JP2007152572A - 光走査装置および発光装置ならびに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 走査信号伝送路の本数を減らして、走査信号を与えるための駆動回路を簡略化することができる光走査装置を提供する。
【解決手段】 各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓには、各発光部Ｔｓの極性が配列方向Ｘに交互に反転するように、走査信号伝送路１５が接続される。また各スイッチ素子Ｔのうち、配列方向Ｘに１つおきに配置される各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓには、１つおきの各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓに一定レベルの電圧Ｖｃｃを印加するための定電圧供給路３０２が接続される。走査信号伝送路１５は、各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓに同じタイミングで走査信号φ１を与える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とを順次積層してなり、半導体層の内部での発光が外部に取り出されるとともに、その発光状態を外部から電気的にあるいは光を照射することによって制御可能な発光サイリスタを具備した、光励起による転送スイッチ素子を集積した光走査装置および発光装置に関し、さらにこの発光装置を用いた画像形成装置に関するものである。

画像形成装置のうち電子写真プリンタの露光装置の一つである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、ｐｎｐｎ構造を持つ負性抵抗素子である発光サイリスタを発光素子に使用し、これを発光素子列として配置して発光状態の転送が実現できる発光装置とするものが提案されており、これを光プリンタヘッドに用いることで、実装上簡便となること、発光素子アレイをコンパクトに作製できること等が示されている（たとえば、特許文献１，２を参照。）。

図１０に、このような発光状態の転送機能（自己走査機能）を有する従来の第１の発光装置の基本構造の概略回路構成を示す等価回路図ならびに各走査信号伝送路および発光強度の波形を示す線図を示す。また図１１にその概念図を示す。発光サイリスタＴ０〜Ｔｎは略直線状に配列され、各発光サイリスタの発光が順次隣接する発光サイリスタに入射するように構成されている。発光サイリスタＴ０〜Ｔｎはそれぞれ光照射を受けることによってそのしきい電圧もしくはしきい電流が低下する特性を持つため、発光している発光サイリスタに隣接している発光サイリスタのしきい電圧もしくはしきい電流が下がることとなる。また、各発光サイリスタのアノード端子に対して３本の走査信号伝送路φ１，φ２，φ３がそれぞれ発光サイリスタ２個おきに繰返し接続されており、各走査信号伝送路φ１，φ２，φ３にはそれぞれ電流源Ｉ_１，Ｉ_２，Ｉ_３が接続されており、その電流量を発光信号φＥが制御するように構成されている（たとえば、特許文献２、特許文献３を参照。）。

図１０を用いて、従来の第１の発光装置における発光状態の転送機能の動作について説明する。まず、スタート信号伝送路φＳがローレベルからハイレベルに変化し、これによって、最初の発光サイリスタＴ０がオフ状態からオン状態へ変化して発光する。発光サイリスタＴ０からの発光は隣接する発光サイリスタＴ１に入射し、光励起によりその発光のしきい電圧を下げる。このとき、発光サイリスタＴ２以降は発光サイリスタＴ１よりも発光サイリスタＴ０から離れているため、それらへの入射光は弱く、発光のしきい電圧の低下は小さい。すなわち、発光サイリスタＴ０からの距離が大きいほど入射光は弱まり、その発光サイリスタにおけるしきい電圧の変化も小さくなる。この状態で、次に走査信号伝送路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の発光のしきい電圧が発光サイリスタＴ０からの光照射により低下しているため、走査信号伝送路φ１のハイレベルをそのしきい電圧に合わせたレベルとすることにより、発光サイリスタＴ１がオフ状態からオン状態へ変化して発光する。このとき、同じ走査信号伝送路φ１が接続されている発光サイリスタＴ４は、発光サイリスタＴ０から十分離れているためその発光のしきい電圧の低下はほとんどないので、発光サイリスタＴ１を発光させるレベルの走査信号伝送路φ１のハイレベルでは発光せず、よって発光サイリスタＴ１のみがオン状態となって発光する。次に、スタートパルスφＳをローレベルとすることで、発光サイリスタＴ０はオン状態からオフ状態へ変化して発光が終了する。これによりオン状態がＴ０からＴ１へ転送される。

以下同様に、各走査信号伝送路φ１〜φ３の波形を図１０に示す線図のように変化させることにより、次に発光サイリスタＴ１から発光サイリスタＴ２へ、その次に発光サイリスタＴ２から発光サイリスタＴ３へと時間とともにオン状態（発光状態）が転送される。

たとえば、走査信号伝送路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からの発光は隣接する発光サイリスタＴ２，Ｔ４に最も強く入射してこれらの発光のしきい電圧を低下させる。このとき、発光サイリスタＴ１，Ｔ５はそれぞれ発光サイリスタＴ２，Ｔ４に比べて発光サイリスタＴ３から遠方にあるためこれらに発光サイリスタＴ３から入射する光は弱く、これらの発光のしきい電圧はあまり低下しない。この状態で走査信号伝送路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Ｔ４のしきい電圧Ｖ_ＴＨ（Ｔ４）は発光サイリスタＴ１のしきい電圧Ｖ_ＴＨ（Ｔ１）に比べてより低下しているため、走査信号伝送路φ１のハイレベル電圧Ｖ_ＨをＶ_ＴＨ（Ｔ４）＜Ｖ_Ｈ＜Ｖ_ＴＨ（Ｔ１）と設定することで発光サイリスタＴ４のみがオン状態となって発光し、発光サイリスタＴ１はオフ状態のままとなる。そして次に走査信号伝送路φ３をハイレベルからローレベルにすることで発光サイリスタＴ３はオフ状態になり、オン状態（発光状態）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。

このように走査信号伝送路φ１，φ２，φ３のクロックパルス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で、発光サイリスタＴ０〜Ｔｎのオン状態（発光状態）は順次転送されていく。

また、図１０の線図に示すように、発光サイリスタＴ３のみを強く発光させる場合には、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信号φＥをハイレベルにする。これにより、その時のオン状態の発光素子である発光サイリスタＴ３のみが印加される電流量が増加し、発光強度（Ｌ（Ｔ３））も大きくなる。

従来の第１の発光装置は、この発光サイリスタＴ３の発光を外部へ照射する光として利用するものである。

なお、この従来の第１の発光装置においては走査信号伝送路を３本以上必要とするが、図１１に示すように隣接する発光サイリスタがどちらも光励起状態であり、かつ両者に差がほとんど無いため、走査信号伝送路が２本の場合では転送方向の指定ができないためである。

しかしながら、この従来の第１の発光装置では、図１０に示す発光強度Ｌ（Ｔ０）〜Ｌ（Ｔ５）の線図からも分かるように、光プリンタヘッド等に適用する場合には、外部へ照射させる光を発光させる時以外でもスイッチング信号を転送するためのオン状態（発光状態）にある各発光サイリスタからある程度の発光（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り各発光サイリスタから弱い発光が生じるためであるが、この従来の第１の発光装置を画像形成装置の光プリンタヘッド等に適用する場合は、このバイアス光も感光体に照射されてしまって本来の画像記録のための照射光に対してノイズとして作用するため、画像品質を悪化させる原因となるという問題点がある。

そこで、このような問題点を解消するため、スイッチング信号の転送のための素子を分離してそれらの素子を電気的に制御する構造のものが提案されている（たとえば、特許文献２を参照。）。

図１２にそのような自己走査機能を有する従来の第２の発光装置の基本構造の概略回路構成を等価回路図で示す。この従来の第２の発光装置における発光サイリスタアレイは、信号転送のためのスイッチ用のスイッチ用サイリスタ（Ｔ１〜Ｔｎ）が略直線状に配列された部分と、外部へ照射する光の発光用の発光用サイリスタ（Ｌ１〜Ｌｎ）が略直線状に配列された部分とを有している。スイッチ用サイリスタと発光用サイリスタとはそれぞれの対応したゲート端子同士が電気的に接続されており（たとえば、ｎ番目のスイッチ用サイリスタＴｎとｎ番目の発光用サイリスタＬｎとのゲート端子同士が接続される。）、１番目のスイッチ用サイリスタＴ１のゲート端子はスタート信号伝送路φＳに接続される。また、スイッチ用サイリスタＴ１〜Ｔｎの各々のゲート端子は負荷抵抗Ｒ_Ｌを介して制御用電源Ｖ_ＧＫに接続され、アノード端子には３本の走査信号伝送路φ１〜φ３がそれぞれ２つおきに接続される。

また、２番目のスイッチ用サイリスタＴ２のゲート端子には１番目のスイッチ用サイリスタＴ１のゲート端子が転送方向指定ダイオードＤを介して電気的に接続され、以後、同様の接続の繰り返しで各ゲート端子が電気的に接続されている。

