7発光部列L7とする。 Here, in order to distinguish each light emission part row | line | column, for convenience, the 1st light emission part row | line | column L1, the 2nd light emission part row | line | column L2, the 3rd light emission part row | line | column L3, the 4th light emission part from left to right of the paper surface of FIG. A row L4, a fifth light emitting portion row L5, a sixth light emitting portion row L6, and a seventh light emitting portion row L7 are used.
また、X軸方向に関して、第1素子列L1と第2素子列L2との間隔はX1、第2素子列L2と第3素子列L3との間隔はX2、第3素子列L3と第4素子列L4との間隔はX1、第4素子列L4と第5素子列L5との間隔はX1、第5素子列L5と第6素子列L6との間隔はX2、第6素子列L6と第7素子列L7との間隔はX1であり、X1>X2である。 Regarding the X-axis direction, the distance between the first element row L1 and the second element row L2 is X1, the distance between the second element row L2 and the third element row L3 is X2, and the third element row L3 and the fourth element row. The interval between the column L4 is X1, the interval between the fourth element column L4 and the fifth element column L5 is X1, the interval between the fifth element column L5 and the sixth element column L6 is X2, and the sixth element column L6 and the seventh element column L6. The distance from the element row L7 is X1, and X1> X2.
そして、第1素子列L1、第4発光部列L4及び第7発光部列L7の各発光部列では、各発光部はメサ形状及び電流通過領域の形状が正方形状の発光部(前記第1の発光部)であり、第2発光部列L2、第3発光部列L3、第5発光部列L5及び第6発光部列L6の各発光部列では、各発光部はメサ形状及び電流通過領域の形状が円形状の発光部(前記第2の発光部)である。 And in each light emission part row | line | column of 1st element row | line | column L1, 4th light emission part row | line | column L4, and 7th light emission part row | line | column L7, each light emission part has a mesa shape and the shape of a current passage area | region is a square light emission part (said 1st Of the second light emitting part row L2, the third light emitting part row L3, the fifth light emitting part row L5, and the sixth light emitting part row L6, each light emitting part has a mesa shape and a current passage. The region is a circular light emitting part (second light emitting part).
各発光部は、上述した第1の実施形態と同様に、基板101上に、n−GaAsバッファ層102、下部反射鏡103、スペーサ層104、活性層105、スペーサ層106、被選択酸化層107、上部反射鏡108、GaAsコンタクト層(図示省略)などの半導体層が、順次積層されている。
As in the first embodiment described above, each light emitting unit is formed on the
面発光レーザアレイ300は、上述した第1の実施形態と同様にして製造される。但し、前記フォトマスク109は、発光部の形状に応じてパターニングされる。
The surface emitting
以上説明したように、本第3の実施形態に係る面発光レーザアレイ300によると、メサ形状及び電流通過領域の形状が正方形状の第1の発光部が2次元配列における疎な領域に配置され、メサ形状及び電流通過領域の形状が円形状の第2の発光部が2次元配列における密な領域に配置されている。そして、前述したように、第2の発光部のほうが第1の発光部よりも光出力特性の経時変化が小さいため、アレイ面内に不均一な温度分布があっても、温度上昇の大きいところの発光部が温度上昇の小さいところの発光部よりも早期に劣化するのを抑制することができる。従って、複数の発光部の各光出力特性を経時的に均一とすることが可能となる。
As described above, according to the surface emitting
なお、メサの構造や作製方法によっては、正方形状の発光部のほうが、円形状の発光部よりも、光出力特性の経時変化が小さく場合があるが、その場合は、密に配列された複数の発光部をいずれも正方形状の発光部とし、疎に配列された複数の発光部をいずれも円形状の発光部とすればよい。 Note that depending on the structure of the mesa and the manufacturing method, the light-emitting portion having a square shape may have a smaller temporal change in light output characteristics than the light-emitting portion having a circular shape. These light emitting portions may be square light emitting portions, and a plurality of light emitting portions arranged sparsely may be circular light emitting portions.
また、上記第3の実施形態では、1つのチップに含まれる発光部の数が35個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。 Moreover, although the said 3rd Embodiment demonstrated the case where the number of the light emission parts contained in one chip | tip was 35, it is not limited to this.
