JP5929259B2 - 面発光レーザ素子、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、面発光レーザ素子、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、基板に垂直な方向にレーザ光を射出する面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子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。

垂直共振器型の面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ：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よりも低価格、低消費電力、及び小型であり、１次元及び２次元デバイスに好適であり、かつ、高性能であることから、近年、注目されている。

面発光レーザ素子の応用分野としては、レーザプリンタなどの画像形成装置における光走査装置の光源、光ディスク装置における書き込み用光源（発振波長：７８０ｎｍ、８５０ｎｍ）、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：１．３μｍ、１．５μｍ）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 Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）のチップ間、及びチップ内の光伝送用の光源としても期待されている。

例えば、光伝送システムの光源としては、単一波長の光を射出し、高出力であることが求められている。

また、画像形成装置における光走査装置の光源では、更に射出される光の偏光方向が一定であることが求められている。

例えば、特許文献１、特許文献２、非特許文献１及び非特許文献２には、高出力で単一基本横モード発振を行う方法が開示されている。これらはいずれも、面発光レーザの上部構造に溝などを形成し、凹凸形状にすることにより、単一基本横モードだけを発振しやすくしたものである。

また、非特許文献３には、面発光レーザの上部構造の凹凸形状に素子の水平面内で異方性を持たせて、高出力な単一基本横モード発振を得ながら偏光方向を制御する例が示されている。

また、非特許文献４には、傾斜基板を用いることにより偏光方向を制御する例が示されている。

しかしながら、上記従来技術を組み合わせても、高い単一基本モード出力で十分な偏光安定性をもち、出射ビーム形状が等方性の高い断面形状で、出射ビームの発散角が小さい面発光レーザ素子を高い歩留で安定して製造するのは困難であった。

本発明は、第１の観点からすると、基板上に下部反射鏡、活性層、及び上部反射鏡が積層され、前記活性層と前記上部反射鏡との間あるいは前記上部反射鏡中に酸化物が電流狭窄領域を取り囲んでいる電流経路制限構造体を有し、前記上部反射鏡上の電極の開口部である射出領域から前記基板に垂直な第１の方向に光を射出する面発光レーザにおいて、前記射出領域は、前記第１の方向からみたとき、射出中心を含み相対的に反射率が高い第１の領域と、相対的に反射率の低い第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域は半導体層からなり、前記電流狭窄領域の形状は、前記第１の方向からみたとき、前記第１の方向に直交する第２の方向に平行で射出中心を通る第１の長さが、他のいずれの方向の射出中心を通る長さよりも小さい形状であり、前記第１の領域の形状は、前記第１の方向からみたとき、前記第２の方向に平行で射出中心を通る長さが、前記第１の方向と前記第２の方向とも直交する第３の方向に平行で射出中心を通る長さよりも長い形状であることを特徴とする面発光レーザである。

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。

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つの像担持体を画像情報に応じて変調された光で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。

本発明によれば、高い単一基本モード出力で偏光安定性をもち、等方性の高いビーム断面形状で、ビーム発散角の小さい面発光レーザを、高い歩留で安定して製造することができる。

