(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の面発光レーザ素子を備える面発光レーザアレイであって、
前記複数の面発光レーザ素子は、第１の方向に並ぶ少なくとも２個の面発光レーザ素子をそれぞれが含む複数の素子列が前記第１の方向に垂直な第２の方向に並ぶように二次元に配置され、
前記第１の方向に関して、前記複数の面発光レーザ素子は等間隔であり、
前記複数の面発光レーザ素子の前記第１又は第２の方向における間隔は、当該面発光レーザアレイの周辺部よりも中央部が広い面発光レーザアレイ。
【請求項２】
前記第１の方向に並ぶ少なくとも２個の面発光レーザ素子の間隔は、当該面発光レーザアレイの周辺部よりも中央部が広い、請求項１に記載の面発光レーザアレイ。
【請求項３】
前記第１の方向に並ぶ少なくとも２個の面発光レーザ素子の間隔は、さらに、前記第１の方向における位置によって異なる、請求項２に記載の面発光レーザアレイ。
【請求項４】
前記複数の素子列の前記第２の方向における間隔は、当該面発光レーザアレイの周辺部よりも中央部が広い、請求項１に記載の面発光レーザアレイ。
【請求項５】
前記複数の素子列の前記第２の方向における間隔は、さらに、前記第２の方向における位置によって異なる、請求項４に記載の面発光レーザアレイ。
【請求項６】
前記第１の方向に並ぶ少なくとも２個の面発光レーザ素子の間隔は、当該面発光レーザアレイの周辺部よりも中央部が広く、
前記複数の素子列の前記第２の方向における間隔は、当該面発光レーザアレイの周辺部よりも中央部が広い、請求項１に記載の面発光レーザアレイ。
【請求項７】
前記第１の方向に並ぶ少なくとも２個の面発光レーザ素子の間隔は、さらに、前記第１の方向における位置によって異なり、
前記複数の素子列の前記第２の方向における間隔は、さらに、前記第２の方向における位置によって異なる、請求項６に記載の面発光レーザアレイ。
【請求項８】
前記第１の方向は、当該面発光レーザアレイが光走査装置に用いられたときの副走査方向であり、
前記第２の方向は、当該面発光レーザアレイが光走査装置に用いられたときの主走査方向である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の面発光レーザアレイ。
【請求項９】
複数の面発光レーザ素子が二次元的に配置されている面発光レーザアレイであって、
第１の方向に沿って配列された少なくとも２個の面発光レーザ素子からなる素子列が、前記第１の方向に垂直な第２の方向に複数列配置され、
前記第１の方向に関して、前記複数の面発光レーザ素子は等間隔であり、
前記第２の方向に関して、前記複数列の中央部に位置し互いに隣接する２つの素子列の間隔は、前記複数列の端側に位置し互いに隣接する２つの素子列の間隔よりも大きく、
前記素子列の数は、１つの素子列を構成する面発光レーザ素子の数よりも多いことを特徴とする面発光レーザアレイ。
【請求項１０】
前記素子列における前記第１の方向に関する面発光レーザ素子の間隔は、前記第２の方向に関する前記複数の面発光レーザ素子の間隔の最大値よりも小さいことを特徴とする請求項９に記載の面発光レーザアレイ。
【請求項１１】
前記複数列は、第１の列と第２の列を含み、
前記第１の列を構成する面発光レーザ素子の数と前記第２の列を構成する面発光レーザ素子の数とが互いに異なることを特徴とする請求項９又は１０に記載の面発光レーザアレイ。
【請求項１２】
前記複数列のうち互いに隣接する２つの素子列において、最も近い２つの面発光レーザ素子の前記第１の方向に関する間隔は、前記第１の方向に関する前記複数の面発光レーザ素子の間隔と異なることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の面発光レーザアレイ。
【請求項１３】
複数の面発光レーザ素子が二次元的に配置されている面発光レーザアレイであって、
前記面発光レーザ素子の配置される密度が、前記面発光レーザアレイの周辺部よりも中央部のほうが疎であることを特徴とする面発光レーザアレイ。
【請求項１４】
光によって被走査面上を走査する光走査装置であって、
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の面発光レーザアレイを有する光源ユニットと；
前記光源ユニットからの光を偏向する偏向器と；
前記偏光器で偏向された光を被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの像担持体と；
前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる光を走査する少なくとも１つの請求項１４に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
【請求項１６】
前記画像情報は、カラー画像情報であることを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の面発光レーザアレイを書き込み光源として備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置に係り、さらに詳しくは、複数の面発光レーザ素子を有する面発光レーザアレイ、該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】
電子写真における画像記録において、高精細な画像品質を得るための画像形成手段としてレーザを用いた画像形成方法が広く知られている。電子写真の場合、感光性を有するドラムの軸方向にポリゴンミラーを用いてレーザを走査（主走査）しつつ、ドラムを回転させて（レーザを副走査して）潜像を形成する方法が一般的である。
【０００３】
このような、電子写真の分野においては、画像の高精細化および出力の高速化が求められている。画像の高精細化については、画像の解像度が２倍になった場合、主走査・副走査ともに２倍の時間が必要となるため、画像出力時においては４倍の時間が必要となる。したがって、画像の高精細化を実現するには、画像出力の高速化も同時に達成する必要がある。
【０００４】
画像出力の高速化を実現するための方法として、レーザの高出力化、マルチビーム化、および感光体の高感度化等が考えられる。その中でも、高速出力機においては、マルチビーム化された書き込み光源を用いるのが一般的となっている。１本のレーザを用いた場合と比較して、ｎ本のレーザを同時に用いた場合、潜像形成領域は、ｎ倍となり、画像形成に必要な時間は、１／ｎになる。
【０００５】
このような例として、１つのチップに複数の発光光源を有するマルチビーム半導体レーザが提案されている（特許文献１，２）。これらは、端面発光型半導体レーザを用いた構成であり、一次元配置であること、マルチビームとすることで消費電力が大きくなり、冷却システムが必要となるので、コスト上、４ビームまたは８ビーム程度が限界である。また、ビーム数を増やすと、光学系の光学素子の光軸からのビームのずれ量が大きくなってしまい、光学特性が劣化する。
【０００６】
一方、面発光レーザは、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、二次元集積化が容易である。また、面発光レーザは、消費電力が端面型レーザに比べて一桁程度小さく、より多くの光源を二次元集積化するのに有利である。
【０００７】
ポリゴンミラーを使って走査する書き込み光学系の例として、６行×６列に配置された３６個の面発光レーザ素子からなる面発光レーザアレイが知られている（特許文献３，４）。
【０００８】
この面発光レーザアレイにおいては、６個の面発光レーザ素子が副走査方向に配置され、６個の面発光レーザ素子が主走査方向に配置される。そして、副走査方向（ドラムの回転方向）に配置された６個の面発光レーザ素子の間隔がｄになり、主走査方向（ドラムの長手方向）に配置された６個の面発光レーザ素子の間隔がｘになり、副走査方向に配置された６個の面発光レーザ素子の６個の中心から副走査方向に配置された直線に下ろした６本の垂線の副走査方向における間隔が等間隔（ｄ／６）になるように、３６個の面発光レーザ素子が配置される。
【０００９】
このように配置された３６個の面発光レーザ素子から出射される３６個のレーザ光を１つのコリメートレンズによって集光する場合、レンズの収差を考慮すると、全てのレーザ光がコリメートレンズの光軸付近に集中していることが望ましい。すなわち、二次元に配置された面発光レーザアレイを構成する個々の面発光レーザ素子を極力高い集積度で配置することが好ましい。このような要望から、複数の面発光レーザ素子の配置密度を高めるための提案がなされている（特許文献５）。そして、特許文献５においては、複数の面発光レーザ素子は、一定の間隔で配置されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−３４０５７０号公報
【特許文献２】特開平１１−３５４８８８号公報
【特許文献３】特開２００５−２７４７５５号公報
【特許文献４】特開２００５−２３４５１０号公報
【特許文献５】特開２００１−２７２６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、複数の面発光レーザ素子を高密度で集積する場合、隣接する面発光レーザ素子の間隔が狭くなるに従って、面発光レーザ素子から発する熱が面発光レーザアレイ内の面発光レーザ素子間で相互に干渉し、出力が低下したり、信頼性が低下するという種々の問題が発生する。
【００１２】
すなわち、面発光レーザアレイは、複数の面発光レーザ素子が二次元に配置されているので、中心付近の面発光レーザ素子ほど、他の面発光レーザ素子からの影響をより多く受け、面発光レーザアレイの中心部に配置された面発光レーザ素子ほど、温度上昇による出力低下が大きく、それぞれ個別に動作させたときの特性に基づいて全ての面発光レーザ素子が均一に発光する条件で同時に動作させても、面発光レーザアレイ内で出力特性に分布が生じる不具合がある。また、面発光レーザ素子の寿命は、温度が高いほど短いので、面発光レーザアレイとしての寿命は、中心付近に配置された面発光レーザ素子の寿命によって律則され、短くなる。
【００１３】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、アレイで同時に動作させたときの複数の面発光レーザ素子の特性を均一化できる面発光レーザアレイを提供することである。
【００１４】
また、この発明の別の目的は、長寿命化が可能な面発光レーザアレイを提供することである。
【００１５】
さらに、この発明の別の目的は、アレイで同時に動作させたときの複数の面発光レーザ素子の特性を均一化できる面発光レーザアレイを有する光走査装置を提供することにある。
【００１６】
さらに、この発明の別の目的は、長寿命化が可能な面発光レーザアレイを有する光走査装置を提供することにある。
【００１７】
さらに、この発明の別の目的は、アレイで同時に動作させたときの複数の面発光レーザ素子の特性を均一化できる面発光レーザアレイを備えた画像形成装置を提供することである。
【００１８】
さらに、この発明の別の目的は、長寿命化が可能な面発光レーザアレイを備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、第１の観点からすると、複数の面発光レーザ素子を備える面発光レーザアレイであって、前記複数の面発光レーザ素子は、第１の方向に並ぶ少なくとも２個の面発光レーザ素子をそれぞれが含む複数の素子列が前記第１の方向に垂直な第２の方向に並ぶように二次元に配置され、前記第１の方向に関して、前記複数の面発光レーザ素子は等間隔であり、前記複数の面発光レーザ素子の前記第１又は第２の方向における間隔は、当該面発光レーザアレイの周辺部よりも中央部が広い面発光レーザアレイである。
