JP2006286982A - 発光装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 装置の構造を複雑にすることなく、複数配列される発光素子のうち所定の発光素子のみを選択的に発光させることができ、生産性が向上された発光装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】 しきい電圧またはしきい電流を外部から光学的に制御可能な複数のスイッチ素子Ｔを備え、各スイッチ素子Ｔのオン状態において発生する光によって、隣接する他のスイッチ素子Ｔのしきい電圧またはしきい電流を変化させるようにスイッチ素子アレイ１３を構成することによって、スイッチ素子Ｔの発光によって、発光状態を順次転送させることができる。スイッチ素子アレイ１３の各スイッチ素子Ｔのゲート２４と、発光素子アレイ１１の各発光素子Ｌのゲート１９とを接続手段１４によって接続し、スイッチ素子Ｔのオン状態のときに、発光素子Ｌに発光信号φＥを与えることによって発光素子Ｌを選択的に発光させることができ、全体の構造を簡便化できる。
【選択図】 図１
Description
本発明は、配列される発光素子を選択的に発光させる発光装置およびこの発光装置を備える画像形成装置に関する。
電子写真プリンタなどの光プリンタヘッドとして用いられている発光装置として、発光ダイオード（Light Emitted Diode：略称ＬＥＤ）を多数配列して形成されるＬＥＤアレイがある。このＬＥＤアレイは、発光ダイオードと駆動回路とを個別に接続するために、多数のボンディングパッドを有する。たとえば電子写真プリンタを、Ａ３サイズ、６００ｄｐｉの仕様で構成した場合、ボンディングパッドと回路配線との接続箇所は、約７７００箇所にも及び、このため両者を従来周知のワイヤボンディング法によって接続する作業に極めて長時間を要し、生産性を向上させることが困難である。また、前記ボンディングパッドを形成するためには、発光素子を形成するよりも大きな面積が必要となる上、電子写真プリンタによって形成すべき画像が高精細になるほど、走査方向における単位長あたりの発光素子の数が増加するため、ボンディングパッド数も増加する。１つのボンディングパッドを形成するために必要な面積が等しければ、前述したように画像が高精細になるほどボンディングパッドを形成するための面積が増し、ＬＥＤアレイが形成されたチップの表面積が増加するという問題がある。
このような問題に鑑み、発光素子としてＰＮＰＮ構造を有する発光サイリスタを使用し、発光サイリスタによって発光の自己走査を実現することによって、光プリンタヘッドに供するときに、基板への実装が簡便となり、コンパクトに作製することができる発光装置がある（たとえば特許文献１，２，３，４，５参照）。
図５１は、自己走査機能を有する第１の従来の技術の発光装置１の基本構造の概略的な回路構成を示す回路図である。スタート発光サイリスタＴ０と、発光サイリスタＴ１，Ｔ２，…，Ｔｎ−１，Ｔｎが略直線上に配列され、所定の発光サイリスタが発光すると、この発光サイリスタからの光が配列方向に隣接する発光サイリスタに入射するように構成される。スタート発光サイリスタＴ０と、発光サイリスタＴ１，Ｔ２，…，Ｔｎ−１，Ｔｎとをまとめて、単に発光サイリスタＴと記載する場合がある。
発光サイリスタＴは、光を受光してそのしきい電圧が低下する特性を有する。このため、発光している発光サイリスタＴに距離的に近接する発光サイリスタのしきい電圧が低下する。各発光サイリスタＴのアノードには、３本の転送クロックラインＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３がそれぞれ３つの発光サイリスタごとに繰返し接続される。各転送クロックラインＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３には、それぞれ電流源I１、I２、I３が接続され、その電流量は発光クロックパルスφＥによって制御される。
図５２は、発光装置１の動作を説明するための波形図である。図５２において、φＳは、スタート発光サイリスタＴ０に与えられるスタートパルスを表し、φ１〜φ３は、転送クロックラインＣＬ１〜ＣＬ３に与えられる第１〜第３クロックパルスをそれぞれ表し、Ｌ（Ｔ０）〜Ｌ（Ｔｎ）は、それぞれ発光サイリスタＴの発光強度を表す。
まず、スタートパルスφＳがローレベルからハイレベルに変化し、これによって、スタート発光サイリスタＴ０がオフ状態からオン状態へ変化する。スタート発光サイリスタＴ０からの光は、隣接する発光サイリスタＴ１に入射し、これによって発光サイリスタＴ１のしきい電圧は低下する。発光サイリスタＴ２よりも走査方向下流側の発光サイリスタＴは、発光サイリスタＴ１よりもスタート発光サイリスタＴ０から離間しているので、スタート発光サイリスタＴ０からの入射光は弱く、しきい電圧の低下は小さい。スタート発光サイリスタＴ０から離れるほど入射光は弱まり、しきい電圧の変化も小さくなる。この状態で、次に第１クロックパルスφ１がローレベルからハイレベルに変化すると、発光サイリスタＴ１のしきい電圧が、スタート発光サイリスタＴ０からの光を受光することによって低下しているので、発光サイリスタＴ１がオフ状態からオン状態へ変化する。転送クロックラインＣＬ１に接続される発光サイリスタＴ４は、スタート発光サイリスタＴ０から十分離れているので、しきい電圧の低下はほとんどない。よって発光サイリスタＴ１のみオン状態となる。そしてスタートパルスφＳをローレベルとすることによってスタート発光サイリスタＴ０はオン状態からオフ状態へ変化する。これによってオン状態がスタート発光サイリスタＴ０から発光サイリスタＴ１へ転送される。
同様に、図５２に示すように転送クロックラインＣＬ１〜ＣＬ３に与えられる第１〜第３クロックパルスφ１〜φ３が変化すると、発光サイリスタＴ１から発光サイリスタＴ２に、発光サイリスタＴ２から発光サイリスタＴ３に、時間とともにオン状態が、すなわち発光状態が転送される。ここで、第３クロックパルスφ３のみがハイレベルにあり、発光サイリスタＴ３がオン状態にあるとき、発光サイリスタＴ３からの光は、隣接する発光サイリスタＴ２、Ｔ４に最も強く入射し、これによって発光サイリスタＴ２，Ｔ４のしきい電圧が低下する。発光サイリスタＴ１，Ｔ５は、発光サイリスタＴ２，Ｔ４に比べ、発光サイリスタＴ３から遠方にあるため、発光サイリスタＴ３から入射する光は弱く、しきい電圧はあまり低下しない。
この状態で第１クロックパルスφ１がハイレベルに変化すると、発光サイリスタＴ４のしきい電圧ＶＴＨ（Ｔ４）は、発光サイリスタＴ１のしきい電圧ＶＴＨ（Ｔ１）に比べて、より低下しているので、クロックパルスのハイレベル電圧ＶＨを、ＶＴＨ（Ｔ４）＜ＶＨ＜ＶＴＨ（Ｔ１）と設定することによって、発光サイリスタＴ４のみがオン状態となり、発光サイリスタＴ１はオフ状態を維持する。そして第３クロックパルスφ３をローレベルにすることによって、発光サイリスタＴ３はオフ状態になり、オン状態は発光サイリスタＴ３から発光サイリスタＴ４へ転送される。
このように第１〜第３クロックパルスφ１，φ２，φ３のハイレベルを、互いに少しずつ重なるように設定することによって、発光サイリスタＴのオン状態は、発光サイリスタＴの配列方向に沿って順次転送されていく。
このような発光装置１では、図５２に示すように、たとえば発光サイリスタＴ３を強く発光させる場合、発光サイリスタＴ３が発光するタイミングに合わせて、発光クロックパルスφＥをハイレベルにする。これによってオン状態の発光サイリスタＴ３のみ電流量が増加するので、発光サイリスタＴ３の発光強度を大きくすることができる。
しかしながら発光装置１では、図５２に示される発光強度Ｌ（Ｔ０）〜Ｌ（Ｔ５）の波形図からも明らかなように、書き込みを行う発光サイリスタＴ以外の発光サイリスタＴもある程度のバイアス光を生じる。これはオン状態を維持するための電流によって発光が生じるためであるが、発光装置１を光プリンタヘッドに適用する場合、画像品質を劣化させる原因となる。このような問題に鑑み、書き込み用の発光素子と、発光素子を選択するためにオン状態が転送されるサイリスタとを別々に設け、サイリスタを電気的に制御する第２の従来の技術の発光装置がある。
第２の従来の技術の発光装置では、発光した発光サイリスタＴの光を受光して、発光した発光サイリスタＴに隣接する発光サイリスタＴが光励起する構成であるので、発光サイリスタＴ間の光の伝達効率が高いことが要求される。また前述のように、発光サイリスタＴのオン状態を転送するためのバイアス光の発生によって、光プリンタヘッドに適用した場合に画像品質が悪化するという問題がある。
図５３は、自己走査機能を有する第２の従来の技術の発光装置２の基本構造の概略的な回路構成を示す図である。発光装置２は、スイッチ用のサイリスタＴ１，Ｔ２，…，Ｔｎ−１，Ｔｎが略直線状に配列されたスイッチサイリスタアレイと、発光用のサイリスタＬ１，Ｌ２，…，Ｌｎ−１，Ｌｎが略直線状に配列された発光サイリスタアレイとを有する。スイッチサイリスタＴ１，Ｔ２，…，Ｔｎ−１，Ｔｎを総称する場合は、単にスイッチサイリスタＴと記載し、発光サイリスタＬ１，Ｌ２，…，Ｌｎ−１，Ｌｎを総称する場合は、単に発光サイリスタＬと記載する場合がある。
発光装置３では、スイッチサイリスタＴ１，Ｔ２，…，Ｔｎ−１，Ｔｎおよび発光サイリスタＬ１，Ｌ２，…，Ｌｎ−１，Ｌｎのうち、それぞれの対応したスイッチサイリスタＴのゲートと、発光サイリスタＬのゲートとが接続される。たとえば、走査方向の上流側からｎ番目に配置されるスイッチ用サイリスタＴｎと、同じく走査方向上流側からｎ番目に配置される発光サイリスタＬｎのゲートとが接続される。スイッチサイリスタＴ１のゲートは、第１信号入力ラインＳに接続される。また、各々のスイッチサイリスタＴのゲートは、負荷抵抗ＲＬを介して制御用電源ＶＧＫに接続され、アノード電極には、２本の転送クロックラインＣＬ１，ＣＬ２がそれぞれ２つのスイッチサイリスタごとに繰り返し接続される。たとえばスイッチサイリスタＴ１，Ｔ３は、転送クロックラインＣＬ２に接続され、たとえばスイッチサイリスタＴ２，Ｔ４は、転送クロックラインＣＬ１に接続される。
またスイッチサイリスタＴ２のゲートは、スイッチサイリスタＴ１のゲートと、転送方向指定ダイオードＤを介して接続され、以後、同様に隣接するスイッチサイリスタＴのゲートは、転送方向指定ダイオードＤを介して接続される。転送方向指定ダイオードＤは、アノードが転送方向下流側のスイッチサイリスタのゲートと接続される。発光サイリスタＬのアノードは、第２信号入力ラインＥに接続され、カソードは、接地される。
図５４は、発光装置２の動作を説明するための波形図である。図５４において、φＳは、第１信号入力ラインＳに与えられるスタートパルスを表し、φ１およびφ２は、転送クロックラインＣＬ１，ＣＬ２にそれぞれ与えられる第１、第２クロックパルスを表し、φＥは、第２信号入力ラインＥに与えられる発光クロックパルスを表し、Ｌは、発光サイリスタＴ１の発光強度を表す。
転送のスタートは、スタートパルスφＳがハイレベルからローレベルに変化することによって始まる。これによって、電気的にスイッチサイリスタＴ１のしきい電圧が低下げられる。このとき第２クロックパルスφ２をローレベルからハイレベルにすることによって、スイッチサイリスタＴ１がオン状態になる。スイッチサイリスタＴ２の走査方向下流側のスイッチサイリスタＴは、転送方向指定ダイオードＤによって、スイッチサイリスタＴ１から離れるほどダイオードＤの順方向電圧降下分、スイッチサイリスタＴのゲートにかかる電圧が上昇する。このため、同じ転送クロックラインＣＬ２が接続されているスイッチサイリスタＴ３のゲートは、ダイオードＤを２つ介してスイッチサイリスタＴ１のゲートと接続されるので、スイッチサイリスタＴ３のしきい電圧は、スイッチサイリスタＴ１のゲートよりもダイオードＤの２つ分の電圧だけしきい電圧が上昇しており、第２クロックパルスφ２のハイレベルがスイッチサイリスタＴ３のしきい電圧以下となるようなスタートパルスを与えることによって、スイッチサイリスタＴ１のみがオン状態になる。
この状態で発光クロックパルスφＥをローレベルからハイレベルにすると、ゲートがスイッチサイリスタＴ１のゲートに接続されている発光サイリスタＬ１のオン条件は、スイッチサイリスタＴ１のオン条件と同じになるため、発光サイリスタＬ１が点灯することになる。発光クロックパルスφＥをハイレベルからローレベルに戻すことによって、発光サイリスタＬ１はオフ状態になり消灯する。
次にスイッチサイリスタＴ１からスイッチサイリスタＴ２へのオン状態の転送について説明する。発光サイリスタＬ１がオフ状態になっても第２クロックパルスφ２がハイレベルのままであれば、スイッチサイリスタＴ１のオン状態は保持される。このとき、スイッチサイリスタＴ２では、発光サイリスタＴ１に比べダイオードＤ１つ分だけゲートに印加される電圧が高くなり、同じ転送クロックラインＣＬ１が接続されているスイッチサイリスタＴ４は、それよりもさらにダイオードＤ２つ分だけゲートに印加される電圧が高くなる。この状態で第１クロックパルスφ１を、ローレベルからハイレベルに変化させたとき、スイッチサイリスタＴ２のしきい電圧と、スイッチサイリスタＴ４のしきい電圧の間となるように、第１クロックパルスφ１のハイレベルを選べば、スイッチサイリスタＴ２のみがオン状態になる。
スイッチサイリスタＴ２がオン状態となった後、第２クロックパルスφ２をハイレベルからローレベルに変化させることによって、スイッチサイリスタＴ１は発光サイリスタＬ１がオフ状態となるのと同様にオフ状態になる。このときスタートパルスφＳがローレベルからハイレベルに変化しているので、転送方向指定ダイオードＤによって、スイッチサイリスタＴ１のゲートに印加される電圧は、ほぼ制御用電源ＶＧＫの電圧に等しくなり、全てのスイッチサイリスタＴのうちスイッチサイリスタＴ２のしきい電圧が、最も低くなる。このようにして、スイッチサイリスタＴのオン状態は、スイッチサイリスタＴ１からスイッチサイリスタＴ２に移る。このとき、発光クロックパルスφＥをローレベルからハイレベルにすると、発光サイリスタＬ２がオン状態となり、発光する。
前記の動作を、スイッチサイリスタＴ１，Ｔ２，…，Ｔｎ−１，Ｔｎにおいて、順次繰り返すことによってスイッチサイリスタＴのオン状態が順次転送され、少ない配線で、発光サイリスタＬを選択的に発光させることが可能になる（たとえば、特許文献２，３，４，５参照）。
第２の従来の技術の発光装置２では、スイッチサイリスタアレイと発光サイリスタアレイとを有するので、第１の従来の技術の発光装置１において発生するバイアス光の問題は解消される。しかしながら、スイッチサイリスタＴを電気的に制御することによって、スイッチサイリスタのオン状態の転送を実現しているので、隣接するスイッチサイリスタの間に転送方向を指定するためのダイオードＤを設ける必要があり、またスイッチサイリスタＴのゲートに印加する電圧を制御するための負荷抵抗ＲＬを設ける必要がある。このようなダイオードＤおよび負荷抵抗ＲＬをスイッチサイリスタＴが有するＰＮＰＮ構造の一部を利用して形成されるので、構造が複雑となり、生産工程における工程数が多くなり生産性が低下するという問題がある。
したがって本発明の目的は、装置の構造を複雑にすることなく、可及的に少ない信号伝送路によって、複数配列される発光素子のうち所定の発光素子のみを選択的に発光させることができ、生産性が向上された発光装置およびこれを備える画像形成装置を提供することである。
本発明の発光装置は、予め定める部位にトリガ信号を与えることによって発光信号の電圧または電流よりもしきい電圧またはしきい電流が低下し、かつ前記発光信号が与えられたとき発光する発光素子を複数有し、複数の前記発光素子が相互に間隔をあけて配列された発光素子アレイと、
各発光素子に接続され、前記発光信号を伝送する発光信号伝送路と、
受光によって予め定める部位にトリガ信号を発生して、走査信号の電圧または電流よりもしきい電圧またはしきい電流が低下し、かつ前記走査信号が与えられたとき発光するスイッチ素子を複数有し、各スイッチ素子が隣接するスイッチ素子からの光を受光するように相互に間隔をあけて配列されたスイッチ素子アレイと、
各発光素子の前記予め定める部位と、各発光素子に対応する各スイッチ素子の前記予め定める部位とを接続する接続手段と、
各スイッチ素子に接続され、配列方向に隣接するスイッチ素子毎に、異なるタイミングで与えられる前記走査信号を伝送する複数の走査信号伝送路とを含むことを特徴とする。
各発光素子に接続され、前記発光信号を伝送する発光信号伝送路と、
受光によって予め定める部位にトリガ信号を発生して、走査信号の電圧または電流よりもしきい電圧またはしきい電流が低下し、かつ前記走査信号が与えられたとき発光するスイッチ素子を複数有し、各スイッチ素子が隣接するスイッチ素子からの光を受光するように相互に間隔をあけて配列されたスイッチ素子アレイと、
各発光素子の前記予め定める部位と、各発光素子に対応する各スイッチ素子の前記予め定める部位とを接続する接続手段と、
各スイッチ素子に接続され、配列方向に隣接するスイッチ素子毎に、異なるタイミングで与えられる前記走査信号を伝送する複数の走査信号伝送路とを含むことを特徴とする。
また本発明の発光装置は、前記スイッチ素子は、第１スイッチ素子と、前記複数のスイッチ素子の配列方向の一方側で前記第１スイッチ素子に隣接する第２スイッチ素子と、前記配列方向の他方側で前記第１スイッチ素子に隣接する第３スイッチ素子とを含み、
前記第１、第２および第３スイッチ素子は、それぞれ異なる前記走査信号伝送路に接続されることを特徴とする。
前記第１、第２および第３スイッチ素子は、それぞれ異なる前記走査信号伝送路に接続されることを特徴とする。
また本発明の発光装置は、前記走査信号伝送路に接続され、予め定める部位にトリガ信号を与えることによって発光信号の電圧または電流よりもしきい電圧またはしきい電流が低下した状態で、前記走査信号が与えられたとき発光し、前記配列方向の端部に配置されるスイッチ素子に光を照射するように配置される走査スタート用スイッチ素子を含むことを特徴とする。
また本発明の発光装置は、前記走査スタート用スイッチ素子は、ＰＮＰＮ構造を有する発光サイリスタであることを特徴とする。
また本発明の発光装置は、前記スイッチ素子および前記発光素子は、ＰＮＰＮ構造を有する発光サイリスタであることを特徴とする。
また本発明の発光装置は、前記スイッチ素子および前記発光素子は、同一の基板上に集積されて構成されることを特徴とする。
また本発明の発光装置は、前記スイッチ素子、前記発光素子および前記走査スタート用スイッチ素子は、同一の基板上に集積されて構成されることを特徴とする。
また本発明の発光装置は、発光状態のスイッチ素子が接続された走査信号伝送路への電圧または電流の供給を停止した後、予め定める時間をあけて前記発光状態にあったスイッチ素子の配列方向に隣接するスイッチ素子が接続された前記走査信号伝送路への電圧または電流の供給を開始する走査駆動手段を含むことを特徴とする。
また本発明の発光装置は、前記予め定める時間は、発光状態のスイッチ素子が接続された走査信号伝送路への電圧または電流の供給を停止した時刻から、前記発光状態にあったスイッチ素子に隣接するスイッチ素子の、光を受光することによって低下したしきい電圧またはしきい電流が、前記走査信号の電圧または電流と等しくなる時刻に達するまでの時間よりも短く選ばれることを特徴とする。
また本発明の発光装置は、前記発光素子が発する光に、前記スイッチ素子が発する光が干渉しないように、前記スイッチ素子が発する光を遮光する遮光手段を含むことを特徴とする。
また本発明の発光装置は、各スイッチ素子が発する光を反射して、隣接するスイッチ素子に導く反射手段を含むことを特徴とする。
また本発明の発光装置は、電気絶縁性を有し、前記各スイッチ素子と前記各走査信号伝送路との間に設けられる絶縁層を含み、
前記反射手段は、前記各走査信号伝送路および前記絶縁層の少なくともいずれか１つによって形成されることを特徴とする。
前記反射手段は、前記各走査信号伝送路および前記絶縁層の少なくともいずれか１つによって形成されることを特徴とする。
また本発明の画像形成装置は、前記発光装置と、
画像情報に基づいて前記発光装置を駆動する駆動手段と、
感光体ドラムに前記発光装置の発光素子からの光を集光する集光手段と、
前記発光装置からの光が前記集光手段によって前記感光体ドラムに集光されて露光された感光体ドラムに現像剤を供給する現像剤供給手段と、
感光体ドラムに現像剤によって形成された画像を記録シートに転写する転写手段と、
記録シートに転写された現像剤を定着させる定着手段とを含むことを特徴とする。
画像情報に基づいて前記発光装置を駆動する駆動手段と、
感光体ドラムに前記発光装置の発光素子からの光を集光する集光手段と、
前記発光装置からの光が前記集光手段によって前記感光体ドラムに集光されて露光された感光体ドラムに現像剤を供給する現像剤供給手段と、
感光体ドラムに現像剤によって形成された画像を記録シートに転写する転写手段と、
記録シートに転写された現像剤を定着させる定着手段とを含むことを特徴とする。
本発明によれば、スイッチ素子アレイの複数のスイッチ素子のうち、１つのスイッチ素子が発光したときに、この発光したスイッチ素子の光は、配列方向に相互に間隔をあけて隣接するスイッチ素子に受光される。受光したスイッチ素子は、走査信号の電圧または電流よりも、しきい電圧またはしきい電流が低下し、このしきい電圧またはしきい電流が低下したスイッチ素子に接続された走査信号伝送路によって伝送される走査信号を与えられることによって発光する。複数の走査信号伝送路によって伝送される走査信号は、配列方向に隣接するスイッチ素子毎に、異なるタイミングで与えられるので、受光によってしきい電圧またはしきい電流が低下したスイッチ素子に、走査信号を与えることができ、これによってスイッチ素子を配列方向に順番に発光させることができる。
スイッチ素子が受光すると、このスイッチ素子の予め定める部位にトリガ信号が発生し、このトリガ信号は接続手段を介して対応する発光素子の予め定める部位に与えられる。発光素子は、その予め定める部位にトリガ信号が与えられると、しきい電圧またはしきい電流が低下する。発光素子のしきい電圧またはしきい電流が、発光信号の電圧または電流よりも低下した状態で、発光信号伝送路によって伝送される発光信号を与えることによって、各発光素子を選択的に発光させることができる。
各スイッチ素子は、隣接するスイッチ素子から発する光を受光することによって、そのしきい電圧またはしきい電流を低下させることができ、各スイッチ素子の予め定める部位に、転送方向指定のためのダイオードおよび電源との間に接続される負荷抵抗などを接続する必要がない。したがって装置の構造を複雑にすることなく、可及的に少ない信号伝送路によって、複数配列される発光素子のうち所定の発光素子のみを選択的に発光させることができる。また第２の従来の技術の発光装置と比較して、装置の構造が簡素化されるので、製造工程を少なくすることができ、装置の生産性を向上させることができる。
また本発明によれば、複数の走査信号伝送路のうち、第１スイッチ素子が接続される走査信号伝送路に走査信号を与えて第１スイッチ素子を発光させたときに、第１スイッチ素子からの光は、配列方向一方側に隣接する第２スイッチ素子および配列方向他方側に隣接する第３スイッチ素子によってそれぞれ受光され、第２および第３スイッチ素子のそれぞれにおいて、しきい電圧またはしきい電流が低下する。第１、第２および第３スイッチ素子は、それぞれ異なる走査信号伝送路に接続されているので、第１スイッチ素子を発光させているときに、しきい電圧またはしきい電流が低下している第２および第３スイッチ素子のうちのいずれか一方が接続されている信号伝送路にのみ走査信号を与えることができ、これによって第２および第３スイッチ素子のいずれか一方のみ発光させて、配列方向一方側から他方側、または配列方向他方側から一方側へと、スイッチ素子の配列方向に沿ってスイッチ素子を順番に発光させて、光走査することができる。
また本発明によれば、走査スタート用スイッチ素子が発光すると、この走査スタート用スイッチ素子の光は、スイッチ素子の配列方向の端部に配置されるスイッチ素子に照射され、これによって前記配列方向の端部に配置されるスイッチ素子のしきい電圧またはしきい電流が低下させることができ、スイッチ素子アレイによる光走査を開始することができる。
走査スタート用スイッチ素子は、走査信号伝送路に接続され、走査信号伝送路を介して走査信号が与えられることによって発光するので、スイッチ素子の発光に必要な電力を供給する伝送路と、走査スタート用スイッチ素子が発光するために必要な電力を供給する伝送路を共通化することができ、走査スタート用スイッチ素子に必要な電力を供給する伝送路を特別に設ける必要がない。
走査スタート用スイッチ素子は、スイッチ素子に接続される走査信号伝送路からの走査信号に基づいて発光するので、スイッチ素子アレイのスイッチ素子と発光のタイミングを同期させやすい。また走査スタート用スイッチ素子は、予め定める部位にトリガ信号を与え、さらに走査信号を与えなければ発光しないので、不所望にトリガ信号が与えられたとしても、発光してしまうことが防止される。
また本発明によれば、ＰＮＰＮ構造を有する発光サイリスタによって、走査スタート用スイッチ素子を実現することによって、Ｐ型半導体とＮ型半導体とが交互に積層される単純な構成で、前述した特性を有する走査スタート用スイッチ素子を形成することができ、発光装置の作製が容易となる。
また本発明によれば、ＰＮＰＮ構造を有する発光サイリスタによって、前記スイッチ素子および前記発光素子を実現することによって、Ｐ型半導体とＮ型半導体とが交互に積層される単純な構成で、前述した特性を有する前記スイッチ素子および前記発光素子を形成することができ、発光装置の作製が容易となる。
また本発明によれば、同一の基板上にスイッチ素子および発光素子が集積されて構成されるので、スイッチ素子および発光素子を高密度に形成することができ、スイッチ素子アレイでは配列方向に隣接するスイッチ素子同士が密接する。これによって各スイッチ素子は、隣接するスイッチ素子からの光を効率的に受光することができ、隣接するスイッチ素子の発光強度が小さい場合であっても、発光したスイッチ素子に隣接するスイッチ素子のしきい電圧またはしきい電流を低下させることができる。したがって、スイッチ素子を発光させるために必要な電力を小さくすることができ、より消費電力の小さな発光装置を実現することができる。また発光素子においても、配列方向に隣接する発光素子同士を密接させることができる。
特に、スイッチ素子と発光素子とが共にＰＮＰＮ構造を有する構成とすることによって、スイッチ素子と発光素子と基板上に同一の製造プロセスによって形成することができ、発光装置の製造工程を可及的に少なくすることができる。
また本発明によれば、同一の基板上にスイッチ素子、発光素子および走査スタート用スイッチ素子が集積されて構成されるので、スイッチ素子、発光素子および走査スタート用スイッチ素子を高密度に形成することができ、スイッチ素子アレイでは配列方向に隣接するスイッチ素子同士が密接する。これによって各スイッチ素子は、隣接するスイッチ素子からの光を効率的に受光することができ、隣接するスイッチ素子の発光強度が小さい場合であっても、発光したスイッチ素子に隣接するスイッチ素子のしきい電圧またはしきい電流を低下させることができる。したがって、スイッチ素子を発光させるために必要な電力を小さくすることができ、より消費電力の小さな発光装置を実現することができる。また発光素子においても、配列方向に隣接する発光素子同士が密接させることができる。
特に、スイッチ素子と発光素子と走査スタート用スイッチ素子とが共にＰＮＰＮ構造を有する構成とすることによって、スイッチ素子と発光素子と基板上に同一の製造プロセスによって形成することができ、発光装置の製造工程を可及的に少なくすることができる。
また本発明によれば、走査駆動手段が複数の走査信号伝送路に電圧または電流を供給するとき、隣接する２つのスイッチ素子において、一方のスイッチ素子への電圧または電流の供給を停止した後、予め定める時間をあけて他方のスイッチ素子への電圧または電流の供給が開始するので、隣接する２つのスイッチ素子に同時に電圧および電流を供給することがない。したがって、スイッチ素子における電力の消費量を低減することができる。
また本発明によれば、発光状態のスイッチ素子に隣接するスイッチ素子では、受光によってしきい電圧またはしきい電流が低下する。そして、前記発光状態のスイッチ素子が発光状態から非発光状態となると、隣接するスイッチ素子では、受光しないので低下したしきい電圧またはしきい電流が、上昇する。予め定める時間を、発光状態のスイッチ素子が接続された走査信号伝送路への電圧または電流の供給を停止した時刻から、前記発光状態にあったスイッチ素子に隣接するスイッチ素子の、光を受光することによって低下したしきい電圧またはしきい電流が、前記走査信号の電圧または電流と等しくなる時刻に達するまでの時間よりも短く選ぶことによって、発光状態にあったスイッチ素子に隣接するスイッチ素子のしきい電圧またはしきい電流が上昇し、走査信号の電圧または電流よりも大きくなる前に、この受光によってしきい電圧またはしきい電流が低下したスイッチ素子に、走査信号を与えて発光させることができる。
また本発明によれば、各スイッチ素子は、配列方向に沿って順番に発光するので、この光を遮光手段によって遮光し、発光素子が発する光に干渉しないようにすることによって、発光素子が発光しているときには、発光素子の光量が小さくなったり大きくなったりしてしまうことが防止され、安定した光量を得ることができる。
また本発明によれば、反射手段によって、発光したスイッチ素子からの光を反射して、発光したスイッチ素子に隣接するスイッチ素子に導くので、伝達する光の伝達効率を向上させることができ、発光したスイッチ素子に隣接するスイッチ素子は、可及的に多くの光を受光することができる。これによって、発光したスイッチ素子に隣接するスイッチ素子のしきい電圧またはしきい電流を、確実に低下させることができ、スイッチ素子の光走査をより安定して行うことができる。また、発光したスイッチ素子に隣接するスイッチ素子のしきい電圧およびしきい電流を迅速に低下させることができるので、スイッチ素子を配列方向に順番に発光させるスイッチ素子の走査速度を向上させることができる。
