(57)【要約】【課題】高コスト化を招くことなく、小型で、光量変動の少ない安定した光を射出する光デバイスを提供する。【解決手段】  複数の発光部を有するレーザチップ１００、パッケージ部材２００及びカバーガラス３００などを有している。カバーガラス３００は、レーザチップ１００から射出された光束の光路上に配置され、レーザチップ１００から射出された光束が入射する入射面が、レーザチップ１００の射出面に対して傾斜しており、その傾斜角は、複数の発光部において最も離れている２つの発光部の一方から射出された光を反射して他方に入射させるときの傾斜角よりも小さい。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光部を有する面発光レーザアレイと、前記面発光レーザアレイを保持するパッケージ部材と、該パッケージ部材に保持され、前記面発光レーザアレイから射出された光束の光路上に配置された透明部材とを備える光デバイスにおいて、
前記透明部材は、前記面発光レーザアレイから射出された光束が入射する入射面が、前記面発光レーザアレイの射出面に対して傾斜しており、
前記入射面の前記射出面に対する傾斜角は、前記複数の発光部において最も離れている２つの発光部の一方から射出された光を反射して他方に入射させるときの傾斜角よりも小さいことを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記面発光レーザアレイの各発光部は、活性層を含む共振器構造体を有し、
射出される光のファーフィールドパターンにおける２σ以上に対応するビーム広がり角θＬＤ、及び前記透明部材で反射された光が前記共振器構造体に入射する際の入射角であって、前記共振器構造体の屈折率とその長さから求められる共振波長の光に対する、前記共振器構造体での反射率が９９％以上になる臨界入射角Ψ０、を用いて、
前記入射面の前記射出面に対する傾斜角は、（θＬＤ＋Ψ０）／２、以上であることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記ビーム広がり角θＬＤは、前記ファーフィールドパターンにおける３σ以上に対応するビーム広がり角であることを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記臨界入射角Ψ０で入射した光に対する共振波長は、共振器構造体の屈折率とその長さから求められる共振波長よりも短く、その差は２ｎｍ以上であることを特徴とする請求項２又は３に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記面発光レーザアレイの各発光部は、射出領域内に反射率を低くする透明な誘電体膜を有す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光デバイス。
【請求項６】
前記射出領域内における、相対的に反射率が高い領域は、射出方向からみたときに、形状異方性を有することを特徴とする請求項５に記載の光デバイス。
【請求項７】
前記透明部材は、透明な樹脂が成形された樹脂成型部材であり、該樹脂成型部材には、前記面発光レーザアレイが包含されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項８】
前記透明部材は、光ファイバであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項９】
前記光ファイバの端面は、前記光ファイバの長さ方向に対して直交し、
前記面発光レーザ素子の射出面の法線方向は、前記光ファイバの長さ方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項８に記載の光デバイス。
【請求項１０】
前記光ファイバの端面は、前記光ファイバの長さ方向に対して傾斜し、
前記面発光レーザ素子の射出面の法線方向は、前記光ファイバの長さ方向に平行であることを特徴とする請求項８に記載の光デバイス。
【請求項１１】
光によって被走査面を走査する光走査装置であって、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光デバイスを有する光源と；
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。
【請求項１２】
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請求項１１に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
【請求項１３】
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１２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、光デバイス、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光を射出する光デバイス、該光デバイス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】
面発光型レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、基板に対して垂直方向に光を出射する半導体レーザであり、端面発光型レーザに比べて低コストで高性能、かつアレイ化が容易であるため、光インターコネクションなどの光通信の光源、光ピックアップ用の光源、さらにはレーザプリンタ等の画像形成装置の光源として期待され盛んに研究開発が行われており、その一部は実用化されている。
【０００３】
また、近年、射出面上に光学的に透明な誘電体膜を形成し、中心部と周辺部とで反射率に差をつけることで、高次の横モードを抑制する面発光レーザ素子、及び誘電体膜に形状異方性をもたせてさらに偏光方向を安定させた面発光レーザ素子が提案された（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００４】
ところで、一般的に、レーザ光を射出するレーザ素子は、光学系とともに用いられると、光学系に含まれるレンズあるいはガラスの表面で反射した光が戻り光として入射し、射出されるレーザ光に光量変動を引き起こすおそれがあった。そこで、戻り光に対して高い耐性をもつレーザ素子が提案された。
【０００５】
