(57)【要約】【課題】外力によるパッケージの変形を抑制することができる面発光レーザモジュールを提供する。【解決手段】  面発光レーザモジュール１０は、フラットパッケージ２０、金属リング３０、キャップ、及び面発光レーザアレイチップ６０を有している。金属リング３０は、フラットパッケージ２０に、キャビティ領域を取り囲んで固着されている。キャップは、キャップ本体４１及びガラス板４２を有している。キャップ本体４１は、立ち上がり部と、フランジ部と、傾斜部とを有している。フランジ部と金属リング３０とはシーム溶接されている。【選択図】図２０
2013016617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面発光レーザ素子と、
該面発光レーザ素子が収容される凹部を有するフラットパッケージと、
前記凹部の周囲を取り囲んで、前記フラットパッケージに一端が固着された筒状の中空部材と、を備える面発光レーザモジュール。
【請求項２】
前記フラットパッケージは、前記凹部の周囲を取り囲む金属部分を有し、
前記中空部材における少なくとも前記フラットパッケージに固着される部分は金属製であり、前記金属部分に溶接され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モジュール。
【請求項３】
前記中空部材は、前記フラットパッケージに対して直交する方向に延びる立ち上がり部と、該立ち上がり部の下端に接続されたフランジ部とを有し、
該フランジ部が前記フラットパッケージに固着さ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モジュール。
【請求項４】
前記中空部材は、前記凹部を部分的に覆うように前記立ち上がり部の上端から延設された延設部を有することを特徴とする請求項３に記載の面発光レーザモジュール。
【請求項５】
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１〜４のいずれか一項に記載の面発光レーザモジュールを有する光源と、
前記光源からの光を偏向する光偏向器と、
前記光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６】
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請求項５に記載の光走査装置と、を備える画像形成装置。
【請求項７】
前記画像情報は、多色の画像情報であることを特徴とする請求項６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、面発光レーザモジュール、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、面発光レーザ素子がフラットパッケージ内に収容されている面発光レーザモジュール、該面発光レーザモジュール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】
近年、基板に垂直な方向にレーザ発振する面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）が、精力的に研究されている。
【０００３】
面発光レーザ素子は、端面発光レーザに比べて発振の閾値電流が低く、円形の高品質な出射ビーム形状を得ることができる。また、面発光レーザ素子は、面発光レーザアレイとして２次元的に高密度で集積することが容易であり、並列光インターコネクション用の光源、高速で高精細のプリンタシステムへの応用などが検討されている。
【０００４】
面発光レーザ素子は、電流流入効率を高めるために狭窄構造体を有している。この狭窄構造体としては、Ａｌ（アルミニウム）の選択酸化による狭窄構造体（以下では、便宜上「酸化狭窄構造体」ともいう。例えば、非特許文献１及び非特許文献２参照）が良く用いられている。
【０００５】
また、非特許文献３には、７８０ｎｍ帯のＶＣＳＥＬアレイ（面発光レーザアレイ）を用いたプリンタが開示されている。また、特許文献１には、マルチスポット光源を有するマルチスポット画像形成装置が開示されている。
【０００６】
ところで、面発光レーザ素子をプリンタ等の画像形成装置に応用する場合、感光体上に集光されるビームスポット径が小さいことが望ましい。また、光学系の反射率等が偏光依存性を有するため、感光体上でのレーザ光強度の変動を防止するには偏光方向が特定の方向に調整されている必要がある（例えば、特許文献２〜５参照）。また、高速での書き込みのためにはレーザ出力が大きいことが望ましい。つまり、単一基本横モード（以下、シングルモード）動作において高出力が得られ、且つ特定の方向に偏光方向が調整されていることが必要である。その他の用途においても、シングルモード出力が大きく、特定の方向に偏光方向が調整されていることが望ましい。そこで、従来から、シングルモード出力の向上、偏光方向の安定化が精力的に検討されている（例えば、特許文献６参照）。
【０００７】
また、面発光レーザアレイは、セラミックパッケージのように底面積の大きなフラットパッケージに収容されることが多くなっている（例えば、非特許文献３及び特許文献７参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、面発光レーザアレイをフラットパッケージに収容して使用する場合、特性評価を行なうために該フラットパッケージを測定装置にセットする際や、実使用のために該フラットパッケージをＰＣＢ基板などに実装する際に、該フラットパッケージに外部からの力が作用し、フラットパッケージが変形し、面発光レーザアレイが外力の影響を受けるおそれがあった。
【０００９】
面発光レーザアレイが外力の影響を受けると、射出される複数のレーザ光における偏光比の低下や、偏光方向のバラツキが発生する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、第１の観点からすると、面発光レーザ素子と、該面発光レーザ素子が収容される凹部を有するフラットパッケージと、前記凹部の周囲を取り囲んで、前記フラットパッケージに一端が固着された筒状の中空部材と、を備える面発光レーザモジュールである。
【００１１】