またスイッチ素子が発する光量を小さくしても、隣接するスイッチ素子のしきい電圧またはしきい電流を下げることができるので、スイッチ素子の発光に必要な電力を可及的に抑制して光走査を行うことができ、発光装置の消費電力を抑制することができる。
また本発明によれば、絶縁層は、各スイッチ素子と各走査信号伝送路との間に設けられるので、各スイッチ素子と各走査信号伝送路とが短絡してしまうことが防止される。
反射手段は、各走査信号伝送路および絶縁層のうち少なくともいずれか１つによって形成されるので、反射手段を作製するために特別に反射層などを形成する必要がなく、既存の構成を利用して形成することができる。したがって、発光装置の作製工程が増加することなく、反射手段を形成することができる。
また本発明によれば、画像情報に基づいて前記発光装置を駆動手段によって駆動して、発光装置からの光を集光手段によって、帯電した感光体ドラムに集光することによって、感光体ドラムは露光され、その表面に静電潜像が形成される。静電潜像が形成された感光体ドラムに、現像剤供給手段によって現像剤を供給すると、感光体ドラムに現像剤が付着して画像が形成される。転写手段によって、感光体ドラムに現像剤によって形成された画像を記録シートに転写して、定着手段によって記録シートに転写された現像剤を定着させることによって、記録シートに画像が形成される。
またスイッチ素子は走査方向に沿って順番に発光するが、スイッチ素子と発光素子とが離間しており、発光素子の発光によって感光体ドラムが露光され、スイッチ素子の発光によって感光体ドラムが露光させることがないので、優れた品質の記録画像を得ることができる。
また感光体ドラムへの露光を行うための発光素子と、信号転送のためのスイッチ素子とを一体的に集積化したものとすることができるので、発光装置を実装するための回路基板を小型化することができ、この回路基板とのワイヤボンディングの数および回路基板に搭載すべき駆動ＩＣの数を低減することができるので、小型化および低コスト化を実現することができる。
図１は、本発明の第１の実施の一形態の発光装置１０の基本的構成を示す一部の平面図である。なお、同図は、各発光素子Ｌの光の出射方向を紙面に垂直手前側として配置された発光装置１０の平面を示し、発光信号伝送路１２、走査信号伝送路１５、スタート信号伝送路１６、発光素子のゲート１９、スイッチ素子のゲート２４、走査スタート用スイッチ素子のゲート２６、接続手段１４、発光素子遮光部２３および表面電極２５は図解を容易にするため、斜線を付して示されている。
発光装置１０は、発光素子アレイ１１と、発光信号伝送路１２と、スイッチ素子アレイ１３と、接続手段１４と、第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０と、スタート信号伝送路１６と、絶縁層１７と、遮光層１８と、発光素子遮光部２３とを含んで構成される。スイッチ素子アレイ１３と、第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、駆動手段７３とを含んで光走査型スイッチ装置が構成される。
発光素子アレイ１１は、複数の発光素子Ｌ１，Ｌ２，…，Ｌｉ−１，Ｌｉ（記号ｉは、２以上の正の整数）を含んで構成され、各発光素子Ｌ１，Ｌ２，…，Ｌｉ−１，Ｌｉが、相互に間隔Ｗ１をあけて配列される。以後、各発光素子Ｌ１，Ｌ２，…，Ｌｉ−１，Ｌｉを総称する場合、および発光素子Ｌ１，Ｌ２，…，Ｌｉ−１，Ｌｉのうち不特定のものを示す場合、単に発光素子Ｌと記載する場合がある。発光素子Ｌは、露光用の発光素子である。本実施の形態では、各発光素子Ｌは、等間隔に配列され、かつ直線状に配列される。各発光素子Ｌの配列方向Ｘは、図１において左右方向である。以後、各発光素子Ｌの配列方向Ｘを、単に配列方向Ｘと記載する場合がある。各発光素子Ｌの光の出射方向に沿う方向を厚み方向Ｚとし、前記配列方向Ｘおよび厚み方向Ｚに垂直な方向を幅方向Ｙとする。発光素子Ｌは、６００ｎｍ〜８００ｎｍの波長の光を発光可能に形成される。
発光素子Ｌは、Ｐ型半導体層とＮ型半導体層とが交互に積層されて構成されるＰＮＰＮ構造を有する発光サイリスタによって実現される。発光素子Ｌは、逆阻止３端子サイリスタと同様な負性抵抗特性を有する。発光素子Ｌは、予め定める部位であるゲート１９に、トリガ信号を与えることによって発光信号φＥの電圧よりもしきい電圧が低下し、かつ前記発光信号φＥが与えられたとき、または発光信号φＥの電流よりもしきい電流が低下し、かつ前記発光信号φＥが与えられたとき発光する。発光信号φＥの電圧とは、発光信号φＥが与えられることによって、発光素子Ｌのアノードおよびカソード間に印加される電圧であり、発光信号φＥの電流とは、発光信号φＥが与えられることによって発光素子Ｌに与えられる電流である。
配列方向Ｘの各発光素子Ｌの間隔Ｗ１と、発光素子Ｌの配列方向Ｘの長さＷ２とは、発光装置１０が搭載される後述する画像形成装置８７において形成すべき画像の解像度によって決定され、たとえば画像の解像度が６００ドットパーインチ（ｄｐｉ）の場合、前記間隔Ｗ１は、約２４μｍ（マイクロメートル）に選ばれ、前記長さＷ２は、約１８μｍに選ばれる。また前記長さＷ２は、隣接する発光素子Ｌの間に、発光素子遮光部２３を形成可能に選ばれる。発光素子Ｌの配列方向Ｘの寸法は、発光素子Ｌの幅方向Ｙの寸法よりも小さく選ばれる。これによって、各発光素子Ｌを配列方向Ｘに近接させて、集積密度を高めたときに、発光素子Ｌの光量が不足してしまうことが防止される。
発光信号伝送路１２は、各発光素子Ｌに接続され、各発光素子Ｌに発光信号φＥを伝送する。発光信号伝送路１２は、金属材料および合金材料などの導電性を有する材料によって、発光素子Ｌが発する波長の光を反射するように形成される。具体的には発光信号伝送路１２は、金（Ａｕ）、金とゲルマニウムとの合金（ＡｕＧｅ）、金と亜鉛との合金（ＡｕＺｎ）、ニッケル（Ｎｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）などによって形成される。
発光信号伝送路１２は、各発光素子Ｌの幅方向Ｙに隣接して、発光素子アレイ１１に沿って延びる信号路延在部２１と、前記配列方向Ｘに相互に間隔をあけて信号路延在部２１から幅方向一方Ｙ１に突出して、各発光素子Ｌの厚み方向一端部に接続される素子接続部２２を有する。
スイッチ素子アレイ１３は、複数のスイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｊ−１，Ｔｊ（記号ｊは、２以上の正の整数）を含んで構成され、各スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｊ−１，Ｔｊが、隣接するスイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｊ−１，Ｔｊからの光を受光するように相互に間隔Ｗ３をあけて配列される。以後、各スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｊ−１，Ｔｊを総称する場合、およびスイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｊ−１，Ｔｊのうち不特定のものを示す場合、単にスイッチ素子Ｔと記載する場合がある。スイッチ素子Ｔは、発光スイッチ素子であり、言い換えればスイッチ用の発光素子である。本実施の形態では、各スイッチ素子Ｔは、等間隔に配置される。各スイッチ素子Ｔは、発光素子アレイ１１の幅方向Ｙに隣接し、この発光素子アレイ１１に沿って、複数の発光素子Ｌに対向した状態で直線状に配列される。したがって、各スイッチ素子の配列方向は、前記各発光素子Ｌの配列方向Ｘと同じである。スイッチ素子Ｔの配列方向Ｘの寸法は、スイッチ素子Ｔの幅方向Ｙの寸法よりも小さく選ばれる。これによって、各スイッチ素子Ｔを配列方向Ｘに近接させて、集積密度を高めたときに、スイッチ素子Ｔの光量が不足してしまうことが防止される。
スイッチ素子Ｔは、Ｐ型半導体層とＮ型半導体層とが交互に積層されて構成されるＰＮＰＮ構造を有する発光サイリスタによって実現される。スイッチ素子Ｔは、逆阻止３端子サイリスタと同様な負性抵抗特性を有する。スイッチ素子Ｔは、受光によって予め定める部位であるゲート２４にトリガ信号を発生して、走査信号伝送路１５を介して与えられる走査信号φの電圧よりもしきい電圧が低下し、かつ前記走査信号φが与えられたとき、または走査信号φの電流よりもしきい電流が低下し、かつ前記走査信号φが与えられたとき発光する。走査信号φの電圧とは、走査信号φが与えられることによって、スイッチ素子Ｔのアノードおよびカソード間に印加される電圧であり、走査信号φの電流とは、走査信号φが与えられることによってスイッチ素子Ｔに与えられる電流である。
本実施の形態では、発光素子Ｌとスイッチ素子Ｔとの数は等しく、すなわち前記ｉと記号ｊとは等しい数に選ばれる。
配列方向Ｘの各スイッチ素子Ｔの間隔Ｗ３は、製造工程における制限を受けるので、スイッチ素子Ｔの厚み方向Ｚの高さの２倍以上に形成されるが、２０μｍ未満に選ばれ、好ましくは１０μｍ以下に選ばれる。本実施の形態では、スイッチ素子Ｔの高さを約４μｍとしており、この場合には間隔Ｗ３は８μｍ程度になる。前記間隔Ｗ３が２０μｍ以上になると、伝送効率が大きく低下してしまう。
スイッチ素子Ｔの配列方向Ｘの長さＷ４は、前記配列方向Ｘの各発光素子Ｌの間隔Ｗ１と、発光素子Ｌの配列方向Ｘの長さＷ２と、配列方向Ｘの各スイッチ素子Ｔの間隔Ｗ３とによって決定される。すなわち配列方向Ｘの各発光素子Ｌの間隔Ｗ１と、発光素子Ｌの配列方向Ｘの長さＷ２とを加算した長さと、配列方向Ｘの各スイッチ素子Ｔの間隔Ｗ３とスイッチ素子Ｔの配列方向Ｘの長さＷ４とを加算した長さとが、等しく選ばれる。
接続手段１４は、各発光素子Ｌの前記予め定める部位であるゲート１９と、各発光素子Ｌに対応する各スイッチ素子Ｔの前記予め定める部位であるゲート２４とを、電気的に接続する。接続手段１４は、具体的には発光素子Ｌ１のゲート１９と、スイッチ素子Ｔ１のゲート２４とを電気的に接続し、発光素子Ｌ２のゲート１９と、スイッチ素子Ｔ２のゲート２４とを電気的に接続し、…、発光素子Ｌｉ−１のゲート１９と、スイッチ素子Ｔｊ−１のゲート２４とを電気的に接続し、発光素子Ｌｉのゲート１９と、スイッチ素子Ｔｊのゲート２４とを電気的に個別に接続する。
接続手段１４は、金属材料および合金材料などの導電性を有する材料によって形成される導電路によって実現される。具体的には接続手段１４は、金（Ａｕ）、金とゲルマニウムとの合金（ＡｕＧｅ）金と亜鉛との合金（ＡｕＺｎ）、ニッケル（Ｎｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）などによって形成される。
第１，第２および第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、各スイッチ素子Ｔに接続され、配列方向Ｘに隣接するスイッチ素子Ｔ毎に、異なるタイミングで与えられる前記第１〜第３走査信号φ１〜φ３を伝送する。本実施の形態において、第１走査信号伝送路１５ａは、第１走査信号φ１を伝送し、第２走査信号伝送路１５ｂは、第２走査信号φ２を伝送し、第３走査信号伝送路１５ｃは、第３走査信号φ３を伝送する。第１、第２および第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃを総称する場合、および第１、第２および第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃのうち不特定のものを示す場合、単に走査信号伝送路１５と記載し、第１〜第３走査信号φ１，φ２，φ３を総称する場合、および第１〜第３走査信号φ１，φ２，φ３のうち不特定のものを示す場合、単に走査信号φと記載する場合がある。走査信号伝送路１５は、金（Ａｕ）、金とゲルマニウムとの合金（ＡｕＧｅ）、金と亜鉛との合金（ＡｕＺｎ）、ニッケル（Ｎｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）などによって形成される。
第１、第２および第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、各スイッチ素子Ｔの厚み方向一方Ｚ１で絶縁層１７を介して各スイッチ素子Ｔに重なって形成され、配列方向Ｘに沿って延びる。第１、第２および第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、幅方向Ｙに予め定める間隔Ｗ５をあけて配置される。予め定める間隔Ｗ５は、第１、第２および第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ間で短絡が発生しない距離に選ばれ、たとえば１０μｍに選ばれる。
前記各スイッチ素子Ｔは、厚み方向一方Ｚ１の端部、すなわち図１の紙面に垂直な方向手前側に、表面電極２５を有する。第１、第２および第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、各スイッチ素子Ｔの前記表面電極２５に順次１つずつ接続され、配列されるスイッチ素子Ｔに沿って、それぞれが３つおきにスイッチ素子Ｔに接続される。すなわち、第１走査信号伝送路１５ａは、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ４，…，Ｔｊ−２に接続され(記号ｊは、整数かつ３×ｍであり、記号ｍは自然数)、第２走査信号伝送路１５ｂは、スイッチ素子Ｔ２，Ｔ５，…，Ｔｊ−１に接続され、第３走査信号伝送路１５ｃは、スイッチ素子Ｔ３，Ｔ６，…，Ｔｊに接続される。したがって、スイッチ素子Ｔのうち、配列方向Ｘのｎ番目（記号ｎは、２以上ｊ以下となる正の整数）に配置されるスイッチ素子Ｔｎと、このスイッチ素子Ｔｎの配列方向一方Ｘ１側に隣接するスイッチ素子Ｔｎ−１と、スイッチ素子Ｔｎの配列方向他方Ｘ２側に隣接するスイッチ素子Ｔｎ＋１とは、それぞれ異なる走査信号伝送路１５に接続される。
走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、Ｐ型半導体層とＮ型半導体層とが交互に積層されて構成されるＰＮＰＮ構造を有する発光サイリスタによって実現される。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、逆阻止３端子サイリスタと同様な負性抵抗特性を有する。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、予め定める部位であるゲート２６にトリガ信号を与えることによって走査信号φの電圧よりもしきい電圧が低下し、かつ前記走査信号φが与えられたとき、または走査信号φの電流よりもしきい電流が低下し、かつ前記走査信号φが与えられたとき発光する。
走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、スイッチ素子アレイ１３の前記配列方向Ｘの端部に配置されるスイッチ素子Ｔに光を照射するように配置される。本実施の形態では、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、スイッチ素子Ｔ１に光を照射するように配置される。したがって、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０が配置される配列方向一方Ｘ１が、光走査装置における光の走査方向の上流側となる。
スタート信号伝送路１６は、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０のゲート２６に接続され、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０にトリガ信号となるスタート信号φＳを伝送する。スタート信号伝送路１６は、金属材料および合金材料などの導電性を有する材料によって形成される。具体的にはスタート信号伝送路１６は、金（Ａｕ）、金とゲルマニウムとの合金（ＡｕＧｅ）、金と亜鉛との合金（ＡｕＺｎ）、ニッケル（Ｎｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）などによって形成される。
前述した発光素子Ｌ、スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、絶縁層１７によって覆われる。
遮光層１８は、各スイッチ素子Ｔの厚み方向Ｚの一方側、すなわち各スイッチ素子Ｔの図１の紙面に垂直手前側から、各スイッチ素子Ｔを覆い、発光素子Ｌが発する光に、スイッチ素子Ｔが発する光が干渉しないように、スイッチ素子Ｔが発する光を遮光する。
発光素子遮光部２３は、各発光素子Ｌの間と、発光素子アレイ１１の配列方向Ｘの両端部の発光素子Ｌの配列方向Ｘの外方とに設けられ、発光素子Ｌから配列方向Ｘに向かう光を遮光する。発光素子遮光部２３は、発光信号伝送路１２から離間して設けられ、発光信号伝送路１２とは、絶縁層１７によって電気的に絶縁される。
前述した発光素子Ｌ、発光信号伝送路１２、スイッチ素子Ｔ、接続手段１４、走査信号伝送路１５、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０、スタート信号伝送路１６、絶縁層１７、遮光層１８および発光素子遮光部２３は、１つの基板３１に集積されて形成される。
以下、発光装置１０の各構成について、さらに具体的に説明する。
図２は、図１の切断面線Ａ１−Ａ１から見た発光装置１０の基本的構成を示す一部の断面図である。発光素子Ｌは、基板３１の厚み方向Ｚの一表面３１ａ上に形成される第１の一方導電型半導体層３２、第１の他方導電型半導体層３３、第２の一方導電型半導体層３４および第２の他方導電型半導体層３５を含む。
図２は、図１の切断面線Ａ１−Ａ１から見た発光装置１０の基本的構成を示す一部の断面図である。発光素子Ｌは、基板３１の厚み方向Ｚの一表面３１ａ上に形成される第１の一方導電型半導体層３２、第１の他方導電型半導体層３３、第２の一方導電型半導体層３４および第２の他方導電型半導体層３５を含む。
基板３１は、本実施の形態では、一方導電型の半導体基板である。基板３１の厚み方向Ｚの他表面３１ｂ上には、裏面電極３６が形成される。裏面電極３６は、基板３１の厚み方向Ｚの他表面３１ｂの全面にわたって形成される。裏面電極３６は、金属材料および合金材料などの導電性を有する材料によって形成される。具体的には裏面電極３６は、金（Ａｕ）、金とゲルマニウムとの合金（ＡｕＧｅ）および金と亜鉛との合金（ＡｕＺｎ）などによって形成される。基板３１の厚み方向Ｚの一表面３１ａは、平面に形成される。
発光素子Ｌは、基板３１の厚み方向Ｚの一表面３１ａに、第１の一方導電型半導体層３２が積層され、第１の一方導電型半導体層３２の厚み方向Ｚの一表面３２ａ上に第１の他方導電型半導体層３３が積層され、第１の他方導電型半導体層３３の厚み方向Ｚの一表面３３ａ上に第２の一方導電型半導体層３４が積層され、第２の一方導電型半導体層３４の厚み方向Ｚの一表面３４ａ上に第２の他方導電型半導体層３５が積層され、第２の他方導電型半導体層３５の厚み方向Ｚの一表面３５ａ上にオーミックコンタクト層３７が積層されて構成される。
さらに具体的には、基板３１は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層およびＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層などの結晶成長が可能な半導体基板であり、たとえば、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、インジウムリン（ＩｎＰ）、ガリウムリン（ＧａＰ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）などの半導体材料によって形成される。
第１の一方導電型半導体層３２は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）およびインジウムガリウムリン（ＩｎＧａＰ）などの半導体材料によって形成される。第１の一方導電型半導体層３２のキャリア密度は、１×１０１８ｃｍ−３程度のものが望ましい。
第１の他方導電型半導体層３３は、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）およびガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの半導体材料によって形成される。第１の他方導電型半導体層３３を形成する半導体材料には、第１の一方導電型半導体層３２を形成する半導体材料のエネルギーギャップと同じ、もしくは第１の一方導電型半導体層３２を形成する半導体材料のエネルギーギャップよりもエネルギーギャップが小さいものが選ばれる。第１の他方導電型半導体層３３のキャリア密度は１×１０１７ｃｍ−３程度のものが望ましい。
第２の一方導電型半導体層３４は、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）およびガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの半導体材料によって形成される。第２の一方導電型半導体層３４を形成する半導体材料には、第１の他方導電型半導体層３３を形成する半導体材料のエネルギーギャップと同じ、もしくは第１の他方導電型半導体層３３を形成する半導体材料のエネルギーギャップよりもエネルギーギャップが小さいものが選ばれる。第２の一方導電型半導体層３４のキャリア密度は、第１の一方導電型半導体層３２、第１の他方導電型半導体層３３、第２の一方導電型半導体層３４および第２の他方導電型半導体層３５の全層の中で最も小さく１×１０１６ｃｍ−３〜１×１０１７ｃｍ−３程度のものであることが望ましい。第２の一方導電型半導体層３４は、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）およびガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの半導体材料によって形成することによって、高い内部量子効率を得ることができる。
第２の他方導電型半導体層３５は、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）およびガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの半導体材料によって形成される。第２の他方導電型半導体層３５を形成する半導体材料には、第１の他方導電型半導体層３３および第２の一方導電型半導体層３４を形成する半導体材料のエネルギーギャップと同じ、もしくは第１の他方導電型半導体層３３および第２の一方導電型半導体層３４を形成する半導体材料のエネルギーギャップよりもエネルギーギャップが大きいものが選ばれる。第２の他方導電型半導体層３５のキャリア密度は、１×１０１８ｃｍ−３程度のものであることが望ましい。
オーミックコンタクト層３７は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）およびインジウムガリウムリン（ＩｎＧａＰ）などの半導体材料によって形成される他方導電型の半導体層であり、表面電極２５とのオーミック接合を行うためのものである。オーミックコンタクト層３７のキャリア密度は１×１０１９ｃｍ−３以上のものが望ましい。
第１の一方導電型半導体層３２、第１の他方導電型半導体層３３、第２の一方導電型半導体層３４、第２の他方導電型半導体層３５およびオーミックコンタクト層３７が積層された積層体は、略直方体形状を有する。第１の一方導電型半導体層３２、第１の他方導電型半導体層３３、第２の一方導電型半導体層３４、第２の他方導電型半導体層３５およびオーミックコンタクト層３７は、絶縁層１７によって覆われる。絶縁層１７は、電気絶縁性および透光性ならびに平坦性を有する樹脂材料によって形成される。絶縁層１７は、ポリイミドおよびベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などによって形成される。
絶縁層１７のうち、隣接する発光素子Ｌの間の部分には、幅方向Ｙに垂直な仮想一平面において、Ｖ字形状となり、基板３１の一表面３１ａまで達する溝部３８が形成され、この溝部３８に前記発光素子遮光部２３が形成される。発光素子遮光部２３は、溝部３８の表面に沿って形成され、基板３１の一表面３１ａからオーミックコンタクト層３７の配列方向Ｘの側方にわたって設けられる。発光素子遮光部２３は、発光素子Ｌの幅方向Ｙの一端部および他端部間にわたって形成され、発光素子Ｌの幅方向Ｙの端部よりも発光素子Ｌの幅方向一方Ｙ１および幅方向他方Ｙ２まで延びる。このような発光素子遮光部２３を形成することによって、隣接する発光素子Ｌが発光したときにこの光を受光することが防止され、隣接する発光素子Ｌが発光しても、この発光に伴って発光素子Ｌのしきい電圧またはしきい電流が変化してしまうことがないので、発光素子Ｌを選択的に安定して発光させることができる。
オーミックコンタクト層３７の厚み方向Ｚの一表面３７ａには、発光信号伝送路１２の素子接続部２２が接続される。絶縁層１７のうち、オーミックコンタクト層３７の厚み方向Ｚの一表面３７ａ上に形成される部分には、貫通孔３９が形成され、この貫通孔３９に前記素子接続部２２の一部が形成されて、素子接続部２２がオーミックコンタクト層３７に接触している。前記貫通孔３９は、発光素子Ｌの配列方向Ｘの中央で、かつ発光素子Ｌの幅方向Ｙの中央が絶縁層１７から露出するように形成されており、発光信号伝送路１２からの電流を、発光素子Ｌの中央部に効率的に供給して、発光させることができる。発光素子Ｌでは、主に第２の一方導電型半導体層３４と、第２の他方導電型半導体層３５との界面付近で、第２の一方導電型半導体層導電３４寄りの領域において光が発生する。
発光信号伝送路１２の素子接続部２２の配列方向Ｘの長さＷ６は、発光素子Ｌの配列方向Ｘの長さＷ２の１／３以下に形成される。素子接続部２２は、発光素子Ｌの光の出射方向の一部を覆うが、長さＷ６を前述したように選ぶことによって、発光素子Ｌから発せられ、厚み方向一方Ｚ１に向かう光を、遮ってしまうことを可及的に防止する。また発光素子Ｌから発せられ、厚み方向一方Ｚ１に向かい、発光信号伝送路１２によって反射された光の一部は、発光素子遮光部２３および基板３１などによって反射されることによって、厚み方向Ｚの一方へと向かう。
図３は、図１の切断面線Ａ２−Ａ２から見た発光装置１０の基本的構成を示す一部の断面図である。スイッチ素子Ｔは、基板３１の一表面３１ａ上に形成される第１の一方導電型半導体層４２、第１の他方導電型半導体層４３、第２の一方導電型半導体層４４および第２の他方導電型半導体層４５を含む。
スイッチ素子Ｔは、基板３１の厚み方向Ｚの一表面３１ａ上に、第１の一方導電型半導体層４２が積層され、第１の一方導電型半導体層４２の厚み方向Ｚの一表面４２ａ上に第１の他方導電型半導体層４３が積層され、第１の他方導電型半導体層４３の厚み方向Ｚの一表面４３ａ上に第２の一方導電型半導体層４４が積層され、第２の一方導電型半導体層４４の厚み方向Ｚの一表面４４ａ上に第２の他方導電型半導体層４５が積層され、第２の他方導電型半導体層４５の厚み方向Ｚの一表面４５ａ上にオーミックコンタクト層４７が積層され、オーミックコンタクト層４７の厚み方向Ｚの一表面４７ａ上に表面電極２５が積層されて構成される。第１の一方導電型半導体層４２、第１の他方導電型半導体層４３、第２の一方導電型半導体層４４、第２の他方導電型半導体層４５、オーミックコンタクト層４７および表面電極２５の積層体は、略直方体形状を有する。
スイッチ素子Ｔの、一方導電型半導体層４２、第１の他方導電型半導体層４３、第２の一方導電型半導体層４４、第２の他方導電型半導体層４５およびオーミックコンタクト層４７の各半導体層を構成する半導体材料のエネルギーギャップおよびキャリア密度は、スイッチ素子Ｔの受光感度、および外部への光の取り出し効率、ならびに発光効率を高めるように設計することが好ましい。
第１の一方導電型半導体層４２は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）およびインジウムガリウムリン（ＩｎＧａＰ）などの半導体材料によって形成される。第１の一方導電型半導体層４２のキャリア密度は、１×１０１８ｃｍ−３程度のものが望ましい。
第１の他方導電型半導体層４３は、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）およびガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの半導体材料によって形成される。第１の他方導電型半導体層４３を形成する半導体材料には、第１の一方導電型半導体層４２を形成する半導体材料のエネルギーギャップと同じ、もしくは第１の一方導電型半導体層４２を形成する半導体材料のエネルギーギャップよりもエネルギーギャップが小さいものが選ばれる。第１の他方導電型半導体層４３のキャリア密度は１×１０１７ｃｍ−３程度のものが望ましい。
第２の一方導電型半導体層４４は、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）およびガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの半導体材料によって形成される。第２の一方導電型半導体層４４を形成する半導体材料には、第１の他方導電型半導体層４３を形成する半導体材料のエネルギーギャップと同じ、もしくは第１の他方導電型半導体層４３を形成する半導体材料のエネルギーギャップよりもエネルギーギャップが小さいものが選ばれる。第２の一方導電型半導体層４４のキャリア密度は、第１の一方導電型半導体層４２、第１の他方導電型半導体層４３、第２の一方導電型半導体層４４および第２の他方導電型半導体層４５の全層の中で最も小さく１×１０１６ｃｍ−３〜１×１０１７ｃｍ−３程度のものであることが望ましい。第２の一方導電型半導体層４４は、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）およびガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの半導体材料によって形成することによって、高い内部量子効率を得ることができる。
