(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、光が射出される射出面上に射出領域を取り囲んで設けられた電極、及び前記射出領域内に設けられ、周辺部の反射率と中心部の反射率を異ならせる誘電体膜を備える面発光レーザ素子において、
前記誘電体膜の端部近傍は、前記射出面に対して傾斜していることを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項２】
前記誘電体膜は、前記射出領域内の中心部から外れた少なくとも１つの小領域に設けられ、該少なくとも１つの小領域の反射率を中心部の反射率よりも低くする誘電体膜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。
【請求項３】
前記誘電体膜は、互いに直交する２つの方向で形状異方性を有することを特徴とする請求項２に記載の面発光レーザ素子。
【請求項４】
前記少なくとも１つの小領域は、複数の小領域であり、
該複数の小領域は、光の射出方向からみたときに、前記中心部を挟んで対向していることを特徴とする請求項３に記載の面発光レーザ素子。
【請求項５】
前記誘電体膜の中央部の光学的厚さは、「発振波長／４」の奇数倍であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。
【請求項６】
前記誘電体膜は、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ及びＳｉＯＮのいずれかの膜であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。
【請求項７】
前記誘電体膜は、ＳｉＮｘ、ＴｉＯｘ及びＳｉＯＮのいずれかの膜であり、該誘電体膜は、バッファードフッ酸を用いてウェットエッチングされていることを特徴とする請求項６に記載の面発光レーザ素子。
【請求項８】
前記射出領域内における相対的に反射率が高い領域は誘電体膜で被覆され、該誘電体膜の光学的厚さは、「発振波長／４」の偶数倍であることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。
【請求項９】
前記射出領域内における相対的に反射率が高い領域を被覆している誘電体膜は、前記少なくとも１つの小領域に形成された誘電体膜と同じ材質であることを特徴とする請求項８に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１０】
前記射出領域内における相対的に反射率が高い領域を被覆している誘電体膜は、互いに屈折率の異なる複数の膜が積層された誘電体膜であることを特徴とする請求項８に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１１】
前記複数の膜における各膜の光学的厚さは、それぞれ「発振波長／４」の奇数倍であることを特徴とする請求項１０に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１２】
前記誘電体膜は、前記射出領域の中心部に設けられ、反射率を周辺部の反射率よりも高くする誘電体膜であり、
該誘電体膜は、互いに屈折率の異なる複数の膜が積層された誘電体膜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。
【請求項１３】
前記複数の膜における各膜の光学的厚さは、それぞれ「発振波長／４」の奇数倍であることを特徴とする請求項１２に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１４】
前記射出領域は、全面が誘電体膜で被覆されていることを特徴とする請求項２〜１３のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１５】
請求項１〜１４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。
【請求項１６】
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１〜１４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偏向器と；
前記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。
【請求項１７】
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１５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偏向器と；
前記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。
【請求項１８】
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少なくとも１つの請求項１６又は１７に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
【請求項１９】
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１８に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、基板に垂直な方向にレーザ光を射出する面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、前記面発光レーザ素子又は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。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型の面発光レーザ素子（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）は、基板に垂直な方向に光を射出するものであり、基板に平行な方向に光を射出する端面発光型の半導体レーザ素子よりも低価格、低消費電力、小型、２次元デバイスに好適、かつ、高性能であることから、近年、注目されている。
【０００３】
