(57)【要約】【課題】偏光方向を一定にでき、かつ通電時間が長くなっても傾斜基板の表面に垂直な方向からの射出方向のずれ量を低減できる。【解決手段】  面発光レーザ素子１００は、基板１０１（傾斜基板）上に下部反射鏡１０３、活性層１０５を含む共振器構造体、上部反射鏡１０７が積層され、上部電極１１１によって取り囲まれた射出領域からレーザ光を射出する面発光レーザ素子であり、通電開始時において、射出領域からのレーザ光の射出方向は、基板１０１の傾斜方向に直交する面に対して射出方向の経時変動の方向と反対側に傾いている。この場合、偏光方向を一定にでき、かつ通電時間が長くなっても傾斜基板の表面（基準面）に垂直な方向からの射出方向のずれ量を低減できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜基板上に下部反射鏡、活性層を含む共振器構造体、上部反射鏡が積層され、電極によって取り囲まれた射出領域からレーザ光を射出する面発光レーザ素子において、
通電開始時における前記射出領域からのレーザ光の射出方向は、前記傾斜基板の傾斜方向に直交する面に対して前記射出方向の経時変動の方向と反対側に傾いていることを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項２】
通電開始時における前記射出方向は、前記傾斜方向に直交する面に対して０．０３ｄｅｇ〜０．５ｄｅｇ傾いていることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項３】
前記上部反射鏡は、酸化物により電流通過領域を形成する酸化狭窄構造体を有し、
前記射出領域には、該射出領域の中心を含む所定領域の少なくとも一部を囲む誘電体膜が設けられており、
前記電流通過領域の中心及び前記射出領域の中心は、前記傾斜基板の表面に直交する同一直線上に位置し、
前記所定領域の中心は、前記射出領域の中心に対して前記傾斜方向にずれてい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素子。
【請求項４】
前記誘電体膜の光学的厚さは、レーザ光の発振波長をλとしたとき、（２ｎ−１）λ／４であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。
【請求項５】
前記基板の主面の法線方向は、結晶方位［１  ０  ０］方向に対して、結晶方位［１  １  １］Ａ方向に向かって傾斜しており、
前記射出方向は、前記法線方向に対して前記傾斜方向側に傾い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】
２次元配列された複数の、請求項１〜５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子を含む面発光レーザアレイ。
【請求項７】
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１〜５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子又は請求項６に記載の面発光レーザアレイを有する光源装置と、
前記光源装置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８】
少なくとも１つの像担持体と、
画像情報に基づいて変調された光により前記少なくとも１つの像担持体の表面を走査する少なくとも１つの請求項７に記載の光走査装置と、を備える画像形成装置。
【請求項９】
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８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
傾斜基板上に下部反射鏡、活性層を含む共振器構造体、上部反射鏡が積層され、電極によって取り囲まれた射出領域からレーザ光を射出する面発光レーザ素子の製造方法において、
通電開始時における前記射出領域からのレーザ光の射出方向が、前記傾斜基板の傾斜方向に直交する面に対して前記射出方向の経時変動の方向と反対側に傾くように、前記射出領域内に誘電体膜を形成する工程を含むことを特徴とする面発光レーザ素子の製造方法。
【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、傾斜基板上に下部反射鏡、活性層を含む共振器構造体及び上部反射鏡が積層された面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子を含む面発光レーザアレイ、前記面発光レーザ素子又は前記面発光レーザアレイを備える光走査装置、該光走査装置を備える画像形成装置及び前記面発光レーザ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板上に第１反射ミラー層、量子井戸活性層を含むスペーサ層、第２反射ミラー層等が積層され、レーザ光を射出する面発光型半導体レーザが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この面発光型半導体レーザでは、上記半導体基板の主面（表面）は基準となる結晶軸を含む面に対して傾斜され、偏光方向が一定とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、通電時間が長くなると、射出方向が半導体基板の主面（表面）に垂直な方向から大きくずれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、傾斜基板上に下部反射鏡、活性層を含む共振器構造体、上部反射鏡が積層され、電極によって取り囲まれた射出領域からレーザ光を射出する面発光レーザ素子において、通電開始時における前記射出領域からのレーザ光の射出方向は、前記傾斜基板の傾斜方向に直交する面に対して前記射出方向の経時変動の方向と反対側に傾いていることを特徴とする面発光レーザ素子である。
