(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層を含む共振器構造体と、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と、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とを備え、前記射出領域及び前記電極がメサ構造体上に設けられた面発光レーザ素子において、
前記射出領域内で、該射出領域の中心部から外れた部分に形成され、該部分の反射率を前記中心部の反射率よりも低くする誘電体膜を更に備え、
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し、
前記射出領域の外形の少なくとも一部は円弧を含み、
前記電極におけるコンタクト層に接触する部分の外側の外形と、射出方向から見た前記メサ構造体の形状とは相似な多角形であることを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項２】
射出方向から見て前記メサ構造体の形状は角を含む形状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】
前記電極におけるコンタクト層に接触する部分の外側の外形が四角形であ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】
前記射出領域及び前記電極は、メサ構造体上に設けられており、射出方向から見て前記メサ構造体の形状は四角形であ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】
前記誘電体膜は、前記射出領域の中心部から外れた部分に設けられた複数の小領域に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。
【請求項６】
前記複数の小領域は、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５に記載の面発光レーザ素子。
【請求項７】
前記複数の小領域の間に、前記電極におけるコンタクト層に接触する部分の一部が存在す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】
前記誘電体膜は、前記中心部を取り囲んでいることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。
【請求項９】
前記誘電体膜の光学的厚さは、「発振波長／４」の奇数倍であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１０】
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１〜９のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１１】
前記射出領域の中心部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１〜１０のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１２】
前記射出領域の中心部を被覆している誘電体膜は、前記射出領域の中心部から外れた部分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１１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１３】
前記射出領域の中心部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１１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１４】
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１３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、下部多層膜反射鏡、活性層領域、及び下部多層膜反射鏡と共に共振器を構成する上部多層膜反射鏡が順次積層された半導体基板と、該上部多層膜反射鏡の上層に設けられ、且つ活性層領域で発生したレーザ光の出射領域を形成する開口部が穿設された上部電極と、上部電極と下部多層膜反射鏡との間に設けられ、電流流路の周縁部を絶縁化して形成された電流狭窄部と、を備え、上部電極に対応する領域の共振器の反射率に基づいて、レーザ光の高次横モードにおける共振器の光学損失とレーザ光の基本横モードにおける共振器の光学損失との差が大きくなるように、上部電極の開口部径及び電流狭窄部の開口部径を定めた面発光型半導体レーザが開示されている。この面発光型半導体レーザは、少なくとも射出領域中心から離れた領域で光強度が強い高次横モードにロスを与えて、射出領域中心部で光強度が強く中心から離れた領域で弱い基本横モードを選択的に発振させるものである。具体的には電流狭窄部より電極開口径が０．５μｍ大きい。
【０００６】
また、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上部電極を有し、更に射出領域内で中心部と周辺部との反射率が異なるように設計された透明な誘電体膜によるモード選択用のフィルタを設けたものが提案されている（例えば、特許文献２〜４参照）。具体的には、射出領域内で中心部の反射率が周辺部より高く、基本横モード動作をしやすくさせて基本モード出力を高くしたものや、周辺部の反射率が中心部より高く、高次横モード動作をしやすくさせたものがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている面発光型半導体レーザでは、上部電極の開口部径及び電流狭窄部の開口部径に関するそれぞれの最適な寸法範囲がいずれも狭いため、量産が難しく実用的ではなかった。特に、アレイ素子では、複数の発光部の発光特性を均一にするのが困難であった。更に、射出領域の周辺部が金属部材によって遮光されているため、弱いとはいえ光強度のある基本横モードに対する損失が大きく、高出力化に不利であった。