そして、発光用サイリスタＬ１〜Ｌｎの各々のアノード端子には発光信号伝送路φＥが接続されている。

このような従来の第２の発光装置における、従来の電気制御によるスイッチ素子を用いた発光状態の転送および発光について説明する。

発光状態の転送はスタート信号伝送路φＳがハイレベルからローレベルに変化することにより始まる。これにより、電気的に１番目のスイッチ用サイリスタＴ１の発光のしきい電圧が低下する。このとき走査信号伝送路φ２をローレベルからハイレベルにすることで、１番目のスイッチ用サイリスタＴ１がオン状態になり発光する。２番目のスイッチ用サイリスタＴ２以降は、転送方向指定ダイオードＤにより、１番目のスイッチ用サイリスタＴ１から離れるほど転送方向指定ダイオードＤの順方向電圧降下分に応じてスイッチ用サイリスタＴ２，Ｔ３・・のゲート端子にかかる電圧が上昇する。そのため、同じ走査信号伝送路φ２が接続されている３番目のスイッチ用サイリスタＴ３では発光のしきい電圧が転送方向指定ダイオードＤ２つ分の順方向電圧降下分だけ上昇することとなるので、クロックパルスφ２のハイレベルがこの３番目のスイッチ用サイリスタＴ３の発光のしきい電圧以下となるようなスタートパルスを用いることで、１番目のスイッチ用サイリスタＴ１のみがオン状態になり発光することとなる。

この状態で発光用サイリスタＬ１〜Ｌｎ用の発光信号伝送路φＥをローレベルからハイレベルにすると、１番目の発光用サイリスタＬ１においては発光のオン条件はゲート端子同士が電気的に接続されている１番目のスイッチ用サイリスタＴ１のオン条件と同じになるため、１番目の発光用サイリスタＬ１がオン状態になって発光し、１番目の発光部が発光して点灯することになる。次に、電源ラインφＥをローレベルに戻すことにより、１番目の発光用サイリスタＬ１はオフ状態になり発光が終了する。

次に、１番目のスイッチ用サイリスタＴ１から２番目のスイッチ用サイリスタＴ２への発光状態の転送（オン条件の転送）について説明する。１番目の発光用サイリスタＬ１がオフ状態になっても走査信号伝送路φ２がハイレベルのままなので、１番目のスイッチ用サイリスタＴ１はオン状態（発光状態）を保持する。このとき、２番目のスイッチ用サイリスタＴ２では１番目のスイッチ用サイリスタＴ１に比べて転送方向指定ダイオードＤ１つ分の順方向電圧降下分だけゲート端子にかかる電圧が高くなり、同じ走査信号伝送路φ１が接続されている４番目のスイッチ用サイリスタＴ４はそれよりさらに転送方向指定ダイオードＤ２つ分の順方向電圧降下分だけゲート端子にかかる電圧が高くなる。この状態で走査信号伝送路φ１をローレベルからハイレベルにしたとき、２番目のスイッチ用サイリスタＴ２の発光のしきい電圧と２番目のスイッチ用サイリスタＴ４の発光のしきい電圧との間の電圧となるように走査信号伝送路φ１のハイレベルを選べば、２番目のスイッチ用サイリスタＴ２のみがオン状態になり発光する。

こうして２番目のスイッチ用サイリスタＴ２がオン状態（発光状態）となった後、走査信号伝送路φ２をハイレベルからローレベルにすることにより、１番目のスイッチ用サイリスタＴ１は１番目の発光用サイリスタＬ１がオフ状態となったのと同様にオフ状態になり発光が終了する。このとき、スタート信号伝送路φＳがローレベルからハイレベルに変化しているため、転送方向指定ダイオードＤにより１番目のスイッチ用サイリスタＴ１のゲート端子にかかる電圧はほぼ制御用電源Ｖ_ＧＫの電圧に等しくなり、発光のしきい電圧が最も低いスイッチ用サイリスタは２番目のスイッチ用サイリスタＴ２となる。こうして、スイッチ用サイリスタのオン状態（発光状態）は１番目のスイッチ用サイリスタＴ１から２番目のスイッチ用サイリスタＴ２に転送される。そして、このとき電源ラインφＩをローレベルからハイレベルにすると、２番目の発光用サイリスタＬ２のみがオン状態となり発光する。

以上の操作を順次繰り返すことにより、スイッチ用サイリスタＴ０〜Ｔｎの発光状態が順次転送され、それに対応させて発光用サイリスタＬ１〜Ｌｎの発光状態の制御を行なうことができる。

上記の従来の第２の発光装置ではこの転送方向指定ダイオードによる、一方向性と順方向電圧降下分の差を利用することで走査信号伝送路が２本の場合でも安定した動作を得ている。

特開昭４９−１２４９９２号公報 特許第２５７７０３４号公報 特許第３０２０１７７号公報 特許第２５７７０８９号公報

上記の従来の第１の発光装置では、前述のように、スイッチング信号を転送するためのバイアス光の発生により、光プリンタヘッド等へ適用した場合に画像品質が悪化するという問題点がある。また、スイッチング信号の転送のために発光サイリスタの受発光を使用し、安定した転送を実現するために走査信号伝送路を３本以上必要としている。そのため、外部へ接続するための電極パッドの数が増える。

また、上記の従来の第２の発光装置では、スイッチング信号の転送のために電気的に駆動するスイッチ素子としてスイッチ用サイリスタを用い、その電気的制御により発光素子としての発光用サイリスタの発光状態の転送を実現しているため、転送方向指定のための転送方向指定ダイオードＤやスイッチ用サイリスタのゲート端子にかかる電圧を制御するための負荷抵抗Ｒ_Ｌ等を必要としており、これらをサイリスタ（ｐｎｐｎ）構造の一部を使用して形成している。そのため各半導体層に必要とされる要求が多くなり、製造に際して工程管理が厳しくなってしまい、生産性に劣るという問題点がある。

また、上記の従来の第２の発光装置においても、走査信号伝送路は複数本が必要であり、この複数の走査信号伝送路の同期を得るための制御が不可欠となる。

本発明は以上のような従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、全体構造を簡素化することが可能であり、かつ信頼性にも優れた、光励起による転送スイッチ素子を集積した構成の光走査装置および発光装置において、走査信号伝送路を１本のみとした場合でも発光用サイリスタの発光状態の転送を再現良く行うことができる光走査装置および発光装置を提供することにある。また、本発明のさらに他の目的は、本発明の発光装置を用いた、画像品質の良好な記録画像を得られる画像形成装置を提供することにある。

本発明の光走査装置は、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た状態で、前記走査信号が与えられたとき発光する発光部と、前記発光部に隣接して設けられ、受光によって予め定める部位にトリガ信号を発生し、かつ前記発光部から到来する光を遮る受光部と、前記発光部の予め定める部位と前記受光部の予め定める部位とを接続する接続部とを備える複数の発光スイッチ素子を有し、複数の前記発光スイッチ素子が、一方側に隣接する発光スイッチ素子の発光部に前記受光部を臨ませ、他方側に隣接する発光スイッチ素子の受光部に前記発光部を臨ませて配列される発光スイッチ素子アレイと、
各発光スイッチ素子の発光部に、各発光部の極性が各発光スイッチ素子の配列方向に交互に反転するように接続され、各発光スイッチ素子の発光部に同じタイミングで走査信号を与える走査信号伝送路と、
各発光スイッチ素子のうち、前記配列方向に１つおきに配置される各発光スイッチ素子の発光部に接続され、１つおきの各発光スイッチ素子の発光部に一定レベルの電圧を印加するための定電圧供給路とを含むことを特徴とするものである。

また本発明の光走査装置は、前記走査信号伝送路および定電圧供給路は、共通配線部、および共通配線部と発光部とを接続する個別配線部とをそれぞれ有し、
走査信号伝送路および定電圧供給路のうち走査信号伝送路のみが接続された発光部に対する走査信号伝送路の個別配線部は、第１の抵抗素子を含み、
走査信号伝送路および定電圧供給路の両者が接続された発光部に対する走査信号伝送路の個別配線部または定電圧供給路の個別配線部は、第２の抵抗素子を含むことを特徴とするものである。

また本発明の光走査装置は、前記発光部および受光部は、基板の上に順次積層される第１の一方導電型半導体層、第１の他方導電型半導体層、第２の一方導電型半導体層および第２の他方導電型半導体層をそれぞれ有し、
前記発光部は、第２の他方導電型半導体層に積層して形成され、走査信号伝送路または定電圧供給路と接続されるアノード端子またはカソード端子を有することを特徴とするものである。

また本発明の発光装置は、上記各構成の本発明のいずれかの光走査装置と、
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、前記発光信号が与えられたとき発光する複数の発光素子を有し、複数の前記発光素子が相互に間隔をあけて配置される発光素子アレイと、
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が発生する複数のトリガ信号発生素子を有し、各発光スイッチ素子の発光部の光が各発光スイッチ素子に対応するトリガ信号発生素子に入射するように配列されるトリガ信号発生素子アレイと、
各発光素子の予め定める部位と、各発光素子に対応するトリガ信号発生素子の予め定める部位とを接続する接続手段とを含むことを特徴とするものである。

また本発明の発光装置は、前記発光素子が発する光に発光スイッチ素子が発する光が重畳されないように、発光スイッチ素子から発する光を遮光する遮光手段を含むことを特徴とするものである。

また本発明の画像形成装置は、上記各構成の本発明のいずれかの発光装置と、
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ものである。

