(57)【要約】【課題】複数の発光部を並べたときにも互いのレーザー光の干渉を抑える面発光レーザーアレイの提供。【解決手段】光を発振する活性層１と、活性層１を挟んで設けられた共振器スペーサー層２ａ、２ｂと、それぞれの共振器スペーサー層２ａ、２ｂを活性層１の反対側から挟んで設けられた一対の反射層３ａ、３ｂと、を備える発光部５１を平面状に複数並べられ、発光部５１は、一対の反射層３ａ、３ｂのうち、光が出射される側に配置された反射層３ａに、複数の層４ａ、４ｂで形成された偏光制御手段２０を有し、偏光制御手段２０は、隣り合う発光部５１から出射される光束の偏光方向が互いに異なるように偏光することを特徴とする面発光レーザーアレイ５０。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発振する活性層と、
前記活性層を挟んで設けられた共振器スペーサー層と、
それぞれの前記共振器スペーサー層を前記活性層の反対側から挟んで設けられた一対の反射層と、を備える発光部を平面状に複数並べられ、
前記発光部は、一対の前記反射層のうち、前記光が出射される側に配置された反射層に、複数の層で形成された偏光制御手段を有し、
前記偏光制御手段は、隣り合う前記発光部から出射される光束の偏光方向が互いに異なるように偏光することを特徴とする面発光レーザーアレイ。
【請求項２】
請求項１に記載の面発光レーザーアレイにおいて、
前記発光部は、当該発光部から出射される光束と、隣り合う他の複数の発光部のうち最も近接した発光部から出射される光束との偏光方向の差が最も大きくなるように前記偏光制御手段を用いて偏光を制御することを特徴とする面発光レーザーアレイ。
【請求項３】
請求項２に記載の面発光レーザーアレイにおいて、
前記偏光方向の差が９０°であることを特徴とする面発光レーザーアレイ。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つに記載の面発光レーザーアレイにおいて、
前記偏光制御手段は、前記偏光方向に交わるように周期的に配列された微細周期構造部を有し、
当該微細周期構造部は、所定の屈折率を有する低屈折率部と前記低屈折率部よりも高い屈折率を有する高屈折率部とが前記光の光軸方向に沿って交互に積層された積層構造を有することを特徴とする面発光レーザーアレイ。
【請求項５】
請求項４に記載の面発光レーザーアレイにおいて、
前記微細周期構造部の配列された方向を、当該発光部から出射される光束の偏光方向と、隣り合う他の複数の発光部のうち最も近接した発光部から出射される光束の偏光方向との差が最も大きくなるように定められたことを特徴とする面発光レーザーアレイ。
【請求項６】
請求項４または５に記載の面発光レーザーアレイにおいて、
前記積層構造は、前記偏光方向を有する光に対しては低屈折率部及び高屈折率部の何れの光学的厚さも当該光の波長の１／４の長さと等しくなるように形成され、
前記偏光方向と直交する第２偏光方向を有する光に対しては、低屈折率部及び高屈折部の何れの光学的厚さも当該光の波長の１／４よりも小さく、
第２偏光方向の光に対する高屈折率部の換算屈折率と、低屈折率部との換算屈折率と、の差が、前記偏光方向の光に対する高屈折率部の換算屈折率と、低屈折率部の換算屈折率と、の差よりも小さいことを特徴とする面発光レーザーアレイ。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１つに記載の面発光レーザーアレイと、
前記光束を偏向する偏向器と、
前記偏向器によって偏向された前記光束を被走査面上に集光するための走査光学系と、を有する光走査装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光走査装置と、
前記被走査面を形成する少なくとも１つの像担持体と、を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザーアレイ、光走査装置及び該光走査装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置等で画像を形成するため、画像形成装置内に用いる光走査装置として、光源に垂直共振器型の面発光レーザーを用いた構成が知られている。
このような面発光レーザーにおいては、高精細化と高速化を求めるために、レーザーを出射する発光部を複数平面状に並べて面発光レーザーアレイとしたマルチビーム方式が知られている。（例えば特許文献１〜４等参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このように複数の発光部を並べた面発光レーザーアレイを用いた構成では、個々の発光部から照射されるレーザー光束が互いに干渉して、感光体上で強度ムラを生じさせてしまうおそれがある。
【０００４】
本発明は、複数の発光部を並べたときにも互いのレーザー光の干渉を抑える面発光レーザーアレイの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するため、本発明の面発光レーザーアレイにおいては、光を発振する活性層と、前記活性層を挟んで設けられた共振器スペーサー層と、それぞれの前記共振器スペーサー層を前記活性層の反対側から挟んで設けられた一対の反射層と、を備える発光部を平面状に複数並べられ、前記発光部は、一対の前記反射層のうち、前記光が出射される側に配置された反射層に、複数の層で形成された偏光制御手段を有し、前記偏光制御手段は、隣り合う前記発光部から出射される光束の偏光方向が互いに異なるように偏光する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、複数の発光部を並べたときにも互いのレーザー光の干渉を抑える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の実施形態の全体構成の一例を示す図である。