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。 面発光レーザアレイを説明するための図である。 図７（Ａ）は、１つの発光部をｚ軸方向からみた図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザアレイの基板を説明するための図である。 第１半導体表面構造体領域、及び第２半導体表面構造体領域を説明するための図である。 図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）は、それぞれ電流狭窄領域の形状を説明するための図である。 図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、それぞれメサ外形と電流狭窄領域の形状との関係を説明するための図である。 複数種類の面発光レーザアレイを説明するための図である。 タイプＡの面発光レーザアレイを説明するための図である。 タイプＢの面発光レーザアレイを説明するための図である。 タイプＣの面発光レーザアレイを説明するための図である。 タイプＤの面発光レーザアレイを説明するための図である。 タイプＥの面発光レーザアレイを説明するための図である。 タイプＦの面発光レーザアレイを説明するための図である。 タイプＧの面発光レーザアレイを説明するための図である。 タイプＨの面発光レーザアレイを説明するための図である。 タイプＡ、タイプＢ、及びタイプＣについて、ＳＭＰと狭窄面積との関係を説明するための図である。 タイプＡ、タイプＢ、及びタイプＣについて、ｘ軸方向におけるＰＭＳＲと狭窄面積との関係を説明するための図である。 タイプＡ、タイプＢ、及びタイプＣについて、ｘ軸方向における発散角と狭窄面積との関係を説明するための図である。 タイプＡ、タイプＢ、及びタイプＣについて、ｙ軸方向における発散角と狭窄面積との関係を説明するための図である。 タイプＤ、タイプＥ、及びタイプＦについて、ＳＭＰと狭窄面積との関係を説明するための図である。 タイプＤ、タイプＥ、及びタイプＦについて、ｘ軸方向におけるＰＭＳＲと狭窄面積との関係を説明するための図である。 タイプＤ、タイプＥ、及びタイプＦについて、ｘ軸方向における発散角と狭窄面積との関係を説明するための図である。 タイプＤ、タイプＥ、及びタイプＦについて、ｙ軸方向における発散角と狭窄面積との関係を説明するための図である。 タイプＣ、タイプＤ、タイプＧ、及びタイプＨについて、ＳＭＰと狭窄面積との関係を説明するための図である。 タイプＣ、タイプＤ、タイプＧ、及びタイプＨについて、ｘ軸方向におけるＰＭＳＲと狭窄面積との関係を説明するための図である。 タイプＣ、タイプＤ、タイプＧ、及びタイプＨについて、ｘ軸方向における発散角と狭窄面積との関係を説明するための図である。 タイプＣ、タイプＤ、タイプＧ、及びタイプＨについて、ｙ軸方向における発散角と狭窄面積との関係を説明するための図である。 各タイプの評価を説明するための図である。 電流狭窄領域の形状が正方形、長方形、及び円形について、ＳＭＰと電流狭窄領域のｙ軸方向における長さとの関係を説明するための図である。 図３５（Ａ）及び図３５（Ｂ）は、それぞれ第１半導体表面構造体領域、及び第２半導体表面構造体領域の変形例を説明するための図（その１）である。 図３６（Ａ）及び図３６（Ｂ）は、それぞれ第１半導体表面構造体領域、及び第２半導体表面構造体領域の変形例を説明するための図（その２）である。 面発光レーザアレイの変形例１を説明するための図である。 面発光レーザアレイの変形例２を説明するための図である。 面発光レーザアレイの変形例３を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図３４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。

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）、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。

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。

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。

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Ａ／Ｄ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。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、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。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、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。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、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。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

各光源は、一例として図６に示されるように、複数の発光部が２次元配列されている面発光レーザアレイ１００を有している。ここでは、レーザ発振方向をｚ軸方向とし、ｚ軸方向に垂直な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。

ｘ軸方向は主走査対応方向であり、ｙ軸方向は副走査対応方向である。複数の発光部は、すべての発光部をｙ軸方向に伸びる仮想線上に正射影したときに発光部間隔が等間隔ｄ２と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。また、発光部の数は２１個に限定されるものではない。

図７（Ａ）は、１つの発光部をｚ軸方向からみた図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。

各発光部は、発振波長が７８０ｎｍ帯の面発光レーザであり、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、上部電極１１３、下部電極１１４、上部配線１１５、及び反射率に差がある２種の半導体表面構造体領域（１１６Ａ、１１６Ｂ）などを有している。

すなわち、面発光レーザアレイ１００は、面発光レーザが集積されたものである。

基板１０１は、表面が鏡面研磨面であり、図８（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８（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。

図７（Ｂ）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。

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−Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを４０．５ペア有している。そして、各屈折率層はいずれも、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。

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（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなる層である。

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。

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（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなる層である。

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。

上部半導体ＤＢＲ１０７は、第１の上部半導体ＤＢＲ、第２の上部半導体ＤＢＲ及び第３の上部半導体ＤＢＲを有している。

第１の上部半導体ＤＢＲは、上部スペーサ層１０６の＋ｚ側に積層され、ｐ−（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなる低屈折率層とｐ−（Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなる高屈折率層のペアを１ペア有している。

第２の上部半導体ＤＢＲは、第１の上部半導体ＤＢＲの＋ｚ側に積層され、ｐ−Ａｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓからなる低屈折率層とｐ−Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを２２ペア有している。

第３の上部半導体ＤＢＲは、第２の上部半導体ＤＢＲの＋ｚ側に積層され、ｐ−Ａｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓからなる低屈折率層とｐ−Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなる高屈折率層のペアを１ペア有している。

上部半導体ＤＢＲ１０７の各屈折率層はいずれも、λ／４の光学的厚さとなるように設定されている。

第２の上部半導体ＤＢＲ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。

第３の上部半導体ＤＢＲのｐ−Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ層１０７ａの＋ｚ側には、λ／４の光学的厚さのｐ−ＧａＡｓ層１１７が積層されている。このｐ−ＧａＡｓ層１１７の＋ｚ側の表面から厚さ２０ｎｍの層（表層）は、Ｚｎが高濃度にドーピングされていて、上部電極１１３とのコンタクト層を兼ねている。