例えば、特許文献５には、下部多層膜反射鏡と上部多層膜反射鏡とによって共振器を形成し、共振器内のバイアス点における緩和振動周波数が、面発光レーザ素子から出力されるレーザ光を変調する光通信周波数を超えて設定される面発光レーザ素子が開示されている。
【０００６】
また、特許文献６には、半導体基板と、半導体基板の上方に設けられた活性層と、活性層の上方に設けられ、活性層にて生じたレーザ光を半導体基板と垂直方向に出射する出射面と、出射面上に設けられ、レーザ光の一部を吸収する吸収層と、を含む面発光型半導体レーザが開示されている。
【０００７】
また、戻り光自体を抑制することについても考案された。
【０００８】
例えば、特許文献７には、ＴＯヘッダー上に少なくとも面発光レーザチップ及びモニタ用フォトディテクタがマウントされ、４０％以下の透過率を持つ膜がコーティングされた窓を備えたキャップを有する光送信用の面発光レーザモジュールが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献５に開示されている面発光レーザ素子では、素子の構造が複雑で、かつ駆動回路も複雑化するため、高コスト化を招くという不都合があった。
【００１０】
また、特許文献６に開示されている面発光型半導体レーザでも、素子の構造が複雑で、かつ効果が不十分であるという不都合があった。
【００１１】
また、特許文献７に開示されている面発光レーザモジュールでは、面発光レーザアレイに適用した場合、窓ガラスの傾斜角度が大きくなり、キャップの加工が困難で、かつ外形が大きくなるという不都合があった。
【００１２】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、高コスト化を招くことなく、小型で、光量変動の少ない安定した光を射出することができる光デバイスを提供することにある。
【００１３】
また、本発明の第２の目的は、高コスト化を招くことなく、高精度の光走査を行うことができる光走査装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の第３の目的は、高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、第１の観点からすると、複数の発光部を有する面発光レーザアレイと、前記面発光レーザアレイを保持するパッケージ部材と、該パッケージ部材に保持され、前記面発光レーザアレイから射出された光束の光路上に配置された透明部材とを備える光デバイスにおいて、前記透明部材は、前記面発光レーザアレイから射出された光束が入射する入射面が、前記面発光レーザアレイの射出面に対して傾斜しており、前記入射面の前記射出面に対する傾斜角は、前記複数の発光部において最も離れている２つの発光部の一方から射出された光を反射して他方に入射させるときの傾斜角よりも小さいことを特徴とする光デバイスである。
【００１６】
これによれば、高コスト化を招くことなく、小型で、光量変動の少ない安定した光を射出することができる。
【００１７】
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、本発明の光デバイスを有する光源と；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。
【００１８】
これによれば、光源が本発明の光デバイスを有しているため、高コスト化を招くことなく、高精度の光走査を行うことができる。
【００１９】
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における光源ユニットを説明するための図である。
【図４】光源ユニットに含まれている光デバイスを説明するための図（その１）である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】光源ユニットに含まれている光デバイスを説明するための図（その２）である。
【図７】パッケージ部材の平面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】レーザチップを説明するための図である。
【図１０】レーザチップにおける複数の発光部の配列状態を説明するための図である。
【図１１】各発光部の構成・構造を説明するための図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ断面図である。
【図１３】レーザチップの製造方法を説明するための図（その１）である。
【図１４】レーザチップの製造方法を説明するための図（その２）である。
【図１５】レーザチップの製造方法を説明するための図（その３）である。
【図１６】レーザチップの製造方法を説明するための図（その４）である。
【図１７】マスクＭを説明するための図である。
【図１８】レーザチップの製造方法を説明するための図（その５）である。
【図１９】図１８の平面図である。
【図２０】レーザチップの製造方法を説明するための図（その６）である。
【図２１】レーザチップの製造方法を説明するための図（その７）である。
【図２２】共振波長と反射率との関係を説明するための図（その１）である。
【図２３】共振器内の入射角を説明するための図である。
【図２４】共振波長と反射率との関係を説明するための図（その２）である。
【図２５】共振器への入射角と反射率との関係を説明するための図である。
【図２６】ビーム広がり角を説明するための図である。
【図２７】ガラス板の傾斜角と発光部から射出された光の軌跡との関係を説明するための図（その１）である。
【図２８】ガラス板の傾斜角と発光部から射出された光の軌跡との関係を説明するための図（その２）である。
【図２９】異常な出力波形を説明するための図である。
【図３０】ドループ率を説明するための図である。
【図３１】光デバイスＡにおける各発光部のドループ率（計測値）を説明するための図である。
【図３２】光デバイスＢにおける各発光部のドループ率（計測値）を説明するための図である。
【図３３】光デバイスの変形例を説明するための図である。
【図３４】図３３のＡ−Ａ断面図である。
【図３５】光通信などに用いることができる光デバイス５１０Ｃを説明するための図である。
【図３６】光通信などに用いることができる光デバイス５１０Ｄを説明するための図である。
【図３７】図３７（Ａ）及び図３７（Ｂ）は、それぞれ光デバイス５１０Ｆを説明するための図である。
