光デバイス、光走査装置及び画像形成装置
【課題】高次横モードの発振を抑制するとともに、光量変動の少ない光を射出することができる光デバイスを提供する。
【解決手段】 レーザチップ１００は、面発光レーザアレイであり、各発光部は、基板上に下部半導体ＤＢＲ、活性層を含む共振器構造体、上部半導体ＤＢＲ、コンタクト層１０９が積層されている。そして、レーザ光の射出領域内に、該射出領域の中心部を挟むように設けられ、反射率を中心部の反射率よりも低くする透明な誘電体膜（１１５Ａ、１１５Ｂ）を有し、Ｚ軸方向からみたときに、誘電体膜によって挟まれる領域の内側に、電流通過領域１０８ｂが位置するように設定されている。
【解決手段】 レーザチップ１００は、面発光レーザアレイであり、各発光部は、基板上に下部半導体ＤＢＲ、活性層を含む共振器構造体、上部半導体ＤＢＲ、コンタクト層１０９が積層されている。そして、レーザ光の射出領域内に、該射出領域の中心部を挟むように設けられ、反射率を中心部の反射率よりも低くする透明な誘電体膜（１１５Ａ、１１５Ｂ）を有し、Ｚ軸方向からみたときに、誘電体膜によって挟まれる領域の内側に、電流通過領域１０８ｂが位置するように設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイス、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光を射出する光デバイス、該光デバイスを有する光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型の面発光レーザ素子（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）は、基板に垂直な方向に光を射出するものであり、基板に平行な方向に光を射出する端面発光型の半導体レーザ素子よりも低価格、低消費電力、小型、２次元デバイスに好適、かつ、高性能であることから、近年、注目されている。
【０００３】
面発光レーザ素子の応用分野としては、プリンタにおける光書き込み系の光源（発振波長：７８０ｎｍ帯）、光ディスク装置における書き込み用光源（発振波長：７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯）、光ファイバを用いるＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの光伝送システムの光源（発振波長：７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、１．３μｍ帯、１．５μｍ帯）が挙げられる。さらには、ボード間、ボード内、集積回路（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）のチップ間、及び集積回路のチップ内の光伝送用の光源としても期待されている。
【０００４】
これらの応用分野においては、面発光レーザ素子から射出される光（以下では、「射出光」ともいう）は、横モードが単一で高出力であることが望まれている。特に、基本横モード発振で高出力である用途が多い。このためには、高次横モードの発振を抑制することが必要であり、様々な試みがなされている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、上部反射鏡層構造と下部反射鏡層構造との間に発光層を配置した半導体材料の層構造が基板の上に形成され、上部反射鏡層構造の上方には、平面視形状が円環形状をした上部電極が形成され、上部電極の内側が開口部になっており、該開口部の一部表面を被覆して、発振レーザ光の発振波長に対して透明な層が形成されている面発光半導体レーザ素子が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、発光中心領域を有する活性層と、該活性層を間にして設けられ、一方に光出射領域を有する一対の多層膜反射鏡と、光出射領域に対応して開口部を有する電極と、光出射領域に対応して設けられると共に、光出射領域のうち発光中心領域に対応する中央領域を囲む周辺領域の反射率が中央領域のそれよりも低くなるように構成された絶縁膜とを備えた面発光型半導体レーザが開示されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ところで、本願の発明者らは、特許文献１に開示されている面発光半導体レーザ素子及び特許文献２に開示されている面発光型半導体レーザと同様な面発光レーザ素子をパッケージ部材で保持し、板状部材で封止した光デバイスを用いて、種々の実験を行っていたところ、光デバイスから射出される光束の光強度が、安定せず、所望の特性を得ることができない場合があった。
【０００８】
そこで、本願の発明者らが、更なる実験及び検討を行ったところ、板状部材で反射された戻り光が、射出領域における反射率を低くした部分から電流通過領域に侵入し、光デバイスの光出力に悪影響を及ぼしているということを新たに見出した。
【０００９】
本発明は、上述した発明者等の得た新規知見に基づいてなされたものであり、以下の構成を有する。
【００１０】
本発明は、第１の観点からすると、面発光レーザ素子と、周囲が壁で囲まれている空間領域の底面上に前記面発光レーザ素子を保持するパッケージ部材とを備える光デバイスにおいて、前記面発光レーザ素子は、射出領域内に該射出領域の中心部を囲むようにあるいは挟むように設けられ、反射率を前記中心部の反射率よりも低くする透明な誘電体膜を有し、前記射出領域に直交する方向からみたときに、前記誘電体膜によって囲まれる領域あるいは挟まれる領域の内側に、前記面発光レーザ素子の電流通過領域が位置することを特徴とする光デバイスである。
【００１１】
これによれば、高次横モードの発振を抑制するとともに、光量変動の少ない光を射出することができる。
【００１２】
本発明は、第２の観点からすると、光によって被走査面を走査する光走査装置であって、本発明の光デバイスを有する光源と；前記光源からの光を偏向する偏向器と；前記偏光器で偏向された光を被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置である。
【００１３】
これによれば、光源が本発明の光デバイスを有しているため、高精度の光走査を行うことができる。
【００１４】
本発明は、第３の観点からすると、少なくとも１つの像担持体と；前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる光を走査する少なくとも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。
【００１５】
これによれば、本発明の光走査装置を備えているため、結果として、高品質の画像を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。
【図２】図１における光走査装置を示す概略図である。
【図３】図２における光源ユニットを説明するための図である。
【図４】光源ユニットに含まれている光デバイスを説明するための図（その１）である。
【図５】光源ユニットに含まれている光デバイスを説明するための図（その２）である。
【図６】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図７】パッケージ部材の平面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】レーザチップを説明するための図である。
【図１０】レーザチップにおける複数の発光部の配列状態を説明するための図である。
【図１１】各発光部の構成・構造を説明するための図（その１）である。
【図１２】各発光部の構成・構造を説明するための図（その２）である。
【図１３】各発光部の構成・構造を説明するための図（その３）である。
【図１４】図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、それぞれ傾斜基板を説明するための図である。
【図１５】図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、それぞれレーザチップの製造方法を説明するための図（その１）である。
【図１６】図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、それぞれレーザチップの製造方法を説明するための図（その２）である。
【図１７】エッチングマスクを説明するための図である。
【図１８】図１７におけるメサ上面部分の拡大図である。
【図１９】図１９（Ａ）は、レーザチップの製造方法を説明するための図（その３）であり、図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）におけるメサ上面部分の拡大図である。
【図２０】モードフィルタを説明するための図である。
【図２１】レーザチップの製造方法を説明するための図（その４）である。
【図２２】図２１におけるメサ上面部分の拡大図である。
【図２３】図２３（Ａ）及び図２３（Ｂ）は、それぞれ低反射率領域及び高反射率領域を説明するための図である。
【図２４】レーザチップの製造方法を説明するための図（その５）である。
【図２５】図１０のＡ−Ａ断面図である。
【図２６】戻り光を説明するための図である。
【図２７】出力波形を説明するための図（その１）である。
【図２８】出力波形を説明するための図（その２）である。
【図２９】図２９（Ａ）及び図２９（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザアレイにおける各発光部のドループ率（計測値）を説明するための図である。
【図３０】カバーガラスの反射率と「ドループばらつき」との関係を説明するための図である。
【図３１】低反射率領域の変形例１を説明するための図である。
【図３２】低反射率領域の変形例２を説明するための図である。
【図３３】低反射率領域の変形例３を説明するための図である。
【図３４】低反射率領域の変形例４を説明するための図である。
【図３５】レーザチップの変形例を説明するための図（その１）である。
【図３６】レーザチップの変形例を説明するための図（その２）である。
【図３７】レーザチップの変形例におけるモードフィルタ近傍の透過電子顕微鏡像を説明するための図である。
【図３８】カラープリンタの概略構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図３０を用いて説明する。図１には、一実施形態に係るレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。
【００１８】
このレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。
【００１９】
通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。
【００２０】
感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、図１における矢印方向に回転するようになっている。
【００２１】
帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。
【００２２】
帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。
【００２３】
光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面を、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束により走査し、感光体ドラム１０３０の表面に画像情報に対応した潜像を形成する。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。
【００２４】
トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。
【００２５】
現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。
【００２６】
給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚づつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。
【００２７】
転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。
【００２８】
定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。