次に、面発光レーザアレイ１００の作製プロセスについて簡単に説明する。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。

（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。

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（ＰＨ_３）、アルシン（ＡｓＨ_３）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（ＣＢｒ_４）、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（Ｈ_２Ｓｅ）を用いている。

（２）積層体の表面における発光部となる複数の領域に、それぞれ四角形状のレジストパターンを形成する。ここでは、一例として、ｘ軸方向の長さが２５．３μｍ、ｙ軸方向の長さが２４．７μｍの長方形状とした。

（３）Ｃｌ_２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。

（４）該フォトマスクを除去する。

（５）積層体を水蒸気中で熱処理する。これにより、被選択酸化層中のｐ−ＡｌＡｓ層がメサの外周部から選択的に酸化され、Ａｌ_ｘＡｓ_ｙＯ_ｚ層からなる絶縁領域１０８ａが形成される。そして、メサの中央部に、この絶縁領域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、いわゆる電流経路制限構造体が形成される。

上記酸化されていない領域１０８ｂが電流通過領域であり、本明細書では、この領域を「電流狭窄領域１０８ｂ」と呼ぶ。ここでは、一例として、ｘ軸方向の長さが５．２０μｍ、ｙ軸方向の長さが４．８３μｍの長方形状の電流狭窄領域１０８ｂが形成された。

（６）気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、全面にＳｉＮからなる保護層１１１を形成する。

（７）レジストパターニング工程、ＢＨＦ（バッファードふっ酸）エッチング工程によりレーザ光の射出面となるメサ上部に、上部電極１１３のコンタクト領域、及び上部電極１１３の開口部となる領域の保護層１１１を除去し、窓開けを行う。

（８）メサ上面における射出中心を含む円形の領域と、射出中心を含みｙ軸方向に伸びるストライプ状領域が重なる領域以外の全領域をフォトレジストで覆う。

（９）Ｈ_２ＳＯ_４とＨ_２Ｏ_２とＨ_２Ｏの混合溶液で、ｐ−ＧａＡｓ層１１７におけるフォトレジストがない部分を、下層である第３の上部半導体ＤＢＲのｐ−Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ層１０７ａが露出するまでウェットエッチングする。

（１０）フォトレジストを除去する。

上記ウェットエッチングを行う工程（９）により、図９に示されるように、射出中心から半径１．９μｍの円形の領域と射出中心を含みｙ軸方向に伸びる幅１．１μｍのストライプ状領域とが重なる領域が形成される。この領域が、相対的に反射率が高い前記第１半導体表面構造体領域１１６Ｂである。

また、上記ウェットエッチングを行う工程（９）でエッチングされず、λ／４の光学的厚さのｐ−ＧａＡｓ層１１７が残っている領域が、第２半導体表面構造体領域１１６Ａである。

すなわち、第２半導体表面構造体領域１１６Ａは、２つの小領域からなり、該２つの小領域は、第１半導体表面構造体領域１１６Ｂを間に挟み、ｘ軸方向に関して対向している。

この第２半導体表面構造体領域１１６Ａでは、ｐ−ＧａＡｓ層１１７と第３の上部半導体ＤＢＲのｐ−Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ層１０７ａの界面、及びｐ−ＧａＡｓ層１１７と空気層の界面でのレーザ発振光の活性層１０５側への反射光は、レーザ発振光と逆位相となり、第１半導体表面構造体領域１１６Ｂより反射率が低下する。すなわち、第１半導体表面構造体領域１１６Ｂは、相対的に反射率が高い領域であり、第２半導体表面構造体領域１１６Ａは、相対的に反射率が低い領域である。

（１１）レジストパターニング工程、電極蒸着工程、リフトオフ工程により上部電極１１３を形成する。上部電極１１３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。なお、ここで、上部電極１１３と接続される上部配線１１５、及びワイヤボンディングパッド（不図示）を同時に形成しても良い。

（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、基板１０１の裏面全域に下部電極１１４を形成する。ここでは、下部電極１１４は、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。