第２の他方導電型半導体層４５は、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）およびガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの半導体材料によって形成される。第２の他方導電型半導体層４５を形成する半導体材料には、第１の他方導電型半導体層４３および第２の一方導電型半導体層４４を形成する半導体材料のエネルギーギャップと同じ、もしくは第１の他方導電型半導体層４３および第２の一方導電型半導体層４４を形成する半導体材料のエネルギーギャップよりもエネルギーギャップが大きいものが選ばれる。第２の他方導電型半導体層４５のキャリア密度は、１×１０１８ｃｍ−３程度のものであることが望ましい。
オーミックコンタクト層４７は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）およびインジウムガリウムリン（ＩｎＧａＰ）などの半導体材料によって形成される他方導電型の半導体層であり、表面電極２５とのオーミック接合を行うためのものである。オーミックコンタクト層４７のキャリア密度は１×１０１９ｃｍ−３以上のものが望ましい。
スイッチ素子Ｔの第１の一方導電型半導体層４２と、発光素子Ｌの第１の一方導電型半導体層３２とは、同じ半導体材料によって形成され、厚みが等しく形成される。またスイッチ素子Ｔの第１の他方導電型半導体層４３と、発光素子Ｌの第１の他方導電型半導体層３３とは、同じ半導体材料によって形成され、厚みが等しく形成される。またスイッチ素子Ｔの第２の一方導電型半導体層４４と、発光素子Ｌの第２の一方導電型半導体層３４とは、同じ半導体材料によって形成され、厚みが等しく形成される。またスイッチ素子Ｔの第２の他方導電型半導体層４５と、発光素子Ｌの第２の他方導電型半導体層３５とは、同じ半導体材料によって形成され、厚みが等しく形成される。またスイッチ素子Ｔのオーミックコンタクト層４７と、発光素子Ｌのオーミックコンタクト層３７とは、同じ半導体材料によって形成され、厚みが等しく形成される。
スイッチ素子Ｔでは、第２の一方導電型半導体層４４および第２の他方導電型半導体層４５によって主として光を発生する発光部が形成され、第１の一方導電型半導体層４２と第１の他方導電型半導体層４３と第２の一方導電型半導体層４４とによって主として受光する受光部、言い換えればフォトトランジスタ部が形成される。
スイッチ素子Ｔの第１の他方導電型半導体層４３の厚みは、５０Å〜１０００Åに選ばれる。このように第１の他方導電型半導体層４３の厚みを選ぶことによって、第１の一方導電型半導体層４２と第１の他方導電型半導体層４３と第２の一方導電型半導体層３４とによって形成されるフォトトランジスタ部の電流増幅率が大きくなり、効率よく外部からの光を受光することができる。
オーミックコンタクト層４７の厚み方向Ｚの一表面４７ａ上には、表面電極２５がオーミック接合されて設けられる。表面電極２５は、オーミックコンタクト層４７の厚み方向Ｚの一表面４７ａの周縁部を除き、走査方向の下流側寄り、言い換えれば配列方向他方Ｘ２寄りに、一表面４７ａの面積の約半分の領域に形成される。このように表面電極２５を形成することによってスイッチ素子Ｔの各半導体層への電界を可及的に均一化することができ、スイッチ素子Ｔから放射される光の発光強度を増加させることができるとともに、配列方向一方Ｘ１に隣接するスイッチ素子Ｔから出射され、遮光層１８によって反射されて厚み方向一方Ｚ１から到来する光を、各半導体層により多く入射させることができる。したがって、スイッチ素子Ｔの走査方向の下流側である配列方向他方Ｘ２では、表面電極２５によって光を反射することによって、配列方向他方Ｘ２のスイッチ素子Ｔにより強い光を与えることができ、スイッチ素子Ｔの走査方向の上流側である配列方向一方Ｘ１では、表面電極２５が形成されていないので、走査信号伝送路１５または遮光層１８によって反射して、厚み方向一方Ｚ１から到来する光を効率よく受光することができる。表面電極２５は、金属材料および合金材料などの導電性を有する材料によって形成される。具体的には表面電極２５は、金（Ａｕ）、金とゲルマニウムとの合金（ＡｕＧｅ）および金と亜鉛との合金（ＡｕＺｎ）などによって形成される。
第１の一方導電型半導体層４２、第１の他方導電型半導体層４３、第２の一方導電型半導体層４４、第２の他方導電型半導体層４５、オーミックコンタクト層４７および表面電極２５は、絶縁層１７によって覆われ、隣接するスイッチ素子Ｔと電気的に絶縁される。前述したように絶縁層１７は、透光性を有するので、スイッチ素子Ｔが発光すると、この光は絶縁層１７を透過して、配列方向Ｘに隣接するスイッチ素子Ｔに入射する。絶縁層１７は、スイッチ素子Ｔが発する波長の光の９５％以上を透過する樹脂材料によって形成される。
図３の矢符で示すように、スイッチ素子Ｔは、第２の一方導電型半導体層４４および第２の他方導電型半導体層４５の界面付近で、第２の一方導電型半導体層４４寄りの領域から主に発光する。また第１の一方導電型半導体層４２および第１の他方導電型半導体層４３の界面付近でもわずかに発光する。スイッチ素子Ｔは、光を全方向に放射する。
絶縁層１７を平坦性を有する樹脂材料によって形成することによって、絶縁層１７を形成するときに、各スイッチ素子Ｔの間にも樹脂材料を充填して、絶縁層１７を各スイッチ素子Ｔの間に確実に形成することができる。絶縁層１７は、樹脂材料を塗付し、この樹脂材料を硬化させて形成される。樹脂材料が硬化時に収縮することによって、各スイッチ素子Ｔの間に形成される絶縁層１７の厚み方向一方Ｚ１の表面部には、幅方向Ｙに延びる凹所４８が形成される。
絶縁層１７を、ポリイミドおよびベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などによって形成することによって、各スイッチ素子Ｔの間隔Ｗ３を前述のように選んでも、この空隙に絶縁層１７を確実に形成することができ、また第１の一方導電型半導体層４２、第１の他方導電型半導体層４３、第２の一方導電型半導体層４４、第２の他方導電型半導体層４５、オーミックコンタクト層４７、表面電極２５および基板３１に絶縁層１７を密着して形成することができる。絶縁層１７が、スイッチ素子Ｔの表面から剥離してしまうと、この剥離した部分の界面によって、光が反射されてしまい、隣接するスイッチ素子Ｔからの光の受光量が低下してしまうおそれがあるが、このような問題が発生しない。
表面電極２５の厚み方向Ｚの一表面２５ａには、第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃのうちの、いずれか１つが接続される。絶縁層１７のうち、表面電極２５の厚み方向Ｚの一表面２５ａ上に形成される部分には、貫通孔４９が形成され、この貫通孔４９を介して第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃのうちの、いずれか１つが接続され、スイッチ素子Ｔと第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃのうちの他の２つの走査信号伝送路１５とは、絶縁層１７によって電気的に絶縁される。スイッチ素子Ｔは絶縁層１７によって覆われているので、スイッチ素子Ｔの厚み方向一方Ｚ１側に、第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃを積層することができる。
本実施の形態では、一方導電型はＮ型であり、他方導電型はＰ型である。発光素子Ｌおよびスイッチ素子Ｔにおいて、一方導電型をＮ型とし、他方導電型をＰ型とすると、発光信号伝送路１２および走査信号伝送路１５が、各素子のアノードに接続される構成となり、カソード電位を０ボルト（Ｖ）にすると、発光素子Ｌおよびスイッチ素子Ｔに電圧または電流を印加する電源に、正電源を用いることができるので好ましい。本実施の形態では、発光素子Ｌにおいては発光信号伝送路１２がアノード端子として機能し、裏面電極３６がカソード端子として機能する。またスイッチ素子Ｔにおいては、表面電極２５が走査信号伝送路１５とともにアノード端子として機能し、裏面電極３６がカソード端子として機能する。
各スイッチ素子Ｔの厚み方向Ｚの一方側において、絶縁層１７および走査信号伝送路１５は遮光層１８によって覆われる。遮光層１８の材料としては、電気絶縁性を有し、スイッチ素子Ｔから発せられる波長の光を、２μｍ〜３μｍ程度の厚みでほぼ完全に吸収するようなものであれば種々ものが使用可能である。本実施の形態では遮光層１８は、緑色のポリイミドによって形成される。遮光層１８の厚みは、５μｍ〜１０μｍ程度に選ばれる。
スイッチ素子Ｔから発せられ、厚み方向一方Ｚ１へ向かう光は、絶縁層１７と走査信号伝送路１５と界面、走査信号伝送路１５、絶縁層１７と遮光層１８との界面などによって反射されるか、遮光層１８によって吸収される。各走査信号伝送路１５および絶縁層１７によって反射手段が形成される。これによって、スイッチ素子Ｔからの光が、発光素子Ｌから厚み方向一方Ｚ１に出射される光に干渉してしまうことが防止される。したがって発光装置１０を、後述する画像形成装置８７の露光装置として用いた場合に、スイッチ素子Ｔからの漏れ光によって、画像の劣化が発生せず、優れた品質の画像を形成することができる。
図４は、図１の切断面線Ａ３−Ａ３から見た発光装置１０の基本的構成を示す一部の断面図である。発光素子Ｌと、スイッチ素子Ｔとは、幅方向Ｙに隣接して配置される。発光素子Ｌの第１の一方導電型半導体層３２と、第１の他方導電型半導体層３３と、第２の一方導電型半導体層３４とのスイッチ素子Ｔ寄りの端部は、第２の他方導電型半導体層３５と、オーミックコンタクト層３７とのスイッチ素子Ｔ寄りの端部よりも、スイッチ素子Ｔに向かって突出し、発光素子接続部５１を構成する。発光素子接続部５１の配列方向Ｘの長さは、前述した長さＷ２よりもわずかに小さい。
またスイッチ素子Ｔの、第１の一方導電型半導体層４２と、第１の他方導電型半導体層４３と、第２の一方導電型半導体層４４との発光素子Ｌ寄りの端部は、第２の他方導電型半導体層４５と、オーミックコンタクト層４７との発光素子Ｌ寄りの端部よりも、スイッチ素子Ｔに向かって突出し、スイッチ素子接続部５２を構成する。スイッチ素子接続部５２の配列方向Ｘの長さは、発光素子接続部５１の配列方向の長さと等しく選ばれる。
発光素子Ｌの第２の一方導電型半導体層３４のうち、発光素子接続部５１を構成する部分３４Ａは、第２の他方導電型半導体層３５が積層される部分３４Ｂよりも厚みが小さく形成される。また発光素子スイッチＴの第２の一方導電型半導体層４４のうち、スイッチ素子接続部５２を構成する部分４４Ａは、第２の他方導電型半導体層４５が積層される部分４４Ｂよりも厚みが小さく形成される。
絶縁層１７は、発光素子Ｌおよびスイッチ素子Ｔの表面に沿って形成されており、発光素子Ｌとスイッチ素子Ｔと間にも形成され、発光素子Ｌとスイッチ素子Ｔとが絶縁層１７によって電気的に絶縁される。発光素子Ｌとスイッチ素子Ｔと間に設けられる絶縁層１７の厚みは、基板３１から発光素子接続部５１およびスイッチ素子接続部５２の厚みとほぼ等しい。絶縁層１７のうち、発光素子Ｌとスイッチ素子Ｔと間に設けられる部分には、基板３１側が底部となり、配列方向Ｘに沿って延びる凹部５３が形成される。絶縁層１７のうち、前記発光素子接続部５１の第２の一方導電型半導体層３４の厚み方向Ｚの一表面３４ａに積層されている部分には貫通孔５４が形成され、前記スイッチ素子接続部５２の第２の一方導電型半導体層４４の厚み方向Ｚの一表面４４ａに積層される部分には貫通孔５５がそれぞれ形成される。
発光素子Ｌのゲート１９と、この発光素子Ｌに対応するスイッチ素子Ｔのゲート２４とを接続する接続手段１４は、発光素子接続部５１とスイッチ素子接続部５２とにわたって、発光素子Ｌとスイッチ素子Ｔとの間で、絶縁層１７に積層して設けられる。接続手段１４は、前記貫通孔５４，５５に接続手段１４の一部が形成され、発光素子接続部５１の第２の一方導電型半導体層３４の厚み方向Ｚの一表面３４ａと、前記スイッチ素子接続部５２の第２の一方導電型半導体層４４の厚み方向Ｚの一表面４４ａとに接続される。接続手段１４の抵抗値は、１ｋΩ（オーム）以下に選ばれる。抵抗値が高すぎると、スイッチ素子Ｔから発光素子Ｌへのトリガ信号が減衰されてしまう恐れがあるが、接続手段１４の抵抗値を前記範囲に選ぶことによって、スイッチ素子Ｔから発光素子Ｌへトリガ信号が伝達される際に減衰することを抑制できる。
発光素子Ｌの第２の一方導電型半導体層３４は、発光素子Ｌのゲート１９であり、スイッチ素子Ｔの第２の一方導電型半導体層４４は、スイッチ素子Ｔのゲート２４である。したがって、接続手段１４は、発光素子Ｌとスイッチ素子Ｔのゲート同士を電気的に接続している。
発光素子Ｌの第２の他方導電型半導体層３５およびオーミックコンタクト層３７のスイッチ素子Ｔ寄りの端部は、絶縁層１７を介して前述した発光信号伝送路１２によって覆われる。これによって、発光素子Ｌから、スイッチ素子Ｔに向かう光を遮光することができる。発光信号伝送路１２の信号路延在部２１は、第２の他方導電型半導体層３５およびオーミックコンタクト層３７のスイッチ素子Ｔに対向する側部に臨んで設けられ、また発光素子接続部５１の第２の他方導電型半導体層３５寄りの端部を覆う。
またスイッチ素子Ｔの第２の他方導電型半導体層４５およびオーミックコンタクト層４７の発光素子Ｌ寄りの端部は、絶縁層１７に積層される遮光層１８によって覆われる。これによって、スイッチ素子Ｔから、発光素子Ｌに向かう光を遮光することができる。またスイッチ素子Ｔの、発光素子Ｌとは反対側の端部は、絶縁層１７を介して遮光層１８によって覆われる。遮光層１８は、スイッチ素子接続部５２の厚み方向Ｚの一方を覆い、前記発光素子Ｌとスイッチ素子Ｔとの間に形成される凹所５３付近まで延びる。
図５は、図１の切断面線Ａ４−Ａ４から見た発光装置１０の基本的構成を示す一部の断面図である。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０と、スイッチ素子Ｔとは、同様な構成であるので、同様の部分には、同様の参照符号を付して、重複する説明を省略する場合がある。
走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、基板３１の厚み方向Ｚの一表面３１ａ上に、第１の一方導電型半導体層６２が積層され、第１の一方導電型半導体層６２の厚み方向Ｚの一表面６２ａ上に第１の他方導電型半導体層６３が積層され、第１の他方導電型半導体層６３の厚み方向Ｚの一表面６３ａ上に第２の一方導電型半導体層６４が積層され、第２の一方導電型半導体層６４の厚み方向Ｚの一表面６４ａ上に第２の他方導電型半導体層６５が積層され、第２の他方導電型半導体層６５の厚み方向Ｚの一表面６５ａ上にオーミックコンタクト層６７が積層され、オーミックコンタクト層６７の厚み方向Ｚの一表面６７ａ上に表面電極２５が形成されて構成される。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の表面電極２５は、オーミックコンタクト層６１の一表面６１ａの周縁部を除く全領域に形成される。第１の一方導電型半導体層６２、第１の他方導電型半導体層６３、第２の一方導電型半導体層６４、第２の他方導電型半導体層６５、オーミックコンタクト層６７および表面電極２５の積層体は、略直方体形状を有する。
走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の第１の一方導電型半導体層６２とスイッチ素子Ｔの第１の一方導電型半導体層４２とは、同じ半導体材料によって形成され、同じ厚みに形成される。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の第１の他方導電型半導体層６３とスイッチ素子Ｔの第１の他方導電型半導体層４３とは、同じ半導体材料によって形成され、同じ厚みに形成される。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の第２の一方導電型半導体層６４とスイッチ素子Ｔの第２の一方導電型半導体層４４とは、同じ半導体材料によって形成され、同じ厚みに形成される。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の第２の他方導電型半導体層６５とスイッチ素子Ｔの第２の他方導電型半導体層４５とは、同じ半導体材料によって形成され、同じ厚みに形成される。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０のオーミックコンタクト層６７と、スイッチ素子Ｔのオーミックコンタクト層４７とは、同じ半導体材料によって形成され、同じ厚みに形成される。
また走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の、第１の一方導電型半導体層６２と、第１の他方導電型半導体層６３と、第２の一方導電型半導体層６４との発光素子Ｌ寄りの端部は、第２の他方導電型半導体層６５と、オーミックコンタクト層６７との発光素子Ｌ寄りの端部よりも、発光素子アレイ１１側に向かって突出し、走査スタート用スイッチ素子接続部６８を構成する。
走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、絶縁層１７および遮光層１８に覆われる。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の厚み方向一方に積層される絶縁層１７に積層して走査信号伝送路１５が形成され、絶縁層１７のうち走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の厚み方向一方に積層される部分に形成される貫通孔６９に第３走査信号伝送路１５ｃの一部が形成されて、貫通孔６９を介して第３走査信号伝送路１５ｃが走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の表面電極２５に接続される。また絶縁層１７のうち、走査スタート用スイッチ素子接続部６８の積層される部分には、貫通孔７１が形成され、この貫通孔７１にスタート信号伝送路１６の一部が形成され、貫通孔７１を介して、絶縁層１７に積層して形成されるスタート信号伝送路１６が接続される。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０、走査信号伝送路１５およびスタート信号伝送路１６とは、遮光層１８によって覆われる。
走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の第２の一方導電型半導体層６４は、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０のゲート２６である。
各発光素子Ｌ、各スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、基板３１の一表面３１ａに、第１の一方導電型半導体層３２，４２，６２、第１の他方導電型半導体層３３，４３，６３、第２の一方導電型半導体層３４，４４，６４、第２の他方導電型半導体層３５，４５，６５、オーミックコンタクト層３７，４７，６７を、それぞれ形成するための半導体材料を、エピタキシャル成長および化学気相成長（ＣＶＤ）法などによって順次積層した後、フォトリソグラフィによってパターニングおよびエッチングして形成される。したがって、一連の製造プロセスにおいて、発光素子Ｌ、スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０を同時に形成することができるので、製造コストを低減することができる。各半導体層を形成した後、導電体層を蒸着法などによって形成し、フォトリソグラフィによってパターニングおよびエッチングして、表面電極２５を形成する。
絶縁層１７は、表面電極２５を形成した後、前述したポリイミドなどの樹脂材料をスピンコーティングした後、塗付した樹脂材料を硬化させ、発光信号伝送路１２と、接続手段１４と、第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、スタート信号伝送路１６と、発光素子Ｌ、スイッチ素子Ｔまたは走査スタート用スイッチ素子Ｔ０との接続に必要な各貫通孔３９，４９，５４，５５，６９，７１をフォトリソグラフィによってパターニングおよびエッチングして形成される。
発光信号伝送路１２と、接続手段１４と、第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、スタート信号伝送路１６と、発光素子遮光部２３とは、絶縁層１７を形成した後、蒸着法などによって導電性材料を絶縁層１７の表面に積層して、フォトリソグラフィによってパターニングおよびエッチングして、同時に形成される。したがって、発光信号伝送路１２と、接続手段１４と、第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、スタート信号伝送路１６と、発光素子遮光部２３と厚みは、ほぼ等しく形成される。
図６は、発光素子Ｌ、スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の、アノード電圧とアノード電流との関係である順方向電圧−電流特性を示すグラフである。なお、図６では、横軸をアノード電圧とし、縦軸をアノード電流として示されている。また図６には、負荷線７２も示されている。発光素子Ｌ、スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、電圧電流特性を表す特性曲線と、負荷線７２とが交わるオフ状態のｂ点と、特性曲線と負荷線７２とが交わるオン状態のａ点とを遷移する。アノード電圧は、カソードの電位を０（零）ボルト（Ｖ）としたときのアノードの電位を表し、アノード電流は、アノードに流れる電流を表す。
発光素子Ｌ、スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の初期のしきい電圧（ブレークオーバ電圧）をＶＢＯとする。初期のしきい電圧とは、発光素子Ｌでは、ゲート１９にトリガ信号が与えられていない状態のしきい電圧であり、スイッチ素子Ｔでは受光していない状態のしきい電圧であり、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０では、ゲート２６にトリガ信号が与えられていない状態のしきい電圧である。
発光素子Ｌおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０では、ゲート１９，２６にトリガ信号を与えることによって、しきい電圧がＶＢＯから、図６の矢符Ｐ１で示すように、このＶＢＯよりも小さな電圧であるＶＴＨへとしきい電圧が低下し、スイッチ素子Ｔでは、受光することによって、しきい電圧が、ＶＢＯから、図６の矢符Ｐ１で示すように、このＶＢＯよりも小さな電圧であるＶＴＨへと低下する。
図７は、図１に示される発光装置１０の基本的構成を示す一部の等価回路を示す回路図である。発光装置１０は、駆動手段７３をさらに含む。駆動手段７３は、第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、発光信号伝送路１２と、スタート信号伝送路１６とに接続され、第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃに走査信号φを与え、スタート信号伝送路１６にスタート信号φＳを与え、発光信号伝送路１２に発光信号φＥをそれぞれ与える。駆動手段７３は、駆動用ドライバーＩＣ（Integrated Circuit）によって実現される。
駆動手段７３は、外部から基準となるクロックパルス信号を入力して、このクロックパルス信号に基づいて、第１〜第３走査信号φ１〜φ３およびスタート信号φＳを同期して出力し、走査信号伝送路１５およびスタート信号伝送路１６にそれぞれ与える。前記クロックパルス信号は、後述する画像形成装置８７の制御手段９６から与えられる。クロックパルス信号のクロック周期は、後述する画像形成装置８７の制御手段９６における制御周期よりも長く選ばれる。また駆動手段７３は、クロックパルス信号とともに与えられる画像情報に基づいて、発光信号φＥを出力して、発光信号伝送路１２に与える。
第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃには、各スイッチ素子Ｔと直列に接続される抵抗素子Ｒφがそれぞれ接続され、駆動手段７３は、抵抗素子Ｒφを介して第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃに接続される。抵抗素子Ｒφは、駆動手段７３から走査信号伝送路１５に過電流が流れてしまうことを防止するとともに、各スイッチ素子Ｔに印加される電圧を分圧する分圧抵抗としての機能を有する。
また発光信号伝送路１２にも、各発光素子Ｌと直列に接続される抵抗素子Ｒφがそれぞれ接続され、駆動手段７３は、抵抗素子Ｒφを介して発光信号伝送路１２に接続される。抵抗素子Ｒφは、駆動手段７３から発光信号伝送路１２に過電流が流れてしまうことを防止するとともに、各発光素子Ｌに印加される電圧を分圧する分圧抵抗としての機能を有する。
図８は、駆動手段７３が、スタート信号伝送路１６に与えるスタート信号φＳ、第１走査信号伝送路１５ａに与える第１走査信号φ１、第２走査信号伝送路１５ｂに与える第２走査信号φ２、第３走査信号伝送路１５ｃに与える第３走査信号φ３および発光信号伝送路１２に与える発光信号φＥと、発光素子Ｌ１の発光強度と、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０およびスイッチ素子Ｔ１〜Ｔ４の発光強度とを示す波形図である。発光素子Ｌ１および走査スタート用スイッチ素子Ｔ０ならびにスイッチ素子Ｔ１〜Ｔ４の発光強度は、ハイ（Ｈ）レベルのとき発光していることを表し、ロー（Ｌ）レベルのとき発光していないことを表す。図８において、横軸は時間であって、基準時刻からの経過時間を表す。
またスタート信号φＳ、第１〜第３走査信号φ１〜φ３および発光信号φＥについて、縦軸は、信号レベルを表す。信号レベルは、電圧または電流の大きさを表し、スタート信号φＳ、第１〜第３走査信号φ１〜φ３および発光信号φＥがハイ（Ｈ）レベルのとき、高電圧または高電流が信号伝送路に供給され、スタート信号φＳ、第１〜第３走査信号φ１〜φ３および発光信号φＥがロー（Ｌ）レベルのとき、低電圧または低電流が信号伝送路に供給される。スタート信号φＳ、第１〜第３走査信号φ１〜φ３および発光信号φＥがＬレベルのとき、伝送路に供給される電圧または電流は、各素子のしきい電圧またはしきい電流よりも小さい。電圧の場合では、ハイレベルは、たとえば３ボルト（Ｖ）〜１０ボルト（Ｖ）である。電圧の場合では、ローレベルは、たとえば０（零）ボルト（Ｖ）である。
本実施の形態では、Ｈレベルのときのスタート信号φＳ、第１〜第３走査信号φ１〜φ３および発光信号φＥの電圧をたとえば５ボルト（Ｖ）とし、Ｌレベルのスタート信号φＳ、第１〜第３走査信号φ１〜φ３および発光信号φＥの電圧をたとえば０ボルト（Ｖ）とする。第１〜第３走査信号φ１〜φ３の波形は同じであり、それぞれ位相が異なる。
発光装置１０では、発光させるべき発光素子Ｌのしきい電圧またはしきい電流を低下させるために、スイッチ素子Ｔの発光状態を、配列方向Ｘに沿って転送する。
以後、駆動手段７３の動作について説明する。まず時刻ｔ０で、駆動手段７３は、スタート信号φＳ、第１〜第３走査信号φ１〜φ３および発光信号φＥをローレベルとする。スタート信号φＳをローレベルにしておくことによって、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０のしきい電圧またはしきい電流は、第３走査信号φのハイレベルよりも小さくなる。駆動手段７３は、発光信号φＥ、スタート信号φＳおよび走査信号φについて、信号レベルをローレベルからハイレベルにすると、次に信号レベルをハイレベルからローレベルにするまで、信号レベルをハイレベルとなるように維持する。また駆動手段７３は、発光信号φＥ、スタート信号φＳおよび走査信号φについて、信号レベルをハイレベルからローレベルにすると、次に信号レベルをローレベルからハイレベルにするまで、信号レベルをローレベルとなるように維持する。
時刻ｔ１で、駆動手段７３は、第３走査信号φ３のみをローレベルからハイレベルに変化させる。時刻ｔ１において、スタート信号φＳ、第１，第２走査信号φ１，φ２および発光信号φＥは、ローレベルである。これによって、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０が、オン状態になり、すなわちターンオンし、発光する。
走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の光は、隣接するスイッチ素子アレイ１３の配列方向Ｘの端部に配置されるスイッチ素子Ｔ１に最も強く入射する。スイッチ素子アレイ１３の他のスイッチ素子Ｔでは、配列方向Ｘに走査スタート用スイッチ素子Ｔ０から離間した位置に配置されるスイッチ素子Ｔほど、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０から照射される光の強度が小さくなる。スイッチ素子Ｔでは、受光すると光励起によって各半導体層に、受光強度に応じたキャリアが生成される。キャリアの生成によって、第２の一方導電型半導体層４４に蓄積される電子が、第２の一方導電型半導体層４４のフェルミ準位を下げ、これによって第１の他方導電型半導体層４３と第２の一方導電型半導体層４４との接合部分において、なだれ現象が発生しやすくなる。このため、スイッチ素子Ｔは、光を受光することによってしきい電圧またはしきい電流が低下し、また受光する光強度が大きくなるほど、しきい電圧またはしきい電流の降下が大きくなるという特性を有する。
