JP4704110B2 - 光走査装置の駆動方法および光走査装置 - Google Patents
光走査装置の駆動方法および光走査装置 Download PDFInfo
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Description
本発明は、発光スイッチ素子を複数配列して、光走査する光走査装置の駆動方法および光走査装置に関する。
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３０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の基本構造の模式図である。発光装置１では、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３１は、発光装置１の動作を説明するための波形図である。図３１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から離間す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３１に示すように転送クロックラインＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３に与えられる第１〜第３クロック信号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。
このような発光サイリスタＴの電圧−電流特性を図３２に示す。図３２は、発光サイリスタのアノード端子−カソード端子間の順方向電圧−電流特性を模式的に示す線図であり、横軸はアノード電圧を、縦軸はアノード電流を表わしており、同図の特性曲線で示すように、この発光サイリスタは、通常のサイリスタと同様のＳ字形負性抵抗を有している。この発光サイリスタは、ゲート端子に印加する電圧もしくは電流によって、あるいは半導体層に光照射を行うことによって、発光のしきい電圧もしくはしきい電流を低下させることができ、これによって同図の負荷線上に示す点ｂ（オフ状態）から点ａ（オン状態）へ移り、発光サイリスタがスイッチとして機能することが知られている。
図３２において、ＶＢ０は初期の発光サイリスタのしきい電圧、Ｖ１はゲート印加電圧もしくは電流によって、あるいは光照射により最もしきい電圧の低下した状態の発光サイリスタのしきい電圧、Ｖ３は、しきい電圧がＶ１となった発光サイリスタと同じクロックラインに接続されている発光サイリスタのうち、２番目にしきい電圧の変化が大きい（低下した）発光サイリスタのしきい電圧をそれぞれ表す。このＶ３は、ゲート印加電圧もしくは電流によって、あるいは光照射によりわずかにしきい電圧の低下低下した状態の発光サイリスタ、もしくはターン−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発光サイリスタのしきい電圧である（たとえば、非特許文献１参照）。
発光サイリスタＴ３がオン状態で発光しているときに、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、図３２に示すＶ１に等しく、発光サイリスタＴ１のしきい電圧ＶＴＨ（Ｔ１）である図３２に示すＶ３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、すなわちＶ１＜ＶＨ＜Ｖ３とすることによって、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。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。
図３３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回路図である。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８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のゲートと、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３４は、発光装置２の動作を説明するための波形図である。図３４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クロックパルスをそれぞれ表し、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、第１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、第１スイッチサイリスタ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１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２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、２本の転送クロックラインＣＬ１，ＣＬ２のみで順次転送される（たとえば、特許文献２，３，４，５参照）。
スイッチサイリスタＴの特性は、前述した図３２で表される電圧−電流特性を有し、発光装置２においても、スイッチサイリスタＴの転送方向指定ダイオードＤの順方向電圧降下分の差において、もしくはターン-オフ状態のスイッチサイリスタにおいてオフ状態を保つために、各クロックラインに印加されるクロックパルスのハイレベル電圧の範囲が、図３２におけるＶ１＜ＶＨ＜Ｖ３としている。
また第３の従来の技術として、受光によってしきい電圧が変化する２つのサイリスタを、負荷抵抗を介して並列に接続し、負荷抵抗を介して２つのサイリスタに電圧を印加したときに、２つのサイリスタのうち、受光によって励起状態となりしきい電圧が低くなったサイリスタのみがオン状態となるフリップフロップがある（たとえば、非特許文献２参照）。
前述の発光装置１では、発光サイリスタが発光する光を隣接する発光サイリスタが受光して光励起する構成であり、光励起した発光サイリスタのしきい電圧は十分に低下している必要がある。すなわち、発光サイリスタの受光感度が高いことが要求される。また発光装置１においては、発光サイリスタの発光の転送、および未励起状態の発光サイリスタにおいて確実にオフ状態を保つために、各転送クロックラインに印加されるクロックパルスのハイレベル電圧の範囲が、図３２におけるＶ１＜ＶＨ＜Ｖ３に制限される。また第２の従来の技術の発光装置においても、スイッチサイリスタの転送方向指定ダイオードＤの順方向電圧降下分の差において、もしくはターン-オフ状態のスイッチサイリスタにおいてオフ状態を保つために、各クロックラインに印加されるクロックパルスのハイレベル電圧の範囲が、図３２におけるＶ１＜ＶＨ＜Ｖ３に制限されるという問題がある。したがって、従来の技術の発光装置１，２においては、前記ＶＨの範囲を確保するために、高い受光感度を有するか、あるいは高い初期しきい電圧または高い初期しきい電流を有するサイリスタを用いる必要があるが、このようなサイリスタを形成することが困難であるという問題がある。また第３の従来の技術のフリップフロップでは、光走査することができない。
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、配列される発光スイッチ素子が高い受光感度、あるいは高い初期しきい電圧または高い初期しきい電流を有さなくても、この発光スイッチ素子を順番に発光させることができる光走査装置の駆動方法および光走査装置を提供することである。
本発明は、受光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、かつ前記走査信号が与えられたとき発光する発光スイッチ素子を複数有し、複数の前記発光スイッチ素子が隣接する発光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発光スイッチ素子アレイと、
各発光スイッチ素子に接続され、配列方向に隣接する発光スイッチ素子毎に、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、
各走査信号伝送路に各発光スイッチ素子と直列となるように接続される抵抗素子とを含む光走査装置の駆動方法であって、
隣接する発光スイッチ素子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発光スイッチ素子が接続される前記走査信号伝送路に、この走査信号伝送路に接続される他の発光スイッチ素子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を与えることを特徴とする光走査装置の駆動方法である。
各発光スイッチ素子に接続され、配列方向に隣接する発光スイッチ素子毎に、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、
各走査信号伝送路に各発光スイッチ素子と直列となるように接続される抵抗素子とを含む光走査装置の駆動方法であって、
隣接する発光スイッチ素子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発光スイッチ素子が接続される前記走査信号伝送路に、この走査信号伝送路に接続される他の発光スイッチ素子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を与えることを特徴とする光走査装置の駆動方法である。
また本発明は、隣接する前記発光スイッチ素子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前記発光スイッチ素子が接続される前記走査信号伝送路に、この走査信号伝送路に接続される他の発光スイッチ素子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を与えることを特徴とする。
また本発明は、発光状態の前記発光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停止した後、予め定める時間をあけて発光状態にあった前記発光スイッチ素子の配列方向に隣接する前記発光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ことを特徴とする。
また本発明は、前記予め定める時間は、発光状態の前記発光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停止した時刻から、発光状態にあった前記発光スイッチ素子に隣接する前記発光スイッチ素子の低下したしきい電圧またはしきい電流が、この発光スイッチ素子と同じ前記走査信号伝送路に接続された他の発光スイッチ素子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。
また本発明は、受光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、かつ前記走査信号が与えられたとき発光する発光スイッチ素子を複数有し、複数の前記発光スイッチ素子が隣接する発光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発光スイッチ素子アレイと、