【００２９】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【００３０】
クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。
【００３１】
次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。
【００３２】
この光走査装置１０１０は、一例として図２に示されるように、偏向器側走査レンズ１１ａ、像面側走査レンズ１１ｂ、ポリゴンミラー１３、光源ユニット１４、シリンドリカルレンズ１７、反射ミラー１８、及び走査制御装置（図示省略）などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング３０の所定位置に組み付けられている。
【００３３】
なお、本明細書では、光源ユニット１４からの光の射出方向をＺ軸方向、このＺ軸方向に垂直な平面内で互いに直交する２つの方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として説明する。また、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。
【００３４】
光源ユニット１４は、一例として図３に示されるように、レーザモジュール５００と光学モジュール６００を有している。
【００３５】
レーザモジュール５００は、光デバイス５１０、該光デバイス５１０を駆動制御するレーザ制御装置（図示省略）、前記光デバイス５１０及びレーザ制御装置が実装されているＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）基板５８０を有している。
【００３６】
光デバイス５１０は、一例として図４〜図６に示されるように、レーザチップ１００、該レーザチップ１００を保持するパッケージ部材２００、及びカバーガラス３００などを有している。
【００３７】
なお、図４は、光デバイス５１０の平面図であり、図５は、図４におけるカバーガラス３００を除いたときの図である。また、図６は、図４のＡ−Ａ断面図である。なお、図５及び図６では、煩雑さを避けるため、レーザチップ１００とパッケージ部材２００とを繋ぐボンディングワイヤの図示は省略している。
【００３８】
パッケージ部材２００は、ＣＬＣＣ（Ｃｅｒａｍｉｃ ｌｅａｄｅｄ ｃｈｉｐ ｃａｒｒｉｅｒ）と呼ばれるフラットパッケージであり、その＋Ｚ側には、周囲が壁で囲まれている空間領域を有している。
【００３９】
このパッケージ部材２００は、図７及び図７のＡ−Ａ断面図である図８に示されるように、セラミック２０１と金属配線２０３の多層構造となっている。
【００４０】
金属配線２０３は、パッケージ部材の周辺から中央に向かって伸びており、パッケージ側面の金属キャスター２０７に１対１に個別につながっている。
【００４１】
空間領域の底面中央には、金属膜２０５が設けられている。この金属膜２０５は、ダイアタッチエリアとも呼ばれており、共通電極になっている。ここでは、４隅に位置する８本の金属配線が金属膜２０５に接続されている。
【００４２】
また、空間領域の壁は、一例として１段の段付構造になっている。
【００４３】
レーザチップ１００は、空間領域１２１の底面のほぼ中央であって、金属膜２０５上にＡｕＳｎ等の半田材を用いてダイボンドされている。すなわち、レーザチップ１００は、周囲が壁で囲まれている領域の底面上に保持されている。
【００４４】
そして、空間領域の壁の段部に、空間領域を密閉するようにカバーガラス３００がエポキシ樹脂系接着剤で接合されている（図６参照）。これによって、レーザチップ１００を保護している。ここでは、カバーガラス３００の表面は、ＸＹ面に平行である。また、カバーガラス３００は、表面に反射防止（ＡＲ）コートが施されており、レーザチップ１００からの光に対する反射率は０．１％以下である。
【００４５】
図３に戻り、前記光学モジュール６００は、第１の部分６１０と第２の部分６３０から構成されている。第１の部分６１０は、ハーフミラー６１１、集光レンズ６１２、及び受光素子６１３を有している。また、第２の部分６３０は、カップリングレンズ６３１、及び開口板６３２を有している。
【００４６】
第１の部分６１０は、光デバイス５１０の＋Ｚ側であって、レーザチップ１００から射出された光の光路上にハーフミラー６１１が位置するように配置されている。ハーフミラー６１１に入射した光の一部は−Ｙ方向に反射され、集光レンズ６１２を介して受光素子６１３で受光される。受光素子６１３は、受光光量に応じた信号（光電変換信号）をレーザモジュール５００のレーザ制御装置に出力する。
【００４７】
第２の部分６３０は、第１の部分６１０の＋Ｚ側であって、ハーフミラー６１１を透過した光の光路上にカップリング６３１が位置するように配置されている。カップリング６３１は、ハーフミラー６１１を透過した光を略平行光とする。開口板６３２は、開口部を有し、カップリング６３１を介した光を整形する。開口板６３２の開口部を通過した光が、光源ユニット１４から射出される光となる。
【００４８】
図２に戻り、シリンドリカルレンズ１７は、光源ユニット１４から射出された光を反射ミラー１８を介してポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍に集光する。
【００４９】
レーザチップ１００とポリゴンミラー１３との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ６３１と開口板６３２とシリンドリカルレンズ１７と反射ミラー１８とから構成されている。
【００５０】
ポリゴンミラー１３は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面に６面の偏向反射面が形成されている。そして、不図示の回転機構により、図２に示される矢印の方向に一定の角速度で回転されている。従って、光源ユニット１４から射出され、シリンドリカルレンズ１７によってポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍に集光された光は、ポリゴンミラー１３の回転により一定の角速度で偏向される。
【００５１】
偏向器側走査レンズ１１ａは、ポリゴンミラー１３で偏向された光の光路上に配置されている。
【００５２】
像面側走査レンズ１１ｂは、偏向器側走査レンズ１１ａを介した光の光路上に配置されている。そして、この像面側走査レンズ１１ｂを介した光が、感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１３の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。
【００５３】
ポリゴンミラー１３と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂとから構成されている。なお、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂの間の光路上、及び像面側走査レンズ１１ｂと感光体ドラム１０３０の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも１つの折り返しミラーが配置されても良い。
【００５４】
上記レーザチップ１００は、一例として図９に示されるように、２次元的に配列されている３２個の発光部、及び３２個の発光部の周囲に設けられ、各発光部に対応した３２個の電極パッドを有している。また、各電極パッドは、対応する発光部と配線部材によって電気的に接続されている。
【００５５】
３２個の発光部は、図１０に示されるように、全ての発光部をＺ軸方向に延びる仮想線上に正射影したときに、発光部間隔が等しく（図１０では「ｃ」）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。すなわち、レーザチップ１００は、いわゆる面発光レーザアレイチップである。
【００５７】
各発光部は、図１１〜図１３に示されるように、基板１０１、バッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９、ｐ側電極１１３、ｎ側電極１１４、及びモードフィルタ１１５などを有している。なお、図１１は、１つの発光部のＸＺ面に平行な切断図であり、図１２は、該発光部のＹＺ面に平行な切断図である。また、図１３は、該発光部の発光面を拡大した平面図である。
【００５８】
基板１０１は、表面が鏡面研磨面であり、図１４（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１４（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１１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。各量子井戸層は０．７％の圧縮歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＡｓＰからなり、各障壁層は０．６％の引張歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＰからなる。
【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が厚さ３０ｎｍ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、このように基板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】
モードフィルタ１１５は、コンタクト層１０９の＋Ｚ側であって、射出領域内でその中心部から外れた部分に設けられ、該部分の反射率を中心部の反射率よりも低くする透明な誘電体膜からなる。
【００７０】
次に、レーザチップ１００の製造方法について簡単に説明する。なお、ここでは、所望の偏光方向（所望の偏光方向Ｐという）は、Ｘ軸方向であるものとする。
【００７１】
（１）上記積層体を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）あるいは分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）による結晶成長によって作成する（図１５（Ａ）参照）。
【００７２】
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。
【００７３】
（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。
【００７４】
（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。
【００７５】
（４）フォトマスクを除去する（図１５（Ｂ）参照）。
【００７６】
（５）積層体を水蒸気中で熱処理する。これにより、被選択酸化層１０８中のＡｌ（アルミニウム）がメサの外周部から選択的に酸化され、メサの中央部に、Ａｌの酸化層１０８ａによって囲まれた酸化されていない領域１０８ｂが残留する（図１６（Ａ）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、例えば一辺が４μｍ〜６μｍ程度の略正方形状の電流通過領域が形成される。ここでは、一辺が４．５μｍとなるようにした。
【００７７】
（６）気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ＳｉＮからなる保護層１１１を形成する（図１６（Ｂ）参照）。ここでは、保護層１１１の光学的厚さがλ／４となるようにした。具体的には、ＳｉＮの屈折率ｎが１．８６、発振波長λが７８０ｎｍであるため、実際の膜厚（＝λ／４ｎ）は約１０５ｎｍに設定した。
【００７８】
（７）レーザ光の射出面となるメサ上面にｐ側電極コンタクトの窓開けを行うためのエッチングマスク（マスクＭという）を作成する。ここでは、一例として図１７に示されるように、メサの周囲、メサ上面の外周部、及びメサ上面の中心部を挟んで所望の偏光方向Ｐ（ここでは、Ｘ軸方向）に平行な方向に関して対向している２つの小領域（第１の小領域と第２の小領域）がエッチングされないようにマスクＭを作成する。図１８は、図１７におけるメサ上面部を拡大した平面図である。ここでは、図１８における符号Ｌ１を５μｍ、符号Ｌ２を２μｍ、符号Ｌ３を８μｍとした。
【００７９】
（８）ＢＨＦにて保護層１１１をエッチングし、ｐ側電極コンタクトの窓開けを行う。
【００８０】
この時、マスクＭも横方向からエッチングされるため、保護層１１１のエッチング端近傍はＺ軸方向に対して傾斜する。すなわち、傾斜面が形成される。この傾斜面の傾斜角はマスクＭの厚さ、マスク形成時のベーク時間、ベーク温度、ＢＨＦの濃度などの条件を変えることで、任意の傾斜角とすることができる。