次に走査スタート用スイッチ素子Ｔ０からスイッチ素子Ｔ１への発光状態の転送について説明する。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０が発光すると、この光をスイッチ素子Ｔ１が受光し、スイッチ素子Ｔ１のしきい電圧が低下する。
時刻ｔ２において、スイッチ素子Ｔ１のしきい電圧はＶＴＨ（Ｔ１）となっている。第１走査信号伝送路１５ａには、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ４，…，Ｔｊ−２が接続されているが、スイッチ素子Ｔ４，…，Ｔｊ−２は、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０から十分に離れているので、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０からの光を受光しても、その光は微弱であるので、しきい電圧はほとんど変化しない。
時刻ｔ２で、駆動手段７３は、第１走査信号φ１をローレベルからハイレベルにする。時刻ｔ２において、スタート信号φＳ、第２走査信号φ２、発光信号φＥはローレベルであり、第３走査信号φ３は、ハイレベルである。第１走査信号φ１のハイレベルは、第１走査信号伝送路１５ａに接続されるスイッチ素子Ｔ１を除く他のスイッチ素子Ｔ４，…，Ｔｊ−２のしきい電圧またはしきい電流うちの最低値よりも、高い電圧または高い電流に選ばれる。
隣接するスイッチ素子Ｔからの光を受光することによってしきい電圧またはしきい電流が低下したスイッチ素子Ｔが接続される前記走査信号伝送路１５に、この走査信号伝送路１５に接続される他のスイッチ素子Ｔのしきい電圧またはしきい電流の最低値よりも高い電圧または電流の走査信号φを与えると、走査信号φは抵抗素子Ｒφを介して、走査信号伝送路１５に与えられ、スイッチ素子Ｔには、抵抗素子Ｒφによって分圧された電圧が与えられる。各スイッチ素子Ｔには、抵抗素子Ｒφによって分圧された電圧が徐々に印加されることとなり、同じ走査信号伝送路１５に接続される複数のスイッチ素子Ｔのうち、隣接しているスイッチ素子Ｔからの光を受光したスイッチ素子Ｔに与えられる電圧または電流が、最も早くこのスイッチ素子Ｔのしきい電圧またはしきい電流よりも大きくなる。これによって、しきい電圧またはしきい電流が最も低いスイッチ素子Ｔのみが発光し、他のスイッチ素子Ｔは、発光しない。
これによって、時刻ｔ２で、スイッチ素子Ｔ１がオン状態となり、すなわちターンオンし、発光する。
スイッチ素子Ｔ１がオン状態となった後、時刻ｔ３で、駆動手段７３は、第３走査信号φ３をローレベルにする。これによって、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、オフ状態、すなわちターンオフして、消灯する。
このようにして、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０から、スイッチ素子Ｔ１へと発光状態が遷移する。また時刻ｔ３において、駆動手段７３は、スタート信号φＳをローレベルからハイレベルにし、以後、ハイレベルを維持させることによって、時刻ｔ３以降に、第３走査信号φ３をローレベルからハイレベルにしても、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０はオフ状態を維持する。
時刻ｔ２と時刻ｔ３との間の時間は、第１走査信号φ１がハイレベルとなる時間の１／１０程度に選ばれる。このように、隣接するスイッチ素子Ｔにおいて与えられる走査信号φがハイレベルとなる時間が重なるように駆動手段７３が走査信号φを与えることによって、隣接するスイッチ素子Ｔのしきい電圧またはしきい電流が確実に低下している間に、走査信号φをハイレベルとすることができ、光走査を確実に行うことができる。
本実施の形態では、第１〜第３走査信号φ１〜φ３がハイレベルとなる時間は、１μ秒（μsecond）程度に選ばれる。したがって、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間の時間は、０．１μ秒（μsecond）程度に選ばれる。
スイッチ素子Ｔ１は、受光によってゲート２４にトリガ信号を発生し、時刻ｔ２においてオン状態となると、ハイレベルとされた走査信号φがローレベルになるまでは、オン状態を維持する。オン状態となると、スイッチ素子Ｔ１のゲート２４の電圧は、ほぼ０（零）ボルト（Ｖ）になる。ここで前記スイッチ素子Ｔ１のゲート２４の電圧とは、このゲート２４と接地される裏面電極３６との電位差である。スイッチ素子Ｔ１のゲート２４は、発光素子Ｌ１のゲート１９に接続されているので、スイッチ素子Ｔ１のゲート２４の電圧は、発光素子Ｌ１のゲート１９の電圧と等しくなる。このようにスイッチ素子Ｔ１は、発光素子Ｌ１のゲート１９と裏面電極３６とに印加される電圧を変化させることができる。
発光素子Ｌ１を発光させる場合、駆動手段７３は、第３走査信号φ３をハイレベルからローレベルにした時刻ｔ３が経過した後、時刻ｔ４で、発光信号φＥをローレベルからハイレベルにする。
発光素子Ｌ１は、スイッチ素子Ｔ１がオン状態であるので、前述したように発光素子Ｌ１のゲート１９は、ほぼ０（零）ボルト（Ｖ）となる。このときスイッチ素子Ｔ２，…，Ｔｊ−１，Ｔｊは、オフ状態であり、時刻ｔ４における発光素子Ｌ１のしきい電圧をＶＴＨ（Ｌ１）とし、時刻ｔ４における発光素子Ｌ２，…，Ｌｉ−１，Ｌｉのしきい電圧をそれぞれＶＴＨ（Ｌ２），…，ＶＴＨ（Ｌｉ−１），ＶＴＨ（Ｌｉ）とすると、発光信号φＥのハイレベルＶＨを、発光素子Ｌのしきい電圧以上であって、発光素子Ｌ２，…，Ｌｉ−１，Ｌｉのしきい電圧のうち、最低値のものよりも小さな値に選ぶことによって、発光素子Ｌ１のみを選択的にオン状態として、発光させることができる。
時刻ｔ５において、駆動手段７３が発光信号φＥをローレベルにすると、発光素子Ｌ１は、オフ状態となり、消灯する。後述する感光体ドラム９０への露光量は、発光素子Ｌの発光強度は一定として、発光素子Ｌの発光する時間によって調整される。すなわち、発光信号φＥがハイレベルとなる時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間の時間を決定することによって、露光量が決定される。発光素子Ｌの発光強度によって露光量を変更する場合、発光素子Ｌ１に与える電圧または電流を細かく制御する必要があるので困難であるが、発光時間によって露光量を変更することによって、発光信号φＥがハイレベルとなる時間を調整するだけでよいので、露光量の制御がしやすく、また定電圧または定電流が発光素子Ｌに与えられるので、発光素子Ｌ１を安定して発光させることができる。発光素子Ｌが発光する時間、言い換えれば発光信号φＥがハイレベルとなる時間は、走査信号φがハイレベルとなる時間の８０％以下に選ばれる。
時刻ｔ５が経過した後、駆動手段７３は、時刻ｔ６で第２走査信号φ２をハイレベルにすると、スイッチ素子Ｔ２が発光し、時刻ｔ６が経過した後、時刻ｔ７で、第１走査信号φ１をローレベルにすると、スイッチ素子Ｔ１が消灯する。これによって、スイッチ素子Ｔ１からスイッチ素子Ｔ２へと発光状態が移る。
時刻ｔ７が経過した後、駆動手段７３は、時刻ｔ８で第３走査信号φ３をハイレベルにすると、スイッチ素子Ｔ３が発光し、時刻ｔ８が経過した後、時刻ｔ９で、第２走査信号φ２をローレベルにすると、スイッチ素子Ｔ２が消灯する。これによって、スイッチ素子Ｔ２からスイッチ素子Ｔ３へと発光状態が移る。
時刻ｔ９が経過した後、駆動手段７３は、時刻ｔ１０で再び第１走査信号φ１をハイレベルにすると、スイッチ素子Ｔ４が発光する。
時刻ｔ６と時刻ｔ７との間の時間は、第２走査信号φ２がハイレベルとなる時間の１／１０程度に選ばれ、時刻ｔ８と時刻ｔ９との間の時間は、第３走査信号φ３がハイレベルとなる時間の１／１０程度に選ばれる。
このように駆動手段７３が、第１〜第３走査信号φ１〜φ３を繰り返して与えることによって、スイッチ素子Ｔ４，…，Ｔｊ−１，Ｔｊにおいても、オン状態が配列方向Ｘに沿って順次転送される。スイッチ素子Ｔが発光しているとき、発光信号伝送路１２の発光信号φＥをローレベルからハイレベルにすることによって、この発光しているスイッチ素子Ｔに対応する、すなわち発光しているスイッチ素子Ｔに接続されている発光素子Ｌのみを選択的に発光させることができる。
発光しているスイッチ素子Ｔの配列方向Ｘの両側に位置するスイッチ素子Ｔは、いずれも励起状態となってしまうが、第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃによって、前述したように第１〜第３走査信号φ１〜φ３を伝送させて、各スイッチ素子Ｔに第１〜第３走査信号φ１〜φ３を与えることによって、配列方向Ｘの一方から他方へと、スイッチ素子Ｔの発光状態の転送を行うことができ、言い換えれば光走査することができる。
図９は、第１走査信号伝送路１５ａに接続されるスイッチ素子Ｔ１，Ｔ４，Ｔ７のしきい電圧の変化を表す波形図である。図９において、横軸は時間であって、基準時刻からの経過時間を表す。なお同図には、スタート信号φＳおよび第１〜第３走査信号φ１〜φ３も示している。同図に示す時刻ｔ１，ｔ２，ｔ７，ｔ８，ｔ１０は、前述した図８に示す時刻ｔ１，ｔ２，ｔ７，ｔ８，ｔ１０にそれぞれ対応する。各スイッチ素子Ｔ１，Ｔ４，Ｔ７の初期のしきい電圧をＶＢＯとし、隣接するスイッチ素子Ｔまたは走査スタート用スイッチ素子Ｔ０からの受光することによって低下したしきい電圧をＶ１とする。
時刻ｔ１で走査スタート用スイッチ素子Ｔ０が発光するので、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の光を受光することによって、スイッチ素子Ｔ１のしきい電圧が徐々に低下し、時刻ｔａでスイッチ素子Ｔ１のしきい電圧は、Ｖ１になる。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の発光状態が維持される時刻ｔ３まで、スイッチ素子Ｔ１のしきい電圧はＶ１に維持される。
時刻ｔ２で、第１走査信号φ１がローレベルからハイレベルになることによって、スイッチ素子Ｔ１が発光し、スイッチ素子Ｔ１のしきい電圧は、さらに低下して時刻ｔｂで、Ｖ２となる。時刻ｔｂにおいて、スイッチ素子Ｔ４，Ｔ７のしきい電圧は、ＶＢＯである。
時刻ｔ７で、第１走査信号φ１がハイレベルからローレベルになると、スイッチ素子Ｔ１のしきい電圧は、時間の経過にともなって、Ｖ２から徐々に上昇する。
時刻ｔ８でスイッチ素子Ｔ３が発光するので、スイッチ素子Ｔ３の光を受光することによって、スイッチ素子Ｔ４のしきい電圧が徐々に低下し、時刻ｔｃでスイッチ素子Ｔ４のしきい電圧は、Ｖ１になる。
時刻ｔ１０では、スイッチ素子Ｔ４のしきい電圧は、Ｖ１であり、スイッチ素子Ｔ１のしきい電圧は、Ｖ１よりも高くＶＢＯよりも低いＶ３であり、スイッチ素子Ｔ７のしきい電圧は、ＶＢＯである。
時刻ｔ１０で、第１走査信号φ１をローレベルからハイレベルにするが、このハイレベルの電圧を、第１走査信号伝送路１５ａに接続されているスイッチ素子Ｔのうち、隣接するスイッチ素子Ｔからの光の受光していないスイッチ素子Ｔのうちで、最もしきい電圧の低いスイッチ素子Ｔ１のしきい電圧Ｖ３よりも高くすることによって、スイッチ素子Ｔ４のみを発光させることができる。スイッチ素子Ｔ４は、発光するとしきい電圧がさらに低下して時刻ｔｄで、Ｖ２となる。
時刻ｔ１１で、第１走査信号φ１がハイレベルからローレベルになると、スイッチ素子Ｔ４のしきい電圧は、時間の経過にともなって、Ｖ２から徐々に上昇する。
図１０は、スイッチ素子Ｔの順方向電圧−電流特性と、各走査信号伝送路１５に供給される第１〜第３走査信号φ１〜φ３のハイレベルの電圧ＶＨの範囲とを示すグラフである。なお、図１０では、横軸をアノード電圧とし、縦軸をアノード電流として示されている。同図の特性曲線によって示されるように、スイッチ素子Ｔは、一般的なサイリスタと同様のＳ字形負性抵抗を有している。スイッチ素子Ｔは、このスイッチ素子Ｔを構成する半導体層に光を照射することによって、しきい電圧またはしきい電流を低下させることできる。これによって前述したように、スイッチ素子Ｔは、特性曲線と負荷線７２とが交わるオフ状態のｂ点から、特性曲線と負荷線７２とが交わるオン状態のａ点に遷移するので、スイッチとして機能する。
スイッチ素子Ｔの初期のしきい電圧をＶＢ０とし、スイッチ素子Ｔに光を照射することによって最もしきい電圧が低下した状態のしきい電圧をＶ１とし、同じ走査信号伝送路１５に接続されているスイッチ素子Ｔのうち、２番目にしきい電圧が低いスイッチ素子Ｔのしきい電圧をＶ３とする。このＶ３は、光を受光することによって、わずかにしきい電圧が低下した状態のスイッチ素子Ｔ、またはターンオフ時、すなわちいったんオン状態となった後、初期状態に回復しつつあるスイッチ素子Ｔのしきい電圧である。
スイッチ素子Ｔに接続される各走査信号伝送路１５に供給される第１〜第３走査信号φ１〜φ３のハイレベルの電圧ＶＨは、図１０の符号Ｐ２で示す範囲、すなわち前記電圧Ｖ３よりも高く設定される。また電圧ＶＨは、前記スイッチ素子Ｔの定格電圧よりも低く選ばれる。たとえば電圧ＶＨを高くすると、スイッチ素子Ｔのオフ状態からオン状態へのスイッチング速度を高くすることができ、これによってスイッチ素子Ｔにおける発光状態の遷移を高速化することができるので、光走査を高速化することができる。たとえば５ミリアンペア（ｍＡ）で、１メガヘルツ（ＭＨｚ）のクロック信号で動作させる場合、前記電圧ＶＨは１０Ｖ程度に選ばれ、抵抗素子Ｒφの抵抗値は、１．６ｋΩに選ばれる。走査信号φの電圧は、高くなるほど、スイッチ素子Ｔに流入する電流を制限する必要があるので、抵抗素子Ｒφの抵抗値を大きくする必要がある。このため抵抗素子Ｒφの抵抗値は、光走査の速度をより高速化する必要がある場合、抵抗素子Ｒφの抵抗値と光スイッチ素子Ｔの容量値とによって決定される時定数を考慮して決定される。
本実施の形態では、前述のように走査信号φのハイレベルの電圧を設定するので、スイッチ素子Ｔが受光して光励起した状態のときのしきい電圧もしくはしきい電流が、初期のしきい電圧またはしきい電流の８０％程度にしかならない場合であっても、スイッチ素子Ｔによって発光状態の転送を実現することができる。したがって、スイッチ素子Ｔは、高い受光感度を備えていなくても、発光状態の転送を行うことができる。スイッチ素子Ｔは、発光素子Ｌと同じ半導体材料によって形成され、同様な構造を有する。発光素子Ｌでは、高い発光効率を求められるので、発光効率を高めるように発光素子Ｌを設計すると、発光素子Ｌと同じ構成によって実現されるスイッチ素子Ｔでの受光感度が低下してしまう。逆に、スイッチ素子Ｔの受光感度を高めるようにスイッチ素子Ｔを設計すると、スイッチ素子Ｔと同じ構成によって実現される発光素子Ｌの発光効率が低下してしまう。本発明では、スイッチ素子Ｔは、高い受光感度を備えていなくてもよいので、発光素子Ｌの発光効率を高めるための設計の自由度が向上し、より小さな電力で発光素子Ｌを効率よく発光させて、発光装置１０の消費電力を低減することができる。
図１１は、図１の発光装置１０を構成する発光体チップ７５の構成を示す平面図である。なお、図１に示される発光装置１０の基本的構成を示す一部は、同図においてａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５およびａ６によって外囲される部分である。また図１１では、各発光素子Ｌの光の出射方向を紙面に垂直手前側として配置された発光体チップ７５の平面を示し、発光素子Ｌ、スイッチ素子Ｔ、接続手段１４および信号伝送路接続部７６は図解を容易にするため、斜線を付して示されている。
発光体チップ７５は、第１発光体チップ部７７と第２発光体チップ部７８と、信号伝送路接続部７６とを有する。第１発光体チップ部７７は、前述した図１に示す部分であり、ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５およびａ６によって外囲される部分である。第２発光体チップ部７８は、第１発光体チップ部７７と同様な構成であって、第１発光体チップ部７７を紙面に垂直なＺ方向に延びる軸線周りに１８０度角変位させた形状を有する。第１発光体チップ部７７と第２発光体チップ部７８との発光素子アレイ１１は、発光体チップ７５の幅方向Ｙの中央で、直線状に配列されている。したがって発光体チップ７５の各スイッチ素子Ｔは、各発光素子Ｌの配列方向Ｘおよびこの配列方向Ｘに垂直な幅方向Ｙに、発光素子アレイ１１の一方側および他方側に分割して配置されている。発光体チップ７５は、図１に示す発光装置１０の基本的構成を示す一部と、この基本的構成を示す一部を紙面に垂直なＺ方向に延びる軸線周りに１８０度角変位させて、発光素子アレイ１１を直線状に配列させた形状を有する。
発光素子アレイ１１の幅方向Ｙの他方側に配置される第１発光体チップ部７７のスイッチ素子アレイ１３を、第１スイッチ素子アレイ１３ａと記載し、発光素子アレイ１１の幅方向の一方側に配置される第２発光体チップ部７８のスイッチ素子アレイ１３を第２スイッチ素子アレイ１３ｂと記載する。本実施の形態では、第１および第２スイッチ素子アレイ１３ａ，１３ｂのスイッチ素子Ｔの数は等しく選ばれる。第１スイッチ素子アレイ１３ａは、発光体チップ７５の配列方向Ｘの他端部７５ｂから、配列方向Ｘの中央部７５ｃまで延びる。第２スイッチ素子アレイ１３ｂは、発光体チップ７５の配列方向Ｘの一端部７５ａから、配列方向Ｘの中央部７５ｃまで延びる。
第１スイッチ素子アレイ１３ａの配列方向Ｘの一方に第１走査スタート用スイッチ素子Ｔ０が設けられ、第２スイッチ素子アレイ１３ｂの配列方向Ｘの他方に第２走査スタート用スイッチ素子Ｔ０が設けられる。第１スイッチ素子アレイ１３ａでは、配列方向Ｘの一端部から他端部に向かってスイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｊ−１，Ｔｊがこの順番で配列され、第２スイッチ素子アレイ１３ｂでは、配列方向Ｘの他端部から一端部に向かってＴ１，Ｔ２，…，Ｔｊ−１，Ｔｊがこの順番で配列される。
発光体チップ７５は、略直方体形状を有し、厚み方向Ｚの一表面部７９に、信号伝送路接続部７６が設けられる。
第１および第２発光体チップ部７７，７８の発光素子アレイ１１が配列されて成る発光素子アレイ１１は、配列方向Ｘにおいて発光体チップ７５の一端部７５ａおよび他端部７５ｂ間にわたって、形成される。配列方向Ｘにおける発光体チップ７５の一端から配列方向Ｘの一端の発光素子Ｌまでの距離と、配列方向Ｘにおける発光体チップ７５の他端から配列方向Ｘの他端の発光素子Ｌまでの距離とは、距離Ｗ７に選ばれ、かつ隣接する発光素子Ｌの間の距離Ｗ１よりも小さく選ばれ、好ましくは距離Ｗ１の１／２程度に選ばれる。
幅方向Ｙにおいて、第１および第２発光体チップ部７７，７８の各スイッチ素子Ｔの発光素子Ｌとは反対側の端部から、発光体チップ７５の幅方向Ｙの一端までの距離Ｗ８は、スイッチ素子Ｔの発光素子Ｌとは反対側の端部を覆う前記絶縁層１７および前記遮光層１８を設けることができるように選ばれる。
第１および第２スイッチ素子アレイ１３ａ，１３ｂの配列方向Ｘに沿ってそれぞれ隣接した領域８０Ａ，８０Ｂには、信号伝送路接続部７６が第１および第２発光素子アレイ１１に沿って設けられる。信号伝送路接続部７６は、走査信号伝送路１５、発光信号伝送路１２およびスタート信号伝送路１６と外部からの信号伝送路であるボンディングワイヤとをそれぞれ接続する部分であり、ワイヤボンディングに用いられるボンディングパッドである。
信号伝送路接続部７６は、金属材料および合金材料などの導電性を有する材料によって形成され、具体的には、金（Ａｕ）、金とゲルマニウムとの合金（ＡｕＧｅ）および金と亜鉛との合金（ＡｕＺｎ）などによって形成される。
信号伝送路接続部７６は、第１および第２スタート信号伝送路接続部８１ａ，８１ｂと、第１および第２走査信号伝送路接続部８２ａ，８２ｂと、第１および第２発光信号伝送路接続部８３ａ，８３ｂとを含んで構成される。第１および第２スタート信号伝送路接続部８１ａ，８１ｂと、第１および第２走査信号伝送路接続部８２ａ，８２ｂと、第１および第２発光信号伝送路接続部８３ａ，８３ｂとは、厚み方向Ｚの一方側から見て矩形状に形成され、それぞれ等しい大きさに形成される。
第１スイッチ素子アレイ１３ａの配列方向一方Ｘ１に隣接する領域８０Ａには、第１スタート信号伝送路接続部８１ａと、第１走査信号伝送路接続部８２ａと、第２発光信号伝送路接続部８３ｂとが設けられる。第１スイッチ素子アレイ１３の配列方向一方Ｘ１には、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の配列方向一端から配列方向Ｘに距離Ｗ９離間して、第１スタート信号伝送路接続部８１ａが設けられる。第１スタート信号伝送路接続部８１ａの配列方向一方Ｘ１に第１走査信号伝送路接続部８２ａが設けられる。第１走査信号伝送路接続部８２ａは、第１〜第３伝送路接続部８４ａ，８４ｂ，８４ｃを含んで構成される。第１スタート信号伝送路接続部８１ａ、および第１〜第３伝送路接続部８４ａ，８４ｂ，８４ｃは、配列方向Ｘに相互に間隔をあけて設けられ、等間隔に設けられる。
本実施の形態では、配列方向一方Ｘ１から配列方向他方Ｘ２に向かって第１伝送路接続部８４ａ、第２伝送路接続部８４ｂおよび第３伝送路接続部８４ｃがこの順番で配列される。第１発光体チップ部７７のスタート信号伝送路１６は、第１スタート信号伝送路接続部８１ａに接続され、第１発光体チップ部７７の第１走査信号伝送路１５ａは、第１伝送路接続部８４ａに接続され、第１発光体チップ部７７の第２走査信号伝送路１５ｂは、第２伝送路接続部８４ｂに接続され、第１発光体チップ部７７の第３走査信号伝送路１５ｃは、第３伝送路接続部８４ｃに接続される。このように接続することによって、各伝送路接続部８４ａ，８４ｂ，８４ｃから各スイッチ素子Ｔまでの伝送路の長さのばらつきを抑えることができる。
また第１走査信号伝送路接続部８２ａの配列方向Ｘの一方で、発光体チップ７５の配列方向Ｘの一端部７５ａには、第２発光信号伝送路接続部８３ｂが設けられる。第２発光信号伝送路接続部８３ｂは、第２発光体チップ部７８の発光信号伝送路１２に接続される。第２発光信号伝送路接続部８３ｂは、発光体チップ７５の配列方向Ｘの一端から距離Ｗ１０離間して設けられる。前記距離Ｗ１０は、前記距離Ｗ７よりも大きく選ばれる。
第１スタート信号伝送路接続部８１ａ、第１走査信号伝送路接続部８２ａおよび第２発光信号伝送路接続部８３ｂは、発光素子Ｌが設けられる領域外に設けられており、発光素子アレイ１１から幅方向Ｙに距離Ｗ１１離間して設けられている。距離Ｗ１１は、発光素子Ｌが発光したときに、この光が信号伝送路接続部７６によって遮光されてしまい、光量が低下してしまわないように選ばれる。
第２スイッチ素子アレイ１３の配列方向他方Ｘ２に隣接する領域８０Ｂには、第２スタート信号伝送路接続部８１ｂと、第２走査信号伝送路接続部８２ｂと、第１発光信号伝送路接続部８３ａとが設けられる。第２スイッチ素子アレイ１３の配列方向他方Ｘ２には、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の配列方向Ｘの一端から配列方向Ｘに距離Ｗ９離間して、第２スタート信号伝送路接続部８１ｂが設けられる。第２スタート信号伝送路接続部８１ｂの配列方向他方Ｘ２に第２走査信号伝送路接続部８２ｂが設けられる。第２走査信号伝送路接続部８２ｂは、第４〜第６伝送路接続部８５ａ，８５ｂ，８５ｃを含んで構成される。第２スタート信号伝送路接続部８２ｂおよび第４〜第６伝送路接続部８５ａ，８５ｂ，８５ｃは、配列方向Ｘに相互に間隔をあけて設けられ、ここでは等間隔に設けられる。
本実施の形態では、配列方向他方Ｘ２から配列方向一方Ｘ１に向かって第４伝送路接続部８５ａ、第５伝送路接続部８５ｂおよび第６伝送路接続部８５ｃがこの順番で配列される。第２発光体チップ部７８のスタート信号伝送路１６は、第２スタート信号伝送路接続部８１ｂに接続され、第２発光体チップ部７８の第１走査信号伝送路１５ａは、第４伝送路接続部８５ａに接続され、第２発光体チップ部７８の第２走査信号伝送路１５ｂは、第５伝送路接続部８５ｂに接続され、第２発光体チップ部７８の第３走査信号伝送路１５ｃは、第６伝送路接続部８５ｃに接続される。このように接続することによって、各信号伝送路接続部７６から各スイッチ素子Ｔまでの伝送路の長さのばらつきを抑えることができる。
また第２走査信号伝送路接続部８２ｂの配列方向他方Ｘ２で、発光体チップ７５の配列方向Ｘの他端部７５ｂには、第１発光信号伝送路接続部８３ａが設けられる。第１発光信号伝送路接続部８３ａは、第１発光体チップ部７７の発光信号伝送路１２に接続される。第１発光信号伝送路接続部８３ａは、発光体チップ７５の配列方向他端から距離Ｗ１０離間して設けられる。
第２スタート信号伝送路接続部８１ｂ、第２走査信号伝送路接続部８２ｂおよび第１発光信号伝送路接続部８３ａは、発光素子Ｌが設けられる領域外に設けられており、発光素子アレイ１１から幅方向に距離Ｗ１１離間して設けられる。
信号伝送路接続部７６が形成される領域８０Ａ，８０Ｂにおいて、各発光信号伝送路１２と、各第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、各スタート信号伝送路１６とである各信号伝送路は、それぞれ電気絶縁性を有する絶縁膜によって相互に絶縁される。信号伝送路接続部７６と各信号伝送路とは、絶縁膜に形成される貫通孔を介して接続される。
このように本実施の形態の発光装置１０における発光体チップ７５の各スイッチ素子アレイ１３は、発光素子アレイ１１の配列方向Ｘおよびこの配列方向Ｘに垂直な幅方向Ｙに、発光素子アレイ１１の一方側および他方側に分割して配置され、各スイッチ素子アレイ１３の前記配列方向Ｘに沿って隣接した領域８０Ａ，８０Ｂに、発光素子アレイ１１に沿って信号伝送路接続部７６が設けられるので、発光素子アレイ１１の配列方向Ｘの端部を、発光体チップ７５の端部に配置することができるとともに、前記幅方向Ｙに発光素子アレイ１１の一方側および他方側に信号伝送路接続部７６を設ける構成としたときに、配列方向Ｘに垂直な方向の発光体チップ７５の大きさを、可及的に小さくする形成することができる。
発光素子アレイ１１を発光体チップ７５の幅方向Ｙの一端部に形成すると、発光体チップ７５を、このウエハから切り出すときに、発光素子Ｌの配列方向Ｘである長辺部の形状を、発光素子Ｌにダメージが与えられないように、精密にかつチッピングが生じないようにダイシングするか、あるいは切り出し後にラッピングを行うなどの工程を追加する必要がある。本実施の形態では、発光素子アレイ１１は、発光体チップ７５の幅方向Ｙの中央部に形成されるので、ウエハからの切り出しの際に、発光素子Ｌがダメージを受けにくいので、ダイシングが容易となり、また歩留まりを向上させることができるとともに、製造工程を増加させることがない。
図１２は、発光体チップ７５を複数有する発光体チップ組立体８６の基本的構成を示す一部の平面図である。なお、同図は、各発光素子Ｌの光の出射方向を紙面に垂直手前側として配置された発光体チップ組立体８６の平面を示し、発光素子アレイ１１、第１および第２スイッチ素子アレイ１３ａ，１３ｂおよび信号伝送路接続部７６は図解を容易にするため、斜線を付して示されている。
発光体チップ組立体８６は、前記図１１に示される発光体チップ７５を複数有し、各発光体チップ７５の各発光素子Ｌを直線状に配列して構成される。発光体チップ組立体８６は、プリント配線基板などの回路基板に、発光体チップ７５の裏面電極３６を臨ませて、各発光体チップ７５の各発光素子Ｌを直線状に並べて実装される。
複数の発光体チップ７５では、配列方向Ｘの一端部７５ａおよび他端部７５ｂに発光素子Ｌが配置されるので、発光素子アレイ１１を配列方向Ｘに沿って並べたときに、隣接する発光体チップ７５の配列方向Ｘの端部の発光素子Ｌを可及的に近づけることができ、発光体チップ７５を１列に並べても、隣接する発光体チップ７５の発光素子Ｌの間の距離Ｗ１２を所定の範囲内とすることができるので、発光体チップ７５を千鳥状に配列する必要がなく、発光体チップ７５を回路基板上に配列する工程を簡便化できる。距離Ｗ１２は、前記間隔Ｗ１程度に選ばれる。正確には、Ｗ１２＝Ｗ１−２×Ｗ７となる。
また発光体チップ７５を配列して後述する画像形成装置８７の露光装置として用いるときに、各発光体チップ７５の発光素子Ｌを１列に並べることができるので、レンズアレイ８８を介した感光体ドラム９０への露光では、発光体チップ７５ごとに光軸ズレが生じない。これによって複数の発光体チップ７５の感光体ドラム９０への露光特性を揃えることができるので、形成される画像の画質を向上させることができる。さらに、感光体ドラム９０を露光するときに配列方向に沿って、複数の発光体チップ７５は同じラインのデータを読み込めばよいので、発光装置１０に複数のラインデータを記憶するためのメモリ機能が必要なく、装置の構成を簡素化することができる。
発光体チップ組立体８６は、電子写真方式の画像形成装置用の光プリンタヘッドなどのラインヘッドとしての露光装置に用いられる。発光体チップ組立体８６の配列方向Ｘの幅Ｗ１３は、画像形成装置８７において形成する画像の幅によって決定される。
各発光体チップ７５の信号伝送路接続部７６は、外部信号伝送路であるボンディングワイヤによって、回路基板の接続すべき部分に電気的に接続される。回路基板には、前述した駆動手段７３が実装される。駆動手段７３は、ボンディングワイヤを介して、各信号伝送路接続部７６に信号を与える。駆動手段７３を、発光体チップ７５が実装される回路基板に設けることによって、駆動手段７３から各発光素子Ｌ、各スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０までの信号伝送路の距離を短くして、駆動手段７３から信号伝送路接続部７６までの信号伝送路によって伝送される信号にノイズが重畳されてしまうことを抑制することができる。