（１３）アニールによって、上部電極１１３と下部電極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。

（１４）チップ毎に切断する。

そして、種々の後工程を経て、面発光レーザアレイ１００となる。

ところで、電流狭窄領域は、被選択酸化層における酸化速度の結晶方位に関する異方性を考慮してメサの外形を設計することにより、所望の形状とすることができる。

そして、電流狭窄領域の形状としては、上記長方形だけでなく、正方形（図１０（Ａ）参照）、ｘ軸方向を長手方向とする楕円形（図１０（Ｂ）参照）、ｙ軸方向を長手方向とする楕円形（図１０（Ｃ）参照）、円形（図１０（Ｄ）参照）が考えられる。

なお、以下では、便宜上、ｘ軸方向を長手方向とする楕円形を「楕円形Ａ」ともいい、ｙ軸方向を長手方向とする楕円形を「楕円形Ｂ」ともいう。また、電流狭窄領域の面積を「狭窄面積」と略述する。

また、以下では、電流狭窄領域における「ｙ軸方向の長さ／ｘ軸方向の長さ」を、「歪み率」という。

図１１（Ａ）には、狭窄面積が略２２μｍ２である長方形の電流狭窄領域とメサの外形が示されている。

図１１（Ｂ）には、狭窄面積が略２２μｍ２である円形の電流狭窄領域とメサの外形が示されている。

ここで、上記積層体と同様な構成を有する複数種類（タイプＡ〜タイプＨ）の面発光レーザアレイを作製した（図１２参照）。

タイプＡの面発光レーザアレイは、上記面発光レーザアレイ１００において、一例として図１３に示されるように、電流狭窄領域の形状を歪み率が０．９３の長方形としたものである。

タイプＢの面発光レーザアレイは、上記面発光レーザアレイ１００において、一例として図１４に示されるように、電流狭窄領域の形状を正方形としたものである。

タイプＣの面発光レーザアレイは、上記面発光レーザアレイ１００において、一例として図１５に示されるように、電流狭窄領域の形状を円形としたものである。

タイプＤの面発光レーザアレイは、上記面発光レーザアレイ１００において、一例として図１６に示されるように、上部電極の開口部の形状を円形とし、電流狭窄領域の形状を歪み率が０．９３の長方形としたものである。

タイプＥの面発光レーザアレイは、上記面発光レーザアレイ１００において、一例として図１７に示されるように、上部電極の開口部の形状を円形とし、電流狭窄領域の形状を歪み率が０．９３の長方形とし、第２半導体表面構造体領域がｙ軸方向に２分割されたものである。

タイプＦの面発光レーザアレイは、上記面発光レーザアレイ１００において、一例として図１８に示されるように、上部電極の開口部の形状を円形とし、電流狭窄領域の形状を歪み率が０．９３の長方形とし、第２半導体表面構造体領域が設けられていないものである。

タイプＧの面発光レーザアレイは、上記面発光レーザアレイ１００において、一例として図１９に示されるように、電流狭窄領域の形状を歪み率が０．８０の前記楕円形Ａとしたものである。

タイプＨの面発光レーザアレイは、上記面発光レーザアレイ１００において、一例として図２０に示されるように、電流狭窄領域の形状を歪み率が１．０９の前記楕円形Ｂとしたものである。

図２１には、タイプＡ、タイプＢ、及びタイプＣについて、ＳＭＰ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ）と狭窄面積との関係が示されている。なお、ＳＭＰは、基本横モードと高次横モードの出力比であるＳＭＳＲ（Ｓｉｄｅ Ｍｏｄｅ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｒａｔｉｏ）が２０ｄＢとなる光出力値を用いた。

タイプＡ、タイプＢ、及びタイプＣでは、タイプＡのＳＭＰが最も高い。また、タイプＡのＳＭＰは、測定範囲内では、狭窄面積依存性が小さい。

タイプＢのＳＭＰは、タイプＡのＳＭＰよりやや小さい値であり、狭窄面積が大きくなると緩やかに低下する。

タイプＣのＳＭＰは、狭窄面積が１６μｍ２程度まではタイプＡ及びタイプＢのＳＭＰと同程度の値であるが、狭窄面積が更に大きくなると明らかに低下する。

図２２には、タイプＡ、タイプＢ、及びタイプＣについて、ｘ軸方向におけるＰＭＳＲ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ Ｓｕｐｐｒｅｓｉｏｎ Ｒａｔｉｏ）と狭窄面積との関係が示されている。なお、ＰＭＳＲは、所望の偏光方向における光強度とそれに直交する方向における光強度との比であり、偏光抑圧比ともいわれている。