【００８１】
ここでは、ＸＹ面に対する傾斜角を１５°程度として、傾斜領域の幅を０．５μｍとした。この形状制御は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真を測長することで行うことができる。
【００８２】
（９）マスクＭを除去する（図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）参照）。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は、ＸＺ断面の形状が台形状である。すなわち、各小領域に残存している保護層１１１は、表面がＸＹ面に平行で光学的厚さがλ／４の部分（以下では、「平坦部」ともいう）と、表面がＸＹ面に対して傾斜し、光学的厚さがλ／４から０に徐々に減少している部分（以下では、「傾斜部」ともいう）とから構成されている。
【００８３】
そして、第１の小領域に残存している保護層１１１の平坦部がモードフィルタ１１５Ａとなり、第２の小領域に残存している保護層１１１の平坦部がモードフィルタ１１５Ｂとなる。ここでは、モードフィルタ１１５Ａとモードフィルタ１１５Ｂからモードフィルタ１１５が構成されている。
【００８４】
ところで、上記マスクＭは、Ｌ１＝５μｍとなるように形成されていたが、実際に作成されたモードフィルタでは、図２０におけるＲ２は約４．５μｍであった。また、図２０におけるＲ１は約５．５μｍであった。電流通過領域は、上述したように、一辺が４．５μｍの略正方形としているため、図２０におけるＲ３は約４．５μｍである。そこで、Ｒ１＞Ｒ３である。これらの寸法は、メサ断面の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真で確認できる。
【００８５】
（１０）メサ上面の光射出部となる領域に一辺１４μｍ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。
【００８６】
（１１）光射出部となる領域に蒸着された電極材料をリフトオフし、ｐ側電極１１３を形成する（図２１参照）。このｐ側電極１１３で囲まれた領域が射出領域である。なお、図２１におけるメサ上面を拡大した平面図が図２２に示されている。本実施形態では、射出領域内の２つの小領域（第１の小領域、第２の小領域）に、光学的厚さがλ／４のＳｉＮからなる透明な誘電体膜としてモードフィルタ１１５Ａとモードフィルタ１１５Ｂが存在している。モードフィルタ１１５Ａ及びモードフィルタ１１５Ｂが存在している部分の反射率は、射出領域の中心部の反射率よりも低くなる（図２３（Ａ）及び図２３（Ｂ）参照）。すなわち、本実施形態では、射出領域内に低反射率領域と高反射率領域とが存在することとなる。
【００８７】
（１２）基板１０１の裏側を所定の厚さ（例えば１００μｍ程度）まで研磨した後、ｎ側電極１１４を形成する（図２４参照）。ここでは、ｎ側電極１１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。
【００８８】
（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。
【００８９】
（１４）チップ毎に切断する。なお、図１０のＡ−Ａ断面図が図２５に示されている。
【００９０】
そして、種々の後工程を経て、レーザチップ１００となる。
【００９１】
次に、レーザチップ１００から射出され、カバーガラス３００の−Ｚ側の面で反射され、射出領域に入射する戻り光について図２６を用いて説明する。
【００９２】
射出領域の中心部に入射する戻り光Ｂ３は、射出領域の中心部の反射率が高いので、その大部分は反射される。
【００９３】
保護層１１１の傾斜部に入射する戻り光Ｂ２は、保護層１１１の傾斜面で、その光路が電流通過領域から離れる方向に曲げられる。
【００９４】
保護層１１１の平坦部、すなわちモードフィルタに入射する戻り光Ｂ１は、そのままの光路で、モードフィルタを透過する。
【００９５】
この場合は、特許文献１に開示されている面発光半導体レーザ素子及び特許文献２に開示されている面発光型半導体レーザと同様な面発光レーザ素子よりも、電流通過領域に侵入する戻り光を少なくすることができる。その結果、光量変動の少ない安定したレーザ発振を行うことが可能となる。
【００９６】
ところで、レーザモジュール及び光源ユニットは、図３の構成・構造を模した光学系を利用して評価される。評価項目は、射出される光の光量の時間変化（出力波形）であり、フォトダイオード（ＰＤ）を用いて検出する。正常な出力波形が図２７に示されている。仮に、戻り光の影響があると、光量が不安定になり、その変動（光量変動）が観察される。
【００９７】
よく現れる光量変動（異常波形）が、模式的に図２８に示されている。図２８に示されるように、異常波形は、出力波形の前半部分に現れることが多いが、これに限らず、後半部分に現れる場合もある。また、周波数も１ｋＨｚの場合や、もっと大きい、例えば、数1００ｋＨｚの出力波形においても、異常変動が現れる。
【００９８】
出力波形は、画像形成装置に必要な１ラインを安定して描くのに必要な特性である。画像形成装置によっては、数％レベルでの光量変動も問題となる。ここで、画像形成装置に必要な特性として、この特性を定量化する方法について説明する。
【００９９】
環境温度２５°、目標出力１.４ｍＷとし、各発光部に、パルス周期が１ｍｓ、パルス幅が５００μｓの方形波電流パルスをそれぞれ供給したとき、供給後１μｓ（Ｔａ）での光出力Ｐａ、供給後４８０μｓ（Ｔｂ）での光出力Ｐｂを用いて、次の（１）式で得られるＤｒをドループ率（単位：％）として定義する。
【０１００】
Ｄｒ=（Ｐａ−Ｐｂ）／Ｐａ×１００ ……（１）
【０１０１】
発明者らは、複数種類の面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイを作成し、種々の実験を繰り返し行ったところ、複数の発光部を有する面発光レーザアレイにおいて、ドループ率の最大値Ｄｒ（ｍａｘ）とドループ率の最小値Ｄｒ（ｍｉｎ）との差（以下、便宜上、「ドループばらつき」という）が３％以上になる面発光レーザアレイを用いると、出力画像における視認性が顕著に悪化するという新しい知見を得た。このことは、モードフィルタのない面発光レーザアレイにおいても、同様であった。
【０１０２】
一例として、４０個の発光部（ｃｈ１〜ｃｈ４０）を有する面発光レーザアレイについて、本実施形態と同様なモードフィルタを有する面発光レーザアレイ（便宜上、面発光レーザアレイＡという）、及びモードフィルタをもたない面発光レーザアレイ（便宜上、面発光レーザアレイＢという）を作成した。そして、各面発光レーザアレイにおいて、４０個の発光部すべてのドループ率を計測した。面発光レーザアレイＡの計測結果が図２９（Ａ）に示され、面発光レーザアレイＢの計測結果が図２９（Ｂ）に示されている。
【０１０３】
図２９（Ａ）によると、Ｄｒ（ｍａｘ）＝２％、Ｄｒ（ｍｉｎ）＝０．５％であり、その差は１．５％であった。一方、図２９（Ｂ）によると、Ｄｒ（ｍａｘ）＝４％、Ｄｒ（ｍｉｎ）＝−１％であり、その差は５％であった。
【０１０４】
このことから、射出領域内に傾斜面を有するモードフィルタを設けることにより、戻り光への耐性が強くなり、異常波形が抑制され、その結果、光量変動を抑えることが可能となる。
【０１０５】
なお、面発光レーザアレイＢは、光取り出し効率を面発光レーザアレイＡと合わせるために、上部半導体ＤＢＲのペア数を面発光レーザアレイＡよりも１ペア少なくしている。ここでは、面発光レーザアレイＡは、上部半導体ＤＢＲのペア数が２５ペアであるが、モードフィルタによって反射率が低下しているため、面発光レーザアレイＢにおける上部半導体ＤＢＲのペア数を２４ペアとすることによって、両者の光取り出し効率をほぼ一致させている。
【０１０６】
そこで、複数の画像形成装置において、それらのレーザモジュールに含まれる面発光レーザアレイを、「ドループばらつき」が３％以下の面発光レーザアレイにしたところ、いずれも、高品質な画像を形成することができた。
【０１０７】
次に、カバーガラスの反射率依存性について説明する。
【０１０８】
光デバイス５１０において、カバーガラス３００表面の反射率のみを変えた複数の試料を作成し、それぞれの「ドループばらつき」を計測した。その計測結果が図３０に示されている。なお、図３０における反射率は片面の値であり、両面とも同等の反射率としている。また、測定に用いた光の波長は７８０ｎｍである。図３０によると、反射率が０．１％を超えると「ドループばらつき」が３％以上となり、画像品質が低下するおそれがある。そこで、本実施形態では、カバーガラス３００として、反射率が０．１％以下のガラス板を用いている。
【０１０９】
以上説明したように、本実施形態に係る光デバイス５１０によると、レーザチップ１００、該レーザチップ１００を保持するパッケージ部材２００、及びカバーガラス３００などを有している。
【０１１０】
レーザチップ１００は、面発光レーザアレイであり、各発光部は、基板１０１上にバッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ１０３、活性層１０５を含む共振器構造体、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９が積層されている。そして、レーザ光が射出される射出面上に、射出領域を取り囲んで設けられたｐ側電極１１３を有している。また、射出領域内に、該射出領域の中心部を挟むように設けられ、反射率を中心部の反射率よりも低くする透明な誘電体膜を有し、射出領域に直交する方向（ここでは、Ｚ軸方向）からみたときに、誘電体膜によって挟まれる領域の内側に、電流通過領域が位置するように設定されている。
【０１１１】
この場合は、高次横モードの発振を抑制するとともに、光量変動の少ない光を射出することができる。
【０１１２】
ところで、特許文献１に開示されている面発光半導体レーザ素子及び特許文献２に開示されている面発光型半導体レーザでは、誘電体膜によって囲まれる領域の大きさは、電流通過領域の大きさよりも小さいか等しくなるように設定されている。
【０１１３】
そして、本実施形態に係る光走査装置１０１０は、光源ユニット１４が光デバイス５１０を有しているため、高精度の光走査を行うことができる。
【０１１４】
また、レーザチップ１００が複数の発光部を有しているため、同時に複数の光走査が可能となり、画像形成の高速化を図ることができる。
【０１１５】
また、レーザチップ１００では、各発光部を副走査対応方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔が等間隔ｃであるので、点灯のタイミングを調整することで感光体ドラム１０３０上では副走査方向に等間隔で発光部が並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。
【０１１６】
そして、例えば、上記間隔ｃを２．６５μｍ、光走査装置１０１０の光学系の倍率を２倍とすれば、４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）の高密度書込みができる。もちろん、主走査対応方向の発光部数を増加したり、副走査対応方向のピッチｄ（図１０参照）を狭くして間隔ｃを更に小さくするアレイ配置としたり、光学系の倍率を下げる等を行えばより高密度化でき、より高品質の印刷が可能となる。なお、主走査方向の書き込み間隔は、発光部の点灯のタイミングで容易に制御できる。
【０１１７】
また、この場合には、レーザプリンタ１０００では書きこみドット密度が上昇しても印刷速度を落とすことなく印刷することができる。また、同じ書きこみドット密度の場合には印刷速度を更に速くすることができる。
【０１１８】
また、この場合には、各発光部からの光束の偏光方向が安定して揃っているため、レーザプリンタ１０００では、高品質の画像を安定して形成することができる。
【０１１９】
なお、上記実施形態では、各小領域の形状が長方形である場合について説明したが、これに限定されるものではない（例えば、図３１参照）。
【０１２０】
また、偏光方向を考慮する必要がない場合には、一例として図３２及び図３３に示されるように等方的な形状の１つの領域を低反射率領域としても良い。
【０１２１】
また、上記実施形態において、所望の偏光方向ＰをＹ軸方向とする場合には、第１の小領域と第２の小領域が対向している方向を、Ｙ軸方向にしても良い（図３４参照）。
【０１２２】
また、上記実施形態では、保護層１１１がＳｉＮの場合について説明したが、これに限らず、例えば、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ及びＳｉＯＮのいずれかであっても良い。それぞれの材料の屈折率に合わせて膜厚を設計することで同様の効果を得ることができる。