【０００８】
一方、特許文献２〜特許文献４に開示されている面発光型半導体レーザでは、フィルタが透明なので、射出領域の周辺部における基本横モードに対する損失は小さい。しかしながら、特許文献２〜特許文献４に開示されている面発光型半導体レーザでは、高い出力を安定して得ることが困難であり、また、寿命が短いという不都合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者等は、種々の実験等を行い、特許文献２〜特許文献４に開示されている面発光型半導体レーザの上記不都合の要因が、該面発光型半導体レーザの大きな電気抵抗（以下では、「素子抵抗」という）による発熱であることを見出した。
【００１０】
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。
【００１１】
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と、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と、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とを備え、前記射出領域及び前記電極がメサ構造体上に設けられた面発光レーザ素子において、前記射出領域内で、該射出領域の中心部から外れた部分に形成され、該部分の反射率を前記中心部の反射率よりも低くする誘電体膜を更に備え、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し、前記射出領域の外形の少なくとも一部は円弧を含み、前記電極におけるコンタクト層に接触する部分の外側の外形と、射出方向から見た前記メサ構造体の形状とは相似な多角形であることを特徴とする面発光レーザ素子である。
【００１２】
これによれば、高い出力で単一横モード動作をさせつつ、素子抵抗を小さくすることができる。
【００１３】
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。
【００１４】
これによれば、素子と素子のピッチ（発光部間隔）を広げることなく集積できるため、素子抵抗が小さく、高い出力で単一横モード動作が可能な面発光レーザ素子を高密度に集積させることができる。
【００１５】
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。
【００１６】
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うことができる。
【００１７】
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。
【００１８】
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、安定した光走査を行うことができる。
【００１９】
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。
【００２０】
これによれば、本発明の光走査装置を備えているため、結果として、高品質の画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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】図２における光源に含まれる面発光レーザ素子を説明するための図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３の面発光レーザ素子における複数の半導体層の積層状態を説明するための図である。
【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ図３の面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その１）である。
【図７】図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれ図３の面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その２）である。
【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分を取り出して拡大した図である。
【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、それぞれ図３の面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その３）である。
【図１１】図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、それぞれ図３の面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その４）である。
【図１２】図３の面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その５）である。
【図１３】電流通過領域の面積と基本横モード出力との関係に及ぼすモードフィルタの影響を説明するための図である。
【図１４】従来の面発光レーザ素子Ａを説明するための図（その１）である。
【図１５】従来の面発光レーザ素子Ａを説明するための図（その２）である。
【図１６】従来の面発光レーザ素子Ｂを説明するための図（その１）である。
【図１７】従来の面発光レーザ素子Ｂを説明するための図（その２）である。
【図１８】従来の面発光レーザ素子Ｃを説明するための図（その１）である。
【図１９】従来の面発光レーザ素子Ｃを説明するための図（その２）である。
【図２０】従来の面発光レーザ素子Ｃにおけるｐ側電極とコンタクト層の接触領域を説明するための図である。
【図２１】図３の面発光レーザ素子におけるｐ側電極とコンタクト層の接触領域を説明するための図である。
【図２２】モードフィルタの変形例１を説明するための図である。