【図２】本発明にかかる光走査装置の実施形態の構成の一例を示す斜視図である。
【図３】図２に示された面発光レーザーアレイの構成の一例を示す平面図である。
【図４】図３に示された発光部の構成の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態における発光部の形成方法を示す構成の一例を示す図である。
【図６】本発明の微細周期構造部の構成の一例を示す図である。
【図７】微細周期構造の従来例を示す図である。
【図８】面発光レーザーアレイの構成の従来例を示す図である。
【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説明する。図１には、本発明にかかる画像形成装置の実施形態の一例としての、モノクロ画像を形成する画像形成装置１００の概略構成が示されている。
【０００９】
図１に示すように、画像形成装置１００は、潜像担持体たるドラム状の感光体１０と、潜像を形成された感光体１０にトナーを転写してトナー像を形成する現像手段たる現像部１０４と、記録媒体としての用紙Ｐを供給する給紙部１０３と、を有している。
画像形成装置１００は、画像形成装置１００の外部に接続された上位装置３００からの画像情報に基づいて感光体１０の表面上に潜像を形成する露光手段としての光書込みユニットたる光走査装置５を有している。
画像形成装置１００はまた、用紙Ｐを搬送し、感光体１０に担持されているトナー像を、感光体１０と転写ローラ１１とのニップ部である転写位置１０５でその用紙Ｐに転写する転写手段である転写搬送部１０７を有している。
画像形成装置１００はまた、転写後の感光体１０から残トナーを取り除くためのクリーニング装置１４０を有している。
【００１０】
画像形成装置１００はまた、給紙部１０３から供給された用紙Ｐを所定のタイミングで転写位置１０５に送り出すレジストローラ対１５１を有している。
画像形成装置１００はまた、転写位置１０５を通過してトナー像を担持し、転写搬送部１０７によって搬送されてきた用紙Ｐにそのトナー像を定着する定着ユニット１０８を有している。
画像形成装置１００はまた、定着ユニット１０８を通過してトナー像を定着された用紙Ｐを外部に排出する排紙部１０９を有している。
画像形成装置１００はまた、ＣＰＵ並びに不揮発性メモリおよび揮発性メモリを搭載した、上記各部の動作を制御する制御手段としての制御部９３を有している。
【００１１】
感光体１０は、像担持体たる円柱状の回転体であり、表面をなす感光層１０ａを有している。感光層１０ａは、光走査装置５が射出するそれぞれの走査光の被走査面である。感光体１０は、矢印で示すａ方向に回転するように支持されている。
【００１２】
給紙部１０３は、用紙Ｐを供給する手差し給紙手段としての手差給紙部１０３３と、手差給紙部１０３３に配置された用紙Ｐをレジストローラ対１５１に向けて搬送するための給送ローラ１０３２と、を有している。
【００１３】
光走査装置５は、後述するように、射出した走査光によって感光層１０ａに静電潜像を形成する。
なお、本実施形態では、光走査装置５は、画像形成装置１００がモノクロ画像を形成するために、画像形成装置１００に１つ備えられている。
画像形成装置１００がカラー画像を形成可能なタイプの場合には、画像形成装置１００は、光走査装置５としてイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックそれぞれ各色のトナーに対応する潜像を形成する独立した複数の光書込み装置を備える。
【００１４】
現像部１０４は、現像剤担持体たる現像ローラ１２１を有している。
現像部１０４は、現像ローラ１２１を用いて、内部に格納されたトナーを感光層１０ａに形成された静電潜像に付着させることで、潜像を可視像化したトナー像を形成する。
【００１５】
転写ローラ１１は、転写位置１０５において、感光体１０と対向して配置され、感光層１０ａ上に形成されたトナー像を用紙Ｐ上へと転写する。
【００１６】
定着ユニット１０８は、熱源を内部に有する加熱ローラ１０８１と、加熱ローラ１０８１と圧接する圧接部である定着部としての定着ニップを形成する加圧ローラ１０８２と、を有している。
定着ユニット１０８は、トナー像を担持した用紙Ｐを定着ニップに通すことで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を用紙Ｐの表面に定着する。
加熱ローラ１０８１は、アルミニウム製の円筒ローラと、円筒外周に形成されたシリコーンゴム層と、円筒内部に配設された発熱器としてのハロゲンヒータとを有している。
【００１７】
排紙部１０９は、対向して配設された１対の排紙ローラ１０９１と、排紙ローラ１０９１によって排紙された用紙Ｐを保持する排紙トレイ１０９２と、を有している。
【００１８】
制御部９３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メインメモリ（ＭＥＭ−Ｐ）、ノースブリッジ（ＮＢ）、サウスブリッジ（ＳＢ）を有している。