面発光レーザ素子の応用分野としては、プリンタにおける光書き込み系の光源（発振波長：７８０ｎｍ帯）、光ディスク装置における書き込み用光源（発振波長：７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯）、光ファイバを用いるＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの光伝送システムの光源（発振波長：７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、１．３μｍ帯、１．５μｍ帯）が挙げられる。さらには、ボード間、ボード内、集積回路（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）のチップ間、及び集積回路のチップ内の光伝送用の光源としても期待されている。
【０００４】
これらの応用分野においては、面発光レーザ素子から射出される光（以下では、「射出光」ともいう）は、横モードが単一で高出力であることが望まれている。特に、基本横モード発振で高出力である用途が多い。このためには、高次横モードの発振を抑制することが必要であり、様々な試みがなされている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、上部反射鏡層構造と下部反射鏡層構造との間に発光層を配置した半導体材料の層構造が基板の上に形成され、上部反射鏡層構造の上方には、平面視形状が円環形状をした上部電極が形成され、上部電極の内側が開口部になっており、該開口部の一部表面を被覆して、発振レーザ光の発振波長に対して透明な層が形成されている面発光半導体レーザ素子が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、発光中心領域を有する活性層と、該活性層を間にして設けられ、一方に光出射領域を有する一対の多層膜反射鏡と、光出射領域に対応して開口部を有する電極と、光出射領域に対応して設けられると共に、光出射領域のうち発光中心領域に対応する中央領域を囲む周辺領域の反射率が中央領域のそれよりも低くなるように構成された絶縁膜とを備えた面発光型半導体レーザが開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、基板上に、第１多層膜反射鏡、発光中心領域を有する活性層、第２多層膜反射鏡及び横モード調整層がこの順に積層されたレーザ構造を備え、第１多層膜反射鏡および第２多層膜反射鏡のいずれか一方は、対角線の交点が発光中心領域に対応する四辺形状の電流注入領域を有し、第２多層膜反射鏡は、電流注入領域のうち一方の対角線に対応する領域に設けられた光出射口と、光出射口を間にして設けられた一対の溝部とを有し、横モード調整層は、光出射口に対応して設けられると共に、光出射口のうち発光中心領域に対応する中央領域を除く周辺領域の反射率が中央領域のそれよりも低くなっている面発光型半導体レーザが開示されている。
【０００８】
また、特許文献４には、第１多層反射膜と、第１多層反射膜上に形成された活性層と、活性層上に形成された第２多層反射膜とを備え、第１多層反射膜及び第２多層反射膜のうちの少なくとも１層は、活性層に対応する領域の少なくとも一部に位置し、実質的にλ／４ｎ（λ：発振波長、ｎ：屈折率）の厚みを有する第１領域と、第１領域以外の領域に位置し、実質的にλ／４ｎ以外の厚みを有する第２領域とを含む、面発光型半導体レーザ素子が開示されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献３に開示されている面発光型半導体レーザでは、偏光方向を規定するために溝同士の間隔を電流狭窄領域よりも狭くすると、実質的に電流通過領域を狭めることになり、レーザ素子の電気抵抗が増加したり、電流密度が増加して、レーザ素子の寿命が低下するという不都合があった。
【００１０】
また、特許文献４に開示されている面発光型半導体レーザ素子では、活性層に隣接する層まで結晶成長を行ったあと一度結晶成長を中断し、レジストのパターニングと膜のエッチングを行った後、再び結晶成長を行う必要がある。この場合、再度の結晶成長を行う際に、エッチングを行った膜の表面状態が結晶成長に影響を及ぼし、レーザ素子の諸特性や横モードの制御特性にばらつきを生じ、デバイスとして量産する工程には適さなかった。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ところで、本願の発明者らは、種々の実験及び検討を行い、特許文献１に開示されている面発光半導体レーザ素子及び特許文献２に開示されている面発光型半導体レーザのように、射出面表面に光学的に透明な膜を形成し，発光領域中心部と周辺部に反射率の差をつけることで横モードを制御する構造では，低反射率部の形状、特に寸法のバラツキが高次横モード抑制に大きく影響を与え、製造歩留まりを低下させることを新たに見出した。
【００１２】
本発明は、上述した発明者等の得た新規知見に基づいてなされたものであり、以下の構成を有する。
【００１３】
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、光が射出される射出面上に射出領域を取り囲んで設けられた電極、及び前記射出領域内に設けられ、周辺部の反射率と中心部の反射率を異ならせる誘電体膜を備える面発光レーザ素子において、前記誘電体膜の端部近傍は、前記射出面に対して傾斜していることを特徴とする面発光レーザ素子である。
【００１４】
これによれば、製造歩留まりを向上させることができる。
【００１５】
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。
【００１６】
これによれば、本発明の面発光レーザ素子が集積されているため、製造歩留まりを向上させることができる。
【００１７】
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偏向器と；前記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。
【００１８】
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、安定した光走査を行いつつ、低コスト化を図ることができる。
【００１９】