【発明の効果】
【０００６】
これによれば、偏光方向を一定にでき、かつ通電時間が長くなっても傾斜基板の表面に垂直な方向からの射出方向のずれ量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【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説明するための図である。
【図３】面発光レーザアレイの複数の面発光レーザ素子の配列を説明するための図である。
【図４】面発光レーザ素子の構成を説明するための図（その１）である。
【図５】面発光レーザ素子の構成を説明するための図（その２）である。
【図６】面発光レーザ素子のメサの平面図である。
【図７】図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれ傾斜基板を説明するための図（その１及びその２）である。
【図８】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９】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１０】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】誘電体膜によって囲まれる領域の中心の、射出領域の中心からのずれ量Δｙについて説明するための図である。
【図１２】図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、それぞれ従来例の面発光レーザ素子Ａ及びＢの射出方向の経時変動について説明するための図である。
【図１３】図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、それぞれ本実施形態の実施例１及び２の面発光レーザ素子の射出方向の経時変動について説明するための図である。
【図１４】変形例１の面発光レーザ素子のメサの平面図である。
【図１５】変形例２の面発光レーザ素子のメサの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１３（Ｂ）に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るレーザプリンタ５００の概略構成が示されている。
【０００９】
このレーザプリンタ５００は、光走査装置９００、感光体ドラム９０１、帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、トナーカートリッジ９０４、クリーニングブレード９０５、給紙トレイ９０６、給紙コロ９０７、レジストローラ対９０８、転写チャージャ９１１、除電ユニット９１４、定着ローラ９０９、排紙ローラ９１２、及び排紙トレイ９１０などを備えている。
【００１０】
帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、転写チャージャ９１１、除電ユニット９１４及びクリーニングブレード９０５は、それぞれ感光体ドラム９０１の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム９０１の回転方向に関して、帯電チャージャ９０２→現像ローラ９０３→転写チャージャ９１１→除電ユニット９１４→クリーニングブレード９０５の順に配置されている。
【００１１】
感光体ドラム９０１の表面には、感光層が形成されている。ここでは、感光体ドラム９０１は、図１における面内で時計回り（矢印方向）に回転するようになっている。帯電チャージャ９０２は、感光体ドラム９０１の表面を均一に帯電させる。
【００１２】
光走査装置９００は、帯電チャージャ９０２で帯電された感光体ドラム９０１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９０１の表面では、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム９０１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９０１の回転に伴って現像ローラ９０３の方向に移動する。なお、この光走査装置９００の構成については後述する。
【００１３】
トナーカートリッジ９０４にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ９０３に供給される。現像ローラ９０３は、感光体ドラム９０１の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ９０４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された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って転写チャージャ９１１の方向に移動する。