本発明によれば、発光スイッチ素子の発光部が発光すると、この発光部の光は、発光した発光部を有する発光スイッチ素子の配列方向に隣接する発光スイッチ素子に照射される。各発光スイッチ素子の受光部は、同じ発光スイッチ素子が有する発光部から到来する光を遮光するので、発光した発光部を有する発光スイッチ素子の配列方向の一方側および他方側に隣接する発光スイッチ素子に照射される光量には、明確な差異が生じる。

前記発光した発光部を有する発光スイッチ素子の配列方向の他方側に隣接する発光スイッチ素子の、前記発光部に臨む受光部では、受光によって予め定める部位にトリガ信号を発生し、このトリガ信号が接続部を介して、このトリガ信号を発生した受光部を有する発光スイッチ素子の発光部に与えられる。予め定める部位にトリガ信号が与えられると、発光部のしきい電圧またはしきい電流が低下する。

前記発光した発光部を有する発光スイッチ素子の配列方向の一方側に隣接する発光スイッチ素子では、前記発光した発光部の光が、この発光した発光部を有する発光スイッチ素子の受光部によって遮光されるので、照射される光量は小さくなり、発光部のしきい電圧またはしきい電流は、前記発光した発光部を有する発光スイッチ素子に隣接していても、ほとんど低下しない。

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た発光部に、この発光部が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が与えられることによって、発光部は発光する。

各発光スイッチ素子の発光部には、各発光部の極性が各発光スイッチ素子の配列方向に交互に反転するように、走査信号伝送路が接続される。また各発光スイッチ素子のうち、前記配列方向に１つおきに配置される各発光スイッチ素子の発光部には、１つおきの各発光スイッチ素子の発光部に一定レベルの電圧を印加するための定電圧供給路が接続される。このように走査信号伝送路および定電圧供給路が各発光スイッチ素子の発光部に接続されるので、走査信号伝送路によって各発光スイッチ素子の発光部に同じタイミングで走査信号を与える構成であっても、発光スイッチ素子の発光部を配列方向の一方から他方に順番に発光させることができる。したがって複数の走査信号伝送路に与える走査信号の同期を取る必要がなく、走査信号を与えるための駆動回路を簡略化することができる。

発光している発光部を有する発光スイッチ素子の配列方向の一方側および他方側に隣接する発光スイッチ素子の発光部が、同じ走査信号伝送路に接続されていても、前述したように、発光している発光部を有する発光スイッチ素子の配列方向の他方側に隣接する発光スイッチ素子の発光部のしきい電圧またはしきい電流を、配列方向の一方側に隣接する発光スイッチ素子の発光部のしきい電圧またはしきい電流よりも大きく低下させることができるので、これによって発光している発光部を有する発光スイッチ素子の配列方向の一方側および他方側に隣接する発光スイッチ素子の発光部に、同じ走査信号を与えたとしても、配列方向の他方側に隣接している発光スイッチ素子の発光部だけを選択的に発光させることができる。

各発光スイッチ素子の発光部は、同じ発光スイッチ素子が有する受光部が隣接するスイッチ素子の発光部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するので、各発光スイッチ素子の間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、光走査装置を構成することができる。また前記従来の発光装置におけるスイッチ素子アレイの構成と比較して、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、走査信号伝送路および定電圧供給路のうち走査信号伝送路のみが接続された発光部に対する走査信号伝送路の個別配線部は、第１の抵抗素子を含む。また走査信号伝送路および定電圧供給路の両者が接続された発光部に対する走査信号伝送路の個別配線部または定電圧供給路の個別配線部は、第２の抵抗素子を含む。このように各抵抗素子が設けられるので、走査信号伝送路に過電流が流れてしまうことを防止するとともに、各発光スイッチ素子に印加される電圧を分圧することができる。

また本発明によれば、発光部および受光部は、一方導電型半導体によって形成される半導体層と他方導電型半導体によって形成される半導体層とが交互に積層される単純な構成で、実現することができ、光走査装置の作製が容易となる。発光部も受光部も同じ層構成であるので、発光部および受光部を一連の製造工程において、一括して作製することができる。

発光部の第２の他方導電型半導体層には、走査信号伝送路または定電圧供給路と接続されるアノード端子またはカソード端子が接続される。第２の他方導電型半導体層を走査信号伝送路または定電圧供給路と直接接続しないで、端子を介して接続することによって、発光部と走査信号伝送路または定電圧供給路との接続部において接触抵抗を可及的に低減することができ、発光スイッチ素子における発熱を抑制し、また消費電力を低減することができる。

また本発明によれば、スイッチ素子が発光すると、この光は対応するトリガ信号発生素子に照射され、トリガ信号発生素子において受光される。トリガ信号発生素子が対応するスイッチ素子から光を受光すると、このトリガ信号発生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。

またスイッチ素子とトリガ信号発生素子とは、電気的に接続されていないので、スイッチ素子と発光素子とは、電気的に接続されていない。したがって走査信号伝送路と、発光信号伝送路とにおいても、電気的に接続されていない状態となり、走査信号伝送路と、発光信号伝送路とがスイッチ素子および発光素子を介して短絡することがなく、装置の信頼性を向上させることができる。

また本発明によれば、各発光スイッチ素子は、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、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、本発明の実施の一形態の光走査装置９を備える発光装置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、第１共通導電路３０１、走査信号伝送路１５、定電圧供給路３０２、スタート信号伝送路１６、第２共通導電路３０３、発光素子遮光部２３、トリガ信号発生素子遮光部１２１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。また同図では、第１絶縁層１７および第２絶縁層３０４は図解を容易にするため、省略している。

発光装置１０は、発光素子アレイ１１と、発光信号伝送路１２と、第１共通導電路３０１と、スイッチ素子アレイ１３と、走査信号伝送路１５と、定電圧供給路３０２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、第２共通導電路３０３と、第１絶縁層１７と、第２絶縁層３０４と、遮光層１８と、発光素子遮光部２３と、トリガ信号発生素子遮光部１２１とを含んで構成される。光走査装置９は、スイッチ素子アレイ１３と、走査信号伝送路１５と、定電圧供給路３０２と、第２共通導電路３０３とを含んで構成される。

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１２４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。発光素子伝送路１２は、前記配列方向Ｘに延在する信号路延在部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とを有する。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およびスイッチ素子Ｔ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。

第１共通導電路３０１は、各発光素子Ｌの第１の一方導電型半導体層とオーミック接合されて接続される。各発光素子Ｌは、第１共通導電路３０１に接続されて、接地される。このように第１共通導電路３０１は、接地端子として機能する。第１共通導電路３０１は、金（Ａｕ）、金とゲルマニウムとの合金（ＡｕＧｅ）、およびニッケル（Ｎｉ）などによって形成される。

発光スイッチ素子アレイであるスイッチ素子アレイ１３は、複数の発光スイッチ素子であるスイッチ素子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。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。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。スイッチ素子Ｔの配列方向Ｘの中央と、発光素子Ｌの配列方向の中央とは、配列方向Ｘに垂直な同一の仮想一平面上に設けられる。

発光スイッチ素子である各スイッチ素子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Ｔ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。

各スイッチ素子Ｔは、発光部Ｔｓと、受光部Ｔｒと、接続部Ｔｃとをそれぞれ含んで構成される。各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓを個別に示す場合、スイッチ素子Ｔの参照符号に添え字「ｓ」を付して記載し、各スイッチ素子Ｔの受光部Ｔｒを個別に示す場合、スイッチ素子Ｔの参照符号に添え字「ｒ」を付して記載し、各スイッチ素子Ｔの接続部ｒを個別に示す場合、スイッチ素子Ｔの参照符号に添え字「ｃ」を付して記載する。たとえばスイッチ素子Ｔ１は、発光部Ｔｓ１、受光部Ｔｒ１および接続部Ｔｃ１を有する。

各スイッチ素子Ｔにおいて、発光部Ｔｓと受光部Ｔｒとは、配列方向Ｘに隣接して設けられる。複数のスイッチ素子Ｔは、一方側に隣接するスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓに受光部Ｔｒを臨ませ、他方側に隣接するスイッチ素子Ｔの受光部Ｔｒに発光部Ｔｓを臨ませて配列される。つまりスイッチ素子Ｔ１の発光部Ｔｓ１は、スイッチ素子Ｔ２の受光部Ｔｒ２に臨み、スイッチ素子Ｔ２の発光部Ｔｓ２は、スイッチ素子Ｔ３の受光部Ｔｒ３に臨む。

発光部Ｔｓの予め定める部位である発光部Ｔｓのゲート２７と、受光部Ｔｒの予め定める部位である受光部Ｔｒのゲート２８とは、接続部Ｔｃによって電気的に接続される。

各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓおよび受光部Ｔｒ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の発光部Ｔｓおよび受光部Ｔｒ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の受光部Ｔｒは、受光によって予め定める部位である受光部Ｔｒのゲート２８にトリガ信号を発生する。受光部Ｔｒのゲート２８に生成されたトリガ信号は、接続部Ｔｃを介して発光部Ｔｓのゲート２７に与えられる。発光部Ｔｓのゲート２７にトリガ信号が与えられることによって、発光部Ｔｓのしきい電圧またはしきい電流が低下する。