また、上記実施形態では、面発光レーザアレイの発振波長が0.78μm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。例えば、0.65μm帯,0.85μm帯,0.98μm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、0.65μm帯ではAlGaInP系混晶半導体材料、0.98μm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。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the oscillation wavelength of a surface emitting laser array was a 0.78 micrometer band, it is not limited to this. For example, a wavelength band such as a 0.65 μm band, a 0.85 μm band, a 0.98 μm band, a 1.3 μm band, and a 1.5 μm band may be used. 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 0.65 μm band, an InGaAs mixed crystal semiconductor material in the 0.98 μm band, and a GaInNAs (Sb) mixed crystal semiconductor material in the 1.3 μm band and 1.5 μm band. .
また、各反射鏡の材料及び構成を発振波長に応じて選択することにより、任意の発振波長に対応した発光部を形成することができる。例えば、AlGaInP混晶などのAlGaAs混晶以外のものを用いることができる。なお、低屈折率層及び高屈折率層は、発振波長に対して透明で、かつ可能な限り互いの屈折率差が大きく取れる組み合わせが好ましい。 Further, by selecting the material and configuration of each reflecting mirror according to the oscillation wavelength, a light emitting unit corresponding to an arbitrary oscillation wavelength can be formed. For example, other than AlGaAs mixed crystal such as AlGaInP mixed crystal can be used. The low refractive index layer and the high refractive index layer are preferably a combination that is transparent with respect to the oscillation wavelength and can take a difference in refractive index as much as possible.
《画像形成装置》
次に、本発明の画像形成装置の一実施形態を説明する。図16には、本発明の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。
<Image forming apparatus>
Next, an embodiment of the image forming apparatus of the present invention will be described. FIG. 16 shows a schematic configuration of a
このレーザプリンタ1000は、光走査装置1010、感光体ドラム1030、帯電チャージャ1031、現像ローラ1032、転写チャージャ1033、除電ユニット1034、クリーニングブレード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、及び排紙トレイ1043などを備えている。
The
感光体ドラム1030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。ここでは、感光体ドラム1030は、図16における矢印方向に回転するようになっている。
A photosensitive layer is formed on the surface of the
帯電チャージャ1031、現像ローラ1032、転写チャージャ1033、除電ユニット1034及びクリーニングブレード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の回転方向に関して、帯電チャージャ1031→現像ローラ1032→転写チャージャ1033→除電ユニット1034→クリーニングブレード1035の順に配置されている。
The charging
帯電チャージャ1031は、感光体ドラム1030の表面を均一に帯電させる。
The charging
光走査装置1010は、帯電チャージャ1031で帯電された感光体ドラム1030の表面に、上位装置(例えばパソコン)からの画像情報に基づいて変調された光を照射する。これにより、感光体ドラム1030の表面では、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム1030の表面に形成される。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
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
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潜像(以下では、便宜上「トナー像」ともいう)は、感光体ドラム1030の回転に伴って転写チャージャ1033の方向に移動する。
The developing
給紙トレイ1038には記録紙1040が格納されている。この給紙トレイ1038の近傍には給紙コロ1037が配置されており、該給紙コロ1037は、記録紙1040を給紙トレイ1038から1枚づつ取り出し、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。
転写チャージャ1033には、感光体ドラム1030の表面上のトナーを電気的に記録紙1040に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム1030の表面のトナー像が記録紙1040に転写される。ここで転写された記録紙1040は、定着ローラ1041に送られる。
A voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied to the
この定着ローラ1041では、熱と圧力とが記録紙1040に加えられ、これによってトナーが記録紙1040上に定着される。ここで定着された記録紙1040は、排紙ローラ1042を介して排紙トレイ1043に送られ、排紙トレイ1043上に順次スタックされる。
In the fixing
除電ユニット1034は、感光体ドラム1030の表面を除電する。
The