図１３は、発光装置１０を有する画像形成装置８７の基本的構成を示す側面図である。画像形成装置８７は、電子写真方式の画像形成装置であり、発光装置１０を、感光体ドラム９０への露光装置に使用している。発光装置１０は、発光体チップ組立体８６および駆動手段７３を含んで構成される。発光体チップ組立体８６および駆動手段７３は、回路基板に実装される。
画像形成装置８７は、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の４色のカラー画像を形成するタンデム方式を採用した装置であり、大略的に、４つの発光装置１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、集光手段であるレンズアレイ８８Ｃ，８８Ｍ，８８Ｙ，８８ｋ、前記発光体チップ組立体８６および駆動手段７３が実装された回路基板３１およびレンズアレイ８８を保持する第１ホルダ８９Ｃ，８９Ｍ，８９Ｙ，８９Ｋ、４つの感光体ドラム９０Ｃ，９０Ｍ，９０Ｙ，９０Ｋ、４つの現像剤供給手段９１Ｃ，９１Ｍ，９１Ｙ，９１Ｋ、転写手段である転写ベルト９２、４つのクリーナ９３Ｃ，９３Ｍ，９３Ｙ，９３Ｋ、４つの帯電器９４Ｃ，９４Ｍ，９４Ｙ，９４Ｋ、定着手段９５および制御手段９６を含んで構成される。
各発光体チップ組立体８６は、駆動手段７３によって各色のカラー画像情報に基づいて駆動される。たとえば、４つ発光体チップ組立体８６の配列方向Ｘの長さＷ１１は、たとえば２００ｍｍ〜４００ｍｍに選ばれる。
各発光体チップ組立体８６の発光素子Ｌからの光は、レンズアレイ８８を介して各感光体ドラム９０Ｃ，９０Ｍ，９０Ｙ，９０Ｋに集光して照射される。レンズアレイ８８は、たとえば発光素子Ｌの光軸上にそれぞれ配置される複数のレンズを含み、これらのレンズを一体的に形成して構成される。
発光体チップ組立体８６が実装される回路基板およびレンズアレイ８８は、第１ホルダ８９によって保持される。ホルダ８９によって、発光素子Ｌの光照射方向と、レンズアレイ８８のレンズの光軸方向とがほぼ一致するようにして位置合わせされる。
各感光体ドラム９０Ｃ，９０Ｍ，９０Ｙ，９０Ｋは、たとえば円筒状の基体表面に感光体層を被着して成り、その外周面には各発光装置１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋからの光を受けて静電潜像が形成される静電潜像形成位置が設定される。
各感光体ドラム９０Ｃ，９０Ｍ，９０Ｙ，９０Ｋの周辺部には、各静電潜像形成位置を基準として回転方向下流側に向かって順番に、露光された感光体ドラム９０Ｃ，９０Ｍ，９０Ｙ，９０Ｋに現像剤を供給する現像剤供給手段９１Ｃ，９１Ｍ，９１Ｙ，９１Ｋ、転写ベルト９２、クリーナ９３Ｃ，９３Ｍ，９３Ｙ，９３Ｋ、および帯電器９４Ｃ，９４Ｍ，９４Ｙ，９４Ｋがそれぞれ配置される。感光体ドラム９０に現像剤によって形成された画像を記録シートに転写する転写ベルト９２は、４つの感光体ドラム９０Ｃ，９０Ｍ，９０Ｙ，９０Ｋに対して共通に設けられる。
前記感光体ドラム９０Ｃ，９０Ｍ，９０Ｙ，９０Ｋは、第２ホルダによって保持され、この第２ホルダと第１ホルダ８９とは、相対的に固定される。各感光体ドラム９０Ｃ，９０Ｍ，９０Ｙ，９０Ｋの回転軸方向と、各発光体チップ組立体８６の前記配列方向Ｘとがほぼ一致するようにして位置合わせされる。
転写ベルト９２によって、記録シートを搬送し、現像剤によって画像が形成された記録シートは、定着手段９５に搬送される。定着手段９５は、記録シートに転写された現像剤を定着させる。感光体ドラム９０Ｃ，９０Ｍ，９０Ｙ，９０Ｋは、回転駆動手段によって回転される。
制御手段９６は、前述した駆動手段７３にクロック信号および画像情報を与えるとともに、感光体ドラム９０Ｃ，９０Ｍ，９０Ｙ，９０Ｋを回転駆動する回転駆動手段、現像剤供給手段９１Ｃ，９１Ｍ，９１Ｙ，９１Ｋ、転写手段９２、帯電手段９４Ｃ，９４Ｍ，９４Ｙ，９４Ｋおよび定着手段９５の各部を制御する。
このような構成の画像形成装置８７では、露光装置として使用される発光装置１０からバイアス光および漏れ光が発生しないので、高画質の画像を形成することができる。また発光サイリスタによるスイッチ素子Ｔおよび発光素子Ｌを集積化した発光装置１０を露光装置に用いているので、このような露光装置は、安価に製造することができ、これによって画像形成装置８７の製造コストを低減することができる。
以上のように発光装置１０によれば、各スイッチ素子Ｔは、隣接するスイッチ素子Ｔから発する光を受光することによって、そのしきい電圧またはしきい電流を低下させることができ、各スイッチ素子Ｔのゲート２４に、転送方向指定のためのダイオードおよび電源との間に接続される負荷抵抗などを接続する必要がない。したがって発光装置１０の構造を複雑にすることなく、可及的に少ない信号伝送路によって、複数配列される発光素子Ｌのうち所定の発光素子Ｌのみを選択的に発光させることができる。
また走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、走査信号伝送路１５に接続され、走査信号伝送路１５を介して走査信号φが与えられることによって発光するので、スイッチ素子Ｔの発光に必要な電力を供給する伝送路と、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０が発光するために必要な電力を供給する伝送路を共通化することができ、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０に必要な電力を供給する伝送路を特別に設ける必要がない。
走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、スイッチ素子Ｔに接続される走査信号伝送路１５からの走査信号φに基づいて発光するので、駆動手段７３は、スイッチ素子アレイ１３のスイッチ素子Ｔと発光のタイミングを同期させやすい。また走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、予め定める部位にトリガ信号を与え、さらに走査信号φを与えなければ発光しないので、不所望にトリガ信号が与えられたとしても、発光してしまうことが防止される。
またＰ型半導体とＮ型半導体とが交互に積層される単純な構成で、スイッチ素子Ｔおよび発光素子Ｌならびにスタート用スイッチ素子Ｔ０を実現することによって、発光装置１０の作製が容易である。スイッチ素子Ｔと発光素子Ｌとスタート用スイッチ素子Ｔ０とを基板３１上に同一の製造プロセスによって形成することができ、発光装置１０の製造工程を可及的に少なくすることができる。
さらに、同一の基板３１上にスイッチ素子Ｔおよび発光素子Ｌならびにスタート用スイッチ素子Ｔ０が集積されて構成されるので、各素子を高密度に形成することができ、スイッチ素子アレイ１３では配列方向Ｘに隣接するスイッチ素子Ｔ同士を密接させることができる。これによって各スイッチ素子Ｔは、隣接するスイッチ素子Ｔからの光を効率的に受光することができ、隣接するスイッチ素子Ｔの発光強度が小さい場合であっても、発光したスイッチ素子Ｔに隣接するスイッチ素子Ｔのしきい電圧またはしきい電流を低下させることができる。したがって、スイッチ素子Ｔを発光させるために必要な電力を小さくすることができ、より消費電力の小さな発光装置１０を実現することができる。また発光素子Ｌにおいても、配列方向に隣接する発光素子Ｌ同士を密接させることができるので、画像形成装置８７に用いて画像の解像度を向上させることができる。
また各スイッチ素子Ｔは、配列方向Ｘに沿って順番に発光するので、この光を遮光層１８によって遮光し、発光素子Ｌが発する光に干渉しないようにすることによって、発光素子Ｌが発光しているときには、発光素子Ｌの光量が小さくなったり大きくなったりしてしまうことが防止され、安定した光量を得ることができる。また遮光層１８によって、バイアス光が漏れることが防止されるので、画像形成装置８７では、画像の品位を低下させることがなく、良好な品質の画像を形成することができる。
また絶縁層１７は、各発光素子Ｌおよび各スイッチ素子Ｔと各走査信号伝送路１５および発光信号伝送路１２との間に設けられ、各発光素子Ｌおよび各スイッチ素子Ｔと各走査信号伝送路１５および発光信号伝送路１２が短絡してしまうことが防止される。
各走査信号伝送路１５および絶縁層１７によって反射手段が形成されるので、反射手段を作製するために特別に反射層などを形成する必要がなく、既存の構成を利用して形成することができる。したがって、発光装置１０の作製工程が増加することなく、反射手段を形成することができる。
また発光装置１０では、隣接するスイッチ素子Ｔからの光を受光したときのしきい電圧またはしきい電流を、隣接するスイッチ素子Ｔからの光を受光していない状態におけるしきい電圧またはしきい電流の８０％程度まで下げることができれば、受光によってしきい電圧またはしきい電流が低下したスイッチ素子Ｔを選択的に発光させることができるので、スイッチ素子が高い受光感度を有さなくても、スイッチ素子Ｔを配列方向に沿って、順番に発光させることができる。したがって、スイッチ素子Ｔの受光感度に影響されず、スイッチ素子Ｔの発光状態を、スイッチ素子Ｔの配列方向に沿って順番に遷移させることができ、光走査の信頼性が向上される。
図１４は、本発明の第２の実施の形態の発光装置において駆動手段７３がスタート信号伝送路１６に与えるスタート信号φＳ、および走査信号伝送路１５に与える第１〜第３走査信号φ１，φ２，φ３、発光信号伝送路１２に与える発光信号φＥと、発光素子Ｌ１の発光強度と、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０およびスイッチ素子Ｔ１〜Ｔ４の発光強度とを示す波形図である。発光素子Ｌ１および走査スタート用スイッチ素子Ｔ０ならびにスイッチ素子Ｔ１〜Ｔ４の発光強度は、ハイ（Ｈ）レベルのとき発光していることを表し、ロー（Ｌ）レベルのとき発光していないことを表す。図１４において、横軸は時間であって、基準時刻からの経過時間を表す。
本実施の形態の発光装置と、図１に示される前述の第１の実施の形態の発光装置１０とは、装置の駆動方法が異なるのみ、すなわち駆動手段７３から出力される各信号のタイミングが異なるのみであって、その他の構成は、発光装置１０と同様であるので、同様な構成については説明を省略する。
またスタート信号φＳ、第１〜第３走査信号φ１〜φ３および発光信号φＥについて、縦軸は、信号レベルを表す。信号レベルは、電圧または電流の大きさを表し、スタート信号φＳ、第１〜第３走査信号φ１〜φ３および発光信号φＥがハイ（Ｈ）レベルのとき、高電圧または高電流が信号伝送路に供給され、スタート信号φＳ、第１〜第３走査信号φ１〜φ３および発光信号φＥがロー（Ｌ）レベルのとき、低電圧または低電流が信号伝送路に供給される。スタート信号φＳ、第１〜第３走査信号φ１〜φ３および発光信号φＥがＬレベルのとき、伝送路に供給される電圧または電流は、各素子のしきい電圧またはしきい電流よりも小さい。電圧の場合では、ハイレベルは、たとえば３Ｖ〜１０Ｖである。電圧の場合では、ローレベルは、たとえば０Ｖである。
本実施の形態では、Ｈレベルのときのスタート信号φＳ、第１〜第３走査信号φ１〜φ３および発光信号φＥの電圧をたとえば５ボルト（Ｖ）とし、Ｌレベルのスタート信号φＳ、第１〜第３走査信号φ１〜φ３および発光信号φＥの電圧をたとえば０（零）ボルト（Ｖ）とする。第１〜第３走査信号φ１〜φ３の波形は同じであって、それぞれ位相が異なる。
本実施の形態では、駆動手段７３は、第１〜第３走査信号φ１〜φ３のハイレベルとなる部分が重ならないように第１〜第３走査信号φ１〜φ３を、走査信号伝送路１５に与える。すなわち、第１走査信号φ１がハイレベルのとき、第２および第３走査信号φ２，φ３は、ローレベルであり、第２走査信号φ２がハイレベルのとき、第１および第３走査信号φ１，φ３は、ローレベルであり、第３走査信号φ３がハイレベルのとき、第１および第２走査信号φ１，φ２は、ローレベルとなるように駆動手段７３は各信号を出力する。
以後、駆動手段７３の動作について説明する。まず時刻ｔ０で、駆動手段７３は、スタート信号φＳ、第１〜第３走査信号φ１〜φ３および発光信号φＥをローレベルとする。スタート信号φＳをローレベルにしておくことによって、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０のしきい電圧またはしきい電流は、第３走査信号φ３のハイレベルよりも小さくなる。駆動手段７３は、発光信号φＥ、スタート信号φＳおよび走査信号φについて、信号レベルをローレベルからハイレベルにすると、次に信号レベルをハイレベルからローレベルにするまで、信号レベルをハイレベルとなるように維持する。また駆動手段７３は、発光信号φＥ、スタート信号φＳおよび走査信号φについて、信号レベルをハイレベルからローレベルにすると、次に信号レベルをローレベルからハイレベルにするまで、信号レベルをローレベルとなるように維持する。
時刻ｔ１で、駆動手段７３は、第３走査信号φ３のみをローレベルからハイレベルに変化させる。これによって、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０が、オン状態になり、すなわちターンオンし、発光する。
走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の光は、隣接するスイッチ素子アレイ１３の配列方向Ｘの端部に配置されるスイッチ素子Ｔ１に最も強く入射する。スイッチ素子アレイ１３の他のスイッチ素子Ｔでは、配列方向Ｘに走査スタート用スイッチ素子Ｔ０から離間した位置に配置されるスイッチ素子Ｔほど、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０から照射される光の強度が小さくなる。スイッチ素子Ｔでは、受光すると光励起によって各半導体層に、受光強度に応じたキャリアが生成される。キャリアの生成によって、第２の一方導電型半導体層４４に蓄積される電子が、第２の一方導電型半導体層４４のフェルミ準位を下げ、これによって第１の他方導電型半導体層４３と第２の一方導電型半導体層４４との接合部分において、なだれ現象が発生しやすくなる。このため、スイッチ素子Ｔは、光を受光することによってしきい電圧またはしきい電流が低下し、また受光する光強度が大きくなるほど、しきい電圧またはしきい電流の降下が大きくなるという特性を有する。
次に走査スタート用スイッチ素子Ｔ０からスイッチ素子Ｔ１への発光状態の転送について説明する。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０が発光すると、この光をスイッチ素子Ｔ１が受光し、スイッチ素子Ｔ１のしきい電圧が低下する。
時刻ｔ２において、スイッチ素子Ｔ１のしきい電圧はＶＴＨ（Ｔ１）となっている。第１走査信号伝送路１５ａには、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ４，…，Ｔｊ−２が接続されているが、スイッチ素子Ｔ４，…，Ｔｊ−２は、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０から十分に離れているので、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０からの光を受光することによって、しきい電圧は、ほとんど変化しない。
時刻ｔ２において、第３走査信号φ３をハイレベルからローレベルにする。これによって時刻ｔ２で、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０がオフ状態となり、すなわちターンオフし、消灯する。
時刻ｔ２が経過した後、時刻ｔ３で、駆動手段７３は、第１走査信号φ１をローレベルからハイレベルにする。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は消灯しているが、スイッチ素子Ｔ１の受光によって低下したしきい電圧は、時刻ｔ２から時刻の経過とともに徐々に上昇する。発光状態のスイッチ素子Ｔに隣接するスイッチ素子Ｔでは、受光によってしきい電圧またはしきい電流が低下し、発光状態のスイッチ素子Ｔが発光状態から非発光状態となると、隣接するスイッチ素子Ｔでは、受光しないので低下したしきい電圧またはしきい電流が、徐々に上昇する。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの予め定める時間を、発光状態にあったスイッチ素子Ｔに隣接するスイッチ素子Ｔのしきい電圧またはしきい電流が上昇し、同じ走査信号伝送路１５に接続される他のスイッチ素子Ｔのしきい電圧またはしきい電流の最低値と等しくなる時刻までの時間よりも短く選ぶことによって、隣接するスイッチ素子Ｔからの光によってしきい電圧またはしきい電流が低下したスイッチ素子Ｔに、走査信号φを与えて発光させることができる。
第１走査信号φ１のハイレベルは、前述の実施の形態と同様に、第１走査信号伝送路１５ａに接続されるスイッチ素子Ｔ１を除く他のスイッチ素子Ｔ４，…，Ｔｊ−２のしきい電圧またはしきい電流うちの最低値よりも、高い電圧または高い電流に選ばれる。
このようにして、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０から、スイッチ素子Ｔ１へと発光状態が遷移する。また時刻ｔ３において、駆動手段７３は、スタート信号φＳをローレベルからハイレベルにし、以後、ハイレベルを維持させることによって、時刻ｔ３以降に、第３走査信号φ３をローレベルからハイレベルにしても、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０はオフ状態を維持する。
スイッチ素子Ｔ１は、受光によってゲート２４にトリガ信号を発生し、時刻ｔ３においてオン状態となると、ハイレベルとされた走査信号φがローレベルになるまでは、オン状態を維持する。オン状態となると、スイッチ素子Ｔ１のゲート２４の電圧は、ほぼ０ボルト（Ｖ）になる。ここで前記ゲート２４の電圧とは、ゲート２４と接地される裏面電極３６との電位差である。スイッチ素子Ｔ１のゲート２４は、発光素子Ｌ１のゲート１９に接続されているので、スイッチ素子Ｔ１のゲート２４の電圧は、発光素子Ｌ１のゲート１９の電圧と等しくなる。このようにスイッチ素子Ｔ１は、発光素子Ｌ１のゲート１９と裏面電極３６とに印加される電圧を変化させる。
発光素子Ｌ１を発光させる場合、駆動手段７３は、第１走査信号φ１をローレベルからハイレベルにした時刻ｔ３が経過した後、時刻ｔ４で、発光信号φＥをローレベルからハイレベルにする。
発光素子Ｌ１は、スイッチ素子Ｔ１がオン状態であるので、前述したように発光素子Ｌ１のゲート１９はほぼ０（零）ボルト（Ｖ）となる。このときスイッチ素子Ｔ２，…，Ｔｊ−１，Ｔｊは、オフ状態であり、時刻ｔ４における発光素子Ｌ１のしきい電圧をＶＴＨ（Ｌ１）とし、時刻ｔ４における発光素子Ｌ２，…，Ｌｉ−１，Ｌｉのしきい電圧をそれぞれＶＴＨ（Ｌ２），…，ＶＴＨ（Ｌｉ−１），ＶＴＨ（Ｌｉ）とすると、発光信号φＥのハイレベルＶＨを、発光素子Ｌ１のしきい電圧よりも大きく、発光素子Ｌ２，…，Ｌｉ−１，Ｌｉのしきい電圧のうち、最低値のものよりも小さな値に選ぶことによって、発光素子Ｌ１のみを選択的にオン状態として、発光させることができる。
時刻ｔ５において、駆動手段７３が発光信号φＥをローレベルにすると、発光素子Ｌ１は、オフ状態となり、消灯する。感光体ドラム９０への露光量は、発光素子Ｌ１の発光強度は一定として、発光素子Ｌ１の発光する時間によって調整される。すなわち、発光信号φＥがハイレベルとなる時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間の時間を決定することによって、露光量が決定される。発光素子Ｌ１の発光強度によって露光量を変更する場合、発光素子Ｌ１に与える電圧または電流を細かく制御する必要があるので困難であるが、発光時間によって露光量を変更することによって、発光信号φＥがハイレベルとなる時間を調整するだけでよいので、露光量の制御がしやすく、また定電圧または定電流が発光素子Ｌに与えられるので、発光素子Ｌ１を安定して発光させることができる。発光素子Ｌが発光する時間、言い換れば発光信号φＥがハイレベルとなる時間は、走査信号φがハイレベルとなる時間の８０％以下に選ばれる。
時刻ｔ５が経過した後、駆動手段７３は、時刻ｔ６で第１走査信号φ１をローレベルにすると、スイッチ素子Ｔ１が消灯し、時刻ｔ６が経過した後、時刻ｔ７で、第２走査信号φ２をハイレベルにすると、スイッチ素子Ｔ２が点灯する。これによって、スイッチ素子Ｔ１からスイッチ素子Ｔ２へと発光状態が移る。
時刻ｔ７が経過した後、駆動手段７３は、時刻ｔ８で第２走査信号φ２をローレベルにすると、スイッチ素子Ｔ２が消灯し、時刻ｔ８が経過した後、時刻ｔ９で、第３走査信号φ３をハイレベルにすると、スイッチ素子Ｔ３が点灯する。これによって、スイッチ素子Ｔ２からスイッチ素子Ｔ３へと発光状態が移る。
時刻ｔ９が経過した後、駆動手段７３は、時刻ｔ１０で第３走査信号φ３をローレベルにすると、スイッチ素子Ｔ３が消灯し、時刻ｔ１０が経過した後、時刻ｔ１１で再び第１走査信号φ１をハイレベルにすると、スイッチ素子Ｔ４が発光する。
第１〜第３走査信号φ１〜φ３がハイレベルとなる時間は、たとえば１μ秒に選ばれる。
時刻ｔ６と時刻ｔ７との間の時間、時刻ｔ８と時刻ｔ９との間の時間、および時刻ｔ１０と時刻ｔ１１との間の時間は、前述した時刻ｔ２と時刻ｔ３との間の時間と等しく選ばれ、たとえば０．１μ秒〜１μ秒程度に選ばれる。
このように駆動手段７３が、第１〜第３走査信号φ１〜φ３を繰り返して与えることによって、スイッチ素子Ｔ４，…，Ｔｊ−１，Ｔｊにおいても、オン状態が配列方向Ｘに沿って順次転送される。スイッチ素子Ｔが発光しているとき、発光信号伝送路１２の発光信号φＥをローレベルからハイレベルにすることによって、この発光しているスイッチ素子Ｔに対応する、すなわち発光しているスイッチ素子Ｔに接続されている発光素子Ｌのみを選択的に発光させることができる。
発光しているスイッチ素子Ｔの配列方向Ｘの両側に位置するスイッチ素子Ｔは、いずれも励起状態となってしまうが、第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃによって、前述したように第１〜第３走査信号φ１〜φ３を伝送させて、各スイッチ素子Ｔに第１〜第３走査信号φ１〜φ３を与えることによって、配列方向Ｘの一方から他方へと、スイッチ素子Ｔの発光状態の転送を行うことができる。
図１５および図１６は、第１および第２走査信号伝送路１５ａ，１５ｂに第１および第２走査信号φ１，φ２をそれぞれ与えたときに、隣接する２つのスイッチ素子Ｔに与えられる電圧を測定した実験結果を示す波形図である。図１５は、駆動手段７３が走査信号伝送路１５に出力する第１および第２走査信号φ１，φ２の波形を示す。図１５に示すように、第１走査信号伝送路１５ａには、予め定める第１の周期Ｔａでハイレベルとローレベルとを繰り返す第１走査信号φ１を与え、第２走査信号伝送路１５ｂには、予め定める第２の周期Ｔｂでハイレベルとローレベルとを繰り返す第２走査信号φ２を与える。ここでは実験のため、予め定める第１周期Ｔａおよび予め定める第２周期Ｔｂとは異なる間隔にしており、第１走査信号φ１のハイレベルの電圧Ｖａは、スイッチ素子Ｔのしきい電圧よりも高く設定され、第２走査信号φ２のハイレベルの電圧Ｖｂは、スイッチ素子Ｔの初期のしきい電圧よりも低く設定される。予め定める第１周期Ｔａは、５μ秒とし、予め定める第２周期Ｔｂは、２．５μ秒としている。第１および第２走査信号φ１，φ２がハイレベルとなる時間は、１μ秒としている。
図１６は、図１５に示す第１走査信号φ１と、第２走査信号φ２とを相対的に変位させ、すなわち位相を変えて各走査信号伝送路１５に与えたときに、走査信号伝送路１５において測定した第１走査信号φ１および第２走査信号φ２の波形を表す。
時刻ｔ１で、第１走査信号φ１をローレベルからハイレベルとすると、時刻ｔ２で第１走査信号φ１が与えられているスイッチ素子Ｔが点灯し、時刻ｔ３で第１走査信号φ１をハイレベルからローレベルとすると、第１走査信号φ１が与えられているスイッチ素子Ｔは消灯する。
第２走査信号φ２をローレベルからハイレベルにし、スイッチ素子Ｔが点灯したときに測定される第２走査信号φ２の電圧はＶｃとなり、第２走査信号φ２がローレベルからハイレベルにしたときに、スイッチ素子Ｔが消灯したままのときに測定される第２走査信号φ２の電圧はＶｄとなる。
時刻ｔ２と時刻ｔ３との間で、第２走査信号φ２をハイレベルにすると、第２走査信号φ２が与えられるスイッチ素子Ｔは、点灯し、測定される第２走査信号φ２の電圧は、Ｖｃであった。これは時刻ｔ３までは、第１走査信号φ１が与えられるスイッチ素子Ｔが点灯しているので、当然の結果である。
しかしながら、時刻ｔ３が経過した後の、時刻ｔ４で第２走査信号φ２をローレベルからハイレベルにしても、第２走査信号φ２が与えられるスイッチ素子Ｔは、点灯し、測定される第２走査信号φ２の電圧は、Ｖｃとなった。
時刻ｔ３以降、時刻ｔ４までの間は、第１走査信号φ１が与えられたスイッチ素子Ｔは、消灯している。しかしながら、時刻ｔ４においても、第２走査信号φ２が与えられるスイッチ素子Ｔは、点灯した。
したがって、時刻ｔ３から、時刻ｔ４までの間では、受光していないにもかかわらず、第２走査信号φ２が与えられるスイッチ素子Ｔのしきい電圧は、第２走査信号φ２の電圧よりも低下していることがわかる。
したがって、第１走査信号φ１および第２走査信号φ２のハイレベルを重ねず、すなわち、第１走査信号φ１の電圧をハイレベルからローレベルにした後、第２走査信号φ２の電圧をローレベルからハイレベルにしても、スイッチ素子Ｔの発光状態は、転送される。
前記時刻ｔ３から、時刻ｔ４までの間の時間Ｔｄは、１μ秒程度である。
前記時刻ｔ３から、時刻ｔ４までの間の時間Ｔｄは、１μ秒程度である。
本実施の形態の発光装置は、前述の実施の形態の発光装置１０と同様な効果を達成することができる。さらに本実施の形態の発光装置によれば、駆動手段７３は、複数の走査信号伝送路１５に電圧または電流を供給するとき、隣接する２つのスイッチ素子Ｔにおいて、一方のスイッチ素子Ｔへの電圧または電流の供給を停止した後、予め定める時間をあけて他方のスイッチ素子Ｔへの電圧または電流の供給を開始するので、隣接する２つのスイッチ素子Ｔに同時に電圧および電流を供給することがない。したがって、スイッチ素子Ｔにおける電力の消費量を低減することができ、装置の消費電力を低減することができる。
図１７は、本発明の第３の実施の実施の形態の発光装置におけるスイッチ素子Ｔの順方向電圧−電流特性と、各スイッチ素子Ｔに与えられる走査信号φの電圧の範囲を示す図である。本実施の形態の発光装置は、前述した第１または第２の実施の形態の発光装置において、駆動手段７３が出力する走査信号φのハイレベルの範囲のみが異なり、他の構成は同じであるのでその説明を省略する。
本実施の形態では、同じ走査信号伝送路１５に接続されているスイッチ素子Ｔのうち、隣接するスイッチ素子Ｔが発光することによって、この光を受光してしきい電圧が最も低下したスイッチ素子Ｔのしきい電圧Ｖ１と、２番目に低いしきい電圧Ｖ３を有するスイッチ素子Ｔのしきい電圧との間の電圧、すなわち図１７の符号Ｐ３で示される範囲の電圧を、走査信号φのハイレベルの電圧に選ぶ。
このように走査信号φのハイレベルの電圧を選ぶことによって、受光によって最もしきい電圧が低下しているスイッチ素子Ｔのみを、選択的に発光させることができる。このような構成であっても、前述した各実施の形態の発光装置と同様な効果を得ることができる。
図１８は、本発明の第４の実施の形態の発光装置１００における発光体チップ１０１の基本的構成を示す平面図である。本実施の形態の発光装置１００と前述の図１に示される第１の実施の形態の発光装置１０とは、装置の基本構成は同様であって、発光体チップにおける発光素子アレイ１１、スイッチ素子アレイ１３、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の配置構成と、信号伝送路接続部７２の構成が異なるのみであるので、発光装置１０と同様の構成には、同様の参照符号を付してその説明を省略する。
なお、図１に示される発光装置１０の基本的構成を示す一部は、同図においてｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５およびｂ６によって外囲される部分である。また図１８では、各発光素子Ｌの光の出射方向を紙面に垂直手前側として配置された発光体チップ１０１の平面を示し、発光素子Ｌ、スイッチ素子Ｔ、接続手段１４および信号伝送路接続部１０４は図解を容易にするため、斜線を付して示されている。
発光体チップ１０１は、第１発光体チップ部１０２と、第２発光体チップ部１０３と、信号伝送路接続部１０４とを有する。第１発光体チップ部１０２は、前述した図１に示す部分であり、ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５およびｂ６によって外囲される部分である。第２発光体チップ部１０３は、第１発光体チップ部１０２と同様な構成であって、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０を発光素子アレイ１３の配列方向一方Ｘ１ではなく発光素子アレイ１３の配列方向他方Ｘ２側に配置した構成である。第１発光体チップ部１０２の発光素子アレイ１１を第１発光素子アレイ１１ａと記載し、第１発光体チップ部１０２のスイッチ素子アレイ１３を第１スイッチ素子アレイ１３ａと記載し、第２発光体チップ部１０３の発光素子アレイ１１を第２発光素子アレイ１１ｂと記載し、第２発光体チップ部１０３のスイッチ素子アレイ１３を第２スイッチ素子アレイ１３ｂと記載する。
