JP5834414B2 - 面発光レーザモジュール、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、面発光レーザモジュール、光走査装置及び画像形成装置に関する。

昨今、多色画像形成装置においては、より高精細な画像品質が求められている。このため、高速化が年々進み、オンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷に用いられるようになりつつある。具体的には、面発光レーザを２次元的に配列した構成の２次元アレイ素子を用いることにより、感光体上での副走査間隔を記録密度の１／ｎにすることができ、単位画素をｎ×ｍの複数ドットのマトリクス構成を形成することができる。

ところで、面発光レーザ素子を含め一般的に半導体レーザ素子等を有した光学系では、レンズやカバーガラスからの反射光が元のレーザ素子に戻ってくる戻り光によって、光量の変動が発生するという問題点を有している。この光量変動には、ｎｓｅｃオーダーの高速に起きるものや、ｍｓｅｃオーダーで起きるような変動まで様々な光量変動がある。従来、面発光レーザは、ミラーの反射率が高いことから、戻り光に対しては強いものと考えられてきた。しかしながら、検討の結果、必ずしも面発光レーザは戻り光に強くはなく、特に、複数の面発光レーザが配列された面発光レーザアレイの場合においては、ある面発光レーザから発せられた光が戻り光となり、その戻り光が隣接する面発光レーザに入射し、光量変動が生じることが確認されている。

このため、面発光レーザにおいて、活性層の障壁層にカーボンを変調ドーピングし、微分利得を増大して共振器内の緩和振動周波数が面発光レーザから出力されるレーザ光を変調する光通信周波数を超えるように設定する方法（特許文献１）や、レーザ光の一部を吸収する吸収層を含む構成によって戻り光耐性を高める方法が開示されている（特許文献２）。

また、特許文献３では光ファイバーの端面からの戻り光を防ぐために光ファイバーを面発光レーザに対し、２度以上傾斜させて、戻り光の影響を低減する方法が開示されている。戻り光対策において、カバーガラスや光ファイバーの端面を傾ける方法は、一般的に行われている方法である。しかし、単に傾けられる角度にも設計上の制約があり、できるだけ小さな傾き角で最大限の効果を導くことが求められている。

しかしながら、特許文献１から３に記載されている方法では、光量変動を所定の値以下にすることは極めて困難であり、光量変動が所定の値以下となる面発光レーザモジュールを得ることができなかった。

よって、本発明は、戻り光による光量変動が極めて少ない面発光レーザモジュール、及び、この面発光レーザモジュールを用いた光走査装置、画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、基板形成された前記基板面に対し垂直方向に光を出射する面発光レーザと、前記基板を設置するための凹部が設けられているパッケージと、前記凹部とともに前記基板を囲むように、前記面発光レーザの光の出射側において、前記パッケージと接続される透明基板と、を有する面発光レーザモジュールにおいて、前記面発光レーザのメサ上部に形成された電極に囲まれた領域内に、前記領域の中心部を含む第１領域よりも、前記領域の周辺部に位置する第２領域の前記光における反射率を小さくする誘電体膜が形成され、前記第１領域は、直交する２軸で異方性を有し、前記第１領域の中央部での短手方向の長さは、前記中央部よりも端側での前記長さよりも大きく、前記第１領域の短手方向において、前記透明基板が、前記基板面に対し傾斜していることを特徴とする。

また、本発明は、前記第２領域は、２つの小領域により形成されていることを特徴とする。

また、本発明は、前記光の偏光方向と垂直となる方向においては、前記透明基板は前記基板面に対して略平行であることを特徴とする。

また、本発明は、前記メサの上面は、正方形状または長方形状に形成されていることを特徴とする。

また、本発明は、前記光の偏光方向は、正方形状または長方形状における辺のいずれかと平行であることを特徴とする。

また、本発明は、前記透明基板の表面のいずれか一方の面、または、両面に、反射防止膜が形成されていることを特徴とする。

また、本発明は、前記第１領域と前記第２領域は、前記メサの上面に形成される前記光を透過する誘電体膜の膜厚を異なる膜厚とすることにより形成されるものであって、前記第１領域における光学的な膜厚は、前記光の波長をλとした場合、λ／４の偶数倍であることを特徴とする。

また、本発明は、前記第１領域と前記第２領域とは、前記メサの上面に形成される前記光を透過する誘電体膜の膜厚を異なる膜厚とすることにより形成されるものであって、前記第２領域における光学的な膜厚は、前記光の波長をλとした場合、λ／４の奇数倍であることを特徴とする。

また、本発明は、前記誘電体膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはシリコン酸窒化膜であることを特徴とする。

また、本発明は、前記基板には、前記面発光レーザが複数設けられた面発光レーザアレイが形成されていることを特徴とする。

また、本発明は、前記透明基板を保持するキャップを有しており、前記キャップは、前記パッケージに接合されているリングを介し前記パッケージと接合されていることを特徴とする。

また、本発明は、前記キャップは底面部を有しており、前記底面部において前記リングと接合されるものであって、前記底面部は正方形状または長方形状に形成されているものであることを特徴とする。

また、本発明は、前記キャップは底面部を有しており、前記底面部において前記リングと接合されるものであって、前記底面部は前記凹部の形状と相似する形状により形成されているものであることを特徴とする。

また、本発明は、前記リングと前記キャップとはシーム溶接により接合されていることを特徴とする。

また、本発明は、光によって被走査面を走査する光走査装置であって前記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部と、前記光偏向部により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、を有することを特徴とする。

また、本発明は、像担持体と、前記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前記記載の光走査装置と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、前記像担持体は複数であって、前記画像情報は、多色のカラー情報であることを特徴とする。

本発明によれば、戻り光による光量変動が極めて少ない面発光レーザモジュール、及び、この面発光レーザモジュールを用いた光走査装置、画像形成装置を提供することができる。

面発光レーザモジュールを用いた光源ユニットの構成図 第１の実施の形態における面発光レーザモジュールの説明図 面発光レーザモジュールに用いられるパッケージの上面図 第１の実施の形態における面発光レーザの構成図 傾斜基板の説明図 第１の実施の形態における面発光レーザの説明図（１） 第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（１） 第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（２） 図８（ｂ）のメサ上面の拡大図 第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（３） 第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（４） 図１１におけるメサ上面の拡大図 第１の実施の形態における他の面発光レーザの説明図（１） 第１の実施の形態における他の面発光レーザの説明図（２） 第１の実施の形態における他の面発光レーザの説明図（３） 第１の実施の形態における他の面発光レーザの説明図（４） 第１の実施の形態における他の面発光レーザの説明図（５） 第１の実施の形態における他の面発光レーザの説明図（６） 第１の実施の形態における他の面発光レーザの説明図（７） 第１の実施の形態における他の面発光レーザの説明図（８） 第１の実施の形態における他の面発光レーザの説明図（９） 図２１に示す他の面発光レーザの製造方法の工程図（１） 図２１に示す他の面発光レーザの製造方法の工程図（２） 面発光レーザにおける光出力の特性図 第１の実施の形態における面発光レーザモジュールの構成図 比較される面発光レーザモジュールの構成図 他の比較される面発光レーザの構成図 偏光抑制比の特性図 特性を調べるためのメサ形状が円形の面発光レーザの上面図 Ｑ値の特性図 係数Γの特性図 第１の実施の形態における面発光レーザの説明図（２） カバーガラスの設置位置の説明図 入射角度と反射率の相関図（１） 入射角度と反射率の相関図（２） 反射防止膜を形成したカバーガラスの波長と反射率との相関図 第１の実施の形態における面発光レーザアレイの構成図 図３７における面発光レーザアレイの断面図 第１の実施の形態における他の面発光レーザの説明図（１０） 面発光レーザモジュールの説明図（１） 面発光レーザモジュールの説明図（２） 面発光レーザモジュールから出射されるレーザ光の光路の説明図 方位の定義の説明図 第２の実施の形態における面発光レーザモジュールの構成図 第２の実施の形態における面発光レーザモジュールのキャップの斜視図 他のキャップの斜視図 第２の実施の形態における面発光レーザモジュールのキャップの位置合せの説明図（１） 第２の実施の形態における面発光レーザモジュールのキャップの位置合せの説明図（２） 第３の実施の形態におけるレーザプリンタの構成図 第３の実施の形態における光走査装置の構成図 第４の実施の形態におけるカラープリンタの構成図

本発明の実施の形態について説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。

〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態は、複数の面発光レーザにより構成される面発光レーザアレイを有する面発光レーザモジュールである。

図１に示されるように、本実施の形態における面発光レーザモジュールを含むレーザモジュール１０Ａと、光学モジュール１０Ｂとを組み合わせることにより、光源ユニット１０が形成される。

尚、本明細書では、光源ユニット１０からの光の出力方向を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。レーザモジュール１０Ａは、本実施の形態における面発光レーザモジュール２０、面発光レーザモジュール２０内にある面発光レーザを駆動制御する不図示のレーザ制御装置、面発光レーザモジュール２０及びレーザ制御装置が実装されているＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）基板２５を有している。

また、光学モジュール１０Ｂは、第１の部分１０Ｂ_１と第２の部分１０Ｂ_２を有している。 第１の部分１０Ｂ_１は、アパチャーミラー３１、集光レンズ３４、及び受光素子３５を有しており、また、第２の部分１０Ｂ_２は、コリメートレンズ３２、及び開口板３３を有している。