【０１２３】
また、上記実施形態では、各モードフィルタが保護層１１１と同じ材質である場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【０１２４】
また、上記実施形態において、一例として図３５及び図３６に示されるように、射出領域全面に、更に光学的厚さが２λ／４のＳｉＮからなる誘電体膜１１７を積層しても良い。この誘電体膜１１７の実際の膜厚（＝２λ／４ｎ）は、ＳｉＮの屈折率ｎが１．８６、発振波長λが７８０ｎｍであるため、約２１０ｎｍに設定される。なお、図３５は、この場合の発光部のＸＺ面に平行な切断図であり、図３６は、ＹＺ面に平行な切断図である。
【０１２５】
このとき、射出領域の中心部は、光学的厚さが２λ／４のＳｉＮからなる誘電体膜１１７で被覆される。また、各モードフィルタは、光学的厚さがλ／４のＳｉＮからなる誘電体膜１１１と光学的厚さが２λ／４のＳｉＮからなる誘電体膜１１７とから構成される。すなわち、各モードフィルタは、光学的厚さが３λ／４のＳｉＮからなる誘電体膜から構成されることとなる。
【０１２６】
この場合は、射出領域全部が誘電体膜１１７に被覆されていることとなるため、射出領域の酸化や汚染を抑制することができる。なお、射出領域の中心部は、誘電体膜１１７に覆われているが、その光学的厚さをλ／２の偶数倍としているため、反射率を低下させることがなく、誘電体膜１１７がない場合と同等の光学特性が得られる。
【０１２７】
すなわち、反射率を低下させたい部分の光学的厚さがλ／４の奇数倍、それ以外の部分の光学的厚さがλ／４の偶数倍であれば、上記実施形態のレーザチップ１００と同様な横モード抑制効果を得ることができる。
【０１２８】
なお、実際に作製したレーザチップにおけるモードフィルタ近傍の透過電子顕微鏡写真の一例が図３７に示されている。
【０１２９】
また、上記実施形態では、傾斜部の傾斜角が１５°程度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。
【０１３０】
また、上記実施形態では、基板が傾斜基板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、基板が非傾斜基板であっても良い。
【０１３１】
また、上記実施形態において、前記レーザチップ１００に代えて、レーザチップ１００と同様の発光部が１次元配列されたレーザチップを用いても良い。
【０１３２】
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。
【０１３３】
また、上記光デバイス５１０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、レーザチップ１００の発振波長は、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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
なお、上記実施形態では、光走査装置１０１０がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも用いることができる。
【０１３６】
また、上記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ１０００の場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【０１３７】
また、レーザ光によって発色に可逆性を与えることができる媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。
【０１３８】
例えば、媒体が、いわゆるリライタブルペーパーであっても良い。これは、例えば紙や樹脂フィルム等の支持体上に、以下に説明するような材料が記録層として塗布されている。そして、レーザ光による熱エネルギー制御によって発色に可逆性を与え、表示／消去を可逆的に行うものである。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
このような、光エネルギー制御によって発色に可逆性を与えるものも上記実施形態と同様な光走査装置を備える画像形成装置として実現できる。
【０１４５】
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。
【０１４６】
また、一例として図３８に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００であっても良い。
【０１４７】
このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用の「感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６」と、シアン用の「感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６」と、マゼンタ用の「感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６」と、イエロー用の「感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６」と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。
【０１４８】
各感光体ドラムは、図３８中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転方向に沿って、それぞれ帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットが配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０により光が照射され、各感光体ドラムに潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、転写ベルト２０８０上の記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。
【０１４９】
光走査装置２０１０は、前記光デバイス５１０と同様な光デバイスを含む光源ユニットを、色毎に有している。そこで、上記光走査装置１０１０と同様の効果を得ることができる。また、カラープリンタ２０００は、この光走査装置２０１０を備えているため、上記レーザプリンタ１０００と同様の効果を得ることができる。
【０１５０】
ところで、カラープリンタ２０００では、各部品の製造誤差や位置誤差等によって色ずれが発生する場合がある。このような場合であっても、点灯させる発光部を選択することで色ずれを低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
以上説明したように、本発明の光デバイスによれば、高次横モードの発振を抑制するとともに、光量変動の少ない光を射出することができるのに適している。また、本発明の光走査装置によれば、高精度の光走査を行うのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を形成するのに適している。
【符号の説明】
【０１５２】
１１ａ…偏向器側走査レンズ（走査光学系の一部）、１１ｂ…像面側走査レンズ（走査光学系の一部）、１３…ポリゴンミラー（偏向器）、１４…光源ユニット、１００…レーザチップ（面発光レーザアレイ）、１０１…基板、１０３…下部半導体ＤＢＲ（半導体多層膜反射鏡の一部）、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（半導体多層膜反射鏡の一部）、１０８…被選択酸化層、１０８ｂ…電流通過領域、１１３…ｐ側電極（電極）、１１５…モードフィルタ（誘電体膜）、１１５Ａ…モードフィルタ（誘電体膜の一部）、１１５Ｂ…モードフィルタ（誘電体膜の一部）、２００…パッケージ部材、３００…カバーガラス（板状部材）、５１０…光デバイス、１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０１０…光走査装置、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、Ｋ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１５３】
【特許文献１】特開２００１−１５６３９５号公報
【特許文献２】特開２００６−２１０４２９号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイス、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光を射出する光デバイス、該光デバイスを有する光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型の面発光レーザ素子（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）は、基板に垂直な方向に光を射出するものであり、基板に平行な方向に光を射出する端面発光型の半導体レーザ素子よりも低価格、低消費電力、小型、２次元デバイスに好適、かつ、高性能であることから、近年、注目されている。
【０００３】
面発光レーザ素子の応用分野としては、プリンタにおける光書き込み系の光源（発振波長：７８０ｎｍ帯）、光ディスク装置における書き込み用光源（発振波長：７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯）、光ファイバを用いるＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの光伝送システムの光源（発振波長：７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、１．３μｍ帯、１．５μｍ帯）が挙げられる。さらには、ボード間、ボード内、集積回路（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）のチップ間、及び集積回路のチップ内の光伝送用の光源としても期待されている。
【０００４】
これらの応用分野においては、面発光レーザ素子から射出される光（以下では、「射出光」ともいう）は、横モードが単一で高出力であることが望まれている。特に、基本横モード発振で高出力である用途が多い。このためには、高次横モードの発振を抑制することが必要であり、様々な試みがなされている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、上部反射鏡層構造と下部反射鏡層構造との間に発光層を配置した半導体材料の層構造が基板の上に形成され、上部反射鏡層構造の上方には、平面視形状が円環形状をした上部電極が形成され、上部電極の内側が開口部になっており、該開口部の一部表面を被覆して、発振レーザ光の発振波長に対して透明な層が形成されている面発光半導体レーザ素子が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、発光中心領域を有する活性層と、該活性層を間にして設けられ、一方に光出射領域を有する一対の多層膜反射鏡と、光出射領域に対応して開口部を有する電極と、光出射領域に対応して設けられると共に、光出射領域のうち発光中心領域に対応する中央領域を囲む周辺領域の反射率が中央領域のそれよりも低くなるように構成された絶縁膜とを備えた面発光型半導体レーザが開示されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ところで、本願の発明者らは、特許文献１に開示されている面発光半導体レーザ素子及び特許文献２に開示されている面発光型半導体レーザと同様な面発光レーザ素子をパッケージ部材で保持し、板状部材で封止した光デバイスを用いて、種々の実験を行っていたところ、光デバイスから射出される光束の光強度が、安定せず、所望の特性を得ることができない場合があった。
【０００８】
そこで、本願の発明者らが、更なる実験及び検討を行ったところ、板状部材で反射された戻り光が、射出領域における反射率を低くした部分から電流通過領域に侵入し、光デバイスの光出力に悪影響を及ぼしているということを新たに見出した。
【０００９】
本発明は、上述した発明者等の得た新規知見に基づいてなされたものであり、以下の構成を有する。
【００１０】