第１発光素子アレイ１１ａと、第２発光素子アレイ１１ｂとは、配列方向Ｘに沿って直線状に配列される。第１スイッチ素子アレイ１３ａと、第２スイッチ素子アレイ１３ｂとは、配列方向Ｘに沿って直線状に配列される。
発光体チップ１０１は、略直方体形状を有し、この厚み方向Ｚの一表面部１０５に、信号伝送路接続部１０４が設けられる。
第１発光体チップ部１０２は、発光体チップ１０１の配列方向Ｘの他端部１０１ｂに設けられ、第２発光体チップ部１０３は、配列方向Ｘにおいて発光体チップ１０１の一端部１０１ａに設けられる。
第１発光素子アレイ１１の配列方向Ｘの長さＷ１４と、第２発光素子アレイ１１の配列方向Ｘの長さＷ１５と、第１発光素子アレイ１１の配列方向Ｘの他端の発光素子Ｌと、第２発光素子アレイ１１の配列方向の一端の発光素子Ｌとの間の距離Ｗ１６とが等しくなるように各発光素子アレイ１１が配置される。配列方向Ｘにおいて、第１および第２発光素子アレイ１１ａ，１１ｂの間の発光体チップ１０１の中央部１０１ｃに信号伝送路接続部１０４が設けられる。
信号伝送路接続部１０４は、走査信号伝送路接続部１０６、発光信号伝送路接続部１０７およびスタート信号伝送路接続部１０８を含んで構成される。走査信号伝送路接続部１０６、発光信号伝送路接続部１０７およびスタート信号伝送路接続部１０８は、ワイヤボンディングによって、外部信号伝送路であるボンディングワイヤが接続されるボンディングパッドである。信号伝送路接続部１０４は、金属材料および合金材料などの導電性を有する材料によって形成され、具体的には、金（Ａｕ）、金とゲルマニウムとの合金（ＡｕＧｅ）および金と亜鉛との合金（ＡｕＺｎ）などによって形成される。信号伝送路接続部１０４である走査信号伝送路接続部１０６、発光信号伝送路接続部１０７およびスタート信号伝送路接続部１０８は、厚み方向Ｚの一方から見た形状が略矩形状に形成される。
走査信号伝送路接続部１０６、発光信号伝送路接続部１０７およびスタート信号伝送路接続部１０８は、配列方向Ｘに間隔をあけて配列され、発光素子Ｌが設けられる領域外に設けられている。発光体チップ１０１の中央部１０１ｃに走査信号伝送路接続部１０６が設けられる。
走査信号伝送路接続部１０６は、第１〜第３走査信号伝送路接続部１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃを有する。第１〜第３走査信号伝送路接続部１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃは、配列方向Ｘに間隔をあけて配列される。発光体チップ１０１には、前述した抵抗素子Ｒφが形成され、第１走査信号伝送路接続部１０６ａには、第１および第２発光体チップ部１０２，１０３の第１走査信号伝送路１５ａがそれぞれ抵抗素子Ｒφを介して接続される。第２走査信号伝送路接続部１０６ｂには、第１および第２発光体チップ部１０２，１０３の第２走査信号伝送路１５ｂが抵抗素子Ｒφを介して接続される。第３走査信号伝送路接続部１０６ｃには、第１および第２発光体チップ部１０２，１０３の第３走査信号伝送路１５ｃが抵抗素子Ｒφを介して接続される。
各抵抗素子Ｒφは、第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃと第１〜第３走査信号伝送路接続部１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃとをそれぞれ接続する信号伝送路によって形成され、その抵抗値は、電流の流路の断面積によって決定される。抵抗素子Ｒφを発光体チップ１０１に形成することによって、発光体チップ１０１が実装される回路基板などに抵抗素子Ｒφを別途形成する必要がなく、装置を小型化することができる。抵抗素子Ｒφは、第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃと同じ材料によって形成され、第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃをフォトリソグラフィによって形成するときに、同時に形成される。
第１発光体チップ部１０２および第２発光体チップ部１０３とは、配列方向Ｘに垂直な仮想一平面に関して面対称に設けられる。すなわち、第１スイッチ素子アレイ１３ａでは、配列方向Ｘの一端部から他端部に向かってスイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｊ−１，Ｔｊがこの順番で配列され、第２スイッチ素子アレイ１３ｂでは、配列方向Ｘの他端部から一端部に向かってスイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｊ−１，Ｔｊが、この順番で配列される。
第２走査信号伝送路接続部１０６ｂは、配列方向Ｘにおける発光体チップ１０１の中央に設けられ、第２走査信号伝送路接続部１０６ｂの配列方向一方Ｘ１に第３走査信号伝送路接続部１０６ｃが設けられ、第２走査信号伝送路接続部１０６ｂの配列方向他方Ｘ２に第１走査信号伝送路接続部１０６ａが設けられる。
第１〜第３走査信号伝送路接続部１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃに、駆動手段７３からの第１〜第３走査信号φ１〜φ３がそれぞれ与えられると、この第１〜第３走査信号φ１〜φ３は、第１および第２発光体チップ部１０２，１０３の第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃに同時に与えられる。したがって、走査信号伝送路接続部１０６の数を可及的に少なく構成することができる。
発光信号伝送路接続部１０７は、第１および第２発光信号伝送路接続部１０７ａ，１０７ｂを含んで構成され、走査信号伝送路接続部１０６の配列方向Ｘの他方に第１発光信号伝送路接続部１０７ａが設けられ、走査信号伝送路接続部１０６の配列方向Ｘの一方に第２発光信号伝送路接続部１０７ｂが設けられる。第１発光信号伝送路接続部１０７ａは、第１発光体チップ部１０２の発光信号伝送路１２に接続される。第２発光信号伝送路接続部１０７ｂは、第２発光体チップ部１０３の発光信号伝送路１２に接続される。
走査信号伝送路接続部１０６の配列方向Ｘの他方で、発光信号伝送路接続部１０７との間には、スタート信号伝送路接続部１０８が設けられる。第１および第２発光体チップ部１０２，１０３のスタート信号伝送路１６は、スタート信号伝送路接続部１０８に接続される。スタート信号伝送路接続部１０８に、駆動手段７３からスタート信号φＳが与えられると、このスタート信号φＳは、第１および第２発光体チップ部１０２，１０３のスタート信号伝送路１６に同時に与えられる。したがって、スタート信号伝送路接続部１０８の数を可及的に少なく構成することができる。
信号伝送路接続部１０４が形成される第１発光体チップ部１０２および第２発光体チップ部１０３の間の領域において、各発光信号伝送路１２と、各第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、各スタート信号伝送路１６とは、それぞれ電気絶縁性を有する絶縁膜によって相互に絶縁される。信号伝送路接続部１０４と各発光信号伝送路１２、各第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃおよび各スタート信号伝送路１６の各信号伝送路とは、絶縁膜に形成される貫通孔を介して接続される。
発光装置１００では、走査信号伝送路接続部１０６およびスタート信号伝送路接続部１０８は、第１発光体チップ部１０２および第２発光体チップ部１０３において共通に用いられ、発光信号伝送路接続部１０７は、第１発光体チップ部１０２および第２発光体チップ部１０３に、別々に設けられる。これによって、第１発光体チップ部１０２と第２発光体チップ部１０３とで、共通の走査信号φを用いてスイッチ素子Ｔのオン状態を転送しながら、第１発光体チップ部１０２と第２発光体チップ部１０３とにおいて、それぞれ別々に発光信号φＥを与えることができるので、第１発光体チップ部１０２と第２発光体チップ部１０３との各発光素子Ｌを個別に発光させることができる。これによって、画像形成装置において感光体ドラムを露光する時間を短縮することができる。
発光体チップ１０１の幅方向Ｙの寸法は、発光素子Ｌの幅方向Ｙの一端からスイッチ素子Ｔの幅方向Ｙの他端までの距離よりもわずかに大きく形成される。発光素子Ｌの幅方向Ｙの一端から発光体チップ１０１の幅方向Ｙの一端までの距離Ｗ１７と、スイッチ素子Ｔの幅方向Ｙの他端から、発光体チップ１０１の幅方向Ｙの他端までの距離Ｗ１８とは、略等しく選ばれ、前述した絶縁層１７および遮光層１８を設けるために必要な大きさに選ばれる。前記信号伝送路接続部１０４は、幅方向で、発光素子Ｌの幅方向Ｙの一端からスイッチ素子Ｔの幅方向Ｙの他端まで間の領域に形成される。
図１９は、発光体チップ１０１を複数有する発光体チップ組立体１０９の基本的構成を示す一部の平面図である。なお、同図は、各発光素子Ｌの光の出射方向を紙面に垂直手前側として配置された発光体チップ組立体１０９の平面を示し、第１および第２発光素子アレイ１１ａ，１１ｂ、第１および第２スイッチ素子アレイ１３ａ，１３ｂおよび信号伝送路接続部１０４は図解を容易にするため、斜線を付して示されている。
発光体チップ組立体１０９は、前記図１８に示される発光体チップ１０１を複数有し、各発光体チップ１０１が、前記発光素子Ｌの配列方向Ｘを揃えて、発光素子アレイ１１の配列方向Ｘの長さＷ１４，Ｗ１５と略等しい間隔Ｗ１９をあけて２列に配列され、一方の列の発光体チップ１０１の間の領域１１１に、他方の列の発光体チップ１０１の発光素子アレイ１１が臨むように千鳥状に配置される。発光体チップ組立体１０９は、プリント配線基板などの回路基板に、発光体チップ１０１の裏面電極３６を臨ませて実装される。前記間隔Ｗ１９は、所定の発光体チップ１０１の配列方向Ｘの配列方向一端に設けられる発光素子Ｌの配列方向Ｘの一端から、前記所定の発光体チップ１０１の配列方向Ｘの一方に隣接して配置される発光体チップ１０１の、配列方向Ｘの配列方向Ｘの他端に設けられる発光素子Ｌの配列方向Ｘの他端までの距離である。各発光体チップ１０１は、幅方向一方Ｙ１の列の発光体チップ１０１の幅方向Ｙの他端部と、幅方向他方Ｙ２の列の発光体チップ１０１の幅方向Ｙの一端部とが、幅方向Ｙに予め定める間隔、たとえば前記間隔Ｗ１程度あけて配置される。
発光体チップ組立体１０９の発光体チップ１０１の幅方向一方Ｙ１で、配列される各発光チップ１０１は、幅方向他方Ｙ２に発光素子アレイ１１が設けられ、幅方向一方Ｙ１にスイッチ素子アレイ１３が設けられるように配列される。また発光体チップ組立体１０９の発光体チップ１０１の幅方向他方Ｙ２で、配列される発光チップ１０１は、幅方向一方Ｙ１に発光素子アレイ１１が設けられ、幅方向他方Ｙ２にスイッチ素子アレイ１３が設けられるように配列される。各列の半導体チップ１０１は、他方の列側に発光素子Ｌを臨ませて配置される。これによって、一方の列の発光体チップ１０１の発光素子アレイ１１と、他方の列の発光体チップ１０１の発光素子アレイ１１とを可及的に近接させることができる。幅方向Ｙに隣接する発光体チップ１０１の発光素子アレイ１１の間隔ΔＹは、発光素子Ｌの配列方向Ｘの間隔Ｗ１の１または２倍程度に選ばれる。たとえば６００ｄｐｉのとき、間隔ΔＹは４２．３μｍに選ばれる。前記間隔ΔＹは、発光素子Ｌの光軸間の距離である。
発光体チップ組立体１０９は、プリント配線基板などの回路基板に、発光チップ１０１を前述のように並べて形成される。発光体チップ組立体１０９は、電子写真方式の画像形成装置用の光プリンタヘッドなどのラインヘッドとしての露光装置に用いられる。発光体チップ組立体１０９の配列方向Ｘの幅Ｗ２０は、画像形成装置８７において形成する画像の幅によって決定される。
各発光体チップ１０１の信号伝送路接続部１０４は、外部信号伝送路であるボンディングワイヤによって、回路基板の接続すべき部分に電気的に接続される。回路基板には、前述した駆動手段７３が実装される。駆動手段７３は、ボンディングワイヤを介して、各信号伝送路接続部１０４に信号を与える。駆動手段７３を、発光体チップ１０１が実装される回路基板に設けることによって、駆動手段７３から各発光素子Ｌ、各スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０までの信号伝送路の距離を短くして、駆動手段７３から信号伝送路接続部１０４までの信号伝送路によって伝送される信号にノイズが重畳されてしまうことを抑制することができる。
図２０および図２１は、コレット１１２に吸着させた発光体チップ１０１を示す断面図である。発光体チップ組立体１０９を作製するため、発光体チップ１０１を回路基板１１３に実装するとき、すなわちダイピックアップおよびダイボンディングするときに、発光体チップ１０１は、取り付け装置１１４によって搬送される。取り付け装置１１４は、コレット１１２、コレット１１２に吸引力を導く真空ポンプなどの吸引源１１５、およびコレット１１２を移動させるロボットアームなどの搬送手段１１６を含む。
図２０は、発光体チップ１０１の配列方向Ｘに垂直な仮想一平面における断面を概略的に示す図であり、図２１は発光体チップ１０１の幅方向Ｙに垂直な仮想一平面における断面を概略的に示す図である。
図２１に示すように発光体チップ１０１は、配列方向Ｘの中央部１０１ｃに発光素子Ｌおよびスイッチ素子Ｔが存在しない領域が設けられている。発光素子Ｌおよびスイッチ素子Ｔが設けられていない中央部１０１ｃの、厚み方向Ｚの表面部１０５にコレット１１２を当接させて、吸引源１１５からの吸引力をコレット１１２に導き、コレット１１２に吸着させることによって、発光素子Ｌおよびスイッチ素子Ｔにダメージを与えることがなくコレット１１２に吸着させて保持させることができる。またコレット１１２が当接することによって、発光体チップ１０１の中央部１０１ｃの側面部１１７が欠けたとしても、発光素子Ｌおよびスイッチ素子Ｔにダメージを与えることがない。
発光体チップＬの厚み方向Ｚの寸法Ｗ２１に比べて幅方向Ｙの寸法Ｗ２２が小さくなるほど、発光体チップ１０１を回路基板１１３上に並べる時に倒れやすくなるが、本発明では複数の発光体チップ１０１を、２列の千鳥状に並べて回路基板３１に実装された発光体チップ組立体１０９では、一方の列の各発光体チップ１０１と他方の列の各発光体チップ１０１とは、配列方向Ｘの２／３の領域が、幅方向Ｙに重なるので、コレット１１２によって回路基板３１上に発光体チップ１０１を載置したときに、発光体チップ１０１が倒れにくくなる。これによって発光体チップ組立体１０９の組み立て時間を短縮して、生産性を向上させることができる。
発光体チップ１０１は、ウエハに形成された複数の発光体チップ１０１の前駆体を、ダイシングによって切り出して形成される。このため前述した間隔ΔＹを可及的に小さくするためには、発光チップ１０１の発光素子アレイ１１の各発光素子Ｌの幅方向Ｙの端部が、発光体チップ１０１の幅方向Ｙの端面に可及的に近づくように切り出さなければならない。このため、図２０および図２１に示すように発光体チップ１０１をダイピックアップおよびダイマウントするために、発光体チップ１０１の中央部１０１ｃをコレット１１２によって真空吸着させた時、発光素子Ｌの表面を汚染したり、発光体チップ１０１の側面部１１７が欠けたりすることによって発光素子Ｌにダメージを与えることない。
図２２は、本発明の第５の実施の形態の発光装置１２０の基本的構成を示す一部の平面図である。なお、同図は、各発光素子Ｌの光の出射方向を紙面に垂直手前側として配置された発光装置１２０の平面を示し、発光信号伝送路１２、スタート信号伝送路１６、走査信号伝送路１５、発光素子Ｌのゲート１９、スイッチ素子Ｔのゲート２４、接続手段１４発光素子遮光部２３、および表面電極２５は図解を容易にするため、斜線を付して示されている。
図２３は、図２２の切断面線Ａ５−Ａ５から見た発光装置１２０の基本的構成を示す一部の断面図である。
本実施の形態の発光装置１２０と前述の第１の実施の形態の発光装置１０とは、発光素子アレイ１１の各発光素子Ｌとスイッチ素子アレイ１３と各スイッチ素子Ｔとを接続する接続手段１４の構成が異なるのみであって、その他の構成は、同様であるので同様の構成には、同様の参照符号を付して、その説明を省略する場合する。
本実施の形態において接続手段１４は、前述した発光素子Ｌの第２の一方導電型半導体層３４のうち発光素子接続部５１を構成する部分と、前述したスイッチ素子Ｔの第２の一方導電型半導体層４４のうちスイッチ素子接続部５２を構成する部分とを含んで構成される。発光素子接続部５１とスイッチ素子接続部５２とは一体的に形成される。すなわち、発光素子Ｌの第１の一方導電型半導体層３２と、スイッチ素子Ｔの第１の一方導電型半導体層４２とが一体形成されており、発光素子Ｌの第１の他方導電型半導体層３３と、スイッチ素子Ｔの第１の他方導電型半導体層４３とが一体形成されており、発光素子Ｌの第２の一方導電型半導体層３４と、スイッチ素子Ｔの第２の一方導電型半導体層４４とが一体形成されている。
発光信号伝送路１２の信号路延在部２１は、幅方向Ｙにおいて、発光素子Ｌの第２の一方導電型半導体層３４およびスイッチ素子Ｔの第２の一方導電型半導体層４４の表面に沿って、発光素子Ｌの第２の他方導電型半導体層３５と、スイッチ素子Ｔの第２の他方導電型半導体層４５との間の中央付近まで延びる。遮光層１８は、絶縁層１７の表面に沿って、発光素子Ｌ側に延び、前記信号路延在部２１のスイッチ素子Ｔ側の端部を覆う。
このように接続手段１４を構成することによって、発光素子Ｌのゲート１９とスイッチ素子Ｔのゲート２４とを接続するために、前述の実施の形態のように金属層を形成する必要がないので、製造工程をより少なくすることができ、また発光素子Ｌとスイッチ素子Ｔとを幅方向Ｙにより近接させることができるので、発光装置１２０を構成する発光体チップをより小さく形成して、小型化することができる。
図２４は、本発明の第６の実施の形態の発光装置１３０の基本的構成を示す一部の平面図である。なお、同図は、各発光素子Ｌの光の出射方向を紙面に垂直手前側として配置された発光装置１３０の平面を示し、発光信号伝送路１２、スタート信号伝送路１６、走査信号伝送路１５、発光素子Ｌのゲート１９、スイッチ素子Ｔのゲート２４、接続手段１４、発光素子遮光部２３、表面電極２５および反射手段１３１は図解を容易にするため、斜線を付して示されている。
本実施の形態の発光装置１３０は、前述の図１に示す発光装置１０の構成に反射手段１３１を付加した構成であって、その他の構成は、発光装置１０と同様であるので同様の構成には、同様の参照符号を付してその説明を省略する。
反射手段１３１は、各スイッチ素子Ｔが発する光を反射して、隣接するスイッチ素子Ｔに導く。反射手段１３１は、スイッチ素子アレイ１３の配列方向Ｘに沿って、スイッチ素子アレイ１３の幅方向Ｙで、発光素子アレイ１１とは、反対側に形成される。図２４では、反射手段１３１は、スイッチ素子アレイ１３と走査スタート用スイッチ素子Ｔ０との幅方向他方Ｙ２に配置される。反射手段１３１は、スイッチ素子アレイ１３の配列方向Ｘの一端部と他端部との間にわたって形成される。
図２５は、図２４の切断面線Ａ６−Ａ６から見た発光装置１３０の基本的構成を示す一部の断面図であり、図２６は、図２４の切断面線Ａ７−Ａ７から見た発光装置１３０の基本的構成を示す一部の断面図である。
反射手段１３１は、基板３１の一表面３１ａから厚み方向Ｚの一方Ｚ１に立ち上がり、基板３１の一表面３１ａから、スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の厚み方向Ｚの一端部に形成される表面電極２５よりも、厚み方向一方Ｚ１まで延び、その厚み方向Ｚの一端部１３１ａは、スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の厚み方向一方Ｚ１に形成される第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃの幅方向Ｙに対向する位置まで延びる。
反射手段１３１は、スイッチ素子Ｔが発する波長の光の反射率が高い材料によって形成される。具体的には反射手段１３１は、金（Ａｕ）、金とゲルマニウムとの合金（ＡｕＧｅ）、金と亜鉛との合金（ＡｕＺｎ）、ニッケル（Ｎｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）などによって形成される。
反射手段１３１は、スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０に幅方向Ｙに、離間して形成される。反射手段１３１とスイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０との間には、前述した絶縁層１７が形成される。反射手段１３１は、絶縁層１７に覆われる。すなわち反射手段１３１は、前記した絶縁層１７と遮光層１８とに挟まれて形成される。
本実施の形態では、反射手段１３１は、発光信号伝送路１２、接続手段１４および走査信号伝送路１５を形成するときに、同時に形成される。すなわち、絶縁層１７を形成した後、導電性を有する材料から成る層を積層し、フォトリソグラフィによって、発光信号伝送路１２、接続手段１４および走査信号伝送路１５と同時に反射手段１３１は、形成される。したがって、反射手段１３１は、発光信号伝送路１２、接続手段１４および走査信号伝送路１５と同じ材料によって形成されるので、導電性を有するが、絶縁層１７に積層されるので、スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０と電気的に絶縁されている。図２５および図２６に示される反射手段１３１は、厚み方向Ｚにほぼ平行に延びているが、実際には、基板３１から厚み方向一方Ｚ１に向かうに連れて、スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０に向かう方向に傾斜している。このため、反射手段１３１を、発光信号伝送路１２、接続手段１４および走査信号伝送路１５を作製するときに同時に絶縁層１７に積層して作製することができる。
反射手段１３１は、走査信号伝送路１５と離間し、遮光層１８によって電気的に絶縁されている。反射手段１３１は、絶縁層１７と遮光層１８との間に形成されるので、剥離してしまうことがなく、また絶縁層１７および遮光層１８は、電気絶縁性を有するので、反射手段１３１が帯電してしまい、スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の動作特性に影響を与えてしまうといった、不具合が発生しない。
図２７は、図２４の１点鎖線で囲まれる領域１３２を拡大して示す平面図である。なお、同図において、表面電極２５は理解を容易にするため、斜線を付して示されている。反射手段１３１は、反射面１３３を有する。反射面１３３は、反射手段１３１の絶縁層１７と接触する面によって形成される。反射面１３３は、第１反射面１３３ａおよび第２反射面１３３ｂを有する。第１反射面１３３ａおよび第２反射面１３３ｂは、略平面に形成される。第１反射面１３３ａは、配列方向Ｘに垂直であって、スイッチ素子Ｔの配列方向Ｘの中央をとおる仮想一平面から、配列方向一方Ｘ１に向かうにつれて、幅方向Ｙにスイッチ素子Ｔから離間し、配列方向Ｘに垂直であって、隣接するスイッチ素子Ｔの間隙の中央をとおる仮想一平面まで延びる。第２反射面１３３ｂは、配列方向Ｘに垂直であって、スイッチ素子Ｔの配列方向Ｘの中央をとおる第１仮想一平面から、配列方向他方Ｘ２に向かうにつれて、幅方向Ｙにスイッチ素子Ｔから離間し、配列方向Ｘに垂直であって、隣接するスイッチ素子Ｔの間隙の中央をとおる仮想一平面まで延びる。
第１反射面１３３ａおよび第２反射面１３３ｂは、配列方向Ｘに連なり、連続して形成され、各スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０にそれぞれ臨む。スイッチ素子Ｔｋ（ｋは、２以上の整数）にその一部が臨む第１反射面１３３ａの配列方向他方Ｘ２の端部１３４は、スイッチ素子Ｔｋにその一部が臨む第２反射面１３３ｂの配列方向一方Ｘ１の端部１３５に連なる。またスイッチ素子Ｔｋにその一部が臨む前記第１反射面１３３ａの配列方向一方Ｘ１の端部１３４は、スイッチ素子Ｔｋ−１にその一部が臨む第２反射面１３３ｂの配列方向他方Ｘ２の端部１３７に連なる。またスイッチ素子Ｔｋにその一部が臨む前記第２反射面１３３ｂの配列方向他方Ｘ２の端部１３８は、スイッチ素子Ｔｋ＋１にその一部が臨む第１反射面１３３ａの配列方向一方Ｘの端部１３９に連なる。
スイッチ素子Ｔｋが発光すると、図２７に示すように、スイッチ素子Ｔｋは、このスイッチ素子Ｔｋの配列方向Ｘの端部から隣接するスイッチ素子Ｔに向かって矢符Ｆ１，Ｆ２で示すように光りを出射するとともに、スイッチ素子Ｔｋの幅方向Ｙの端部からも幅方向Ｙの外方に向かって光りを出射する。このスイッチ素子Ｔｋの幅方向Ｙの端部から出射される光のうち、反射手段１３１へ向かう光は、透光性を有する絶縁層１７を透過して、スイッチ素子Ｔｋにその一部が臨む第１反射面１３３ａおよび第２反射面１３３ｂによって反射される。
スイッチ素子Ｔｋにその一部が臨む第１反射面１３３ａによって反射された光の一部は、隣接するスイッチ素子Ｔｋ−１に直接向かい、また前記第１反射面１３３ａによって反射された光の一部は、スイッチ素子Ｔｋ−１にその一部が臨む第２反射面１３３ｂへと向かって、第２反射面１３３ｂによって反射されてスイッチ素子Ｔｋ−１へ向かう。
スイッチ素子Ｔｋにその一部が臨む第２反射面１３３ｂによって反射された光の一部は、隣接するスイッチ素子Ｔｋ＋１に直接向かい、また前記第２反射面１３３ｂによって反射された光の一部は、スイッチ素子Ｔｋ＋１にその一部が臨む第２反射面１３３ｂへと向かって、第２反射面１３３ｂによって反射されてスイッチ素子Ｔｋ＋１へ向かう。
ここでは、反射手段１３１のうち、スイッチ素子Ｔに臨む部分について説明したが、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０はスイッチ素子Ｔと同様の構成を有しており、前述の説明においてスイッチ素子Ｔｋ−１またはスイッチ素子Ｔｋ＋１を、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０に置き換えた構成と同じである。
このように発光装置１３０では、反射手段１３１によって、発光したスイッチ素子Ｔからの光を反射して、発光したスイッチ素子Ｔに隣接するスイッチ素子Ｔに導くので、伝達する光の伝達効率を向上させることができ、発光したスイッチ素子Ｔに隣接するスイッチ素子Ｔは、可及的に多くの光を受光することができる。これによって、発光したスイッチ素子Ｔに隣接するスイッチ素子Ｔのしきい電圧またはしきい電流を、より確実に低下させることができ、スイッチ素子Ｔの光走査をより安定して行うことができる。また、発光したスイッチ素子Ｔに隣接するスイッチ素子Ｔのしきい電圧およびしきい電流を迅速に低下させることができるので、スイッチ素子Ｔを配列方向に順番に発光させるスイッチ素子Ｔの光走査の速度を向上させることができる。
またスイッチ素子Ｔが発する光量を小さくしても、隣接するスイッチ素子Ｔのしきい電圧またはしきい電流を下げることができるので、スイッチ素子Ｔの発光に必要な電力を可及的に抑制して光走査を行うことができ、発光装置１３０の消費電力を抑制することができる。
スイッチ素子Ｔにその一部が臨む第１反射面１３３ａと、前記スイッチ素子Ｔに隣接するスイッチ素子にその一部が臨む第２反射面１３３ｂのなす角度θ１は、たとえば９０°〜１４０°に選ばれる。前記角度θ１が、１４０°よりも大きいと、発光しているスイッチ素子Ｔからの光が、反射手段１３１によって反射されて、再びこの発光しているスイッチ素子Ｔに入射する光が多くなり、前記角度θ１が、９０°よりも小さいと、発光している反射手段１３１の幅方向Ｙの寸法が大きくなるとともに、反射角が下限値よりも小さい場合と同様に、発光しているスイッチ素子Ｔからの光が、反射手段１３１によって反射されて、再びこの発光しているスイッチ素子Ｔに入射する光が多くなる。前記角度θ１を前述した範囲に選ぶことによって、発光したスイッチ素子Ｔに隣接するスイッチ素子Ｔに伝達する光の伝達効率をより向上させることができる。
反射手段１３１によって、発光するスイッチ素子Ｔから隣接するスイッチ素子Ｔに照射される光量を、発光装置１３０と同様な構成であって反射手段１３１を設けない構成のものと比較して、２０％〜４０％向上させることができる。
また前記反射手段１３１の第１反射面１３３ａおよび第２反射面１３３ｂは、基板３１から厚み方向Ｚの一方に向かうに連れて、スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０に向かう方向、すなわち幅方向Ｙの一方Ｙ１に傾斜しているので、スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の第２の一方導電型半導体層４４，６４および第２の他方導電型半導体層４５，６５の界面付近から出射される光を、この界面付近よりも基板３１側に設けられる第１の一方導電型半導体層４２および第１の他方導電型半導体層４３に向かって反射することができる。スイッチ素子Ｔでは、基板３１寄りに受光部が形成されるので、反射手段１３１によってより多くの光りを受光部に導くことができる。
前記反射手段１３１を形成するには、スイッチ素子アレイ１３および走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の幅方向Ｙの一方を覆う絶縁層１７の表面部を、前記反射面１３３に沿うように波形に形成しておく。これによって前記金属層を絶縁層１７に積層して、フォトリソグラフィによって反射面１３３を形成することができる。フォトリソグラフィによって、絶縁層１７を成形することによって、反射面１３３を精度よく形成することができる。