【００２０】
なお、本明細書では、面発光レーザ素子の間隔とは２つの面発光レーザ素子の中心間距離をいうものとする。
【００２１】
好ましくは、第１の方向に並ぶ少なくとも２個の面発光レーザ素子の間隔は、当該面発光レーザアレイの周辺部よりも中央部が広い。
【００２２】
好ましくは、第１の方向に並ぶ少なくとも２個の面発光レーザ素子の間隔は、さらに、第１の方向における位置によって異なる。
【００２３】
好ましくは、複数の素子列の第２の方向における間隔は、当該面発光レーザアレイの周辺部よりも中央部が広い。
【００２４】
好ましくは、複数の素子列の第２の方向における間隔は、さらに、第２の方向における位置によって異なる。
【００２５】
好ましくは、第１の方向に並ぶ少なくとも２個の面発光レーザ素子の間隔は、当該面発光レーザアレイの周辺部よりも中央部が広く、複数の素子列の第２の方向における間隔は、当該面発光レーザアレイの周辺部よりも中央部が広い。
【００２６】
好ましくは、第１の方向に並ぶ少なくとも２個の面発光レーザ素子の間隔は、さらに、第１の方向における位置によって異なり、複数の素子列の第２の方向における間隔は、さらに、第２の方向における位置によって異なる。
【００２８】
好ましくは、第１の方向は、当該面発光レーザアレイが光走査装置に用いられたときの副走査方向であり、第２の方向は、当該面発光レーザアレイが光走査装置に用いられたときの主走査方向である。
【００２９】
本発明は、第２の観点からすると、複数の面発光レーザ素子が二次元的に配列されている面発光レーザアレイであって、第１の方向に沿って一列に配置された少なくとも２個の面発光レーザ素子からなる素子列が、前記第１の方向に垂直な第２の方向に複数列配置され、前記第１の方向に関して、前記複数の面発光レーザ素子は等間隔であり、前記第２の方向に関して、前記複数列の中央部に位置し互いに隣接する２つの素子列の間隔は、前記複数列の端側に位置し互いに隣接する２つの素子列の間隔よりも大きく、前記素子列の数は、１つの素子列を構成する面発光レーザ素子の数よりも多いことを特徴とする面発光レーザアレイである。
【００３０】
本発明は、第３の観点からすると、複数の面発光レーザ素子が二次元的に配置されている面発光レーザアレイであって、前記面発光レーザ素子の配置される密度が、前記面発光レーザアレイの周辺部よりも中央部のほうが疎であることを特徴とする面発光レーザアレイである。
【００３１】
本発明は、第４の観点からすると、光によって被走査面上を走査する光走査装置であって、本発明の面発光レーザアレイを有する光源ユニットと；前記光源ユニットからの光を偏向する偏向器と；前記偏光器で偏向された光を被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置である。
【００３２】
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が含まれる光を走査する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；を備える画像形成装置である。
【００３３】
本発明は、第６の観点からすると、本発明の面発光レーザアレイを書き込み光源として備える画像形成装置である。
【発明の効果】
【００３４】
この発明によれば、面発光レーザアレイの中央部に配置された面発光レーザ素子の間隔は、面発光レーザアレイの周辺部に配置された面発光レーザ素子の間隔よりも広い。その結果、複数の面発光レーザ素子が同時に動作した場合、面発光レーザアレイの周辺部に配置された面発光レーザ素子から発せられた熱が中心部に配置された面発光レーザ素子に与える影響が低減され、中心部に配置された面発光レーザ素子の温度上昇は、複数の面発光レーザ素子が副走査方向および主走査方向に等間隔で配置された場合よりも低減される。
【００３５】
したがって、この発明によれば、面発光レーザアレイにおいて複数の面発光レーザ素子の出力特性を均一化できる。また、面発光レーザアレイ内で最も高温となる面発光レーザ素子の温度が低下するため、面発光レーザアレイの寿命を長くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３７】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による面発光レーザアレイの平面図である。図１を参照して、実施の形態１による面発光レーザアレイ１００は、面発光レーザ素子１〜３６を備える。
【００３８】
面発光レーザ素子１〜３６は、６行×６列の２次元に配置される。そして、６個の面発光レーザ素子１，７，１３，１９，２５，３１／２，８，１４，２０，２６，３２／３，９，１５，２１，２７，３３／４，１０，１６，２２，２８，３４／５，１１，１７，２３，２９，３５／６，１２，１８，２４，３０，３６は、副走査方向に配置され、６個の面発光レーザ素子１〜６／７〜１２／１３〜１８／１４〜２４／２５〜３０／３１〜３６は、主走査方向に配置される。
【００３９】
主走査方向に配置された６個の面発光レーザ素子１〜６／７〜１２／１３〜１８／１４〜２４／２５〜３０／３１〜３６は、副走査方向に階段的にずらされて配置される。その結果、３６個の面発光レーザ素子１〜３６から放射された３６個のレーザ光は、相互に重なることがない。
【００４０】
主走査方向に配置された６個の面発光レーザ素子１〜６／７〜１２／１３〜１８／１４〜２４／２５〜３０／３１〜３６において、隣接する２つの面発光レーザ素子間の間隔は、面発光レーザアレイ１００の中心部では、間隔Ｘ１に設定され、周辺部では、間隔Ｘ２（＜Ｘ１）に設定される。すなわち、面発光レーザアレイ１００の中心部に配置された面発光レーザ素子３，４間／９，１０間／１５，１６間／２１，２２間／２７，２８間／３３，３４間の間隔は、間隔Ｘ１に設定され、面発光レーザアレイ１００の周辺部に配置された面発光レーザ素子１，２間／５，６間／７，８間／１１，１２間／１３，１４間／１７，１８間／１９，２０間／２３，２４間／２５，２６間／２９，３０間／３１，３２間／３５，３６間の間隔は、間隔Ｘ２に設定される。また、面発光レーザ素子２，３間／４，５間／８，９間／１０，１１間／１４，１５間／１６，１７間／２０，２１間／２２，２３間／２６，２７間／２８，２９間／３２，３３間／３４，３５間の間隔は、間隔Ｘ１と間隔Ｘ２との間の間隔Ｘ３に設定される。
【００４１】
この場合、間隔Ｘ１は、３６個の面発光レーザ素子が副走査方向および主走査方向に等間隔で配置される場合の間隔よりも広い間隔に設定され、間隔Ｘ２は、３６個の面発光レーザ素子が副走査方向および主走査方向に等間隔で配置される場合の間隔よりも狭い間隔に設定される。そして、間隔Ｘ１は、たとえば、５０μｍに設定され、間隔Ｘ２は、たとえば、２５μｍに設定され、間隔Ｘ３は、たとえば、３５μｍに設定される。
【００４２】
また、副走査方向に配置された６個の面発光レーザ素子１，７，１３，１９，２５，３１／２，８，１４，２０，２６，３２／３，９，１５，２１，２７，３３／４，１０，１６，２２，２８，３４／５，１１，１７，２３，２９，３５／６，１２，１８，２４，３０，３６において、隣接する２つの面発光レーザ素子間の間隔は、副走査方向において一定であり、間隔ｄに設定される。そして、ｄは、たとえば、ｄ＝３０μｍに設定される。
【００４３】
主走査方向に配置された６個の面発光レーザ素子１〜６の６個の中心から副走査方向に配置された直線４０に下ろした６個の垂線Ｌ１〜Ｌ６の副走査方向における間隔Ｃは、等間隔であり、Ｃ＝ｄ／６によって決定される。図１に示す例では、Ｃ＝３０／６＝５μｍである。
【００４４】
主走査方向に配置された６個の面発光レーザ素子７〜１２／１３〜１８／１９〜２４／２５〜３０／３１〜３６の６個の中心から直線４０に下ろした６個の垂線の副走査方向における間隔も、等間隔であり、間隔Ｃと同じである。
【００４５】
このように、面発光レーザアレイ１００においては、副走査方向に配置された６個の面発光レーザ素子１，７，１３，１９，２５，３１／２，８，１４，２０，２６，３２／３，９，１５，２１，２７，３３／４，１０，１６，２２，２８，３４／５，１１，１７，２３，２９，３５／６，１２，１８，２４，３０，３６は、等間隔ｄに配置され、主走査方向に配置された６個の面発光レーザ素子１〜６／７〜１２／１３〜１８／１４〜２４／２５〜３０／３１〜３６は、面発光レーザアレイ１００の周辺部から中心部に向かうに従って広くなるように配置される。
【００４６】
すなわち、面発光レーザアレイ１００においては、主走査方向に配置された６個の面発光レーザ素子１〜６／７〜１２／１３〜１８／１４〜２４／２５〜３０／３１〜３６の間隔は、面発光レーザアレイ１００の周辺部よりも中央部が広く、主走査方向の位置によって異なる。
【００４７】
具体例として、面発光レーザ素子１５―１６（中央部）の間隔に比べて面発光レーザ素子１３−１４（周辺部）の間隔が狭い。また、面発光レーザ素子１６―２１（中央部）の間隔に比べて面発光レーザ素子２６−３１（周辺部）の間隔が狭い。
【００４８】
その結果、面発光レーザアレイ１００の周辺部に配置された面発光レーザ素子から発せられた熱が中心部に配置された面発光レーザ素子に与える影響が低減され、面発光レーザアレイ１００の３６個の面発光レーザ素子１〜３６を同時に動作させたときの面発光レーザアレイ１００における温度分布は、３６個の面発光レーザ素子が副走査方向および主走査方向に等間隔で配置された場合よりも均一化される。したがって、３６個の面発光レーザ素子の出力特性を均一化できる。そして、面発光レーザアレイ１００内で最も高温となる面発光レーザ素子１５，１６，２１，２２の温度が低下するため、面発光レーザアレイ１００の寿命を長くできる。
【００４９】
また、間隔Ｘ１は、間隔Ｘ１は、３６個の面発光レーザ素子が副走査方向および主走査方向に等間隔で配置される場合の間隔よりも広い間隔に設定され、間隔Ｘ２は、３６個の面発光レーザ素子が副走査方向および主走査方向に等間隔で配置される場合の間隔よりも狭い間隔に設定されるので、面発光レーザ素子１〜３６の占有面積を３６個の面発光レーザ素子が副走査方向および主走査方向に等間隔で配置される場合よりも小さくできる。その結果、面発光レーザアレイ１００を光書き込み用の光源として用いた場合、コリメートレンズ等の光学系の収差を３６個の面発光レーザ素子が副走査方向および主走査方向に等間隔で配置される場合よりも小さくできる。そして、面発光レーザアレイ１００の面積を小さくしたまま、中心付近の面発光レーザ素子１５，１６，２１，２２の温度上昇を抑えることができるので、レンズ等光学系の収差の影響を抑えられるので、面発光レーザアレイ１００を画像形成装置に用いた場合、きれいな画像となり、かつ、面発光レーザアレイ１００の寿命を長くできるので、光書き込み光学ユニット自体の再利用が可能となり、環境負荷の低減に貢献できる。
【００５０】
なお、主走査方向においては、隣接する２つの面発光レーザ素子の間隔は、主走査方向における位置によって異なっており、副走査方向に配置された面発光レーザ素子の間隔は、一定であるので、原理的には、６個の面発光レーザ素子１〜６／７〜１２／１３〜１８／１９〜２４／２５〜３０／３１〜３６は、主走査方向にＳ字カーブ状に配置される。
【００５１】
図２は、図１に示す面発光レーザ素子１の概略断面図である。図２を参照して、面発光レーザ素子１は、基板１０１と、反射層１０２，１０６と、共振器スペーサー層１０３，１０５と、活性層１０４と、選択酸化層１０７と、コンタクト層１０８と、ＳｉＯ２層１０９と、絶縁性樹脂１１０と、ｐ側電極１１１と、ｎ側電極１１２とを備える。
【００５２】