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、本発明の面発光レーザモジュールを有する光源と、前記光源からの光を偏向する光偏向器と、前記光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。
【００１２】
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に応じて変調された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。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の面発光レーザモジュールによれば、外力によるフラットパッケージの変形を抑制することができる。
【００１４】
本発明の光走査装置によれば、被走査面の光走査を精度良く行うことができる。
【００１５】
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ことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラー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（その１）である。
【図３】図１における光走査装置を説明するための図（その２）である。
【図４】図１における光走査装置を説明するための図（その３）である。
【図５】図１における光走査装置を説明するための図（その４）である。
【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザモジュールを説明するための図である。
【図７】図６（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図８】面発光レーザアレイチップを説明するための図である。
【図９】１つの発光部の平面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザアレイチップの基板を説明するための図である。
【図１２】フラットパッケージの平面図である。
【図１３】フラットパッケージの側面図である。
【図１４】図１２のＡ−Ａ断面図である。
【図１５】金属リングを説明するための図である。
【図１６】図１５の側面図である。
【図１７】図１５のＡ−Ａ断面図である。
【図１８】図１７の一部を拡大した図である。
【図１９】ビアホールと内部配線部材を説明するための図である。
【図２０】キャップを説明するための図（その１）である。
【図２１】図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）は、それぞれキャップを説明するための図（その２）である。
【図２２】図２２（Ａ）及び図２２（Ｂ）は、それぞれキャップの取付治具を説明するための図（その１）である。
【図２３】図２３（Ａ）及び図２３（Ｂ）は、それぞれキャップの取付治具を説明するための図（その２）である。
【図２４】複数のサンプルについて、キャップを取り付ける前後の偏光比の測定結果を説明するための図である。
【図２５】複数のサンプルについて、キャップを取り付ける前後の偏光方向の測定結果を説明するための図である。
【図２６】キャップの変形例１を説明するための図である。
【図２７】キャップの変形例２を説明するための図である。
【図２８】キャップの変形例３を説明するための図（その１）である。
【図２９】キャップの変形例３を説明するための図（その２）である。
【図３０】キャップの変形例３を説明するための図（その３）である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図２５に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。
【００１８】
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、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４つのトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。
【００１９】
なお、ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をＸ軸方向、４つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をＺ軸方向として説明する。
【００２０】
通信制御装置２０８０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。
【００２１】
プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログデータをデジタルデータに変換するＡＤ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、通信制御装置２０８０を介して受信した上位装置からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）を光走査装置２０１０に通知する。
【００２２】
感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。
【００２３】
感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。
【００２４】
感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。
【００２５】
感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。
【００２６】
各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転する。
【００２７】
各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。
【００２８】