クリーニングブレード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。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラム1030の表面は、再度帯電チャージャ1031の位置に戻る。
The
《光走査装置》
次に、前記光走査装置1010の構成について説明する。
<Optical scanning device>
Next, the configuration of the
この光走査装置1010は、図17に示されるように、光源ユニット10、カップリングレンズ11、開口板12、シリンドリカルレンズ13、ポリゴンミラー14、fθレンズ15、トロイダルレンズ16、2つのミラー(17、18)、及び上記各部を統括的に制御する不図示の制御装置を備えている。
As shown in FIG. 17, the
光源ユニット10は、一例として図18に示されるように、40個の発光部が2次元配列されている面発光レーザアレイ10Aを有している。この面発光レーザアレイ10Aは、前記面発光レーザアレイ100と同様に、メサ形状及び電流通過領域の形状が正方形状の発光部が2次元配列における周辺部に配置され、メサ形状及び電流通過領域の形状が円形状の発光部が2次元配列における中央部に配置されている。なお、図18におけるM方向は、主走査方向に対応する方向を示し、S方向は、副走査方向に対応する方向を示している。
As an example, the
面発光レーザアレイ10Aでは、M方向に対して角度θだけ傾斜した方向(以下、便宜上「T方向」という)に沿って一列に等間隔で配列された10個の発光部からなる発光部列が、S方向に等間隔d1で4列配置されている。また、40個の発光部をS方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔は等間隔d2である。なお、本明細書では、「発光部の間隔」とは2つの発光部の中心間距離をいうものとする。
In the surface emitting
図17に戻り、カップリングレンズ11は、光源ユニット10から射出された光を略平行光に整形する。
Returning to FIG. 17, the
開口板12は、開口部を有し、カップリングレンズ11を介した光のビーム径を規定する。
The
シリンドリカルレンズ13は、開口板12の開口部を通過した光をミラー17を介してポリゴンミラー14の偏向反射面近傍に集光する。
The
ポリゴンミラー14は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面には6面の偏向反射面が形成されている。そして、不図示の回転機構により、図17に示される矢印の方向に一定の角速度で回転されている。従って、光源ユニット10から射出され、シリンドリカルレンズ13によってポリゴンミラー14の偏向反射面近傍に集光された光は、ポリゴンミラー14の回転により一定の角速度で偏向される。
The
fθレンズ15は、ポリゴンミラー14からの光の入射角に比例した像高をもち、ポリゴンミラー14により一定の角速度で偏向される光の像面を、主走査方向に関して等速移動させる。
The
トロイダルレンズ16は、fθレンズ15からの光をミラー18を介して、感光体ドラム1030の表面に結像する。
The
この場合に、面発光レーザアレイ10Aでは、各発光部をS軸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、図19に示されるように、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光源が並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。例えば、前記間隔d1が26.5μmであれば、前記間隔d2は2.65μmとなる。そして、光学系の倍率を2倍とすれば、感光体ドラム1030上では副走査方向に5.3μm間隔で書き込みドットを形成することができる。これは、4800dpi(ドット/インチ)に対応している。すなわち、4800dpi(ドット/インチ)の高密度書込みができる。もちろん、T方向の発光部数を増加したり、前記間隔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、光源の点灯のタイミングで容易に制御できる。
In this case, in the surface emitting
また、この場合には、レーザプリンタ1000では書きこ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、同じ書きこ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 this case, the
以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置1010によると、光源ユニット10が、前記面発光レーザアレイ100と同様に、メサ形状及び電流通過領域の形状が正方形状の発光部が2次元配列における周辺部に配置され、メサ形状及び電流通過領域の形状が円形状の発光部が2次元配列における中央部に配置されている面発光レーザアレイ10Aを有している。従って、各発光部の光出力特性が経時的に均一となり、結果として複数の光による同時走査を安定して行うことが可能となる。
As described above, according to the
また、本実施形態に係るレーザプリンタ1000によると、複数の光による同時走査を安定して行うことができる光走査装置1010を備えているため、結果として、高品質の画像を安定して形成することが可能となる。
In addition, the
なお、上記実施形態では、光源ユニット10が前記面発光レーザアレイ100と同等の面発光レーザアレイ10Aを有している場合について説明したが、前記面発光レーザアレイ10Aに代えて、前記面発光レーザアレイ200及び300のいずれかと同等の面発光レーザアレイを有していても良い。
In the above embodiment, the case where the
なお、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。要するに、光走査装置1010を備えた画像形成装置であれば、高品質の画像を安定して形成することが可能となる。
In the above embodiment, the case of the
例えば、前記光走査装置1010を備え、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 includes the
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、多色のカラー画像を形成する画像形成装置であっても、カラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、高精細な画像を安定して形成することが可能となる。 Even in an image forming apparatus that forms a multicolor image, a high-definition image can be stably formed by using an optical scanning device that supports color images.