【００１４】
給紙トレイ９０６には記録紙９１３が格納されている。この給紙トレイ９０６の近傍には給紙コロ９０７が配置されており、該給紙コロ９０７は、記録紙９１３を給紙トレイ９０６から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対９０８に搬送する。該レジストローラ対９０８は、転写チャージャ９１１の近傍に配置され、給紙コロ９０７によって取り出された記録紙９１３を一旦保持するとともに、該記録紙９１３を感光体ドラム９０１の回転に合わせて感光体ドラム９０１と転写チャージャ９１１との間隙に向けて送り出す。
【００１５】
転写チャージャ９１１には、感光体ドラム９０１の表面上のトナーを電気的に記録紙９１３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９０１の表面の潜像が記録紙９１３に転写される。ここで転写された記録紙９１３は、定着ローラ９０９に送られる。
【００１６】
この定着ローラ９０９では、熱と圧力とが記録紙９１３に加えられ、これによってトナーが記録紙９１３上に定着される。ここで定着された記録紙９１３は、排紙ローラ９１２を介して排紙トレイ９１０に送られ、排紙トレイ９１０上に順次スタックされる。
除電ユニット９１４は、感光体ドラム９０１の表面を除電する。クリーニングブレード９０５は、感光体ドラム９０１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９０１の表面は、再度帯電チャージャ９０２の位置に戻る。
【００１７】
次に、光走査装置９００の構成及び作用について図２を用いて説明する。この光走査装置９００は、面発光レーザアレイＬＡを含む光源ユニット１０、カップリングレンズ１１、アパーチャ部材１２（開口部材）、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主制御装置を備えている。
【００１８】
カップリングレンズ１１は、光源ユニット１０から射出された光ビームを略平行光に整形する。アパーチャ部材１２は、カップリングレンズ１１を介した光ビームのビーム径を規定する。シリンドリカルレンズ１３は、アパーチャ部材１２の開口（アパーチャ）を通過した光ビームをミラー１７を介してポリゴンミラー１４の反射面に集光する。
【００１９】
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。したがって、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の偏向面に集光された光ビームは、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。
【００２０】
ｆθレンズ１５は、ポリゴンミラー１４からの光ビーム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ビームの像面を、主走査方向に対して等速移動させる。
【００２１】
トロイダルレンズ１６は、ｆθレンズ１５からの光ビームをミラー１８を介して、感光体ドラム９０１の表面上に結像する。
【００２２】
この場合に、面発光レーザアレイＬＡが有する複数の面発光レーザ素子１００（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）が図３に示されるように２次元配列されていると、面発光レーザアレイＬＡでは、各面発光レーザ素子１００の中心から副走査方向に対応する方向（以下では、副走査対応方向とも称する）に延びる直線に下ろした垂線の間隔が等間隔（間隔ｄ２とする）となるので、点灯のタイミングを調整することで感光体ドラム９０１上では副走査対応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。ここでは、副走査対応方向は、ｙ軸方向である。
【００２３】
例えば、副走査対応方向に関する面発光レーザ素子１００のピッチｄ１が２６．５μｍであれば、上記間隔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９０１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。
【００２４】
勿論、主走査方向に対応する方向（以下では、主走査対応方向とも称する）の面発光レーザ数を増加したり、上記ピッチ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、光源の点灯のタイミングで容易に制御できる。ここでは、主走査対応方向は、ｘ軸方向である。
【００２５】
図４には、面発光レーザ素子１００のｙｚ断面図が示されている。図５には、面発光レーザ素子１００のｘｚ断面図が示されている。図６には、面発光レーザ素子１００のメサの平面図（＋ｚ側から見た図）が示されている。
【００２６】
面発光レーザ素子１００は、一例として、発振波長が７８０ｎｍ帯の面発光レーザ素子であり、図４及び図５に示されるように、基板１０１、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、上部反射鏡１０７などを有している。
【００２７】