【図２３】図２３（Ａ）及び図２３（Ｂ）は、それぞれ傾斜基板を説明するための図である。
【図２４】モードフィルタの変形例２を説明するための図である。
【図２５】ｐ側電極の変形例を説明するための図である。
【図２６】図３の面発光レーザ素子の変形例１を説明するための図（その１）である。
【図２７】図３の面発光レーザ素子の変形例１を説明するための図（その２）である。
【図２８】変形例１の面発光レーザ素子におけるモードフィルタの変形例を説明するための図である。
【図２９】図３の面発光レーザ素子の変形例２を説明するための図（その１）である。
【図３０】図３の面発光レーザ素子の変形例２を説明するための図（その２）である。
【図３１】変形例２の面発光レーザ素子におけるモードフィルタの変形例を説明するための図である。
【図３２】面発光レーザアレイを説明するための図である。
【図３３】図３２のＡ−Ａ断面図である。
【図３４】素子の外形が八角形の場合を説明するための図である。
【図３５】図３４の素子が３×３の２次元配置されたアレイを説明するための図である。
【図３６】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】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図２１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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【００３５】
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。
【００３６】
次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
光源１４は、一例として図３〜図５に示されるように、面発光レーザ素子１００を有している。本明細書では、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。なお、図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。
【００４８】
面発光レーザ素子１００は、発振波長が７８０ｎｍ帯の面発光レーザであり、基板１０１、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９、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。
【００４９】
基板１０１は、ｎ−ＧａＡｓ単結晶半導体基板である。
【００５０】
下部半導体ＤＢＲ１０３は、基板１０１の＋Ｚ側に不図示のバッファ層を介して積層され、ｎ−ＡｌＧａＡｓからなる低屈折率層と、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを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（図４では図示省略、図５参照）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。
【００５１】
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。
【００５２】
活性層１０５は、下部スペーサ層１０４の＋Ｚ側に積層され、３層の量子井戸層と４層の障壁層とを有する３重量子井戸構造の活性層である。各量子井戸層は、０．７％の圧縮歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＡｓＰからなり、バンドギャップ波長が約７８０ｎｍである。また、各障壁層は、０．６％の引張歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＰからなる。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
上部半導体ＤＢＲ１０７は、上部スペーサ層１０６の＋Ｚ側に積層され、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層とｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを２４ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層（図４では図示省略、図５参照）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。
【００５６】
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。
【００５７】
コンタクト層１０９は、上部半導体ＤＢＲ１０７の＋Ｚ側に積層され、ｐ−ＧａＡｓからなる層である。そして、このコンタクト層１０９は、ｐ側電極１１３と導通する。
【００５８】
モードフィルタ１１５は、透明な誘電体膜であり、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む円環状であり、反射率を中心部の反射率よりも低くする。
【００５９】
次に、面発光レーザ素子１００の製造方法について簡単に説明する。なお、上記のように、基板１０１上に複数の半導体層が積層されたものを、以下では、便宜上「積層体」ともいう。
【００６０】
（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）。
【００６１】
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。
【００６２】
（２）積層体の表面に一辺がＬ１（ここでは、２５μｍ）の正方形状のレジストパターンを形成する。
【００６３】
（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。
【００６４】
（４）フォトマスクを除去する（図６（Ｂ）参照）。
【００６５】
（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。