【図３８】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３２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、光源ユニット１４、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、本明細書では、光源ユニット１４からの光の射出方向をＺ軸方向、このＺ軸方向に垂直な平面内で互いに直交する２つの方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として説明する。また、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】
光源ユニット１４は、一例として図３に示されるように、レーザモジュール５００と光学モジュール６００を有している。
【００４０】
レーザモジュール５００は、光デバイス５１０、該光デバイス５１０を駆動制御するレーザ制御装置（図示省略）、前記光デバイス５１０及びレーザ制御装置が実装されているＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）基板５８０を有している。
【００４１】
光学モジュール６００は、第１の部分６１０と第２の部分６３０から構成されている。第１の部分６１０は、ハーフミラー６１１、集光レンズ６１２、及び受光素子６１３を有している。また、第２の部分６３０は、カップリングレンズ６３１、及び開口板６３２を有している。
【００４２】
第１の部分６１０は、光デバイス５１０の＋Ｚ側であって、光デバイス５１０から射出された光の光路上にハーフミラー６１１が位置するように配置されている。ハーフミラー６１１に入射した光の一部は−Ｙ方向に反射され、集光レンズ６１２を介して受光素子６１３で受光される。受光素子６１３は、受光光量に応じた信号（光電変換信号）をレーザモジュール５００のレーザ制御装置に出力する。
【００４３】
第２の部分６３０は、第１の部分６１０の＋Ｚ側であって、ハーフミラー６１１を透過した光の光路上にカップリングレンズ６３１が位置するように配置されている。カップリングレンズ６３１は、ハーフミラー６１１を透過した光を略平行光とする。開口板６３２は、開口部を有し、カップリングレンズ６３１を介した光を整形する。開口板６３２の開口部を通過した光が、光源ユニット１４から射出される光となる。
【００４４】
図２に戻り、シリンドリカルレンズ１７は、光源ユニット１４から射出された光を反射ミラー１８を介してポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍に集光する。
【００４５】
光デバイス５１０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６３１と開口板６３２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。
【００４６】
ポリゴンミラー１３は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面に６面の偏向反射面が形成されている。そして、不図示の回転機構により、図２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１４から射出され、シリンドリカルレンズ１７によってポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍に集光された光は、ポリゴンミラー１３の回転により一定の角速度で偏向される。
【００４７】
偏向器側走査レンズ１１ａは、ポリゴンミラー１３で偏向された光の光路上に配置されている。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
前記光デバイス５１０は、一例として図４〜図６に示されるように、レーザチップ１００、該レーザチップ１００を保持するパッケージ部材２００、カバーガラス３００、キャップ３１０、及びリング３２０などを有している。
【００５１】
なお、図４は、光デバイス５１０の平面図であり、図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。また、図６は、光デバイス５１０から、カバーガラス３００、キャップ３１０、及びリング３２０を除いたときの平面図である。また、図５及び図６では、煩雑さを避けるため、レーザチップ１００とパッケージ部材２００とを繋ぐボンディングワイヤの図示は省略している。
【００５２】
パッケージ部材２００は、ＣＬＣＣ（Ｃｅｒａｍｉｃ  ｌｅａｄｅｄ  ｃｈｉｐ  ｃａｒｒｉｅｒ）と呼ばれるフラットパッケージであり、その＋Ｚ側には、周囲が壁で囲まれている空間領域を有している。
【００５３】
このパッケージ部材２００は、図７及び図７のＡ−Ａ断面図である図８に示されるように、セラミック２０１と複数の金属配線２０３の多層構造となっている。
【００５４】
複数の金属配線２０３は、パッケージ側面の複数の金属キャスター２０７に個別につながっており、パッケージ部材の周辺から中央に向かって伸びている。
【００５５】
空間領域の底面中央には、金属膜２０５が設けられている。この金属膜２０５は、ダイアタッチエリアとも呼ばれており、共通電極になっている。ここでは、４隅に位置する８本の金属配線が金属膜２０５に接続されている。
【００５６】
レーザチップ１００は、空間領域１２１の底面のほぼ中央であって、金属膜２０５上にＡｕＳｎ等の半田材を用いてダイボンドされている。すなわち、レーザチップ１００は、周囲が壁で囲まれている領域の底面上に保持されている。
【００５７】
上記レーザチップ１００は、一例として図９に示されるように、２次元的に配列されている３２個の発光部、及び３２個の発光部の周囲に設けられ、各発光部に対応した３２個の電極パッドを有している。また、各電極パッドは、対応する発光部と配線部材によって電気的に接続されている。
【００５８】
そして、各電極パッドは、対応する金属配線２０３とワイヤボンディングで接続されている。
【００５９】
３２個の発光部は、図１０に示されるように、全ての発光部をＸ軸方向に延びる仮想線上に正射影したときに、発光部間隔が等しく（図１０では「ｄ１」）なるように配置されている。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいう。