例えば、図20に示されるように、カラー画像に対応し、複数の感光体ドラムを備えるタンデムカラー機1500であっても良い。このタンデムカラー機1500は、ブラック(K)用の感光体ドラムK1、帯電器K2、現像器K4、クリーニング手段K5、及び転写用帯電手段K6と、シアン(C)用の感光体ドラムC1、帯電器C2、現像器C4、クリーニング手段C5、及び転写用帯電手段C6と、マゼンタ(M)用の感光体ドラムM1、帯電器M2、現像器M4、クリーニング手段M5、及び転写用帯電手段M6と、イエロー(Y)用の感光体ドラムY1、帯電器Y2、現像器Y4、クリーニング手段Y5、及び転写用帯電手段Y6と、光走査装置1010Aと、転写ベルト80と、定着手段30などを備えている。
For example, as shown in FIG. 20, a
光走査装置1010Aは、ブラック用の面発光レーザアレイ、シアン用の面発光レーザアレイ、マゼンタ用の面発光レーザアレイ、イエロー用の面発光レーザアレイを有している。各面発光レーザアレイは、いずれも前記面発光レーザアレイ10Aと同等の面発光レーザアレイである。そして、ブラック用の面発光レーザアレイからの光はブラック用の走査光学系を介して感光体ドラムK1に照射され、シアン用の面発光レーザアレイからの光はシアン用の走査光学系を介して感光体ドラムC1に照射され、マゼンタ用の面発光レーザアレイからの光はマゼンタ用の走査光学系を介して感光体ドラムM1に照射され、イエロー用の面発光レーザアレイからの光はイエロー用の走査光学系を介して感光体ドラムY1に照射されるようになっている。
The
各感光体ドラムは、図20中の矢印の方向に回転し、回転順にそれぞれ帯電器、現像器、転写用帯電手段、クリーニング手段が配置されている。各帯電器は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電器によって帯電された感光体ドラム表面に光走査装置1010Aにより光が照射され、感光体ドラムに静電潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像器により感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写用帯電手段により、記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着手段30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. 20, and a charger, a developer, a transfer charging unit, and a cleaning unit are arranged in the order of rotation. Each charger uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum. The surface of the photosensitive drum charged by the charger is irradiated with light by the
タンデムカラー機では、機械精度等で各色の色ずれが発生する場合があるが、点灯させる発光部を選択することで各色の色ずれの補正精度を高めることができる。 In a tandem color machine, color misregistration of each color may occur due to mechanical accuracy or the like. However, the correction accuracy of color misregistration of each color can be improved by selecting a light emitting unit to be lit.
なお、このタンデムカラー機1500において、光走査装置1010Aに代えて、ブラック用の光走査装置とシアン用の光走査装置とマゼンタ用の光走査装置とイエロー用の光走査装置を用いても良い。要するに、各面発光レーザアレイが、いずれも前記面発光レーザアレイ10Aと同等の面発光レーザアレイであれば良い。
In this
《光伝送システム》
図21には、本発明の一実施形態に係る光伝送システム2000の概略構成が示されている。この光伝送システム2000は、光送信モジュール2001と光受信モジュール2005が光ファイバケーブル2004で接続されており、光送信モジュール2001から光受信モジュール2005への一方向の光通信が可能となっている。
<Optical transmission system>
FIG. 21 shows a schematic configuration of an
光送信モジュール2001は、前記面発光レーザアレイ100〜300のいずれかと同等の面発光レーザアレイを含む光源2002と、外部から入力された電気信号に応じて、光源2002から出力されるレーザ光の光強度を変調する駆動回路2003とを有している。
The
光源2002から出力された光信号は、光ファイバケーブル2004に結合し、該光ファイバケーブル2004を導波して光受信モジュール2005に入力される。
The optical signal output from the
光受信モジュール2005は、光信号を電気信号に変換する受光素子2006と、受光素子2006から出力された電気信号に対して信号増幅、及び波形整形等を行う受信回路2007とを有している。
The
本実施形態に係る光送信モジュール2001によると、光源2002が前記面発光レーザアレイ100〜300のいずれかと同等の面発光レーザアレイを有しているため、結果として高品質の光信号を安定して生成することが可能となる。
According to the
また、本実施形態に係る光伝送システム2000によると、高品質の光信号を安定して生成することができる光送信モジュール2001を備えているため、結果として低消費電力で、高品質の光伝送を安定して行うことが可能となる。
In addition, the
なお、本実施形態では、単チャンネルの一方向通信の構成例を示しているが、双方向通信、並列伝送方式、波長分割多重伝送方式等の構成をとることもできる。要するに、光源2002を有していれば良い。
In the present embodiment, a configuration example of unidirectional communication of a single channel is shown, but a configuration of bidirectional communication, a parallel transmission method, a wavelength division multiplex transmission method, or the like can also be adopted. In short, what is necessary is just to have the