【００６６】
（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。
【００６７】
（７）レーザ光の射出面となるメサ上部にｐ側電極コンタクトの窓開けを行うためのエッチングマスク（マスクＭという）を作製する。ここでは、一例として図８及び該図８におけるメサのみを取り出して拡大した図９に示されるように、モードフィルタ１１５が設けられる内径Ｌ４（ここでは、５μｍ）、外径Ｌ３（ここでは、１３μｍ）の円環状の領域、メサの周囲、及びメサ上面の周囲がエッチングされないようにマスクＭを作製する。モードフィルタの幅は４μｍである。また、ｐ側電極１１３とコンタクト層１０９が接触する領域の外形は、辺の長さＬ２（ここでは、２０μｍ）の正方形状としている。このとき、該正方形の角にＲがついている角丸矩形であっても良い。
【００６８】
（８）ＢＨＦにて保護層１１１をエッチングし、ｐ側電極コンタクトの窓開けを行う。
【００６９】
（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が、モードフィルタ１１５となる。
【００７０】
（１０）メサ上部の光射出部となる領域に直径Ｌ３（ここでは、１３μｍ）の円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。
【００７１】
（１１）射出領域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（Ａ）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（Ａ）におけるメサのみを取り出して拡大した図が図１１（Ｂ）に示されている。射出領域の形状は、直径Ｌ３（ここでは、１３μｍ）の円形である。本実施形態では、射出領域内に、光学的厚さがλ／４のＳｉＮからなる透明な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。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。
【００７２】
（１２）基板１０１の裏側を所定の厚さ（例えば１００μｍ程度）まで研磨した後、ｎ側電極１１４を形成する（図１２参照）。ここでは、ｎ側電極１１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。
【００７３】
（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。
【００７４】
（１４）チップ毎に切断する。
【００７５】
このようにして製造された面発光レーザ素子１００について、基本横モードに対する高次横モードの抑圧比ＳＭＳＲ（Ｓｉｄｅ  Ｍｏｄｅ  Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｒａｔｉｏ）が２０ｄＢとなる光出力（基本横モード出力）と電流通過領域の面積との関係を求めた。その結果が、モードフィルタがない比較例とともに図１３に示されている。なお、ＳＭＳＲは、複写機などでは、２０ｄＢ程度以上であることが望ましいとされている。
【００７６】
比較例では、電流通過領域の面積を大きくしていくと、基本横モード出力が著しく低下している。これは、射出領域の周辺部に光出力のピークを持つ高次横モードが発振しやすくなるためである。
【００７７】
一方、面発光レーザ素子１００では、基本モード出力は比較例よりも大きく、特に電流通過領域の面積が３０μｍ２でも２．５ｍＷ以上の基本横モード出力が得られている。
【００７８】
ところで、電流通過領域の面積が小さいと、動作時の電流密度は高く、素子抵抗も高く、熱特性が悪くなる。また寿命が短いなど多くの不都合がある。また、複写機などでは基本横モード出力は１ｍＷ以上あることが好ましい。
【００７９】
図１３から明らかなように、比較例では、基本横モード出力が１ｍＷ以上という条件を満たす電流通過領域の面積範囲は狭い。この場合には、電流通過領域の面積を再現性良く、及び均一性良く作ることは極めて困難であり、歩留りが悪い。
【００８０】
これに対し、面発光レーザ素子１００では、上記条件を満たす電流通過領域の面積範囲は広い。そこで、高い基本横モード出力を維持しつつ、電流通過領域の面積を大きくすることが可能となる。その結果、素子抵抗が低く、熱特性に優れ、寿命が長く、歩留りの高い面発光レーザ素子を得ることができる。
【００８１】
一般に、基本横モードの光出力は射出領域の中心付近で最も大きく、周辺になるにつれて低下する傾向がある。これに対して、高次横モードはモードにもよるが少なくとも射出領域の周辺部で大きくなる。通常、基本横モードの次に発振し始め、基本横モードの出力に最も影響を与える一次のモードでは、周辺が最も強く中心に近づくにつれて弱くなる傾向がある。本実施形態では、射出領域の周辺部に設定された領域の反射率を、中心部の反射率よりも低くしているため、基本横モードに対する反射率を低下させずに高次横モードの反射率を低下させることとなり、高次横モードの発振を抑制することができる。
【００８２】
図１４及び図１５には、モードフィルタが設けられていない従来の標準的なデバイス構造の面発光レーザ素子Ａが示されている。
【００８３】
図１６及び図１７には、面発光レーザ素子Ａよりも電極の開口径を狭くした面発光レーザ素子Ｂが示されている（特許文献１参照）。この面発光レーザ素子Ｂでは、面発光レーザ素子Ａに比べて、高次横モードが抑制される。更に、面発光レーザ素子Ｂでは、面発光レーザ素子Ａに比べて、ｐ側電極１１３とコンタクト層１０９との接触面積は広く、素子抵抗は低い。しかしながら、射出面の周辺領域をメタルで完全に遮光するので出力は小さくなってしまう。
【００８４】
図１８及び図１９には、誘電体膜によるモードフィルタ１１５が設けられている従来の面発光レーザ素子Ｃが示されている（特許文献２〜４参照）。この面発光レーザ素子Ｃでは、モードフィルタ１１５が透明な誘電体膜であるため、面発光レーザ素子Ｂに比べて、基本横モード出力は高くなる。しかしながら、図２０に示されるように、ｐ側電極１１３とコンタクト層１０９との接触領域は円環状（幅３．５μｍ）であり、接触面積が小さく、素子抵抗が高い。