基板１０１は、ｎ型ガリウム砒素（ｎ−ＧａＡｓ）からなる。反射層１０２は、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓの対を一周期とした場合、４０．５周期の［ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ］からなり、基板１０１の一主面に形成される。そして、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓおよびｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓの各々の膜厚は、面発光レーザ素子１の発振波長をλとした場合、λ／４ｎ（ｎは各半導体層の屈折率）である。
【００５３】
共振器スペーサー層１０３は、ノンドープＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓからなり、反射層１０２上に形成される。活性層１０４は、Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓからなる井戸層と、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる障壁層とを含む量子井戸構造を有し、共振器スペーサー層１０３上に形成される。
【００５４】
共振器スペーサー層１０５は、ノンドープＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓからなり、活性層１０４上に形成される。反射層１０６は、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓの対を一周期とした場合、２４周期の［ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ］からなり、共振器スペーサー層１０５上に形成される。そして、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓおよびｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓの各々の膜厚は、λ／４ｎ（ｎは各半導体層の屈折率）である。
【００５５】
選択酸化層１０７は、ｐ−ＡｌＡｓからなり、反射層１０６中に設けられる。そして、選択酸化層１０７は、非酸化領域１０７ａと酸化領域１０７ｂとからなり、２０ｎｍの膜厚を有する。
【００５６】
コンタクト層１０８は、ｐ−ＧａＡｓからなり、反射層１０６上に形成される。ＳｉＯ２層１０９は、反射層１０２の一部の一主面と、共振器スペーサー層１０３、活性層１０４、共振器スペーサー層１０５、反射層１０６、選択酸化層１０７およびコンタクト層１０８の端面とを覆うように形成される。
【００５７】
絶縁性樹脂１１０は、ＳｉＯ２層１０９に接して形成される。ｐ側電極１１１は、コンタクト層１０８の一部および絶縁性樹脂１１０上に形成される。ｎ側電極１１２は、基板１０１の裏面に形成される。
【００５８】
反射層１０２，１０６の各々は、活性層１０４で発振した発振光をブラッグの多重反射により反射して活性層１０４に閉じ込める半導体分布ブラッグ反射器を構成する。
【００５９】
また、酸化領域１０７ｂは、非酸化領域１０７ａよりも小さい屈折率を有する。そして、酸化領域１０７ｂは、ｐ側電極１１１から注入された電流が活性層１０４へ流れる経路を非酸化領域１０７ａに制限する電流狭窄部を構成するとともに、活性層１０４で発振した発振光を非酸化領域１０７ａに閉じ込める。これによって、面発光レーザ素子１は、低閾値電流での発振が可能となる。
【００６０】
図３は、図２に示す面発光レーザ素子１の活性層１０４の近傍を示す断面図である。図３を参照して、反射層１０２は、低屈折率層１０２１と、高屈折率層１０２２と、組成傾斜層１０２３とを含む。低屈折率層１０２１は、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなり、高屈折率層１０２２は、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる。組成傾斜層１０２３は、低屈折率層１０２１および高屈折率層１０２２のいずれか一方から他方へ向かってＡｌ組成が徐々に変化するｎ−ＡｌＧａＡｓからなる。そして、低屈折率層１０２１が共振器スペーサー層１０３に接する。
【００６１】
反射層１０６は、低屈折率層１０６１と、高屈折率層１０６２と、組成傾斜層１０６３とを含む。低屈折率層１０６１は、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなり、高屈折率層１０６２は、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる。組成傾斜層１０６３は、低屈折率層１０６１および高屈折率層１０６２のいずれか一方から他方へ向かってＡｌ組成が徐々に変化するｐ−ＡｌＧａＡｓからなる。そして、低屈折率層１０６１が共振器スペーサー層１０５に接する。
【００６２】
活性層１０４は、各々がＡｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓからなる３層の井戸層１０４１と、各々がＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる４層の障壁層１０４２とが交互に積層された量子井戸構造からなる。そして、障壁層１０４２が共振器スペーサー層１０３，１０５に接する。
【００６３】
面発光レーザ素子１においては、共振器スペーサー層１０３，１０５および活性層１０４は、共振器を構成し、基板１０１に垂直な方向における共振器の厚さは、面発光レーザ素子１の１波長（＝λ）に設定される。すなわち、共振器スペーサー層１０３，１０５および活性層１０４は、１波長共振器を構成する。
【００６４】
なお、図１に示す面発光レーザ素子２〜３６の各々は、図２および図３に示す面発光レーザ素子１の構成と同じ構成からなる。
【００６５】
図４、図５および図６は、それぞれ、図１に示す面発光レーザアレイ１００の製造方法を示す第１から第３の工程図である。なお、図４〜図６の説明においては、図１に示す３６個の面発光レーザ素子１〜３６のうち、１つの面発光レーザ素子が作製される工程を参照して面発光レーザアレイ１００の製造方法を説明する。
【００６６】
図４を参照して、一連の動作が開始されると、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、反射層１０２、共振器スペーサー層１０３、活性層１０４、共振器スペーサー層１０５、反射層１０６、選択酸化層１０７およびコンタクト層１０８を基板１０１上に順次積層する（図４の工程（ａ）参照）。
【００６７】
この場合、反射層１０２のｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓおよびｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）およびセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を原料として形成し、共振器スペーサー層１０３のＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアルシン（ＡｓＨ３）を原料として形成する。
【００６８】
また、活性層１０４のＡｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアルシン（ＡｓＨ３）を原料として形成する。
【００６９】
さらに、共振器スペーサー層１０５のＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアルシン（ＡｓＨ３）を原料として形成する。
【００７０】
さらに、反射層１０６のｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料として形成する。なお、四臭化炭素（ＣＢｒ４）に代えて、ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を用いてもよい。
【００７１】
さらに、選択酸化層１０７のｐ−ＡｌＡｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、アルシン（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料として形成し、コンタクト層１０８のｐ−ＧａＡｓをトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料として形成する。この場合も、四臭化炭素（ＣＢｒ４）に代えて、ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を用いてもよい。
【００７２】
その後、コンタクト層１０８の上にレジストを塗布し、写真製版技術を用いて、コンタクト層１０８上にレジストパターン１２０を形成する（図４の工程（ｂ）参照）。
【００７３】
レジストパターン１２０を形成すると、その形成したレジストパターン１２０をマスクとして用いて、反射層１０２、共振器スペーサー層１０３、活性層１０４、共振器スペーサー層１０５、反射層１０６、選択酸化層１０７およびコンタクト層１０８の周辺部をドライエッチングにより除去し、さらに、レジストパターン１２０を除去する（図４の工程（ｃ）参照）。
【００７４】
次に、図５を参照して、図４に示す工程（ｃ）の後、８５℃に加熱した水を窒素ガスでバブリングした雰囲気中において、試料を４２５℃に加熱して、選択酸化層１０７の周囲を外周部から中央部に向けて酸化し、選択酸化層１０７中に非酸化領域１０７ａと酸化領域１０７ｂとを形成する（図５の工程（ｄ）参照）。
【００７５】
その後、気相化学堆積法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、試料の全面にＳｉＯ２層１０９を形成し、写真製版技術を用いて光出射部となる領域およびその周辺領域のＳｉＯ２層１０９を除去する（図５の工程（ｅ）参照）。
【００７６】
次に、試料の全体に絶縁性樹脂１１０をスピンコートにより塗布し、光出射部となる領域上の絶縁性樹脂１１０を除去する（図５の工程（ｆ）参照）。
【００７７】
図６を参照して、絶縁性樹脂１１０を形成した後、光出射部となる領域上に所定のサイズを有するレジストパターンを形成し、試料の全面にｐ側電極材料を蒸着により形成し、レジストパターン上のｐ側電極材料をリフトオフにより除去してｐ側電極１１１を形成する（図６の工程（ｇ）参照）。そして、基板１０１の裏面を研磨し、基板１０１の裏面にｎ側電極１１２を形成し、さらに、アニールしてｐ側電極１１１およびｎ側電極１１２のオーミック導通を取る（図６の工程（ｈ）参照）。これによって、面発光レーザアレイ１００が完成する。
【００７８】
なお、図４に示す工程（ｂ），（ｃ）においては、１個の面発光レーザ素子を形成するためのドライエッチングが図示されているが、実際には、工程（ｂ），（ｃ）においては、図１に示す３６個の面発光レーザ素子１〜３６を同時に形成するためのドライエッチング行なわれる。この場合、３６個の面発光レーザ素子１〜３６を同時に形成するためのレジストパターンは、図１に示す３６個の面発光レーザ素子１〜３６の配置に適合したフォトマスクを用いて形成される。すなわち、３６個の面発光レーザ素子１〜３６を同時に形成するためのレジストパターンは、主走査方向における間隔Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３が間隔Ｘ２＜Ｘ３＜Ｘ１を満たすように設定され、かつ、主走査方向に配置された６個の面発光レーザ素子１〜６／７〜１２／１３〜１８／１９〜２４／２５〜３０／３１〜３６の６個の中心から直線４０に下ろした６個の垂線Ｌ１〜Ｌ６が等間隔Ｃになるように設計されたフォトマスクを用いて形成される。