制御部９３はまた、ＡＧＰ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｏｒｔ）バス、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ローカルメモリ（ＭＥＭ−Ｃ）を有している。
制御部９３はまた、ＨＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＰＣＩバス、ネットワークＩ／Ｆを有している。
【００１９】
ＣＰＵは、メインメモリに記憶されたプログラムに従って、データを加工・演算したり、上述した各部の動作を制御したりするものである。メインメモリは制御部９３の記憶領域としてはたらき、制御部９３の各機能を実現させるプログラムやデータを記憶する。
【００２０】
ローカルメモリ（ＭＥＭ−Ｃ）は、コピー用画像バッファ及び符号バッファとして用いる。ＨＤは、画像データの蓄積、印刷時に用いるフォントデータの蓄積、フォームの蓄積を行うためのストレージである。ＨＤＤは、ＣＰＵの制御にしたがってＨＤに対するデータの読み出し又は書き込みを制御する。ネットワークＩ／Ｆは、通信ネットワークを介して情報処理装置等の外部機器と情報を送受信する。
【００２１】
制御部９３は、通信ネットワークなどを介した例えばパソコン等の上位装置３００との双方向の通信を制御するための通信制御手段として動作する。
制御部９３はまた、上位装置３００からの画像データを光走査装置５に送る画像データ処理手段としても動作する。
【００２２】
光走査装置５は、図２に示すように、走査光である光束Ｌたるレーザー光の光源である面発光レーザーアレイたる光源ユニット５０と、光源ユニット５０から入射した光束Ｌを略並行にするカップリングレンズ６０と、を有している。
光走査装置５は、カップリングレンズ６０よりも光束Ｌの進行方向の下流側に配置された開口板６１と、シリンドリカルレンズ６２と、を有している。
光走査装置５は、回転によって入射した光束Ｌを偏向する偏向器たるポリゴンミラー６４と、偏向された走査光の主走査方向への等角度運動を等速直線運動へと変える走査レンズたるｆθレンズ６５と、を有している。
光走査装置５は、ｆθレンズ６５を介した光束Ｌの光路上に配置されたトロイダルレンズ６６と、光束Ｌを反射によって所定の位置へ誘導するための２つのミラー６３、６７と、を有している。
光走査装置５はまた、走査光の一部を同期用走査光として受光して画像の書き始め位置を決定するための同期検知手段６８を有している。
【００２３】
開口板６１は、開口部を有し、カップリングレンズ６０を透過した平行な光束Ｌのビーム径を規定する。
【００２４】
シリンドリカルレンズ６２は、開口板６１の開口部を通過した光束Ｌを、ミラー６３を介してポリゴンミラー６４の偏向反射面近傍に集光する。
【００２５】
ポリゴンミラー６４は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面には６面の偏向反射面が形成されている。ポリゴンミラー６４は、駆動源によって、矢印ｂで示す方向に一定の角速度で回転されている。
【００２６】
図３は、光源ユニット５０の拡大図である。なお、図３において、光源ユニット５０から出射されるレーザー光たる光束Ｌの光軸をＺ方向、主走査方向に対応する方向をＹ方向、副走査方向に対応する方向をＸ方向とした。同様に、図４、６〜８に関してもＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を記載している。
光源ユニット５０は、平面状に複数並べられたレーザー光の発光源たる発光部５１と、発光部５１を取り囲むように設けられた上部電極５４と、複数の発光部５１のそれぞれに対応する画像情報を入力するための回路素子であるパッド５２と、を有している。
光源ユニット５０はまた、パッド５２と電極５４とを接続するための配線５３と、発光部５１の内部に備えられ、光束Ｌの偏光方向を制御するための偏光制御手段２０と、を有している。
【００２７】
それぞれの隣り合う発光部５１は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、それぞれのタイプに応じて発光部５１から出射される光束Ｌの偏光方向が互いに異なるように配置されている。具体的にはＡタイプの発光部５１Ａを基準として、隣接する複数の発光部５１Ｂ〜５１Ｄのうち、最も近いＢタイプの発光部５１Ｂとは９０°偏光方向が異なるように配置されている。
以下同様に、次に近いＣタイプの発光部５１Ｃとは６０°、最も遠いＤタイプの発光部５１Ｄとは３０°、それぞれから射出される光束Ｌの偏光方向が異なるように配置されている。
偏光制御手段２０は、図３の各発光部５１中に線で示された方向に、光束Ｌの偏光方向を制御する。偏光制御手段２０がどのように偏光方向を制御しているかについては、後に詳しく述べる。
なお、便宜上、発光部５１をそれぞれが発する光束Ｌの偏光方向によって、Ａ〜Ｄのタイプ分けをしているが、互いに隣り合う発光部５１から出射される光束Ｌの偏光方向が重なりあわなければ、かかる構成に限定されるものではない。
【００２８】
発光部５１は、４つのタイプの発光部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄを問わず、同時に点灯されて、光走査に用いる走査光として機能する。