以上説明したように、本発明の面発光レーザアレイによれば、複数の発光部の各光出力特性を経時的に均一とするのに適している。また、本発明の光走査装置によれば、複数の光による同時走査を安定して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、高品質の画像を安定して形成するのに適している。また、本発明の光伝送モジュールによれば、高品質の光信号を安定して生成するのに適している。また、本発明の光伝送システムによれば、高品質の光伝送を安定して行うのに適している。 As described above, the surface emitting laser array according to the present invention is suitable for making the light output characteristics of a plurality of light emitting portions uniform over time. Further, the optical scanning device of the present invention is suitable for stably performing simultaneous scanning with a plurality of lights. The image forming apparatus of the present invention is suitable for stably forming a high quality image. The optical transmission module of the present invention is suitable for stably generating a high-quality optical signal. The optical transmission system according to the present invention is suitable for stably performing high-quality optical transmission.
10…光源ユニット、10A…面発光レーザアレイ、14…ポリゴンミラー(偏向器)、15…fθレンズ(走査光学系の一部)、16…トロイダルレンズ(走査光学系の一部)、100…面発光レーザアレイ、101…基板、101A…基板(傾斜基板)、200…面発光レーザアレイ、300…面発光レーザアレイ、1000…レーザプリンタ(画像形成装置)、1010…光走査装置、1010A…光走査装置、1030…感光体ドラム(像担持体)、1500…タンデムカラー機(画像形成装置)、2000…光伝送システム、2001…光送信モジュール(光伝送モジュール)、2003…駆動回路(駆動装置)、2004…光ファイバケーブル(光伝達媒体)、2006…受光素子(変換器の一部)、2007…受信回路(変換器の一部)、K1,C1,M1,Y1…感光体ドラム(像担持体)。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記複数の構造体は、前記メサ形状及び前記電流通過領域の形状の少なくとも一方が互いに異なる第1の構造体と第2の構造体を含み、
前記第1の構造体は、前記第2の構造体よりも光出力特性の経時変化が小さく、前記第2の構造体が配置されている領域よりも温度上昇が大きい領域に配置されていることを特徴とする面発光レーザアレイ。 In a surface emitting laser array having a plurality of mesa-shaped structures including a current confinement structure in which a current passing region is surrounded by an oxide,
The plurality of structures include a first structure and a second structure in which at least one of the mesa shape and the shape of the current passage region is different from each other,
The first structure is disposed in a region where the change in light output characteristics with time is smaller than that of the second structure, and the temperature rise is larger than the region where the second structure is disposed. A surface emitting laser array characterized by the above.
前記第1の構造体における前記電流通過領域の形状は、前記第2の構造体における前記電流通過領域の形状と異なり、
前記第1の構造体における前記メサ形状は、前記第2の構造体における前記メサ形状を、厚さ方向に直交する面内で所定の角度だけ回転した形状と一致することを特徴とする請求項1に記載の面発光レーザアレイ。 The plurality of structures are formed on an inclined substrate,
The shape of the current passing region in the first structure is different from the shape of the current passing region in the second structure,
The mesa shape in the first structure coincides with a shape obtained by rotating the mesa shape in the second structure by a predetermined angle in a plane orthogonal to the thickness direction. 2. The surface emitting laser array according to 1.
前記2次元配列における中央部に位置する構造体は、前記第1の構造体と同等の構造体であり、
前記2次元配列における周辺部に位置する構造体は、前記第2の構造体と同等の構造体であ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アレイ。 The plurality of structures are two-dimensionally arranged,
The structure located at the center of the two-dimensional array is a structure equivalent to the first structure,
3. The surface emitting laser array according to claim 1, wherein a structure located at a peripheral portion in the two-dimensional array is a structure equivalent to the second structure. 4.