【００７９】
図７は、図１に示す面発光レーザ素子１〜３６の他の概略断面図である。図１に示す面発光レーザ素子１〜３６の各々は、図７に示す面発光レーザ素子１Ａからなっていてもよい。
【００８０】
図７を参照して、面発光レーザ素子１Ａは、図２に示す面発光レーザ素子１の共振器スペーサー層１０３，１０５をそれぞれ共振器スペーサー層１０３Ａ，１０５Ａに代え、活性層１０４を活性層１０４Ａに代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子１と同じである。
【００８１】
共振器スペーサー層１０３Ａは、（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなり、反射層１０２上に形成される。活性層１０４Ａは、圧縮歪組成であるＧａＩｎＰＡｓからなる井戸層と、引っ張り歪を有するＧａ０．６Ｉｎ０．４Ｐからなる障壁層とを含む量子井戸構造からなり、共振器スペーサー層１０３Ａ上に形成される。共振器スペーサー層１０５Ａは、（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなり、活性層１０４Ａ上に形成される。そして、面発光レーザ素子１Ａは、７８０ｎｍのレーザ光を発振する。
【００８２】
図８は、図７に示す面発光レーザ素子１Ａの活性層１０４Ａの近傍を示す断面図である。図８を参照して、反射層１０２の低屈折率層１０２１が共振器スペーサー層１０３Ａに接し、反射層１０６の低屈折率層１０６１が共振器スペーサー層１０５Ａに接する。
【００８３】
活性層１０４Ａは、各々がＧａＩｎＰＡｓからなる３層の井戸層１０４１Ａと、各々がＧａ０．６Ｉｎ０．４Ｐからなる４層の障壁層１０４２Ａとが交互に積層された量子井戸構造からなる。そして、障壁層１０４２Ａが共振器スペーサー層１０３Ａ，１０５Ａに接する。
【００８４】
そして、面発光レーザ素子１Ａにおいては、共振器スペーサー層１０３Ａ，１０５Ａおよび活性層１０４Ａは、共振器を構成し、基板１０１に垂直な方向における共振器の厚さは、面発光レーザ素子１Ａの１波長（＝λ）に設定される。すなわち、共振器スペーサー層１０３Ａ，１０５Ａおよび活性層１０４Ａは、１波長共振器を構成する。
【００８５】
表１は、共振器スペーサー層１０３Ａ，１０５Ａ／活性層１０４Ａの井戸層１０４１Ａが、それぞれ、ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓから形成された場合およびＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰＡｓから形成された場合における共振器スペーサー層１０３Ａ，１０５Ａと井戸層１０４１Ａとのバンドギャップの差および障壁層１０４２Ａと井戸層１０４１Ａとのバンドギャップの差を示す。
【００８６】
【表１】
0005224159.tif 000002
【００８７】
共振器スペーサー層１０３Ａ，１０５Ａおよび活性層１０４Ａの井戸層１０４１ＡにそれぞれＡｌＧａＡｓおよびＡｌＧａＡｓを用いた場合、発振波長が７８０ｎｍである面発光レーザ素子における共振器スペーサー層１０３Ａ，１０５Ａと井戸層１０４１Ａとのバンドギャップの差は、４６５．９ｍｅＶであり、障壁層１０４２Ａと井戸層１０４１Ａとのバンドギャップの差は、２２８．８ｍｅＶである。
【００８８】
また、共振器スペーサー層１０３Ａ，１０５Ａおよび活性層１０４Ａの井戸層１０４１ＡにそれぞれＡｌＧａＡｓおよびＡｌＧａＡｓを用いた場合、発振波長が８５０ｎｍである面発光レーザ素子における共振器スペーサー層１０３Ａ，１０５Ａと井戸層１０４１Ａとのバンドギャップの差は、６０２．６ｍｅＶであり、障壁層１０４２Ａと井戸層１０４１Ａとのバンドギャップの差は、３６５．５ｍｅＶである。
【００８９】
一方、共振器スペーサー層１０３Ａ，１０５Ａおよび活性層１０４Ａの井戸層１０４１ＡにそれぞれＡｌＧａＩｎＰおよびＧａＩｎＰＡｓを用いた場合、発振波長が７８０ｎｍである面発光レーザ素子１Ａにおける共振器スペーサー層１０３Ａ，１０５Ａと井戸層１０４１Ａとのバンドギャップの差は、７６７．３ｍｅＶであり、障壁層１０４２Ａと井戸層１０４１Ａとのバンドギャップの差は、４６３．３ｍｅＶである。
【００９０】
なお、面発光レーザ素子１Ａは、図４から図６に示す工程（ａ）〜（ｈ）に従って作製される。この場合、工程（ａ）において、共振器スペーサー層１０３Ａ，１０５Ａを構成する（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐを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）およびフォスフィン（ＰＨ３）を原料して形成し、活性層１０４Ａの井戸層１０４１Ａを構成するＧａＩｎＰＡｓをトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、フォスフィン（ＰＨ３）およびアルシン（ＡｓＨ３）を原料として形成し、活性層１０４Ａの障壁層１０４２Ａを構成するＧａ０．６Ｉｎ０．４Ｐをトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）およびフォスフィン（ＰＨ３）を原料として形成する。
【００９１】
このように、共振器スペーサー層１０３Ａ，１０５Ａおよび活性層１０４Ａの井戸層１０４１ＡをそれぞれＡｌＧａＩｎＰおよびＧａＩｎＰＡｓによって構成することにより、共振器スペーサー層１０３Ａ，１０５Ａと井戸層１０４１Ａとのバンドギャップの差および障壁層１０４２Ａと井戸層１０４１Ａとのバンドギャップの差を従来よりも格段に大きくできる。その結果、井戸層１０４１Ａへのキャリアの閉じ込め効果が格段に大きくなり、面発光レーザ素子１Ａは、低閾値で発振するとともに、より高出力の発振光を放射する。
【００９２】
また、活性層１０４Ａが圧縮歪を有するＧａＩｎＰＡｓを含むので、ヘビーホールとライトホールとのバンド分離によって利得の増加が大きくなる。これにより、高利得となり、低閾値で高出力な発振光を得ることができる。なお、この効果は、ＧａＡｓ基板とほぼ同じ格子定数を有するＡｌＧａＡｓ系で作製した７８０ｎｍまたは８５０ｎｍの面発光レーザ素子では得られない。
【００９３】
さらに、キャリア閉じ込めの向上、および活性層１０４Ａが歪量子井戸構造からなることによる高利得化によって、面発光レーザ素子１Ａの閾値電流が低化し、光取り出し側の反射層１０６による反射率の低減が可能となり、さらに高出力化できる。
【００９４】
さらに、利得が大きくなると、面発光レーザ素子１Ａの温度上昇による光出力の低下を抑制でき、面発光レーザアレイ１００の素子間隔をさらに狭くできる。
【００９５】
さらに、活性層１０４Ａは、Ａｌを含んでいない材料から構成されているので、これらの層への酸素の取り込みが低減することによって非発光再結合センターの形成を抑制でき、長寿命化を図れる。これによって、書き込みユニットまたは光源ユニットの再利用が可能となる。
【００９６】
なお、面発光レーザアレイ１００においては、間隔Ｘ３を間隔Ｘ１または間隔Ｘ２と同じに設定してもよい。
【００９７】
［実施の形態２］
図９は、実施の形態２による面発光レーザアレイの平面図である。図９を参照して、実施の形態２による面発光レーザアレイ１００Ａは、面発光レーザ素子２０１〜２３６を備える。
【００９８】
２個の面発光レーザ素子２１９，２２６／２１１，２１８、５個の面発光レーザ素子２０３，２０９，２１６，２２４，２３１／２０４，２１０，２１７，２２５，２３２／２０５，２１２，２２０，２２７，２３３および６個の面発光レーザ素子２０１，２０７，２１４，２２２，２２９，２３５／２０２，２０８，２１５，２２３，２３０，２３６は、副走査方向に配置され、４個の面発光レーザ素子２０１〜２０４／２３３〜２３６および７個の面発光レーザ素子２０５〜２１１／２１２〜２１８／２１９〜２２５／２２６〜２３２は、主走査方向に配置される。
【００９９】
主走査方向に配置された４個の面発光レーザ素子２０１〜２０４／２３３〜２３６および７個の面発光レーザ素子２０５〜２１１／２１２〜２１８／２１９〜２２５／２２６〜２３２は、副走査方向に階段的にずらされて配置される。その結果、３６個の面発光レーザ素子２０１〜２３６から放射された３６個のレーザ光は、相互に重なることがない。
【０１００】
主走査方向に配置された４個の面発光レーザ素子２０１〜２０４／２３３〜２３６および７個の面発光レーザ素子２０５〜２１１／２１２〜２１８／２１９〜２２５／２２６〜２３２の間隔は、主走査方向において等間隔であり、間隔Ｘに設定される。そして、間隔Ｘは、たとえば、３０μｍに設定される。
【０１０１】
また、副走査方向に配置された２個の面発光レーザ素子２１９，２２６／２１１，２１８、５個の面発光レーザ素子２０３，２０９，２１６，２２４，２３１／２０４，２１０，２１７，２２５，２３２／２０５，２１２，２２０，２２７，２３３および６個の面発光レーザ素子２０１，２０７，２１４，２２２，２２９，２３５／２０２，２０８，２１５，２２３，２３０，２３６において、隣接する２つの面発光レーザ素子間の間隔は、面発光レーザアレイ１００Ａの中心部では、間隔ｄ１に設定され、周辺部では、間隔ｄ２に設定される。すなわち、面発光レーザアレイ１００Ａの中心部に配置された面発光レーザ素子２１２，２２０間／２１３，２２１間／２１４，２２２間／２１５，２２３間／２１６，２２４間／２１７，２２５間の間隔は、間隔ｄ１に設定され、面発光レーザアレイ１００Ａの周辺部に配置された面発光レーザ素子２０１，２０７間／２０２，２０８間／２０３，２０９間／２０４，２１０間／２２７，２３３間／２２８，２３４間／２２９，２３５間／２３０，２３６間の間隔は、間隔ｄ２に設定される。また、面発光レーザ素子２０５，２１２間／２０６，２１３間／２０７，２１４間／２０８，２１５間／２０９，２１６間／２１０，２１７間／２１１，２１８間／２１９，２２６間／２２０，２２７間／２２１，２２８間／２２２，２２９間／２２３，２３０間／２２４，２３１間／２２５，２３２間の間隔は、間隔ｄ１と間隔ｄ２との間の間隔ｄ３に設定される。
【０１０２】
この場合、間隔ｄ１は、３６個の面発光レーザ素子が副走査方向および主走査方向に等間隔で配置される場合の間隔よりも広い間隔に設定され、間隔ｄ２は、３６個の面発光レーザ素子が副走査方向および主走査方向に等間隔で配置される場合の間隔よりも狭い間隔に設定される。そして、間隔ｄ１は、たとえば、４０μｍに設定され、間隔ｄ２は、たとえば、３０μｍに設定され、間隔ｄ３は、たとえば、３５μｍに設定される。
【０１０３】
主走査方向に配置された４個の面発光レーザ素子２０１〜２０４の４個の中心から副走査方向に配置された直線４１に下ろした４個の垂線Ｌ７〜Ｌ１０の副走査方向における間隔Ｃは、等間隔である。
【０１０４】
また、主走査方向に配置された７個の面発光レーザ素子２０５〜２１１／２１２〜２１８／２１９〜２２５／２２６〜２３２の７個の中心から直線４１に下ろした７個の垂線の副走査方向における間隔も、等間隔であり、間隔Ｃと同じである。
【０１０５】
さらに、主走査方向に配置された４個の面発光レーザ素子２３３〜２３６の４個の中心から副走査方向に配置された直線４１に下ろした４個の垂線の副走査方向における間隔も、等間隔であり、間隔Ｃと同じである。
【０１０６】
面発光レーザアレイ１００Ａにおいては、複数の面発光レーザ素子が主走査方向に８列に配置されるので、間隔Ｃは、ｄ１／８＝４０／８＝５μｍである。
【０１０７】
さらに、面発光レーザアレイ１００Ａにおいては、副走査方向の位置によって、主走査方向に配置される面発光レーザ素子の個数が異なる。
【０１０８】