本実施の形態の発光装置１３０によれば、前述した実施の形態の発光装置１０と同様な効果を達成することができ、また反射手段１３１によって、発光したスイッチ素子Ｔからの光を反射して、発光したスイッチ素子Ｔに隣接するスイッチ素子Ｔに導くので、発光したスイッチ素子Ｔから、この発光したスイッチ素子Ｔに隣接するスイッチ素子Ｔに伝達する光の伝達効率を向上させることができ、発光したスイッチ素子Ｔに隣接するスイッチ素子Ｔは、可及的に多くの光を受光することができる。これによって、発光したスイッチ素子Ｔに隣接するスイッチ素子Ｔのしきい電圧またはしきい電流を、確実に低下させることができ、スイッチ素子Ｔの光走査をより安定して行うことができる。また、発光したスイッチ素子に隣接するスイッチ素子Ｔのしきい電圧およびしきい電流を迅速に低下させることができるので、スイッチ素子Ｔを配列方向に順番に発光させるスイッチ素子Ｔの走査速度を向上させることができる。
またスイッチ素子Ｔが発する光量を小さくても、隣接するスイッチ素子のしきい電圧またはしきい電流を下げることができるので、スイッチ素子Ｔの発光に必要な電力を可及的に抑制して光走査を行うことができ、装置の消費電力を抑制することができる。
また反射手段１０は、発光信号伝送路１２、接続手段１４および走査信号伝送路１５を形成する工程において同時に形成することができるので、反射手段１３１を形成するために製造工程が増加してしまうことがない。
図２８は、本発明の第７の実施の形態の発光装置１４０の基本的構成を示す一部の平面図である。なお、同図は、各発光素子Ｌの光の出射方向を紙面に垂直手前側として配置された発光装置１４０の平面を示し、発光信号伝送路１２、スタート信号伝送路１６、走査信号伝送路１５、発光素子Ｌのゲート１９、スイッチ素子Ｔのゲート２４、接続手段１４、発光素子遮光部２３、表面電極２５および反射手段１３１は図解を容易にするため、斜線を付して示されている。
本実施の形態の発光装置１４０は、前述の図２４に示す第６の実施の形態の発光装置１３０と同様の構成であって、発光装置１３０とは、反射手段１３１の形成方法が異なるのみであるので、発光装置１３０と同様の構成には、同様の参照符号を付してその説明を省略する場合がある。
図２９は、図２８の切断面線Ａ８−Ａ８から見た発光装置１４０の基本的構成を示す一部の断面図である。図３０は、図２８の切断面線Ａ９−Ａ９から見た発光装置１４０の基本的構成を示す一部の断面図である。
前述の第６の実施の形態において反射手段１３１は、発光信号伝送路１２、接続手段１４および走査信号伝送路１５を形成するときに、これら発光信号伝送路１２、接続手段１４および走査信号伝送路１５と同時に形成しているが、本実施の形態において反射手段１３１は、表面電極２５を形成するときに、この表面電極２５と同時に形成される。すなわち、オーミックコンタクト層３７，４７，６７を形成した後、スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０と、絶縁層１７のうち、反射手段１３１との間に設けられる一部を形成する。そして、導電性材料から成る層を形成して、フォトリソグラフィによって、表面電極２５および反射手段１３１を同時に形成する。本実施の形態では、反射手段１３１は、基板３１の一表面３１ａから表面電極２５付近まで延びる。
本実施の形態の発光装置１４０は、前述の実施の形態の発光装置１３０と同様な効果を達成することができる。
図３１は、本発明の第８の実施の形態の発光装置１５０の基本的構成を示す一部の平面図である。なお、同図は、各発光素子Ｌの光の出射方向を紙面に垂直手前側として配置された発光装置１５０の平面を示し、発光信号伝送路１２、スタート信号伝送路１６、走査信号伝送路１５、発光素子Ｌのゲート１９、スイッチ素子Ｔのゲート２４、接続手段１４、発光素子遮光部２３および表面電極２５は図解を容易にするため、斜線を付して示されている。
本実施の形態の発光装置１５０は、前述の図２２に示す第５の実施の形態の発光装置１２０に、ばらつき抑制手段１４１を付加した構成であって、その他の構成は、同様であるので同様の構成には、同様の参照符号を付してその説明を省略する場合がある。
ばらつき抑制手段１４１は、各スイッチ素子Ｔに設けられ、各スイッチ素子Ｔに流れる電流の一部を分岐することによって、各スイッチ素子Ｔ間のしきい電圧またはしきい電流のばらつきを抑制する。ばらつき抑制手段１４１は、各スイッチ素子Ｔの幅方向Ｙの、発光素子Ｌとは反対側の端部１４２に設けられる。
図３２は、図３１の切断面線Ａ１０−Ａ１０から見た発光装置１５０の基本的構成を示す一部の断面図である。ばらつき抑制手段１４１は、第２の一方導電型半導体層４４と、基板３１とを接続する抵抗素子によって実現される。
スイッチ素子Ｔの幅方向Ｙの他端部１４２には、ばらつき抑制手段１４１と接続される抵抗素子接続部１４３が形成される。抵抗素子接続部１４３は、スイッチ素子Ｔの第１の一方導電型半導体層４２の幅方向Ｙの他端部４２Ｂと、第１の他方導電型半導体層４３の幅方向Ｙの他端部４３Ｂと、第２の一方導電型半導体層４４の幅方向Ｙの他端部４４Ｂとを含んで構成される。
抵抗素子接続部１４３は、スイッチ素子Ｔの第２の他方導電型半導体層４５の幅方向Ｙの他端部４５Ｂよりも、幅方向他方Ｙ２に突出する。抵抗素子接続部１４３における第２の一方導電型半導体層４４の厚みは、第２の他方導電型半導体層４５が積層されている部分の厚みよりも薄く形成される。
抵抗素子接続部１４３における第２の一方導電型半導体層４４の厚み方向Ｚの一表面４４ａ上には、接続部電極１４４が形成される。接続部電極１４４は、金属材料および合金材料などの導電性を有する材料によって形成される。具体的には接続部電極１４４は、金（Ａｕ）、金とゲルマニウムとの合金（ＡｕＧｅ）および金と亜鉛との合金（ＡｕＺｎ）などによって形成される。接続部電極１４４は、表面電極２５を形成する工程において、フォトリソグラフィによって表面電極２５と同時に形成される。
接続部電極１４４は、絶縁層１７によって覆われ、絶縁層１７のうち接続部電極１４４に積層される部分には、貫通孔１４５が形成される。ばらつき抑制手段１４１は、前記絶縁層１７に積層され、前記貫通孔１４５にその一部が形成されて接続部電極１４４と接続され、また基板３１の一表面３１ａまで延びて、基板３１に接続される。ばらつき抑制手段１４１と、第１の一方導電型半導体層４２および第１の他方導電型半導体層４３とは、絶縁層１７を介して電気的に絶縁される。
ばらつき抑制手段１４１は、金属材料および合金材料などの導電性を有する材料によって形成され、抵抗値が１００ｋΩ〜２００ｋΩ程度に選ばれる。ばらつき抑制手段１４１の抵抗値は、このばらつき抑制手段１４１を形成する材料、およびばらつき抑制手段１４１の形状、すなわち電流の流路の断面積によって決定される。本実施の形態では、ばらつき抑制手段１４１は、たとえばクロム（Ｃｒ）およびアルミニウム（Ａｌ）などによって形成される。
ばらつき抑制手段１４１が、第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、発光信号伝送路１２およびスタート信号伝送路１６と同じ材料によって形成される場合、ばらつき抑制手段１４１と、第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、発光信号伝送路１２およびスタート信号伝送路１６とを、フォトリソグラフィによって同時に形成することができるので、前述の実施の形態の発光装置１０と比べて製造工程数が増加することがない。
ばらつき抑制手段１４１は、遮光層１８によって覆われる。これによって、ばらつき抑制手段１４１が剥離してしまうことが防止され、またばらつき抑制手段１４１が不所望に断線してしまうことが防止され、各スイッチ素子Ｔ間の特性の変化を防止することができる。
本実施の形態では、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０にも、ばらつき抑制手段１４１が設けられる。
図３３は、図３１の切断面線Ａ１１−Ａ１１から見た発光装置１５０の基本的構成を示す一部の断面図である。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の幅方向Ｙで、発光素子Ｌとは反対側の端部１４６にもばらつき抑制手段１４１が設けられる。ばらつき抑制手段１４１は、第２の一方導電型半導体層６４と、基板３１とを接続する抵抗素子によって実現される。
走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の幅方向Ｙの他端部１４６には、ばらつき抑制手段１４１と接続される抵抗素子接続部１４７が形成される。抵抗素子接続部１４７は、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の第１の一方導電型半導体層６２の幅方向Ｙの他端部６２Ｂと、第１の他方導電型半導体層６３の幅方向Ｙの他端部６３Ｂと、第２の一方導電型半導体層６４の幅方向Ｙの他端部６４Ｂとを含んで構成される。
抵抗素子接続部１４７は、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の第２の他方導電型半導体層３５の幅方向Ｙの他端部６５Ｂよりも、幅方向他方Ｙ２に突出する。
抵抗素子接続部１４７における第２の一方導電型半導体層６４の厚みは、第２の他方導電型半導体層６５が積層されている部分の厚みよりも薄く形成される。
抵抗素子接続部１４７における第２の一方導電型半導体層６４の厚み方向Ｚの一表面６４ａ上には、接続部電極１４８が形成される。接続部電極１４８は、金属材料および合金材料などの導電性を有する材料によって形成される。具体的には裏面電極３６は、金（Ａｕ）、金とゲルマニウムとの合金（ＡｕＧｅ）および金と亜鉛との合金（ＡｕＺｎ）などによって形成される。接続部電極１４８は、表面電極２５を形成する工程において、フォトリソグラフィによって表面電極２５と同時に形成される。接続部電極１４８は、絶縁層１７によって覆われ、絶縁層１７のうち接続部電極１４８に積層される絶縁層１７には、貫通孔１４９が形成される。
ばらつき抑制手段１４１は、絶縁層１７に積層され、その一部が貫通孔１４９に形成されて、接続部電極１４８に接続され、また基板３１の一表面３１ａまで延びて、基板３１に接続される。ばらつき抑制手段１４１と、第１の一方導電型半導体層３２および第１の他方導電型半導体層３３とは、絶縁層１７を介して電気的に絶縁される。
図３４は、各スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の順方向電圧−電流特性と、ばらつき抑制手段１４１によって抑制される各スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０のしきい電圧のばらつきを示す図である。なお、同図では、横軸をアノード電圧とし、縦軸をアノード電流として示されている。
各スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、可及的に特性が等しくなるように形成されるが、各スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の各半導体層をエピタキシャル成長させて形成するときの層厚およびキャリア濃度などに、ばらつきが生じてしまう。このため、各スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子の、初期のしきい電圧ＶＢＯ（ブレークオーバ電圧）は、図３４の符号Ｐ４で示す範囲で、ばらついてしまう。初期のしきい電圧ＶＢＯとは、各スイッチ素子Ｔからの発光を受光していない、またはゲートにトリガ信号を与えていない状態におけるしきい電圧である。各スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子のうち、最も低いしきい電圧をＶＢＯ（min）とし、最も高いしきい電圧をＶＢＯ（max）とすると、ＶＢＯ（max）からＶＢＯ（min）を減算した電圧値は、２ボルト（Ｖ）〜５ボルト（Ｖ）程度となる。
前記ばらつき抑制手段１４１を設けることによって、各スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の各しきい電圧を、前記しきい電圧をＶＢＯ（Low）よりも低い電圧とする。ばらつき抑制手段１４１は、金属材料および合金材料などの導電性を有する材料によって形成されるので、その各ばらつき抑制手段１４１の抵抗値のばらつきは小さい。
このため、ばらつき抑制手段１４１を設けた各スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の、初期のしきい電圧Ｖ´ＢＯは、図３４の符号Ｐ５で示す範囲で、ばらつくが、ばらつき抑制手段１４１を設けた各スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子のうち、最も低いしきい電圧をＶ´ＢＯ（min）とし、最も高いしきい電圧をＶ´ＢＯ（max）とすると、Ｖ´ＢＯ（max）からＶ´ＢＯ（min）を減算した電圧値は、０．５ボルト（Ｖ）〜１．０ボルト（Ｖ）程度となる。
走査信号伝送路１５を介してスイッチ素子Ｔに供給される電流の一部は、ばらつき抑制手段１４１によって分岐され、このばらつき抑制手段１４１を通って流れる。これによってスイッチ素子Ｔに、ばらつき抑制手段１４１に流れる電流を含む電流を流すことができ、受光していない初期状態における、スイッチ素子Ｔのしきい電圧またはしきい電流のばらつきを抑制することができる。
各スイッチ素子Ｔの、初期のしきい電圧またはしきい電流、言い換えれば受光していないときのしきい電圧またはしきい電流を、ばらつき抑制手段１４１によって抑制することができるので、スイッチ素子Ｔを作製するときに発生するスイッチ素子Ｔ自体のしきい電圧またはしきい電流のばらつきを低減することができる。
図３５は、図３１に示される発光装置１５０の基本的構成を示す一部の等価回路を示す回路図である。図３５の等価回路図に示されるように、スイッチ素子Ｔのゲート２４には、ばらつき抑制手段１４１が抵抗素子Ｒとして接続され、スイッチ素子Ｔのゲート２４は、抵抗素子Ｒを介して接地される。
本実施の形態の発光装置１５０では、前述した実施の形態の発光装置と同様な効果を達成することができる。さらに、発光装置１５０では、各スイッチ素子Ｔのしきい電圧のばらつきが小さくなるので、発光状態の転送の阻害および発光の誤動作が起こることがなく、信頼性を向上させることができる。
また発光装置１５０を構成する発光体チップを複数用いて形成される画像形成装置では、各発光体チップ間でも、スイッチ素子Ｔの初期のしきい電圧またはしきい電流のばらつきを防止することができ、発光体チップを用いて装置を構成するために、発光体チップをスイッチ素子のしきい電圧またはしきい電流のばらつきに応じて区分けする手間が防止され、また規格外として廃棄されてしまう発光体チップを減少させることができる。
図３６は、本発明の第９の実施の形態の発光装置１６０の基本的構成を示す一部の平面図である。なお、同図は、各発光素子Ｌの光の出射方向を紙面に垂直手前側として配置された発光装置１６０の平面を示し、発光信号伝送路１２、スタート信号伝送路１６、走査信号伝送路１５、発光素子Ｌのゲート１９、スイッチ素子Ｔのゲート２４、接続手段１４、発光素子遮光部２３および表面電極２５は図解を容易にするため、斜線を付して示されている。
本実施の形態の発光装置１６０は、前述の図３１に示す第８の実施の形態の発光装置１５０におけるばらつき抑制手段１４１の構成が異なるのみであり、その他の構成は、発光装置１５０と同様であるので同様の構成には、同様の参照符号を付してその説明を省略する場合がある。
ばらつき抑制手段１５１は、各スイッチ素子Ｔに設けられ、各スイッチ素子Ｔに流れる電流の一部を分岐することによって、各スイッチ素子Ｔ間のしきい電圧またはしきい電流のばらつきを抑制する。ばらつき抑制手段１５１は、各スイッチ素子Ｔの幅方向Ｙの、発光素子Ｌとは反対側の端部１４６に設けられる。
図３７は、図３６の切断面線Ａ１２−Ａ１２から見た発光装置１６０の基本的構成を示す一部の断面図である。図３８は、図３６の切断面線Ａ１３−Ａ１３から見た発光装置１６０の基本的構成を示す一部の断面図である。
ばらつき抑制手段１５１は、スイッチ素子Ｔに一体に形成される抵抗形成部１５２と、抵抗形成部１５２と基板３１とを接続する基板接続部１５３とを含む。
スイッチ素子Ｔの幅方向Ｙの他端部１４２には、抵抗形成部１５２が形成される。抵抗形成部１５２は、スイッチ素子Ｔの第１の一方導電型半導体層４２の幅方向Ｙの他端部４２Ａと、第１の他方導電型半導体層４３の幅方向Ｙの他端部４３Ｂと、第２の一方導電型半導体層４４の幅方向Ｙの他端部４４Ｂとに一体的に形成される。抵抗形成部１５２における第２の一方導電型半導体層４４の厚みは、第２の他方導電型半導体層４５が積層されている部分の厚みよりも薄く形成される。
抵抗形成部１５２は、スイッチ素子Ｔの第２の他方導電型半導体層４５の幅方向Ｙの他端部４５Ｂよりも、幅方向他方Ｙ２に突出する。抵抗形成部１５２の幅方向Ｙの他端部１５４の第２の一方導電型半導体層４４の厚み方向Ｚの一表面４４ａには、接続部電極１４８が形成される。
幅方向Ｙにおいて、抵抗形成部１５２のスイッチ素子Ｔ側の端部１５５および基板接続部１５３側の端部１５４を除く中間部は、抵抗形成部１５２のスイッチ素子Ｔ側の端部１５５および基板接続部１５３側の端部１５４よりも配列方向Ｘの長さが小さく選ばれる。幅方向Ｙにおいて、抵抗形成部１５２のスイッチ素子Ｔ側の端部１５５および基板接続部１５３側の端部１５４を除く中間部の、配列方向Ｘの長さＷ２３および幅方向Ｙの長さＷ２４によって、ばらつき抑制手段１４１における抵抗値が決定される。すなわち、ばらつき抑制手段１４１は、半導体抵抗素子を含んで実現される。前記長さＷ２３によって、電流の流路の断面積が決定され、前記長さＷ２４によって電流の流路長が決定される。この長さＷ２３および長さＷ２４を決定することによって、半導体抵抗素子の抵抗値が決定される。
抵抗形成部１５２および基板接続部１５３は、絶縁層１７によって覆われ、絶縁層１７のうち接続部電極１４８に積層される部分には、貫通孔１５５が形成される。基板接続部１５３は、絶縁層１７に積層され、前記貫通孔１５５にその一部が形成されて接続部電極１４８と接続され、また基板３１の一表面３１ａまで延びて、基板３１に接続される。基板接続部１４８と、第１の一方導電型半導体層３２および第１の他方導電型半導体層３３とは、絶縁層１７を介して電気的に絶縁される。
基板接続部１５３は、遮光層１８によって覆われる。これによって、基板接続部１５３が剥離してしまうことが防止される。基板接続部１５３は、発光信号伝送路１２および第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、同じ材料によって形成される。基板接続部１５３の抵抗値は、可及的に低く形成される。
抵抗形成部１５２は、スイッチ素子Ｔを形成するときに、フォトリソグラフィによって、スイッチ素子Ｔと同時に形成される。さらに基板接続部１５３は、第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、発光信号伝送路１２およびスタート信号伝送路１６を形成するときに、これら第１〜第３走査信号伝送路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、発光信号伝送路１２およびスタート信号伝送路１６の前駆体となる導体層をフォトリソグラフィによって、パターニングしエッチングして形成される。さらに接続部電極１５３は、表面電極２５の前駆体となる導体層をフォトリソグラフィによって、パターニングしエッチングして形成される。したがって、前述の実施の形態の発光装置１０と比べて製造工程数を増加させることなく、ばらつき抑制手段１５１を形成することができる。
本実施の形態では、抵抗形成部１５２と、抵抗形成部１５２と基板３１とを接続する基板接続部１５３とによって、ばらつき抑制手段１５１が形成される。ばらつき抑制手段１５１の抵抗値は、１００ｋΩ〜２００ｋΩに選ばれる。
以上のような発光装置１６０では、前述した第９の実施の形態の発光装置１５０と同様な効果を達成することができる。さらに、前記半導体抵抗素子を含んで抵抗を作製するので、走査信号伝送路１５、発光信号伝送路１２およびスタート信号伝送路１６と同じ材料によって形成される基板接続部１５３に、導電率の高い材料を用いても、厚み方向Ｚに延びる基板接続部１５３を、所定の抵抗値を得るために複雑な形状にする必要がなく、抵抗の作製が容易となる。
また本実施の形態では、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０にも、ばらつき抑制手段１５１が設けられる。
図３９は、図３６の切断面線Ａ１４−Ａ１４から見た発光装置１６０の基本的構成を示す一部の断面図である。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０に形成されるばらつき抑制手段１５１は、前述した図３３に示される走査スタート用スイッチ素子Ｔ０のばらつき抑制手段１４１を、前述したばらつき抑制手段１５１に代えた構成であるので、詳細な説明を省略する。
図４０は、本発明の第１０の形態の発光装置１７０の基本的構成を示す一部の平面図である。なお、同図は、各発光素子Ｌの光の出射方向を紙面に垂直手前側として配置された発光装置１７０の平面を示し、発光信号伝送路１２、スタート信号伝送路１６、走査信号伝送路１５、発光素子Ｌのゲート１９、スイッチ素子Ｔのゲート２４、接続手段１４、発光素子遮光部２３および表面電極２５は図解を容易にするため、斜線を付して示されている。
本実施の形態の発光装置１７０は、基本的に前述の図１に示す発光装置１０の構成にばらつき抑制手段１７１を付加した構成であって、その他の構成は発光装置１０と同様であるので、同様の構成には同様の参照符号を付して、重複する部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
ばらつき抑制手段１７１は、各スイッチ素子Ｔに設けられ、各スイッチ素子Ｔに流れる電流の一部を分岐することによって、各スイッチ素子Ｔ間のしきい電圧またはしきい電流のばらつきを抑制する。ばらつき抑制手段１７１は、各スイッチ素子Ｔの幅方向Ｙの、発光素子Ｌとは反対側の端部１４２に設けられる。
図４１は、図４０の切断面線Ａ１５−Ａ１５から見た発光装置１７０の基本的構成を示す一部の断面図である。本実施の形態において、各発光素子Ｌの第２の一方導電型半導体層３４は、複数の半導体層が積層されて構成され、第１半導体層１７２および第２半導体層１７３とが積層されて構成される。第１半導体層１７２は、第１の他方導電型半導体層３３の厚み方向Ｚの一表面３３ａに積層され、第１半導体層１７３は、第１半導体層１７２の厚み方向Ｚの一表面１７２ａに積層され、第２半導体層１７３の厚み方向Ｚの一表面１７３、言い換えれば第２の一方導電型半導体層３４の厚み方向Ｚの一表面３４ａに第２の他方導電型半導体層３５が積層される。第１および第２半導体層１７２，１７３は、ともに一方導電型の半導体材料によって形成される。
第１半導体層１７２は、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）およびガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの半導体材料によって形成される。第１半導体層１７２を形成する半導体材料には、第１の一方導電型半導体層３２を形成する半導体材料のエネルギーギャップと同じ、もしくは第１の一方導電型半導体層３２を形成する半導体材料のエネルギーギャップよりもエネルギーギャップが小さいものが選ばれる。また第１半導体層１７２のキャリア密度は、全層の中で最も小さく１×１０１６ｃｍ−３〜１×１０１７ｃｍ−３程度のものであることが望ましい。
第２半導体層１７３は、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）およびインジウムアルミニウムガリウムリン（ＩｎＡｌＧａＰ）などの半導体材料によって形成される。第２半導体層１７３を形成する半導体材料には、第１の一方導電型半導体層３２を形成する半導体材料のエネルギーギャップと同じ、もしくは第１の一方導電型半導体層３２を形成する半導体材料のエネルギーギャップよりもエネルギーギャップの小さいものが選ばれる。第２半導体層１７３のキャリア密度は、１×１０１７〜１×１０１８ｃｍ−３程度のものが望ましい。第２半導体層１７３を、特に、ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０＜ｙ≦0.5）から成る半導体によって形成すると、電子のキャリア密度を高めることができ、主たる発光層である第２半導体層１７３に、より多くの電子を注入することができるので、内部量子効率を高くすることができる。
このように第２の一方導電型半導体層３４を第１および第２半導体層１７２，１７３を積層して形成することによって、発光素子Ｌにおける発光強度を向上させることができる。これによって、より小さな電流で発光素子Ｌを発光させることができ、前述の実施の形態の発光装置１０よりも少ない消費電力で、発光装置１０の発光素子Ｌの発光強度と同じ発光強度を得ることができる。これによって、より小さな電流でスイッチ素子Ｔを発光させることができ、前述の実施の形態の発光装置１０よりも少ない消費電力で、スイッチ素子Ｔの発光状態を転送することができる。
図４２は、図４０の切断面線Ａ１６−Ａ１６から見た発光装置１７０の基本的構成を示す一部の断面図である。本実施の形態において、各スイッチ素子Ｔの第２の一方導電型半導体層４４は、複数の半導体層が積層されて構成され、第１半導体層１８２および第２半導体層１８３とが積層されて構成される。第１半導体層１８２は、第１の他方導電型半導体層４３の厚み方向Ｚの一表面４３ａに積層され、第２半導体層１８３は、第１半導体層１８２の厚み方向Ｚの一表面１８２ａに積層され、第２半導体層１８３の厚み方向Ｚの一表面１８３、言い換えれば第２の他方導電型半導体層４４の厚み方向Ｚの一表面４４ａに第２の他方導電型半導体層４５が積層される。第１および第２半導体層１８２，１８３は、ともに一方導電型の半導体材料によって形成される。
スイッチ素子Ｔの第１半導体層１８２と、発光素子Ｌの第１半導体層１７２とは、同じ半導体材料によって形成される。またスイッチ素子Ｔの第２半導体層１８３と、発光素子Ｌの第２半導体層１７３とは、同じ半導体材料によって形成される。
図４３は、図４０の切断面線Ａ１７−Ａ１７から見た発光装置１７０の基本的構成を示す一部の断面図である。本実施の形態では、発光素子Ｌの第１の一方導電型半導体層３２、第１の他方導電型半導体層３３および第１半導体層１７２のスイッチ素子Ｔ寄りの端部は、スイッチ素子Ｔに向かって突出し、発光素子接続部５１を構成する。またスイッチ素子Ｔの、第１の一方導電型半導体層４２、第１の他方導電型半導体層４３および第１半導体層１８２の発光素子Ｌ寄りの端部は、発光素子Ｌに向かって突出し、スイッチ素子接続部５２を構成する。
発光素子Ｌの第１半導体層１７２の厚み方向Ｚの一表面１７２ａと、スイッチ素子Ｔの第１半導体層１８２の一表面１８２ａとがそれぞれ接続手段１４に接続される。 ばらつき抑制手段１７１は、ツェナダイオードによって形成される。スイッチ素子Ｔの幅方向Ｙの他端部１４２には、ばらつき抑制手段形成部１８４が設けられる。ばらつき抑制手段形成部１８４は、スイッチ素子Ｔの第１の一方導電型半導体層４２の幅方向Ｙの他端部４２Ｂと、第１の他方導電型半導体層４３の幅方向Ｙの他端部４３Ｂと、第１半導体層１８２の幅方向Ｙの他端部１８２Ｂとの、第２半導体層１８３とオーミックコンタクト層３７とよりも、幅方向他方Ｙ２へ突出した部分である。ばらつき抑制手段形成部１８４は幅方向Ｙに、第２半導体層１８３と、第２の他方導電型半導体層４５と、オーミックコンタクト層３７との端部から距離Ｗ２５突出する。前記距離Ｗ２５は、得るべき降伏電圧を有するツェナダイオードを形成することができるように選ばれる。
ばらつき抑制手段形成部１８４には、他方導電型半導体部１８５が形成される。他方導電型半導体部１８５は、ばらつき抑制手段形成部１８４の厚み方向Ｚの一表面１８４ａ、いいかえれば第１半導体層１８２の厚み方向Ｚの一表面１８２ａから、第１の他方導電型半導体層４３が形成される領域にわたって形成される。つまり他方導電型半導体部１８５は、第１半導体層１８２および第１の他方導電型半導体層４３に接触する。また他方導電型半導体部１８５は、ばらつき抑制手段形成部１８４の配列方向Ｘの両端部間にわたって形成される。本実施の形態では、他方導電型は、Ｐ型である。
他方導電型半導体部１８５は、スイッチ素子Ｔを構成する各半導体層を直方体状に積層した後、第１半導体層１８２に積層される第２半導体層１８３、第２の他方導電型半導体層４５およびオーミックコンタクト層４７を形成するための半導体層の一部を除去してメサ形状に形成した後、第１半導体層１８２を露出させ、露出した第１半導体層１８２の一表面１８２ａから第１の他方導電型半導体層４３に向かって、たとえば他方導電型の不純物である亜鉛（Ｚｎ）などのドーパントを熱拡散法などによって拡散させて形成される。
他方導電型半導体部１８５と、第１半導体層１８２とによってばらつき抑制手段１７１であるツェナダイオードが形成される。このツェナダイオードは、第１の他方導電型半導体層４３と第２の一方導電型半導体層４４との間に並列かつ逆バイアスとなるように設けられている。このツェナダイオードの降伏電圧ＶBは、発光サイリスタであるスイッチ素子Ｔのしきい電圧値ＶB0よりも小さくなるように選ばれる。これによって、スイッチ素子Ｔの初期のしきい電圧値ＶB0は、ツェナダイオードの降伏電圧ＶBと等しくなる。
図４４は、図４０の切断面線Ａ１８−Ａ１８から見た発光装置１７０の基本的構成を示す一部の断面図である。本実施の形態の走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の第２の一方導電型半導体層６４は、複数の半導体層が積層されて構成され、第１半導体層１９２および第２半導体層１９３とが積層されて構成される。第１半導体層１９２は、第１の他方導電型半導体層６３の厚み方向Ｚの一表面６３ａに積層され、第２半導体層１９３は、第１半導体層１９２の厚み方向Ｚの一表面１９２ａに積層され、第２半導体層１９３の厚み方向Ｚの一表面１９３、言い換えれば第２の他方導電型半導体層６４の厚み方向Ｚの一表面６４ａに第２の他方導電型半導体層６５が積層される。第１および第２半導体層１９２，１９３は、ともに一方導電型の半導体材料によって形成される。