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偏向器と；前記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。
【００２０】
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、低コスト化を図ることができる。
【００２１】
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。
【００２２】
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、画像品質を低下させることなく、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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。
【図２】図１における光走査装置を示す概略図である。
【図３】実施例１の面発光レーザ素子１００Ａを説明するための図である。
【図４】面発光レーザ素子１００Ａのメサ上面部を拡大した平面図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ傾斜基板を説明するための図である。
【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザ素子１００Ａの製造方法を説明するための図（その１）である。
【図７】図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザ素子１００Ａの製造方法を説明するための図（その２）である。
【図８】エッチングマスクを説明するための図である。
【図９】図８におけるメサ上面部を拡大した平面図である。
【図１０】図１０（Ａ）は、面発光レーザ素子１００Ａの製造方法を説明するための図（その３）であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）におけるメサ上面部を拡大した平面図である。
【図１１】面発光レーザ素子１００Ａの製造方法を説明するための図（その４）である。
【図１２】図１１におけるメサ上面部を拡大した平面図である。
【図１３】図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、それぞれ低反射率領域及び高反射率領域を説明するための図である。
【図１４】面発光レーザ素子１００Ａの製造方法を説明するための図（その５）である。
【図１５】面発光レーザ素子１００Ａの変形例１を説明するための図である。
【図１６】面発光レーザ素子１００Ａの変形例２を説明するための図である。
【図１７】実施例２の面発光レーザ素子１００Ｂを説明するための図（その１）である。
【図１８】実施例２の面発光レーザ素子１００Ｂを説明するための図（その２）である。
【図１９】実施例２の面発光レーザ素子１００Ｂを説明するための図（その３）である。
【図２０】面発光レーザ素子１００Ｂの変形例を説明するための図（その１）である。
【図２１】面発光レーザ素子１００Ｂの変形例を説明するための図（その２）である。
【図２２】実施例３の面発光レーザ素子１００Ｃを説明するための図である。
【図２３】図２２におけるメサ上面部を拡大した平面図である。
【図２４】面発光レーザ素子１００Ｃの変形例１を説明するための図である。
【図２５】面発光レーザ素子１００Ｃの変形例２を説明するための図である。
【図２６】実施例４の面発光レーザ素子１００Ｄを説明するための図（その１）である。
【図２７】実施例４の面発光レーザ素子１００Ｄを説明するための図（その２）である。
【図２８】実施例４の面発光レーザ素子１００Ｄを説明するための図（その３）である。
【図２９】面発光レーザ素子１００Ｄの変形例を説明するための図（その１）である。
【図３０】面発光レーザ素子１００Ｄの変形例を説明するための図（その２）である。
【図３１】比較例の面発光レーザ素子１００Ｈを説明するための図である。
【図３２】図３１におけるメサ上面部を拡大した平面図である。
【図３３】実施例１〜５の面発光レーザ素子における、シングルモード出力とモードフィルタの開口幅との関係を説明するための図である。
【図３４】実施例１〜４の面発光レーザ素子における、偏光抑圧比と偏光方向との関係を説明するための図である。
【図３５】面発光レーザアレイを説明するための図である。
【図３６】図３５のＡ−Ａ断面図である。
【図３７】カラープリンタの概略構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図３４を用いて説明する。図１には、一実施形態に係るレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、図１における矢印方向に回転するようになっている。
【００２８】
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→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。
【００３５】
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。
【００３６】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【００３７】
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、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。
【００３８】
次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。
【００３９】
この光走査装置１０１０は、一例として図２に示されるように、偏向器側走査レンズ１１ａ、像面側走査レンズ１１ｂ、ポリゴンミラー１３、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、及び走査制御装置（図示省略）などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング３０の所定位置に組み付けられている。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ１５と開口板１６とシリンドリカルレンズ１７と反射ミラー１８とから構成されている。