基板１０１は、主面（表面）が鏡面研磨面であり、図７（Ａ）に示されるように、鏡面研磨面の法線方向（ｚ軸に平行な方向）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θ（＝１５°）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７（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。そこで、傾斜基板の傾斜軸は、ｘ軸に平行である。なお、−ｙ方向を「傾斜基板の傾斜方向」ともいう。すなわち、「傾斜基板の傾斜方向」は、該傾斜基板の表面（鏡面研磨面）の法線及び傾斜軸のいずれにも直交している。
【００２８】
このように基板１０１として傾斜基板を用いることで、基板１０１の主面に対して結晶構造が非対称となり、光学利得に異方性を付与することができる。この結果、光学利得が高くなる特定の方向に偏光方向を揃えることが可能になる。
【００２９】
図４及び図５に戻り、基板１０１の裏面には、下部電極１１３（ｎ側電極）が形成されている。ここでは、下部電極１１３は、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。
【００３０】
下部反射鏡１０３は、基板１０１の表面上にバッファ層１０２を介して積層され、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のペアを３７．５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の光学厚さとなるように設定されている。なお、光学厚さが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。
【００３１】
下部スペーサ層１０４は、下部反射鏡１０３上に積層され、ノンドープのＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓである。
【００３２】
活性層１０５は、下部スペーサ層１０４上に積層され、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Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓからなり、各障壁層は、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる。
【００３３】
上部スペーサ層１０６は、活性層１０５上に積層され、ノンドープのＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓである。
【００３４】
下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６からなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、その厚さが１波長の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。
【００３５】
上部反射鏡１０７は、上部スペーサ層１０６上に積層され、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。
【００３６】
上部反射鏡１０７における共振器構造体は、酸化物１０８ａ（酸化領域）と、該酸化物１０８ａによって囲まれた電流通過領域１０８ｂからなる、選択酸化層１０８を含んでいる。上部反射鏡を流れる電流は選択酸化層により狭窄され、活性層に効率よく注入される。ここでは、電流通過領域１０８ｂの平面形状（＋ｚ側から見た形状）は、正方形とされている（図６参照）。
【００３７】
上部反射鏡１０７上には、ｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト層１０９が積層されている。そして、上記共振器構造体を被覆するように絶縁のための、ｐ−ＳｉＮからなる光学的に透明な保護膜１１０が形成され、該保護膜１１０上に上部電極１１１（ｐ側電極）が設けられている。上部電極１１１は、コンタクト層１０９を介して上部反射鏡１０７とオーミック導通がなされている。そこで、上部電極１１１及び下部電極１１３間に所定の電圧を印加することで（面発光レーザ素子１００に通電することで）、活性層１０５に電流を注入し、レーザ発振させることができる。上部電極１１１は、コンタクト層１０９上に例えば正方形状の開口を有している（図６参照）。
【００３８】
保護膜１１０の光学的厚さは、（２ｎ−１）λ／４（ｎは自然数）であることが好ましく、ここでは、λ／４とされている。
【００３９】
上部電極１１１によって囲まれた例えば正方形状の領域（開口）は、「射出領域」と呼ばれる。この射出領域内には、誘電体膜１１２が設けられている。ここでは、射出領域の中心のｘｙ位置（ｘｙ平面内における位置）は、電流通過領域の中心のｘｙ位置に一致している。すなわち、射出領域の中心及び電流通過領域の中心は、基板１０１の表面（鏡面研磨面）に直交する同一直線上に位置している。
【００４０】
誘電体膜１１２は、後に詳述するように、保護膜１１０を形成する際にコンタクト層１０９上に積層されるｐ−ＳｉＮ層の一部である。
【００４１】
誘電体膜１１２は、一例として図６に示されるように、内径の中心が偏心しているドーナツ形の平面形状を有している。詳述すると、誘電体膜１１２は、外径の中心が射出領域の中心に一致し、内径の中心が射出領域の中心から＋ｙ方向にずれている（図１１参照）。すなわち、誘電体膜１１２によって囲まれる所定領域の中心は、射出領域の中心に対して＋ｙ方向にずれている。