光走査装置の光源の用途では、ＰＭＳＲは２０ｄＢ以上が必要である。タイプＡ、タイプＢ、及びタイプＣのいずれにおいても、狭窄面積が大きくなるとＰＭＳＲは低下するが、測定範囲内では十分なＰＭＳＲを有している。

タイプＡ、タイプＢ、及びタイプＣについて、ｘ軸方向における発散角と狭窄面積との関係が図２３に示され、ｙ軸方向における発散角と狭窄面積との関係が図２４に示されている。

図２１〜図２４から、タイプＡ及びタイプＢは、高いＳＭＰを保ったまま、小さい発散角を得ることが可能である。また、発散角は、同一の狭窄面積ではｘ軸方向とｙ軸方向とでほぼ同じ値であり、射出される光束の断面形状は等方性があるといえる。

一方、タイプＣでは、狭窄面積が大きいときには高いＳＭＰが得られないので、高いＰＭＳＲと小さい発散角を得ているにも関わらず用途が制限される。

このことから、傾斜基板を用い、電流狭窄領域の形状を矩形とすることにより、高いＳＭＰとＰＭＳＲを維持しつつ、発散角を小さくすることが可能となることがわかる。

図２５には、タイプＤ、タイプＥ、及びタイプＦについて、ＳＭＰと狭窄面積との関係が示されている。

タイプＤ、タイプＥ、及びタイプＦでは、タイプＤのＳＭＰが最も高く、タイプＥのＳＭＰは、タイプＤのＳＭＰよりも小さい。また、タイプＦのＳＭＰは、タイプＥのＳＭＰよりも更に小さい。

なお、タイプＥのＳＭＰが、タイプＦのＳＭＰよりも大きいのは、形状が最適でなくとも、第１半導体表面構造体領域及び第２半導体表面構造体領域があることによって、高次モードがある程度抑制されるからである。

図２６には、タイプＤ、タイプＥ、及びタイプＦについて、ｘ軸方向におけるＰＭＳＲと狭窄面積との関係が示されている。

タイプＤ及びタイプＦでは、狭窄面積が大きくなるとＰＭＳＲは低下するが、測定範囲内では十分なＰＭＳＲを有している。一方、タイプＥでは、狭窄面積が大きくなるとＰＭＳＲは不十分な値となる。

これにより、第２半導体表面構造体領域をｙ軸方向に２分割するよりもｘ軸方向に２分割するほうが偏光安定性に優れていることがわかる。

なお、タイプＦがＳＭＰが小さいながら十分なＰＭＳＲをもつのは、傾斜基板を用いているからである。

タイプＤ、タイプＥ、及びタイプＦについて、ｘ軸方向における発散角と狭窄面積との関係が図２７示され、ｙ軸方向における発散角と狭窄面積との関係が図２８に示されている。

図２７及び図２８から、第２半導体表面構造体領域を設けることにより、狭窄面積が大きくなると発散角が小さくなることがわかる。

図２５〜図２８から、タイプＤは、高いＳＭＰと十分なＳＭＳＲを保ったまま、小さい発散角を得ることが可能である。

なお、タイプＤと前記タイプＡとは、ＳＭＰ、ＰＭＳＲ、ｘ軸方向の発散角、ｙ軸方向の発散角の狭窄面積依存性においてほぼ同じ傾向を示す。これから、上部電極の開口部の形状は、これらの特性には影響していないことがわかる。よって、以後の解析では上部電極の開口部の形状の違いを問題としない。

図２９には、タイプＣ、タイプＤ、タイプＧ、及びタイプＨについて、ＳＭＰと狭窄面積との関係が示されている。

図３０には、タイプＣ、タイプＤ、タイプＧ、及びタイプＨについて、ｘ軸方向におけるＰＭＳＲと狭窄面積との関係が示されている。

図３１には、タイプＣ、タイプＤ、タイプＧ、及びタイプＨについて、ｘ軸方向における発散角と狭窄面積との関係が示されている。

図３２には、タイプＣ、タイプＤ、タイプＧ、及びタイプＨについて、ｙ軸方向における発散角と狭窄面積との関係が示されている。

タイプＧは、タイプＤと比較すると、ＰＭＳＲがやや小さい他は、ＳＭＰ、発散角において同様な値である。タイプＧのＰＭＳＲは、やや小さいが十分な値である。

タイプＨは、測定範囲内では、狭窄面積が大きくなるにつれてＳＭＰが急激に低下する。

このことから、電流狭窄領域の形状が楕円形Ａであれば、矩形の場合と同様に、高いＳＭＰ、及び十分なＰＭＳＲを維持しつつ、発散角を小さくすることが可能である。一方、電流狭窄領域の形状が楕円形Ｂであれば、狭窄面積が大きくなるとＳＭＰが急激に低下する。