発光部Ｔｓは、走査信号伝送路１５に接続され、走査信号伝送路１５を介して与えられる走査信号φ１よりもしきい電圧が低下し、かつ前記走査信号φ１が与えられたとき、または走査信号φ１の電流よりもしきい電流が低下し、かつ前記走査信号φ１が与えられたとき発光する。走査信号φ１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の発光部Ｔｓ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φ１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の発光部Ｔｓに与えられる電流である。

本実施の形態では、スイッチ素子Ｔのゲート２４は、発光部のゲート２７と受光部のゲート２８とを含む。

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の発光部Ｔｓの光量が不足してしまうこと、および受光部Ｔｒの受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。

走査信号伝送路１５は、各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓに、各発光部Ｔｓの極性が配列方向Ｘに交互に反転するように接続され、各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓに同じタイミングで走査信号φ１を与える。本実施の形態では、走査信号伝送路１５は、各スイッチ素子Ｔのうち、配列方向一方Ｘ１の端から数えて奇数番目の各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓにおけるアノードに、第１の抵抗素子Ｒφを介して接続され、偶数番目の各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓおよび受光部Ｔｓにおけるカソードに接続される。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。

定電圧供給路３０２は、各スイッチ素子Ｔのうち、前記配列方向Ｘに１つおきに配置される各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓに接続される。定電圧供給路３０２は、１つおきの各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓに一定レベルの電圧Ｖｃｃを印加するために設けられる。本実施の形態では、定電圧供給路３０２は、各スイッチ素子Ｔのうち、配列方向一方Ｘ１から数えて偶数番目の各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓにおけるアノードに、第２の抵抗素子Ｒφを介して接続される。定電圧供給路３０２は、金（Ａｕ）、金とゲルマニウムとの合金（ＡｕＧｅ）、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。

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。本実施の形態では、走査スタート発光スイッチ素子Ｔ０は、３端子発光サイリスタよって実現される。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、しきい電圧よりも高い電圧またはしきい電流よりも大きい電流を与えることによって発光する。

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、発光装置１０における光の走査方向の上流側となる。

走査スタート用スイッチ素子Ｔ０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。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の表面電極２５は、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、第２共通導電路３０３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、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０にスタート信号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。スタート信号伝送路１６は、幅方向Ｙにおいて、走査信号伝送路１５の発光素子Ｌとは反対側に設けられる。

第２共通導電路３０３は、各スイッチ素子Ｔのうち、配列方向一方Ｘ１の端から数えて奇数番目の各スイッチ素子Ｔにおけるカソードに、接続されるとともに、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０におけるカソードおよびゲートに接続される。第２共通導電路３０３は、金（Ａｕ）、金とゲルマニウムとの合金（ＡｕＧｅ）、およびニッケル（Ｎｉ）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、第１絶縁層１７によって覆われる。第１絶縁層１７は、走査信号伝送路１５、定電圧供給路３０２、第１および第２共通導電路３０１，３０２と、各半導体層との電気的絶縁を確保する。第２絶縁層３０４は、走査信号伝送路１５および定電圧供給路３０２と、第２共通導電路３０３との電気的絶縁を確保する。

遮光手段である遮光層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、および発光素子アレイ１１の配列方向Ｘの他端部の発光素子Ｌｉの配列方向他方Ｘ２に設けられ、隣接する発光素子Ｌから配列方向Ｘに向かう光を遮光する。

前述した発光素子Ｌ、発光信号伝送路１２、第１共通導電路３０１、スイッチ素子Ｔ、走査信号伝送路１５、定電圧供給路３０２、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０、スタート信号伝送路１６、第２共通導電路３０３、第１絶縁層１７、第２絶縁層３０４、遮光層１８、発光素子遮光部２３およびトリガ信号発生素子遮光部１２１は、１つの基板３１に集積されて形成される。発光装置１０は、チップによって構成される。

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Ｃ１−Ｃ１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。

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、高抵抗の一方導電型の半導体基板および半絶縁性の半導体基板などの、抵抗値の高い基板によって実現される。したがって基板３０は、ほとんど電流を流さない。基板３１は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体およびＩＩ−ＶＩ族化合物半導体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。基板３１は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体およびＩＩ−ＶＩ族化合物半導体などの結晶成長が可能なものであれば絶縁性基板であってもよく、たとえばサファイアなどの材料によって形成されてもよい。

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、１×１０^１８ｃｍ^−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１×１０^１７ｃｍ^−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１×１０^１６ｃｍ^−３〜１×１０^１７ｃｍ^−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、１×１０^１８ｃｍ^−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、発光信号伝送路１２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１×１０^１９ｃｍ^−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、第１絶縁層１７によって覆われる。第１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。第１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。

第１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。第１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の中央が第１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、発光素子Ｌを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、厚み方向一方Ｚへと向かう。

図３は、図１の切断面線Ｃ２−Ｃ２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。トリガ信号発生素子Ｍ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２３２、第１の他方導電型半導体層２３３、第２の一方導電型半導体層２３４および第２の他方導電型半導体層２３５を含む。

トリガ信号発生素子Ｍ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２３２が積層され、第１の一方導電型半導体層２３２の厚み方向Ｚの一表面２３２ａ上に第１の他方導電型半導体層２３３が積層され、第１の他方導電型半導体層２３３の厚み方向Ｚの一表面２３３ａ上に第２の一方導電型半導体層２３４が積層され、第２の一方導電型半導体層２３４の厚み方向Ｚの一表面２３４ａ上に第２の他方導電型半導体層２３５が積層され、第２の他方導電型半導体層２３５の厚み方向Ｚの一表面２３５ａ上に第３の他方導電型半導体層２３７が積層されて構成される。

第１の一方導電型半導体層２３２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２３２のキャリア密度は、１×１０^１８ｃｍ^−３程度のものが望ましい。

第１の他方導電型半導体層２３３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２３３を形成する半導体材料には、第１の一方導電型半導体層２３２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２３２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２３３のキャリア密度は１×１０^１７ｃｍ^−３程度のものが望ましい。

第２の一方導電型半導体層２３４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２３４を形成する半導体材料には、第１の他方導電型半導体層２３３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２３３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２３４のキャリア密度は、第１の一方導電型半導体層２３２、第１の他方導電型半導体層２３３、第２の一方導電型半導体層２３４および第２の他方導電型半導体層２３５の全層の中で最も小さく１×１０^１６ｃｍ^−３〜１×１０^１７ｃｍ^−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２３４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２３５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２３５を形成する半導体材料には、第１の他方導電型半導体層２３３および第２の一方導電型半導体層２３４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２３３および第２の一方導電型半導体層２３４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２３５のキャリア密度は、１×１０^１８ｃｍ^−３程度のものであることが望ましい。

第３の他方導電型半導体層２３７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る。

第１の一方導電型半導体層２３２、第１の他方導電型半導体層２３３、第２の一方導電型半導体層２３４、第２の他方導電型半導体層２３５および第３の他方導電型半導体層２３７を積層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２３２、第１の他方導電型半導体層２３３、第２の一方導電型半導体層２３４、第２の他方導電型半導体層２３５および第３の他方導電型半導体層２３７は、第１絶縁層１７によって覆われる。

第１絶縁層１７のうち、隣接するトリガ信号発生素子Ｍ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２３８が形成され、この溝部２３８に前記トリガ信号発生素子遮光部１２１が形成される。トリガ信号発生素子遮光部１２１は、溝部２３８の表面に沿って形成され、基板３１の一表面３１ａから第３の他方導電型半導体層２３７の配列方向Ｘの側方にわたって設けられる。トリガ信号発生素子遮光部１２１は、トリガ信号発生素子Ｍ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る。このようなトリガ信号発生素子Ｍを形成することによって、スイッチ素子Ｔが発光したときに、スイッチ素子Ｔに対応するトリガ信号発生素子Ｍ以外のトリガ信号発生素子Ｍに光が照射されてしまうことを可及的に抑制することができる。これによってスイッチ素子Ｔの発光によって、このスイッチ素子Ｔに対応するトリガ信号発生素子Ｍ以外のトリガ信号発生素子Ｍがトリガ信号を発生してしまうことを可及的に抑制することができ、発光するスイッチ素子Ｔに対応しない発光素子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。

トリガ信号発生素子Ｍの第１の一方導電型半導体層２３２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。またトリガ信号発生素子Ｍの第１の他方導電型半導体層２３３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。またトリガ信号発生素子Ｍの第２の一方導電型半導体層２３４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。またトリガ信号発生素子Ｍの第２の他方導電型半導体層２３５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。またトリガ信号発生素子Ｍの第３の他方導電型半導体層２３７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。

図４は、図１の切断面線Ｃ３−Ｃ３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の上に順次積層される第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４５ｓ，４５ｒを有する。基板３１の一表面３１ａ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の厚み方向一表面４２ａ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の厚み方向一表面に第２の一方導電型半導体層４４が積層される。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および第２の一方導電型半導体層４４の積層体は、略直方体形状に形成される。