各発光スイッチ素子に接続され、配列方向一方側に隣接する発光スイッチ素子とは、異なるタイミングで各発光スイッチ素子に伝送する前記走査信号が与えられる複数の走査信号伝送路と、
前記各走査信号伝送路に各発光スイッチ素子と直列となるように接続される抵抗素子と、
隣接する発光スイッチ素子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発光スイッチ素子が接続される前記走査信号伝送路に、この走査信号伝送路に接続される他の発光スイッチ素子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を供給する駆動手段とを含むことを特徴とする光走査装置である。
各発光スイッチ素子に接続され、配列方向一方側に隣接する発光スイッチ素子とは、異なるタイミングで各発光スイッチ素子に伝送する前記走査信号が与えられる複数の走査信号伝送路と、
前記各走査信号伝送路に各発光スイッチ素子と直列となるように接続される抵抗素子と、
隣接する発光スイッチ素子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発光スイッチ素子が接続される前記走査信号伝送路に、この走査信号伝送路に接続される他の発光スイッチ素子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を供給する駆動手段とを含むことを特徴とする光走査装置である。
本発明によれば、発光スイッチ素子アレイの配列する複数の発光スイッチ素子のうち、１つの発光スイッチ素子が発光したときに、この発光した発光スイッチ素子の光は、配列方向一方側に相互に間隔をあけて隣接する発光スイッチ素子に受光される。受光した発光スイッチ素子は、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発光スイッチ素子に接続された走査信号伝送路を介して走査信号を与えられることによって、発光スイッチ素子を発光させることができる。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２つの発光スイッチ素子において異なるタイミングで与えられ、発光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。
隣接する発光スイッチ素子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発光スイッチ素子が接続される前記走査信号伝送路に、この走査信号伝送路に接続される他の発光スイッチ素子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を与えると、走査信号は抵抗素子を介して、走査信号伝送路に与えられ、発光スイッチ素子には、抵抗素子によって分圧された電圧が与えられる。各発光スイッチ素子には、抵抗素子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に接続される複数の発光スイッチ素子のうち、隣接している発光スイッチ素子からの光を受光した発光スイッチ素子に与えられる電圧または電流が、最も早くこの発光スイッチ素子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スイッチ素子のみが発光し、他の発光スイッチ素子は、発光しない。
従来の技術の発光装置では、走査信号伝送路によって伝送される走査信号の電圧または電流の範囲を大きくとるために、各発光スイッチ素子は、隣接する発光スイッチ素子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、隣接する発光スイッチ素子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２０％以下まで下げることが必要であるが、本発明では各発光スイッチ素子は、隣接する発光スイッチ素子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、隣接する発光スイッチ素子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発光スイッチ素子を選択的に発光させることができるので、発光スイッチ素子が高い受光感度を有さなくても、発光スイッチ素子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、発光スイッチ素子の受光感度に影響されず、発光スイッチ素子の発光状態を、発光スイッチ素子の配列方向に沿って順番に遷移させることができ、走査の信頼性の高い光走査装置を実現することができる。
また本発明によれば、隣接する発光スイッチ素子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前記発光スイッチ素子が接続される前記走査信号伝送路に供給する走査信号の電圧または電流が、同じ走査信号伝送路に接続される他の発光スイッチ素子のしきい電圧またはしきい電流の平均値よりも高ければ、前記走査信号の電圧または電流は、同じ走査信号伝送路に接続される他の発光スイッチ素子のしきい電圧またはしきい電流の最低値よりも必ず高くなるので、隣接する発光スイッチ素子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前記発光スイッチ素子のみを確実に発光させることができる。
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つの発光スイッチ素子において、一方の発光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発光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つの発光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、発光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、発光状態の発光スイッチ素子に隣接する発光スイッチ素子では、受光によってしきい電圧またはしきい電流が低下し、前記発光状態の発光スイッチ素子が発光状態から非発光状態となると、隣接する発光スイッチ素子では、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、前述した時間よりも短く選ぶことによって、発光状態にあった発光スイッチ素子に隣接する発光スイッチ素子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に接続される他の発光スイッチ素子のしきい電圧またはしきい電流の最低値と等しくなる前に、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発光スイッチ素子に、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、発光スイッチ素子アレイの配列する複数の発光スイッチ素子のうち、１つの発光スイッチ素子が発光したときに、この発光した発光スイッチ素子の光は、配列方向一方側に相互に間隔をあけて隣接する発光スイッチ素子に受光される。受光した発光スイッチ素子は、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発光スイッチ素子に接続された走査信号伝送路を介して走査信号を与えられることによって、発光スイッチ素子を発光させることができる。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２つの発光スイッチ素子において異なるタイミングで与えられ、発光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。
駆動手段によって供給され、発光スイッチ素子を発光させるために各走査信号伝送路によって伝送される走査信号の電圧または電流は、隣接する発光スイッチ素子から光が入射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よりも大きく、各走査信号伝送路によって伝送される走査信号の電圧または電流を、複数の発光スイッチ素子のうち発光していない発光スイッチ素子のしきい電圧またはしきい電流よりも大きく設定される。これによって、同じ走査信号伝送路に接続される発光スイッチ素子のうち、抵抗素子を介して、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ている発光スイッチ素子のしきい電圧以上の電圧を印加したとき、同じ走査信号伝送路に接続されている発光スイッチ素子のうち、しきい電圧またはしきい電流が最も低い発光スイッチ素子のみが発光し、他の発光スイッチ素子は、発光しない。
すなわち走査信号伝送路によって伝送される走査信号の電圧または電流、受光によってしきい電圧またはしきい電流が低下した発光スイッチ素子のしきい電圧またはしきい電流が、同じ走査信号伝送路に接続される発光スイッチ素子のしきい電圧またはしきい電流の中で最も小さいので、受光によってしきい電圧またはしきい電流が低下した発光スイッチ素子のみが選択的に発光する。
従来の技術の発光装置では、走査信号伝送路によって伝送される走査信号の電圧または電流の範囲を大きくとるために、各発光スイッチ素子は、隣接する発光スイッチ素子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、隣接する発光スイッチ素子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２０％以下まで下げることが必要であるが、本発明では各発光スイッチ素子は、隣接する発光スイッチ素子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、隣接する発光スイッチ素子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発光スイッチ素子を選択的に発光させることができるので、発光スイッチ素子が高い受光感度を有さなくても、発光スイッチ素子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、発光スイッチ素子の受光感度に影響されず、発光スイッチ素子の発光状態を、発光スイッチ素子の配列方向に沿って順番に遷移させることができ、走査の信頼性の高い光走査装置を実現することができる。
各発光スイッチ素子は、隣接する発光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、各発光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。したがって発光スイッチ素子アレイ構造が簡便となり、従来の技術と比較して製造工程を少なくすることができ、生産性が向上される。
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。