このように、面発光レーザアレイ１００Ａにおいては、主走査方向に配置された４個の面発光レーザ素子２０１〜２０４／２３３〜２３６および７個の面発光レーザ素子２０５〜２１１／２１２〜２１８／２１９〜２２５／２２６〜２３２は、等間隔Ｘに配置され、副走査方向に配置された２個の面発光レーザ素子２１９，２２６／２１１，２１８、５個の面発光レーザ素子２０３，２０９，２１６，２２４，２３１／２０４，２１０，２１７，２２５，２３２／２０５，２１２，２２０，２２７，２３３および６個の面発光レーザ素子２０１，２０７，２１４，２２２，２２９，２３５／２０２，２０８，２１５，２２３，２３０，２３６は、面発光レーザアレイ１００Ａの周辺部から中心部に向かうに従って広くなるように配置される。
【０１０９】
すなわち、面発光レーザアレイ１００Ａにおいては、副走査方向に配置された２個の面発光レーザ素子２１９，２２６／２１１，２１８、５個の面発光レーザ素子２０３，２０９，２１６，２２４，２３１／２０４，２１０，２１７，２２５，２３２／２０５，２１２，２２０，２２７，２３３および６個の面発光レーザ素子２０１，２０７，２１４，２２２，２２９，２３５／２０２，２０８，２１５，２２３，２３０，２３６の間隔は、面発光レーザアレイ１００Ａの周辺部よりも中央部が広く、副走査方向の位置によって異なる。
【０１１０】
具体例として、面発光レーザ素子２１５―２２１（中央部）の間隔に比べて面発光レーザ素子２１３−２１４（周辺部）の間隔が狭い。
【０１１１】
その結果、面発光レーザアレイ１００Ａの周辺部に配置された面発光レーザ素子から発せられた熱が中心部に配置された面発光レーザ素子に与える影響が低減され、面発光レーザアレイ１００Ａの３６個の面発光レーザ素子２０１〜２３６を同時に動作させたときの面発光レーザアレイ１００Ａにおける温度分布は、３６個の面発光レーザ素子が副走査方向および主走査方向に等間隔で配置された場合よりも均一化される。したがって、３６個の面発光レーザ素子の出力特性を均一化できる。そして、面発光レーザアレイ１００Ａ内で最も高温となる面発光レーザ素子２１４，２１５，２２２，２２３の温度が低下するため、面発光レーザアレイ１００Ａの寿命を長くできる。
【０１１２】
また、間隔Ｘ１は、間隔ｄ１は、３６個の面発光レーザ素子が副走査方向および主走査方向に等間隔で配置される場合の間隔よりも広い間隔に設定され、間隔ｄ２は、３６個の面発光レーザ素子が副走査方向および主走査方向に等間隔で配置される場合の間隔よりも狭い間隔に設定されるので、面発光レーザ素子２０１〜２３６の占有面積を３６個の面発光レーザ素子が副走査方向および主走査方向に等間隔で配置される場合よりも小さくできる。その結果、面発光レーザアレイ１００Ａを光書き込み用の光源として用いた場合、コリメートレンズ等の光学系の収差を３６個の面発光レーザ素子が副走査方向および主走査方向に等間隔で配置される場合よりも小さくできる。そして、面発光レーザアレイ１００Ａの面積を小さくしたまま、中心付近の面発光レーザ素子２１４，２１５，２２２，２２３の温度上昇を抑えることができるので、レンズ等光学系の収差の影響を抑えられるので、面発光レーザアレイ１００Ａを画像形成装置に用いた場合、きれいな画像となり、かつ、面発光レーザアレイ１００Ａの寿命を長くできるので、光書き込み光学ユニット自体の再利用が可能となり、環境負荷の低減に貢献できる。
【０１１３】
図１０は、実施の形態２による面発光レーザアレイの他の平面図である。実施の形態２による面発光レーザアレイは、図１０に示す面発光レーザアレイ１００Ｂであってもよい。
【０１１４】
図１０を参照して、面発光レーザアレイ１００Ｂは、図９に示す面発光レーザアレイ１００Ａの面発光レーザ素子２１９を面発光レーザ素子２３１の下側へ移動し、面発光レーザ素子２１２，２２０間／２１３，２２１間／２１４，２２２間／２１５，２２３間／２１６，２２４間／２１７，２２５間の間隔を間隔ｄ３に設定したものであり、その他は、面発光レーザアレイ１００Ａと同じである。面発光レーザアレイ１００Ｂにおいても、面発光レーザアレイ１００Ａと同じ効果を享受できる。
【０１１５】
図９および図１０に示す面発光レーザ素子２０１〜２３６の各々は、図２および図３に示す面発光レーザ素子１または図７および図８に示す面発光レーザ素子１Ａからなる。
【０１１６】
その他は、実施の形態１と同じである。
【０１１７】
［実施の形態３］
図１１は、実施の形態３による面発光レーザアレイの平面図である。図１１を参照して、実施の形態３による面発光レーザアレイ１００Ｃは、面発光レーザ素子３０１〜３３６を備える。
【０１１８】
面発光レーザアレイ１００Ｃは、面発光レーザアレイ１００Ａ（図９参照）において、主走査方向の面発光レーザ素子の間隔を面発光レーザアレイ１００Ａの中心部では間隔Ｘ１に設定し、面発光レーザアレイ１００Ａの周辺部では間隔Ｘ２に設定したものに相当する。
【０１１９】
したがって、面発光レーザアレイ１００Ｃにおいては、主走査方向に配置された面発光レーザ素子の個数は、副走査方向の位置によって異なり、副走査方向に配置された面発光レーザ素子の個数は、主走査方向の位置によって異なる。
【０１２０】
このように、面発光レーザアレイ１００Ｃにおいては、中心部に配置された面発光レーザ素子の平面方向の間隔は、主走査方向および副走査方向の両方において、周辺部に配置された面発光レーザ素子の平面方向の間隔よりも広い。
【０１２１】
その結果、周辺部に配置された面発光レーザ素子から発生した熱が中心部に配置された面発光レーザ素子に及ぼす影響を面発光レーザアレイ１００，１００Ａよりも低減できる。そして、３６個の面発光レーザ素子３０１〜３３６の特性をさらに均一化できる。また、面発光レーザアレイ１００Ｂ内で最も高温となる面発光レーザ素子３１４，３１５，３２２，３２３の温度が低下するため、面発光レーザアレイ１００Ｂの寿命を長くできる。さらに、面発光レーザアレイ１００Ｂの面積を小さくしたまま、中心付近の面発光レーザ素子３１４，３１５，３２２，３２３の温度上昇を抑えることができるので、レンズ等光学系の収差の影響を抑えられるので、面発光レーザアレイ１００Ｂを画像形成装置に用いた場合、きれいな画像となり、かつ、面発光レーザアレイ１００Ｂの寿命を長くできるので、光書き込み光学ユニット自体の再利用が可能となり、環境負荷の低減に貢献できる。
【０１２２】
図１２は、実施の形態３による面発光レーザアレイの他の平面図である。実施の形態３による面発光レーザアレイは、図１２に示す面発光レーザアレイ１００Ｄであってもよい。
【０１２３】
図１２を参照して、面発光レーザアレイ１００Ｄは、図１１に示す面発光レーザアレイ１００Ｃの面発光レーザ素子３１９を面発光レーザ素子３３１の下側へ移動し、面発光レーザ素子３１２，３２０間／３１３，３２１間／３１４，３２２間／３１５，３２３間／３１６，３２４間／３１７，３２５間の間隔を間隔ｄ３に設定したものであり、その他は、面発光レーザアレイ１００Ｃと同じである。面発光レーザアレイ１００Ｄにおいても、面発光レーザアレイ１００Ｃと同じ効果を享受できる。
【０１２４】
図１１および図１２に示す面発光レーザ素子３０１〜３３６の各々は、図２および図３に示す面発光レーザ素子１または図７および図８に示す面発光レーザ素子１Ａからなる。
【０１２５】
その他は、実施の形態１と同じである。
【０１２６】
［実施の形態４］
図１３は、実施の形態４による面発光レーザアレイの平面図である。図１３を参照して、実施の形態４による面発光レーザアレイ１００Ｅは、面発光レーザ素子４０１〜４３６を備える。
【０１２７】
面発光レーザ素子４０１〜４３６は、６行×６列の２次元に配置される。そして、６個の面発光レーザ素子４０１，４０７，４１３，４１９，４２５，４３１／４０２，４０８，４１４，４２０，４２６，４３２／４０３，４０９，４１５，４２１，４２７，４３３／４０４，４１０，４１６，４２２，４２８，４３４／４０５，４１１，４１７，４２３，４２９，４３５／４０６，４１２，４１８，４２４，４３０，４３６は、副走査方向にジグザグ状に配置され、６個の面発光レーザ素子４０１〜４０６／４０７〜４１２／４１３〜４１８／４１４〜４２４／４２５〜４３０／４３１〜４３６は、主走査方向に配置される。
【０１２８】
主走査方向に配置された６個の面発光レーザ素子４０１〜４０６／４０７〜４１２／４１３〜４１８／４１４〜４２４／４２５〜４３０／４３１〜４３６は、副走査方向に階段的にずらされて配置される。その結果、３６個の面発光レーザ素子４０１〜４３６から放射された３６個のレーザ光は、相互に重なることがない。
【０１２９】
主走査方向に配置された６個の面発光レーザ素子４０１〜４０６／４０７〜４１２／４１３〜４１８／４１４〜４２４／４２５〜４３０／４３１〜４３６において、隣接する２つの面発光レーザ素子間の間隔は、面発光レーザアレイ１００Ｃの中心部では、間隔Ｘ１に設定され、周辺部では、間隔Ｘ２に設定される。すなわち、面発光レーザアレイ１００Ｂの中心部に配置された面発光レーザ素子４０３，４０４間／４０９，４１０間／４１５，４１６間／４２１，４２２間／４２７，４２８間／４３３，４３４間の間隔は、間隔Ｘ１に設定され、面発光レーザアレイ１００Ｃの周辺部に配置された面発光レーザ素子４０１，４０２間／４０５，４０６間／４０７，４０８間／４１１，４１２間／４１３，４１４間／４１７，４１８間／４１９，４２０間／４２３，４２４間／４２５，４２６間／４２９，４３０間／４３１，４３２間／４３５，４３６間の間隔は、間隔Ｘ２に設定される。また、面発光レーザ素子４０２，４０３間／４０４，４０５間／４０８，４０９間／４１０，４１１間／４１４，４１５間／４１６，４１７間／４２０，４２１間／４２２，４２３間／４２６，４２７間／４２８，４２９間／４３２，４３３間／４３４，４３５間の間隔は、間隔Ｘ１と間隔Ｘ２との間の間隔Ｘ３に設定される。
【０１３０】
主走査方向に配置された６個の面発光レーザ素子４０１〜４０６の６個の中心から副走査方向に配置された直線４２に下ろした６個の垂線Ｌ１１〜Ｌ１６の副走査方向における間隔Ｃは、等間隔であり、Ｃ＝ｄ／６によって決定される。
【０１３１】
主走査方向に配置された６個の面発光レーザ素子４０７〜４１２／４１３〜４１８／４１９〜４２４／４２５〜４３０／４３１〜４３６の６個の中心から直線４２に下ろした６個の垂線の副走査方向における間隔も、等間隔であり、間隔Ｃと同じである。
【０１３２】
第１行目において主走査方向に配置された６個の面発光レーザ素子４０１〜４０６の各々は、第２行目において主走査方向に配置された６個の面発光レーザ素子４０７〜４１２の隣接する２つの面発光レーザ素子の間に配置される。
【０１３３】
より具体的には、面発光レーザ素子４０１は、面発光レーザ素子４０７，４０８間に配置され、面発光レーザ素子４０２は、面発光レーザ素子４０８，４０９間に配置され、面発光レーザ素子４０３は、面発光レーザ素子４０９，４１０間に配置され、面発光レーザ素子４０４は、面発光レーザ素子４１０，４１１間に配置され、面発光レーザ素子４０５は、面発光レーザ素子４１１，４１２間に配置される。
【０１３４】
他の行において主走査方向に配置された６個の面発光レーザ素子４０７〜４１２／４１３〜４１８／４１９〜４２４／４２５〜４３０／４３１〜４３６も、６個の面発光レーザ素子４０１〜４０６と同じように配置される。
【０１３５】
すなわち、面発光レーザアレイ１００Ｅにおいては、副走査方向における第１の位置において主走査方向に配置された複数の面発光レーザ素子の各々は、副走査方向において第１の位置に隣接する第２の位置において主走査方向に配置された複数の面発光レーザ素子の隣接する２つの面発光レーザ素子間に配置される。
【０１３６】