【００４５】
ポリゴンミラー１３は、一例として内接円の半径が１８ｍｍの６面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー１３は、副走査対応方向に平行な軸の周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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。
【００４８】
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。本実施形態では、走査光学系は、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂとから構成されている。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。
【００４９】
光源１４は、基板に垂直な方向にレーザ光を射出する垂直共振器型の面発光レーザ素子を有している。この面発光レーザ素子としては、種々の構成、構造のものが考えられるが、ここでは、５つの実施例（実施例１〜実施例５）について説明する。なお、各面発光レーザ素子は、発振波長が７８０ｎｍ帯の面発光レーザ素子である。
【００５０】
また、本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系において、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。
【００５１】
《実施例１の面発光レーザ素子１００Ａ》
この面発光レーザ素子１００Ａは、一例として図３及び図４に示されるように、基板１０１、バッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９、ｐ側電極１１３、ｎ側電極１１４、及びモードフィルタ１１５などを有している。なお、図３は、面発光レーザ素子１００ＡのＸＺ面に平行な切断図である。また、図４は、図３における射出面部分を拡大した平面図である。
【００５２】
基板１０１は、表面が鏡面研磨面であり、図５（Ａ）に示されるように、鏡面研磨面（主面）の法線方向が、結晶方位［１  ０  ０］方向に対して、結晶方位［１  １  １］Ａ方向に向かって１５度（θ＝１５度）傾斜したｎ−ＧａＡｓ単結晶基板である。すなわち、基板１０１はいわゆる傾斜基板である。ここでは、図５（Ｂ）に示されるように、結晶方位［０  −１  １］方向が＋Ｘ方向、結晶方位［０  １  −１］方向が−Ｘ方向となるように配置されている。
【００５３】
図３に戻り、バッファ層１０２は、基板１０１の＋Ｚ側の面上に積層され、ｎ−ＧａＡｓからなる層である。
【００５４】
下部半導体ＤＢＲ１０３は、バッファ層１０２の＋Ｚ側に積層され、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４０．５ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた厚さ２０ｎｍの組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、発振波長をλとするとλ／４の光学的厚さとなるように設定されている。なお、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。
【００５５】
下部スペーサ層１０４は、下部半導体ＤＢＲ１０３の＋Ｚ側に積層され、ノンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。
【００５６】
活性層１０５は、下部スペーサ層１０４の＋Ｚ側に積層され、ＧａＩｎＡｓＰ／ＧａＩｎＰの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、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。
【００５７】
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（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。
【００５８】
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。
【００５９】
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２３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組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、λ／４の光学的厚さとなるように設定されている。
【００６０】
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が厚さ３０ｎｍで挿入されている。この被選択酸化層１０８の挿入位置は、電界の定在波分布において、活性層１０５から３番目となる節に対応する位置である。
【００６１】
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。
【００６２】
モードフィルタ１１５は、誘電体膜であり、コンタクト層１０９の＋Ｚ側で、射出領域内に形成されている。ここでは、一例として、モードフィルタ１１５は、射出領域の中心部を取り囲み、反射率を中心部の反射率よりも低くする。
【００６３】
次に、面発光レーザ素子１００Ａ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。
【００６４】
（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（Ａ）参照）。
【００６５】