前記密に配列された複数の構造体は、前記第1の構造体と同等の構造体であり、
前記疎に配列された複数の構造体は、前記第2の構造体と同等の構造体であ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アレイ。 The plurality of structures include a plurality of densely arranged structures and a plurality of sparsely arranged structures,
The plurality of densely arranged structures are structures equivalent to the first structure,
3. The surface emitting laser array according to claim 1, wherein the plurality of sparsely arranged structures are structures equivalent to the second structure. 4.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の面発光レーザアレイを有する光源ユニットと;
前記光源ユニットからの光を偏向する偏向器と;
前記偏光器で偏向された光を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 unit comprising the surface emitting laser array according to claim 1;
A deflector for deflecting light from the light source unit;
A scanning optical system for condensing the light deflected by the polarizer on the surface to be scanned.
前記少なくとも1つの像担持体に対して画像情報が含まれる光を走査する少なくとも1つの請求項5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;
An image forming apparatus comprising: at least one optical scanning device according to claim 5 that scans the at least one image carrier with light including image information.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の面発光レーザアレイと;
前記面発光レーザアレイを、前記入力される電気信号に応じて駆動する駆動装置と;を備える光伝送モジュール。 An optical transmission module that generates an optical signal according to an input electrical signal,
A surface emitting laser array according to any one of claims 1 to 4;
An optical transmission module comprising: a driving device that drives the surface-emitting laser array in accordance with the input electric signal.
前記光伝送モジュールで生成された光信号を伝達する光伝達媒体と;
前記光伝達媒体を介した光信号を電気信号に変換する変換器と;を備える光伝送システム。 An optical transmission module according to claim 8;
An optical transmission medium for transmitting an optical signal generated by the optical transmission module;
A converter for converting an optical signal through the optical transmission medium into an electric signal;
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Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010274652A (en) * | 2009-05-28 | 2010-12-09 | Xerox Corp | Optical scanner |
JP2011186184A (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Optical scanner |
JP2012004442A (en) * | 2010-06-18 | 2012-01-05 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Surface emitting laser array element |
WO2012059850A1 (en) * | 2010-11-04 | 2012-05-10 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Vcsel device with improved far-field homogeneity |
US20120134693A1 (en) * | 2010-11-26 | 2012-05-31 | Ricoh Company, Ltd. | Optical sensor and image forming apparatus |
WO2013127974A1 (en) * | 2012-03-01 | 2013-09-06 | Iee International Electronics & Engineering S.A. | Spatially coded structured light generator |
JP2014057045A (en) * | 2012-08-10 | 2014-03-27 | Ricoh Co Ltd | Method for manufacturing surface emitting laser element, method for manufacturing light source device, optical scanner, and image forming apparatus |
JP2014072470A (en) * | 2012-10-01 | 2014-04-21 | Ricoh Co Ltd | Light source device, optical scanner, and image forming apparatus |
WO2014087301A1 (en) * | 2012-12-05 | 2014-06-12 | Koninklijke Philips N.V. | Illumination array with adapted distribution of radiation |
JP2015041077A (en) * | 2013-08-23 | 2015-03-02 | キヤノン株式会社 | Light beam emitting device, optical scanner, and image forming apparatus |
US9063004B2 (en) | 2011-09-08 | 2015-06-23 | Ricoh Company, Ltd. | Package member for electronic component and optical device including the package member |
US9267886B2 (en) | 2010-11-26 | 2016-02-23 | Ricoh Company, Ltd. | Optical sensor and image forming apparatus |
CN110649466A (en) * | 2019-11-26 | 2020-01-03 | 常州纵慧芯光半导体科技有限公司 | VCSEL array, manufacturing method, flat top far field generating method and lighting module |
US10529896B2 (en) | 2013-03-18 | 2020-01-07 | Epistar Corporation | Light emitting device |
CN113169518A (en) * | 2018-11-07 | 2021-07-23 | 瑞识科技(深圳)有限公司 | System and method for preventing thermally induced failure of Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) arrays |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1027938A (en) * | 1996-07-10 | 1998-01-27 | Fuji Xerox Co Ltd | Normal radiation semiconductor laser device and method of fabricating the same |