また、面発光レーザアレイ１００Ｅは、面発光レーザアレイ１００（図１参照）において、第２行目、第４行目および第６行目に配置された６個の面発光レーザ素子を紙面上において左側にずらせた面発光レーザアレイ、または面発光レーザアレイ１００（図１参照）において、第１行目、第３行目および第５行目に配置された６個の面発光レーザ素子を紙面上において右側にずらせた面発光レーザアレイに相当する。
【０１３７】
その結果、面発光レーザアレイ１００Ｅにおいては、中心部に配置された２つの面発光レーザ素子間の間隔Ｗ１は、周辺部に配置された２つの面発光レーザ素子間の間隔Ｗ２よりも広い。
【０１３８】
このように、面発光レーザアレイ１００Ｅにおいては、中心部に配置された面発光レーザ素子の平面方向の間隔は、主走査方向および副走査方向の両方において、周辺部に配置された面発光レーザ素子の平面方向の間隔よりも広い。
【０１３９】
その結果、周辺部に配置された面発光レーザ素子から発生した熱が中心部に配置された面発光レーザ素子に及ぼす影響を面発光レーザアレイ１００，１００Ａよりも低減できる。したがって、３６個の面発光レーザ素子４０１〜４３６の特性をさらに均一化できる。そして、面発光レーザアレイ１００Ｅ内で最も高温となる面発光レーザ素子４１５，４１６，４２２の温度が低下するため、面発光レーザアレイ１００Ｅの寿命を長くできる。また、面発光レーザアレイ１００Ｅの面積を小さくしたまま、中心付近の面発光レーザ素子４１５，４１６，４２２の温度上昇を抑えることができるので、レンズ等光学系の収差の影響を抑えられるので、面発光レーザアレイ１００Ｅを画像形成装置に用いた場合、きれいな画像となり、かつ、面発光レーザアレイ１００Ｅの寿命を長くできるので、光書き込み光学ユニット自体の再利用が可能となり、環境負荷の低減に貢献できる。
【０１４０】
上記においては、第１行目、第３行目および第５行目に配置された６個の面発光レーザ素子または第２行目、第４行目および第６行目に配置された６個の面発光レーザ素子を同じ方向にずらせると説明したが、この発明においては、これに限らず、各行に配置された６個の面発光レーザ素子を行によって異なる方向にずらせてもよい。
【０１４１】
その他は、実施の形態１と同じである。
【０１４２】
［実施の形態５］
図１４は、実施の形態５による面発光レーザアレイの平面図である。図１４を参照して、実施の形態５による面発光レーザアレイ１００Ｆは、面発光レーザ素子５０１〜５３６を備える。
【０１４３】
３個の面発光レーザ素子５１３，５１９，５２５／５１２，５１８，５２４、および５個の面発光レーザ素子５０１，５０７，５２１，５２７，５３３／５０２，５０８，５１５，５２８，５３４／５０３，５０９，５２２，５２９，５３５／５０４，５１０，５１６，５３０，５３６／５０５，５１１，５１７，５２３，５３１／５０６，５１４，５２０，５２６，５３２は、副走査方向に配置され、５個の面発光レーザ素子５０１〜５０５／５３２〜５３６、６個の面発光レーザ素子５１３〜５１８／５１９〜５２４および７個の面発光レーザ素子５０６〜５１２／５２５〜５３１は、主走査方向に配置される。
【０１４４】
主走査方向に配置された５個の面発光レーザ素子５０１〜５０５／５３２〜５３６、６個の面発光レーザ素子５１３〜５１８／５１９〜５２４および７個の面発光レーザ素子５０６〜５１２／５２５〜５３１は、副走査方向に階段的にずらされて配置される。その結果、３６個の面発光レーザ素子５０１〜５３６から放射された３６個のレーザ光は、相互に重なることがない。
【０１４５】
面発光レーザアレイ１００Ｆの周辺部に配置された面発光レーザ素子５０１〜５１４，５１６〜５２１，５２３〜５３６の主走査方向の間隔は、等間隔であり、間隔Ｘに設定される。
【０１４６】
また、面発光レーザアレイ１００Ｆの中央部においては、隣接する２つの面発光レーザ素子間の平面方向の間隔は、周辺部において隣接する２つの面発光レーザ素子間の平面方向の間隔よりも広い。
【０１４７】
具体的には、面発光レーザ素子５１５―５１６（中央部）の間隔に比べて面発光レーザ素子５０３−５０４（周辺部）の間隔が狭い。
【０１４８】
すなわち、面発光レーザアレイ１００Ｆは、複数の面発光レーザ素子が主走査方向に等間隔Ｘで配置された面発光レーザアレイにおいて中央部に配置された面発光レーザ素子の一部を周辺部へ移動させた面発光レーザアレイに相当する。
【０１４９】
より具体的には、面発光レーザアレイ１００Ｆは、主走査方向において面発光レーザ素子５１４，５１５間、面発光レーザ素子５１５，５１６間、面発光レーザ素子５２１，５２２間および面発光レーザ素子５２２，５２３間に存在する面発光レーザ素子を周辺部に移動させた面発光レーザアレイに相当する。
【０１５０】
このように、面発光レーザアレイ１００Ｆにおいては、中心部に配置された面発光レーザ素子の平面方向の間隔は、主走査方向および副走査方向の両方において、周辺部に配置された面発光レーザ素子の平面方向の間隔よりも広い。
【０１５１】
換言すれば、面発光レーザ素子の配置される密度が、面発光レーザアレイの周辺部よりも中央部のほうが疎である。
【０１５２】
その結果、周辺部に配置された面発光レーザ素子から発生した熱が中心部に配置された面発光レーザ素子に及ぼす影響を面発光レーザアレイ１００，１００Ａよりも低減できる。したがって、３６個の面発光レーザ素子５０１〜５３６の特性をさらに均一化できる。そして、面発光レーザアレイ１００Ｆ内で最も高温となる面発光レーザ素子５１５，５１６，５２２の温度が低下するため、面発光レーザアレイ１００Ｆの寿命を長くできる。また、面発光レーザアレイ１００Ｆの面積を小さくしたまま、中心付近の面発光レーザ素子５１５，５１６，５２２の温度上昇を抑えることができるので、レンズ等光学系の収差の影響を抑えられるので、面発光レーザアレイ１００Ｆを画像形成装置に用いた場合、きれいな画像となり、かつ、面発光レーザアレイ１００Ｆの寿命を長くできるので、光書き込み光学ユニット自体の再利用が可能となり、環境負荷の低減に貢献できる。
【０１５３】
上述した実施の形態１から実施の形態５においては、３６個の面発光レーザ素子を備える面発光レーザアレイについて説明したが、この発明においては、これに限らず、この発明による面発光レーザアレイは、３６個以外の面発光レーザ素子を備えていてもよく、その配置方法は、上述した実施の形態１から実施の形態５において説明した間隔を有する範囲において自由である。
【０１５４】
［実施の形態６］
実施の形態６の面発光レーザアレイについて、図１５〜図１８を用いて説明する。この面発光レーザアレイは、４０個の面発光レーザ素子を有し、副走査方向に対応する方向（以下では、便宜上「Ｓ方向」という）に沿って一列に配列された複数の面発光レーザ素子からなる素子列が、主走査方向に対応する方向（以下では、便宜上「Ｍ方向」という）に８列配置されている。
【０１５５】
そして、Ｓ方向に関して、４０個の面発光レーザ素子は等間隔Ｃである。
【０１５６】
なお、ここでは、各素子列を区別するため、便宜上、各図（図１５〜図１８）の紙面左から右に向かって、第１素子列Ｌ１、第２素子列Ｌ２、第３素子列Ｌ３、第４素子列Ｌ４、第５素子列Ｌ５、第６素子列Ｌ６、第７素子列Ｌ７、及び第８素子列Ｌ８とする。
【０１５７】
また、Ｍ方向に関して、第１素子列Ｌ１と第２素子列Ｌ２との間隔はＸ４、第２素子列Ｌ２と第３素子列Ｌ３との間隔はＸ３、第３素子列Ｌ３と第４素子列Ｌ４との間隔はＸ２、第４素子列Ｌ４と第５素子列Ｌ５との間隔はＸ１、第５素子列Ｌ５と第６素子列Ｌ６との間隔はＸ２、第６素子列Ｌ６と第７素子列Ｌ７との間隔はＸ３、第７素子列Ｌ７と第８素子列Ｌ８との間隔はＸ４であり、Ｘ１＞Ｘ２＞Ｘ３＞Ｘ４である。すなわち、複数列の中央部に位置し互いに隣接する２つの素子列の間隔は、複数列の端側に位置し互いに隣接する２つの素子列の間隔よりも大きい。
【０１５８】
図１５は、実施の形態６に係る面発光レーザアレイ１００Ｇの平面図である。
【０１５９】
この面発光レーザアレイ１００Ｇは、Ｓ方向に沿って等間隔ｄで一列に配列された５個の面発光レーザ素子からなる素子列が、Ｍ方向に８列配置されている。すなわち、素子列の数は、１つの素子列を構成する面発光レーザ素子の数よりも多い。
【０１６０】
そして、互いに隣接する２つの素子列において、最も近い２つの面発光レーザ素子のＳ方向に関する間隔はＣである。
【０１６１】
具体的には、Ｘ１＝５６μｍ、Ｘ２＝４５μｍ、Ｘ３＝３６μｍ、Ｘ４＝２６μｍ、ｄ＝３５．２μｍ、Ｃ＝４．４μｍである。間隔ｄは、間隔Ｘ１よりも小さい。
【０１６２】
なお、間隔ｄは間隔Ｘ４よりも大きいが、これに限定されるものではない。面発光レーザアレイの周辺部は中心部に比べて熱干渉が少なく温度上昇が小さいので、間隔ｄが間隔Ｘ１よりも小さければ良い。
【０１６３】
図１６は、実施の形態６に係る面発光レーザアレイ１００Ｈの平面図である。
【０１６４】
この場合には、第１素子列Ｌ１は６個の面発光レーザ素子から構成され、第２素子列Ｌ２は５個の面発光レーザ素子から構成され、第３素子列Ｌ３は４個の面発光レーザ素子から構成され、第４素子列Ｌ４は５個の面発光レーザ素子から構成され、第５素子列Ｌ５は５個の面発光レーザ素子から構成され、第６素子列Ｌ６は４個の面発光レーザ素子から構成され、第７素子列Ｌ７は５個の面発光レーザ素子から構成され、第８素子列Ｌ８は６個の面発光レーザ素子から構成されている。
【０１６５】
そして、互いに隣接する２つの素子列において、最も隣接する２つの面発光レーザ素子のＳ方向に関する間隔はＣである。
【０１６６】
また、各素子列における複数の面発光レーザ素子の間隔は必ずしも等間隔ではない。
【０１６７】
具体的には、Ｘ１＝５０μｍ、Ｘ２＝４５．５μｍ、Ｘ３＝３８．５μｍ、Ｘ４＝２６μｍ、Ｃ＝４．４μｍである。
【０１６８】
面発光レーザアレイ１００Ｈでは、上記面発光レーザアレイ１００Ｇよりも、アレイで動作させた場合の中心付近の素子温度（特に活性層温度）を低減できる。
【０１６９】
図１７は、実施の形態６に係る面発光レーザアレイ１００Ｉの平面図である。
【０１７０】
この面発光レーザアレイ１００Ｉは、Ｓ方向に沿って等間隔ｄで一列に配列された５個の面発光レーザ素子からなる素子列が、Ｍ方向に８列配置されている。すなわち、素子列の数は、１つの素子列を構成する面発光レーザ素子の数よりも多い。
【０１７１】
そして、互いに隣接する２つの素子列において、最も近い２つの面発光レーザ素子のＳ方向に関する間隔はＣよりも大きい。すなわち、面発光レーザアレイ１００Ｈでは、いわゆる千鳥配置となっている。
【０１７２】
なお、面発光レーザアレイ１００Ｉでは、各素子列における最も＋Ｓ側にある面発光レーザ素子の位置が、第１素子列Ｌ１→第３素子列Ｌ３→第５素子列Ｌ５→第７素子列Ｌ７→第２素子列Ｌ２→第４素子列Ｌ４→第６素子列Ｌ６→第８素子列Ｌ８の順で−Ｓ側にシフトしているが、これに限定されるものではなく、例えば、図１８に示される面発光レーザアレイ１００Ｊのように、各素子列における最も＋Ｓ側にある面発光レーザ素子の位置が、第１素子列Ｌ１→第７素子列Ｌ７→第３素子列Ｌ３→第５素子列Ｌ５→第２素子列Ｌ２→第８素子列Ｌ８→第４素子列Ｌ４→第６素子列Ｌ６の順で−Ｓ側にシフトしても良い。すなわち、シフトの順番はランダムであっても良い。
【０１７３】
面発光レーザアレイ１００Ｉ及び面発光レーザアレイ１００Ｊでは、複数の面発光レーザ素子を、上記面発光レーザアレイ１００Ｇ及び面発光レーザアレイ１００Ｈよりも広い面積中に配置することができるので、更に温度上昇を低減できる。
【０１７４】
以上説明したように、実施の形態６では、４０個の面発光レーザ素子が二次元的に配置され、Ｓ方向に沿って一列に配列された少なくとも２個の面発光レーザ素子からなる素子列が、Ｓ方向に垂直なＭ方向に８列配置され、Ｍ方向に関して、８列の中央部に位置し互いに隣接する２つの素子列の間隔は、８列の端側に位置し互いに隣接する２つの素子列の間隔よりも大きい。
【０１７５】