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。スイッチ素子Ｔは、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１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、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１×１０１９ｃｍ−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、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。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へのトリガ信号が減衰することなく伝達される。
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、同じ構成であるので、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、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、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、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との厚みは、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Ｔ３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１３ｂ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１３ｂ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、正確には、隣接する発光体チップ７５の端同士の発光素子Ｌの間隔が、光軸間距離で４２．３μｍ（６００ｄｐｉの場合）になるように配置される。したがって、Ｗ１２＝Ｗ１−Ｗ７−Ｗ７に選ばれる。
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つの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の実施の形態の発光装置２１０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２１０の平面を示し、発光信号伝送路２１２、走査信号伝送路２１５、スタート信号伝送路２１６、発光素子のゲート２１９、発光スイッチ素子であるスイッチ素子Ｔのゲート２２４、接続手段２１４、発光素子発光素子遮光部２２３および表面電極２２５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２１０は、発光素子アレイ２１１と、発光信号伝送路２１２と、スイッチ素子アレイ２１３と、接続手段２１４と、第１および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂ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２１６と、絶縁層２１７と、遮光層２１８と、発光素子発光素子遮光部２２３とを含んで構成される。スイッチ素子アレイ２１３と、第１および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂと、後述する駆動手段２７３とを含んで光走査装置が構成される。
発光素子アレイ２１１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Ｗ２１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１７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２１９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Ｗ２１と、発光素子Ｌの配列方向Ｘの長さＷ２２とは、発光装置２１０が搭載される画像形成装置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３００ドットパーインチ（ｄｐｉ）の場合、前記間隔Ｗ２１は、約４５μｍ（マイクロメートル）に選ばれ、前記長さＷ２２は、約４０μｍに選ばれる。また前記長さＷ２２は、隣接する発光素子Ｌの間に、後述する発光素子発光素子遮光部２２３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２１２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２１２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２１２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２１２は、各発光素子Ｌの幅方向Ｙに隣接して、発光素子アレイ２１１に沿って延びる信号路延在部２２１と、前記配列方向Ｘに相互に間隔をあけて信号路延在部２２１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２２２とを有する。
スイッチ素子アレイ２１３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Ｗ２３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２１１の幅方向Ｙに隣接し、この発光素子アレイ２１１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２２７と、受光部Ｔｒの予め定める部位である受光部Ｔｒのゲート２２８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２２８にトリガ信号を発生する。受光部Ｔｒのゲート２２８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２２７に与えられる。発光部Ｔｓのゲート２２７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２１５に接続され、走査信号伝送路２１５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２２４は、発光部のゲート２２７と受光部のゲート２２８とを含む。
配列方向Ｘの各スイッチ素子Ｔの間隔Ｗ２３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Ｗ２３は８μｍ程度になる。前記間隔Ｗ２３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Ｗ２４は、前記配列方向Ｘの各発光素子Ｌの間隔Ｗ２１と、発光素子Ｌの配列方向Ｘの長さＷ２２と、配列方向Ｘの各スイッチ素子Ｔの間隔Ｗ２３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Ｗ２１と、発光素子Ｌの配列方向Ｘの長さＷ２２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Ｗ２３とスイッチ素子Ｔの配列方向Ｘの長さＷ２４とを加算した長さとが、等しく選ばれる。
接続手段２１４は、各発光素子Ｌの前記予め定める部位であるゲート２１９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２２４とを、電気的に接続する。接続手段２１４は、具体的には発光素子Ｌ１のゲート２１９と、スイッチ素子Ｔ１のゲート２２４とを電気的に接続し、発光素子Ｌ２のゲート２１９と、スイッチ素子Ｔ２のゲート２２４とを電気的に接続し、発光素子Ｌｉ−１のゲート２１９と、スイッチ素子Ｔｊ−１のゲート２２４とを電気的に接続し、発光素子Ｌｉのゲート２１９と、スイッチ素子Ｔｊのゲート２２４とを電気的に個別に接続する。
第１および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂ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および第２走査信号φ１，φ２を伝送する。本実施の形態において、第１走査信号伝送路２１５ａは、第１走査信号φ１を伝送し、第２走査信号伝送路２１５ｂは、第２走査信号φ２を伝送する。第１および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂを総称する場合、および第１および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂのうち不特定のものを示す場合、単に走査信号伝送路２１５と記載し、第１および第２走査信号φ１，φ２を総称する場合、および第１および第２走査信号φ１，φ２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２１５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および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂは、各スイッチ素子Ｔの厚み方向一方Ｚ１で絶縁層２１７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および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂは、幅方向Ｙに予め定める間隔Ｗ２５をあけて配置される。予め定める間隔Ｗ２５は、第１および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂ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。第１および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂは、厚み方向一方Ｚ１側から見て、幅方向Ｙにおいて、スイッチ素子Ｔの発光部Ｔａおよび受光部Ｔｂの幅方向Ｙの両端部を除く中間部分にわたって形成される。
各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓは、厚み方向一方Ｚ１の端部、すなわち図１７の紙面に垂直な方向手前側に、表面電極２２５を有する。第１および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂは、各スイッチ素子Ｔの前記表面電極２２５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２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２１５ａは、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ３，…，Ｔｊ−１に接続され(記号ｊは、整数かつ２×ｍであり、記号ｍは自然数)、第２走査信号伝送路２１５ｂは、スイッチ素子Ｔ２，Ｔ４，…，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Ｘに隣接するスイッチ素子Ｔｎ＋１，Ｔｎ−１とは、それぞれ異なる走査信号伝送路２１５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、アノードカソード間に、しきい電圧以上の電圧またはしきい電流以上の電流が与えられ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、しきい電圧以上の電圧レベルまたはしきい電流以上の電流レベルの発光信号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２１３の配列方向Ｘの端部に配置されるスイッチ素子Ｔの受光部Ｔｒ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の受光部Ｔｒ１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である。スタート用スイッチ素子Ｔ０の幅方向他方Ｙ２の端と、スイッチ素子アレイ２１３の各スイッチ素子Ｔの幅方向他方Ｙ２の端と、配列方向Ｘに揃えて配置される。