なお、４つの発光部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄをそれぞれ交互に点灯させるとしてもよい。
また、以下では４つの発光部のうち、光束Ｌの偏光方向がＸ方向である発光部についてのみ主に説明するが、光束Ｌの偏光方向は、Ｘ方向に限定されるものではない。
【００２９】
このような光走査装置５によって感光層１０ａ上に潜像を形成する方法について説明する。
光源ユニット５０から出射された光束Ｌは、まずカップリングレンズ６０によって光束Ｌの進行方向に平行な光束となった後、開口板６１によってビーム径を規定される。
その後シリンドリカルレンズ６２によってポリゴンミラー６４の偏向反射面近傍に集光された光束Ｌは、ポリゴンミラー６４の回転により一定の角速度で偏向されて走査光として出射される。
【００３０】
ｆθレンズ６５は、ポリゴンミラー６４からの光束Ｌの入射角に比例した像高をもち、ポリゴンミラー６４により一定の角速度で偏向される走査光の像面を、主走査方向すなわち図２におけるｃ方向に関して等速移動させる。
【００３１】
トロイダルレンズ６６は、ｆθレンズ６５からの走査光をミラー６７を介して、感光層１０ａ上に結像する。
【００３２】
トロイダルレンズ６６を介した光束Ｌは、感光層１０ａに照射され、光スポットが形成される。光スポットは、ポリゴンミラー６４の回転に伴って感光層１０ａ上をｃ方向に移動する。すなわち、感光層１０ａ上を等速に走査する。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１０のａ方向の回転による光スポットの移動方向が「副走査方向」である。
【００３３】
ポリゴンミラー６４と感光体１０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系６９とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系６９は、ｆθレンズ６５とトロイダルレンズ６６とミラー６７とを有している。なお、ｆθレンズ６５とトロイダルレンズ６６との間の光路上、及びトロイダルレンズ６６と感光体１０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よい。
【００３４】
同期検知手段６８は、ミラー６７によって反射された光束を受光することで、光スポットの副走査方向への移動と、ポリゴンミラー６４の回転とを同期するための同期検知手段である。
【００３５】
さて、このような画像形成装置１００を用いて画像を形成する方法について述べる。
画像形成を行うときには、画像形成装置１００に接続した上位装置３００において画像形成を行う画像データを選択、入力等したうえで画像形成開始の操作を行う。
【００３６】
上位装置３００から入力されたＲＧＢ画像情報に基づいて、画像データ処理手段として機能する制御部９３によって、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を表現するためのトナーパターンが生成される。
【００３７】
これらのトナーパターンを用いて、現像部１０４においてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成が行われる。感光体１０と、現像部１０４と、光走査装置５とが作動して、感光層１０ａ上においてトナー像が形成される。
具体的には、感光体１０が帯電装置によって一様に帯電される。その後、既に述べたように光走査装置５により、ＲＧＢ画像情報に基づいて感光層１０ａが走査・露光されて、感光層１０ａ上に潜像が形成される。
感光層１０ａ上に形成された潜像は、現像部１０４の現像ローラ１２１上に担持された各色のトナーによって現像されてトナー像として可視像化される。
【００３８】
感光層１０ａ上のトナー像は、転写位置１０５において用紙Ｐに転写される。このとき転写ローラ１１は、トナーの正規の帯電極性である負極性とは逆の正極性の電圧が印加されるようになっており、負極性に帯電したトナーを引き付けることで、用紙Ｐ上にトナー像が転写される。
転写終了後の感光体１０は、クリーニング装置１４０によってその表面がクリーニングされ、次の画像形成に備えられる。現像部１０４内のトナータンクに充填されているトナーは、必要性に応じて搬送経路を通じて現像部１０４外部に設けられたトナーボトルから現像部１０４に所定量補給される。
【００３９】
レジストローラ対１５１によって転写ローラ１１と感光体１０との間に搬送されてきた用紙Ｐは、スタートボタンの押下により、給紙部１０３の有する給送ローラ１０３２の回転によって対応する手差給紙部１０３３から繰り出されてフィードされたものである。用紙Ｐはレジストローラ対１５１によって、センサによる検出信号に基づき、感光層１０ａ上のトナー像の先端部が転写ローラ１１に対向するタイミングで送り出されたものである。かかるフィード動作は、上述の原稿読取動作と略同時に開始される。
【００４０】
用紙Ｐは、すべての色のトナー像を転写され、担持すると、定着ユニット１０８に進入する。用紙Ｐが定着ベルト１０８１と加圧ローラ１０８２との間の定着ニップを通過する際、熱と圧力との作用により、担持したトナー像が定着され、用紙Ｐ上に良好なカラー画像が形成される。定着ユニット１０８を通過した定着済みの用紙Ｐは、排紙ローラ１０９１を経て排紙トレイ１０９２上にスタックされる。
【００４１】
さて、光走査装置５において、より精度良く潜像を形成、あるいは露光するためには、感光層１０ａ上の照射領域において、光束Ｌの強度は一様であることが望ましい。