そこで、評価としては、タイプＡ、タイプＢ、タイプＤ、及びタイプＧは「○」であり、タイプＣ、タイプＥ、タイプＦ、及びタイプＨは「×」である（図３３参照）。

タイプＡ、タイプＢ、タイプＣの結果をもとにして、図３４には、電流狭窄領域の形状が、正方形、長方形、及び円形について、ＳＭＰと電流狭窄領域のｙ軸方向における長さとの関係が示されている。これによると、電流狭窄領域の面積が同じであれば、ＳＭＰは、電流狭窄領域の形状によらず、ｙ軸方向における長さに強く依存することがわかる。つまり、電流狭窄領域のｙ軸方向における長さが、ＳＭＰが低下し始める値を超えなければ、ｘ軸方向を含む他の方向における長さを長くしても、高いＳＭＰが得られる。これは、ＰＭＳＲについても同様である。

なお、電流狭窄領域のｙ軸方向における長さに、ＳＭＰが低下し始める限界値が存在するのは、次のように考えられる。高次モードは射出中心から離れた円周上に複数の発光スポットをなし発生する特性がある。ここでは、反射率の高い第１の半導体構造体がｙ軸方向に延びているので、電流狭窄領域のｙ軸方向における長さが長くなり、ある値を超えると該高次モードの発光スポットが発生しやすくなるためと推察できる。

面発光レーザアレイ１００の各発光部は、ｚ軸方向からみたとき、射出領域が、中心部を含み相対的に反射率が高い第１半導体表面構造体領域１１６Ｂと、相対的に反射率の低い第２半導体表面構造体領域１１６Ａとを有している。そして、各発光部における電流狭窄領域１０８ｂの形状は、ｚ軸方向からみたとき、ｙ軸方向に平行で射出中心を通る長さ（Ｌｙ）が、他の方向で射出中心を通る長さよりも短いか同じ長さであり、かつ少なくとも一部の方向の長さ（Ｌｓ）がＬｙより大きい形状である。つまり各発光部における電流狭窄領域１０８ｂの形状がｙ軸方向に平行で射出中心を通る長さを直径とする円より大きい形状である。また、各発光部における第１半導体表面構造体領域１１６Ｂの形状は、ｚ軸方向からみたとき、ｙ軸方向に平行で中心を通る長さが、ｘ軸方向に平行で中心を通る長さよりも大きい形状である。なお、発光部が、高い単一基本モード出力で偏光安定性をもち、等方性の高い断面形状で、発散角が小さいレーザ光を射出することができるという効果は、Ｌｓ/Ｌｙの値が１．０５以上のときに確認でき、Ｌｓ/Ｌｙの値が１．１０以上で顕著になる。

凹凸形状の表面構造体を設けることにより高出力で単一基本横モード発振を得、さらには偏光を制御する従来例の特許文献１、特許文献２、非特許文献１及び非特許文献２、非特許文献３においては、明確に取り上げられている狭窄形状は円形だけであり、狭窄形状と表面構造体の適切な関係は明らかにされていない。

本願においては、表面構造体と狭窄形状の適切な組み合わせを明らかにしている。これにより、広い狭窄面積範囲で、高い単一基本モード出力で高い偏光安定性をもち、等方性の高いビーム断面形状で、ビーム発散角が小さい面発光レーザを得ることができる。よって面発光レーザアレイ１００を高い歩留で製造することができる。

従って、円形で且つ光密度の高い微小な光スポットを、２１個同時に各感光体ドラム上に形成することが可能である。

また、面発光レーザアレイ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ｄ２であるので、点灯のタイミングを調整することで各感光体ドラム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。

そして、例えば、上記間隔ｄ２を２．６５μｍ、光走査装置２０１０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ｄ１を狭くして間隔ｄ２を更に小さくするアレイ配置としたり、光学系の倍率を下げる等を行えばより高密度化でき、より高品質の印刷が可能となる。なお、主走査方向の書き込み間隔は、発光部の点灯のタイミングで容易に制御できる。

また、カラープリンタ２０００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。

また、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、カラープリンタ２０００では、高品質の画像を形成することができる。