第２の一方導電型半導体層４４は、配列方向Ｘの一端部３９ｒおよび他端部３９ｓの厚みＷ７が、配列方向の中央部３９ｃの厚みＷ８よりも厚く形成される。前記厚みＷ８は、厚みＷ７の５０％〜９０％程度に選ばれる。厚みＷ８が、小さすぎると抵抗値が増し、トリガ信号が減衰されてしまうが、厚みＷ８をこのように選ぶことによって、受光部Ｔｒで発生したトリガ信号をより確実に発光部Ｔｓに伝達することができる。

第２の一方導電型半導体層４４の配列方向Ｘの一端部３９ｒで、厚みＷ７を有する部分の配列方向Ｘの長さＷ９と、第２の他方導電型半導体層４４の他端部３９ｓで、厚みＷ７を有する部分の配列方向Ｘの長さＷ１０とは、等しく選ばれる。第２の他方導電型半導体層４４の中央部３９ｃで、厚みＷ８を有する部分の配列方向Ｘの長さＷ１１は１０マイクロメートル（μｍ）程度に選ばれる。

第２の一方導電型半導体層４４の配列方向Ｘの一端部３９ｒで、厚みＷ７を有する部分には、厚み方向一表面４４ａ上に第２の他方導電型半導体層４５ｒが積層され、第２の他方導電型半導体層４５ｒの厚み方向Ｚの一表面上には、遮光部形成層４６が積層される。第２の他方導電型半導体層４５ｒおよび遮光部形成層４６の積層体は、略直方体形状を有する。

第２の一方導電型半導体層４４の配列方向Ｘの他端部３９ｓで、厚みＷ７を有する部分には、厚み方向一表面４４ａ上に第２の他方導電型半導体層４５ｓが積層され、第２の他方導電型半導体層４５ｓの厚み方向Ｚの一表面上には、オーミックコンタクト層４７が積層される。第２の他方導電型半導体層４５ｓおよびオーミックコンタクト層４７の積層体は、略直方体形状を有する。スイッチ素子Ｔは、幅方向に垂直な仮想一平面における断面が厚み方向Ｚの一方に開口する略コ字状となる。

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および第２の一方導電型半導体層４４は、発光部Ｔｓおよび受光部Ｔｒにおいて共用される。発光部Ｔｓ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および第２の一方導電型半導体層４４と、第２の他方導電型半導体層４５ｓおよびオーミックコンタクト層４７とを含んで形成され、受光部Ｔｒ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および第２の一方導電型半導体層４４と、第２の他方導電型半導体層４５ｒおよび遮光部形成層４６とを含んで形成される。発光部Ｔｓおよび受光部ＴｒのＺ方向の厚みは、等しく選ばれ、幅方向Ｙにおいて受光部Ｔｒは、発光部Ｔｓの一端部および他端部間にわたって延びる。

１つのスイッチ素子Ｔが有する発光部Ｔｓの受光部Ｔｒとにおいて、配列方向Ｘで、発光部Ｔｓの受光部Ｔｒに臨む面と、受光部Ｔｒの発光部Ｔｓに臨む面との距離は、前述した長さＷ１１となる。

発光部Ｔｓの第２の他方導電型半導体層４５ｓの厚みと、受光部Ｔｒの第２の他方導電型半導体層４５ｒの厚みとは等しく選ばれ、オーミックコンタクト層４７の厚みと遮光部形成層４６の厚みとは等しく選ばれる。また発光部Ｔｓの第２の他方導電型半導体層４５ｓの幅方向Ｙの長さと、受光部Ｔｒの第２の他方導電型半導体層４５ｒの幅方向Ｙの長さとは等しく選ばれ、オーミックコンタクト層４７の幅方向Ｙの長さと遮光部形成層４６の幅方向Ｙの寸法とは等しく選ばれる。また発光部Ｔｓの幅方向Ｙの長さは、受光部Ｔｒの幅方向Ｙの寸法と等しく選ばれる。

本実施の形態では、スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓおよび受光部Ｔｒは、配列方向Ｘに垂直な仮想一平面に関して面対称となるように形成される。

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４５ｓ，４５ｒ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の受光部Ｔｒにおける受光感度と、発光部Ｔｓにおける外部への光の取り出し効率および発光効率を高めるように設計することが好ましい。具体的には、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に比べ、第１の一方導電型半導体層４２および第２の他方導電型半導体層４５を構成する半導体材料のエネルギーギャップを大きくすればよい。このようなエネルギーギャップとすることによって、第２の他方導電型半導体層４５と第２の一方導電型半導体層４４との界面付近で発生した光が、第１の一方導電型半導体層４２および第２の他方導電型半導体層４５に吸収されることなく隣接するスイッチ素子Ｔの受光部Ｔｒに照射されるため、光取り出し効率を向上させることができる。

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、１×１０^１８ｃｍ^−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１×１０^１７ｃｍ^−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４５ｓの全層の中で最も小さく１×１０^１６ｃｍ^−３〜１×１０^１７ｃｍ^−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４５ｓ，４５ｒ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。特に第２の他方導電型半導体層４５ｓ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、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４５ｓのキャリア密度は、１×１０^１８ｃｍ^−３程度のものであることが望ましい。

遮光部形成層４６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、第２の一方導電型半導体層４４の配列方向Ｘの一端部３９ｒ、第２の他方導電型半導体層４５ｒとともに、発光部Ｔｓから到来する光を遮る遮光部として機能する。

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１×１０^１９ｃｍ^−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、また層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４５ｓ，４５ｒ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の発光部Ｔｓのオーミックコンタクト層４７および受光部Ｔｒの遮光部形成層４６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の発光部Ｔｓ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４５ｓによって主として光を発生する発光領域が形成され、受光部Ｔｒでは、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４４ｒとによって主として受光する受光領域、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４４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の周縁部を除く全領域にわたって形成される。これによってスイッチ素子Ｔの各半導体層への電界を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。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。また表面電極２５は、光を反射することによって、スイッチ素子Ｔの厚み方向一方Ｚ１へ向かう光を遮光する。

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、第１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。前記発光部Ｔｓには、隣接するスイッチ素子Ｔの受光部Ｔｒが臨んで配置されて、前述したように第１絶縁層１７は、透光性を有するので、スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓが発光すると、この光は第１絶縁層１７を透過して、配列方向Ｘの他方に隣接するスイッチ素子Ｔの受光部Ｔｒに入射する。第１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。所定のスイッチ素子Ｔの受光部Ｔｒの、隣接するスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓに臨む面と、前記所定のスイッチ素子Ｔに隣接するスイッチ素子Ｔの受光部Ｔｒの、前記所定のスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓに臨む面との間の距離は、前述した間隔Ｗ３である。

図４の矢符で示すように、スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓ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４５ｓ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。発光部Ｔｓの第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４５ｓの界面付近からは、光が全方向に放射される。

発光部Ｔｓの第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４５ｓの界面付近から、この発光部Ｔｓを有するスイッチ素子Ｔの受光部Ｔｒに向かう方向、すなわち配列方向一方Ｘ１に向かう光は、受光部Ｔｒを構成する第２の一方導電型半導体層４４の配列方向Ｘの一端部３９ｒ、第２の他方導電型半導体層４５ｒおよび遮光部形成層４６によって遮光される。

第２の一方導電型半導体層４４の配列方向Ｘの一端部３９ｒ、第２の他方導電型半導体層４５ｒおよび遮光部形成層４６の、配列方向の長さＷ９は、２０μｍ以上に選ばれ、好ましくは３０μｍ以上に選ばれ、スイッチ素子Ｔの幅方向Ｙの長さＷ４の１／２未満に選ばれる。前記寸法Ｗ９が、２０μｍ未満であると、第２の一方導電型半導体層４４の配列方向Ｘの一端部３９ｒ、第２の他方導電型半導体層４５ｒおよび遮光部形成層４６を、光が透過してしまうおそれがあり、スイッチ素子Ｔの幅方向Ｙの長さＷ４の１／２以上となると、スイッチ素子Ｔに占める発光部Ｔｓの体積が小さくなり、発光部Ｔｓが発光したときに十分な光量を得がたくなるおそれがある。したがって、配列方向の長さＷ９を、２０μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上、スイッチ素子Ｔの幅方向Ｙの長さＷ４の１／２未満に選ぶことによって、発光部Ｔｓから到来する光を透過することなく、確実に遮光することができ、また発光部Ｔｓのスイッチ素子Ｔに占める体積を大きくすることができる。また発光部Ｔｓのスイッチ素子Ｔに占める体積を大きくすれば、発光部Ｔｓが発光したときの光量を向上させることができる。

受光部Ｔｒの特に、第２の一方導電型半導体層４４の一端部３９ｒで、中央部３９ｃよりも厚み方向一方Ｚ１に突出する部分と、第２の他方導電型半導体層４５ｒと、遮光部形成層４６とが、発光部Ｔｓから到来する光を遮光することによって、発光部Ｔｓが発光したとき、この発光した発光部Ｔｓを有するスイッチ素子Ｔの配列方向Ｘの一方に隣接するスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓにおいて、受光される光量を低減し、受光によってしきい電圧またはしきい電流が低下してしまうことを抑制することができる。