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（ＰＨ３）、アルシン（ＡｓＨ３）を用いている。また、ｐ型ドーパントの原料には四臭化炭素（ＣＢｒ４）、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）を用い、ｎ型ドーパントの原料にはセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を用いている。
【００６６】
（２）積層体の表面に一辺が２５μｍの正方形状のレジストパターンを形成する。
【００６７】
（３）Ｃｌ２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四角柱状のメサ構造体（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。
【００６８】
（４）フォトマスクを除去する（図６（Ｂ）参照）。
【００６９】
（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の酸化層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７（Ａ）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〜６μｍ程度の略正方形状の電流通過領域が形成される。
【００７０】
（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７（Ｂ）参照）。ここでは、保護層１１１の光学的厚さがλ／４となるようにした。具体的には、ＳｉＮの屈折率ｎが１．８６、発振波長λが７８０ｎｍであるため、実際の膜厚（＝λ／４ｎ）は約１０５ｎｍに設定した。このとき、ＳｉＮｘ膜を形成する条件として、ＳＨ４ガス流量５ｓｃｃｍ、ＮＨ３ガス流量５ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス流量１９０ｓｃｃｍ、気圧７０Ｐａにおいて、１２インチ径の電極に１３５ＷのＲＦ電力を印加してプラズマ状態とし、基板温度を２７５℃とすることにより、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）にエッチング速度６０ｎｍ／分〜７０ｎｍ／分で可溶のＳｉＮｘ膜を形成することができる。
【００７１】
（７）レーザ光の射出面となるメサ上面にｐ側電極コンタクトの窓開けを行うためのエッチングマスク（マスクＭという）を作製する。ここでは、一例として図８に示されるように、モードフィルタ１１５が設けられる領域、メサの周囲、及びメサ上面の外周がエッチングされないようにマスクＭを作製する（図８参照）。図９には、図８におけるメサ上面部のみを取り出して拡大した図が示されている。一例として、図９におけるＬ１は３．７μｍ、Ｌ２は２μｍとした。
【００７２】
（８）保護層１１１をウェットエッチングし、ｐ側電極コンタクトの窓開けを行う。ここでの具体的な処理を説明する。
【００７３】
（８−１）界面活性剤入りの濃度１％のバッファードフッ酸（ＢＨＦ）に１１０秒間浸漬する。ＳｉＮｘ膜のエッチング速度は６０ｎｍ／分〜７０ｎｍ／分であるため、前記エッチング時間で完全に除去することができる。
【００７４】
（８−２）純水に２秒間浸漬する。
【００７５】
（８−３）純水の流水中に３００秒間保持する。
【００７６】
（８−４）スピン乾燥する。
【００７７】
（９）マスクＭを除去する（図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）参照）。ここで、射出領域内に残存している保護層１１１は、ＸＺ断面の形状が台形状である。すなわち、射出領域内に残存している保護層１１１は、表面がＸＹ面に平行で光学的厚さがλ／４の部分（以下では、「平坦部」ともいう）と、表面がＸＹ面に対して傾斜し、光学的厚さがλ／４から０に徐々に減少している部分（以下では、「傾斜部」ともいう）とから構成されている。
【００７８】
そして、射出領域内に残存している保護層１１１の平坦部がモードフィルタ１１５となる。また、ここでは、射出面に対する傾斜部表面の傾斜角を約１５°としている。保護層１１１をウェットエッチングで形成することで、モードフィルタ１１５をＸＹ面に対して傾斜させることが可能であり、ウェットエッチング速度を６０ｎｍ／分〜７０ｎｍ／分とすることで、傾斜角度を１５°に制御することを可能にしている。また、ＳｉＮｘ膜のウェットエッチング速度を制御することにより、（８−１）工程の時間を変化させ、１５°以外の傾斜角度とすることもできる。
【００７９】
（１０）メサ上面に一辺１０μｍの正方形状のレジストパターンを形成し、ｐ側の電極材料の蒸着を行なう。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。
【００８０】
（１１）メサ上面に蒸着された電極材料をリフトオフし、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。なお、図１１におけるメサ上面部のみを取り出して拡大した図が図１２に示されている。ここでは、射出領域内に、光学的厚さがλ／４のＳｉＮからなる誘電体膜としてモードフィルタ１１５が存在している。これにより、射出領域内におけるモードフィルタ１１５が存在している領域の反射率は、射出領域の中心部の反射率よりも低くなる（図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）参照）。すなわち、本実施形態では、射出領域内に低反射率領域（周辺部）と高反射率領域（中心部）とが存在することとなる。
【００８１】
（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１４参照）。ここでは、ｎ側電極１１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。
【００８２】
（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。
【００８３】
（１４）チップ毎に切断する。
【００８４】
そして、種々の後工程を経て、面発光レーザ素子１００Ａとなる。
【００８５】
なお、面発光レーザ素子１００Ａの変形例１として、例えば図１５に示されるように、低反射率領域が円環状となるようにモードフィルタを形成しても良い。なお、図１５は、該変形例１のメサ上面部を拡大した平面図である。