【００４２】
この場合、レーザ発振時にｘｙ平面内における反射率分布が生じることとなる。すなわち、面発光レーザ素子１００では、誘電体膜１１２が設けられたｘｙ位置では、誘電体膜１１２が設けられていないｘｙ位置に比べて、反射率が低くなる。
【００４３】
そして、誘電体膜１１２の光学的厚さは、保護膜１１０と同じく（２ｎ−１）λ／４（ｎは自然数）（ここでは、λ／４）である。この場合、射出領域の周辺部の反射率を十分に低下させ、高次モードの発振を十分に抑制できる。
【００４４】
この結果、誘電体膜１１２がない射出領域の中央部から射出される基本モード光の出力を低下させることなく、誘電体膜１１２がある射出領域の周辺部から射出される高次モード光の出力を十分に低下させることができる。
【００４５】
次に、複数の面発光レーザ素子１００を含む面発光レーザアレイＬＡの製造方法について説明する。
【００４６】
まず、基板１０１上に、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法（ＭＢＥ法）によって各半導体層を順次積層する。
【００４７】
ここでは、ＭＯＣＶＤ法を用いた例について説明する。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）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。
【００４８】
具体的には、基板１０１上に、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、上部反射鏡１０７、及びコンタクト層１０９を順次成長させて、積層体を作製する（図８参照）。なお。上部反射鏡１０７の、上部スペーサ層から３ペア離れた位置には厚さ３０ｎｍのｐ−ＡｌＡｓからなる選択酸化層１０８が設けられている。
【００４９】
次に、公知の写真製版技術を用いて、一辺の長さが２０ｕｍの正方形のレジストパターンを形成し、Ｃｌ２ガスを用いたＥＣＲエッチング法で積層体をドライエッチングし、少なくとも選択酸化層１０８が露出するような、平面形状が２０ｕｍ四方の正方形のメサを形成する（図９参照）。エッチング底面は、ここでは下部スペーサ層１０４の上面となるようにした。なお、図９及び図１０では、便宜上、１個のメサのみが図示されている。実際には、１つの面発光レーザアレイＬＡにつき、４０個のメサが形成される。
【００５０】
次に、メサが形成された積層体を水蒸気中で熱処理する。これにより、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の酸化物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１０参照）。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４．５ｕｍ四方の正方形状の電流通過領域が形成される。
【００５１】
次に、ｐ−ＣＶＤ法を用いて、ｐ−ＳｉＮからなる光学的に透明なｐ−ＳｉＮ層を形成する。ここでは、ｐ−ＳｉＮ層の光学的厚さがλ／４となるようにした。
【００５２】
次に、写真性版技術を用い、ＢＨＦ（バッファードフッ酸）をエッチャントに用いてｐ−ＳｉＮ層をウエットエッチングして保護膜１１０及び誘電体膜１１２を形成し、ｐ側の電極材料の蒸着を行う。ここでは、ｐ−ＳｉＮ層は、ｐ側電極取り出し用の開口（コンタクトホール）が形成され、かつ誘電体膜１１２となる一部が射出領域内に残留するようにエッチングされる（図４〜図６参照）。
【００５３】
ｐ側の電極材料としてはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる多層電極などが用いられる。ｐ側の電極材料は、メサの中央に一辺の長さが１０ｕｍの正方形状の射出領域が形成されるようにパターニングされ、上部電極１１１（ｐ側電極）が形成される。上部電極１１１で囲まれた射出領域内に残っているｐ−ＳｉＮ膜が、誘電体膜１１２である。ここでは、誘電体膜１１２の内径の中心が、射出領域の中心から＋ｙ方向にΔｙ（例えば０．２ｕｍ）ずれている（図１１参照）。
【００５４】
次に、基板１０１の裏側を所定の厚さ（例えば１００ｕｍ程度）まで研磨した後、下部電極１１３（ｎ側電極）を形成する。ここでは、下部電極１１３は、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。
【００５５】
そして、例えばヘキ開工程等を含む複数の工程を経て、２次元配列された複数の面発光レーザ素子１００を含む面発光レーザアレイＬＡが作製される。
【００５６】
以上のように構成及び製造される面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）は、低消費電力、ビーム形状が円形、２次元アレイ化が容易等の特徴を有している。これらの特長から、面発光レーザ素子は、本実施形態のような光書き込み分野や光通信分野で光源として好んで用いられている。
【００５７】
このような分野においては、特に、面発光レーザ素子から射出されるレーザ光の偏光方向が一定であり、かつレーザ光が基準面（基板の表面）に対して垂直に射出されることが要求される。
【００５８】
ところで、半導体材料からなる面発光レーザ素子は、通電により諸特性の経時変動を呈する。射出方向もそのような特性の一つである。ここで、「射出方向」とは、面発光レーザ素子から射出されるレーザ光の強度が最大となる方向を意味する。