光走査装置２０１０は、プリンタ制御装置２０９０からの多色の画像情報に基づいて色毎に変調された光束で、対応する帯電された感光体ドラムの表面を走査する。これにより、各感光体ドラムの表面では、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各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像装置の方向に移動する。なお、光走査装置の構成については後述する。
【００２９】
各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。
【００３０】
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。
【００３１】
給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対２０５６に搬送する。該レジストローラ対２０５６は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。カラー画像が転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。
【００３２】
定着装置２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。トナーが定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次積み重ねられる。
【００３３】
各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラム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の表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。
【００３４】
次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。
【００３５】
光走査装置２０１０は、一例として図２〜図５に示されるように、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、４つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ）、４つの開口板（２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ）、４つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、光偏向器２１０４、４つの走査レンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、６枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ｂ、２１０８ｃ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。
【００３６】
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。
【００３７】
光源２２００ａとカップリングレンズ２２０１ａと開口板２２０２ａとシリンドリカルレンズ２２０４ａと走査レンズ２１０５ａと折り返しミラー２１０６ａは、感光体ドラム２０３０ａに潜像を形成するための光学部材である。
【００３８】
光源２２００ｂとカップリングレンズ２２０１ｂと開口板２２０２ｂとシリンドリカルレンズ２２０４ｂと走査レンズ２１０５ｂと折り返しミラー２１０６ｂと折り返しミラー２１０８ｂは、感光体ドラム２０３０ｂに潜像を形成するための光学部材である。
【００３９】
光源２２００ｃとカップリングレンズ２２０１ｃと開口板２２０２ｃとシリンドリカルレンズ２２０４ｃと走査レンズ２１０５ｃと折り返しミラー２１０６ｃと折り返しミラー２１０８ｃは、感光体ドラム２０３０ｃに潜像を形成するための光学部材である。
【００４０】
光源２２００ｄとカップリングレンズ２２０１ｄと開口板２２０２ｄとシリンドリカルレンズ２２０４ｄと走査レンズ２１０５ｄと折り返しミラー２１０６ｄは、感光体ドラム２０３０ｄに潜像を形成するための光学部材である。
【００４１】
各カップリングレンズは、対応する光源から射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
【００４２】
各開口板は、開口部を有し、対応するカップリングレンズを介した光束を整形する。
【００４３】
各シリンドリカルレンズは、対応する開口板の開口部を通過した光束を、光偏向器２１０４の偏向反射面近傍にＹ軸方向に関して結像する。
【００４４】
光偏向器２１０４は、２段構造のポリゴンミラーを有している。各ポリゴンミラーは、４面の偏向反射面を有している。そして、１段目（下段）のポリゴンミラーではシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束がそれぞれ偏向され、２段目（上段）のポリゴンミラーではシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束がそれぞれ偏向されるように配置されている。なお、１段目のポリゴンミラー及び２段目のポリゴンミラーは、互いに位相が略４５°ずれて回転し、書き込み走査は１段目と２段目とで交互に行われる。
【００４５】
光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束は、走査レンズ２１０５ａ、及び折り返しミラー２１０６ａを介して、感光体ドラム２０３０ａに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、光偏向器２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ａの長手方向に移動する。
【００４６】
また、光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束は、走査レンズ２１０５ｂ、及び２枚の折り返しミラー（２１０６ｂ、２１０８ｂ）を介して、感光体ドラム２０３０ｂに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、光偏向器２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｂの長手方向に移動する。