【００６０】
ここでは、各発光部は、発振波長が７８０ｎｍ帯の垂直共振器型の面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）である。すなわち、レーザチップ１００は、いわゆる面発光レーザアレイチップである。
【００６１】
各発光部は、図１１及び図１２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１１は、１つの発光部の平面図であり、図１２は、図１１のＡ−Ａ断面図である。
【００６２】
基板１０１は、ｎ−ＧａＡｓ単結晶基板である。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
量子井戸層は７８０ｎｍ帯の発振波長を得るために、ＧａＩｎＰ混晶にＡｓを導入したものであり０．７％の圧縮歪みを有する。
【００６８】
バリア層は、０．６％の引張歪みを導入することによってバンドギャップを大きくし、高いキャリア閉じ込めを実現するとともに、量子井戸層の歪み補償構造を形成している。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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２５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。
【００７２】
上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層の１つには、ｐ−ＡｌＡｓからなる被選択酸化層１０８が厚さ３３ｎｍで挿入されている。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
モードフィルタ１１５は、コンタクト層１０９の＋Ｚ側であって、射出領域内でその中心部から外れた部分に設けられ、該部分の反射率を中心部の反射率よりも低くする透明な誘電体膜からなる。
【００７７】
次に、レーザチップ１００の製造方法について簡単に説明する。
【００７８】
（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１３参照）。
【００７９】
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。
【００８０】
（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。
【００８１】
（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。
【００８２】
（４）フォトマスクを除去する（図１４参照）。
【００８３】
（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１５参照）。すなわち、発光部の駆動電流の経路をメサの中央部だけに制限する、いわゆる酸化狭窄構造体が形成される。上記酸化されていない領域１０８ｂが電流通過領域（電流注入領域）である。このようにして、例えば幅４μｍ程度の略正方形状の電流通過領域が形成される。
【００８４】
（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１６参照）。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。
【００８５】
（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）を作成する。ここでは、一例として図１７に示されるように、メサの周囲、メサの側面、メサ上面の周囲、及びメサ上面の中心部を挟んで所望の偏光方向Ｐ（ここでは、Ｘ軸方向）に平行な方向に関して対向している２つの小領域（第１の小領域と第２の小領域）がエッチングされないようにマスクＭを作成する。
【００８６】
（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。
【００８７】
（９）マスクＭを除去する（図１８及び図１９参照）。そして、第１の小領域に残存している保護層１１１がモードフィルタ１１５Ａとなり、第２の小領域に残存している保護層１１１がモードフィルタ１１５Ｂとなる。すなわち、モードフィルタ１１５は、モードフィルタ１１５Ａとモードフィルタ１１５Ｂから構成されている。そして、モードフィルタ１１５Ａとモードフィルタ１１５Ｂによって挟まれる領域は、形状異方性を有している。
【００８８】
（１０）メサ上部の光射出部となる領域（射出領域）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。
【００８９】
（１１）光射出部となる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２０参照）。このｐ側電極１１３で囲まれた領域が射出領域である。本実施形態では、射出領域内の２つの小領域（第１の小領域、第２の小領域）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１１５Ａとモードフィルタ１１５Ｂが存在している。これにより、２つの小領域（第１の小領域、第２の小領域）の反射率は、射出領域の中心部の反射率よりも低くなる。
【００９０】
（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２１参照）。ここでは、ｎ側電極１１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。
【００９１】
（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。
【００９２】
（１４）チップ毎に切断する。
【００９３】
そして、種々の後工程を経て、レーザチップ１００となる。
【００９４】
カバーガラス３００は、その両面に反射防止膜がコーティングされており、透過率が９９％以上である。
【００９５】
キャップ３１０は、コバール製のキャップである。このキャップ３１０には、レーザチップ１００の射出面に対して傾斜して、カバーガラス３００が低融点ガラスで取り付けられている。
【００９６】
パッケージ部材２００の＋Ｚ側の面には、シーム用のコバール製のリング３２０が銀ロウで固定されている。