【００５９】
発明者らは、傾斜基板を用いた面発光レーザ素子においては、射出方向は、通電時間が長くなるにつれて傾斜基板の傾斜方向に沿って（傾斜方向へ又はその反対方向へ）変動することを見出した。
【００６０】
そして、傾斜基板の表面に直交し、電流通過領域の中心及び射出領域の中心を通る直線に対して、より近くに誘電体膜が配置されている方向へのレーザ光の放射角の広がりが抑制されることが、発明者らの検討により分かっている。
【００６１】
この検討による知見に基づくと、誘電体膜１１２の内径の中心を射出領域の中心からずらすことで、そのずれの方向と反対方向にレーザ光の射出方向を変えることができる。
【００６２】
そこで、本実施形態の面発光レーザ素子１００では、通電開始時を含む通電初期における射出方向がｚｘ平面に平行な平面（基板１０１の鏡面研磨面の法線及び傾斜軸を含む平面）に対して僅かに−ｙ側（傾斜方向側）にずれるように、予め（設計時に）誘電体膜１１２による反射率分布が付与されている。
【００６３】
実際に、面発光レーザ素子１００への通電開始時における射出方向を測定したところ、傾斜基板の傾斜方向及び傾斜軸を含む平面（ｘｙ平面）である基準面に直交する方向（鏡面研磨面の法線方向）に対して、すなわち傾斜方向に直交する面に対して−ｙ方向に０．０５ｄｅｇ傾いていた。
【００６４】
面発光レーザ素子１００に対して７０℃の温度下で１．５ｍＷのＡＰＣ条件で３００時間通電した後、再び射出方向を測定したところ、射出方向は基準面に直交する方向から＋ｙ方向に０．０５ｄｅｇ傾いていた。結果的に、射出方向は＋ｙ方向に０．１ｄｅｇ傾いた（変動した）ことになる。
【００６５】
そこで、射出方向は、通電開始時を含む通電初期において、前記傾斜方向に直交する面に対して射出方向が変動する方向（＋ｙ方向）と反対方向（−ｙ方向）に０．０３ｄｅｇ以上傾いていることが好ましい。この場合、長時間通電後における射出方向の上記基準面に直交する方向からの傾きを極力小さくすることができる。但し、面発光レーザ素子１００に求められる射出方向の許容範囲を考慮すると、射出方向は、通電初期において、基準面に直交する方向からの傾きは例えば０．５ｄｅｇ以下であることが好ましい。
【００６６】
すなわち、本実施形態の面発光レーザ素子では、素子に要求される通電時間とその時間内における射出方向の傾き変動量に対して最適となるように、射出方向の基準面に直交する方向からの傾きの初期値（通電開始時の値）を設定することでより高い効果を得ることができる。
【００６７】
従来の面発光レーザ素子（射出方向が傾斜基板の表面である基準面に直交する方向に向くように設計されている面発光レーザ素子）についても同様に通電を行い、射出方向を測定したところ、射出方向は＋ｙ方向に０．１ｄｅｇ変動し、結果的に、基準面に直交する方向から＋ｙ方向に０．１ｄｅｇ傾いた。
【００６８】
基準面に直交する方向からの射出方向のずれを絶対値で評価すると、従来の面発光レーザ素子では０ｄｅｇ〜０．１ｄｅｇの範囲で変動していたのに対し、本実施形態の面発光レーザ素子では０ｄｅｇ〜０．０５ｄｅｇの範囲での変動となり、同じ時間内における射出方向の基準面に直交する方向からの傾きずれ量を、半分に抑えることができた。
【００６９】
図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）には、それぞれ傾斜基板を用いた従来の面発光レーザ素子Ａ及びＢの射出方向が２次元的に示されている。図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）において、原点Ｏは、基準面に直交する方向を示し、２つの×印は、それぞれ通電開始時及び長時間通電後のレーザ光の射出方向を示している。基準面（傾斜基板の表面）内において、傾斜基板の傾斜方向に対して直交する方向をｘ軸方向、平行な方向をｙ軸方向としている。原点Ｏを中心とする円（破線）は、面発光レーザ素子に求められる射出方向の許容範囲を示している。
【００７０】
従来の面発光レーザ素子Ａ及びＢでは、通電初期の状態では射出方向は基準面に対して直交する方向、又はそれに近い方向を向いている。しかしながら、経時変動により、射出方向は、基板の傾斜方向に沿って変動する。ここでは、傾斜方向（−ｙ方向）とは逆方向（＋ｙ方向）に経時変動する場合が示されている。結果として、面発光レーザ素子Ａ及びＢでは、射出方向が許容範囲外になっている。
【００７１】
図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）には、本実施形態の実施例１及び２の面発光レーザ素子の射出方向が２次元的に示されている。
【００７２】
実施例１及び２の面発光レーザ素子では、通電初期の状態における射出方向が、許容範囲内において、傾斜方向と直交する面に対して傾斜方向側（−ｙ側）、すなわち射出方向が経時変動する方向と反対側を向いている。そして、長時間通電後には、射出方向は、許容範囲内において、傾斜方向と直交する面に対して傾斜方向と反対側（＋ｙ側）を向いている。
【００７３】
この場合、射出方向の経時変動を補償（相殺）し、経時変動後の射出方向を許容範囲内に収めることが可能となる。
【００７４】
これまで説明してきたように、偏光方向が一定である面発光レーザ素子を提供するためには傾斜基板を用いることが望ましい。しかしながら、傾斜基板を用いることで、面発光レーザ素子の射出方向は通電時間が増大するにつれて傾斜基板の傾斜方向に沿って変動していく。
【００７５】