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２２５を有する。スタート信号伝送路２１６は、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の表面電極２２５に接続され、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２１６は、幅方向Ｙにおいて走査信号伝送路２１５のスイッチ素子アレイ２１１側に設けられる。スタート信号伝送路２１６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２１６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２１７によって覆われる。
遮光手段である遮光層２１８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１７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。
発光素子発光素子遮光部２２３は、各発光素子Ｌの間と、発光素子アレイ２１１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。発光素子発光素子遮光部２２３は、発光信号伝送路２１２から離間して設けられ、発光信号伝送路２１２とは、絶縁層２１７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２１２、スイッチ素子Ｔ、接続手段２１４、走査信号伝送路２１５、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０、スタート信号伝送路２１６、絶縁層２１７、遮光層２１８および発光素子発光素子遮光部２２３は、１つの基板２３１に集積されて形成される。
以下、発光装置２１０の各構成について、さらに具体的に説明する。
図１８は、図１７の切断面線Ｂ１−Ｂ１から見た発光装置２１０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２３１の厚み方向Ｚの一表面２３１ａ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。
図１８は、図１７の切断面線Ｂ１−Ｂ１から見た発光装置２１０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２３１の厚み方向Ｚの一表面２３１ａ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。
基板２３１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２３１の厚み方向Ｚの他表面２３１ｂ上には、裏面電極２３６が形成される。裏面電極２３６は、基板２３１の厚み方向Ｚの他表面２３１ｂの全面にわたって形成される。裏面電極２３６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２３６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２３１の厚み方向Ｚの一表面２３１ａは、平面に形成される。
発光素子Ｌは、基板２３１の厚み方向Ｚの一表面２３１ａ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上にオーミックコンタクト層２３７が積層されて構成される。
さらに具体的には、基板２３１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。
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、１×１０１８ｃｍ−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１×１０１７ｃｍ−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１×１０１６ｃｍ−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、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、１×１０１８ｃｍ−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り、発光信号伝送路２１２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２３７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およびオーミックコンタクト層２３７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およびオーミックコンタクト層２３７は、絶縁層２１７によって覆われる。
絶縁層２１７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２１７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２１７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２３１の一表面２３１ａまで達する溝部２３８が形成され、この溝部２３８に前記発光素子遮光部２２３が形成される。発光素子遮光部２２３は、溝部２３８の表面に沿って形成され、基板２３１の一表面２３１ａからオーミックコンタクト層２３７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２２３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２２３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２３７の厚み方向Ｚの一表面２３７ａには、発光信号伝送路２１２の素子接続部２２２が接続される。絶縁層２１７のうち、オーミックコンタクト層２３７の厚み方向Ｚの一表面２３７ａ上に形成される部分には、貫通孔２３９が形成され、この貫通孔２３９に前記素子接続部２２２の一部が形成されて、素子接続部２２２がオーミックコンタクト層２３７に接触している。前記貫通孔２３９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２１７から露出するように形成されており、発光信号伝送路２１２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２３４と、第２の他方導電型半導体層２３５との界面付近で、第２の一方導電型半導体層導電２３４寄りの領域において光が発生する。
発光信号伝送路２１２の素子接続部２２２の配列方向Ｘの長さＷ２６は、発光素子Ｌの配列方向Ｘの長さＷ２２の１／３以下に形成される。素子接続部２２２は、発光素子Ｌの光の出射方向の一部を覆うが、長さＷ２６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２１２によって反射された光の一部は、発光素子発光素子遮光部２２３および基板２３１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１９は、図１７の切断面線Ｂ２−Ｂ２から見た発光装置２１０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２３１の上に順次積層される第１の一方導電型半導体層２４２、第１の他方導電型半導体層２４３、第２の一方導電型半導体層２４４および第２の他方導電型半導体層２４５ｓ，２４５ｒを有する。基板２３１の一表面２３１ａに第１の一方導電型半導体層２４２が積層され、第１の一方導電型半導体層２４２の厚み方向一表面２４２ａに第１の他方導電型半導体層２４３が積層され、第１の他方導電型半導体層２４３の厚み方向一表面に第２の一方導電型半導体層２４４が積層される。第１の一方導電型半導体層２４２、第１の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２４４は、配列方向Ｘの一端部２３９ｒおよび他端部２３９ｓの厚みＷ２７が、配列方向の中央部２３９ｃの厚みＷ２８よりも厚く形成される。前記厚みＷ２８は、厚みＷ２７の５０％〜９０％程度に選ばれる。このような厚みとすることによって、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。発光は基本的に表面電極２５の下でしか起こらない。したがって、このＷ８の厚みに対する機能は、発光部と受光部の接続部としての役割となり、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。上限の９０％については、プロセス上の制限で、積層される第２の他方導電型半導体層２４５ｓ，２４５ｒをエッチングによって形成するときに、若干第２の一方導電型半導体層２４４をエッチングすることになるためである。
第２の一方導電型半導体層２４４の配列方向Ｘの一端部２３９ｒで、厚みＷ２７を有する部分の配列方向Ｘの長さＷ２９と、第２の他方導電型半導体層２４４の他端部２３９ｓで、厚みＷ２７を有する部分の配列方向Ｘの長さＷ３０とは、等しく選ばれる。第２の他方導電型半導体層２４４の中央部２３９ｃで、厚みＷ２８を有する部分の配列方向Ｘの長さＷ３１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２４４の配列方向Ｘの一端部２３９ｒで、厚みＷ２７を有する部分には、厚み方向一表面２４４ａ上に第２の他方導電型半導体層２４５ｒが積層され、第２の他方導電型半導体層２４５ｒの厚み方向Ｚの一表面上には、遮光部形成層２４６が積層される。第２の他方導電型半導体層２４５ｒおよび遮光部形成層２４６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２４４の配列方向Ｘの他端部２３９ｓで、厚みＷ２７を有する部分には、厚み方向一表面２４４ａ上に第２の他方導電型半導体層２４５ｓが積層され、第２の他方導電型半導体層２４５ｓの厚み方向Ｚの一表面上には、オーミックコンタクト層２４７が積層される。第２の他方導電型半導体層２４５ｓおよびオーミックコンタクト層２４７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２４２、第１の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２４２、第１の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と、第２の他方導電型半導体層２４５ｓおよびオーミックコンタクト層２４７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２４２、第１の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と、第２の他方導電型半導体層２４５ｒおよび遮光部形成層２４６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Ｗ３１となる。