【００９７】
そして、カバーガラス３００が取り付けられたキャップ３１０は、リング３２０を介してパッケージ部材２００にシーム溶接で固着されている。このシーム溶接は、５００ｇの加重を加えながら９０Ａ（アンペア）の電流を流して行われる。
【００９８】
ところで、ファブリ・ペロ共振器の透過率Ｔは、次の（１）式で表せることが知られている。
【００９９】
【数１】
2011151357.tif 000003
【０１００】
ここで、Ｉ０は入射光量、ＲＤＢＲは共振器の反射率、ｎは共振器の屈折率、ｄは共振器の長さ、θは光の共振器内への入射角、λは波長である。
【０１０１】
図２２には、面発光レーザにおける共振器反射スペクトルの計算結果の一例が示されている。
【０１０２】
本実施形態では、共振波長λは７８０ｎｍ、共振器の屈折率ｎは３．３１５６、共振器の反射率ＲＤＢＲは９９．８％、共振器の長さｄは２３５．２５ｎｍである。図２２に示されるように、共振波長λ＝７８０ｎｍで、急峻に反射率が０（％）に低下している。
【０１０３】
上記（１）式から、共振器内の入射角（図２３参照）が０°から大きくなると、透過率Ｔが低下、つまり反射率Ｒ（＝１−Ｔ）が高くなることがわかる。従って、戻り光の影響を無くすためには、戻り光の原因であるカバーガラスを傾斜させ、戻り光の反射角を大きくし、共振器に入射する光の入射角ψを十分大きくとれば、その結果、出力変動をなくすことができる。
【０１０４】
戻り光の共振器への入射角Ψと共振器内への入射角θとの関係は、次の（２）式で表わせる。ここで、ｎは、共振器の屈折率である。
【０１０５】
【数２】
2011151357.tif 000004
【０１０６】
図２４には、戻り光の共振器への入射角Ψを、０°、１０°、１５°に変えた場合の、共振器内での戻り光に対する反射率（以下、便宜上、「共振器反射率」と略述する）が示されている。
【０１０７】
図２５は、図２４に基づいて、横軸を共振器への入射角Ψ、縦軸を７８０ｎｍでの反射率及び反射率が最小になる共振波長としたものである。これによると、入射角Ψが大きくなると共振器反射率Ｒは大きくなり、Ψが１０°ではＲ＝９４．９％、Ψが２０°ではＲ＝９９．６％まで高くすることができる。このときは、戻り光をほとんど反射させるため、出力変動をなくすことができる。
【０１０８】
発明者らの実験の結果、共振器反射率Ｒを９９％以上にすれば、戻り光による不都合が解消することが分かっている。
【０１０９】
なお、以下では、このように、戻り光による不都合がなくなるときの、共振器への入射角Ψを「臨界入射角Ψ０」という。
【０１１０】
臨界入射角Ψ０は、図２５を用いて容易に設定することができる。例えば、Ｒ＝９９％になる角度を臨界入射角Ψ０とすると、図２５からΨ０は１５°が求まる。その角度で入射した戻り光の共振波長は、図２５から７７７．６ｎｍであり、角度０°のときの共振波長（７８０ｎｍ）との差Δλは２．４ｎｍとなる。
【０１１１】
また、戻り光の入射角を変えることで共振波長が短波長側にシフトするため、面発光レーザアレイの複数の発光部間に波長のばらつきがある場合には、シフトした共振波長の光が入射し、別の出力変動（雑音）として影響を与えることが予測される。
【０１１２】
従って、Δλとしては、波長のばらつき及び温度変化も考慮しなければならない。例えば、発光部の数が３２個（３２ｃｈアレイ）の場合、波長のばらつきが、０．５ｎｍ程度あることが実験で分かっている。また温度に関しては、面発光レーザは熱抵抗が極めて高いため、動作前後では３０℃程度の温度差が生じる場合がある。これは、波長の温度係数０．０５（ｎｍ／Ｋ）を用いると、１．５ｎｍ程度の波長変化を引き起こすものと推測される。以上のことを勘案すれば、Δλとしては、最低でも温度変化に起因する１．５ｎｍ以上、複数の発光部間に波長のばらつきをも考慮すると、２．０ｎｍ以上とすれば良い。
【０１１３】
なお、共振器反射率Ｒは、一般的な面発光レーザでは、９９％以上で設計することが望ましい。
【０１１４】
上記（１）式から、共振波長λと入射角θとの関係は、次の（３）式で求まる。
【０１１５】
【数３】
2011151357.tif 000005
【０１１６】
次に、上記（２）式を用いて、θをΨで置き換えると、次の（４）式及び（５）式が得られる。
【０１１７】
【数４】
2011151357.tif 000006
【０１１８】
【数５】
2011151357.tif 000007
【０１１９】
例えば、共振波長λ＝７８０ｎｍ、屈折率ｎ＝３．３１５６、共振器反射率Ｒ＝９９．８％、共振器長ｄ＝２３５．２５（ｎｍ）の場合、Δλを２．４ｎｍとすれば、上記（５）式から、臨界入射角Ψ０は１５°となり、図２５から得られた結果と一致する。
【０１２０】
実際の半導体レーザでは、その戻り光の入射角Ψは、光の広がり角度を考慮して設定する必要がある。図２６は、面発光レーザのファーフィールドパターン（ＦＦＰ）の例が示されている。このＦＦＰは、ガウス分布形状を呈しており、ＦＷＨＭ＝８°で、標準偏差（半幅）σ＝３．４°である。発明者らは、戻り光の影響を無くすためには、半導体レーザから射出される光として、少なくとも２σ、好ましくは３σ以上をビーム広がり角θＬＤとすれば良いことを実験で確認した。
【０１２１】
図２７には、ビーム広がり角θＬＤを考慮した場合に、発光部の直上にガラス板を配置し、該ガラス板を発光部の射出面の法線に対して傾斜（傾斜角φ）させたときの、戻り光の軌跡が示されている。
【０１２２】
図２７に示されるように、発光部０から射出された広がり角±θＬＤの光は、Ｘ軸上の点ｘ１とｘ２に戻り光として入射する。このとき、戻り光の入射角Ψは２φ±θＬＤとなる。
【０１２３】
従って、戻り光の影響を無くすためには、入射角Ψを臨界入射角Ψ０以上にする必要があり、ガラス板の傾斜角度φは、上記（５）式から次の（６）式で示される。
【０１２４】
【数６】
2011151357.tif 000008
【０１２５】
上記（６）式で求めた角度で配置すれば、戻り光の入射角Ψは常に臨界入射角Ψ０より大きくすることができる。例えば、臨界入射角Ψ０＝１５°、ビーム広がり角θＬＤ＝１５°であれば、ガラス板の傾斜角φは、１５°以上に設定すれば良い。
【０１２６】
また、同じ半導体レーザで、図２６のＦＦＰにおいて、広がり角を２σ（＝６．８°）とした場合には、φ＝１０．９°となり、ガラス板の傾斜角をさらに小さくすることができる。
【０１２７】