【００８５】
これらに対し、面発光レーザ素子１００では、図２１に示されるように、ｐ側電極１１３とコンタクト層１０９との接触領域の外側の外形は円環状ではなく角を含む形状（図２１では正方形）であるので、ｐ側電極１１３とコンタクト層１０９との接触面積が面発光レーザ素子Ｃよりも大きくなる。これにより、高い出力で単一横モード動作をさせつつ、素子抵抗を低くすることができる。なお、図２１の面発光レーザ素子１００におけるメサの幅は、図２０の面発光レーザ素子Ｃにおけるメサの幅（直径）と同じとしている。
【００８６】
ところで、面発光レーザ素子Ｃにおいて、ｐ側電極１１３とコンタクト層１０９との接触面積を十分に確保しようとすると、メサ上面の面積が大きくなり、アレイにする場合、狭いピッチで集積できない不都合があった。また、選択酸化処理の際の酸化距離が長くなるため、電流通過領域の形状、大きさの制御性が悪くなり、歩留りが低下するという不都合があった。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態に係る面発光レーザ素子１００によると、基板１０１上に、下部半導体ＤＢＲ１０３、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、射出領域内には、該射出領域の中心部を取り囲んで設けられた光学的に透明な誘電体膜であるモードフィルタ１１５がλ／４の光学的厚さで形成されている。
【００８８】
そして、ｐ側電極１１３におけるコンタクト層１０９に接触する部分の外側の外形は、角を含む形状である。この場合は、メサの幅を大きくすることなく、ｐ側電極１１３とコンタクト層１０９との接触面積を従来よりも大きくすることができる。そこで、高い出力で単一横モード動作をさせつつ、素子抵抗を低くすることができる。そして、従来よりも長寿命とすることができる。
【００８９】
本実施形態に係る光走査装置１０１０によると、光源１４が面発光レーザ素子１００を有しているため、安定した光走査を行うことができる。
【００９０】
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、高品質の画像を形成することが可能となる。
【００９１】
なお、上記実施形態では、ｐ側電極１１３とコンタクト層１０９が接触する領域の外形が正方形状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、ｐ側電極１１３とコンタクト層１０９が接触する領域の外形が長方形であっても良い。また、四角形以上の多角形（例えば、八角形）であっても良い。このとき、従来のｐ側電極とコンタクト層が接触する領域の外形である円が内接する多角形であっても良い。この場合は、メサの大きさを大きくすることなく、ｐ側電極とコンタクト層の接触面積を従来よりも大きくすることができる。
【００９２】
また、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。
【００９３】
また、上記実施形態では、モードフィルタ１１５が、射出領域の中心部を取り囲む円環状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。
【００９４】
例えば、図２２に示されるように、モードフィルタ１１５が、Ｘ軸方向に関して、中心部を挟んで対向し、射出領域の中心部から外れた部分に設けられた２つの小領域に形成されても良い。
【００９５】
この場合に、基板１０１が、一例として図２３（Ａ）に示されるように、表面の鏡面研磨面（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単結晶半導体基板であっても良い。すなわち、基板１０１が、いわゆる傾斜基板であっても良い。このとき、一例として図２３（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しても良い。
【００９６】
傾斜基板を用いると、偏光方向が安定し偏光抑圧比ＰＭＳＲが高くなる。なお、偏光抑圧比ＰＭＳＲとは、所望の偏光方向における光強度とそれに直交する方向における光強度との比である。
【００９７】
例えば、面発光レーザ素子１００と同等の構造でモードフィルタがない面発光レーザ素子では、主には傾斜基板の効果であるが、活性層などの歪の効果も加わって、結果として基板の傾斜方向に直交する方向（図２３（Ａ）ではＸ軸方向）に偏光しやすくなった。このとき、偏光抑圧比ＰＭＳＲは２０〜３０ｄＢであった。
【００９８】
また、モードフィルタが円環状の上記面発光レーザ１００では、基板の傾斜方向（図２３（Ａ）ではＹ軸方向）に偏光しやすくなった。このとき、偏光抑圧比ＰＭＳＲは１０〜２０ｄＢに低減した。
【００９９】
そして、図２２に示されるモードフィルタ１１５が形成されている場合には、基板の傾斜方向に直交する方向（図２３（Ａ）ではＸ軸方向）に偏光しやすくなった。このとき、偏光抑圧比ＰＭＳＲは２０〜３０ｄＢであった。すなわち、対称的な（異方性のない）形状のモードフィルタに比べて、ＰＭＳＲは改善した。なお、この場合、射出領域の中心部を取り囲む領域の一部で誘電体膜が欠けているが、基本モード出力は上記実施形態における面発光レーザ１００と同程度であった。これにより、基本横モード出力が高く、素子抵抗が低いことに加えて、偏光抑圧比ＰＭＳＲの高い面発光レーザが得られる。
【０１００】
光学的厚さがλ／４の透明な誘電体膜が形成される小領域の数を複数にすることで偏光安定性が向上した要因として、互いに直交する２方向における光閉じ込め作用に異方性が生じたことが考えられる。図２２に示されるモードフィルタ１１５が形成されている場合には、偏光方向が基板の傾斜方向に直交する方向（図２３（Ａ）ではＸ軸方向）と一致する光は、射出領域の周辺部に比べて反射率の高い射出領域の中心部への閉じ込め作用が働き、偏光方向が基板傾斜方向と一致する光に比べて発振しきい値が低下する。その結果、偏光抑圧比が向上したと考えられる。
【０１０１】