発光部Ｔｓの第２の他方導電型半導体層２４５ｓの厚みと、受光部Ｔｒの第２の他方導電型半導体層２４５ｒの厚みとは等しく選ばれ、オーミックコンタクト層２４７の厚みと遮光部形成層２４６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２４５ｓ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２４５ｒ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２４７の幅方向Ｙの長さと遮光部形成層２４６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２４２、第１の他方導電型半導体層２４３、第２の一方導電型半導体層２４４、第２の他方導電型半導体層２４５ｓ，２４５ｒおよびオーミックコンタクト層２４７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２４３および第２の一方導電型半導体層２４４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２４２および第２の他方導電型半導体層２４５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２４５と第２の一方導電型半導体層２４４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２４２および第２の他方導電型半導体層２４５に吸収されることなく隣接するスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓ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２４２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２４２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２４３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２４３を形成する半導体材料には、第１の一方導電型半導体層２４２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２４２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２４３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２４４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２４４を形成する半導体材料には、第１の他方導電型半導体層２４３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２４３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２４４のキャリア密度は、第１の一方導電型半導体層２４２、第１の他方導電型半導体層２４３、第２の一方導電型半導体層２４４および第２の他方導電型半導体層２４５ｓ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２４４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２４５ｓ，２４５ｒ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２４５ｓを形成する半導体材料には、第１の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２４３および第２の一方導電型半導体層２４４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２４５ｓ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。
遮光部形成層２４６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２４４の配列方向Ｘの一端部２３９ｒ、第２の他方導電型半導体層２４５ｒ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２４７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２２５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２４７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２４２と、発光素子Ｌの第１の一方導電型半導体層２３２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２４３と、発光素子Ｌの第１の他方導電型半導体層２３３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２４４と、発光素子Ｌの第２の一方導電型半導体層２３４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２４５ｓ，２４５ｒと、発光素子Ｌの第２の他方導電型半導体層２３５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２４７および受光部Ｔｒの遮光部形成層２４６と、発光素子Ｌのオーミックコンタクト層２３７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２４４および第２の他方導電型半導体層２４５ｓ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２４２と第１の他方導電型半導体層２４３と第２の一方導電型半導体層２３９ｒ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２４３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２４３の厚みを選ぶことによって、第１の一方導電型半導体層２４２と第１の他方導電型半導体層２４３と第２の一方導電型半導体層２４４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２４７の厚み方向Ｚの一表面２４７ａ上には、表面電極２２５がオーミック接合されて設けられる。表面電極２２５は、オーミックコンタクト層２４７の厚み方向Ｚの一表面２４７ａ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２２５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２３６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２２５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２４２、第１の他方導電型半導体層２４３、第２の一方導電型半導体層２４４、第２の他方導電型半導体層２４５、オーミックコンタクト層２４７および表面電極２２５は、絶縁層２１７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、前述したように絶縁層２１７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、この光は絶縁層２１７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。絶縁層２１７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Ｔｓ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Ｗ２３である。
図１９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２４４および第２の他方導電型半導体層２４５ｓの界面付近で、第２の一方導電型半導体層２４４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２４２および第１の他方導電型半導体層２４３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２４４および第２の他方導電型半導体層２４５ｓ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２４４および第２の他方導電型半導体層２４５ｓ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２４４の配列方向Ｘの一端部２３９ｒ、第２の他方導電型半導体層２４５ｒおよび遮光部形成層２４６によって遮光される。