すなわち、傾斜基板を用いた面発光レーザ素子では、射出方向が基準面に対して垂直になるように設計されていたとしても、通電時間の増大に伴い、射出方向が基準面（傾斜基板の表面）に対して垂直な方向から傾斜基板の傾斜方向に沿って徐々にずれていってしまう。
【００７６】
以上説明した本実施形態の面発光レーザ素子は、傾斜基板である基板１０１上に下部反射鏡１０３、活性層１０５を含む共振器構造体、上部反射鏡１０７が積層され、上部電極１１１によって取り囲まれた射出領域からレーザ光を射出する面発光レーザ素子であり、通電開始時における射出領域からのレーザ光の射出方向（該レーザ光の強度が最大となる方向）は、傾斜基板の傾斜方向に直交する面に対して射出方向の経時変動の方向と反対側に傾いている。
【００７７】
この場合、傾斜基板による傾斜方向の利得の異方性を得ることができるとともに、射出方向の経時変動を補償（相殺）することができる。
【００７８】
この結果、偏光方向を一定にでき、かつ通電時間が長くなっても傾斜基板の表面に垂直な方向からの射出方向のずれ量を低減できる。
【００７９】
また、通電開始時における前記射出方向は、基板１０１の傾斜方向に直交する面に対して０．０３ｄｅｇ〜０．１ｄｅｇ傾いているため、長時間の通電に対しても経時による射出方向の変動を補償（相殺）し、通電時間によらず、射出方向を許容範囲内に収めることが可能となる。
【００８０】
また、上部反射鏡１０７は、酸化物により電流通過領域を形成する酸化狭窄構造体を有し、射出領域には、該射出領域の中心を含む所定領域の少なくとも一部を囲む誘電体膜１１２が設けられており、電流通過領域の中心及び射出領域の中心は、基板１０１の表面に直交する同一直線上に位置し、前記所定領域の中心は、射出領域の中心に対して前記傾斜方向にずれている。この場合、レーザ光の射出方向を高精度に調整することができ、経時変化する方向に射出方向がオフセットされた面発光レーザ素子を容易に作成することができる。
【００８１】
また、誘電体膜１１２の光学的厚さは、レーザ光の発振波長をλとしたとき、（２ｎ−１）λ／４（ｎは自然数）であるため、射出領域の周辺部での反射率を十分に低下させ、高次モードの発振を十分に抑制できる。
【００８２】
また、基板１０１の主面の法線方向は、結晶方位［１  ０  ０］方向に対して、結晶方位［１  １  １］Ａ方向に向かって傾斜しており、前記射出方向は、前記法線方向に対して前記傾斜方向側に傾いているため、傾斜方向に平行な方向に関する射出方向のずれを確実に相殺することができる。
【００８３】
また、面発光レーザアレイＬＡは、２次元配列された複数の本実施形態の面発光レーザ素子を含んでいる。
【００８４】
この場合、アレイ内の全ての面発光レーザ素子１００が基準面（基板１０１の表面）に直交する方向に近い方向を向いている面発光型半導体レーザアレイを提供できる。
【００８５】
この際、アレイ内の全ての面発光レーザ素子が同じ形状でなくても良く、またアレイ内の全ての面発光レーザ素子の射出方向が同じでなくても良い。例えば、面発光レーザアレイの用途によって、素子毎に要求される駆動時間や負荷条件が異なる場合は、その条件に合わせて素子毎に形状、射出方向を調整しても良い。
【００８６】
また、光走査装置９００は、面発光レーザアレイＬＡを有する光源ユニット１０と、該光源ユニット１０からの光を偏向するポリゴンミラー１４と、該ポリゴンミラー１４で偏向された光を感光体ドラム９０１の表面（被走査面）に集光する走査光学系と、を備えている。
【００８７】
この場合、感光体ドラム９０１の表面を安定して精度良く高速に走査することができる。
【００８８】
なお、光走査装置９００において、面発光レーザアレイＬＡが有する面発光レーザ素子１００の数は、４０個に限らず、要は、複数個であれば良い。
【００８９】
また、光源ユニット１０は、面発光レーザアレイＬＡに代えて、該面発光レーザアレイＬＡの各面発光レーザ素子と同様な構成を有する面発光レーザ素子を１つだけ有していても良い。
【００９０】
また、レーザプリンタ５００は、感光体ドラム９０１と、画像情報に基づいて変調された光により感光体ドラム９０１の表面を走査する光走査装置９００を備えている。
【００９１】
この場合、感光体ドラム９０１の表面上に高精細な画像を高速で形成することが可能となる。
【００９２】
なお、上記実施形態の面発光レーザ素子１００の誘電体膜の形状及び配置は、適宜変更可能である。要は、誘電体膜は、射出領域の中心を含む所定領域の少なくとも一部を囲むように形成されれば良い。
【００９３】
例えば、図１４に示される変形例１のように、平面形状が略Ｕ字の２つの誘電体膜２１２を、一対の自由端（開放端）同士がｘ軸方向に対向し、かつ各誘電体膜２１２の一対の自由端の中心位置が射出領域の中心から＋ｙ方向にずれるように配置しても良い。すなわち、各誘電体膜２１２を射出領域の中心を含む所定領域の一部を囲むように配置しても良い。
【００９４】
また、例えば、図１５に示されるように、平面形状がドーナツ形状（外周形状及び内周形状が同心円の形状）の誘電体膜３１２を、その中心が射出領域の中心から＋ｙ方向にずれるように配置しても良い。誘電体膜３１２を射出領域の中心を含む所定領域の全部を囲むように配置しても良い。
【００９５】
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５００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、上記実施形態の面発光レーザアレイＬＡの各面発光レーザ素子と同様な構成を有する面発光レーザ素子、又は面発光レーザアレイＬＡを有する、例えばプリンタ、複写機等の画像形成装置であれば、高精細な画像を高速で形成することが可能となる。