JPH10253904A (en) * | 1997-03-10 | 1998-09-25 | Minolta Co Ltd | Light source device and light beam optical scanner |
JP2005216925A (en) * | 2004-01-27 | 2005-08-11 | Fuji Xerox Co Ltd | Vertical cavity surface emitting laser array |
JP2007053243A (en) * | 2005-08-18 | 2007-03-01 | Fuji Xerox Co Ltd | Surface emitting semiconductor laser array |
-
2007
- 2007-06-15 JP JP2007158871A patent/JP4890358B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1027938A (en) * | 1996-07-10 | 1998-01-27 | Fuji Xerox Co Ltd | Normal radiation semiconductor laser device and method of fabricating the same |
JPH10253904A (en) * | 1997-03-10 | 1998-09-25 | Minolta Co Ltd | Light source device and light beam optical scanner |
JP2005216925A (en) * | 2004-01-27 | 2005-08-11 | Fuji Xerox Co Ltd | Vertical cavity surface emitting laser array |
JP2007053243A (en) * | 2005-08-18 | 2007-03-01 | Fuji Xerox Co Ltd | Surface emitting semiconductor laser array |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010274652A (en) * | 2009-05-28 | 2010-12-09 | Xerox Corp | Optical scanner |
JP2011186184A (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Optical scanner |
US8537449B2 (en) | 2010-03-09 | 2013-09-17 | Konica Minolta Business Technologies, Inc. | Optical scanning device |
JP2012004442A (en) * | 2010-06-18 | 2012-01-05 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Surface emitting laser array element |
WO2012059850A1 (en) * | 2010-11-04 | 2012-05-10 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Vcsel device with improved far-field homogeneity |
US20120134693A1 (en) * | 2010-11-26 | 2012-05-31 | Ricoh Company, Ltd. | Optical sensor and image forming apparatus |
US9678006B2 (en) | 2010-11-26 | 2017-06-13 | Ricoh Company, Ltd. | Optical sensor and image forming apparatus |
US9513216B2 (en) | 2010-11-26 | 2016-12-06 | Ricoh Company, Ltd. | Optical sensor and image forming apparatus |
US9274479B2 (en) * | 2010-11-26 | 2016-03-01 | Ricoh Company, Ltd. | Optical sensor and image forming apparatus configured to detect light reflected from sheet |
US9267886B2 (en) | 2010-11-26 | 2016-02-23 | Ricoh Company, Ltd. | Optical sensor and image forming apparatus |
US9063004B2 (en) | 2011-09-08 | 2015-06-23 | Ricoh Company, Ltd. | Package member for electronic component and optical device including the package member |
WO2013127974A1 (en) * | 2012-03-01 | 2013-09-06 | Iee International Electronics & Engineering S.A. | Spatially coded structured light generator |
CN104247178A (en) * | 2012-03-01 | 2014-12-24 | Iee国际电子工程股份公司 | Spatially coded structured light generator |
US9606237B2 (en) | 2012-03-01 | 2017-03-28 | Iee International Electronics & Engineering S.A. | Spatially coded structured light generator |
JP2014057045A (en) * | 2012-08-10 | 2014-03-27 | Ricoh Co Ltd | Method for manufacturing surface emitting laser element, method for manufacturing light source device, optical scanner, and image forming apparatus |
JP2014072470A (en) * | 2012-10-01 | 2014-04-21 | Ricoh Co Ltd | Light source device, optical scanner, and image forming apparatus |
WO2014087301A1 (en) * | 2012-12-05 | 2014-06-12 | Koninklijke Philips N.V. | Illumination array with adapted distribution of radiation |
US10529896B2 (en) | 2013-03-18 | 2020-01-07 | Epistar Corporation | Light emitting device |
US10700240B2 (en) | 2013-03-18 | 2020-06-30 | Epistar Corporation | Light emitting device |
JP2015041077A (en) * | 2013-08-23 | 2015-03-02 | キヤノン株式会社 | Light beam emitting device, optical scanner, and image forming apparatus |
CN113169518A (en) * | 2018-11-07 | 2021-07-23 | 瑞识科技(深圳)有限公司 | System and method for preventing thermally induced failure of Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) arrays |
CN110649466A (en) * | 2019-11-26 | 2020-01-03 | 常州纵慧芯光半导体科技有限公司 | VCSEL array, manufacturing method, flat top far field generating method and lighting module |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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