第２の一方導電型半導体層２４４の配列方向Ｘの一端部２３９ｒ、第２の他方導電型半導体層２４５ｒおよび遮光部形成層２４６の、配列方向の長さＷ２９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Ｗ２４の１／２未満に選ばれる。前記寸法Ｗ２９が、２０μｍ未満であると、第２の一方導電型半導体層２４４の配列方向Ｘの一端部２３９ｒ、第２の他方導電型半導体層２４５ｒおよび遮光部形成層２４６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Ｗ２４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Ｗ２９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Ｗ２４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２４４の一端部２３９ｒで、中央部２３９ｃ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２４５ｒと、遮光部形成層２４６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２４２、第１の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２４４の中央部２３９ｃ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２４２と、第１の他方導電型半導体層２４３と、第２の一方導電型半導体層２４４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２４４の中央部２３９ｃ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Ｔｒのゲート２２８、発光部Ｔｓのゲート２２７および接続部Ｔｃは、ともに第２の一方導電型半導体層２４４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Ｔｒのゲート２２８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Ｔｓのゲート２２７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２４４に蓄積される電子が、第２の一方導電型半導体層２４４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２４３と第２の一方導電型半導体層２４４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。
絶縁層２１７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２１７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２１７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２１７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。絶縁層２１７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Ｗ２３を前述のように選んでも、この空隙に絶縁層２１７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２４２、第１の他方導電型半導体層２４３、第２の一方導電型半導体層２４４、第２の他方導電型半導体層２４５ｓ，２４５ｒ、遮光部形成層２４６、オーミックコンタクト層２４７、表面電極２２５および基板２３１に絶縁層２１７を密着して形成することができる。絶縁層２１７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２２５の厚み方向Ｚの一表面２２５ａには、第１および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂのうちの１つが接続される。絶縁層２１７のうち、表面電極２２５の厚み方向Ｚの一表面２２５ａ上に形成される部分には、貫通孔２４９が形成され、この貫通孔２４９を介して第１，第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂのうちの１つが接続され、スイッチ素子Ｔと第１，第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂのうちの他の走査信号伝送路２１５とは、絶縁層２１７によって電気的に絶縁される。スイッチ素子Ｔは絶縁層２１７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および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂ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２１２および走査信号伝送路２１５が、各発光素子Ｌおよび各スイッチ素子Ｔ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、各発光素子Ｌおよび各スイッチ素子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２１２がアノード端子として機能し、裏面電極２３６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２４７，表面電極２２５がアノード端子として機能し、裏面電極２３６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２４５ｓを走査信号伝送路２１５と直接接続しないで、オーミックコンタクト層２４７および表面電極２２５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２１５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、絶縁層２１７および走査信号伝送路２１５は遮光層２１８によって覆われる。遮光層２１８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２１８は、緑色のポリイミドによって形成される。遮光層２１８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、絶縁層２１７と走査信号伝送路２１５と界面、走査信号伝送路２１５、絶縁層２１７と遮光層２１８との界面などによって反射されるか、遮光層２１８によって吸収される。各走査信号伝送路２１５および絶縁層２１７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２１０を、画像形成装置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。
絶縁層２１７と走査信号伝送路２１５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、既存の構成である絶縁層２１７および走査信号伝送路２１５を利用して形成することができる。したがって、発光装置２１０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２０は、図１７の切断面線Ｂ３−Ｂ３から見た発光装置２１０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２３２と、第１の他方導電型半導体層２３３と、第２の一方導電型半導体層２３４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２３５と、オーミックコンタクト層２３７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２５１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２４２と、第１の他方導電型半導体層２４３と、第２の一方導電型半導体層２４４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２４５ｓ，２４５ｒと、遮光部形成層２４６およびオーミックコンタクト層２３７との発光素子Ｌよりの端部よりも、スイッチ素子Ｔに向かって突出し、スイッチ素子接続部２５２を構成する。
発光素子Ｌの第２の一方導電型半導体層２３４のうち、発光素子接続部２５１を構成する部分２３４Ａは、第２の他方導電型半導体層２３５が積層される部分２３４Ｂ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２４４のうち、スイッチ素子接続部２５２を構成する部分２４４Ａは、第２の他方導電型半導体層２４５が積層される部分２４４Ｂよりも厚みが小さく形成される。
発光素子Ｌの発光素子接続部２５１と、この発光素子Ｌに対応するスイッチ素子Ｔのスイッチ素子接続部２５２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２３２と、スイッチ素子Ｔの第１の一方導電型半導体層２４２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２４３と、スイッチ素子Ｔの第１の他方導電型半導体層２３３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２３４と、スイッチ素子Ｔの第２の一方導電型半導体層２４４とが一体形成されている。
発光素子Ｌの第２の一方導電型半導体層２３４は、発光素子Ｌのゲート２１９であり、スイッチ素子Ｔの第２の一方導電型半導体層２４４は、スイッチ素子Ｔのゲート２２４である。スイッチ素子Ｔのゲート２２４は、発光部Ｔｓのゲート２２７および受光部Ｔｒのゲート２２８でもある。接続手段２１４は、第２の一方導電型半導体層２３４の発光素子接続部２５１における部分および第２の一方導電型半導体層２４４のスイッチ素子接続部２５２における部分を含んで構成される。したがって接続手段２１４は、発光素子Ｌとスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓのゲート同士を電気的に接続している。このように接続手段２１４を構成することによって、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２１０を小型化することができる。
接続手段２１４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が、接続手段２１４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へのトリガ信号が減衰することなく伝達される。接続手段２１４の幅方向Ｙの長さ、言い換えれば発光素子接続部２５１とスイッチ素子接続部２５２とを含む部分の幅方向Ｙの長さＷｃは、基本的には抵抗値によって決定されるが、大きすぎるとチップが大きくなるので、１０μｍ〜１００μｍ程度に選ばれる。
発光素子Ｌとスイッチ素子Ｔとの間の領域には、接続手段２１４に積層して、絶縁層２１７が形成される。絶縁層２１７のうち、接続手段２１４に積層される部分の厚みは、厚み方向Ｚで接続手段２１４の一表面から、オーミックコンタクト層２３４，２４４の一表面２３４ａ，２４４ａまでの距離よりもわずかに大きく形成される。この絶縁層２１７のうち、接続手段２１４に積層される部分の厚み方向Ｚの一表面は、発光素子Ｌおよびスイッチ素子Ｔの厚み方向Ｚに積層される部分の一表面よりも基板２３１側に退避し、基板２３１の一表面２３１ａに平行な平面部分２１７ａを有する。この平面部分２１７ａは、発光素子Ｌとスイッチ素子Ｔとの間の領域で、発光素子Ｌ寄りの端部から、スイッチ素子Ｔ寄りの端部にわたって形成される。
発光信号伝送路２１２の信号路延在部２２１は、幅方向Ｙにおいて、前記平面部分２１７ａのうち、幅方向Ｙにおいて平面部分２１７ａの中央よりも発光素子Ｌ寄りの端部上に積層して形成される。遮光層２１８は、絶縁層２１７の表面に沿って、発光素子Ｌ側に延び、前記信号路延在部２２１のスイッチ素子Ｔ側の端部を覆う。