しかしながら、特に光源ユニット５０に面発光レーザーを用いた場合には、従来例として図８に示すように、偏光方向が全く同様のレーザー素子たる発光部を並べるのみでは、隣り合う発光部５１から発せられた光束Ｌ同士が干渉してしまう懸念がある。
【００４２】
このような問題を解決するために、隣り合う発光部５１の偏光の方向を互いに重ならないように変える方法が考えられる。特に、本実施形態では、以下に述べるような構成により、複数の発光部を並べたときにも互いのレーザー光の干渉を抑える面発光レーザーアレイを発光部５１として用いる。
【００４３】
図４は、図３に示した発光部５１のうちの１つである、発光部５１Ａを模式的に抜き出し、出射される光束Ｌの光軸に沿った断面すなわちＹＺ断面で切断した断面図を示している。
本実施の形態における光源ユニット５０は、複数（ここでは２１個）の発光部５１が同一基板上に配置されている。複数の発光部５１は、すべての発光部５１をＸ軸方向に伸びる仮想線上に正射影したときに等間隔ｄ２となるように配置されている。このようにして、２１個の発光部５１は２次元的に配列されている。尚、本件では、「発光部間隔」とは２つの発光部５１の中心間距離を意味する。また、図４では発光部５１の数が２１個であるものを示しているが、発光部５１の個数は、複数であればよく、例えば、発光部５１が４０個のものであってもよい。
【００４４】
また、光源ユニット５０では、それぞれの発光部５１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５１の間隔ｄ１が等間隔である。従って、点灯のタイミングを調整することにより、感光層１０ａ上において副走査方向に等間隔で発光部５１が並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。
【００４５】
上記の間隔ｄ２を２．６５μｍ、光走査装置５の走査光学系６９の倍率を２倍とすれば、４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）の高密度書込みがなされる。もちろん、主走査対応方向の発光部数を増加したり、副走査対応方向のピッチｄ１を狭くして間隔ｄ２を更に小さくした構成の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することが可能であり、より高品質の印刷が可能となる。なお、ｃ方向の書き込み間隔は、発光部５１の点灯のタイミングで容易に制御可能である。
【００４６】
なお、２次元的に面発光レーザが配列された面発光レーザアレイたる光源ユニット５０に代えて、発光部５１となる本実施の形態における面発光レーザを１次元配列した面発光レーザアレイを光源ユニット５０として用いてもよい。
【００４７】
発光部５１は、光を発振する活性層１と、活性層１を挟んで両側に設けられた共振器スペーサー層２ａ、２ｂと、を有している。
発光部５１は、それぞれの共振器スペーサー層２ａ、２ｂを活性層１の反対側から挟んで設けられた一対の反射層たる上部ＤＢＲ層３ａと下部ＤＢＲ層３ｂと、を有している。
特に活性層１のＺ方向側すなわち上側に配置された反射層を上部ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層３ａとし、活性層１の−Ｚ方向側すなわち下側に配置された反射層を下部ＤＢＲ層３ｂとする。
発光部５１は、下部ＤＢＲ層３ｂの下に配置された下部電極５６と、共振器スペーサー層２ａと上部ＤＢＲ層３ａとの間に配置され、上部電極５４と下部電極５６との間の電流の移動を制限する電流狭窄層５５と、を有している。
【００４８】
発光部５１は、半導体レーザーの基板となるＧａＡｓ基板９と、ＧａＡｓ基板９と下部ＤＢＲ層３ｂとの間に形成された緩衝部たるバッファ層８と、上部ＤＢＲ層３ａの上面に形成されたコンタクト層７と、保護層５７と、を有している。
【００４９】
発光部５１は、ＧａＡｓ基板９の上に、バッファ層８、下部ＤＢＲ層３ｂ、共振器スペーサー層２ｂ、活性層１、共振器スペーサ層２ａ、電流狭窄層５５、上部ＤＢＲ層３ａ、コンタクト層７が積層形成されている。
このように形成された、共振器スペーサー層２ｂの一部と、活性層１と、共振器スペーサー層２ａと、電流狭窄層５５と、上部ＤＢＲ層３ａと、コンタクト層７と、は、ドライエッチング等により、下部ＤＢＲ層３ｂよりも幅の狭いメサ型に形成されている。
これらメサの側面等を保護するために保護層５７が形成されている。上部電極５４は、保護層５７の上に形成されており、コンタクト層７と接触している。
【００５０】
上部ＤＢＲ層３ａは、Ｚ方向に沿って屈折率ｎ１の材料により形成された低屈折率部たる低屈折率層４ａと、屈折率ｎ２の材料により形成された高屈折率部たる高屈折率層４ｂと、が交互に層状に重ね合わされて形成される積層構造４を有している。
【００５１】
偏光制御手段２０は、上部ＤＢＲ層３ａを含んで形成されており、図４において一点鎖線で囲まれた領域に形成される。
偏光制御手段２０は、Ｙ方向に沿って空隙部６ａが一定間隔毎に形成された微細周期構造部６を有している。
微細周期構造部６を構成する上部ＤＢＲ層３ａは、既に述べたように積層構造４を有している。
したがって、微細周期構造部６は、Ｚ方向に沿って層状の積層構造４を有し、Ｙ方向に沿って平板状の積層構造４が複数、一定の間隔を保って並べられた構造である。
【００５２】