第１の部分１０Ｂ_１は、レーザモジュール１０Ａの＋Ｚ側であって、面発光レーザモジュール２０における面発光レーザ素子である面発光レーザアレイチップから出射された光の光路上にアパチャーミラー３１が位置するように配置されている。 アパチャーミラー３１に入射した光の一部は−Y方向に反射され、集光レンズ３４を介して受光素子３５で受光される。 受光素子３５は、受光光量に応じた信号（光電変換信号）を前記レーザ制御装置に出力する。

第２の部分１０Ｂ_２は、第１の部分１０Ｂ_１の＋Ｚ側であって、アパチャーミラー３１を透過した光の光路上にコリメートレンズ３２が位置するように配置されている。 コリメートレンズ３２は、アパチャーミラー３１を透過した光を略平行光とする。 開口板３３は、開口部を有しており、コリメートレンズ３２を介した光を整形する。 よって、開口板３３の開口部を通過した光が、光源ユニット１０の出力となる。 このように、面発光レーザモジュール２０から出射された光は、直接、光学モジュール１０Ｂに入射する。

次に、図２、図３に基づき本実施の形態における面発光レーザモジュール２０について説明する。尚、図２（ａ）は、面発光レーザモジュール２０の斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）における破線２Ａ−２Ｂにおいて切断した断面図であり、図２（ｃ）は、面発光レーザモジュール２０の内部の斜視図である。また、図３は、透明基板であるカバーガラス２２を外した状態の面発光レーザモジュール２０の内部の上面図である。本実施の形態における面発光レーザモジュール２０は、面発光レーザアレイチップ４０がＣＬＣＣ（Ｃｅｒａｍｉｃ ｌｅａｄｅｄ ｃｈｉｐ ｃａｒｒｉｅｒ）と呼ばれるパッケージ２１に実装されたものを用いている。パッケージ２１の上面には、透明基板であるカバーガラス２２が設置されており、ごみなどの侵入を防ぐことができる。このため、このカバーガラス２２が面発光レーザに最も近い透明部材となる。よって、カバーガラス２２を面発光レーザアレイチップ４０に対し、略平行に設置した場合、面発光レーザアレイチップ４０から出射した光の一部はカバーガラス２２によって反射されて、戻り光として、面発光レーザアレイチップ４０における面発光レーザの開口部から活性層に侵入する。

このため、本実施の形態における面発光レーザモジュール２０では、面発光レーザアレイチップ４０の表面に対し、カバーガラス２２を傾斜させて配置している。これによりパッケージ２１に設置されるカバーガラス２２を戻り光による影響を防ぐことができる。カバーガラス２２の傾斜は、面発光レーザアレイチップ４０の表面に対する傾斜角度は大きい方が戻り光に対しては効果があるが、実装スペースやビーム形状の変形などの制約から約１５°程度が最適であることを知見として得た。よって、本実施の形態では、面発光レーザアレイチップ４０の表面に対するカバーガラス２２の傾斜角度を１５°とした。尚、傾斜方向については、後に詳しく説明する。

また、図２（ｃ）及び図３に示されるように、パッケージ２１は、セラミックスにより形成されており、パッケージ２１の内部には金属配線２３を有している。金属配線２３は、パッケージ２１の周辺から中央に向かって伸びており、パッケージ２１側面に設けられた側壁電極２４に１対１に対応して独立に接続されている。 パッケージ２１の中央部分には金属膜が設けられたダイアタッチエリアが共通電極になっており、ここでは、４隅に位置する各々８本の金属配線がダイアタッチエリアに接続されている。 そして、このダイアタッチエリアに、面発光レーザアレイチップ４０がＡｕＳｎ等の半田材を用いてダイボンドされている。尚、面発光レーザアレイチップ４０表面には電極配線が形成されており、電極パッドから、それぞれのＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）素子の後述するｐ側電極に接続されている。

また、電極配線２３はワイヤーボンディングによって、面発光レーザアレイチップ４０上の不図示の電極パッドと電気的に接続してもよい。

（面発光レーザ）
次に、面発光レーザアレイチップ４０に形成される面発光レーザについて説明する。面発光レーザアレイは、複数の面発光レーザが２次元的にアレイ状に配列されているものであり、面発光レーザアレイチップ４０は、このような面発光レーザアレイを一つのチップとしたものである。

図４に基づき面発光レーザアレイを構成する一つの面発光レーザ１００について説明する。尚、図４（ａ）は面発光レーザ１００のＸＺ面における断面図であり、図４（ｂ）は面発光レーザ１００のＹＺ面における断面図である。また、本明細書では、前述のとおり、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軸方向として説明する。

面発光レーザ１００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、コンタクト層１０９などを有している。更に、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及び下部スペーサ層１０４の一部には、エッチング等によりメサ１１０が形成されており、更には、保護層１１１が形成されており、この保護膜１１１が形成される際に、透明層１１１Ａ及び１１１Ｂが形成されている。また、上部半導体ＤＢＲ１０７内には、選択酸化領域１０８ａと電流狭窄領域１０８ｂが形成された電流狭窄層１０８が形成されており、更に、メサ１１０の上部にはｐ側電極１１３が形成されており、基板１０１の裏面にはｎ側電極１１４が形成されている。

基板１０１は、表面が鏡面研磨面であり、図５（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。即ち、基板１０１はいわゆる傾斜基板である。ここでは、図５（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。

尚、基板１０１として、このような傾斜基板を用いることによって、偏光方向をＸ軸方向に安定させようとする偏光制御作用が働く。

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１０３ａと、ｎ−Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓからなる高屈折率層１０３ｂのペアを４０．５ペア積層形成することにより形成されている。各屈折率層の間には、図６に示されるように、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、各屈折率層の厚さは、いずれも隣接する組成傾斜層の厚さの１／２を含んだ厚さが、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。尚、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側に積層されており、図６に示されるように、３層の量子井戸層１０５ａと４層の障壁層１０５ｂとを有する３重量子井戸構造の活性層である。各量子井戸層１０５ａは、０．７％の圧縮歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＡｓＰからなり、バンドギャップ波長が約７８０ｎｍである。また、各障壁層１０５ｂ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、図６に示されるように、共振器構造体とも呼ばれており、その厚さが１波長の光学厚さとなるように設定されている。尚、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。

上部半導体ＤＢＲ１０７は、上部スペーサ層１０６の＋Ｚ側に積層され、ｐ−Ａｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓからなる低屈折率層１０７ａとｐ−Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓからなる高屈折率層１０７ｂのペアを２５ペア積層形成することにより形成されている。

上部半導体ＤＢＲ１０７における各屈折率層の間には、図６に示されるように、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、各屈折率層における膜厚は、いずれも隣接する組成傾斜層の膜厚の１／２を含んだ膜厚が、λ／４の光学的厚さとなるように設定されている。

上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層の１つには、ｐ−ＡｌＡｓからなる電流狭窄層１０８が厚さ３０ｎｍで挿入されている。この電流狭窄層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。尚、電流狭窄層１０８は、メサ１１０を形成した後、熱酸化等を行うことにより周辺部における選択酸化領域１０８ａと電流狭窄領域１０８ｂとが形成される。

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。

なお、このように基板１０１上にバッファ層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等を積層形成したものを便宜上「積層体」ともいう。

（面発光レーザの製造方法）
次に、図７から図１２に基づき、面発光レーザ１００の製造方法について説明する。なお、ここでは、所望の偏光方向Ｐ（たとえば、Ｐ偏光）は、Ｘ軸方向であるものとする。

最初に、図７（ａ）に示すように、積層体を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）または分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）により結晶成長させることにより形成する。例えば、ＭＯＣＶＤ法により作製する場合では、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。

次に、積層体の表面に一辺が２５μｍの正方形状の不図示のレジストパターンを形成する。具体的には、作製された積層体の表面にフォトレジストを塗布し、プリベーク、露光装置による露光、現像を行うことによりレジストパターンを形成する。

次に、Ｃｌ_２ガスを用いたＥＣＲエッチング法により、レジストパターンをマスクとして、レジストパターンの形成されていない領域の積層体を除去する。本実施の形態では、下部スペーサ層１０４が露出するまでドライエッチングを行う。

次に、図７（ｂ）に示すように、フォトマスクを除去する。これにより、四角柱状のメサ構造体（以下では、便宜上「メサ」と略述する）１１０が形成される。

次に、図７（ｃ）に示すように、積層体を水蒸気中で熱処理する。これにより、電流狭窄層１０８中のＡｌ（アルミニウム）がメサ１１０の側面となる外周部から選択的に酸化される。これにより、電流狭窄層１０８には、周辺部分の選択酸化領域１０８ａと、中央部分の酸化されていない電流狭窄領域１０８ｂとが形成される。このようにして、いわゆる電流狭窄構造（酸化狭窄構造）が形成され、活性層に流れる電流経路をメサ１１０の中央部だけに制限することができる。即ち、電流は酸化されていない電流狭窄領域１０８ｂに流れ、選択酸化領域１０８ａは流れない。よって、メサ１１０の中央部分に電流を集中して流すことができる。このような電流狭窄領域１０８ｂは、例えば幅４μｍから６μｍ程度の略正方形状に形成する。

次に、図８（ａ）に示すように、気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、シリコン窒化膜であるＳｉＮからなる保護層１１１を形成する。本実施の形態では、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。尚、保護膜１１１は、ＳｉＮ以外にもシリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜により形成してもよい。