本実施の形態では、発光部Ｔｓおよび受光部Ｔｒにおいて、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２の一方導電型半導体層４４が共通に用いられており、接続部Ｔｃは、第２の一方導電型半導体層４４の中央部３９ｃを含んで形成される。発光部Ｔｓおよび受光部Ｔｒ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とは、一体形成されるので、発光部Ｔｓおよび受光部Ｔｒの構成がさらに簡素化され、発光部Ｔｓおよび受光部Ｔｒの作製がさらに容易となる。第２の一方導電型半導体層４４の中央部３９ｃが接続部Ｔｃとして機能するので、接続部Ｔｃを別途形成する必要がなく、スイッチ素子Ｔの構成をさらに簡素化することができ、これによって製造工程を可及的に少なくすることができ、生産性を向上させることができる。

スイッチ素子Ｔでは、配列方向一方Ｘ１に隣接するスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓが発光すると、この光を受光部Ｔｒによって受光する。受光部Ｔｒが受光すると光励起によって受光部Ｔｒの各半導体層に、受光強度に応じたキャリアが生成される。受光部のゲート２８、発光部のゲート２７および接続部Ｔｃは、ともに第２の一方導電型半導体層４４によって一体的に形成されているので、受光部Ｔｒにおいて光励起によって、受光部のゲート２８にトリガ信号としてのキャリアが生成されると、このトリガ信号は、接続部Ｔｃを介して発光部のゲート２７に与えられ、発光部Ｔｓにおいても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り、発光部Ｔｓにおける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。

第１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、第１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、第１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。第１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。第１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、この空隙に第１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４５ｓ，４５ｒ、遮光部形成層４６、オーミックコンタクト層４７、表面電極２５および基板３１に第１絶縁層１７を密着して形成することができる。第１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。

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、第１共通導電路３０１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、オーミックコンタクト層４７，表面電極２５がアノード端子として機能し、第２共通導電路３０３がカソード端子として機能する。第２の他方導電型半導体層４５ｓを走査信号伝送路１５と直接接続しないで、オーミックコンタクト層４７および表面電極２５を含むアノード端子を介して接続することによって、発光部Ｔｓと走査信号伝送路１５との接続部分において接触抵抗を可及的に低減することができ、スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓにおける発熱を抑制し、また消費電力を抑制することができる。

各スイッチ素子Ｔの厚み方向Ｚの一方側において、第１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の発光部Ｔｓから発せられ、厚み方向一方Ｚ１へ向かう光は、第１絶縁層１７と走査信号伝送路１５と界面、走査信号伝送路１５、第１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および第１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。

第１絶縁層１７と走査信号伝送路１５とは、前述したように反射手段として機能し、スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓから発せられた光を、発光部Ｔｓに臨む受光部Ｔｒに反射することができる。これによって１つのスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓから、この発光部Ｔｓに受光部Ｔｒを臨ませて配置される配列方向Ｘに隣接するスイッチ素子Ｔの受光部Ｔｒに伝達する光の伝達効率を向上させることができる。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の受光部Ｔｒにトリガ信号を確実に発生させることができ、発光したスイッチ素子Ｔに隣接するスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓ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、発光した発光部Ｔｓを有するスイッチ素子Ｔに隣接するスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓ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の発光部Ｔｓを配列方向に順番に発光させるスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓ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の発光部Ｔｓが発する光量を小さくても、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、装置の消費電力を抑制することができる。このような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、既存の構成である第１絶縁層１７および走査信号伝送路１５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。

図５は、図１の切断面線Ｃ４−Ｃ４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とトリガ信号発生素子Ｍとは、幅方向Ｙに距離Ｗ_ＬＭ離間して設けられる。発光素子Ｌのゲート１２４である第２の一方導電型半導体層３４と、トリガ信号発生素子Ｍのゲート１２５である第２の一方導電型半導体層２３４とは、接続手段１２３によって電気的に接続される。発光素子Ｌとトリガ信号発生素子Ｍとの間には、この発光素子Ｌとトリガ信号発生素子Ｍとにわたって、素子間接続部２４１が設けられる。素子間接続部２４１は、第１の一方導電型半導体層２４２、他方導電型半導体層２４３および第２の一方導電型半導体層２４４が、基板３１の一表面３１ａに、一表面３１ａ側からこの順に積層されて形成される。第１の一方導電型半導体層２４２、他方導電型半導体層２４３および第２の一方導電型半導体層２４４の積層体の幅方向Ｙの長さは、発光素子Ｌおよびトリガ信号発生素子Ｍの幅方向の長さよりもわずかに小さく選ばれる。

素子間接続部２４１の第１の一方導電型半導体層２４２は、発光素子Ｌの第１の一方導電型半導体層３２およびトリガ信号発生素子Ｍの第１の一方導電型半導体層２３２と同じ半導体材料によって形成され、またこれらと層厚が等しく形成される。素子間接続部２４１の第１の一方導電型半導体層２４２と、発光素子Ｌの第１の一方導電型半導体層３２およびトリガ信号発生素子２３２とは、一体形成される。素子間接続部２４１の他方導電型半導体層２４３は、発光素子Ｌの第１の他方導電型半導体層３３およびトリガ信号発生素子Ｍの第１の他方導電型半導体層２３３と同じ半導体材料によって形成され、またこれらと層厚が等しく形成される。素子間接続部２４１の他方導電型半導体層２４３と、発光素子Ｌの第１の他方導電型半導体層３３と、トリガ信号発生素子Ｍの第１の他方導電型半導体層２３３とは、一体形成される。素子間接続部２４１の第２の一方導電型半導体層２４４は、発光素子Ｌの第２の一方導電型半導体層３４およびトリガ信号発生素子Ｍの第２の一方導電型半導体層２３４と同じ半導体材料によって形成され、またこれらよりも層厚が薄く形成される。素子間接続部２４１の第２の一方導電型半導体層２４４と、発光素子Ｌの第２の一方導電型半導体層３４と、トリガ信号発生素子Ｍの第２の一方導電型半導体層２３４とは、一体形成される。前記距離Ｗ_ＬＭは、接続手段１２３の抵抗値が、１ｋΩ（オーム）以下となるように選ばれる。抵抗値が高すぎると、トリガ信号発生素子Ｍから発光素子Ｌへのトリガ信号が減衰されてしまうが、接続手段１２３の抵抗値を前記範囲に選ぶことによって、トリガ信号発生素子Ｍから発光素子Ｌへのトリガ信号が減衰することなく伝達される。

前記素子間接続部２４１の第２の一方導電型半導体層２４４によって接続手段１２３が実現される。遮光層１８は、トリガ信号発生素子Ｍを覆い、幅方向Ｙにおいて発光素子Ｌとトリガ信号発生素子Ｍとの中央まで延び、信号路延在部２１の幅方向他方Ｙ２の端部を覆うように設けられる。

トリガ信号発生素子Ｍと、このトリガ信号発生素子Ｍに対応するスイッチ素子Ｔとは、幅方向Ｙに隣接して配置される。トリガ信号発生素子アレイ１２２において各トリガ信号発生素子Ｍの幅方向Ｙのスイッチ素子Ｔ側の端部は、配列方向Ｘに揃う。またスイッチ素子アレイ１３において、各スイッチ素子Ｔの幅方向のトリガ信号発生素子Ｍ側の端部は、配列方向Ｘに揃う。幅方向Ｙにおいて、トリガ信号発生素子Ｍのスイッチ素子Ｔに臨む幅方向他方Ｙ２の表面２５６と、スイッチ素子Ｔの発光素子Ｌに臨む幅方向一方Ｙ１の表面５７とは、距離Ｗ_ＴＭ離間して設けられる。前記距離Ｗ_ＴＭ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Ｗ_ＴＭは８μｍ程度になる。前記間隔Ｗ_ＴＭが２０μｍ以上になると、伝送効率が大きく低下してしまう。

第１絶縁層１７は、トリガ信号発生素子Ｍおよびスイッチ素子Ｔの表面に沿って形成されており、トリガ信号発生素子Ｍとスイッチ素子Ｔと間にも形成され、トリガ信号発生素子Ｍとスイッチ素子Ｔとが第１絶縁層１７によって電気的に絶縁される。トリガ信号発生素子Ｍとスイッチ素子Ｔと間に設けられる第１絶縁層１７の厚みは、トリガ信号発生素子Ｍおよびスイッチ素子Ｔの厚みとほぼ等しい。

トリガ信号発生素子Ｍの厚み方向Ｚの長さは、スイッチ素子Ｔの厚み方向の長さと同じとなり、トリガ信号発生素子Ｍの配列方向Ｘの長さＷｍ２は、スイッチ素子Ｔの配列方向Ｘの長さＷ４よりもわずかに小さいだけであるので、スイッチ素子Ｔが発光すると、この光は、トリガ信号発生素子Ｍに受光されるとともに、トリガ信号発生素子Ｍによって、発光素子Ｌ側に向かう光が遮光される。これによって、スイッチ素子Ｔの光が、発光素子Ｌと透過して、発光素子Ｌから光が漏れてしまうおそれがない。