【００４７】
また、光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束は、走査レンズ２１０５ｃ、及び２枚の折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０８ｃ）を介して、感光体ドラム２０３０ｃに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、光偏向器２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｃの長手方向に移動する。
【００４８】
また、光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束は、走査レンズ２１０５ｄ、及び折り返しミラー２１０６ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、光偏向器２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｄの長手方向に移動する。
【００４９】
各感光体ドラムにおける光スポットの移動方向が、「主走査方向」であり、感光体ドラムの回転方向が、「副走査方向」である。
【００５０】
光偏向器２１０４と各感光体ドラム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。
【００５１】
各光源は、一例として図６（Ａ）〜図７に示されるように、面発光レーザモジュール１０を有している。なお、図７は、図６（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００５２】
この面発光レーザモジュール１０は、フラットパッケージ２０、金属リング３０、キャップ４０、及び面発光レーザアレイチップ６０を有している。
【００５３】
ここでは、フラットパッケージ２０の底面に直交する方向をｚ軸方向とし、ｚ軸方向に直交する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軸方向とする。そして、ｘ軸方向が主走査対応方向となり、ｙ軸方向が副走査対応方向となるように設定されている。
【００５４】
面発光レーザアレイチップ６０は、一例として図８に示されるように、２次元的に配列されている４０個の発光部を有している。なお、発光部の数は４０個に限定されるものではない。
【００５５】
４０個の発光部は、全ての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に、発光部間隔が等しく（図８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。
【００５６】
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。
【００５７】
各発光部は、図９及び図１０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９は、１つの発光部の平面図であり、図１０は、図９のＡ−Ａ断面図である。
【００５８】
基板１０１は、表面が鏡面研磨面であり、図１１（Ａ）に示されるように、鏡面研磨面（主面）の法線方向が、結晶方位［１  ０  ０］方向に対して、結晶方位［１  １  １］Ａ方向に向かって１５度（θ＝１５度）傾斜したｎ−ＧａＡｓ単結晶基板である。すなわち、基板１０１はいわゆる傾斜基板である。ここでは、図１１（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。
【００５９】
図１０に戻り、バッファ層１０２は、基板１０１の＋ｚ側の面上に積層され、ｎ−ＧａＡｓからなる層である。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。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。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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
次に、面発光レーザアレイチップ６０の製造方法について簡単に説明する。
【００７０】
（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。
【００７１】
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。
【００７２】
（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。
【００７３】
（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。
【００７４】
（４）フォトマスクを除去する。
【００７５】
（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。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。
【００７６】
（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。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。
【００７７】
（７）レーザ光の射出面となるメサ上部に、いわゆる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、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（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。
【００７８】