またスイッチ素子Ｔの第２の他方導電型半導体層２４５およびオーミックコンタクト層２４７の発光素子Ｌ寄りの端部は、絶縁層２１７に積層される遮光層２１８によって覆われる。これによって、スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓが発光したときに、発光素子Ｌの発光方向に進む光を遮光することができる。各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓは、配列方向に沿って順番に発光するので、この光を遮光手段である遮光層２１８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２１７を介して遮光層２１８によって覆われる。
図２１は、図１７の切断面線Ｂ４−Ｂ４から見た発光装置２１０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２３１の厚み方向Ｚの一表面２３１ａ上に、第１の一方導電型半導体層２６２が積層され、第１の一方導電型半導体層２６２の厚み方向Ｚの一表面２６２ａ上に第１の他方導電型半導体層２６３が積層され、第１の他方導電型半導体層２６３の厚み方向Ｚの一表面２６３ａ上に第２の一方導電型半導体層２６４が積層され、第２の一方導電型半導体層２６４の厚み方向Ｚの一表面２６４ａ上に第２の他方導電型半導体層２６５が積層され、第２の他方導電型半導体層２６５の厚み方向Ｚの一表面２６５ａ上にオーミックコンタクト層２６７が積層され、オーミックコンタクト層２６７の厚み方向Ｚの一表面２６７ａ上に表面電極２２５が積層されて構成される。第１の一方導電型半導体層２６２、第１の他方導電型半導体層２６３、第２の一方導電型半導体層２６４、第２の他方導電型半導体層２６５、オーミックコンタクト層２６７および表面電極２２５の積層体は、略直方体形状を有する。また走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の幅方向Ｙの寸法は、スイッチ素子Ｔの幅方向の寸法よりも大きく形成される。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の幅方向Ｙの他端は、スイッチ素子Ｔの幅方向Ｙの他端と揃えて配列される。
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２６２とスイッチ素子Ｔの第１の一方導電型半導体層２４２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２６３とスイッチ素子Ｔの第１の他方導電型半導体層２４３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２６４とスイッチ素子Ｔの第２の一方導電型半導体層２４４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２６５とスイッチ素子Ｔの第２の他方導電型半導体層２４５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２６７は、スイッチ素子Ｔのオーミックコンタクト層２４７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は、絶縁層２１７および遮光層２１８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Ｚ１に積層される絶縁層２１７に積層して走査信号伝送路２１５およびスタート信号伝送路２１６が形成される。スタート信号伝送路２１６は、第１走査信号伝送路２１５ａの発光素子Ｌ寄りの領域に、間隔をあけて設けられる。絶縁層２１７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、スタート信号伝送路２１６が積層される部分には、貫通孔２６９が形成され、この貫通孔２６９にスタート信号伝送路２１６の一部が形成されて、貫通孔２６９を介してスタート信号伝送路２１６が走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の表面電極２２５に接続される。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０、走査信号伝送路２１５およびスタート信号伝送路２１６とは、遮光層２１８によって覆われる。
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２３１の一表面２３１ａに、第１の一方導電型半導体層２３２，２４２，２６２と、第１の他方導電型半導体層２３３，２４３，２６３と、第２の一方導電型半導体層２３４，２４４，２６４と、第２の他方導電型半導体層２３５，２４５ｓ，２４５ｒ，２６５、遮光層形成部２４６およびオーミックコンタクト層２３７，２４７，２６７とを、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２２５を形成する。
絶縁層２１７は、表面電極２２５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２１２と、第１および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂと、スタート信号伝送路２１６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２３９，２４９，２６９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２１２と、第１および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂと、スタート信号伝送路２１６と、発光素子遮光部２２３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２１７の表面に積層した後、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、同時に形成される。したがって、発光信号伝送路２１２と、第１および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂと、スタート信号伝送路２１６と、発光素子遮光部２２３との厚みは、ほぼ等しく形成される。
発光素子Ｌ、スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓ、受光部Ｔｓ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−電流特性は、前述した実施の形態の図６に示すグラフと同様である。発光素子Ｌ、スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓ、受光部Ｔｒ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。
発光素子Ｌおよびスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓおよび受光部Ｔｒの初期のしきい電圧（ブレークオーバ電圧）、および走査スタート用スイッチ素子Ｔ０のしきい電圧をＶＢＯとする。初期のしきい電圧とは、発光素子Ｌでは、ゲート２１９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の発光部Ｔｓでは発光部Ｔｓのゲート２２７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の受光部Ｔｒ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および発光部Ｔｓでは、ゲート１９２，２２７にトリガ信号を与えることによって、また受光部Ｔｒ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へとしきい電圧が低下する。
図２２は、図１７に示される発光装置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。発光装置２１０は、駆動手段２７３をさらに含む。駆動手段２７３は、第１および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂと、発光信号伝送路２１２と、スタート信号伝送路２１６とに接続され、第１および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂに走査信号φを与え、スタート信号伝送路２１６にスタート信号φＳを与え、発光信号伝送路２１２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。
Integrated Circuit）によって実現される。
駆動手段２７３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および第２走査信号φ１，φ２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２１５およびスタート信号伝送路２１６にそれぞれ与える。前記クロックパルス信号は、画像形成装置の制御手段から与えられる。クロックパルス信号のクロック周期は、画像形成装置の制御手段における制御周期よりも長く選ばれる。また駆動手段２７３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２１２に与える。
第１および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂ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２７３は、抵抗素子Ｒφを介して第１および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂに接続される。抵抗素子Ｒφは、駆動手段２７３から走査信号伝送路２１５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２１２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２７３は、抵抗素子Ｒφを介して発光信号伝送路２１２に接続される。抵抗素子Ｒφは、駆動手段２７３から走査信号伝送路２１５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。
またスタート信号伝送路２１６にも、スタート用スイッチ素子Ｔ０と直列になるように抵抗素子Ｒφが接続され、駆動手段２７３は、抵抗素子Ｒφを介してスタート用伝送路２１６に接続される。
図２３は、駆動手段２７３が、スタート信号伝送路２１６に与えるスタート信号φＳ、第１走査信号伝送路２１５ａに与える第１走査信号φ１、第２走査信号伝送路２１５ｂに与える第２走査信号φ２、および発光信号伝送路２１２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２３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および第２走査信号φ１，φ２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および第２走査信号φ１，φ２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および第２走査信号φ１，φ２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および第２走査信号φ１，φ２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および第２走査信号φ１，φ２ならびに発光信号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および第２走査信号φ１，φ２ならびに発光信号φＥの電圧をたとえば０ボルト（Ｖ）とする。第１および第２走査信号φ１，φ２の波形は同じであり、位相が異なる。