以上説明したように、ここでは、（１）屈折率ｎ、反射率Ｒ、長さｄの共振器の共振波長において、該共振器へ入射角Ψで入射した戻り光の影響がなくなる共振周波数のシフト量Δλを設定することで、戻り光の影響がなくなる臨界入射角Ψ０を求め、（２）ビーム広がり角θＬＤを考慮して、ガラス板（カバーガラス）の傾斜角φを一義的に設定する、ことを可能にした。
【０１２８】
従来例として、特許文献７（特開２００７−１０３５７６号公報）に開示されている面発光レーザモジュールを考える。この面発光レーザモジュールのパッケージ構造では、金属製ステム（φ５．６ｍｍ）中央のヒートシンク部に導電性ペーストで面発光レーザがマウントされている。この面発光レーザは、２１チャネルアレイ（７×３）であり、発光部間隔は３８μｍと仮定する。このアレイでは、各発光部は等間隔に方形に配置され、その大きさは２２８μｍ×７６μｍとする。
【０１２９】
このような従来の設計では、３σを考慮した広がり角θＬＤを１５°と仮定すれば、図２８に示されるように、最も端に位置する発光部０から射出した広がり角θＬＤの光が、角度φのガラス板に当たる高さＨが０．５ｍｍの場合、ガラス板で反射した戻り光が他方のアレイ端ｘ（ｘ＝２２８μｍ）の発光部に入射しないための角度φは次の（７）式から求まる。
【０１３０】
【数７】
2011151357.tif 000009
【０１３１】
ここで、ｘはアレイの長さ、Ｈは広がり角θＬＤの光がガラス板に当たる高さである。
【０１３２】
前記数値を上記（７）式に代入すると、ガラス板の角度φ＝２５．５°と求まり、本実施形態よりも１０°以上も大きくする必要がある。発光部数の増加あるいは発光部間隔の拡大があれば、さらに角度φを大きくしなければならず、その実施はより一層困難になることが予想される。上記（７）式に示されるように、従来は、アレイに適用した場合、戻り光が入射しないようにするためには、ガラス板の高さＨを高くするか、発光部数を減らすしかなく、設計の自由度が狭かった。
【０１３３】
本実施形態では、ガラス板の傾斜角が、一方の端部にある発光部から射出された広がり角θＬＤの光が、ガラス板で反射して他方の端部にある発光部に入射する際のガラス板の傾斜角よりも小さい角度であっても、戻り光の影響を抑制することができる。そのため、発光部数や発光部間隔に制限を受けない設計自由度の高い光デバイスを提供することができる。
【０１３４】
本実施形態では、上部半導体ＤＢＲ１０７の反射率Ｒｆは＝９９．６７％、下部半導体ＤＢＲ１０３の反射率Ｒｒは９９．９８％であり、共振器反射率ＲＤＢＲは、√（Ｒｆ×Ｒｒ）＝９９．８２％となる。
【０１３５】
この場合に、半導体ＤＢＲ層を増やして反射率を高くするほど臨界入射角Ψ０が小さく、発振電流の閾値も小さくなる利点があるが、スロープ効率が低下する。逆に、半導体ＤＢＲ層を減らしてスロープ効率を上げても、発振電流の閾値が増加し、臨界入射角Ψ０が大きくなる。実用的には、半導体ＤＢＲ層の層数や材料により、共振器反射率Ｒの下限を９９．６％で設計する。
【０１３６】
本実施形態では、共振波長λ＝７８０ｎｍ、共振器の屈折率ｎ＝３．３１５６、共振器反射率Ｒ＝０．９９８、共振器長ｄ＝２３５．２５（ｎｍ）であることから、上記説明した原理に基づいて、Δλを２．４ｎｍに設定し、臨界入射角Ψ０として１５°を得た。そこで、レーザチップ１００の射出面の法線方向に対するカバーガラス３００の傾斜角φは、加工誤差を考慮し、１７°とした。
【０１３７】
ところで、レーザモジュール及び光源ユニットは、図３の構成・構造を模した光学系を利用して評価される。評価項目は、射出される光の光量の時間変化（出力波形）であり、フォトダイオード（ＰＤ）を用いて検出する。仮に、戻り光の影響があると、光量が不安定になり、その変動（光量変動）が観察される。
【０１３８】
よく現れる光量変動（異常波形）が、模式的に図２９に示されている。図２９に示されるように、異常波形は、出力波形の前半部分に現れることが多いが、これに限らず、後半部分に現れる場合もある。また、周波数も１ｋＨｚの場合や、もっと大きい、例えば、数１００ｋＨｚの出力波形においても、異常変動が現れる。
【０１３９】
出力波形は、画像形成装置に必要な１ラインを安定して描くのに必要な特性の１つである。画像形成装置によっては、数％レベルでの光量変動も問題となる。
【０１４０】
環境温度２５°、目標出力１.４ｍＷとし、各発光部に、パルス周期が１ｍｓ、パルス幅が５００μｓの方形波電流パルスをそれぞれ供給したとき、供給後１μｓ（Ｔａ）での光出力Ｐａ、供給後４８０μｓ（Ｔｂ）での光出力Ｐｂを用いて、次の（８）式で得られるＤｒをドループ率（単位：％）として定義する（図３０参照）。このドループ率は、上記光量変動を定量化したものと考えることができる。
【０１４１】
Ｄｒ=（Ｐａ−Ｐｂ）／Ｐａ×１００  ……（８）
【０１４２】
発明者らは、複数種類の面発光レーザアレイを作成し、種々の実験を繰り返し行ったところ、ドループ率の最大値Ｄｒ（ｍａｘ）とドループ率の最小値Ｄｒ（ｍｉｎ）との差（以下、便宜上、「ドループばらつき」という）が３％以上になる面発光レーザアレイを用いると、出力画像における視認性が顕著に悪化するという新しい知見を得た。
【０１４３】
一例として、４０個の発光部（ｃｈ１〜ｃｈ４０）を有する面発光レーザアレイを含む光デバイスについて、本実施形態と同様な光デバイス（光デバイスＡという）、及び従来の面発光レーザモジュールと同様な光デバイス（光デバイスＢという）を作成した。そして、各光デバイスにおいて、４０個の発光部すべてのドループ率を計測した。光デバイスＡの計測結果が図３１に示され、光デバイスＢの計測結果が図３２に示されている。
【０１４４】
図３１によると、Ｄｒ（ｍａｘ）＝２％、Ｄｒ（ｍｉｎ）＝０．５％であり、その差は１．５％であった。一方、図３２によると、Ｄｒ（ｍａｘ）＝４％、Ｄｒ（ｍｉｎ）＝−１％であり、その差は５％であった。
【０１４５】
このように、本実施形態と同様な光デバイスは、戻り光への耐性が強くなり、異常波形が抑制され、その結果、光量変動を抑えることが可能となる。
【０１４６】
以上説明したように、本実施形態に係る光デバイス５１０によると、レーザチップ１００、該レーザチップ１００を保持するパッケージ部材２００、及びカバーガラス３００などを有している。
【０１４７】
レーザチップ１００は、複数の発光部を有する面発光レーザアレイチップであり、カバーガラス３００は、レーザチップ１００から射出された光束の光路上に配置されている。