すなわち、モードフィルタを複数にして、各モードフィルタによって挟まれる領域に形状異方性をもたせることにより、横方向の閉じ込め作用に異方性を生じさせることが可能となる。その結果、閉じ込め作用の強い方向の偏光成分は閉じ込め作用の弱い方向の偏光成分に比べて発振しやすくなり、偏光方向を閉じ込め作用の強い方向に一致させることができる。
【０１０２】
なお、所望の偏光方向を基板の傾斜方向（図２３（Ａ）ではＹ軸方向）とする場合には、モードフィルタ１１５を、Ｙ軸方向に関して、中心部を挟んで対向し、射出領域の中心部から外れた部分に設けられた２つの小領域に形成すれば良い。
【０１０３】
ところで、モードフィルタがない場合の安定な偏光方向は、活性層などでの歪状態を変えることで、変更することができる。
【０１０４】
また、図２２では、２つの小領域が、射出領域の中心を通りＹ軸方向に平行な軸に対して対称になるように設けられているが、これに限定されるものではない。射出領域の中心を通りＹ軸に平行な軸の一側に第１の小領域があり、他側に第２の小領域があれば良い。
【０１０５】
また、図２２では、各小領域の形状がドーナツを２つに割ったような形状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。長方形状（図２４参照）、半円形状、楕円形状など任意の形状であっても良い。
【０１０６】
また、２つの小領域に形成される誘電体膜は、同じ材質であっても良いし、互いに異なる材質であっても良い。
【０１０７】
また、モードフィルタ１１５が、射出領域の中心部から外れた部分に設けられ、長楕円形状のように、所望の偏光方向とそれに直交する方向とで形状異方性を有する１つの小領域に形成されても良い。このとき、幅が異なることによる形状異方性であっても良い。
【０１０８】
ところで、傾斜基板を用いるときは、基板の主面の法線方向が、結晶方位＜１  ０  ０＞の一の方向に対して、結晶方位＜１  １  １＞の一の方向に向かって傾斜していれば良い。
【０１０９】
また、一例として図２４及び図２５に示されるように、モードフィルタ１１５が、中心部を挟んで対向し、射出領域の中心部から外れた部分に設けられた２つの小領域に形成され、該２つの小領域の間に、ｐ側電極１１３におけるコンタクト層１０９に接触する部分の一部が存在しても良い。この場合は、ｐ側電極１１３とコンタクト層１０９の接触面積が増加し、素子抵抗を更に低減することができる。なお、このとき、モードフィルタ１１５の一部にｐ側電極がかぶっても良い。
【０１１０】
また、上記実施形態では、モードフィルタ１１５の光学的厚さがλ／４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、モードフィルタ１１５の光学的厚さがλ／４の奇数倍であれば良い。
【０１１１】
また、上記実施形態において、前記面発光レーザ素子１００に代えて、一例として図２６及び図２７に示されるように、面発光レーザ素子１００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１１６が積層された面発光レーザ素子１００Ａを用いても良い。この誘電体膜１１６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。
【０１１２】
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１１６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からなる誘電体膜１１１と光学的厚さが２λ／４のＳｉＮからなる誘電体膜１１６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。
【０１１３】
この場合は、射出領域全部が誘電体膜１１６に被覆されていることとなるため、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１１６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１１６がない場合と同等の光学特性が得られた。
【０１１４】
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１００と同様の効果が得られる。
【０１１５】
なお、この場合に、一例として図２８に示されるように、モードフィルタが、射出領域の中心部を挟んで対向し、射出領域の中心部から外れた部分に設けられた２つの小領域に形成されても良い。そして、基板１０１が傾斜基板であっても良い。
【０１１６】
また、上記実施形態において、前記面発光レーザ素子１００に代えて、一例として図２９及び図３０に示されるように、素子の中心部に２層の透明な誘電体層からなる高反射率領域が設けられ、中心部から外れた領域に１層の誘電体層からなる低反射率領域が設けられた面発光レーザ素子１００Ｂを用いても良い。それぞれの誘電体層の厚さは、発振波長λに対してλ／４ｎ（ｎは発振波長に対する夫々の誘電体層の屈折率）の奇数倍の厚さに設定されている。
【０１１７】
ここでは、中心部は、コンタクト層１０９上に、下層から順にＳｉＯ２、ＳｉＮの２種の誘電体が積層されている。この場合、下層の誘電体層１１７の屈折率が上層の誘電体層１１１の屈折率よりも小さくなるように設定する必要がある。成膜条件にも依るが、ここでは、下層の誘電体層１１７であるＳｉＯ２の屈折率は約１．５であり、上層の誘電体層１１１であるＳｉＮの屈折率は約１．８６である。
【０１１８】
一方、素子の中心周辺部から外れた領域には、ＳｉＮのみが積層されている。
【０１１９】
このように誘電体層の厚さを設定すると、中心部は通常の多層膜反射鏡と同じ構成となり、反射率が高くなる。また、中心部から外れた領域では、半導体多層膜反射鏡上に１層のλ／４ｎ厚さの誘電体層が設けられる構成となる。そして、ＳｉＮの屈折率は半導体層の屈折率に対して小さいので、この領域の反射率は低くなる。
【０１２０】
また、面発光レーザ素子１００Ｂでは、中心部の反射率が向上することにより、中心部と中心部から外れた領域との反射率差を非常に大きくすることができる。
【０１２１】