次に、図８（ｂ）に示すように、レーザ光の出射面となるメサ１１０上部に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）を作製する。ここでは、一例として、メサ１１０の周囲、メサ１１０上面の周囲、及びメサ１１０上面の中心部を挟んで偏光方向Ｐに平行な方向（Ｘ軸方向）に対向し、偏光方向Ｐに垂直な方向（Ｙ軸方向）に延びる２つの長方形状の小領域（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を作製するする。例えば、図９に示されるように、第１の小領域と第２の小領域の間隔（Ｘ軸方向、即ち、偏光方向Ｐに平行な方向の間隔）Ｌ１を５μｍ、第１の小領域及び第２の小領域の幅（Ｘ軸方向、即ち、偏光方向Ｐに平行な方向の幅）Ｌ２を２μｍ、第１の小領域及び第２の小領域の長さ（Ｙ軸方向、即ち、偏光方向Ｐに垂直な方向の長さ）Ｌ３を８μｍとする。尚、図９は、図８（ｂ）におけるメサ１１０の部分の拡大図である。尚、本実施の形態では、このマスクＭはレジストパターンにより形成されている。

次に、ＢＨＦ（バッファドフッ酸）にて、マスクＭの形成されていない領域における保護層１１１をエッチングし、Ｐ側電極コンタクトのための窓開けを行う。

次に、図１０に示すように、マスクＭを除去する。尚、図１０（ａ）は、この工程におけるＸＺ面における断面図であり、図１０（ｂ）は、ＸＹ面における上面図である。本面最初においては、便宜上、第１の小領域に残存している保護層１１１を「透明層１１１Ａ」と称し、第２の小領域に残存している保護層１１１を「透明層１１１Ｂ」と称する。この際、マスクＭも横方向からエッチングされるため、形状を縮ませながら、保護層１１１をエッチングすることによって、透明層１１１Ａ及び透明層１１１Ｂには傾斜のある側面が形成される。

次に、メサ１１０上部の光出射部（金属層の開口部）となる領域に一辺１０μｍの正方形状のレジストパターンを形成し、この後、ｐ側電極材料の蒸着を行う。ｐ側電極材料としては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。

次に、図１１に示すように、光出射部となる領域（出射領域）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。ｐ側電極１１３はメサ１１０の上面において、ロの字状に形成されており、このｐ側電極１１３により囲まれた領域が出射領域となる。尚、図１２は、メサ１１０の上部における拡大図である。出射領域の形状は、一辺の長さがＬ４（例えば、１０μｍ）の正方形である。本実施の形態では、出射領域内の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透明層１１１Ａと透明層１１１Ｂが形成されている。これにより、２つの小領域（第１の小領域、第２の小領域）における反射率は、ｐ側電極１１３で囲まれた領域であって、透明層１１１Ａと透明層１１１Ｂが形成されていない領域、即ち、中心部等の領域よりも反射率が低くなる。尚、本実施の形態では、このように、２つの小領域（第１の小領域、第２の小領域）のように、反射率の低くなる領域のことをフィルタ領域、または、フィルタと称する場合がある。

次に、図１１に示すように、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。

次に、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１１０が発光部となる面発光レーザ１００を形成することができる。

次に、チップ毎に切断し、面発光レーザが二次元的に配列されている面発光レーザアレイチップを作製する。

これにより、偏光方向ＰがＸ軸方向となる面発光レーザを作製することができる。このようにして形成された面発光レーザ１００において、偏光方向ＰがＸ軸方向となるのは、中心部における光の反射率の高い領域（透明層１１１Ａと透明層１１１Ｂが形成されていない領域）におけるＹ軸方向における長さＬ４よりも、Ｘ軸方向における長さ（透明層１１１Ａと透明層１１１Ｂとの間隔）Ｌ１が短いためと考えられる。即ち、Ｘ軸方向とＹ軸方向において、光の反射率の高い領域の長さが短い方向が、偏光方向Ｐとなるものと考えられる。

（変形例）
次に、２つの小領域（第１の小領域、第２の小領域）に形成されるフィルタの形状について説明する。上記においては、２つの小領域の形状がＹ軸方向を長手方向とする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１３に示すように、所望の偏光方向ＰをＹ軸方向にする場合には、２つの小領域（第１の小領域、第２の小領域）の形状がＸ軸方向を長手方向とする長方形となるように、即ち、透明層１１１Ａと透明層１１１ＢとがＸ軸方向を長手方向とする長方形となるように形成する。

また、図１４に示すように、所望の偏光方向ＰをＸ軸方向にする場合において、２つの小領域（第１の小領域、第２の小領域）の形状が円弧状であって、Ｙ軸方向には、各々円弧の内側と外側とがつながった形状となるように形成する。即ち、リング形状をＹ軸方向において切断した形状となるように、透明層１１１Ｄと透明層１１１Ｅを形成する。

また、図１５に示すように、所望の偏光方向ＰをＸ軸方向にする場合において、ｐ側電極１１３内の中心において、Ｙ軸方向を長径ＬＬ１としＸ軸方向を短径ＬＳ１とする楕円形状の開口を有する透明層１１１Ｆを形成する。

また、図１６に示すように、所望の偏光方向ＰをＸ軸方向にする場合において、ｐ側電極１１３内の中心部に、六角形状の開口部を形成し、六角形状の開口部におけるＹ軸方向における長さＬＬ２が、Ｘ軸方向における長さＬＳ２よりも長くなるように、透明層１１１Ｇと透明層１１１Ｈを形成する。

また、図１７に示すように、所望の偏光方向ＰをＸ軸方向にする場合において、ｐ側電極１１３内の４隅のうち２つの隅に、三角形状の透明層１１１Ｊと透明層１１１Ｋを形成し、透明層１１１Ｊと透明層１１１Ｋが形成されていない反射率の高い領域におけるＹ軸方向の長さＬＬ３が、Ｘ軸方向の長さＬＳ３よりも長くなるように形成する。

また、図１８に示すように、所望の偏光方向ＰをＸ軸方向にする場合において、ｐ側電極１１３内に、Ｙ軸方向が長手方向となる長方形状の透明層１１１Ｌをｐ側電極１１３に沿って形成する。これにより、透明層１１１Ｌの形成されていない反射率の高い領域のＹ軸方向における長さＬＬ４をＸ軸方向における長さＬＳ４よりも長くすることができ、偏光方向ＰをＸ軸方向にすることができる。

例えば、図１９のように反射率の低い小領域１１１Ｍ、１１１Ｎが出射領域内にある場合、高い反射率領域は図に示すような領域となる。この領域は、第１の小領域と第２の小領域とで構成される低い反射領域を除いた部分である。小領域の外側にあたる部分（例えばＫＫ部分）も高い反射領域からのぞいている。電流狭窄領域において発振する光が形成する発振モードは、電流狭窄領域付近にしか広がらない。そのため、図に見られるように、発振モードに寄与する面積は斜線部分の高い反射領域と考えられ、小領域をまたいた部分(たとえばＫＫ部分)は電流狭窄領域から距離があり、発振モードへの寄与が小さいと考えられる。ただし、光に影響を与える微細構造は、光の波長レベルでの大きさで無ければ、大きな影響を与えないので、数百ｎｍオーダー以上の大きさを持つもので定義される。以上のように、高い領域が定義され、その領域における長軸と短軸の方向を定義することができる。

また、図２０に示すように、所望の偏光方向ＰをＸ軸方向にする場合において、ｐ側電極１１３内の４隅のうち対向する２つの隅に、三角形状の透明層１１１Ｑと透明層１１１Ｒを形成し、透明層１１１Ｑと透明層１１１Ｒが形成されていない反射率の高い領域におけるＹ軸方向の長さＬＬ６が、Ｘ軸方向の長さＬＳ６よりも長くなるように形成する。

尚、上述した透明層１１１Ｃ、１１１Ｄ、１１１Ｅ、１１１Ｆ、１１１Ｇ、１１１Ｈ、１１１Ｊ、１１１Ｋ、１１１Ｌ、１１１Ｍ、１１１Ｎ、１１１Ｑ、１１１Ｒは、透明層１１１Ａ及び１１１Ｂと同様の材料であって、同様の膜厚で形成されている。

また、上記において、透明層１１１Ａ及び１１１Ｂ等が保護層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。

また、上記においては、透明層１１１Ａ及び透明層１１１Ｂ等の光学的厚さがλ／４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２１に示されるように、保護膜１２１等を形成することにより、透明層１２１Ａ及び透明層１２１Ｂが形成される領域において、光学的厚さが３λ／４となる面発光レーザ１００ａであってもよい。要するに、透明層１１１Ａ及び透明層１１１Ｂが形成される領域、または、透明層１２１Ａ及び透明層１２１Ｂが形成される領域において、光学的厚さがλ／４の奇数倍であれば、上述した面発光レーザ１００と同様の効果を得ることができる。尚、図２１（ａ）は、面発光レーザ１００ａのＸＺ面における断面図であり、図２１（ｂ）は、面発光レーザ１００ａのＹＺ面における断面図である。

図２２及び図２３に基づき、面発光レーザ１００ａの製造方法について説明する。具体的には、図２２（ａ）に示すように、面発光レーザ１００と同様の方法により、ｐ側電極１１３まで形成した後、図２２（ｂ）に示すように、気相化学堆積法（ＣＶＤ法）により、ＳｉＮからなる保護層１２１を光学的厚さが２λ／４となるように形成する。即ち、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（＝２λ／４ｎ）は約２１０ｎｍに設定した。この後、図２３に示すように、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。これにより、透明層１２１Ａ及び透明層１２１Ｂの光学的厚さが３λ／４となる面発光レーザ１００ａを得ることができる。