（８）ＢＨＦにて保護層１１１をエッチングする。
【００７９】
（９）マスクＭを除去する。そして、第１の小領域に残存している保護層１１１及び第２の小領域に残存している保護層１１１がモードフィルタ１１５となる。このように、モードフィルタ１１５は、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機能を有している。
【００８０】
（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。
【００８１】
（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。このｐ側電極１１３で囲まれた領域が射出領域である。
【００８２】
（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。ここでは、ｎ側電極１１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。
【００８３】
（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。
【００８４】
（１４）チップ毎に切断する。
【００８５】
そして、種々の後工程を経て、面発光レーザアレイチップ６０となる。
【００８６】
この面発光レーザアレイチップ６０では、シングルモード出力が大きく、射出される複数の光束の偏光方向が揃っている。
【００８７】
面発光レーザアレイチップ６０は、４０個の発光部を有しており、端子の数が多いため、面発光レーザアレイチップ６０をいわゆるキャンパッケージに収容するのは、極めて困難である。そこで、面発光レーザアレイチップ６０は、平面実装が可能で、リードとなる電極端子の取り出しが容易なフラットパッケージ２０に収容されている。
【００８８】
フラットパッケージ２０は、一例として、図１２〜図１４に示されるように、マウント部２１、複数のリード端子２２、複数の接続端子２３、金めっき部２４などを有するセラミックパッケージである。なお、図１４は、図１２のＡ−Ａ断面図である。
【００８９】
マウント部２１は、面発光レーザアレイチップ６０が実装される部分であり、フラットパッケージ２０の凹部の底面である。なお、フラットパッケージ２０の凹部は、キャビティ領域とも呼ばれている。
【００９０】
複数のリード端子２２は、マウント部２１からフラットパッケージ２０の外周に向かって放射状に伸びている。
【００９１】
複数の接続端子２３は、面発光レーザモジュールをプリント基板等と接続するための端子であり、キャステレーションとも呼ばれている。複数の接続端子２３は、複数のリード端子２２と個別に電気的に接続されている。
【００９２】
金めっき部２４は、めっき厚が約１μｍである。
【００９３】
金めっき部２４は、無電解めっきよりも緻密で密着性に優れた電気めっきにより形成されている。これにより、キャップ４０内部の気密性をより高めることができる。
【００９４】
ここでは、一例として図１９に示されるように、フラットパッケージ２０内における、金めっき部２４の下にビアホールを設け、内部配線部材と接続している。この内部配線部材の他端は、パッケージ側面まで延伸され露出している。
【００９５】
具体的には、フラットパッケージ２０における金めっき部２４が形成される領域に、タングステンによるめっき電極を形成する。そして、上記ビアホールを形成し、めっき電極と内部配線部材である埋め込みタングステンとを電気的に接続する。
【００９６】
これにより、めっき電極が形成されている領域に、電気めっきにより金めっきを施すことができる。
【００９７】
フラットパッケージ２０の外形は、一辺の長さＣ（図１３参照）が約１４．２ｍｍの正方形である。また、フラットパッケージ２０の厚さＤ（図１３参照）は、約１．８８ｍｍである。
【００９８】
金属リング３０は、一例として、図１５〜図１７に示されるように、金めっき部２４の＋ｚ側に取り付けられている。この金属リング３０は、キャビティ領域を囲むように開口部が形成された略正方形状の金属部材である。
【００９９】
金属リング３０は、フラットパッケージ２０の材料であるセラミックと熱膨張率の近いコバールでできている。金属リング３０の表面には金めっきが施されている。金属リング３０は、銀ロウを用いて金めっき部２４に固着されている。
【０１００】
ここでは、金属リング３０の厚さＥ（図１８参照）は０．５ｍｍである。また、フラットパッケージ２０の最上面と金めっき部２４が形成されている段部との段差は０．２ｍｍである。そこで、金属リング３０は、フラットパッケージ２０の最上面よりも、約０．３ｍｍ突き出た状態となる。なお、金属リング３０の厚さＥは、剛性が確保できる厚さであれば良く、０．３ｍｍから１ｍｍ程度であることが好ましい。
【０１０１】
キャップ４０は、一例として図２０に示されるように、金属で形成されているキャップ本体４１、及び光を透過させるガラス板４２を有している。キャップ本体４１は、図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）に示されるように、ｚ軸方向に延びる立ち上がり部４１ａと、立ち上がり部４１ａの−ｚ側の端部に設けられたフランジ部４１ｂと、立ち上がり部４１ａの＋ｚ側の端部に設けられた傾斜部４１ｃとを有している。ここでは、一例として、図２１（Ａ）における符号Ｈを０．１ｍｍ、符号ｈ１を２．５ｍｍ、符号ｈ２を０．５ｍｍとしている。
【０１０２】
フランジ部４１ｂは、金属リング３０と接続される平坦状の部分である。傾斜部４１ｃは、ガラス板４２が取り付けられる部分である。面発光レーザアレイチップ６０から射出されガラス板４２で反射された光束が面発光レーザアレイチップ６０に戻らないように、ガラス板４２は、ｚ軸方向に直交する面に対して、所定の角度だけ傾斜して傾斜部４１ｃに取り付けられている。ここでは、一例として、傾斜角を約１５°としている。
【０１０３】
ガラス板４２は、キャップ本体４１の内側から、低融点ガラス４３で傾斜部４１ｃに固定されている（図２０参照）。
【０１０４】
また、キャップ本体４１におけるフランジ部４１ｂの長さＦ（図２１（Ｂ）参照）は、金属リング３０の長さＧよりも小さい。更に、フランジ部４１ｂの長さＦと金属リング３０の長さＧの差が、フランジ部４１ｂにおける厚さＨ（図２１（Ａ）参照）の約２倍となるように設定されている。すなわち、次の（１）式の関係が満足されている。