本発明は、第１の観点からすると、面発光レーザ素子と、周囲が壁で囲まれている空間領域の底面上に前記面発光レーザ素子を保持するパッケージ部材とを備える光デバイスにおいて、前記面発光レーザ素子は、射出領域内に該射出領域の中心部を囲むようにあるいは挟むように設けられ、反射率を前記中心部の反射率よりも低くする透明な誘電体膜を有し、前記射出領域に直交する方向からみたときに、前記誘電体膜によって囲まれる領域あるいは挟まれる領域の内側に、前記面発光レーザ素子の電流通過領域が位置することを特徴とする光デバイスである。
【００１１】
これによれば、高次横モードの発振を抑制するとともに、光量変動の少ない光を射出することができる。
【００１２】
本発明は、第２の観点からすると、光によって被走査面を走査する光走査装置であって、本発明の光デバイスを有する光源と；前記光源からの光を偏向する偏向器と；前記偏光器で偏向された光を被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置である。
【００１３】
これによれば、光源が本発明の光デバイスを有しているため、高精度の光走査を行うことができる。
【００１４】
本発明は、第３の観点からすると、少なくとも１つの像担持体と；前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる光を走査する少なくとも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。
【００１５】
これによれば、本発明の光走査装置を備えているため、結果として、高品質の画像を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。
【図２】図１における光走査装置を示す概略図である。
【図３】図２における光源ユニットを説明するための図である。
【図４】光源ユニットに含まれている光デバイスを説明するための図（その１）である。
【図５】光源ユニットに含まれている光デバイスを説明するための図（その２）である。
【図６】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図７】パッケージ部材の平面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】レーザチップを説明するための図である。
【図１０】レーザチップにおける複数の発光部の配列状態を説明するための図である。
【図１１】各発光部の構成・構造を説明するための図（その１）である。
【図１２】各発光部の構成・構造を説明するための図（その２）である。
【図１３】各発光部の構成・構造を説明するための図（その３）である。
【図１４】図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、それぞれ傾斜基板を説明するための図である。
【図１５】図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、それぞれレーザチップの製造方法を説明するための図（その１）である。
【図１６】図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、それぞれレーザチップの製造方法を説明するための図（その２）である。
【図１７】エッチングマスクを説明するための図である。
【図１８】図１７におけるメサ上面部分の拡大図である。
【図１９】図１９（Ａ）は、レーザチップの製造方法を説明するための図（その３）であり、図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）におけるメサ上面部分の拡大図である。
【図２０】モードフィルタを説明するための図である。
【図２１】レーザチップの製造方法を説明するための図（その４）である。
【図２２】図２１におけるメサ上面部分の拡大図である。
【図２３】図２３（Ａ）及び図２３（Ｂ）は、それぞれ低反射率領域及び高反射率領域を説明するための図である。
【図２４】レーザチップの製造方法を説明するための図（その５）である。
【図２５】図１０のＡ−Ａ断面図である。
【図２６】戻り光を説明するための図である。
【図２７】出力波形を説明するための図（その１）である。
【図２８】出力波形を説明するための図（その２）である。
【図２９】図２９（Ａ）及び図２９（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザアレイにおける各発光部のドループ率（計測値）を説明するための図である。
【図３０】カバーガラスの反射率と「ドループばらつき」との関係を説明するための図である。
【図３１】低反射率領域の変形例１を説明するための図である。
【図３２】低反射率領域の変形例２を説明するための図である。
【図３３】低反射率領域の変形例３を説明するための図である。
【図３４】低反射率領域の変形例４を説明するための図である。
【図３５】レーザチップの変形例を説明するための図（その１）である。
【図３６】レーザチップの変形例を説明するための図（その２）である。
【図３７】レーザチップの変形例におけるモードフィルタ近傍の透過電子顕微鏡像を説明するための図である。
【図３８】カラープリンタの概略構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図３０を用いて説明する。図１には、一実施形態に係るレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。
【００１８】
このレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。
【００１９】
通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。
【００２０】
感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、図１における矢印方向に回転するようになっている。
【００２１】
帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。
【００２２】
帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。
【００２３】
光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面を、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束により走査し、感光体ドラム１０３０の表面に画像情報に対応した潜像を形成する。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。
【００２４】
トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。
【００２５】
現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。
【００２６】
給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚づつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。
【００２７】
転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。
【００２８】
定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。
【００２９】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【００３０】
クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。
【００３１】
次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。
【００３２】
この光走査装置１０１０は、一例として図２に示されるように、偏向器側走査レンズ１１ａ、像面側走査レンズ１１ｂ、ポリゴンミラー１３、光源ユニット１４、シリンドリカルレンズ１７、反射ミラー１８、及び走査制御装置（図示省略）などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング３０の所定位置に組み付けられている。
【００３３】
なお、本明細書では、光源ユニット１４からの光の射出方向をＺ軸方向、このＺ軸方向に垂直な平面内で互いに直交する２つの方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として説明する。また、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。
【００３４】
光源ユニット１４は、一例として図３に示されるように、レーザモジュール５００と光学モジュール６００を有している。
【００３５】
レーザモジュール５００は、光デバイス５１０、該光デバイス５１０を駆動制御するレーザ制御装置（図示省略）、前記光デバイス５１０及びレーザ制御装置が実装されているＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）基板５８０を有している。
【００３６】
光デバイス５１０は、一例として図４〜図６に示されるように、レーザチップ１００、該レーザチップ１００を保持するパッケージ部材２００、及びカバーガラス３００などを有している。
【００３７】
なお、図４は、光デバイス５１０の平面図であり、図５は、図４におけるカバーガラス３００を除いたときの図である。また、図６は、図４のＡ−Ａ断面図である。なお、図５及び図６では、煩雑さを避けるため、レーザチップ１００とパッケージ部材２００とを繋ぐボンディングワイヤの図示は省略している。
【００３８】
パッケージ部材２００は、ＣＬＣＣ（Ｃｅｒａｍｉｃ ｌｅａｄｅｄ ｃｈｉｐ ｃａｒｒｉｅｒ）と呼ばれるフラットパッケージであり、その＋Ｚ側には、周囲が壁で囲まれている空間領域を有している。
【００３９】
このパッケージ部材２００は、図７及び図７のＡ−Ａ断面図である図８に示されるように、セラミック２０１と金属配線２０３の多層構造となっている。
【００４０】
金属配線２０３は、パッケージ部材の周辺から中央に向かって伸びており、パッケージ側面の金属キャスター２０７に１対１に個別につながっている。
【００４１】
空間領域の底面中央には、金属膜２０５が設けられている。この金属膜２０５は、ダイアタッチエリアとも呼ばれており、共通電極になっている。ここでは、４隅に位置する８本の金属配線が金属膜２０５に接続されている。
【００４２】
また、空間領域の壁は、一例として１段の段付構造になっている。
【００４３】
レーザチップ１００は、空間領域１２１の底面のほぼ中央であって、金属膜２０５上にＡｕＳｎ等の半田材を用いてダイボンドされている。すなわち、レーザチップ１００は、周囲が壁で囲まれている領域の底面上に保持されている。
【００４４】
そして、空間領域の壁の段部に、空間領域を密閉するようにカバーガラス３００がエポキシ樹脂系接着剤で接合されている（図６参照）。これによって、レーザチップ１００を保護している。ここでは、カバーガラス３００の表面は、ＸＹ面に平行である。また、カバーガラス３００は、表面に反射防止（ＡＲ）コートが施されており、レーザチップ１００からの光に対する反射率は０．１％以下である。
【００４５】
図３に戻り、前記光学モジュール６００は、第１の部分６１０と第２の部分６３０から構成されている。第１の部分６１０は、ハーフミラー６１１、集光レンズ６１２、及び受光素子６１３を有している。また、第２の部分６３０は、カップリングレンズ６３１、及び開口板６３２を有している。
【００４６】
第１の部分６１０は、光デバイス５１０の＋Ｚ側であって、レーザチップ１００から射出された光の光路上にハーフミラー６１１が位置するように配置されている。ハーフミラー６１１に入射した光の一部は−Ｙ方向に反射され、集光レンズ６１２を介して受光素子６１３で受光される。受光素子６１３は、受光光量に応じた信号（光電変換信号）をレーザモジュール５００のレーザ制御装置に出力する。
【００４７】
第２の部分６３０は、第１の部分６１０の＋Ｚ側であって、ハーフミラー６１１を透過した光の光路上にカップリング６３１が位置するように配置されている。カップリング６３１は、ハーフミラー６１１を透過した光を略平行光とする。開口板６３２は、開口部を有し、カップリング６３１を介した光を整形する。開口板６３２の開口部を通過した光が、光源ユニット１４から射出される光となる。
【００４８】
図２に戻り、シリンドリカルレンズ１７は、光源ユニット１４から射出された光を反射ミラー１８を介してポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍に集光する。