このとき、出射領域の中心部は、光学的厚さが２λ／４の保護層１２１（誘電体膜）で被覆されることとなる。また、出射領域の周辺部で２つの小領域（第１の小領域と第２の小領域）を除く領域も、光学的厚さが２λ／４の保護層１２１（誘電体膜）で被覆されることとなる。出射領域の周辺部の一部での反射率が出射領域の中心部の反射率に比べ相対的に低くなる。

また、面発光レーザ１００ａでは、出射面全部が保護層１２１（誘電体膜）に被覆されていることとなるため、出射面の酸化や汚染を抑制することができる。尚、出射領域の中心部も保護層１２１（誘電体膜）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、保護層１２１（誘電体膜）がない場合と同等の光学特性が得られた。

（面発光レーザモジュールの特性の評価）
次に、上述した面発光レーザにより形成される面発光レーザモジュールの特性について説明する。面発光レーザモジュール及び光源ユニットとして、図１に示した構造を模した光学系を利用して特性の評価を行った。特性評価として、出射された光の光量をフォトダイオード（ＰＤ）にて検出する。得られる理想的な波形データを図２４（ａ）に示す。しかしながら、戻り光の影響を受けると、光量が不安定となり変動が生じる。図２４（ｂ）において模式的に、光量変動がある場合の異常波形１２５ａを光量変動のない正常波形１２５ｂと比較して示す。図２４（ｂ）に示されるように、異常波形１２５ａは、波形の前半部分に波を打つように現れることが多いが、これに限らず、後半部分に波を打つよう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の波形においても、波形変動が生じる場合がある。特に、１ｋＨｚにおける波形を画像形成装置に必要な１ラインを安定して描く際の基準とした場合、その安定性は画像形成装置によっては、５％レベルの変動であっても問題となる。ここで、画像形成装置に必要な特性として、この特性値を定量化する方法について説明する。一般的には、熱によるレーザ光量の変動を評価する指標であり、ドループ値として利用されている。具体的には、図２４（ａ）に示すように、レーザ立ち上がり時間帯の光量と、十分に時間が経過した状態の時間帯での光量の差をとる。その一例として、１ｋＨｚでデューティー比が５０％の波形を示している。
Ｄｒ=（Ｐａ−Ｐｂ）／Ｐａ
Ｐａ：時間Ｔａにおける光出力値
Ｐｂ：時間Ｔｂにおける光出力値
上式で示される数値Ｄｒをドループ値として定義する。本実施の形態では、１ｋＨｚでデューティーが５０％、Ｔａは１ｋＨｚにおける１μｓｅｃの位置で、Ｔｂは４９０μｓｅｃの位置とした。光出力は１.４ｍＷ相当とし、測定温度は２５℃になるように温調冶具で調整した。本実施の形態では上記のような出力、温度としているが、利用される出力値、温度に対して、本測定が行われるので、これに限定されるものではない。また、上記周波数、デューティー比、および、Ｔａ、Ｔｂは、画像形成装置として、高精度な画像を形成する上で、必要な条件となる。

また、面発光レーザを複数配列し面発光レーザアレイとした場合、１つ１つのドループ値が一致してないと、形成される画像の視認性が著しく悪化する。面発光レーザアレイの特性として、ドループ値の最大値と最小値の差（以下これをばらつきと表現する）を小さくする必要がある。しかし、先の異常波形１２５ａ等が現れると、ばらつきは大きくなる。そこで、このドループ値のばらつきを以下の式に満たすことを条件とした。
ドループのばらつき（％）＝Ｄｒ（ｍａｘ）−Ｄｒ（ｍｉｎ）
Ｄｒ（ｍａｘ）：複数ある素子の中で最もＤｒ値が大きい素子のＤｒ値
Ｄｒ（ｍｉｎ）：複数ある素子の中で最もＤｒ値が小さい素子のＤｒ値
上記条件でのドループのばらつきが、３％を超えたところで、画像を形成した時に、視認性が顕著に悪化する。１素子における大きいドループ値による画像劣化は、複数素子を配列してなる面発光レーザにおいても、同様である。

（面発光レーザモジュール）
次に、図２５に基づき、本実施の形態における面発光レーザモジュールについて説明する。本実施の形態における面発光レーザモジュールは、メサ１１０上部において、長方形状の透明層１１１Ａ及び透明層１１１Ｂが形成されており、偏光方向ＰがＸ軸方向となる面発光レーザ１００である。即ち、面発光レーザ１００のメサ１１０の上部における高反射領域となる領域において、Ｘ軸方向における透明層１１１Ａと透明層１１１Ｂとの間隔ＬＳ７よりも、Ｙ軸方向における長さＬＬ７の方が長くなるように、透明層１１１Ａ及び透明層１１１Ｂが形成されており、このため偏光方向ＰはＸ軸方向となる。

このような面発光レーザ１００が複数配列された面発光レーザ素子である面発光レーザアレイチップ４０がパッケージ２１内部に収められている。また、パッケージ２１の上部に設置されるカバーガラス２２は、Ｙ軸方向においては面発光レーザアレイチップ４０の表面に対し平行であるが、Ｘ軸方向においては面発光レーザアレイチップ４０の表面に対し傾斜を有するように設置されている。尚、図２５（ａ）は、この構成の面発光レーザモジュールの構成を示すものであり、図２５（ｂ）は、面発光レーザモジュールにおける面発光レーザ１００のメサ１１０の上面を示す。

一方、図２６に、本実施の形態と比較される面発光レーザモジュールを示す。この面発光レーザモジュールは、透明層３１１Ａ及び透明層３１１Ｂが設けられる位置を図２５に示す透明層１１１Ａ及び透明層１１１Ｂに対し、９０°回転させた位置に配置させた構成のものである。具体的には、ｐ側電極３１３内に、Ｘ軸方向が長手方向となる長方形の透明層３１１Ａ及び透明層３１１Ｂを設けたものである。即ち、高反射領域となる領域において、Ｙ軸方向における透明層３１１Ａと透明層３１１Ｂとの間隔ＬＳ８よりも、Ｘ軸方向における長さＬＬ８の方が長くなるように、透明層３１１Ａ及び透明層３１１Ｂが形成されており、このため偏光方向ＰはＹ軸方向となる。

このような面発光レーザが複数配列された面発光レーザアレイチップ３４０がパッケージ３２１内部に収められている。また、パッケージ３２１上部に設置されるカバーガラス３２２は、Ｙ軸方向においては面発光レーザアレイチップ３４０の表面に対し平行であるが、Ｘ軸方向においては面発光レーザアレイチップ３４０の表面に対し傾斜を有するように設置されている。尚、図２６（ａ）は、この構成の面発光レーザモジュールの構成を示すものであり、図２６（ｂ）は、面発光レーザモジュールにおける面発光レーザのメサの上面を示す。

図２５及び図２６に示す２種類の面発光レーザモジュールについて、波形変動を観察したところ、戻り光起因と思われる異常波形の出現に差異が生じた。即ち、図２５に示されるようなＸ軸方向の長さＬＳ７が、Ｙ軸方向の長さＬＬ７よりも短くなる高反射領域の場合、即ち、偏光方向ＰがＸ軸方向となる場合、設置されるカバーガラス２２は、Ｘ軸方向に傾斜を持たせるように設置することにより、異常波形を低減させることができることがわかった。

このように、面発光レーザを複数配列した面発光レーザアレイにおいても、図２５に示すような構成とすることにより、ドループ値ばらつきを３％以下とすることができる。更には、後述するように、この面発光レーザを用いた画像形成装置において、高品質な画像を形成することが可能となる。

次に、図２５に示す構成と図２６に示す構成の相違について、検討した内容について説明する。

一般に、基本横モードの光出力は出射領域の中心付近で最も大きく、周辺になるにつれて低下する傾向がある。これに対して、高次横モードの中には光出力が出射領域の周辺部で大きくなり、中心に近づくにつれて低下するものもある。本実施の形態では、出射領域の周辺部に設定された２つの小領域（第１の小領域、第２の小領域）の反射率を、中心部の反射率よりも低くしているため、基本横モードに対する反射率を低下させることなく、高次横モードの反射率を低下させることができ、高次横モードの発振を抑制する作用が働く。

面発光レーザ１００及び図２７に示される構成の面発光レーザについて、偏光抑圧比ＰＭＳＲ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｒａｔｉｏ）と偏光角θｐとの関係を求めた結果を図２８に示す。尚、偏光抑圧比とは、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、複写機などでは２０ｄＢ程度必要であるとされている。ここでは、Ｙ軸方向が偏光角θｐ＝０度、Ｘ軸方向が偏光角θｐ＝９０度である。

図２８において、２８Ａは、図１２に示す構成のものであり、透明層により形成される２つの小領域（第１の小領域、第２の小領域）がＹ軸方向に延びて形成されているものである。２８Ｃは、図１３に示す構成のものであり、透明層により形成される長方形状の２つの小領域（第１の小領域、第２の小領域）がＸ軸方向に延びて形成されているものである。２８Ｄは、図２７に示す構成のものであり、ロの字状に透明層が形成されている構成のものである。より詳細には、図２７に示される面発光レーザは、メサ３３０の上面のｐ側電極３３３内において、小領域を透明層３３１によりロの字状に形成した構成のものであり、透明層３３１の内部におけるＹ軸方向の幅及びＸ軸方向の幅は、ともにＬ５で等しくなるように形成されている。尚、透明層は、光学的厚さがλ／４の透明な誘電体膜により形成されている。