【０１０５】
Ｇ−Ｆ≒２Ｈ  ……（１）
【０１０６】
このような形状で、金属リング３０及びキャップ４０を形成することにより、フラットパッケージ２０上での金属リング３０とキャップ４０との位置合せを容易に行うことができる。
【０１０７】
例えば、図２２（Ａ）〜図２３（Ｂ）に示されるように、４５°の角度の傾斜を有する４つの取付治具７０により、金属リング３０とキャップ４０との位置合せを容易に行うことができる。具体的には、図２２（Ａ）及び図２２（Ｂ）に示されるように、金属リング３０上にキャップ４０を設置し、取付治具７０を４方に配置する。この後、図２３（Ａ）及び図２３（Ｂ）に示されるように、取付治具７０を４方よりキャップ４０に向けて寄せることにより、金属リング３０に対するキャップ４０の相対的な位置合せを容易に行うことができる。すなわち、金属リング３０とキャップ４０のフランジ部４１ｂとの間隔が、４辺において、フランジ部４１ｂの厚さＨと略同じ長さとなるように位置合せをすることができる。なお、図２２（Ｂ）は図２２（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、図２３（Ｂ）は図２３（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【０１０８】
この後、金属リング３０とキャップ本体４１のフランジ部４１ｂとをシーム溶接法により溶接することにより、気密性の高い面発光レーザモジュールを得ることができる。
【０１０９】
このようにして作製された面発光レーザモジュールについて、キャップ４０を取り付ける前の形態における偏光特性の測定結果と、キャップ４０を取り付けた後の偏光特性の測定結果が図２４及び図２５に示されている。なお、各サンプルは、４０個の発光部を有しており、サンプル毎に、平均値（ａｖｅ）と最大値（ｍａｘ）と最小値（ｍｉｎ）が示されている。
【０１１０】
また、その測定の際には、フラットパッケージ２０の上面側を押さえ、下面側を突き上げることでフラットパッケージ２０を固定し、フラットパッケージ２０の上面側を平面の基準面とする装置を用いた。
【０１１１】
この測定装置を用いて測定を行なう場合、下面側からの突き上げの圧力の違いにより、偏光比や偏光方向の変動があり、突き上げの圧力が高いと、面発光レーザアレイチップが外力の影響を受けて、偏光比が低くなり、偏光方向にバラツキを生じることが確認されている。そのため、突き上げの圧力を一定として、測定を行なった。
【０１１２】
図２４に示されるように、キャップ４０を取り付ける前の測定結果では、偏光比は、ほとんどのサンプルで発光部間のバラツキが大きく、最小値（ｍｉｎ）が著しく低くなっていたのに対し、キャップ４０を取り付け後の測定結果では、バラツキ幅が大きく改善され、それに伴って、最小値（ｍｉｎ）や、わずかながら平均値（ａｖｅ）も向上している。
【０１１３】
また、図２５に示されるように、偏光方向の測定結果においても、キャップ４０の取り付け前は、１つのサンプルで発光部間のバラツキ幅が著しく大きくなっていたのに対して、キャップ４０を取り付け後には、そのバラツキ幅が大きかったサンプルのバラツキ幅は大幅に改善され、それ以外のサンプルについては、バラツキ幅が減少またはキャップ４０の取り付け前と同等、という結果となっている。
【０１１４】
すなわち、キャップ４０を取り付けた後では、キャップ４０を取り付ける前に比べて、偏光特性の発光部間のバラツキが大きく改善され、キャップ４０を取り付けることにより、偏光が不安定化される不都合が改善されることが確認された。
【０１１５】
以上説明したように、本実施形態に係る面発光レーザモジュール１０によると、フラットパッケージ２０、金属リング３０、キャップ４０、及び面発光レーザアレイチップ６０を有している。
【０１１６】
金属リング３０は、フラットパッケージ２０に、キャビティ領域を取り囲んで固着されている。
【０１１７】
そして、キャップ４０は、金属で形成されているキャップ本体４１、及び光を透過させるガラス板４２を有している。キャップ本体４１は、キャビティ領域を囲み、ｚ軸方向に延びる立ち上がり部４１ａと、立ち上がり部４１ａの−ｚ側の端部に設けられたフランジ部４１ｂと、立ち上がり部４１ａの＋ｚ側の端部に設けられ、ガラス板４２が取り付けられる傾斜部４１ｃとを有している。傾斜部４１ｃは、キャビティ領域を部分的に覆っている。
【０１１８】
フランジ部４１ｂと金属リング３０は、シーム溶接されている。
【０１１９】
この場合は、測定装置にセットする際や、ＰＣＢ基板などに実装する際に、外力によりフラットパッケージ２０が変形するのを抑制することができる。
【０１２０】
そして、本実施形態に係る光走査装置２０１０によると、各光源が面発光レーザモジュール１０を有しているため、被走査面の光走査を精度良く行うことができる。
【０１２１】
また、本実施形態に係るカラープリンタ２０００によると、光走査装置２０１０を備えているため、その結果として、高品質の画像を形成することができる。
【０１２２】
なお、上記実施形態では、キャップ４０における窓が円形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、図２６に示されるように、キャップ４０における窓が四角形であっても良い。
【０１２３】
また、上記実施形態において、一例として図２７に示されるように、キャップ４０における前記ガラス板４２がなくても良い。この場合に、一例として図２８に示されるように、キャップ本体４１における傾斜部４１ｃがなくても良い。前記ガラス板４２及び傾斜部４１ｃがない場合の面発光レーザモジュール１０の平面図が図２９に示され、側面図が図３０に示されている。
【０１２４】
また、上記実施形態において、キャップ本体４１の立ち上がり部４１ａ及び傾斜部４１ｃの少なくとも一方が樹脂製やセラミック製であっても良い。
【０１２５】
また、上記実施形態では、フランジ部４１ｂと金属リング３０との固着がシーム溶接によってな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。
【０１２６】