【００４９】
レーザチップ１００とポリゴンミラー１３との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ６３１と開口板６３２とシリンドリカルレンズ１７と反射ミラー１８とから構成されている。
【００５０】
ポリゴンミラー１３は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面に６面の偏向反射面が形成されている。そして、不図示の回転機構により、図２に示される矢印の方向に一定の角速度で回転されている。従って、光源ユニット１４から射出され、シリンドリカルレンズ１７によってポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍に集光された光は、ポリゴンミラー１３の回転により一定の角速度で偏向される。
【００５１】
偏向器側走査レンズ１１ａは、ポリゴンミラー１３で偏向された光の光路上に配置されている。
【００５２】
像面側走査レンズ１１ｂは、偏向器側走査レンズ１１ａを介した光の光路上に配置されている。そして、この像面側走査レンズ１１ｂを介した光が、感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１３の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。
【００５３】
ポリゴンミラー１３と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂとから構成されている。なお、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂの間の光路上、及び像面側走査レンズ１１ｂと感光体ドラム１０３０の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも１つの折り返しミラーが配置されても良い。
【００５４】
上記レーザチップ１００は、一例として図９に示されるように、２次元的に配列されている３２個の発光部、及び３２個の発光部の周囲に設けられ、各発光部に対応した３２個の電極パッドを有している。また、各電極パッドは、対応する発光部と配線部材によって電気的に接続されている。
【００５５】
３２個の発光部は、図１０に示されるように、全ての発光部をＺ軸方向に延びる仮想線上に正射影したときに、発光部間隔が等しく（図１０では「ｃ」）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。すなわち、レーザチップ１００は、いわゆる面発光レーザアレイチップである。
【００５７】
各発光部は、図１１〜図１３に示されるように、基板１０１、バッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９、ｐ側電極１１３、ｎ側電極１１４、及びモードフィルタ１１５などを有している。なお、図１１は、１つの発光部のＸＺ面に平行な切断図であり、図１２は、該発光部のＹＺ面に平行な切断図である。また、図１３は、該発光部の発光面を拡大した平面図である。
【００５８】
基板１０１は、表面が鏡面研磨面であり、図１４（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１４（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１１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。各量子井戸層は０．７％の圧縮歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＡｓＰからなり、各障壁層は０．６％の引張歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＰからなる。
【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が厚さ３０ｎｍ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、このように基板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】
モードフィルタ１１５は、コンタクト層１０９の＋Ｚ側であって、射出領域内でその中心部から外れた部分に設けられ、該部分の反射率を中心部の反射率よりも低くする透明な誘電体膜からなる。
【００７０】
次に、レーザチップ１００の製造方法について簡単に説明する。なお、ここでは、所望の偏光方向（所望の偏光方向Ｐという）は、Ｘ軸方向であるものとする。
【００７１】
（１）上記積層体を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）あるいは分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）による結晶成長によって作成する（図１５（Ａ）参照）。
【００７２】
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。
【００７３】
（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。
【００７４】
（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。
【００７５】
（４）フォトマスクを除去する（図１５（Ｂ）参照）。
【００７６】
（５）積層体を水蒸気中で熱処理する。これにより、被選択酸化層１０８中のＡｌ（アルミニウム）がメサの外周部から選択的に酸化され、メサの中央部に、Ａｌの酸化層１０８ａによって囲まれた酸化されていない領域１０８ｂが残留する（図１６（Ａ）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、例えば一辺が４μｍ〜６μｍ程度の略正方形状の電流通過領域が形成される。ここでは、一辺が４．５μｍとなるようにした。
【００７７】
（６）気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ＳｉＮからなる保護層１１１を形成する（図１６（Ｂ）参照）。ここでは、保護層１１１の光学的厚さがλ／４となるようにした。具体的には、ＳｉＮの屈折率ｎが１．８６、発振波長λが７８０ｎｍであるため、実際の膜厚（＝λ／４ｎ）は約１０５ｎｍに設定した。
【００７８】
（７）レーザ光の射出面となるメサ上面にｐ側電極コンタクトの窓開けを行うためのエッチングマスク（マスクＭという）を作成する。ここでは、一例として図１７に示されるように、メサの周囲、メサ上面の外周部、及びメサ上面の中心部を挟んで所望の偏光方向Ｐ（ここでは、Ｘ軸方向）に平行な方向に関して対向している２つの小領域（第１の小領域と第２の小領域）がエッチングされないようにマスクＭを作成する。図１８は、図１７におけるメサ上面部を拡大した平面図である。ここでは、図１８における符号Ｌ１を５μｍ、符号Ｌ２を２μｍ、符号Ｌ３を８μｍとした。
【００７９】
（８）ＢＨＦにて保護層１１１をエッチングし、ｐ側電極コンタクトの窓開けを行う。
【００８０】
この時、マスクＭも横方向からエッチングされるため、保護層１１１のエッチング端近傍はＺ軸方向に対して傾斜する。すなわち、傾斜面が形成される。この傾斜面の傾斜角はマスクＭの厚さ、マスク形成時のベーク時間、ベーク温度、ＢＨＦの濃度などの条件を変えることで、任意の傾斜角とすることができる。
【００８１】
ここでは、ＸＹ面に対する傾斜角を１５°程度として、傾斜領域の幅を０．５μｍとした。この形状制御は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真を測長することで行うことができる。
【００８２】
（９）マスクＭを除去する（図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）参照）。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は、ＸＺ断面の形状が台形状である。すなわち、各小領域に残存している保護層１１１は、表面がＸＹ面に平行で光学的厚さがλ／４の部分（以下では、「平坦部」ともいう）と、表面がＸＹ面に対して傾斜し、光学的厚さがλ／４から０に徐々に減少している部分（以下では、「傾斜部」ともいう）とから構成されている。
【００８３】
そして、第１の小領域に残存している保護層１１１の平坦部がモードフィルタ１１５Ａとなり、第２の小領域に残存している保護層１１１の平坦部がモードフィルタ１１５Ｂとなる。ここでは、モードフィルタ１１５Ａとモードフィルタ１１５Ｂからモードフィルタ１１５が構成されている。
【００８４】
ところで、上記マスクＭは、Ｌ１＝５μｍとなるように形成されていたが、実際に作成されたモードフィルタでは、図２０におけるＲ２は約４．５μｍであった。また、図２０におけるＲ１は約５．５μｍであった。電流通過領域は、上述したように、一辺が４．５μｍの略正方形としているため、図２０におけるＲ３は約４．５μｍである。そこで、Ｒ１＞Ｒ３である。これらの寸法は、メサ断面の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真で確認できる。
【００８５】
（１０）メサ上面の光射出部となる領域に一辺１４μｍ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。
【００８６】
（１１）光射出部となる領域に蒸着された電極材料をリフトオフし、ｐ側電極１１３を形成する（図２１参照）。このｐ側電極１１３で囲まれた領域が射出領域である。なお、図２１におけるメサ上面を拡大した平面図が図２２に示されている。本実施形態では、射出領域内の２つの小領域（第１の小領域、第２の小領域）に、光学的厚さがλ／４のＳｉＮからなる透明な誘電体膜としてモードフィルタ１１５Ａとモードフィルタ１１５Ｂが存在している。モードフィルタ１１５Ａ及びモードフィルタ１１５Ｂが存在している部分の反射率は、射出領域の中心部の反射率よりも低くなる（図２３（Ａ）及び図２３（Ｂ）参照）。すなわち、本実施形態では、射出領域内に低反射率領域と高反射率領域とが存在することとなる。
【００８７】
（１２）基板１０１の裏側を所定の厚さ（例えば１００μｍ程度）まで研磨した後、ｎ側電極１１４を形成する（図２４参照）。ここでは、ｎ側電極１１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。
【００８８】
（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。
【００８９】
（１４）チップ毎に切断する。なお、図１０のＡ−Ａ断面図が図２５に示されている。
【００９０】
そして、種々の後工程を経て、レーザチップ１００となる。
【００９１】
次に、レーザチップ１００から射出され、カバーガラス３００の−Ｚ側の面で反射され、射出領域に入射する戻り光について図２６を用いて説明する。
【００９２】
射出領域の中心部に入射する戻り光Ｂ３は、射出領域の中心部の反射率が高いので、その大部分は反射される。
【００９３】
保護層１１１の傾斜部に入射する戻り光Ｂ２は、保護層１１１の傾斜面で、その光路が電流通過領域から離れる方向に曲げられる。
【００９４】
保護層１１１の平坦部、すなわちモードフィルタに入射する戻り光Ｂ１は、そのままの光路で、モードフィルタを透過する。
【００９５】
この場合は、特許文献１に開示されている面発光半導体レーザ素子及び特許文献２に開示されている面発光型半導体レーザと同様な面発光レーザ素子よりも、電流通過領域に侵入する戻り光を少なくすることができる。その結果、光量変動の少ない安定したレーザ発振を行うことが可能となる。
【００９６】
ところで、レーザモジュール及び光源ユニットは、図３の構成・構造を模した光学系を利用して評価される。評価項目は、射出される光の光量の時間変化（出力波形）であり、フォトダイオード（ＰＤ）を用いて検出する。正常な出力波形が図２７に示されている。仮に、戻り光の影響があると、光量が不安定になり、その変動（光量変動）が観察される。
【００９７】
よく現れる光量変動（異常波形）が、模式的に図２８に示されている。図２８に示されるように、異常波形は、出力波形の前半部分に現れることが多いが、これに限らず、後半部分に現れる場合もある。また、周波数も１ｋＨｚの場合や、もっと大きい、例えば、数1００ｋＨｚの出力波形においても、異常変動が現れる。
【００９８】