本実施形態では、低屈折率層４ａとして厚さ７２．２ｎｍのＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ（Ａｌ０．９：Ｇａ０．１）の板状層を用いている。また、高屈折率層４ｂには厚さ６４．１ｎｍのＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ（Ａｌ０．３：Ｇａ０．７）の板状層を用いている。
積層構造４は、かかる低屈折率層４ａと高屈折率層４ｂを交互に４０層積層することで形成されている。
【００５３】
電流狭窄層５５には、周辺部分より酸化することにより選択酸化領域５５ａが形成されており、選択酸化されていない中央部分の領域において電流狭窄領域５５ｂが形成される。
【００５４】
このような構造の発光部５１においては、上部電極５４及び下部電極５６に電圧をかけることにより活性層１において発光した光が、反射層たる下部ＤＢＲ層３ｂと上部ＤＢＲ層３ａとの間で反射して波長λの光が共振する。
下部ＤＢＲ層３ｂ及び上部ＤＢＲ層３ａにおいては、高屈折率層４ｂと、低屈折率層４ａとが交互に重ね合わされているので、高屈折率層４ｂと低屈折率層４ａとの屈折率差によって波長λの光が反射される。反射を繰り返すことで共振した波長λの光は、Ｚ方向に向けて、コンタクト層７を透過して発光部５１の上面に略垂直方向に光束Ｌが出射される。
【００５５】
このような発光部５１を形成する方法について述べる。
最初に、図５（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などにより、ＧａＡｓ基板９上に、バッファ層８、下部ＤＢＲ層３ｂ、下部スペーサー層２ｂ、活性層１、上部スペーサー層２ａ、電流狭窄層５５、上部ＤＢＲ層３ａ、コンタクト層７を結晶成長させる。
次に、図５（ｂ）に示すように、フォトリソ工程により形成した正方形のレジストパターンをマスクにして、ドライエッチング法により、下部スペーサー層２ｂの途中までエッチングし、四角柱状の基板をメサ形状に成型する。
成型された基板は、図５（ｃ）に示すように、水蒸気中で熱処理され、電流狭窄層５５をメサ形状の周囲から酸化され、選択酸化領域５５ａが形成されるとともに、中心部に酸化されていない電流狭窄領域５５ｂが形成される。
【００５６】
メサ形状の部分についてさらに、図５（ｄ）に示すようにＥＢ描画法またはインプリント法により、樹脂で３００ｎｍ周期のライン＆スペースパターンを形成する。
このとき、図３において説明したように、Ａパターンの発光部５１ＡとＢパターンの発光部５１Ｂとでは、ライン＆スペースパターンを９０°変えて形成する。
かかる樹脂による描画をマスクとして、ドライエッチング法によって微細周期構造部６を形成する。
【００５７】
具体的には、樹脂で覆われた部分であるライン形成部は、ドライエッチングによる削り速度が遅いので、積層構造４が残る。一方、ライン形成部の間に出来たスペース部については、ドライエッチングによって積層構造４が−Ｚ方向へ掘り下げられることで、空隙部６ａが形成される。
かかる描画工程により、積層構造４に重なる領域に空隙部６ａが形成されることで、微細周期構造部６が形成されている。
【００５８】
保護層５７を形成するために、ＳｉＮ膜をＣＶＤ法などにより基板上の全面に成膜した後、ウェットエッチングにより基板上部中央付近のＳｉＮ膜のみを除去することで、図５（ｅ）に示すように窓を形成する。
【００５９】
図５（ｆ）に示すように、電極パターンを形成し、電極材料を蒸着した後、リフトオフを行い、上部電極５４を形成する。最後に、ＧａＡｓ基板９の裏面側すなわちメサ形状を形成した面とは反対側の面をを研磨して、蒸着により下部電極５６を形成する。
【００６０】
このような工程により、発光部５１を作成することができる。なお、図５では、１つの発光部５１についてのみ示したが、その他の場所においても同時に、異なるタイプの、あるいは同一のタイプの発光部５１が形成されている。
【００６１】
偏光制御手段２０に含まれる微細周期構造部６と積層構造４とは、透過する光を複屈折により偏光することで、隣り合う発光部５１から出射される光束Ｌの偏光方向が互いに異なるように偏光する。
微細周期構造部６と積層構造４とによって生じる複屈折について説明する。
【００６２】
微細周期構造部６は、図６に示すように、屈折率ｎ１の材料と屈折率ｎ２の材料とがＺ方向に層状に組み合わせられた幅ｗ１の平板部材を、間隔ｗ２だけ空けてＹ方向に配置した周期的構造のものである。言い換えると、微細周期構造部６は、厚さｗ２の空隙部６ａと積層構造４とが、Ｙ方向に沿って交互に並べられた構造のものである。従って、微細周期構造部６は、周期（ｗ１＋ｗ２）毎に積層構造４が並べられた構造であるともいえる。
この空隙部６ａは、ここでは空隙であり、空気等が存在しているため、空隙部６ａの屈折率ｎ3は空気等の屈折率となる。なお、空隙部６ａは、屈折率ｎ3’を持つ材料により埋められているとしてもよい。ただし、低屈折層４ａの屈折率ｎ１よりも小さいことが望ましい。
【００６３】
ここで、本来複屈折特性を有しない材料により形成されたものであっても、微細周期構造部６の周期（ｗ１＋ｗ２）が光の波長λよりも十分小さい（ｗ１＋ｗ２＜λ/2）ときには、複屈折特性を示すことが知られている。
【００６４】
説明を簡単にするために、図７に示すように、屈折率ｎ４を持つ単一の板状部材１５５のみで形成された微細周期構造の従来例について考える。偏光方向が平板に平行な光の屈折率ｎ//及び垂直な光の屈折率ｎ⊥は、数式１及び数式２に示される式で表すことができる。