従来、面発光レーザの偏光制御は、傾斜基板の結晶の異方性を利用して、歪量子井戸の活性層が利得の異方性を生じさせて偏光方向が定められていた。本実施の形態においても傾斜基板を採用しているため、フィルタ構造を有していない面発光レーザの場合には、傾斜基板の影響によりＸ軸方向の偏光になることが予想される。しかし、図２７に示される等方性フィルタ構造を用いると、偏光の安定性が低下し、Ｙ軸方向に偏光が回転することがある。

図１２に示される構成の２８Ａの場合では、偏光方向はＸ軸方向で安定し、図１３に示される構成の２８Ｃの場合では、偏光方向はＹ軸方向で安定している。また、２８Ａ及び２８Ｃの場合は、２８Ｄの場合と比較して、約５ｄＢ以上高いＰＭＳＲが得られた。一方、図２７に示される構成の２８Ｄの場合は、偏光方向はＹ軸方向で安定はしているが、ＰＭＳＲが１０ｄＢを下回り、偏光方向が不安定な場合があった。

また、光学的厚さがλ／４の透明な誘電体膜が形成される小領域の数を複数にすることで偏光安定性が向上した要因として、互いに直交する２方向（ここでは、Ｘ軸方向とＹ軸方向）における光閉じ込め作用に異方性が生じたことが考えられる。即ち、図１２に示されるように、偏光方向がＸ軸方向と一致する光は、出射領域の周辺部に比べて反射率の高い出射領域の中心部への閉じ込め作用が働き、偏光方向がＹ軸方向と一致する光に比べて発振しきい値が低下する。その結果、偏光抑圧比が向上したものと考えられる。

ここで、一例として図２９に示されるように、円柱状のメサ３５０の上部に形成されるリング状のｐ側電極３５３内において、円形の出射領域内に中央部を取り囲む１つのリング状の小領域３５１に光学的厚さがλ／４の透明な誘電体膜が形成されている面発光レーザ（計算上の面発光レーザ）について、小領域の幅Ｌ７を３μｍに固定し、小領域の内径Ｌ６を変化させながら発振モード分布を計算により求めた。尚、計算では、電流通過領域の直径を４．５μｍとしている。

図２９に示す構成の面発光レーザにおいて、図３０に計算により得られた小領域の内径Ｌ６と高次横モードにおけるＱ値との関係を示す。この結果、Ｌ６の値を１μｍから大きくしていくと、Ｑ値が大幅に低下することがわかる。これは、高次横モードにおける光強度の高い部分が小領域と重なり、高次横モードの発振が抑制されたものと考えられる。具体的には、Ｌ６の値を５μｍ〜９μｍ程度の範囲内にすることで、高次横モードの発振を大きく抑制することができる。

また、図３１に計算により得られた小領域の内径Ｌ６と基本横モードの横方向の光閉じ込め係数Γとの関係を示す。この結果、横方向の光閉じ込め作用はＬ６の値が５μｍ以下のときに強く、Ｌ６の値が５μｍよりも大きいと、大きくなるにつれて横方向の光閉じ込め作用が小さくなることがわかる。このことから、小領域の数を複数にして、各小領域の間隔に異方性をもたせることにより、横方向の閉じ込め作用に異方性を生じさせることが可能となる。その結果、閉じ込め作用の強い方向の偏光成分は閉じ込め作用の弱い方向の偏光成分に比べて発振しやすくなり、偏光方向を閉じ込め作用の強い方向に制御することができる。

以上、図２８、図３０及び図３１に基づくならば、フィルタの異方性によって偏光方向を制御し、安定させることができることがわかる。制御され安定する偏光方向は、図２８に示されるように、２つの小領域が対向する方向（Ｘ軸方向）である。これは計算値からわかるように、係数ΓまたはＱ値の大きさが、Ｌ６に依存していることによる。つまり、Ｌ６に異方性がある場合には、Ｌ６の小さい方に偏光が安定する。一般的に表現すると、メサ上部におけるｐ側電極１１３によって囲われた出射領域内では、高い反射率である小領域以外の中心部を含む領域に、光が閉じ込められ、その高い反射率の領域に異方性があるときに偏光が安定する。

このように偏光が安定する方向は、図３２に示すように、ｐ側電極１１３の開口部に形成された透明層１１１Ａ及び透明層１１１Ｂが形成されている場合、反射率の高い領域におけるＸ軸方向の長さＬＳ、またはＹ軸方向の長さＬＬうち、長さが短いＸ軸方向の短軸（ＬＳ）である。よって、様々なフィルタ構造においても、高い反射率の領域における形状が所定の形状であれば、異方性が生じる。例えば、図１５に示されるように、小領域が実質１つとなる場合においても、反射率の高い領域における長軸と短軸とが定義することができ、この場合においても短軸（ＬＳ１）側において偏光方向が安定する。

尚、面発光レーザが発光する領域はメサのほぼ中央付近である。これは先に述べた酸化狭窄構造体の酸化されていない電流通過領域が発光中心になることによる。酸化はほぼ等方的に起きることから、発光中心はメサのほぼ中央付近となる。この発光中心と高い反射率の領域との相対関係において、発光状態が決定される。このため、発光中心に対し、高い反射率領域が相対的にどのような異方性を有しているかにより、偏光方向が決定される。

例えば、図１７及び図１８に示されるように、高い反射率領域の重心位置が電流狭窄領域の重心とずれているパターンについても検討を試みた。電流狭窄領域の重心であった発光中心は、高い反射率領域に影響を受けて、若干ずれるようだが、高い反射率領域の面積比率で、長軸と短軸を定めることができ、概ね偏光方向Ｐが短軸側に安定することがわかった。これは図３０及び図３１に示される計算結果と概ね整合がとれる結果である。このことから、高い反射率領域における長軸と短軸の定義は、発光中心を重心にして面積比から長軸と短軸とを定めることができる。

例えば、図１９に示されるように、反射率の低い小領域となる透明層１１１Ｍ及び透明層１１１Ｎが出射領域内にある場合、高い反射率領域は斜線で図示された領域となる。この領域は、第１の小領域と第２の小領域とで構成される低い反射領域を除いた部分、更に、高い反射領域のうち、第１の小領域と第２の小領域の外側を除いた部分である。実際に電流狭窄領域中心から発振する光が形成する発振モードは、電流狭窄領域付近にしか広がらない。そのため、発振モードに寄与する面積は、図に示される斜線部分の高い反射領域と考えられる。一方、第１の小領域及び第２の小領域の外側の部分（たとえばＫＫに示される部分）は、電流通過領域の中心から距離があり、発振モードへの寄与が小さいと考えられる。ただし、光に影響を与える微細構造は、光の波長レベルでの大きさでなければ、大きな影響を与えないので、数百ｎｍオーダー以上の大きさを持つもので定義される。

また、図２０に示される構成の場合では、偏光方向Ｐは、Ｘ軸方向となる短軸（ＬＳ６）の方向において安定する。これは、電流通過領域がメサ形状とほぼ相似形であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な方向に辺を有する略正方形状となっている。偏光方向Ｐは電流通過領域の形状に影響を受けるため、Ｘ軸方向またはＹ軸方向のどちらか一方を選択する。このため、図２０に示す構成の場合においても、短軸方向となるＸ軸方向において偏光が安定し、偏光方向ＰはＸ軸方向になるものと考えられる。

以上より、図４に示されるように、本実施の形態における面発光レーザモジュールを構成するための面発光レーザ１００は、基板１０１上にバッファ層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が積層されている。そして、レーザ光が出射される出射面上に、出射領域を取り囲んで設けられたｐ側電極１１３と、基板１０１側に設けられたｎ側電極１１４とを有している。また、出射領域内で、この出射領域の中心部から外れた部分に設けられた２つの小領域（第１の小領域と第２の小領域）には、各小領域の反射率を出射領域の中心部の反射率よりも低くする光学的に透明な誘電体膜である透明層１１１Ａ及び透明層１１１Ｂがλ／４の光学的厚さで形成されている。

このように形成することにより、出射面上に形成された光学的に透明な透明層１１１Ａ及び透明層１１１Ｂ等により、出射領域内の周辺部での反射率を出射領域の中心部の反射率よりも相対的に低くすることにより、基本横モードの光出力を低下させることなく、高次横モードの発振を抑制することができる。

また、出射領域の中心部の反射率が相対的に高い領域を、互いに直交する２つの方向において、異方性を有する形状とすることができ、レーザ光に対する横方向の閉じ込め作用について意図的に異方性を生じさせ、偏光方向の安定性を向上させることができる。

即ち、高次横モードの発振を制御しつつ、偏光方向を安定させることが可能である。

（カバーガラスとの関係）
次に、面発光レーザの偏光方向Ｐと、パッケージ２１の上部に設置されるカバーガラス２２の傾斜方向と、反射率との変化について説明する。尚、面発光レーザチップは、ＸＹ面に平行に設置されている。

カバーガラス２２の表面における光の反射は、入射角度と偏光によって大きく変わることが知られている。例えば、図３３に示されるように、カバーガラス２２をＸＹ平面上にＸ軸方向に対しψだけ傾けた配置とする。この際、偏光方向がＸ軸方向となる光をＰ偏光とし、偏光方向がＹ軸方向となる光をＳ偏光とする。尚、下記に示されるように、一般に、反射率は、Ｐ偏光の場合には数１、Ｓ偏光の場合には数２に示される式により得ることができる。また、ｎについては、数３に示される。