これにより、複数の面発光レーザ素子が同時に動作した場合、面発光レーザアレイの周辺部に配置された面発光レーザ素子から発せられた熱が中心部に配置された面発光レーザ素子に与える影響が低減され、中心部に配置された面発光レーザ素子の温度上昇は、複数の面発光レーザ素子がＳ方向およびＭ方向に等間隔で配置された場合よりも低減される。従って、各面発光レーザ素子の出力特性を均一化することができる。また、最も高温となる面発光レーザ素子の温度が低下するため、面発光レーザアレイの寿命を長くすることができる。
【０１７６】
また、Ｓ方向に関して、４０個の面発光レーザ素子は等間隔であり、素子列の数は、１つの素子列を構成する面発光レーザ素子の数よりも多い。そして、素子列におけるＳ方向に関する面発光レーザ素子の間隔は、Ｍ方向に関する複数の面発光レーザ素子の間隔の最大値よりも小さい。
【０１７７】
これにより、各面発光レーザ素子間の熱干渉の影響低減や、各面発光レーザ素子の配線を通すために必要なスペースを確保しつつ、書込み密度を高くすることができる。
【０１７８】
ところで、Ｓ方向に沿って等間隔ｄで一列に配列された８個の面発光レーザ素子からなる素子列が、Ｍ方向に５列配置されている場合には、ｄ＝３５．２μｍであればＣ＝３５．２／５＝７．０４μｍとなる。すなわち、実施の形態６の面発光レーザアレイにおける間隔Ｃよりも大きくなる。
【０１７９】
次に、面発光レーザアレイにおける温度上昇のシミュレーション結果を説明する。
【０１８０】
実際に、面発光レーザ素子を定電流：４．２６ｍＡで駆動（電圧：２．５５Ｖ程度）させたところ、単独動作でほぼ１．７ｍＷ出力であった。そして、室温にて各素子に同様に注入して最も熱干渉を受け素子温度が上昇する中心付近の素子の活性層温度を、発振波長のシフト量から見積もったところ、約７８℃上昇していることが実験的に得られた。
【０１８１】
そこで、４０個の面発光レーザ素子すべての発熱量が同じとしてシミュレーションし、上記最も熱干渉を受け素子温度が上昇する中心付近の素子の活性層温度となるように補正して、各面発光レーザ素子の活性層の温度分布を導いた。
【０１８２】
（１）従来のように、Ｓ方向に沿って等間隔ｄで一列に配列された４個の面発光レーザ素子からなる素子列が、Ｍ方向に等間隔Ｘで１０列配置されている場合（図１９参照）：
【０１８３】
ここでは、ｄ＝４４μｍ、Ｘ＝３０μｍとした。従って、Ｃ＝４．４μｍである。
【０１８４】
この場合の結果が図２０に示されている。４０個の面発光レーザ素子における上昇温度の違いは１３℃程度あり、中心付近の面発光レーザ素子ほど上昇温度が高いことがわかる。
【０１８５】
（２）上記面発光レーザアレイ１００Ｇの場合（図２１参照）：
【０１８６】
ここでは、ｄ＝３５．２μｍ、Ｘ１＝５０μｍ、Ｘ２＝４６μｍ、Ｘ３＝３８μｍ、Ｘ４＝２６μｍとした。従って、Ｃ＝４．４μｍである。
【０１８７】
この場合の結果が図２２に示されている。最も大きい温度上昇は７５．１℃であり、（１）の場合よりも低下している。
【０１８８】
なお、Ｓ方向に沿って等間隔ｄで一列に配列された４個の面発光レーザ素子からなる素子列が、Ｍ方向に等間隔に８列配置されている場合には、最も大きい温度上昇は７７．６℃であった。素子列を不均等に配置することは最高温度を下げる効果があることがわかる。
【０１８９】
（３）上記面発光レーザアレイ１００Ｈの場合（図２３参照）：
【０１９０】
Ｘ１＝５０μｍ、Ｘ２＝４５．５μｍ、Ｘ３＝３８．５μｍ、Ｘ４＝２６μｍ、Ｃ＝４．４μｍとした。
【０１９１】
この場合の結果が図２４に示されている。最も大きい温度上昇は７４．５℃であり、（２）の場合よりも更に温度が低下している。
【０１９２】
一般に、面発光レーザ素子は、温度が１０℃下がれば、寿命は２倍程度になるので、例えば３．５℃の温度低下は３０％程度の長寿命化が期待できる。
【０１９３】
なお、発熱量（Ｗ）は、駆動電圧（Ｖ）×電流（Ｉ）−光出力（Ｗ）で概算することができる。本シミュレーションでは、全ての面発光レーザ素子の駆動条件を同一とし、全ての面発光レーザ素子の発熱量が同じであるとして計算したが、実際には熱干渉を受ける度合いが高いほど光出力が下がる。そこで、中心付近の面発光レーザ素子ほど発熱量が大きくなり、実際には計算結果より温度分布は大幅に大きくなることが予想される。従って、面発光レーザアレイにおける面発光レーザ素子の配置を工夫することによる実際の温度低減は、計算値より大幅に大きいはずであり、長寿命化の効果はきわめて大きい。
【０１９４】
なお、上記実施形態では、面発光レーザアレイの各メサ部の形状が円形状の場合について説明したが、これに限らず、例えば楕円形状、正方形状、長方形状、四角形以外の多角形など任意の形状であっても良い。
【０１９５】
また、上記実施形態では、面発光レーザ素子がＳ方向に沿って一列に配列されている場合について説明したが、これに限らず、列中の少なくとも１つの素子が、列中の他の素子の配列に比べ、ずれて配列されていても良い。
【０１９６】
［応用例］
図２５には、本発明の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。
【０１９７】
このレーザプリンタ５００は、光走査装置９００、感光体ドラム６０５、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、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。
【０１９８】
感光体ドラム６０５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６０５の表面が被走査面である。ここでは、感光体ドラム６０５は、図２５における矢印方向に回転するものとする。
【０１９９】
帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、転写チャージャ９１１及びクリーニングブレード９０５は、それぞれ感光体ドラム６０５の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム６０５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→クリーニングブレード９０５の順に配置されている。
【０２００】
帯電チャージャ９０２は、感光体ドラム６０５の表面を均一に帯電させる。
【０２０１】
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６０５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６０５の表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム６０５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６０５の回転に伴って現像ローラ９０３の方向に移動する。この光走査装置９００の構成については後述する。
【０２０２】
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。このトナーカートリッジ９０４内のトナー量は、電源投入時や印刷終了時などにチェックされ、残量が少ないときには不図示の表示部にトナーカートリッジ９０４の交換を促すメッセージが表示される。
【０２０３】
現像ローラ９０３は、回転に伴ってその表面にトナーカートリッジ９０４から供給されたトナーが帯電されて薄く均一に付着される。また、この現像ローラ９０３には、感光体ドラム６０５における帯電している部分（光が照射されなかった部分）と帯電していない部分（光が照射された部分）とで互いに逆方向の電界が生じるような電圧が印加されている。そして、この電圧によって、現像ローラ９０３の表面に付着しているトナーは、感光体ドラム６０５の表面の光が照射された部分にだけ付着する。すなわち、現像ローラ９０３は、感光体ドラム６０５の表面に形成された潜像に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（以下、便宜上「トナー像」という）は、感光体ドラム６０５の回転に伴って転写チャージャ９１１の方向に移動する。
【０２０４】
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枚づつ取り出し、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、転写ローラ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６０５の回転に合わせて感光体ドラム６０５と転写チャージャ９１１との間隙部に向けて送り出す。
【０２０５】
転写チャージャ９１１には、感光体ドラム６０５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６０５の表面のトナー像が記録紙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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
クリーニングブレード９０５は、感光体ドラム６０５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６０５の表面は、再度帯電チャージャ９０２の位置に戻る。
【０２０８】
次に、前記光走査装置９００の構成について説明する。
【０２０９】
この光走査装置９００は、図２６示されるように、光源ユニット６０１、シリンドリカルレンズ６０２、ポリゴンミラー６０３、走査レンズ６０４、などを備えている。
【０２１０】
光源ユニット６０１は、上記面発光レーザアレイ１００、１００Ａ〜１００Ｊのいずれかと同等の面発光レーザアレイを有している。
【０２１１】
シリンドリカルレンズ６０２は、光源ユニット６０１からの光を、ポリゴンミラー６０３の偏向反射面近傍に副走査方向に関して結像する。
【０２１２】
ポリゴンミラー６０３は、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６０３は、副走査方向に平行な回転軸の周りに等速回転する。
【０２１３】
走査レンズ６０４は、ポリゴンミラー６０３で偏向された光を感光体ドラム６０５の表面に集光する。
【０２１４】
例えば、上記面発光レーザアレイ１００Ｇを用いた場合、間隔Ｃは４．４μｍであり、光学系の倍率を約１．２倍とすれば４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）の高密度書込みができる。ところで、従来のように、４０個の面発光レーザ素子を等間隔に配置し、Ｃ＝７．０４μｍの場合、光学系の倍率を約０．７５倍とすれば４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）が可能となる。しかしながら、光学系の倍率が小さいと光量を多く必要とするので好ましくない。
【０２１５】
また、面発光レーザアレイ１００、１００Ａ〜１００Ｊの各々においては、複数の面発光レーザ素子の中心から副走査方向に配置された直線に下ろした複数の垂線の間隔は、等間隔Ｃになるように設定されているので、複数の面発光レーザ素子の点灯のタイミングを調整することにより、感光体６０５上では、光源が副走査方向に等間隔Ｃで並んでいる場合と同様に捉えることができる。面発光レーザ素子の素子間隔Ｃおよび光学系の倍率を調整することにより副走査方向に書き込まれる間隔を調整できる。
【０２１６】
例えば、上記面発光レーザアレイ１００を用いた場合、間隔Ｃは、５μｍであり、光学系の倍率を２．１倍とすれば、２４００ｄｐｉ（ドット／インチ）の高密度な書き込みを行なうことができる。そして、面発光レーザ素子の素子数を増加させたり、間隔Ｃをさらに小さくしたり、倍率を下げたりすることによって、さらに高密度化でき、より高品質な印加が可能となる。なお、主走査方向の書き込み間隔は、光源の点灯タイミングによって容易に制御され得る。