【００８６】
また、面発光レーザ素子１００Ａの変形例２として、射出領域内の中心部から外れた部分に反射率が相対的に低くなるように誘電体膜を設ける代わりに、射出領域の中心部に反射率が相対的に高くなるように誘電体膜を設けても良い。この場合、この誘電体膜は、一例として図１６に示されるように、低屈折率層と高屈折率層の２層からなり、例えば、光学的厚さがλ／４のＳｉＯ２からなる誘電体膜１１６Ａと、光学的厚さがλ／４のＳｉＮからなる誘電体膜１１６Ｂを積層しても良い。なお、図１６には、該変形例２の面発光レーザ素子をＸＺ面に平行に切断したときの切断面が示されている。
【００８７】
具体的には、ＳｉＯ２の屈折率ｎが１．４６、発振波長λが７８０ｎｍであるため、誘電体膜１１６Ａの実際の膜厚（＝λ／４ｎ）は約１３４ｎｍに設定した。また、ＳｉＮの屈折率ｎが１．８６、発振波長λが７８０ｎｍであるため、誘電体膜１１６Ｂの実際の膜厚（＝λ／４ｎ）は約１０５ｎｍに設定した。
【００８８】
続けて他の実施例について説明するが、実施例２〜実施例５の面発光レーザ素子は、上記面発光レーザ素子１００Ａに対して、射出領域内に形成される誘電体膜が異なる点に特徴を有する。その他の基板及び複数の半導体層などは、面発光レーザ素子１００Ａと同様である。従って、以下においては、射出領域内に形成される誘電体膜を中心に説明するとともに、面発光レーザ素子１００Ａ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。
【００８９】
《実施例２の面発光レーザ素子１００Ｂ》
この面発光レーザ素子１００Ｂでは、一例として図１７〜１９に示されるように、低反射率領域が２本の平行な帯状となるように、２つのモードフィルタ（１１５Ａ、１１５Ｂ）が形成されている。なお、図１７は、面発光レーザ素子１００Ｂのメサ上面部を拡大した平面図であり、図１８は、面発光レーザ素子１００ＢのＹＺ面に平行な切断図であり、図１９は、面発光レーザ素子１００ＢのＸＺ面に平行な切断図である。また、一例として、図１７におけるＬ１１は３．７μｍ、Ｌ１２は２μｍ、Ｌ１３は８μｍとしている。
【００９０】
各モードフィルタは、上記面発光レーザ素子１００Ａの場合と同様に、その周囲に傾斜部があり、該傾斜部表面の射出面に対する傾斜角は約１５°である。
【００９１】
各モードフィルタは、更に複数に分割されても良い。
【００９２】
なお、面発光レーザ素子１００Ｂの変形例として、各低反射率領域を、図２０及び図２１に示されるように、円環形状をＸＺ面に平行な面で切断し、それらをＹ軸方向に関して分離させた形状としても良い。図２０は、該変形例の面発光レーザ素子のメサ上面部を拡大した平面図であり、図２１は、該変形例の面発光レーザ素子のＹＺ面に平行な切断図である。また、更に各低反射率領域をそれぞれ複数に分割しても良い。
【００９３】
《実施例３の面発光レーザ素子１００Ｃ》
この面発光レーザ素子１００Ｃは、一例として図２２及び図２３に示されるように、上記面発光レーザ素子１００Ａの射出領域全面に、更に光学的厚さが２λ／４のＳｉＮからなる誘電体膜１１７が積層された面発光レーザ素子である。なお、図２２は、面発光レーザ素子１００ＣのＸＺ面に平行な切断図である。また、図２３は、図２２におけるメサ上面部を拡大した平面図である。この誘電体膜１１７の実際の膜厚（＝２λ／４ｎ）は、ＳｉＮの屈折率ｎが１．８６、発振波長λが７８０ｎｍであるため、約２１０ｎｍに設定される。
【００９４】
このとき、射出領域の中心部は、光学的厚さが２λ／４のＳｉＮからなる誘電体膜１１７で被覆される。また、モードフィルタは、光学的厚さがλ／４のＳｉＮからなる保護層１１１と光学的厚さが２λ／４のＳｉＮからなる誘電体膜１１７とから構成される。すなわち、モードフィルタは、光学的厚さが３λ／４のＳｉＮからなる誘電体膜から構成されることとなる。
【００９５】
モードフィルタは、上記面発光レーザ素子１００Ａの場合と同様に、その周囲に傾斜部があり、該傾斜部表面の射出面に対する傾斜角は約１５°である。
【００９６】
この場合は、射出領域全部が誘電体膜１１７に被覆されているため、射出領域の酸化や汚染を抑制することができる。なお、射出領域の中心部は、誘電体膜１１７に覆われているが、その光学的厚さをλ／２の偶数倍としているため、反射率を低下させることがなく、誘電体膜１１７がない場合と同等の光学特性が得られた。
【００９７】
すなわち、反射率を低下させたい部分の光学的厚さがλ／４の奇数倍、それ以外の部分の光学的厚さがλ／４の偶数倍であれば、面発光レーザ素子１００Ａと同様の効果が得られる。
【００９８】
なお、面発光レーザ素子１００Ｃの変形例１として、図２４に示されるように、低反射率領域が円環状となるようにモードフィルタを形成しても良い。なお、図２４は、該変形例１の面発光レーザ素子のメサ上面部を拡大した平面図である。
【００９９】
また、面発光レーザ素子１００Ｃの変形例２として、射出領域内の中心部から外れた部分に反射率が相対的に低くなるように誘電体膜を設ける代わりに、射出領域の中心部に反射率が相対的に高くなるように誘電体膜を設けても良い。この場合、この誘電体膜は、一例として図２５に示されるように、低屈折率層と高屈折率層の２層からなり、例えば、光学的厚さがλ／４のＳｉＯ２からなる透明な誘電体膜１１７Ｂと、光学的厚さがλ／４のＳｉＮからなる誘電体膜１１７Ａを積層しても良い。なお、図２５は、該変形例２の面発光レーザ素子のＸＺ面に平行な切断図である。
【０１００】
具体的には、ＳｉＯ２の屈折率ｎが１．４６、発振波長λが７８０ｎｍであるため、誘電体膜１１７Ｂの実際の膜厚（＝λ／４ｎ）は約１３４ｎｍに設定した。また、ＳｉＮの屈折率ｎが１．８６、発振波長λが７８０ｎｍであるため、誘電体膜１１７Ａの実際の膜厚（＝λ／４ｎ）は約１０５ｎｍに設定した。
【０１０１】
《実施例４の面発光レーザ素子１００Ｄ》
この面発光レーザ素子１００Ｄは、一例として図２６〜図２８に示されるように、上記面発光レーザ素子１００Ｃにおける低反射率領域が２本の平行な帯状となるように形成されている面発光レーザ素子である。なお、図２６は、面発光レーザ素子１００Ｄのメサ上面部を拡大した平面図である。また、図２７は、面発光レーザ素子１００ＤのＹＺ面に平行な切断図であり、図２８は、面発光レーザ素子１００ＤのＸＺ面に平行な切断図である。
【０１０２】