図３５（Ａ）〜図３６（Ｂ）には、第１半導体表面構造体領域１１６Ｂ、及び第２半導体表面構造体領域１１６Ａの変形例が示されている。

図３５（Ａ）に示されるように、第１半導体表面構造体領域１１６Ｂの形状が、ｙ軸方向を長手方向とする長方形であっても良い。

図３５（Ｂ）に示されるように、第１半導体表面構造体領域１１６Ｂの形状が、ｙ軸方向を長軸方向とする楕円形であっても良い。そして、第２半導体表面構造体領域１１６Ａが、第１半導体表面構造体領域１１６Ｂを囲んでいても良い。

図３６（Ａ）に示されるように、第２半導体表面構造体領域１１６Ａが、ｙ軸方向を長手方向とする２つの長方形であり、該２つの長方形が、射出領域の中心部を挟んでｘ軸方向に対向していても良い。

図３６（Ｂ）に示されるように、第１半導体表面構造体領域１１６Ｂの形状が、ｙ軸方向を長軸方向とする楕円形であり、第２半導体表面構造体領域１１６Ａが、第１半導体表面構造体領域１１６Ｂを囲み、ｙ軸方向を長軸方向とする楕円形であっても良い。

各変形例においても、上記面発光レーザアレイ１００と同様な効果を得ることができる。

次に、面発光レーザアレイの複数の変形例について説明する。各変形例の面発光レーザアレイは、第１半導体表面構造体領域１１６Ｂ、及び第２半導体表面構造体領域１１６Ａの構成が異なる点に特徴を有している。そこで、以下では、上記面発光レーザアレイ１００との相違点を中心に説明するとともに、前述した面発光レーザアレイ１００と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。

《変形例１》
図３７に変形例１の面発光レーザアレイが示されている。変形例１の面発光レーザアレイでは、上部半導体ＤＢＲ１０７の最上層（最も＋ｚ側の層）をｐ−Ａｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓからなる低屈折率層１０７ｂとし、その＋ｚ側に該低屈折率層１０７ｂよりも大きい屈折率をもつ半導体層１１８がλ／４の光学的厚さで積層されている。そして、射出領域内の周辺部の半導体層１１８がエッチングで除去されている。この半導体層１１８がエッチングで除去された部分が第２半導体表面構造体領域１１６Ａとなり、射出領域の中央部の半導体層１１８が残っている部分が第１半導体表面構造体領域１１６Ｂとなる。

この場合も、上記面発光レーザアレイ１００と同様な効果を得ることができる。

《変形例２》
図３８に変形例２の面発光レーザアレイが示されている。変形例２の面発光レーザアレイは、変形例１の面発光レーザアレイにおける射出領域が、２λ／４の光学的厚さの誘電体膜１１９で覆われたものである。

この場合は、更に、射出面の酸化や汚染を抑制することができる。

誘電体膜１１９の誘電体膜材料としては、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯｎ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、ＴｉＮなどがあげられる。これらは、プラズマＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、反応性スパッタリング法などにより形成することができる。

なお、誘電体膜１１９の光学的厚さは、λ／４の偶数倍であれば良い。

《変形例３》
図３９に変形例３の面発光レーザアレイが示されている。変形例３の面発光レーザアレイは、面発光レーザアレイ１００における射出領域が、λ／４の光学的厚さの低屈折率の誘電体膜１２０とλ／４の光学的厚さの高屈折率の誘電体膜１２１とからなる対で覆われたものである。

この場合は、更に、信頼性と耐久性を向上させることができる。

なお、各誘電体膜の光学的厚さは、λ／４の奇数倍であれば良い。また、誘電体膜１２０と誘電体膜１２１とからなる対が、複数対であっても良い。

以上説明したように、本実施形態に係る面発光レーザアレイ１００によると、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などが積層されている。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上部電極１１３を有している。

上記射出領域には、ｚ軸方向からみたとき、中心部を含み相対的に反射率が高い第１半導体表面構造体領域１１６Ｂ、及び相対的に反射率の低い第２半導体表面構造体領域１１６Ａが設けられている。

そして、各発光部における電流狭窄領域１０８ｂの形状は、ｚ軸方向からみたとき、ｙ軸方向に平行で中心を通る長さが、ｘ軸方向に平行で中心を通る長さよりも短い形状である。また、各発光部における第１半導体表面構造体領域１１６Ｂの形状は、ｚ軸方向からみたとき、ｙ軸方向に平行で中心を通る長さが、ｘ軸方向に平行で中心を通る長さよりも長い形状である。