また、上記実施形態において、前記フランジ部４１ｂをなくし、立ち上がり部４１ａが金属リング３０と固着されても良い。
【０１２７】
また、上記実施形態では、基板の主面の法線方向が、結晶方位［１  ０  ０］方向に対して、結晶方位［１  １  １］Ａ方向に向かって傾斜し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。要するに、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る基板であれば良い。
【０１２８】
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。
【０１２９】
また、上記面発光レーザモジュールは、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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
また、上記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、単色のプリンタであっても良い。
【０１３２】
また、上記実施形態では、トナー画像を記録紙に転写する画像形成装置について説明したが、これに限定されるものではなく、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。
【０１３３】
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】
【０１３４】
１０…面発光レーザモジュール、２０…フラットパッケージ、３０…金属リング、４０…キャップ、４１…キャップ本体（中空部材）、４１ａ…立ち上がり部、４１ｂ…フランジ部、４１ｃ…傾斜部（延設部）、６０…面発光レーザアレイチップ、７０…取付治具、１０１…基板、１０３…下部半導体ＤＢＲ（下部反射鏡）、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（上部反射鏡）、１１３…ｐ側電極、１１５…モードフィルタ、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２１０４…光偏向器、２１０５ａ〜２１０５ｄ…走査レンズ（走査光学系の一部）、２２００ａ〜２２００ｄ…光源。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３５】
【特許文献１】特許第３６８７２９０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】特許第４３８１０１７号公報
【特許文献５】特開２０１０−３４５０６号公報
【特許文献６】特許第３５６６９０２号公報
【特許文献７】特許第４３６３０１６号公報
【非特許文献】
【０１３６】
【非特許文献１】Ｋ．Ｄ．Ｃｈｏｑｕｅｔｔｅ、Ｋ．Ｌ．Ｌｅａｒ、Ｒ．Ｐ．Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ，Ｊｒ．、Ｋ．Ｍ．Ｇｅｉｂ、「Ｃａｖｉｔｙ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ｏｆ  ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｌｙ  ｏｘｉｄｉｚｅｄ  ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｃａｖｉｔｙ  ｌａｓｅｒｓ」、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．６６、Ｎｏ．２５、ｐｐ．３４１３−３４１５、１９９５
【非特許文献２】Ｋ．Ｄ．Ｃｈｏｑｕｅｔｔｅ、Ｒ．Ｐ．Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ，Ｊｒ．、Ｋ．Ｌ．Ｌｅａｒ、Ｋ．Ｍ．Ｇｅｉｂ、「Ｌｏｗ  ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｖｏｌｔａｇｅ  ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｃａｖｉｔｙ  ｌａｓｅｒｓ  ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｂｙ  ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｏｘｉｄａｔｉｏｎ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｎｏ．２４、Ｖｏｌ．３０、ｐｐ．２０４３−２０４４、１９９４
【非特許文献３】Ｈ．Ｎａｋａｙａｍａ、Ｔ．Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｍ．Ｆｕｎａｄａ、Ｙ．Ｏｈａｓｈｉ、Ｍ．Ｋａｔｏ、「７８０ｎｍ  ＶＣＳＥＬｓ  ｆｏｒ  Ｈｏｍｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ  ａｎｄ  Ｐｒｉｎｔｅｒｓ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、５４ｔｈ、Ｖｏｌ．２、Ｊｕｎｅ、２００４、ｐｐ．１３７１−１３７５
【図１】
2013016617.tif 000003
【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】
2013016617.tif 000012
【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】
2013016617.tif 000018
【図１７】
2013016617.tif 000019
【図１８】
2013016617.tif 000020
【図１９】
2013016617.tif 000021
【図２０】
2013016617.tif 000022
【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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