【００９６】
また、画像形成装置としてカラー画像を形成する画像形成装置を採用する場合、カラー画像に対応する光走査装置を用いることにより、高精細な画像を高速で形成することが可能となる。
【００９７】
カラー画像を形成する画像形成装置として、例えばブラック（Ｋ）用の感光体ドラム、シアン（Ｃ）用の感光体ドラム、マゼンダ（Ｍ）用の感光体ドラム、イエロー（Ｙ）用の感光体ドラムのように複数の感光体ドラムを備えるタンデムカラー機であっても良い。
【００９８】
ところで、カラー画像を形成する画像形成装置では、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ＶＣＳＥＬを選択することで色ずれを低減することができる。
【００９９】
また、上記実施形態では、面発光レーザ素子１００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。材料を適切に選択する事により、例えば６５０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、１．３ｕｍ帯、１．５ｕｍ帯の波長帯のＶＣＳＥＬを上記実施形態と同様に作成することもできる。この場合、感光体の特性に応じて、ＶＣＳＥＬの発振波長を変更しても良い。ＶＣＳＥＬは、いずれの波長帯であっても、画像形成装置以外の用途にも用いることができる。
【０１００】
また、上記実施形態では、面発光レーザ素子１００の材料としてＡｌＧａＡｓが用いられているが、これに限定されない。例えば、ＡｌＧａＩｎＡｓや、ＧａＩｎＰＡｓを用いた場合でも、同様の効果を得ることが出来る。また、各元素の組成も問わない。
【０１０１】
特に、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。また、基板もＧａＡｓ以外の材料の基板を用いても良い。
【０１０２】
また、上記実施形態では、各面発光レーザ素子のメサの平面形状（＋ｚ側から見た形状）は、正方形とされているが、これに限定されない。メサの平面形状は、例えば長方形、円形、楕円形等とされても良い。
【０１０３】
また、面発光レーザアレイＬＡにおける複数のＶＣＳＥＬの配列は、上記実施形態で説明したもの（図３参照）に限られない。要は、面発光レーザアレイの複数のＶＣＳＥＬは、副走査対応方向（ｙ軸方向）の位置が互いに異なるように２次元配列されていることが好ましい。例えば、マトリクス状に配置された複数のＶＣＳＥＬを有する面発光レーザアレイを射出方向（ｚ軸方向）周りに回転させて配置しても良い。
【０１０４】
また、画像形成装置として、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を採用しても良い。
【０１０５】
例えば、媒体が、ＣＴＰ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｔｏ  Ｐｌａｔｅ）として知られている印刷版であっても良い。つまり、光走査装置９００は、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にも好適である。
【０１０６】
また、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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
このような光エネルギ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。
【０１１３】
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。
【符号の説明】
【０１１４】
１０…光源ユニット（光源装置）、１４…ポリゴンミラー（偏向器）、１００…面発光レーザ素子、１０１…傾斜基板、１０３…下部反射鏡、１０５…活性層、１０７…上部反射鏡、１０８ａ…酸化物、１１１…上部電極（電極）、１１２…誘電体膜、５００…レーザプリンタ、９００…光走査装置、９０１…感光体ドラム（像担持体）、ＬＡ…面発光レーザアレイ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１５】
【特許文献１】特開２００１−１６８４６１号公報
【図１】
2015026637.tif 000003
【図２】
2015026637.tif 000004
【図３】
2015026637.tif 000005
【図４】
2015026637.tif 000006
【図５】
2015026637.tif 000007
【図６】
2015026637.tif 000008
【図７】
2015026637.tif 000009
【図８】
2015026637.tif 000010
【図９】
2015026637.tif 000011
【図１０】
2015026637.tif 000012
【図１１】
2015026637.tif 000013
【図１２】
2015026637.tif 000014
【図１３】
2015026637.tif 000015
【図１４】
2015026637.tif 000016
【図１５】
2015026637.tif 000017