尚、ｎ１：空気の屈折率、ｎ２：カバーガラスの屈折率、φ１は入射角度とする。

数３に示される式に、光学ガラスの屈折率１．５１６８を代入し、数１及び数２に示される式に基づき計算した結果を図３４及び図３５に示す。図３４はカバーガラス２２の傾斜角度、即ち、入射角度が０°から９０°まで範囲を示すものであり、図３５は０°から２０°の範囲を拡大して示すものである。

図３４に示されるようにＳ偏光はカバーガラス２２の傾斜角度が増加するに従って、一様に反射率が上昇するが、Ｐ偏光は傾斜角度が増加するとともに、一度反射率が０となり、その後、増加に転じる。即ち、図３５に示されるように、傾斜角度が１０°付近では、Ｐ偏光とＳ偏光との差が若干生じ、１５°では０．８％程度、反射率の相違が生じている。本願発明における課題は、面発光レーザをアレイにした場合に、戻り光に非常に敏感となるため、微弱な光量の戻り光であっても異常波形が発生することを防ぐことにある。この際、反射率が０．８％であっても、大きな影響が生じてしまう。

本実施の形態では、カバーガラス２２の反射率をできるだけ小さくするために、カバーガラス２２の表面に誘電体多層膜の反射防止膜を形成した。反射防止膜は、屈折率の高い高屈折率材料と屈折率の低い低屈折率材料とを交互に各々の膜厚を４分の１波長の光学長となるように数層積層することにより形成したものである。本実施の形態では、高屈折率材料としてＴｉＯ_２を用い、低屈折率材料としてＳｉＯ_２を用いて、各々の膜を積層形成することにより形成した。具体的には、カバーガラス２２の表面よりＴｉＯ_２膜、ＳｉＯ_２膜、ＴｉＯ_２膜、ＳｉＯ_２膜を順次積層形成した。これにより最表面にはＳｉＯ_２膜が形成され、反射率を低下させることができる。

また、低屈折率材料としては、通常、ＳｉＯ_２に代えてＭｇＦ_２が多く用いられるが、ＭｇＦ_２は、フッ素化合物であるために密着性が悪く、カバーガラス２２をパッケージ２１に接着する接着力が低下し、パッケージ２１の密閉性が低下してしまう。特に、高温高湿下での環境試験においては、十分な密閉性を維持することができなかった。また、ＭｇＦ_２が以外にも、低屈折率材料として、ＣａＦ_２、ＡｌＦ_３等を用いて検討を行ったが、十分に条件を満たす結果は得られなかった。

次に、本実施の形態に用いたカバーガラス２２の反射率を測定した。本実施の形態におけるカバーガラス２２には反射防止膜が形成されているため、反射率は非常に低いことから精度の高い分光器を利用する必要がある。このため測定装置として、日本分光製Ｖ７３００＋ＶＡＲ７０３０を用いて測定を行った。

図３６には、このようにして入射角度５°と１０°との場合において、測定した波長と反射率との関係を示す。図に示されるものは、入射角度５°と１０°との場合において各々２つのサンプルを測定したものであり、計４本のプロット線が示されている。面発光レーザの発振波長である７８０ｎｍにおいて比較すると、反射率が、入射角度５°の場合は約０．０７％であるのに対し、入射角度１０°の場合では約０.０８%であり、約０．０１％の差があることが確認される。

また、測定に用いた光の偏光方向はＳ偏光であり、入射角度が大きい１０°の方の反射率が上昇している。つまり、反射防止膜を形成しても、Ｓ偏光では反射率が上昇してしまう。このことは、図３５に示される結果と一致している。同様に考えるとＰ偏光の光の場合では、入射角度５°と１０°とを比較すると、入射角度１０°の方が反射率は低下するものと推察される。更には、入射角度１０°においては、Ｐ偏光とＳ偏光との間で、反射率において大きな差が生じていることが予想される。つまり、カバーガラス２２にＡＲコートを施しても、図３５とほぼ同等のことが起きていることになる。尚、反射率０．０１％という僅かな差であるが、戻り光の悪影響は明瞭に現れる。

（面発光レーザアレイ）
次に、本実施の形態における面発光レーザアレイについて説明する。本実施の形態における面発光レーザアレイは、上述した面発光レーザが２次元的に複数形成されているものである。

図３７に基づき、本実施の形態における面発光レーザアレイ２４０について説明する。本実施の形態における面発光レーザアレイ２４０は、複数（ここでは２１個）の発光部２００となる面発光レーザが同一基板上に配置されている。尚、Ｙ軸方向は主走査対応方向であり、Ｘ軸方向は副走査対応方向である。複数の発光部２００は、すべての発光部２００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２００は２次元的に配列されている。尚、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部２００の中心間距離を意味する。また、図３７では発光部２００の数が２１個であるものを示しているが、発光部２００の個数は、複数であればよく、例えば、発光部２００が４０個のものであってもよい。

図３８には、図３７における一点鎖線３７Ａ−３７Ｂにおいて切断した断面図を示す。本実施の形態における面発光レーザアレイ２４０において、各発光部２００は、前述した面発光レーザ１００により構成されている。このため、面発光レーザアレイ２４０は、前述した面発光レーザ１００と同様な方法により製造することが可能である。これにより、各発光部２００間で均一な偏光方向を持つ単一基本横モードの複数のレーザ光を発する面発光レーザアレイを得ることができる。このようにして得られた面発光レーザアレイ２４０により、円形で且つ光密度の高い微小な光スポットを２１個（４０個）同時に、後述する感光体ドラム上に形成することが可能となる。

また、面発光レーザアレイ２４０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により、後述する感光体ドラム上において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、後述する光走査装置の光学系の倍率を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、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。

ところで、本実施の形態における面発光レーザアレイ２４０において、隣接する２つの発光部２００の間の溝は、各発光部の電気的及び空間的分離のために、５μｍ以上であることが好ましい。あまり狭いと製造時のエッチングの制御が難しくなるからである。また、メサ１１０の大きさ（１辺の長さ）は１０μｍ以上であることが好ましい。あまり小さいと動作時に熱がこもり、特性が低下するおそれがあるからである。

また、上述した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２４０に代えて、発光部２００となる面発光レーザ１００を１次元配列した面発光レーザアレイを用いてもよい。

更に、本実施の形態では、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１５度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。基板の主面の法線方向が、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ればよい。また、本実施の形態では、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よい。また、上記各面発光レーザは、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よい。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。

本実施の形態における面発光レーザモジュール２０では、面発光レーザの光出射領域内表面に、異方性有した高い反射率領域を有しており、高い反射率の領域における短軸方向（幅または長さが短い方向）において、面発光レーザアレイ２４０の表面に対し、カバーガラス２２が傾斜するように配置することにより、面発光レーザアレイ２４０から出射された光の戻り光を低減することができ、ドループ値のばらつきを抑えることができる。よって、異常波形が生じることのない安定した発光を得ることができる。

尚、上記説明においては、メサが略正方形状のものについて説明したが、メサの形状が円形の形状のものであっても同様である。例えば、図３９に示されるように、メサ３７０が円形であって、輪帯状のｐ側電極３７３が形成されているものの内側に、長方形の透明層３７１Ａ及び透明層３７１Ｂを長手方向がＹ軸方向となるように、形成したものであってもよい。この場合、透明層３７１Ａ及び透明層３７１Ｂが形成されていない反射率の高い領域においては、Ｙ軸方向の長さＬＬ９よりもＸ軸方向における透明層３７１Ａと透明層３７１Ｂとの間隔ＬＳ９の方が短くなるため、偏光方向Ｐは、Ｘ軸方向となる。このような面発光レーザにおいて、カバーガラス２２をＸ軸方向に傾斜させて設置することにより、メサ形状が略正方形のものの場合と同様の効果を得ることができるものと考えられる。

また、本実施の形態における説明では、高い反射率の領域において、直交する２軸の方向のうち、幅（または長さ）が短い軸方向、即ち、ＬＳとなる方向にのみカバーガラス２２を傾斜させ、ＬＳと直交するＬＬとなる方向においてはカバーガラス２２を傾斜させない（即ち、面発光レーザアレイチップである基板面と略平行となる）場合について説明したが、カバーガラス２２は、ＬＳとなる方向に傾斜していれば、ＬＳとなる方向及びＬＬとなる方向の双方において傾斜していてもよい。

〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。前述したように、複数の面発光レーザを有する面発光レーザモジュールにおいては、多数配線を行なう必要があり、この場合、パッケージ２１はセラミックスにより形成されている必要がある。しかしながら、セラミックスは製造時におけるバラツキ等が大きく、所定の形状よりも若干ずれた形状で形成される場合が多く均一ではない。このように、パッケージ２１の形状が所定の形状よりも若干ずれた形状で形成されると、カバーガラス２２の設置位置もずれてしまい、面発光レーザから出射されたレーザ光が所定の位置よりずれた位置に照射される場合がある。本実施の形態は、このような課題を解決するためのものである。

このことをより詳細に以下に説明する。光学素子のパッケージは様々な材料により形成されるが、一般的には金属が多く用いられている。セラミックスは絶縁性に優れ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の多数配線が必要とされる光学素子においては、特に用いられる場合が多く、面発光レーザを複数有する面発光レーザモジュールにおいては必要不可欠な材料であることから、本実施の形態における面発光レーザモジュールのパッケージ２１はセラミックスにより形成されている。

しかしながら、セラミックスからなるパッケージ２１は、形状にバラツキが多く、高精度の光学的特性が必要とされる面発光レーザモジュールに用いた場合には、所望の特性を得ることができない場合があり、一般には、半導体レーザ等の高精度が要求される素子のパッケージとしては、あまり用いられていないのが実情である。