【００６５】
【数１】
2016207866.tif 000003
【００６６】
【数２】
2016207866.tif 000004
【００６７】
なお、ｔはここでは数式３から明らかなように、微細周期構造のＹ方向に沿ったデューティ比に相当する値である。また、ここでは微細周期構造を形成する屈折率ｎ４を持つ板状部材１５５の間には屈折率ｎ３の空気が存在するとした。
【００６８】
【数３】
2016207866.tif 000005
【００６９】
このように、偏光方向が平板に平行な光の屈折率ｎ//と垂直な光の屈折率ｎ⊥とが異なる。
板状部材１５５の屈折率ｎ４は、偏光方向が板状部材１５５と平行な光に対して、かかる微細周期構造が反射層として機能し、偏光方向が板状部材１５５と直交する光を透過するように、選択される。このように、微細周期構造によって特定の偏光方向の光のみを取り出すことができる。
【００７０】
さらに、本実施形態では、図６に示したように、微細周期構造部６が積層構造４を有している。
従って、低屈折率層４ａと、低屈折層４ａに隣接する空隙部６ａとに対応する領域Ｌ１における換算屈折率ｎＬ１は、数式４、数式５で表される。
【００７１】
【数４】
2016207866.tif 000006
【００７２】
【数５】
2016207866.tif 000007
【００７３】
同様に、高屈折率層４ｂについても、同様に高屈折率層４ａに隣接する空隙部６ａとに対応する領域Ｌ２における換算屈折率ｎＬ２を表すことができるが、数式４、数式５におけるｎ１をｎ２とするだけなので数式の紹介は省略する。
【００７４】
本実施形態では、既に述べたように、低屈折率層４ａに厚さ７２．２ｎｍのＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ（Ａｌ０．９：Ｇａ０．１）、高屈折率層４ｂに厚さ６４．１ｎｍのＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ（Ａｌ０．３：Ｇａ０．７）をそれぞれ用いている。
また、空隙部６ａの厚さｗ２＝７５ｎｍ、積層構造４のＹ方向の長さｗ１＝２２５ｎｍとし、発振される光束Ｌの波長λ＝７８０ｎｍとする。
【００７５】
従って、数式４に基づいて計算される、ＸＺ平面に平行な偏光方向を持つ光に対する換算屈折率ｎＬ１//は、２．７０、ＸＺ平面に直交する第２偏光方向を持つ光に対する換算屈折率ｎＬ１⊥は、１．７４となる。
同様に、高屈折率層４ｂにおいて、ＸＺ平面に平行な偏光方向を持つ光に対する換算屈折率ｎＬ２//は、３．０７、ＸＺ平面に直交する第２偏光方向を持つ光に対する換算屈折率ｎＬ２⊥は、１．７９となる。
このとき、低屈折率層４ａの屈折率を加味した厚さである光学的厚さ、すなわち光学膜厚ｄ４ａ’は、ｄ４ａ’≒１９５となって波長λの１／４と略等しい。
同様に、高屈折率層４ｂの屈折率を加味した厚さである光学的厚さ、すなわち光学膜厚ｄ４ｂ’は、ｄ４ｂ’≒１９５となって波長λの１／４と略等しい。
【００７６】
従って、ＸＺ平面と平行な偏光方向を持つ光に対しては、光学的な厚さが、発振される光束Ｌの波長λ／４の奇数倍の層により覆われていることになるので、かかる偏光方向を持つ光に対して、微細周期構造部６は反射層として機能する。
さらに、低屈折率層４ａと高屈折率層４ｂとの換算屈折率差が比較的大きいので、表面反射率が増大して、反射層としてより効率よく機能する。
【００７７】
一方、第２偏光方向を持つ光に対しては、光学膜厚ｄ４ａ’、ｄ４ｂ’は何れも光束Ｌの波長λの１／６より小さくなる。
【００７８】
従って、第２偏光方向を持つ光に対しては、光学的な厚さが、光束Ｌの波長λ／４の非整数倍の層により覆われていることになるので、かかる偏光方向を持つ光に対しては、微細周期構造部６は反射層として機能しない。
【００７９】
さらにまた、第２偏光方向を持つ光に対する換算屈折率の差｜ｎＬ１⊥−ｎＬ２⊥｜は、ＸＺ平面に平行な偏光方向を持つ光に対する換算屈折率の差｜ｎＬ１//−ｎＬ２//｜よりも小さい。
従って、第２偏光方向を持つ光に対しては、低屈折率層４ａと高屈折率層４ｂとの何れも、光学的厚さが十分薄く、また、低屈折率層４ａと高屈折率層４ｂとの屈折率差が小さいので表面反射率も小さくなるために、反射層として機能しない。
【００８０】
以上述べたように、発光部５１において、レーザー光として射出される光束Ｌの偏光方向は、微細周期構造部６において空隙部６ａが形成されるＸＺ平面に平行な方向である。
言い換えると、微細周期構造部６は、光束Ｌの偏光方向に交わるＹ方向に沿って周期的に配列されている。
このように、微細周期構造部６の形成される方向によって、光束Ｌの偏光方向を制御可能であるので、本実施形態の発光部５１は、それぞれから射出される光束Ｌが互いに干渉しないように、偏光方向を制御する。
【００８１】
発光部５１は、光を発振する活性層１と、活性層１を挟んで設けられた共振器スペーサー層２ａ、２ｂと、それぞれの共振器スペーサー層２ａ、２ｂを活性層１の反対側から挟んで設けられた上部ＤＢＲ層３ａと下部ＤＢＲ層３ｂと、を有している。
発光部５１は、一対の反射層３ａ、３ｂのうち、光束Ｌの出射側たる＋Ｚ方向に配置された上部ＤＢＲ層３ａに、微細周期構造部６と積層構造４とが組み合わされ、Ｚ方向に沿った複数の層で形成された偏光制御手段２０を有している。
かかる偏光制御手段２０は、隣り合う発光部５１から出射される光束Ｌの偏光方向が互いに異なるように偏光する。