【０１４８】
そして、カバーガラス３００は、レーザチップ１００から射出された光束が入射する入射面が、レーザチップ１００の射出面に対して傾斜しており、その傾斜角は、複数の発光部において最も離れている２つの発光部の一方から射出された光を反射して他方に入射させるときの傾斜角よりも小さい。
【０１４９】
この場合は、高コスト化を招くことなく、小型で、光量変動の少ない安定した光を射出することができる。
【０１５０】
また、各発光部では、射出領域内に設けられ、周辺部の反射率を中心部の反射率よりも低くする透明な誘電体膜からなるモードフィルタ１１５を有しているため、横モード抑制効果を得ることができる。そして、モードフィルタ１１５は、中央部を挟んで配置された２つのモードフィルタ１１５Ａとモードフィルタ１１５Ｂとから構成され、各モードフィルタで挟まれた相対的に反射率が高い領域が形状異方性を有しているため、偏光方向を揃えることができる。
【０１５１】
そして、本実施形態に係る光走査装置１０１０によると、光源ユニット１４が光デバイス５１０を有しているため、高コスト化を招くことなく、高精度の光走査を行うことができる。
【０１５２】
また、本実施形態に係るレーザプリンタ１０００によると、光走査装置１０１０を備えているため、結果として、高品質の画像を形成することができる。
【０１５３】
ところで、レーザチップ１００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ｄ１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。
【０１５４】
そして、例えば、上記間隔ｄ１を２．６５μｍ、光走査装置１０１０の光学系の倍率を２倍とすれば、４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）の高密度書込みができる。もちろん、主走査対応方向の発光部数を増加したり、副走査対応方向のピッチｄ２を狭くして間隔ｄ１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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
なお、上記実施形態では、レーザチップ１００が３２個の発光部を有する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。
【０１５８】
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、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１５９】
また、上記実施形態では、第１の小領域と第２の小領域が、射出領域の中心を通りＹ軸に平行な軸に対して対称になるように設けられている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。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。
【０１６０】
また、上記実施形態では、モードフィルタ１１５Ａ及びモードフィルタ１１５Ｂが保護層１１１と同じ材質である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。
【０１６１】
また、上記実施形態では、各小領域の形状が長方形である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、半円状など任意の形状であっても良い。
【０１６２】
また、上記実施形態では、モードフィルタ１１５が、２つの誘電体膜から構成される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、射出領域の中心部を取り囲む１つの円環状の誘電体膜で構成されていても良い。
【０１６３】
また、上記実施形態では、モードフィルタ１１５Ａ及びモードフィルタ１１５Ｂ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。例えば、モードフィルタ１１５Ａ及びモードフィルタ１１５Ｂの光学的厚さが３λ／４であっても良い。要するに、モードフィルタ１１５Ａ及びモードフィルタ１１５Ｂの光学的厚さがλ／４の奇数倍であれば、上記実施形態のレーザチップ１００と同様な横モード抑制効果を得ることができる。
【０１６４】
また、射出領域の中心部が、光学的厚さがλ／４の偶数倍の誘電体膜で被覆されても良い。この場合は、該中心部は反射率を低下させることがなく、誘電体膜がない場合と同等の光学特性が得られた。
【０１６５】
また、射出領域内のモードフィルタ以外の部分を、光学的厚さがλ／４の偶数倍である誘電体膜で被覆し、射出領域全部を誘電体膜で被覆しても良い。これにより、射出領域の酸化や汚染を抑制することができる。
【０１６６】
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、同様の横モード抑制効果が得られる。
【０１６７】
また、図３３及び図３４には、変形例の光デバイス５１０Ａが示されている。この光デバイス５１０Ａでは、金属製のステムにレーザチップ１００がマウントされている。そして、上記光デバイス５１０と同様な傾斜角でカバーガラス３００が取り付けられているキャップが、ステムに溶接されている。光デバイス５１０Ａにおいても、光デバイス５１０と同様な効果を得ることができる。なお、図３４は、図３３のＡ−Ａ断面図である。
【０１６８】
図３５及び図３６には、上記実施形態の光デバイス５１０の考え方を光通信（光伝送）などに用いられる光デバイスに適用した例が示されている。これらの場合も、高コスト化を招くことなく、小型で、光量変動の少ない安定した光を射出することができる。
【０１６９】
図３５の光デバイス５１０Ｃは、基板上に、樹脂性のＯＥフェルールが配置され、該フェルールの一方の端部に、面発光レーザ素子がフリップチップでマウントされている。そして、この面発光レーザ素子の前方に、端面にテーパが付与されている光ファイバが固定されている。
【０１７０】
光ファイバのテーパ角度φとしては、対向している面発光レーザ素子の共振波長λ＝７８０ｎｍ、共振器の屈折率ｎ＝３．３１５６、共振器反射率Ｒ＝０．９９８、共振器長ｄ＝２３５．２５（ｎｍ）から、上記原理に基づいて、Δλを２．４ｎｍと設定し、臨界入射角Ψ０として１５°を得た。そこで、面発光レーザ素子に対向する端面のテーパ角度φが１６°となるように、光ファイバの端面を加工している。