なお、この場合に、一例として図３１に示されるように、モードフィルタが、中心部を挟んで対向し、射出領域の中心部から外れた部分に設けられた２つの小領域に形成されても良い。そして、基板１０１が傾斜基板であっても良い。
【０１２２】
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１００に代えて、一例として図３２に示される面発光レーザアレイ１００Ｃを有しても良い。
【０１２３】
この面発光レーザアレイ１００Ｃ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３２におけるＸ軸方向は主走査対応方向であり、Ｙ軸方向は副走査対応方向である。複数の発光部は、すべての発光部をＹ軸方向に伸びる仮想線上に正射影したときに、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。
【０１２４】
各発光部は、図３２のＡ−Ａ断面図である図３３に示されるように、前述した面発光レーザ素子１００と同様な構造を有している。そして、この面発光レーザアレイ１００Ｃは、前述した面発光レーザ素子１００と同様な方法で製造することができる。そこで、各発光部間で均一な偏光方向を持ち、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。
【０１２５】
また、面発光レーザアレイ１００Ｃ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。ここで、上面から見た各素子（メサ）の外形は四角形であり、物理的に隣り合う素子側の辺はお互いに並行となる範囲で二次元に配置しており、円形で素子（メサ）を形成する場合と比較して、発光部間隔を同じにした場合、上面から見たメサの面積を大きくでき、上述したように電極コンタクト面積を広くできる。同じコンタクト面積とした場合は、素子と素子のピッチｄ１（ここでは発光部間隔と同じ）を狭くできる。
【０１２６】
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。面発光レーザアレイ１００Ｃによれば、発光部間隔を狭くすることが可能となり、素子抵抗が小さく、高い出力で単一横モード動作が可能な面発光レーザ素子を、高密度に集積させることができる。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。
【０１２７】
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。また、本発明の面発光レーザ素子はシングルモード出力が高いので、高速なプリント速度と、高精細な画質を得ることができる。
【０１２８】
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。
【０１２９】
また、図３４のように外形が八角形の素子が２次元に配置されていても良い。図３５は３×３アレイ配置の図である。物理的に隣り合う素子側の辺がお互いに並行となるように２次元配置されている。コンタクト面積を広げる効果に関しては、四角形の方が高い効果が得られるが、従来の角のない素子形状に比べると、効果がある。
【０１３０】
また、上記実施形態において、前記面発光レーザ素子１００に代えて、面発光レーザ素子１００と同様の発光部が１次元配列された面発光レーザアレイを用いても良い。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
例えば、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。
【０１３７】
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。
【０１３８】
また、一例として図３６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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
各感光体ドラムは、図３６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。
【０１４１】
光走査装置２０１０は、前記面発光レーザ素子１００、面発光レーザ素子１００Ａ、及び面発光レーザ素子１００Ｂのいずれか同様な面発光レーザ、あるいは前記面発光レーザアレイ１００Ｃ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。
【０１４２】
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１００Ｃ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】
【０１４３】
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、高い出力で単一横モード動作をさせつつ、素子抵抗を小さくするのに適している。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、高品質の画像を形成するのに適している。
【符号の説明】
【０１４４】
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、１００…面発光レーザ素子、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）、１０９…コンタクト層、１１３…ｐ側電極（電極）、１１５…モードフィルタ（誘電体膜）、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】
【０１４５】
【特許文献１】特開２００２−２０８７５５号公報
【特許文献２】特開２００１−１５６３９５号公報
【特許文献３】米国特許第５，９４０，４２２号明細書
【特許文献４】特開２００６−２１０４２９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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