かかる構成により、光源ユニット５０は、複数の発光部５１を並べたときにも互いのレーザー光の干渉を抑えている。
【００８２】
また、発光部５１は、発光部５１Ａから出射される光束Ｌと、隣り合う他の複数の発光部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄのうち最も近接した発光部５１Ｂから出射される光束Ｌとの偏光方向の差が最も大きくなるように偏光制御手段２０を用いて偏光を制御する。
かかる構成により、光源ユニット５０は、複数の発光部５１を並べたときにも、特に干渉しやすい最も近い発光部５１同士での干渉を効率よく抑える。
具体的には、発光部５１Ａと最も近い発光部５１Ｂとの偏光方向は９０°ずらされるように、それぞれにおいて微細周期構造部６が形成されている。
【００８３】
発光部５１はまた、偏光方向に交わるように、言い換えるとＹ方向に沿って、周期的に配列された微細周期構造部６を有している。
また微細周期構造部６は、所定の屈折率ｎ１を有する低屈折率層４ａと低屈折率層４ａよりも高い屈折率ｎ２を有する高屈折率層とがＺ方向に沿って交互に積層された積層構造４を有している。
かかる構成により、光源ユニット５０は、複数の発光部５１を並べたときにも互いのレーザー光の干渉を抑えている。
【００８４】
積層構造４は、ＸＺ平面に平行な偏光方向を有する光に対しては低屈折率層４ａ及び高屈折率層４ｂの何れの光学的厚さも光の波長λの１／４の長さと等しくなるように形成されている。
また、偏光方向と直交する第２偏光方向を有する光に対しては、低屈折率層４ａ及び高屈折層４ｂの何れの光学的厚さも光の波長λの１／４よりも小さくなるように形成されている。
さらにまた、第２偏光方向を持つ光に対する換算屈折率の差｜ｎＬ１⊥−ｎＬ２⊥｜は、ＸＺ平面に平行な偏光方向を持つ光に対する換算屈折率の差｜ｎＬ１//−ｎＬ２//｜よりも小さい。
かかる構成により、光源ユニット５０は、複数の発光部５１を並べたときにも互いのレーザー光の干渉を抑えている。
【００８５】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００８６】
例えば、上記実施形態において、画像形成装置は、光プロッタやデジタル複写装置であっても良い。また、画像形成装置が１つの感光体を有する場合を説明したが、複数の像担持体を有する画像形成装置であっても良い。
【００８７】
また、本実施形態における光走査装置は、１つの感光体を被走査面として、光源ユニットの発光部から射出される光束の全てが同一の被走査面上に走査するとしたが、２つの異なる被走査面上を走査するとしてもよい。
【００８８】
本実施形態における光走査装置は、画像形成装置に適用することが可能である。これにより、画像形成装置に搭載される光走査装置の数を使用する基本色に対して減らすことができる。
【００８９】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９０】
１              活性層
２ａ、２ｂ      共振器スペーサー層
３ａ            反射層（上部ＤＢＲ層）
３ｂ            反射層（下部ＤＢＲ層）
４              積層構造
４ａ            低屈折率部（低屈折率層）
４ｂ            高屈折率部（高屈折率層）
５              光走査装置
６              微細周期構造部
１０            像担持体（感光体）
１０ａ          被走査面（感光層）
２０            偏光制御手段
５０            面発光レーザーアレイ（光源ユニット）
５１            発光部
５１Ｂ          最も近接した発光部（発光部）
５４            上部電極
５５            電流狭窄部
５６            下部電極
６４            偏向器（ポリゴンミラー）
６９            走査光学系
９３            制御部
１００          画像形成装置
３００          上位装置
λ              波長
Ｌ              光束
ｄ４ａ’、ｄ４ｂ’              光学的厚さ（光学膜厚）
ｎＬ１//−ｎＬ２//、ｎＬ１⊥、ｎＬ２⊥  換算屈折率
Ｘ              偏光方向（副走査方向に対応する方向）
Ｙ              第２偏光方向（主走査方向に対応する方向）
Ｚ              光軸方向
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９１】
【特許文献１】特許第５３１６７８３号公報
【特許文献２】特開２００５−０５５５３８号公報
【特許文献３】特許第４２２５０２１号公報
【特許文献４】特開２０１４−２９９７９号公報
【図１】
2016207866.tif 000008
【図２】
2016207866.tif 000009
【図３】
2016207866.tif 000010
【図４】
2016207866.tif 000011
【図５】
2016207866.tif 000012
【図６】
2016207866.tif 000013
【図７】
2016207866.tif 000014
【図８】
2016207866.tif 000015