【０１７１】
これにより、面発光レーザ素子と光ファイバとの結合における、光ファイバ端からの戻り光の影響を低減することができ、良好な光伝送特性を得ることができた。
【０１７２】
図３６の光デバイス５１０Ｄは、基板上に、樹脂性のＯＥフェルールが配置されている。ここでは、フェルールの一方の端部に、光ファイバの端面に対して角度φでテーパが形成されており、該テーパ面に面発光レーザ素子がフリップチップでマウントされている。そして、面発光レーザ素子の前方に光ファイバが固定されている。
【０１７３】
面発光レーザ素子がマウントされる部分のテーパ角度φとしては、面発光レーザ素子の共振波長λ＝７８０ｎｍ、共振器の屈折率ｎ＝３．３１５６、共振器反射率Ｒ＝０．９９８、共振器長ｄ＝２３５．２５（ｎｍ）から、上記原理に基づいて、Δλを２．４ｎｍと設定し、臨界入射角Ψ０として１５°を得た。そこで、面発光レーザ素子がマウントされる部分のテーパ角度φが１６°となるように、フェルールを加工している。
【０１７４】
これにより、面発光レーザ素子と光ファイバとの結合における、光ファイバ端からの戻り光の影響を低減することができ、良好な光伝送特性を得ることができた。
【０１７５】
また、一例として図３７（Ａ）及び図３７（Ｂ）には、上記光デバイス５１０Ａよりも低コストで製造することができる光デバイス５１０Ｆが示されている。なお、図３７（Ｂ）は、図３７（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【０１７６】
この光デバイス５１０Ｆでは、リードフレーム上にマウントされた面発光レーザアレイは、透明な樹脂でモールドされている。すなわち、面発光レーザアレイは、透明な樹脂成型部材に包含されている。そして、該樹脂成形部材は、光入射面が、面発光レーザアレイの射出面に対して前記光デバイス５００と同様に所定の角度だけ傾斜するように成形されている。この場合は、高価なカバーガラス付きの金属製キャップが不要となる。そして、製造時の溶接工程が不要となる。
【０１７７】
光デバイス５１０Ｆの製造方法について簡単に説明する。
【０１７８】
（ａ）面発光レーザアレイ１００を、リードフレームの中央部に導電性接着剤を用いてマウントする。
【０１７９】
（ｂ）各発光部と対応するリードとをボンディングワイヤで接続する。
【０１８０】
（ｃ）キャスティング法あるいはトランスファーモールド法により、粉末あるいは液状のエポキシ樹脂を光入射面が所定の角度になるように設計された金型に加圧注入し、同時に熱硬化させる。
【０１８１】
このように、光デバイス５１０Ｆは、低コストで製造することができるという利点がある。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
また、画像形成装置が、像担持体に直接画像を形成する画像形成装置であっても良い。
【０１８５】
例えば、ＣＴＰ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｔｏ  Ｐｌａｔｅ）として知られている印刷版の作成にも好適に利用できる。つまり、光デバイス５１０と同様な光デバイスを有する光走査装置によって、像担持体である印刷版材料にレーザアブレーションによって直接画像形成を行い、印刷版を形成する画像形成装置であっても良い。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
光走査装置２０１０は、前記光デバイス５１０と同様な光デバイスを、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。
【０１９９】
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、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】
【０２００】
以上説明したように、本発明の光デバイスによれば、高コスト化を招くことなく、小型で、光量変動の少ない安定した光を射出するのに適している。また、本発明の光走査装置によれば、高コスト化を招くことなく、高精度の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】
【０２０１】
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…光源ユニット、１００…レーザチップ（面発光レーザアレイ）、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）、２００…パッケージ部材、３００…カバーガラス（透明部材）、５１０…光デバイス、５１０Ａ…光デバイス、５１０Ｃ…光デバイス、５１０Ｄ…光デバイス、１０００…レーザプリンタ、１０１０…光走査装置、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、Ｋ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２０２】
【特許文献１】特開２００１−１５６３９５号公報
【特許文献２】特許第３９５５９２５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
【特許文献５】特開２００５−２５２０３２号公報
【特許文献６】特開２００５−０８６０２７号公報
【特許文献７】特開２００７−１０３５７６号公報
【図１】
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【図２】
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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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【図３８】
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【図３】
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