そして、各発光部は、高い単一基本モード出力で偏光安定性をもち、等方性の高い断面形状で、発散角が小さいレーザ光を射出することができる。

光走査装置２０１０は、各光源が面発光レーザアレイ１００を有しているため、円形で且つ光密度の高い微小な光スポットを、２１個同時に各感光体ドラム上に形成することができる。

そして、カラープリンタ２０００は、光走査装置２０１０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できる。

なお、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。例えば、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］方向に向かって傾斜しても良い。

そして、結晶方位［０ −１ １］方向を−ｘ方向、結晶方位［０ １ −１］方向を＋ｘ方向としても良い。

また、基板の主面の法線方向が、結晶方位［１ ０ ０］方向に一致し、ｙ軸方向が結晶方位［０ １ １］方向、及び結晶方位［０ −１ １］方向のいずれかであっても良い。

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。

また、上記面発光レーザアレイは、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。

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。

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。

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。

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。

１００…面発光レーザアレイ、１０１…基板、１０３…下部半導体ＤＢＲ（下部反射鏡）、１０４…下部スペーサ層、１０５…活性層、１０６…上部スペーサ層、１０７…上部半導体ＤＢＲ（上部反射鏡）、１１３…上部電極（電極）、１１６Ａ…第２半導体表面構造体領域（第２の領域）、１１６Ｂ…第１半導体表面構造体領域（第１の領域）、１１９…誘電体膜、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。

特許第３６９７９０３号公報 特開２００１−２８４７２２号公報 特開２００３−１１５６３４号公報

ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．１１（１９９９）、ｐ．１５３６−１５３８ ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．１６（２００４）、ｐ．３６８−３７０ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ＩＥＥＥ／ＬＥＯＳ Ｂｅｎｅｌｕｘ Ｃｈａｐｔｅｒ、２００２、Ａｍｓｔｅｒｄａｍ、ｐ．１０３−１０６ 伊賀、小山、「面発光レーザの基礎と応用」、共立出版

Claims (10)

1. 基板上に下部反射鏡、活性層、及び上部反射鏡が積層され、前記活性層と前記上部反射鏡との間あるいは前記上部反射鏡中に酸化物が電流狭窄領域を取り囲んでいる電流経路制限構造体を有し、前記上部反射鏡上の電極の開口部である射出領域から前記基板に垂直な第１の方向に光を射出する面発光レーザにおいて、
   前記射出領域は、前記第１の方向からみたとき、射出中心を含み相対的に反射率が高い第１の領域と、相対的に反射率の低い第２の領域とを有し、
   前記第１の領域と前記第２の領域は半導体層からなり、
   前記電流狭窄領域の形状は、前記第１の方向からみたとき、前記第１の方向に直交する第２の方向に平行で射出中心を通る第１の長さが、他のいずれの方向の射出中心を通る長さよりも小さい形状であり、
   前記第１の領域の形状は、前記第１の方向からみたとき、前記第２の方向に平行で射出中心を通る長さが、前記第１の方向と前記第２の方向とも直交する第３の方向に平行で射出中心を通る長さよりも長い形状であることを特徴とする面発光レーザ。
2. 前記電流狭窄領域の形状は、前記第２の方向を短軸とする楕円であることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザ。
3. 前記第２の領域は、前記第１の領域を挟む２つの小領域を有し、該２つの小領域は、前記第３の方向に関して対向し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。
4. 前記第２の領域は、前記第１の領域を取り囲んで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。
5. 前記開口部は、誘電体膜で被覆されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の面発光レーザ。
6. 前記誘電体膜は、光学的厚さが「発振波長／４」の偶数倍であることを特徴とする請求項５に記載の面発光レーザ。
7. 前記誘電体膜は、光学的厚さが「発振波長／４」の奇数倍である低屈折率の誘電体膜と、光学的厚さが「発振波長／４」の奇数倍である高屈折率の誘電体膜とからなる対を、少なくとも１対有することを特徴とする請求項６に記載の面発光レーザ。
8. 前記基板表面の法線方向は、結晶方位［１ ０ ０］方向から結晶方位［１ １ １］方向、あるいは結晶方位［１ −１ −１］方向に傾斜しており、
   前記第３の方向は、結晶方位［０ −１ １］方向、あるいは結晶方位［０ １ −１］方向であ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面発光レーザ。
9. 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１〜８のいずれか一項に記載の面発光レーザを有する光源と、
   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。
10. 少なくとも１つの像担持体と、
    前記少なくとも１つの像担持体を画像情報に応じて変調された光で走査する請求項９に記載の光走査装置と、を備える画像形成装置。
    
    

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