走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の第１半導体層１９２と、スイッチ素子Ｔの第１半導体層１８２とは、同じ半導体材料によって形成され、同じ厚みに形成される。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の第２半導体層１９３と、スイッチ素子Ｔの第２半導体層１８３とは、同じ半導体材料によって形成され、同じ厚みに形成される。
また走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の、第１の一方導電型半導体層６２と、第１の他方導電型半導体層６３と、第１半導体層１９２との発光素子Ｌ寄りの端部は、第２半導体層１９３と、オーミックコンタクト層６７との発光素子Ｌ寄りの端部よりも、スイッチ素子アレイ１３側に向かって突出し、走査スタート用スイッチ素子接続部６８を構成する。第２半導体層１９２の厚み方向Ｚの一表面１９２ａに、スタート信号伝送路１６が接続される。
図４５は、各スイッチ素子Ｔの順方向電圧−電流特性と、ばらつき抑制手段１７１によって抑制されるスイッチ素子Ｔのしきい電圧のばらつきを示す図である。なお、同図では、横軸をアノード電圧とし、縦軸をアノード電流として示されている。
各スイッチ素子Ｔは、可及的に特性が等しくなるように形成されるが、各スイッチ素子Ｔの各半導体層をエピタキシャル成長させて形成するときの層厚およびキャリア濃度などに、ばらつきが生じてしまう。このため、各スイッチ素子Ｔの、初期のしきい電圧ＶＢＯ（ブレークオーバ電圧）は、図４５の符号Ｐ６で示す範囲で、ばらついてしまう。初期のしきい電圧ＶＢＯとは、各スイッチ素子Ｔからの発光を受光していない、またはゲートにトリガ信号を与えていない状態におけるしきい電圧である。各スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子のうち、最も低いしきい電圧をＶＢＯ（min）とし、最も高いしきい電圧をＶＢＯ（max）とすると、ＶＢＯ（max）からＶＢＯ（min）を減算した値は、５Ｖ程度となる。
前記ばらつき抑制手段１７１を設けることによって、各スイッチ素子Ｔの初期のしきい電圧を、前記しきい電圧をＶＢＯ（Low）よりも低い電圧となる。ばらつき抑制手段１４１によって、スイッチサイリスタの初期のしきい電圧を、他方導電型半導体部１８５と、第１半導体層１８２とによってツェナダイオードの降伏電圧ＶBとすることができる。
前記ツェナダイオードは、不純物の熱拡散法などによって形成されるので、スイッチ素子Ｔを構成する半導体エピタキシャル層のキャリア濃度ムラによる影響を受けにくい。したがって、各スイッチ素子Ｔのしきい電圧を、ツェナダイオードの降伏電圧ＶBに揃えることができる。
図４６は、図４２に示される発光装置１７０の基本的構成を示す一部の等価回路を示す回路図である。図４６の等価回路図に示されるように、スイッチ素子Ｔの第１の他方導電型半導体層４３と第２の一方導電型半導体層４４との間に並列かつ逆バイアスになるように、ばらつき抑制手段１７１であるツェナダイオードＺＤが接続されている。
本発明によれば、各スイッチ素子Ｔに、このスイッチ素子Ｔ自体のしきい電圧よりも低い降伏電圧特性を有するツェナダイオードを設けることによって、受光していない初期状態において、基板３１側または第２の他方導電型半導体層４５側からスイッチ素子Ｔに流入する電流の一部は、ツェナダイオードを通って流れ、スイッチ素子Ｔのしきい電圧を、ツェナダイオードの降伏電圧と等しくすることができる。
またツェナダイオードを、第２の一方導電型半導体層４４から第１の他方導電型半導体層４３に向かって不純物を拡散させることによって形成するので、半導体の製造プロセスによって容易に形成することができる。熱拡散法などによってツェナダイオードを形成するので、各半導体層のキャリア濃度のムラによる影響を受けにくく、各ツェナダイオードの逆降伏電圧特性のばらつきを可及的に抑制することができる。またツェナダイオードをスイッチ素子Ｔに一体的に形成することができ、ツェナダイオードとスイッチ素子Ｔとを接続するための配線が不要であり、装置が大型化してしまうことがない。
図４７は、本発明の第１１の実施の形態の発光装置１９０の基本的構成を示す一部の平面図である。なお、同図は、各発光素子Ｌの光の出射方向を紙面に垂直手前側として配置された発光装置１９０の平面を示し、発光信号伝送路１２、スタート信号伝送路１６、走査信号伝送路１５、発光素子Ｌのゲート１９、スイッチ素子Ｔのゲート２４、接続手段１４、発光素子遮光部２３および表面電極２５は図解を容易にするため、斜線を付して示されている。
図４８は、図４７の切断面線Ａ１９−Ａ１９から見た発光装置１９０の基本的構成を示す一部の断面図である。
本実施の形態の発光装置１９０は、前述の図４０に示される第１０の実施の形態の発光装置１８０の構成に付加して、スイッチ素子アレイ１３の幅方向Ｙの一方に、前述の図２４に示される第６の実施の形態の発光装置１３０の反射手段１３１を設けた構成であるので、同様の構成には、同様の参照符号を付してその説明を省略する。
反射手段１３１は、スイッチ素子アレイ１３の配列方向Ｘに沿って、スイッチ素子アレイ１３の幅方向Ｙで、発光素子アレイ１１とは、反対側の領域に形成される。反射手段１３１は、スイッチ素子アレイ１３の幅方向他方Ｙ２に離間して配置される。反射手段１３１と各スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０との間には、絶縁層１７が設けられる。反射手段１３１によって、各スイッチ素子Ｔが発する光を反射して、隣接するスイッチ素子Ｔに導くことができる。反射手段１３１は、スイッチ素子アレイＴの配列方向の一端部と他端部との間にわたって形成され、また走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の幅方向他方Ｙ２にも形成される。
発光装置１９０は、反射手段１３１によって、各スイッチ素子Ｔからの光りを、隣接するスイッチ素子Ｔに導くことができ、第１０の実施の形態の発光装置１８０における効果に加えて、第６の実施の形態の発光装置１３０における効果を達成することができる。
図４９は、本発明の第１２の実施の形態の発光装置２００の基本的構成を示す一部の等価回路を示す回路図である。本実施の形態の発光装置２００は、前述の図４３に示す実施の形態の発光装置１７０において、ばらつき抑制手段１７１の構成が異なるのみであって、その他の構成は、同様であるのでその説明を省略する。
本実施の形態の発光装置２００は、ばらつき抑制手段２０１を有する。ばらつき抑制手段２０１は、スイッチ素子Ｔの第１の他方導電型半導体層４３と、走査信号伝送路１５との間に並列かつ逆バイアスとなるように設けられ、スイッチ素子Ｔのしきい電圧よりも低い降伏電圧特性を有するツェナダイオードＺＤによって形成される。
スイッチ素子Ｔ自体のしきい電圧よりも低い降伏電圧特性を有するツェナダイオードＺＳが形成されることによって、受光していない初期状態において、走査信号伝送路１５側からスイッチ素子Ｔに流入する電流の一部は、第１の他方導電型半導体層３３と走査信号伝送路１５との間で、ばらつき抑制手段２０１であるツェナダイオードＺＤを通って流れるので、スイッチ素子Ｔのしきい電圧を、ツェナダイオードＺＤの降伏電圧と等しくすることができる。これによってたとえば半導体エピタキシャル成長によって形成される第１の一方導電型半導体層４２、第１の他方導電型半導体層４３、第２の一方導電型半導体層４４および第２の他方導電型半導体層４５の膜厚およびキャリア濃度に基づいて発生するスイッチ素子Ｔ自体のしきい電圧またはしきい電流のばらつきを、抑制することができる。したがって、前述の実施の形態の発光装置１７０と同様の効果を達成することができる。
図５０は、本発明の第１３の実施の形態の発光装置２１０の基本的構成を示す一部の等価回路を示す回路図である。本実施の形態の発光装置２１０と、前述の図１に示す第１の実施の形態の発光装置１０の構成とは、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の構成のみが異なり、その他の構成は同様であるので、同様の構成には、同様の参照符号を付してその説明を省略する場合がある。
本実施の形態の走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の表面電極２５は、走査信号伝送路１５には接続されず、スタート信号伝送路１６に接続される。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０のゲート２６は、基板３１に電気的に接続されて、接地される。
スタート信号伝送路１６は、電流制限用の抵抗素子Ｒφを介して、駆動手段７３に接続される。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、駆動手段７３から与えられるスタート信号φがハイレベルのとき、発光し、ローレベルのとき消灯する。したがって、駆動手段７３は、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０を発光させるときだけ、つまり図８に示される波形図においては、駆動手段７３は、時刻ｔ１で、スタート信号伝送路１６に与えるスタート信号φＳを、ハイレベルにして、時刻ｔ３で、スタート信号φＳをローレベルにする。
本実施の形態の発光装置２１０では、スタート信号φＳをローレベルにしておけば、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は発光しないので、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０が発光しない間は、駆動手段７３がスタート信号φをローレベルにしておくことによって、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０にわずかであっても電流が流れてしまうことがなく、消費電力を低減することができる。本実施の形態の発光装置２１０は、前述の図１に示す実施の形態の発光装置１０と同様な効果を得ることができる。
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置において、前述した第８の実施の形態の発光装置１５０において、ばらつき抑制手段１４１を、第２の一方導電型半導体層４４と、第１の一方導電型半導体層４２とを接続する抵抗素子によって実現してもよく、第２の一方導電型半導体層４４と、第１の他方導電型半導体層４３とを接続する抵抗素子によって実現してもよい。このような構成であっても、発光装置１５０と同様の効果を達成することができる。
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置において、前述した第１０の実施の形態の発光装置１７０において、ばらつき抑制手段１７１であるツェナダイオードを、第１の一方導電型半導体層４２と第２の一方導電型半導体層４４との間に並列かつ逆バイアスとなるように設けてもよく、基板３１と第２の一方導電型半導体層５４との間に並列かつ逆バイアスとなるように設けてもよい。このような構成であっても、発光装置１７０と同様な効果を達成することができる。
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、前述した各実施の形態の発光装置において、発光信号伝送路１２と発光素子遮光部２３とを一体に形成してもよい。この場合、発光素子遮光部２３と、基板３１とが接触しないように、発光素子遮光部２３が形成される溝部２３の底部を絶縁層１７の一部によって形成することによって、発光信号伝送路１２と基板３１との短絡を防止する。発光素子遮光部２３は、厚み方向Ｚにおいて、オーミックコンタクト層３７から第２の一方導電型半導体層３４と、第２の他方導電型半導体層３５とによって形成される発光部よりも基板３１側まで延びるように形成されれば、同様の効果を達成することができる。
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、前述した各実施の形態の発光装置において、基板３１と発光素子Ｌの第１の一方導電型半導体層３２との間、基板３１とスイッチ素子Ｔの第１の一方導電型半導体層４２との間、基板３１と走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の第１の一方導電型半導体層６２との間に、第１の一方導電型半導体から成るバッファ層を設ける構成としてもよい。このような構成とすることによって、基板３１上により結晶性の向上された半導体層を形成することができ、発光素子Ｌおよびスイッチ素子Ｔならびに走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の特性をより均一にすることができる。
このバッファ層、もしくは第１の一方導電型半導体層４２のシート抵抗を、第２の一方導電型半導体層４４よりも小さくすることによって、スイッチ素子Ｔの基板３１と垂直方向に流れる電流を走査信号伝送路１５の接続された表面電極２５が存在する領域に集中することができるため、発光効率を高められる。
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、前述した実施の形態の発光装置において、基板３１として、絶縁性を有する基板または半絶縁性を有する基板を用いてもよい。前記基板は、たとえば半絶縁性のガリウム砒素（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、サファイアなどによって形成される。このような基板を用いる場合には、前述した裏面電極３６を基板３１の厚み方向Ｚの他表面３１ｂに形成しないで、発光素子Ｌの第１の一方導電型半導体層３２、スイッチ素子Ｔの第１の一方導電型半導体層４２、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の第１の一方導電型半導体層６２に、カソード電極を形成する。このような構成であっても、同様な効果を達成することができる。
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、前述した各実施の形態の発光装置において、発光素子Ｌのオーミックコンタクト層３７に積層して、発光信号伝送路１２とともにアノード端子として機能する金属層を形成してもよい。このような構成とすると、発光素子Ｌの各半導体層への電界を均一化することができ、発光素子Ｌから放射される光の発光強度を増加させることができる。
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、前述した各実施の形態の発光装置において、遮光層１８を、スイッチ素子Ｔが発する波長の光の反射率が高く、絶縁層１７よりも屈折率の低い材料によって形成してもよい。たとえば絶縁層１７は、ポリイミドによって形成される。遮光層１８によって、光が吸収されるのではなく、光が反射されるので、スイッチ素子Ｔからの光が、スイッチ素子Ｔから厚み方向一方Ｚ１に出射される光に干渉してしまうことを防止するだけでなく、隣接するスイッチ素子Ｔに入射される光量がより多くなるので、スイッチ素子Ｔの受光効率を高めることができる。
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、前述した各実施の形態の発光装置において、一方導電型をＰ型とし、他方導電型をＮ型としてもよい。一方導電型をＰ型とし他方導電型をＮ型としても、バイアス電圧の極性を、一方導電型をＮ型とし他方導電型とＰ型としたときとは反対とすることによって、前述の各実施の形態の発光装置と同様の効果を得ることができる。
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、前述した各実施の形態の発光装置において、前記駆動手段７３が出力する発光信号φＥのハイレベルの電圧または電流は、発光信号伝送路１２に接続されるスイッチ素子Ｔによってトリガ信号が与えられた発光素子Ｌを除く他の発光素子Ｌのしきい電圧またはしきい電流うちの最低値よりも、高い電圧または高い電流に選ばれてもよい。発光信号伝送路１２は、抵抗素子Ｒφを介して接続手段１４に接続されており、トリガ信号が与えられることによってしきい電圧またはしきい電流が低下した発光素子Ｌが接続される発光信号伝送路１２に、この発光信号伝送路１２に接続される他の発光素子Ｌのしきい電圧またはしきい電流の最低値よりも高い電圧または電流の発光信号φＥを与えると、発光信号φＥは、抵抗素子Ｒφを介して、発光信号伝送路１２に与えられ、発光素子Ｌには、抵抗素子Ｒφによって分圧された電圧が与えられる。各発光素子Ｌには、抵抗素子Ｒφによって分圧された電圧が徐々に印加されることとなり、発光信号伝送路１２に接続される複数の発光素子Ｌのうち、トリガ信号が与えられた発光素子Ｌに与えられる電圧または電流が、最も早くこの発光素子Ｌのしきい電圧またはしきい電流よりも大きくなる。これによって、しきい電圧またはしきい電流が最も低い発光素子Ｌのみが発光し、他の発光素子Ｌは、発光しない。このため駆動手段７３による発光信号φＥの制御が容易となる。
本発明のさらに他の実施の形態では、前述した各実施の形態の発光装置において、前記駆動手段７３が出力する走査信号φのハイレベルは、隣接するスイッチ素子Ｔからの光を受光することによってしきい電圧またはしきい電流が低下したスイッチ素子Ｔが接続される走査信号伝送路１５に接続される他のスイッチ素子Ｔのしきい電圧またはしきい電流の平均値よりも高い電圧または電流に選ばれる。隣接するスイッチ素子Ｔからの光を受光することによってしきい電圧またはしきい電流が低下したスイッチ素子Ｔが接続される前記走査信号伝送路１５に、この走査信号伝送路１５に接続される他のスイッチ素子Ｔのしきい電圧またはしきい電流の平均値よりも高い電圧または電流の走査信号φを与えると、走査信号φは抵抗素子Ｒφを介して、走査信号伝送路１５に与えられ、スイッチ素子Ｔには、抵抗素子Ｒφによって分圧された電圧が与えられる。各スイッチ素子Ｔには、抵抗素子Ｒφによって分圧された電圧が徐々に印加されることとなり、同じ走査信号伝送路１５に接続される複数のスイッチ素子Ｔのうち、隣接しているスイッチ素子Ｔからの光を受光したスイッチ素子Ｔに与えられる電圧または電流が、最も早くこのスイッチ素子Ｔのしきい電圧またはしきい電流よりも大きくなる。これによって、しきい電圧またはしきい電流が最も低いスイッチ素子Ｔのみが発光し、他のスイッチ素子Ｔは、発光しない。
駆動手段７３が出力する走査信号φのハイレベルを前述のように前記平均値よりも高い電圧または電流にするので、しきい電圧またはしきい電流が低下したスイッチ素子Ｔに、より高電圧または高電流を与えて、オン状態に移行させることができ、光走査の速度を向上させることができる。
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、前記各実施の形態の発光装置において、前記駆動手段７３が出力する走査信号φのハイレベルは、走査信号伝送路１５に接続される全てのスイッチ素子Ｌのしきい電圧またはしきい電流よりも高く選ばれてもよい。このような構成であっても、同様の効果を達成することができ、さらに駆動手段７３によって走査信号φのハイレベルの電圧または電流を、スイッチ素子Ｔの変動するしきい電圧またはしきい電流に関係なく決定することができるので、駆動手段７３の設計が容易となる。
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、前記各実施の形態の発光装置において、駆動手段７３を発光体チップ７５，１０１が実装される回路基板に設けるのではなく、画像形成装置本体の制御手段９６が設けられる回路基板などに設ける構成としてもよい。駆動手段７３を発光体チップ７５，１０１が設けられる回路基板とは異なる場所に設けることによって、発光体チップ７５，１０１が設けられる回路基板をより小型化することができ、感光体ドラム９０の周囲において配置しやすくなる。
本発明の各実施の形態の発光装置では、発光素子Ｌｉと、スイッチ素子Ｔｊとの数を等しく構成しているが、本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、スイッチ素子Ｔに複数の発光素子Ｌを対応させてもよい。すなわち、１つのスイッチ素子Ｔのゲート２４と、複数の発光素子Ｌのゲート１９を接続してもよい。このような構成とすることによって、複数の発光素子Ｌを同時に発光させることができる。
本発明のさらに他の実施の形態では、前述の各実施の形態の発光装置において、各半導体層は、それぞれが多層に形成されてもよい。たとえば、第１の一方導電型半導体層は、一方導電型の半導体層が、複数積層されて構成されてもよく、第１の他方導電型半導体層は、他方導電型の半導体層が、複数積層されて構成されてもよく、第２の一方導電型半導体層は、一方導電型の半導体層が、複数積層されて構成されてもよく、第２の他方導電型半導体層は、他方導電型の半導体層が、複数積層されて構成されてもよい。
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、前述した各実施の形態の発光装置の構成を組合せて構成されてもよい。たとえば第３〜第１２の実施の形態の発光装置の駆動手段は、第２の実施の形態の発光装置における駆動手段であってもよく、第５〜第１２の各実施の形態の発光装置は、第４の実施の形態の発光装置における発光体チップのような構成を有していてもよい。
なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
１０，１００，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１９０，２００，２１０ 発光装置
１１ 発光素子アレイ
１２ 発光信号伝送路
１３ スイッチ素子アレイ
１４ 接続手段
１５ 走査信号伝送路
Ｔ０ 走査スタート用スイッチ素子
１６ スタート信号伝送路
１７ 絶縁層
１８ 遮光層
Ｌ 発光素子
Ｔ スイッチ素子
１１ 発光素子アレイ
１２ 発光信号伝送路
１３ スイッチ素子アレイ
１４ 接続手段
１５ 走査信号伝送路
Ｔ０ 走査スタート用スイッチ素子
１６ スタート信号伝送路
１７ 絶縁層
１８ 遮光層
Ｌ 発光素子
Ｔ スイッチ素子
Claims (13)
- 予め定める部位にトリガ信号を与えることによって発光信号の電圧または電流よりもしきい電圧またはしきい電流が低下し、かつ前記発光信号が与えられたとき発光する発光素子を複数有し、複数の前記発光素子が相互に間隔をあけて配列された発光素子アレイと、
各発光素子に接続され、前記発光信号を伝送する発光信号伝送路と、
受光によって予め定める部位にトリガ信号を発生して、走査信号の電圧または電流よりもしきい電圧またはしきい電流が低下し、かつ前記走査信号が与えられたとき発光するスイッチ素子を複数有し、各スイッチ素子が隣接するスイッチ素子からの光を受光するように相互に間隔をあけて配列されたスイッチ素子アレイと、
各発光素子の前記予め定める部位と、各発光素子に対応する各スイッチ素子の前記予め定める部位とを接続する接続手段と、
各スイッチ素子に接続され、配列方向に隣接するスイッチ素子毎に、異なるタイミングで与えられる前記走査信号を伝送する複数の走査信号伝送路とを含むことを特徴とする発光装置。 - 前記スイッチ素子は、第１スイッチ素子と、前記複数のスイッチ素子の配列方向の一方側で前記第１スイッチ素子に隣接する第２スイッチ素子と、前記配列方向の他方側で前記第１スイッチ素子に隣接する第３スイッチ素子とを含み、
前記第１、第２および第３スイッチ素子は、それぞれ異なる前記走査信号伝送路に接続されることを特徴とする請求項１記載の発光装置。 - 前記走査信号伝送路に接続され、予め定める部位にトリガ信号を与えることによって発光信号の電圧または電流よりもしきい電圧またはしきい電流が低下した状態で、前記走査信号が与えられたとき発光し、前記配列方向の端部に配置されるスイッチ素子に光を照射するように配置される走査スタート用スイッチ素子を含むことを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。
- 前記走査スタート用スイッチ素子は、ＰＮＰＮ構造を有する発光サイリスタであることを特徴とする請求項３記載の発光装置。
- 前記スイッチ素子および前記発光素子は、ＰＮＰＮ構造を有する発光サイリスタであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光装置。
- 前記スイッチ素子および前記発光素子は、同一の基板上に集積されて構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光装置。
- 前記スイッチ素子、前記発光素子および前記走査スタート用スイッチ素子は、同一の基板上に集積されて構成されることを特徴とする請求項３または５記載の発光装置。
- 発光状態のスイッチ素子が接続された走査信号伝送路への電圧または電流の供給を停止した後、予め定める時間をあけて前記発光状態にあったスイッチ素子の配列方向に隣接するスイッチ素子が接続された前記走査信号伝送路への電圧または電流の供給を開始する走査駆動手段を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の発光装置。
- 前記予め定める時間は、発光状態のスイッチ素子が接続された走査信号伝送路への電圧または電流の供給を停止した時刻から、前記発光状態にあったスイッチ素子に隣接するスイッチ素子の、光を受光することによって低下したしきい電圧またはしきい電流が、前記走査信号の電圧または電流と等しくなる時刻に達するまでの時間よりも短く選ばれることを特徴とする請求項８記載の発光装置。
- 前記発光素子が発する光に、前記スイッチ素子が発する光が干渉しないように、前記スイッチ素子が発する光を遮光する遮光手段を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の発光装置。
- 各スイッチ素子が発する光を反射して、隣接するスイッチ素子に導く反射手段を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の発光装置。
- 電気絶縁性を有し、前記各スイッチ素子と前記各走査信号伝送路との間に設けられる絶縁層を含み、
前記反射手段は、前記各走査信号伝送路および前記絶縁層の少なくともいずれか１つによって形成されることを特徴とする請求項１１記載の発光装置。 - 請求項１〜１２のいずれか１つに記載の発光装置と、
画像情報に基づいて前記発光装置を駆動する駆動手段と、
感光体ドラムに前記発光装置の発光素子からの光を集光する集光手段と、
前記発光装置からの光が前記集光手段によって前記感光体ドラムに集光されて露光された感光体ドラムに現像剤を供給する現像剤供給手段と、
感光体ドラムに現像剤によって形成された画像を記録シートに転写する転写手段と、
記録シートに転写された現像剤を定着させる定着手段とを含むことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005105356A JP2006286982A (ja) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | 発光装置および画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2005105356A JP2006286982A (ja) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | 発光装置および画像形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006286982A true JP2006286982A (ja) | 2006-10-19 |
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ID=37408539
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005105356A Pending JP2006286982A (ja) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | 発光装置および画像形成装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2006286982A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011093319A (ja) * | 2010-12-06 | 2011-05-12 | Oki Data Corp | 光プリントヘッドおよび画像形成装置 |
| JP2012040698A (ja) * | 2010-08-13 | 2012-03-01 | Fuji Xerox Co Ltd | 発光素子アレイチップ、発光素子ヘッドおよび画像形成装置 |
| CN110265312A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-09-20 | 苏州日月新半导体有限公司 | 引线键合设备及操作方法 |
-
2005
- 2005-03-31 JP JP2005105356A patent/JP2006286982A/ja active Pending
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