また第１絶縁層１７は、前述したような材料によって形成されるので、トリガ信号発生素子Ｍのスイッチ素子Ｔに臨む幅方向他方Ｙ２の表面２５６と、スイッチ素子Ｔのトリガ信号発生素子Ｍに臨む幅方向一方Ｙ１の表面５７と、基板３１の一表面３１ａとに密着して形成することができるので、第１絶縁層１７が、剥離してしまい、剥離した部分の界面によって、光が反射されてしまい、発光素子Ｌにおける受光量が低下してしまうおそれがない。

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に、第１の一方導電型半導体層が積層され、第１の一方導電型半導体層の厚み方向Ｚの一表面上に第１の他方導電型半導体層が積層され、第１の他方導電型半導体層の厚み方向Ｚの一表面上に第２の一方導電型半導体層が積層され、第２の一方導電型半導体層の厚み方向Ｚの一表面上に第２の他方導電型半導体層が積層され、第２の他方導電型半導体層の厚み方向Ｚの一表面上にオーミックコンタクト層が形成され、オーミックコンタクト層の厚み方向Ｚの一表面上に表面電極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６７の一表面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、第１の他方導電型半導体層、第２の一方導電型半導体層、第２の他方導電型半導体層、オーミックコンタクト層および表面電極２５の積層体は、略直方体形状を有する。

スイッチ素子Ｔの第１の一方導電型半導体層４２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、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、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、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、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。

各発光素子Ｌ、各トリガ信号発生素子Ｍ、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、第１の他方導電型半導体層、第２の一方導電型半導体層、第２の他方導電型半導体層、オーミックコンタクト層を、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。

図６は、発光素子Ｌ、トリガ信号発生素子Ｍ，スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓおよび受光部Ｔｒ、ならびに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、トリガ信号発生素子Ｍ、スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓおよび受光部Ｔｒ、ならびに走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、順方向電圧−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およびスイッチ素子Ｔの初期のしきい電圧（ブレークオーバ電圧）、およびおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０のしきい電圧をＶ_ＢＯとする。初期のしきい電圧とは、発光素子Ｌおよびスイッチ素子Ｔでは、受光していない状態のしきい電圧である。

発光素子Ｌおよびスイッチ素子Ｔでは、受光によってしきい電圧が、Ｖ_ＢＯから、図６の矢符Ｐ１で示すように、このＶ_ＢＯよりも小さな電圧であるＶ_ＴＨ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によって駆動される。駆動手段７３は、走査信号伝送路１５と、定電圧供給路３０２と、発光信号伝送路１２と、スタート信号伝送路１６とそれぞれに接続され、走査信号伝送路１５に走査信号φ１を与え、定電圧供給路３０２に定電圧Ｖｃｃ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、走査信号φ１、定電圧Ｖｃｃ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。

走査信号伝送路１５は、各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓに１つおきに発光部Ｔｓの極性が反転するように接続される。走査信号伝送路１５は、共通配線部１５ａ、および共通配線部１５ａと各発光部Ｔｓとを接続する個別配線部１５ｂとを有する。走査信号伝送路１５および定電圧供給路３０２のうち走査信号伝送路１５のみが接続された各発光部Ｔｓに対する走査信号伝送路１５の個別配線部１５ｂは、第１の抵抗素子Ｒφを含む。この抵抗素子Ｒφによって、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ことができる。また抵抗素子Ｒφは、前記各発光部Ｔｓ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。

定電圧供給路３０２は、１つおきのスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓに接続される。定電圧供給路３０２は、共通配線部３０２ａ、および共通配線部３０２ａと各発光部Ｔｓとを接続する個別配線部３０２ｂとを有する。走査信号伝送路１５および定電圧供給路３０２の両者が接続された発光部Ｔｓに対する定電圧供給路３０２の個別配線部３０２ｂは、第２の抵抗素子Ｒφを含む。この抵抗素子Ｒφによって、駆動手段７３から定電圧供給路３０２に過電流が流れてしまうことを防止することができる。また抵抗素子Ｒφは、前記各発光部Ｔｓ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。抵抗素子Ｒφは、走査信号伝送路１５および定電圧供給路３０２の両者が接続された発光部Ｔｓに対する走査信号伝送路１５の個別配線部１５ｂに含まれていてもよく、この場合でも、同様の効果を達成することができる。

発光信号伝送路１２には、各発光素子Ｌと直列に抵抗素子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。この抵抗素子Ｒφによって、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ことができる。また抵抗素子Ｒφは、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。

スタート信号伝送路１６には、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０と直列に抵抗素子Ｒφが接続され、駆動手段７３は、抵抗素子Ｒφを介してスタート信号伝送路１６に接続される。この抵抗素子Ｒφによって、駆動手段７３からスタート信号伝送路１６に過電流が流れてしまうことを防止することができる。

このような発光装置１０において、一方導電型をｎ型、他方導電型をｐ型とした場合、発光信号伝送路１２、走査信号伝送路１５または定電圧供給路３０２がアノード端子に接続される構成となり、接地端子に接続されるカソード電圧を０Ｖとすると、発光信号伝送路１２、走査信号伝送路１５または定電圧供給路３０２に印加する電源に正電源を用いることができるため好ましい。また、一方導電型をｐ型，他方導電型をｎ型としても、バイアス電圧の極を反対とすることにより一方導電型をｎ型、他方導電型をｐ型とした場合と同様の動作を得ることができる。このため、光取り出し効率および発光効率や受光感度が最適となるように構成する各半導体層の組み合わせを選択し、これらの各半導体層を作製するための製造上の観点から導電型を決定してもよい。

以下、一方導電型をｎ型，他方導電型をｐ型として説明する。これにより、光走査装置９は第２の他方導電型半導体層にアノード端子が接続され、第１の一方導電型半導体層にカソード端子が接続された構成となる。

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と、走査信号伝送路１５に与える走査信号φ１と、定電圧供給路３０２に与える定電圧Ｖｃｃと、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の発光強度との各波形を模式的に示す波形図である。発光素子Ｌ１および走査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、走査信号φ１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、電圧の大きさを表し、スタート信号φＳ、走査信号φおよび発光信号φＥがハイ（Ｈ）レベルのとき、高電圧が信号伝送路に与えられ、スタート信号φＳ、走査信号φ１および発光信号φＥがロー（Ｌ）レベルのとき、低電圧が信号伝送路に与えられる。

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、走査信号φ１および発光信号φＥをローレベルとし、定電圧Ｖｃｃをハイレベルとする。駆動手段は、定電圧Ｖｃｃをハイレベルにすると、この状態を維持する。

この後、時刻ｔ１で、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変化させる。スタート信号φＳについて、信号レベルがハイレベルであるとき、スタート信号φＳの電圧は、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の発光条件を満たす電圧である。このようにして、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０がオン状態になり、発光する。時刻ｔ１において、走査信号φ１および発光信号φＥは、ローレベルである。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０からの発光は、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の受光部Ｔｒ１に最も強く入射する。

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からの発光による光照射によって、スイッチ素子Ｔ１の受光部Ｔｒ１のしきい電圧が低下し、この受光部Ｔｒ１にゲート端子が接続されているスイッチ素子Ｔ１の発光部Ｔｓ１も同様にしきい電圧が低下する。

この状態で時刻ｔ２において、駆動手段７３は、走査信号φ１をローレベルからハイレベルに変化させる。このとき、走査信号伝送路１５がアノード端子に接続されているスイッチ素子Ｔ３は、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０から十分離れているため、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の発光の光照射による発光のしきい電圧の低下はほとんどない。そこで、走査信号φ１のハイレベルＶ_Ｈ（φ１）を、スイッチ素子Ｔ３の発光のしきい電圧Ｖ_ＴＨ（Ｔ３）とスイッチ素子Ｔ１の発光のしきい電圧Ｖ_ＴＨ（Ｔ１）との間の電圧となるように設定することによって、すなわち、Ｖ_Ｈ（φ１）を、Ｖ_ＴＨ（Ｔ１）＜Ｖ_Ｈ（φ１）＜Ｖ_ＴＨ（Ｔ３）と設定することによって、スイッチ素子Ｔ１のみがオン状態になり発光する。

スイッチ素子Ｔ１がオン状態となって発光した後、時刻ｔ３で、駆動手段７３は、スタート信号φＳをハイレベルからロー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はオフ状態になり、発光が終了する。

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をハイレベルからローレベルにし、次にスイッチ素子Ｔ１を発光させるときまで、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０のオフ状態を維持させる。