各モードフィルタは、上記面発光レーザ素子１００Ａの場合と同様に、その周囲に傾斜部があり、該傾斜部表面の射出面に対する傾斜角は約１５°である。
【０１０３】
各低反射率領域は、更に複数に分割されても良い。
【０１０４】
なお、面発光レーザ素子１００Ｄの変形例として、各低反射率領域を、図２９及び図３０に示されるように、円環形状をＸＺ面に平行な面で切断し、それらをＹ軸方向に関して分離させた形状としても良い。図２９は、該変形例の面発光レーザ素子のメサ上面部を拡大した平面図であり、図３０は、該変形例の面発光レーザ素子のＹＺ面に平行な切断図である。また、更に各低反射率領域をそれぞれ複数に分割しても良い。
【０１０５】
《実施例５の面発光レーザ素子１００Ｅ》
この面発光レーザ素子１００Ｅは、上記面発光レーザ素子１００Ａにおける傾斜部表面の射出面に対する傾斜角を約７０°にした面発光レーザ素子である。なお、面発光レーザ素子１００Ｅについては、図示を省略する。
【０１０６】
この場合は、上記工程（８）に先だって、保護層１１１を酸素プラズマに暴露させる処理（酸素プラズマ暴露処理）を行う。この酸素プラズマ暴露処理として、例えば、平行平板型プラズマ装置を用い、酸素ガス流量を２００ｓｃｃｍ、酸素ガス圧力を１３３Ｐａ、高周波出力を２００Ｗ、処理時間を１０分という条件で行った。この酸素プラズマ暴露処理を行うことにより、フォトレジストと保護層１１１の密着性が向上し、保護層１１１を６０ｎｍ／分〜７０ｎｍ／分でウェットエッチングすることにより、射出面に対する傾斜角を約７０°に制御することができる。
【０１０７】
《従来例の面発光レーザ素子１００Ｈ》
この面発光レーザ素子１００Ｈは、一例として図３１及び図３２に示されるように、上記面発光レーザ素子１００Ａにおける傾斜部表面の射出面に対する傾斜角を約８５°にした面発光レーザ素子である。なお、図３１は、面発光レーザ素子１００ＨのＸＺ面に平行な切断図である。また、図３２は、図３１におけるメサ上面部を拡大した平面図である。
【０１０８】
この場合は、上記工程（８）に代えて、ＣＦ４ガスを用いた反応性イオンエッチングで、ｐ側電極コンタクトの窓開けを行った。
【０１０９】
図３３には、電流通過領域の面積を１６μｍ２としたときの、実施例１〜５の面発光レーザ素子における、シングルモード出力（ＳＭＰ）と上記Ｌ１との関係が示されている。これによると、シングルモード出力が２．０ｍＷ以上となるＬ１の寸法範囲は、実施例１〜４では３μｍ〜５．３μｍであり、実施例５では３μｍ〜４．２μｍであった。これらの値は、いずれも従来例の面発光レーザ素子よりも大きかった。すなわち、各実施例では従来例よりもＬ１の寸法をより広範囲で許容することができるため製造歩留まりが高くなる。
【０１１０】
図３４には、実施例１〜４の面発光レーザ素子における、偏光抑圧比と偏光方向との関係が示されている。これによると、いずれの実施例も偏光方向が０度付近にあるとともに、偏光方向のばらつきも６°程度におさまっている。なお、ここでは、偏光方向は、Ｙ軸方向に対する角度で示されている。そこで、偏光方向が０度というのは、偏光方向がＹ軸方向に平行であることを示している。
【０１１１】
さらに、実施例２と実施例４では、ＳｉＮ膜をＹ軸方向に関して対向するように分離しているため、Ｙ軸方向の偏光を持つ光波の発振閾値が低下し、Ｙ軸方向の偏光安定性が向上するため、偏光抑圧比が全て１９ｄｂ以上であり、偏光安定性に優れていた。
【０１１２】
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１００Ａ〜１００Ｅによると、基板１０１上にバッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ１０３、活性層１０５を含む共振器構造体、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９が積層されている。そして、レーザ光が射出される射出面上に、射出領域を取り囲んで設けられたｐ側電極１１３を有している。また、射出領域内に、周辺部の反射率と中心部の反射率を異ならせる誘電体膜が設けられている。そして、誘電体膜の端部近傍は、射出面に対して傾斜している。
【０１１３】
この場合は、誘電体膜を形成する際のマスクにおける寸法Ｌ１に関する許容度が従来よりも広くなり、製造歩留まりを高くすることができる。すなわち、面発光レーザ素子の低価格化を促進することが可能である。
【０１１４】
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１００Ａ〜１００Ｅのいずれかを有しているため、安定した光走査を行いつつ、低コスト化を図ることができる。
【０１１５】
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、画像品質を低下させることなく、低コスト化を図ることが可能となる。
【０１１６】
また、面発光レーザ素子１００Ａ〜１００Ｅは、低コストでありながら、出力を増大させた場合でも高次横モードが発振しにくい構造であるため、単一基本横モードで高い光出力を得ることができる。従って、微小な円形ビームスポットを精度良く形成することができ、さらに出力が高いために感光体ドラム１０３０での走査速度の高速化が可能となり、レーザプリンタ１０００では高精細な画像を高速で形成することが可能となる。
【０１１７】
なお、上記実施形態では、保護層１１１がＳｉＮの場合について説明したが、これに限らず、例えば、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ及びＳｉＯＮのいずれかであっても良い。それぞれの材料の屈折率に合わせて膜厚を設計することで同様の効果を得ることができる。
【０１１８】
また、上記実施形態において、光源１４は、前記面発光レーザ素子１００Ａ〜１００Ｅに代えて、一例として図３５に示される面発光レーザアレイ１００Ｍを有しても良い。
【０１１９】
この面発光レーザアレイ１００Ｍは、複数（ここでは２１個）の発光部が同一基板上に配置されている。ここでは、図３５におけるＹ軸方向は主走査対応方向であり、Ｘ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、隣接する発光部間隔が等間隔ｄ２となるように配置されている。すなわち、２１個の発光部は、２次元的に配列されている。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。