【０２１７】
光源ユニット６０１は、上記面発光レーザアレイ１００、１００Ａ〜１００Ｊのいずれかと同等の面発光レーザアレイを有しているため、従来よりも高出力化が可能である。その結果、レーザプリンタ５００は、従来よりも高速で画像形成を行うことができる。
【０２１８】
以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置９００によると、光源ユニット６０１が、上記面発光レーザアレイ１００、１００Ａ〜１００Ｊのいずれかと同等の面発光レーザアレイを有しているため、被走査面上を安定して走査することが可能となる。また、長寿命化を実現することが可能となる。
【０２１９】
また、本実施形態に係るレーザプリンタ５００によると、被走査面上を安定して走査することができる光走査装置９００を備えているため、結果として高品質の画像を高速で形成することが可能となる。
【０２２０】
なお、画像の形成速度が従来と同程度で良い場合には、面発光レーザアレイを構成する面発光レーザ素子の数を低減することが可能となり、面発光レーザアレイの製造歩留まりが大きく向上するとともに、低コスト化を図ることができる。
【０２２１】
また、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可能である。
【０２２２】
さらに、複数の面発光レーザ素子の占める面積をより小さくし、中心付近の温度上昇を抑えることができるので、光学系の収差の影響が抑制され、画像品質を向上させることができる。
【０２２３】
また、面発光レーザアレイの寿命が長いので、光源ユニットの再利用が可能である。
【０２２４】
ところで、例えば、いわゆる書込み光学ユニットに面発光レーザアレイを用いる場合に、面発光レーザ素子の寿命が短いときには、書込み光学ユニットは使い捨てになる。しかしながら、上記面発光レーザアレイ１００、１００Ａ〜１００Ｊのいずれかと同等の面発光レーザアレイは、前述したように長寿命であるため、面発光レーザアレイ１００、１００Ａ〜１００Ｊのいずれかと同等の面発光レーザアレイを用いた書込み光学ユニットは、再利用が可能となる。従って、資源保護の促進及び環境負荷の低減を図ることができる。なお、このことは、面発光レーザアレイを用いている他の装置にも同様である。
【０２２５】
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、光走査装置９００を備えた画像形成装置であれば、結果として高品質の画像を高速で形成することが可能となる。
【０２２６】
また、多色のカラー画像を形成する画像形成装置であっても、カラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、高品質の画像を高速で形成することが可能となる。
【０２２７】
この場合に、一例として図２７に示されるように、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。このタンデムカラー機は、ブラック（Ｋ）用の感光体ドラムＫ１、帯電器Ｋ２、現像器Ｋ４、クリーニング手段Ｋ５、及び転写用帯電手段Ｋ６と、シアン（Ｃ）用の感光体ドラムＣ１、帯電器Ｃ２、現像器Ｃ４、クリーニング手段Ｃ５、及び転写用帯電手段Ｃ６と、マゼンタ（Ｍ）用の感光体ドラムＭ１、帯電器Ｍ２、現像器Ｍ４、クリーニング手段Ｍ５、及び転写用帯電手段Ｍ６と、イエロー（Ｙ）用の感光体ドラムＹ１、帯電器Ｙ２、現像器Ｙ４、クリーニング手段Ｙ５、及び転写用帯電手段Ｙ６と、光走査装置１０１０と、転写ベルトＴ８０と、定着手段Ｔ３０などを備えている。
【０２２８】
この場合には、光走査装置１０１０は、ブラック用の面発光レーザアレイ、シアン用の面発光レーザアレイ、マゼンタ用の面発光レーザアレイ、イエロー用の面発光レーザアレイを有している。そして、各面発光レーザアレイは、面発光レーザアレイ１００、１００Ａ〜１００Ｊのいずれかと同等の面発光レーザアレイである。
【０２２９】
そして、ブラック用の面発光レーザアレイからの光はブラック用の走査光学系を介して感光体ドラムＫ１に照射され、シアン用の面発光レーザアレイからの光はシアン用の走査光学系を介して感光体ドラムＣ１に照射され、マゼンタ用の面発光レーザアレイからの光はマゼンタ用の走査光学系を介して感光体ドラムＭ１に照射され、イエロー用の面発光レーザアレイからの光はイエロー用の走査光学系を介して感光体ドラムＹ１に照射されるようになっている。なお、色毎に光走査装置１０１０を備えていても良い。
【０２３０】
各感光体ドラムは、図２７中の矢印の方向に回転し、回転順にそれぞれ帯電器、現像器、転写用帯電手段、クリーニング手段が配置されている。各帯電器は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電器によって帯電された感光体ドラム表面に光走査装置１０１０により光が照射され、感光体ドラムに静電潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像器により感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写用帯電手段により、記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着手段Ｔ３０により記録紙に画像が定着される。
【０２３１】
タンデムカラー機では、機械精度等で各色の色ずれが発生する場合があるが、光走査装置１０１０は高密度な面発光レーザアレイを有しているため、点灯させる面発光レーザ素子を選択することで各色の色ずれの補正精度を高めることができる。
【０２３２】
なお、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。
【０２３３】
また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）を用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。
【０２３４】
また、面発光レーザアレイ１００、１００Ａ〜１００Ｊのいずれかと同等の面発光レーザアレイを備えた画像形成装置であれば、光走査装置を備えていない画像形成装置であっても良い。
【０２３５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０２３６】
この発明は、アレイで同時に動作させたときの複数の面発光レーザ素子の特性を均一化できる面発光レーザアレイに適用される。また、この発明は、長寿命化が可能な面発光レーザアレイに適用される。さらに、この発明は、アレイで同時に動作させたときの複数の面発光レーザ素子の特性を均一化できる面発光レーザアレイを備えた光走査装置及び画像形成装置に適用される。さらに、この発明は、長寿命化が可能な面発光レーザアレイを備えた光走査装置及び画像形成装置に適用される。
【図面の簡単な説明】
【０２３７】
【図１】この発明の実施の形態１による面発光レーザアレイの平面図である。
【図２】図１に示す面発光レーザ素子の概略断面図である。
【図３】図２に示す面発光レーザ素子の活性層の近傍を示す断面図である。
【図４】図１に示す面発光レーザアレイの製造方法を示す第１の工程図である。
【図５】図１に示す面発光レーザアレイの製造方法を示す第２の工程図である。
【図６】図１に示す面発光レーザアレイの製造方法を示す第３の工程図である。
【図７】図１に示す面発光レーザ素子の他の概略断面図である。
【図８】図７に示す面発光レーザ素子の活性層の近傍を示す断面図である。
【図９】実施の形態２による面発光レーザアレイの平面図である。
【図１０】実施の形態２による面発光レーザアレイの他の平面図である。
【図１１】実施の形態３による面発光レーザアレイの平面図である。
【図１２】実施の形態３による面発光レーザアレイの他の平面図である。
【図１３】実施の形態４による面発光レーザアレイの平面図である
【図１４】実施の形態５による面発光レーザアレイの平面図である。
【図１５】実施の形態６による面発光レーザアレイの平面図である。
【図１６】実施の形態６による面発光レーザアレイの他の平面図である。
【図１７】実施の形態６による面発光レーザアレイの他の平面図である。
【図１８】実施の形態６による面発光レーザアレイの他の平面図である。
【図１９】シミュレーション用の面発光レーザアレイ（従来例）を説明するための図である。
【図２０】図１９の面発光レーザアレイにおけるシミュレーション結果を説明するための図である。
【図２１】シミュレーション用の面発光レーザアレイ（その１）を説明するための図である。
【図２２】図２１の面発光レーザアレイにおけるシミュレーション結果を説明するための図である。
【図２３】シミュレーション用の面発光レーザアレイ（その２）を説明するための図である。
【図２４】図２３の面発光レーザアレイにおけるシミュレーション結果を説明するための図である。
【図２５】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２６】図２５における光走査装置を示す概略図である。
【図２７】タンデムカラー機の概略構成を説明するための図である。
【符号の説明】
【０２３８】
１〜３６，１Ａ，２０１〜２３６，３０１〜３３６，４０１〜４３６，５０１〜５３６…面発光レーザ素子、４０〜４２…直線、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，１００Ｇ，１００Ｈ，１００Ｉ…面発光レーザアレイ、１０１…基板、１０２，１０６…反射層、１０３，１０３Ａ，１０５，１０５Ａ…共振器スペーサー層、１０４，１０４Ａ…活性層、１０７…選択酸化層、１０８…コンタクト層、１０９…ＳｉＯ２層、１１０…絶縁性樹脂、１１１…ｐ側電極、１１２…ｎ側電極、１２０…レジストパターン、５００…レーザプリンタ（画像形成装置）、６０１…光源ユニット、６０３…ポリゴンミラー（偏向器）、６０４…走査レンズ（走査光学系）、６０５…感光体ドラム（像担持体）、９００…光走査装置、１０１０…光走査装置、１０２１，１０６１…低屈折率層、１０２２，１０６２…高屈折率層、１０２３，１０６３…組成傾斜層、１０４１，１０４１Ａ…井戸層、１０４２，１０４２Ａ…障壁層、Ｋ１…感光体ドラム（像担持体）、Ｃ１…感光体ドラム（像担持体）、Ｍ１…感光体ドラム（像担持体）、Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）。
【図１】
0005224159.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005224159.tif 000009
【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】
0005224159.tif 000014
【図１６】
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【図１７】
0005224159.tif 000016
【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４】
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【図５】
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【図６】
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