出力波形は、画像形成装置に必要な１ラインを安定して描くのに必要な特性である。画像形成装置によっては、数％レベルでの光量変動も問題となる。ここで、画像形成装置に必要な特性として、この特性を定量化する方法について説明する。
【００９９】
環境温度２５°、目標出力１.４ｍＷとし、各発光部に、パルス周期が１ｍｓ、パルス幅が５００μｓの方形波電流パルスをそれぞれ供給したとき、供給後１μｓ（Ｔａ）での光出力Ｐａ、供給後４８０μｓ（Ｔｂ）での光出力Ｐｂを用いて、次の（１）式で得られるＤｒをドループ率（単位：％）として定義する。
【０１００】
Ｄｒ=（Ｐａ−Ｐｂ）／Ｐａ×１００ ……（１）
【０１０１】
発明者らは、複数種類の面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイを作成し、種々の実験を繰り返し行ったところ、複数の発光部を有する面発光レーザアレイにおいて、ドループ率の最大値Ｄｒ（ｍａｘ）とドループ率の最小値Ｄｒ（ｍｉｎ）との差（以下、便宜上、「ドループばらつき」という）が３％以上になる面発光レーザアレイを用いると、出力画像における視認性が顕著に悪化するという新しい知見を得た。このことは、モードフィルタのない面発光レーザアレイにおいても、同様であった。
【０１０２】
一例として、４０個の発光部（ｃｈ１〜ｃｈ４０）を有する面発光レーザアレイについて、本実施形態と同様なモードフィルタを有する面発光レーザアレイ（便宜上、面発光レーザアレイＡという）、及びモードフィルタをもたない面発光レーザアレイ（便宜上、面発光レーザアレイＢという）を作成した。そして、各面発光レーザアレイにおいて、４０個の発光部すべてのドループ率を計測した。面発光レーザアレイＡの計測結果が図２９（Ａ）に示され、面発光レーザアレイＢの計測結果が図２９（Ｂ）に示されている。
【０１０３】
図２９（Ａ）によると、Ｄｒ（ｍａｘ）＝２％、Ｄｒ（ｍｉｎ）＝０．５％であり、その差は１．５％であった。一方、図２９（Ｂ）によると、Ｄｒ（ｍａｘ）＝４％、Ｄｒ（ｍｉｎ）＝−１％であり、その差は５％であった。
【０１０４】
このことから、射出領域内に傾斜面を有するモードフィルタを設けることにより、戻り光への耐性が強くなり、異常波形が抑制され、その結果、光量変動を抑えることが可能となる。
【０１０５】
なお、面発光レーザアレイＢは、光取り出し効率を面発光レーザアレイＡと合わせるために、上部半導体ＤＢＲのペア数を面発光レーザアレイＡよりも１ペア少なくしている。ここでは、面発光レーザアレイＡは、上部半導体ＤＢＲのペア数が２５ペアであるが、モードフィルタによって反射率が低下しているため、面発光レーザアレイＢにおける上部半導体ＤＢＲのペア数を２４ペアとすることによって、両者の光取り出し効率をほぼ一致させている。
【０１０６】
そこで、複数の画像形成装置において、それらのレーザモジュールに含まれる面発光レーザアレイを、「ドループばらつき」が３％以下の面発光レーザアレイにしたところ、いずれも、高品質な画像を形成することができた。
【０１０７】
次に、カバーガラスの反射率依存性について説明する。
【０１０８】
光デバイス５１０において、カバーガラス３００表面の反射率のみを変えた複数の試料を作成し、それぞれの「ドループばらつき」を計測した。その計測結果が図３０に示されている。なお、図３０における反射率は片面の値であり、両面とも同等の反射率としている。また、測定に用いた光の波長は７８０ｎｍである。図３０によると、反射率が０．１％を超えると「ドループばらつき」が３％以上となり、画像品質が低下するおそれがある。そこで、本実施形態では、カバーガラス３００として、反射率が０．１％以下のガラス板を用いている。
【０１０９】
以上説明したように、本実施形態に係る光デバイス５１０によると、レーザチップ１００、該レーザチップ１００を保持するパッケージ部材２００、及びカバーガラス３００などを有している。
【０１１０】
レーザチップ１００は、面発光レーザアレイであり、各発光部は、基板１０１上にバッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ１０３、活性層１０５を含む共振器構造体、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９が積層されている。そして、レーザ光が射出される射出面上に、射出領域を取り囲んで設けられたｐ側電極１１３を有している。また、射出領域内に、該射出領域の中心部を挟むように設けられ、反射率を中心部の反射率よりも低くする透明な誘電体膜を有し、射出領域に直交する方向（ここでは、Ｚ軸方向）からみたときに、誘電体膜によって挟まれる領域の内側に、電流通過領域が位置するように設定されている。
【０１１１】
この場合は、高次横モードの発振を抑制するとともに、光量変動の少ない光を射出することができる。
【０１１２】
ところで、特許文献１に開示されている面発光半導体レーザ素子及び特許文献２に開示されている面発光型半導体レーザでは、誘電体膜によって囲まれる領域の大きさは、電流通過領域の大きさよりも小さいか等しくなるように設定されている。
【０１１３】
そして、本実施形態に係る光走査装置１０１０は、光源ユニット１４が光デバイス５１０を有しているため、高精度の光走査を行うことができる。
【０１１４】
また、レーザチップ１００が複数の発光部を有しているため、同時に複数の光走査が可能となり、画像形成の高速化を図ることができる。
【０１１５】
また、レーザチップ１００では、各発光部を副走査対応方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔が等間隔ｃであるので、点灯のタイミングを調整することで感光体ドラム１０３０上では副走査方向に等間隔で発光部が並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。
【０１１６】
そして、例えば、上記間隔ｃを２．６５μｍ、光走査装置１０１０の光学系の倍率を２倍とすれば、４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）の高密度書込みができる。もちろん、主走査対応方向の発光部数を増加したり、副走査対応方向のピッチｄ（図１０参照）を狭くして間隔ｃを更に小さくするアレイ配置としたり、光学系の倍率を下げる等を行えばより高密度化でき、より高品質の印刷が可能となる。なお、主走査方向の書き込み間隔は、発光部の点灯のタイミングで容易に制御できる。
【０１１７】
また、この場合には、レーザプリンタ１０００では書きこみドット密度が上昇しても印刷速度を落とすことなく印刷することができる。また、同じ書きこみドット密度の場合には印刷速度を更に速くすることができる。
【０１１８】
また、この場合には、各発光部からの光束の偏光方向が安定して揃っているため、レーザプリンタ１０００では、高品質の画像を安定して形成することができる。
【０１１９】
なお、上記実施形態では、各小領域の形状が長方形である場合について説明したが、これに限定されるものではない（例えば、図３１参照）。
【０１２０】
また、偏光方向を考慮する必要がない場合には、一例として図３２及び図３３に示されるように等方的な形状の１つの領域を低反射率領域としても良い。
【０１２１】
また、上記実施形態において、所望の偏光方向ＰをＹ軸方向とする場合には、第１の小領域と第２の小領域が対向している方向を、Ｙ軸方向にしても良い（図３４参照）。
【０１２２】
また、上記実施形態では、保護層１１１がＳｉＮの場合について説明したが、これに限らず、例えば、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ及びＳｉＯＮのいずれかであっても良い。それぞれの材料の屈折率に合わせて膜厚を設計することで同様の効果を得ることができる。
【０１２３】
また、上記実施形態では、各モードフィルタが保護層１１１と同じ材質である場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【０１２４】
また、上記実施形態において、一例として図３５及び図３６に示されるように、射出領域全面に、更に光学的厚さが２λ／４のＳｉＮからなる誘電体膜１１７を積層しても良い。この誘電体膜１１７の実際の膜厚（＝２λ／４ｎ）は、ＳｉＮの屈折率ｎが１．８６、発振波長λが７８０ｎｍであるため、約２１０ｎｍに設定される。なお、図３５は、この場合の発光部のＸＺ面に平行な切断図であり、図３６は、ＹＺ面に平行な切断図である。
【０１２５】
このとき、射出領域の中心部は、光学的厚さが２λ／４のＳｉＮからなる誘電体膜１１７で被覆される。また、各モードフィルタは、光学的厚さがλ／４のＳｉＮからなる誘電体膜１１１と光学的厚さが２λ／４のＳｉＮからなる誘電体膜１１７とから構成される。すなわち、各モードフィルタは、光学的厚さが３λ／４のＳｉＮからなる誘電体膜から構成されることとなる。
【０１２６】
この場合は、射出領域全部が誘電体膜１１７に被覆されていることとなるため、射出領域の酸化や汚染を抑制することができる。なお、射出領域の中心部は、誘電体膜１１７に覆われているが、その光学的厚さをλ／２の偶数倍としているため、反射率を低下させることがなく、誘電体膜１１７がない場合と同等の光学特性が得られる。
【０１２７】
すなわち、反射率を低下させたい部分の光学的厚さがλ／４の奇数倍、それ以外の部分の光学的厚さがλ／４の偶数倍であれば、上記実施形態のレーザチップ１００と同様な横モード抑制効果を得ることができる。
【０１２８】
なお、実際に作製したレーザチップにおけるモードフィルタ近傍の透過電子顕微鏡写真の一例が図３７に示されている。
【０１２９】
また、上記実施形態では、傾斜部の傾斜角が１５°程度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。
【０１３０】
また、上記実施形態では、基板が傾斜基板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、基板が非傾斜基板であっても良い。
【０１３１】
また、上記実施形態において、前記レーザチップ１００に代えて、レーザチップ１００と同様の発光部が１次元配列されたレーザチップを用いても良い。
【０１３２】
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。
【０１３３】
また、上記光デバイス５１０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、レーザチップ１００の発振波長は、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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
なお、上記実施形態では、光走査装置１０１０がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも用いることができる。
【０１３６】
また、上記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ１０００の場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【０１３７】
また、レーザ光によって発色に可逆性を与えることができる媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。
【０１３８】
例えば、媒体が、いわゆるリライタブルペーパーであっても良い。これは、例えば紙や樹脂フィルム等の支持体上に、以下に説明するような材料が記録層として塗布されている。そして、レーザ光による熱エネルギー制御によって発色に可逆性を与え、表示／消去を可逆的に行うものである。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
このような、光エネルギー制御によって発色に可逆性を与えるものも上記実施形態と同様な光走査装置を備える画像形成装置として実現できる。
【０１４５】
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。
【０１４６】
また、一例として図３８に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００であっても良い。
【０１４７】
このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用の「感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６」と、シアン用の「感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６」と、マゼンタ用の「感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６」と、イエロー用の「感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６」と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。