具体的には、セラミックスからなるパッケージ２１は、１０００℃以上の高い温度で焼き固められることにより形成される焼き物であり、焼き固める際には数十％のレベルで形状収縮が生じる。このため、セラミックスからなるパッケージ２１において、数％のレベルでの形状精度を満足することは困難である。即ち、高さが数ｍｍの部分において、１００μｍ程度の誤差が生じるが、このような大きな誤差は、面発光レーザモジュールにおいては、許容することはできない。また、数百μｍ程度の突起部分や欠け等が頻繁に生じる場合がある。このようなことから、精度の高い素子の実装を行なうためのパッケージの材料として用いることはできなかった。

例えば、図４０に示されるように、パッケージ２１ａの一部に突起部４２１ａが形成される場合、このような突起部４２１ａの上にカバーガラス２２が設置されると、カバーガラス２２は本来の角度とは異なる角度で設置される。即ち、図４１に示すような理想的な位置とは異なる角度で設置される。この場合、面発光レーザアレイチップ４０における面発光レーザから出射された光は、所定の位置とは異なる位置に光スポットが照射されるといった問題が生じてしまう。

図４２に示すように、カバーガラス２２の面が、面発光レーザアレイチップ４０における面発光レーザから出射された光の光軸４０ａに対し垂直となるように設置されていない場合には、面発光レーザアレイチップ４０の面発光レーザから出射された光は、カバーガラス２２の界面において屈折し、光路が曲げられ、光軸４０ａより長さ４０Ａずれた位置となる光路４０ｂが、面発光レーザアレイチップ４０より出射されたレーザ光の光路となる。この長さ４０Ａは、図４２に示す場合では、面発光レーザアレイチップ４０の表面に対する傾斜角θｙに依存して変化するため、カバーガラス２２が所定の角度で所定の位置に設置されていないと、面発光レーザアレイチップ４０における面発光レーザから出射された光の光路は、所定の光路から大きくずれてしまい、所定の位置に光スポットが照射されない。よって、この場合には、均一な面発光レーザモジュールを作製することができない。尚、図４２ではＹ軸を中心に回転させた傾斜角θｙの場合について説明したが、Ｘ軸を中心に回転させた傾斜角θｘ（不図示）についても同様である。尚、傾斜角θｘはＸ軸を中心に回転させた角度、傾斜角θｙはY軸を中心に回転させた角度、傾斜角θｚはＺ軸を中心に回転させた角度を示すものとする。図４３では、一例として、傾斜角θｚについて示している。

面発光レーザアレイチップ４０では、面発光レーザが数十μｍピッチと高密度で配置されているため、カバーガラス２２の設置される角度に依存して面発光レーザより発せられた光の光路が大きく変化すると、所望の位置に光スポットが照射されないため問題となる。

（面発光レーザモジュール）
次に、本実施の形態における面発光レーザモジュールについて説明する。図４４に示されるように、本実施の形態における面発光レーザモジュールは、パッケージ５２１と、カバーガラス５２２が取り付けられたキャップ５３０と、パッケージ５２１とキャップ５３０とを接続するためのリング部５４０とを有している。

パッケージ５２１はセラミックスにより形成されており、例えば、ＣＬＣＣ（Ceramic leaded chip carrier）と呼ばれるフラットパッケージであり、ＸＹ面の一部が凹状に形成されており、この凹状に形成された底面部５２１ａに面発光レーザアレイチップ４０が設置されている。このパッケージ５２１は、セラミックスと金属配線の多層構造となっており、複数の金属配線は、パッケージ５２１の外側側面の不図示の金属キャスターと個別に接続されており、金属配線は底面部５２１ａにおいて中心部分から周辺部分に向かって放射状に形成されている（図示せず）。このようなパッケージ５２１は、大量生産が可能であるが、セラミックスにより形成されているため、製造公差は数％程度である。尚、パッケージ５２１を製造する際に、同一ロットで製造したもの同士ではバラツキは比較的少ないが、ロットが異なるもの同士ではバラツキが多くなる傾向にある。

カバーガラス５２２は、両面に誘電体膜または誘電体多層膜等からなる反射防止膜が形成されており、透過率が９９％以上となるように形成されている。尚、カバーガラス５２２の表面は、予め研磨等により平坦化されており、カバーガラス５２２における面の平坦性はλ／４以下となるように形成されている。また、カバーガラス５２２は、高品質のレーザ光を透過するものであるため、屈折率分散やキズ等は殆ど存在してはいない。

キャップ５３０は、コバールにより略筒状に形成された本体部５３１と、カバーガラス５２２が所定の角度で取り付けられるよう本体部５３１の一方の側に形成された上面部５３２と、後述するリング５４０を介しパッケージ５２１と接続される底面部５３３とを有している。キャップ５３０は絞り加工により所定の形状で形成されている。絞り加工では高精度でキャップ５３０を形成することができるため、セラミックスのか高精度と比べて、はるかに加工精度は高い。

カバーガラス５２２は、キャップ５３０の上面部５３２に低融点ガラス５３４に接続されて取り付けられており、面発光レーザアレイチップ４０における光が出射される面に対し所定の角度傾斜した状態で取り付けられている。カバーガラス５２２を低融点ガラス５３４により取り付ける際には、熱等によるカバーガラス５２２の変形を避けるため、約５００℃以下の温度で行なう。尚、本実施の形態において用いた低融点ガラス５３４は約５００℃以下の温度で軟化するため、この温度で接着剤として用いることができる。また、低融点ガラス５３４は、ＵＶ（ultraviolet）硬化樹脂等と比較して、はるかに湿度等に対する封止力は強いものである。

面発光レーザアレイチップ４０は、光が出射される面がＸＹとなるように設置されており、カバーガラス５２２は、ＸＹ面に対しＹ軸を中心に傾斜角が２０°となるように、キャップ５３０に取り付けられている。この角度でカバーガラス５２２を取り付けることにより、面発光レーザアレイチップ４０における面発光レーザにおいて光量変動がなくなることが確認されている。また、本実施の形態における面発光レーザモジュールでは、傾斜角が２０°に対し１°を公差として設定している。

カバーガラス５２２を低融点ガラス５３４によりキャップ５３０の上面部５３２に取り付けられたものは、１°未満の精度で取り付けることが可能であり、量産工程においてもこの精度で取り付けることが可能であることが確認されている。

図４５に示されるように、キャップ５３０は、カバーガラス５２２が取り付けられる上面部５３２の開口部の形状は、円形または楕円形が好ましい。上面部５３２の開口部の形状を円形または楕円形で形成することにより、開口部を長方形等の形状で形成した場合と比べてレーザ光のケラレを少なくすることができるからである。また、本実施の形態において、キャップ５３０は、底面部５３３が長方形又は正方形の形状となるように形成されている。このように、パッケージ５２１の底面部５２１ａを長方形又は正方形に形成することにより、キャップ５３０の底面部５３３における辺とパッケージ５２１の底面部５２１ａにおける辺との位置合せを高い精度で容易に行なうことができ、所望の位置にキャップ５３０を接続することができる。即ち、パッケージ５２１の底面部５２１ａの形状とキャップ５３０の底面部５３３の形状とは、略相似となるように形成することにより精度の高い位置合せを容易に行なうことができる。尚、他のキャップとして、図４６には底面部５３３ａを略円形に形成したキャップ５３０ａを示す。

次に、図４７に基づきパッケージ５２１とキャップ５３０とを接続について説明する。パッケージ５２１の底面部５２１ａは、略長方形状に形成されており、この長方形の辺はＸ軸またはＹ軸に平行に配置されている。キャップ５３０の底面部５３３は略長方形状に形成されており、この長方形の辺がＸ軸またはＹ軸に平行となるように設置する。即ち、本実施の形態における面発光レーザモジュールでは、パッケージ５２１の底面部５２１ａにおける辺とキャップ５３０の底面部５３３における辺とが平行となるように、位置合せを行うことにより、角度誤差θｚ１が略０とすることができ、所望の位置にキャップ５３０を容易に設置することができる。しかしながら、図４６に示すキャップ５３０ａでは底面部５３３ａが略円形に形成されているため、このような位置合せを行なうことはできない。

リング５４０は、シーム用のコバール製であり、銀ロウにより、パッケージ５２１の底面部５２１ａの周囲に接合されている。パッケージ５２１に面発光レーザアレイチップ４０を設置する前であれば、パッケージ５２１とリング５４０との接合は高温を要する接合方法により固定することができる。また、パッケージ５２１及びリング５４０は各々を保持する治具により固定した状態で接合することにより、パッケージ５２１の所定の位置にリング５４０を正確に接合することができる。本実施の形態では、銀ロウによるパッケージ５２１とリング５４０との接合は、７５０℃に加熱して行なう。用いた銀ロウは銀が４０％含まれており、７５０℃で完全に液体となるものである。尚、パッケージ５２１及びリング５４０は各々を保持する治具により固定した状態で接合しているため、パッケージ５２１の表面及び底面部５２１ａの底面とリング５４０の上面とは高い平行状態で接合することができる。

この後、パッケージ５２１に接合されたリング５４０とキャップ５３０の底面部５３３とをシーム溶接機（オリジン電気製）を用いて溶接する。具体的には、パッケージ５２１に接合されたリング５４０上に、底面部５３３が接するようにキャップ５３０を載置し、キャップ５３０の底面部５３３の表面に形成されたＮｉ層とリング５４０の表面に形成されたＡｕ層とが接触している部分に約９０Ａの電流を流して、接触抵抗によるジュール熱を発生させ、ＡｕとＮｉの共晶合金を作ることにより溶接する。これにより、カバーガラス５２２が取り付けられているキャップ５３０はリング５４０を介しパッケージ５２１に接続される。