スイッチ素子Ｔ１がオン状態となって発光した後、その発光は近接するスイッチ素子Ｔ２の受光部Ｔｒ２およびトリガ信号発生素子Ｍ１に入射して、そのしきい電圧を下げる。時刻ｔ３が経過した時刻ｔ４で、駆動手段７３は、発光信号φＥをローレベルからハイレベルにする。発光素子アレイ１１の１番目の発光素子Ｌ１は対応するトリガ信号発生素子アレイ１３のトリガ信号発生素子Ｍ１が光励起によりしきい電圧が下がった状態のため、接続されたゲート端子にかかる電圧が低下するが、発光素子アレイ１１の２番目の発光素子Ｌ２はトリガ信号発生素子アレイ１２２の対応するトリガ信号発生素子Ｍ２が光励起をしていない状態であり、発光素子アレイ１１の１，２番目の発光素子Ｌ１，Ｌ２の発光のしきい電圧をそれぞれＶ_ＴＨ（Ｌ１），Ｖ_ＴＨ（Ｌ２）とすると、前述したように発光信号φＥのハイレベルＶ_Ｈ（φＥ）をＶ_ＴＨ（Ｌ１）＜Ｖ_Ｈ（φＥ）＜Ｖ_ＴＨ（Ｌ２）となるように設定することによって、発光素子Ｌ１のみオン状態となり発光する。

この後、時刻ｔ４が経過した時刻ｔ５で、駆動手段７３は、発光信号φＥをハイレベルからローレベルにする。これによって、発光素子アレイ１１の１番目の発光素子Ｌ１はオフになり発光は終了する。

次に、スイッチ素子Ｔ１からスイッチ素子Ｔ２への発光状態の転送について説明する。スイッチ素子Ｔ１からの発光による光照射により、スイッチ素子Ｔ２の受光部Ｔｒ２のしきい電圧が低下し、ゲート端子が接続されているスイッチ素子Ｔ２の発光部Ｔｓ２も同様に発光のしきい電圧が低下する。この状態で、時刻ｔ５が経過した時刻ｔ６において、駆動手段７３は、走査信号φ１をハイレベルからローレベルに変化させる。このとき、同じく走査信号伝送路１５がカソード端子に、定電圧供給路３０２がアノード端子に、それぞれ接続されているスイッチ素子Ｔ４は、スイッチ素子Ｔ１から十分離れているため、スイッチ素子Ｔ１の発光の光照射による発光のしきい電圧の低下はほとんどない。また、光励起状態のスイッチ素子Ｔ２の発光部Ｔｓ２は、走査信号φ１がハイレベルからローレベルに変化し、スイッチ素子Ｔ１の発光が終了してもそのゲート電圧はすぐに元には戻らずに、しきい電圧が低下した状態となる。そこで、定電圧Ｖ_ＣＣを、スイッチ素子Ｔ４の発光のしきい電圧Ｖ_ＴＨ（Ｔ４）とスイッチ素子Ｔ２の発光のしきい電圧Ｖ_ＴＨ（Ｔ２）との間の定電圧となるように設定することによって、すなわち、Ｖ_ＴＨ（Ｔ２）＜Ｖ_ＣＣ＜Ｖ_ＴＨ（Ｔ４）と設定することによって、スイッチ素子Ｔ２のみがオン状態になり発光する。

また、スイッチ素子Ｔ２の発光部Ｔｓ２が発光しているとき、ゲート端子同士が接続されているスイッチ素子Ｔ２の受光部Ｔｒ２はしきい電圧は低下した状態であるが、アノード端子が開放されているため発光しない。そのため、隣接するスイッチ素子Ｔ１およびＴ３のうち、Ｔ１の方向の発光は受光部Ｔｒ２によってその大部分が遮られ、Ｔ３の方向にのみ発光し、スイッチ素子Ｔ３のみを光励起状態にできる。

このように駆動手段７３が、定電圧Ｖｃｃをハイレベルにした状態で、走査信号φ１の信号レベルの切換えを繰り返すことによって、スイッチ素子Ｔ３，…，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。

また走査信号伝送路１５によって各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓに同じタイミングで走査信号φ１を与える構成であっても、スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓを配列方向Ｘの一方から他方に順番に発光させることができる。したがって複数の走査信号伝送路に与える走査信号の同期を取る必要がなく、走査信号を与えるための駆動回路を簡略化することができる。

図９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、駆動手段７３によって駆動される。発光装置１０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、前記発光装置１０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。

各発光装置１０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つ発光装置１０の配列方向Ｘの長さＷ１１は、たとえば２００ｍｍ〜４００ｍｍに選ばれる。

各発光装置１０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。

発光装置１０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。第１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、各発光装置１０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。

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。またスイッチ素子Ｔと発光素子Ｌとを配線によって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を選択的に発光させることができる。また従来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。

またスイッチ素子Ｔと発光素子Ｌとは、電気的に絶縁状態となっているので、走査信号伝送路１５と、発光信号伝送路１６とにおいても、電気的に絶縁された状態となる。したがって、走査信号伝送路１５と、発光信号伝送路１６とがスイッチ素子Ｔおよび発光素子Ｌを介して短絡することがなく、装置の信頼性を向上させることができる。

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、前記スイッチ素子Ｔ、トリガ信号発生素子Ｍ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とトリガ信号発生素子Ｍ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、トリガ信号発生素子Ｍ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Ｘ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。

前述の実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえば高抵抗または半絶縁性基板３１と、第１の一方導電型（ｎ型）半導体層との間には、一方導電型（ｎ型）バッファ層を介在させてもよい。この一方導電型（ｎ型）バッファ層、もしくは第１の一方導電型（ｎ型）半導体層のシート抵抗を、第２の一方導電型（ｎ型）半導体層よりも小さくすることで、基板３１と垂直方向に流れる電流を、発光信号伝送路１２、走査信号伝送路１５または定電圧供給路３０２の接続されたアノード端子のある発光領域に集中できるため、発光効率を高められる。

本発明の実施の一形態の光走査装置９を備える発光装置１０の基本的構成を示す一部の平面図である。 図１の切断面線Ｃ１−Ｃ１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。 図１の切断面線Ｃ２−Ｃ２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。 図１の切断面線Ｃ３−Ｃ３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。 図１の切断面線Ｃ４−Ｃ４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、トリガ信号発生素子Ｍ，スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓおよび受光部Ｔｒ、ならびに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。 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。 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と、走査信号伝送路１５に与える走査信号φ１と、定電圧供給路３０２に与える定電圧Ｖｃｃと、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の発光強度との各波形を模式的に示す波形図である。 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。 従来の第１の発光装置の基本構造の概略回路構成を示す等価回路図ならびに各走査信号伝送路および発光強度の波形を示す線図である。 従来の第１の発光装置の概念図である。 従来の第２の発光装置の基本構造の概略回路構成を等価回路図である。

符号の説明

９ 光走査装置
１０ 発光装置
１３ スイッチ素子アレイ
１５ 走査信号伝送路
３０２ 定電圧供給路

Claims (6)

1. 予め定める部位にトリガ信号を与えることによっ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た状態で、前記走査信号が与えられたとき発光する発光部と、前記発光部に隣接して設けられ、受光によって予め定める部位にトリガ信号を発生し、かつ前記発光部から到来する光を遮る受光部と、前記発光部の予め定める部位と前記受光部の予め定める部位とを接続する接続部とを備える複数の発光スイッチ素子を有し、複数の前記発光スイッチ素子が、一方側に隣接する発光スイッチ素子の発光部に前記受光部を臨ませ、他方側に隣接する発光スイッチ素子の受光部に前記発光部を臨ませて配列される発光スイッチ素子アレイと、
   各発光スイッチ素子の発光部に、各発光部の極性が各発光スイッチ素子の配列方向に交互に反転するように接続され、各発光スイッチ素子の発光部に同じタイミングで走査信号を与える走査信号伝送路と、
   各発光スイッチ素子のうち、前記配列方向に１つおきに配置される各発光スイッチ素子の発光部に接続され、１つおきの各発光スイッチ素子の発光部に一定レベルの電圧を印加するための定電圧供給路とを含むことを特徴とする光走査装置。
2. 前記走査信号伝送路および定電圧供給路は、共通配線部、および共通配線部と発光部とを接続する個別配線部とをそれぞれ有し、
   走査信号伝送路および定電圧供給路のうち走査信号伝送路のみが接続された発光部に対する走査信号伝送路の個別配線部は、第１の抵抗素子を含み、
   走査信号伝送路および定電圧供給路の両者が接続された発光部に対する走査信号伝送路の個別配線部または定電圧供給路の個別配線部は、第２の抵抗素子を含むことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記発光部および受光部は、基板の上に順次積層される第１の一方導電型半導体層、第１の他方導電型半導体層、第２の一方導電型半導体層および第２の他方導電型半導体層をそれぞれ有し、
   前記発光部は、第２の他方導電型半導体層に積層して形成され、走査信号伝送路または定電圧供給路と接続されるアノード端子またはカソード端子を有することを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の光走査装置と、
   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、前記発光信号が与えられたとき発光する複数の発光素子を有し、複数の前記発光素子が相互に間隔をあけて配置される発光素子アレイと、
   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が発生する複数のトリガ信号発生素子を有し、各発光スイッチ素子の発光部の光が各発光スイッチ素子に対応するトリガ信号発生素子に入射するように配列されるトリガ信号発生素子アレイと、
   各発光素子の予め定める部位と、各発光素子に対応するトリガ信号発生素子の予め定める部位とを接続する接続手段とを含むことを特徴とする発光装置。
5. 前記発光素子が発する光に発光スイッチ素子が発する光が重畳されないように、発光スイッチ素子から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４記載の発光装置。
6. 請求項４または５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。

Images