【０１２０】
各発光部は、図３５のＡ−Ａ断面図である図３６に示されるように、前述した面発光レーザ素子１００Ａ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１００Ａと同様な方法で製造することができる。そこで、各発光部間で一様な偏光方向を持ち、高いシングルモード出力で、複数のレーザ光を得ることができる。従って、円形で且つ光密度の高い微小な光スポットを２１個同時に感光体ドラム１０３０上に形成することが可能である。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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）の高密度書き込みができる。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。
【０１２３】
また、この場合には、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。
【０１２４】
また、この場合には、各発光部からの光束の偏光方向が安定して揃っているため、レーザプリンタ１０００では、高品質の画像を安定して形成することができる。
【０１２５】
また、上記実施形態において、前記面発光レーザ素子１００Ａ〜１００Ｅに代えて、面発光レーザ素子１００Ａ〜１００Ｅ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。
【０１２６】
また、上記実施形態では、基板が傾斜基板の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、基板が非傾斜基板であっても良い。
【０１２７】
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。
【０１２８】
また、上記各面発光レーザ素子は、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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
なお、上記実施形態では、光走査装置１０１０がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも用いることができる。
【０１３１】
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。
【０１３２】
また、レーザ光によって発色に可逆性を与えることができる媒体（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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
また、一例として図３７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。
【０１４２】
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「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「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「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「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。
【０１４３】
各感光体ドラムは、図３７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。
【０１４４】
光走査装置２０１０は、前記面発光レーザ素子１００Ａ〜１００Ｅのいずれかと同様な面発光レーザ素子、あるいは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。
【０１４５】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
以上説明したように、本発明の面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイによれば、製造歩留まり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、安定した光走査を行いつつ、低コスト化を図るのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、画像品質を低下させることなく、低コスト化を図るのに適している。
【符号の説明】
【０１４７】
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（偏向器）、１４…光源、１００Ａ…面発光レーザ素子、１００Ｂ…面発光レーザ素子、１００Ｃ…面発光レーザ素子、１００Ｄ…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（半導体多層膜反射鏡の一部）、１０４…下部スペーサ層（共振器構造体の一部）、１０５…活性層、１０６…上部スペーサ層（共振器構造体の一部）、１０７…上部半導体ＤＢＲ（半導体多層膜反射鏡の一部）、１０８…被選択酸化層、１１３…ｐ側電極（電極）、１１５…モードフィルタ（誘電体膜）、１１５Ａ…モードフィルタ（誘電体膜の一部）、１１５Ｂ…モードフィルタ（誘電体膜の一部）、１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４８】
【特許文献１】特開２００１−１５６３９５号公報
【特許文献２】特開２００６−２１０４２９号公報
【特許文献３】特開２００７−２０１３９８号公報
【特許文献４】特開２００４−２８９０３３号公報
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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