リング５４０とキャップ５３０とのシーム溶接は、リング５４０とキャップ５３０とが接触している局部にのみ発熱が生じるため発熱量が小さく、熱がカバーガラス５２２まで伝わりカバーガラス５２２が熱により変形することはない。また、リング５４０が接合されているパッケージ５２１を保持する治具と、キャップ５３０を保持する治具とに各々固定した状態においてシーム溶接を行なうことにより、キャップ５３０側に伝導する熱を熱容量の大きな治具に流すことができ、カバーガラス５２２まで熱が伝わることを防ぐことができる。

カバーガラス５２２の位置の精度を高めるため、図４８に示されるように、パッケージ５２１をパッケージ保持用治具５５１により固定し、キャップ５３０をキャップ保持用治具５５２により固定し、パッケージ５２１の裏面とキャップ５３０の底面部５３３とが平行になるように位置合せを行なった後にシーム溶接を行なう。即ち、図４８に示す一点鎖線４８Ａと一点鎖線４８Ｂとが略平行となるように位置合せを行なった後にシーム溶接を行なう。このようにして、リング５４０とキャップ５３０とを接合する。尚、パッケージ５２１では、裏面と底面部５２１ａは略平行となるように形成されているものとする。

この際、レーザ光源５６０ａを用いて面発光レーザアレイチップ４０が所定の傾きとなるように、パッケージ保持用治具５５１によりパッケージ５２１の傾きを調節し、レーザ光源５６０ｂを用いてカバーガラス５２２が所定の傾きとなるように、キャップ保持用治具５５２により傾きを調節した後、シーム溶接を行なう。これにより、より高い精度でカバーガラス５２２を所定の傾きとなるように取り付けることができる。尚、レーザ光源５６０ａ及びレーザ光源５６０ｂを２つ用いることなく、一つのレーザ光源を移動させてもよい。

〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１又は第２の実施の形態における面発光レーザモジュールを用いた画像形成装置としてのレーザプリンタ１０００である。

図４９に基づき、本実施の形態におけるレーザプリンタ１０００について説明する。本実施の形態におけるレーザプリンタ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等を備えている。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。

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。

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、矢印Ｘで示す方向に回転するようになっている。

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。

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。

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。

トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、このトナーは現像ローラ１０３２に供給される。

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。

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、この給紙コロ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。このレジストローラ対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、この記録紙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。

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。

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。

除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。

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。

次に、図５０に基づき光走査装置１０１０について説明する。光走査装置１０１０は、光源ユニット１０、不図示のカップリングレンズ及び開口板、シリンドリカルレンズ１１１３、ポリゴンミラー１１１４、ｆθレンズ１１１５、トロイダルレンズ１１１６、２つのミラー（１１１７、１１１８）、及び上記各部を統括的に制御する不図示の制御装置を備えている。尚、光源ユニット１０は、第１又は第２の実施の形態における面発光レーザモジュールを含む光源ユニット１０が用いられている。

シリンドリカルレンズ１１１３は、光源ユニット１０から出力された光を、ミラー１１１７を介してポリゴンミラー１１１４の偏向反射面近傍に集光する。

ポリゴンミラー１１１４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。 そして、不図示の回転機構により、矢印Ｙに示す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１０から出射され、シリンドリカルレンズ１１１３によってポリゴンミラー１１１４の偏向反射面近傍に集光された光は、ポリゴンミラー１１１４の回転により一定の角速度で偏向される。

ｆθレンズ１１１５は、ポリゴンミラー１１１４からの光の入射角に比例した像高をもち、ポリゴンミラー１１１４により一定の角速度で偏向される光の像面を、主走査方向に関して等速移動させる。 トロイダルレンズ１１１６は、ｆθレンズ１１１５からの光をミラー１１１８を介して、感光体ドラム１０３０の表面に結像する。

トロイダルレンズ１１１６は、ｆθレンズ１１１５を介した光束の光路上に配置されている。そして、このトロイダルレンズ１１１６を介した光束が、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１１１４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。

ポリゴンミラー１１１４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。本実施の形態では、走査光学系は、ｆθレンズ１１１５とトロイダルレンズ１１１６とから構成されている。なお、ｆθレンズ１１１５とトロイダルレンズ１１１６の間の光路上、及びトロイダルレンズ１１１６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よい。

本実施の形態におけるレーザプリンタ１０００では、第１又は第２の実施の形態における面発光レーザモジュールを用いているため、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。

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。

尚、本実施の形態における説明では、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。

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よい。

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。

〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態は、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００である。

図５１に基づき、本実施の形態におけるカラープリンタ２０００について説明する。本実施の形態におけるカラープリンタ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。

各感光体ドラムは、図５１において示される矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転順にそれぞれ帯電装置、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。

光走査装置２０１０は、第１又は第２の実施の形態における面発光レーザモジュールを含む光源ユニットを、各々の色毎に有しており、第３の実施の形態において説明した光走査装置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、第３の実施の形態におけるレーザプリンタ１０００と同様の効果を得ることができる。

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、光走査装置２０１０の各光源が第１又は第２の実施の形態における面発光レーザモジュールを含む光源ユニットにより形成されているため、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。

よって、本実施の形態におけるカラープリンタ２０００では、第１又は第２の実施の形態における面発光レーザモジュールを用いているため、高品質の画像を形成することができる。

以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。

１０ 光源ユニット
１０Ａ レーザモジュール
１０Ｂ 光学モジュール
２０ 面発光レーザモジュール
２１ パッケージ
２２ カバーガラス
４０ 面発光レーザアレイチップ
１００ 面発光レーザ
１０１ 基板
１０２ バッファ層
１０３ 下部半導体ＤＢＲ
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
１０８ 電流狭窄層
１０８ａ 選択酸化領域
１０８ｂ 電流狭窄領域
１０９ コンタクト層
１１０ メサ（メサ構造）
１１１ 保護膜
１１１Ａ 透明層
１１１Ｂ 透明層
１１３ ｐ側電極
１１４ ｎ側電極
１０００ レーザプリンタ（画像形成装置）
１０１０ 光走査装置
２０００ カラープリンタ（画像形成装置）

特開２００５−２５２０３２号公報 特開２００５−８６０２７号公報 特許第４３５１９６５号公報

Claims (17)

1. 基板に形成された前記基板面に対し垂直方向に光を出射する面発光レーザと、
   前記基板を設置するための凹部が設けられているパッケージと、
   前記凹部とともに前記基板を囲むように、前記面発光レーザの光の出射側において、前記パッケージと接続される透明基板と、
   を有する面発光レーザモジュールにおいて、
   前記面発光レーザのメサの上部に形成された電極に囲まれた領域内に、前記領域の中心部を含む第１領域よりも、前記領域の周辺部に位置する第２領域の前記光における反射率を小さくする誘電体膜が形成され、
   前記第１領域は、直交する２軸で異方性を有し、前記第１領域の中央部での短手方向の長さは、前記中央部よりも端側での前記長さよりも大きく、
   前記第１領域の短手方向において、前記透明基板が、前記基板面に対し傾斜していることを特徴とする面発光レーザモジュール。
2. 前記第２領域は、２つの小領域により形成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。
3. 前記光の偏光方向と垂直となる方向においては、前記透明基板は前記基板面に対して略平行であることを特徴とする請求項１または２に記載の面発光レーザモジュール。
4. 前記メサの上面は、正方形状または長方形状に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
5. 前記光の偏光方向は、正方形状または長方形状における辺のいずれかと平行であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
6. 前記透明基板の表面のいずれか一方の面、または、両面に、反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
7. 前記第１領域と前記第２領域は、前記メサの上面に形成される前記光を透過する誘電体膜の膜厚を異なる膜厚とすることにより形成されるものであって、
   前記第１領域における光学的な膜厚は、前記光の波長をλとした場合、λ／４の偶数倍であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
8. 前記第１領域と前記第２領域とは、前記メサの上面に形成される前記光を透過する誘電体膜の膜厚を異なる膜厚とすることにより形成されるものであって、
   前記第２領域における光学的な膜厚は、前記光の波長をλとした場合、λ／４の奇数倍であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
9. 前記誘電体膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはシリコン酸窒化膜であることを特徴とする請求項７または８に記載の面発光レーザモジュール。
10. 前記基板には、前記面発光レーザが複数設けられた面発光レーザアレイが形成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
11. 前記透明基板を保持するキャップを有しており、
    前記キャップは、前記パッケージに接合されているリングを介し前記パッケージと接合されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
12. 前記キャップは底面部を有しており、前記底面部において前記リングと接合されるものであって、
    前記底面部は正方形状または長方形状に形成されているものであることを特徴とする請求項１１に記載の面発光レーザモジュール。
13. 前記キャップは底面部を有しており、前記底面部において前記リングと接合されるものであって、
    前記底面部は前記凹部の形状と相似する形状により形成されているものであることを特徴とする請求項１１に記載の面発光レーザモジュール。
14. 前記リングと前記キャップとはシーム溶接により接合されていることを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載の面発光レーザモジュール。
15. 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から１４のいずれか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部と、
    前記光偏向部により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、
    を有することを特徴とする光走査装置。
16. 像担持体と、
    前記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１５に記載の光走査装置と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
17. 前記像担持体は複数であって、前記画像情報は、多色のカラー情報であることを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置。