【０１４８】
各感光体ドラムは、図３８中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転方向に沿って、それぞれ帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットが配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０により光が照射され、各感光体ドラムに潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、転写ベルト２０８０上の記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。
【０１４９】
光走査装置２０１０は、前記光デバイス５１０と同様な光デバイスを含む光源ユニットを、色毎に有している。そこで、上記光走査装置１０１０と同様の効果を得ることができる。また、カラープリンタ２０００は、この光走査装置２０１０を備えているため、上記レーザプリンタ１０００と同様の効果を得ることができる。
【０１５０】
ところで、カラープリンタ２０００では、各部品の製造誤差や位置誤差等によって色ずれが発生する場合がある。このような場合であっても、点灯させる発光部を選択することで色ずれを低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
以上説明したように、本発明の光デバイスによれば、高次横モードの発振を抑制するとともに、光量変動の少ない光を射出することができるのに適している。また、本発明の光走査装置によれば、高精度の光走査を行うのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を形成するのに適している。
【符号の説明】
【０１５２】
１１ａ…偏向器側走査レンズ（走査光学系の一部）、１１ｂ…像面側走査レンズ（走査光学系の一部）、１３…ポリゴンミラー（偏向器）、１４…光源ユニット、１００…レーザチップ（面発光レーザアレイ）、１０１…基板、１０３…下部半導体ＤＢＲ（半導体多層膜反射鏡の一部）、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（半導体多層膜反射鏡の一部）、１０８…被選択酸化層、１０８ｂ…電流通過領域、１１３…ｐ側電極（電極）、１１５…モードフィルタ（誘電体膜）、１１５Ａ…モードフィルタ（誘電体膜の一部）、１１５Ｂ…モードフィルタ（誘電体膜の一部）、２００…パッケージ部材、３００…カバーガラス（板状部材）、５１０…光デバイス、１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０１０…光走査装置、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、Ｋ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１５３】
【特許文献１】特開２００１−１５６３９５号公報
【特許文献２】特開２００６−２１０４２９号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面発光レーザ素子と、周囲が壁で囲まれている空間領域の底面上に前記面発光レーザ素子を保持するパッケージ部材とを備える光デバイスにおいて、
前記面発光レーザ素子は、射出領域内に該射出領域の中心部を囲むようにあるいは挟むように設けられ、反射率を前記中心部の反射率よりも低くする透明な誘電体膜を有し、
前記射出領域に直交する方向からみたときに、前記誘電体膜によって囲まれる領域あるいは挟まれる領域の内側に、前記面発光レーザ素子の電流通過領域が位置することを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記板状部材で反射された戻り光が前記射出領域内に入射し、
前記誘電体膜の端部近傍は、入射した戻り光の光路を、前記電流通過領域から遠ざかる方向に曲げる構造を有することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記誘電体膜の端部近傍は、前記射出領域に平行な面に対して傾斜した傾斜面を有することを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記射出領域から射出される光は直線偏光であり、
前記直線偏光の偏光方向及び前記射出領域に直交する方向のいずれにも直交する方向は、前記傾斜面に平行であることを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記傾斜面の光学的な傾斜幅は、「発振波長／４」以上であることを特徴とする請求項３又は４に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記誘電体膜における中心部分の光学的な厚さは、「発振波長／４」の奇数倍であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項７】
前記誘電体膜は、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ及びＳｉＯＮのいずれかの膜であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項８】
前記射出領域内における相対的に反射率が高い領域は、光学的な厚さが「発振波長／４」の偶数倍である透明な誘電体膜で被覆されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項９】
前記複数の発光部において、各発光部に、パルス周期が１ｍｓ、パルス幅が５００μｓの方形波電流パルスをそれぞれ供給したとき、
供給後１μｓでの光出力Ｐａ、供給後４８０μｓでの光出力Ｐｂを用いて、（Ｐａ−Ｐｂ）／Ｐｂ×１００の最大値と最小値との差が３未満であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項１０】
前記壁と前記底面とで囲まれている領域を密閉する透明な板状部材を備え、
前記板状部材は、前記面発光レーザ素子から射出されたレーザ光に対する表面での反射率が０．１％以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項１１】
前記面発光レーザ素子は、複数の発光部を有する面発光レーザアレイであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項１２】
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１〜１１のいずれか一項に記載の光デバイスを有する光源と；
前記光源からの光を偏向する偏向器と；
前記偏光器で偏向された光を被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置。
【請求項１３】
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１２に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
【請求項１４】
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１３に記載の画像形成装置。
【請求項１】
面発光レーザ素子と、周囲が壁で囲まれている空間領域の底面上に前記面発光レーザ素子を保持するパッケージ部材とを備える光デバイスにおいて、
前記面発光レーザ素子は、射出領域内に該射出領域の中心部を囲むようにあるいは挟むように設けられ、反射率を前記中心部の反射率よりも低くする透明な誘電体膜を有し、
前記射出領域に直交する方向からみたときに、前記誘電体膜によって囲まれる領域あるいは挟まれる領域の内側に、前記面発光レーザ素子の電流通過領域が位置することを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記板状部材で反射された戻り光が前記射出領域内に入射し、
前記誘電体膜の端部近傍は、入射した戻り光の光路を、前記電流通過領域から遠ざかる方向に曲げる構造を有することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記誘電体膜の端部近傍は、前記射出領域に平行な面に対して傾斜した傾斜面を有することを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記射出領域から射出される光は直線偏光であり、
前記直線偏光の偏光方向及び前記射出領域に直交する方向のいずれにも直交する方向は、前記傾斜面に平行であることを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記傾斜面の光学的な傾斜幅は、「発振波長／４」以上であることを特徴とする請求項３又は４に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記誘電体膜における中心部分の光学的な厚さは、「発振波長／４」の奇数倍であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項７】
前記誘電体膜は、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ及びＳｉＯＮのいずれかの膜であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項８】
前記射出領域内における相対的に反射率が高い領域は、光学的な厚さが「発振波長／４」の偶数倍である透明な誘電体膜で被覆されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項９】
前記複数の発光部において、各発光部に、パルス周期が１ｍｓ、パルス幅が５００μｓの方形波電流パルスをそれぞれ供給したとき、
供給後１μｓでの光出力Ｐａ、供給後４８０μｓでの光出力Ｐｂを用いて、（Ｐａ−Ｐｂ）／Ｐｂ×１００の最大値と最小値との差が３未満であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項１０】
前記壁と前記底面とで囲まれている領域を密閉する透明な板状部材を備え、
前記板状部材は、前記面発光レーザ素子から射出されたレーザ光に対する表面での反射率が０．１％以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項１１】
前記面発光レーザ素子は、複数の発光部を有する面発光レーザアレイであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項１２】
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１〜１１のいずれか一項に記載の光デバイスを有する光源と；
前記光源からの光を偏向する偏向器と；
前記偏光器で偏向された光を被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置。
【請求項１３】
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１２に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
【請求項１４】
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１３に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３８】
【図３７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３８】
【図３７】
【公開番号】特開２０１１−１１９３７０（Ｐ２０１１−１１９３７０Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７４０３５（Ｐ２００９−２７４０３５）
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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