発光装置２１０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２７３の動作について説明する。まず時刻ｔ０で、駆動手段２７３は、スタート信号φＳ、第１および第２走査信号φ１，φ２ならびに発光信号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は発光しない。駆動手段２７３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２７３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２７３は、スタート信号φＳ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、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。スタート信号φＳのハイレベルの信号は、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よりも大きい電圧または電流である。
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２１３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。スイッチ素子アレイ２１３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の受光部Ｔｒ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。受光部Ｔｒのゲート２２８、発光部Ｔｓのゲート２２７および接続部Ｔｃは、ともに第２の一方導電型半導体層２４４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２２８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Ｔｓのゲート２２７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２４４に蓄積される電子が、第２の一方導電型半導体層２４４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２４３と第２の一方導電型半導体層２４４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。
このため、スイッチ素子Ｔの受光部Ｔｒが、光を受光することによってこの受光した受光部Ｔｒと接続部Ｔｃによって接続される発光部Ｔｓのしきい電圧またはしきい電流が低下し、また受光部Ｔｒによって受光する光強度が大きくなるほど、この受光した受光部Ｔｒと接続部Ｔｃによって接続される発光部Ｔｓの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の受光部Ｔｒ１が受光し、前述したようにスイッチ素子Ｔ１の発光部Ｔｓ１のしきい電圧が低下する。
時刻ｔ１経過した後、時刻ｔ２においてスイッチ素子Ｔ１の発光部Ｔｓ１のしきい電圧はＶＴＨ（Ｔ１）となっている。第１走査信号伝送路２１５ａには、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ３，…，Ｔｊ−１が接続されているが、スイッチ素子Ｔ３，…，Ｔｊ−１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、その発光部Ｔｓのしきい電圧は、ほとんど変化しない。
時刻ｔ２で、駆動手段２７３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はハイレベルであり、第２走査信号φ２、発光信号φＥはローレベルである。第１走査信号φ１のハイレベルは、第１走査信号伝送路２１５ａに接続されるスイッチ素子Ｔ１の発光部Ｔｓ１を除く他のスイッチ素子Ｔ３，…，Ｔｊ−１の発光部Ｔｓ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の発光部Ｔｓ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の発光部Ｔｓが接続される走査信号伝送路２１５に、この走査信号伝送路２１５に接続される他のスイッチ素子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２１５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２１５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受光部Ｔｒを有するスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓ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の発光部Ｔｓ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の発光部Ｔｓ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の発光部Ｔｓ１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の発光部Ｔｓ１がオン状態となった後、時刻ｔ３で、駆動手段７３は、スタート信号φＳ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２７３は、スタート信号φＳをハイレベルからローレベルにし、以後、スイッチ素子Ｔｊの発光が終了するまでローレベルを維持する。スタート用スイッチ素子Ｔ０を発光させないときには、スタート信号φＳをローレベルにしておくことができ、ローレベルの電圧を０（零）ボルト（Ｖ）としているので、非発光状態において電力を消費しない。スタート信号φＳをハイレベルとする時間は、第１走査信号φ１，φ２をハイレベルとする時間よりも短い時間とする。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、スイッチ素子Ｔ１の発光部Ｔｓ１のしきい電圧またはしきい電流が低下させるためだけに用いられるので、スタート信号φＳがハイレベルとする時間を短くして、電力の消費を抑制することができる。
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２７３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（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の受光部Ｔｒ１は、受光によって受光部Ｔｒのゲート２２８にトリガ信号を発生し、時刻ｔ２においてスイッチ素子Ｔ１の発光部Ｔｓ１がオン状態となると、ハイレベルとされた第１走査信号φ１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２２４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２２４の電圧とは、このゲート２２４と接地される裏面電極２３６との電位差である。スイッチ素子Ｔ１のゲート２２４は、発光素子Ｌ１のゲート２１９に接続されているので、スイッチ素子Ｔ１のゲート２２４の電圧は、発光素子Ｌ１のゲート２１９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２１９と裏面電極２３６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２７３は、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の発光部Ｔｓ１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２１９が、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２７３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Ｌ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Ｌ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２７３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の発光部Ｔｓ２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の発光部Ｔｓ１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２７３は、時刻ｔ８で第１走査信号φ１をハイレベルにすると、スイッチ素子Ｔ３の発光部Ｔｓ３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の発光部Ｔｓ２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２７３は、時刻ｔ１０で再び第２走査信号φ２をハイレベルにすると、スイッチ素子Ｔ４の発光部Ｔｓ４が発光し、時刻ｔ１０が経過した後、時刻ｔ１１で、第１走査信号φ１をローレベルにすると、スイッチ素子Ｔ３の発光部Ｔｓ３が消灯する。
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程度に選ばれる。
このように駆動手段２７３が、第１走査信号φ１，φ２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の発光部Ｔｓが発光しているとき、発光信号伝送路２１２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発光部Ｔｓを有するスイッチ素子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。
図２４は、第１走査信号伝送路２１５ａに接続されるスイッチ素子Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５のしきい電圧の変化を表す波形図である。図２４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および第２走査信号φ１，φ２も示している。同図に示す時刻ｔ１，ｔ２，ｔ７，ｔ８，ｔ１１は、前述した図２３に示す時刻ｔ１，ｔ２，ｔ７，ｔ８，ｔ１１にそれぞれ対応する。各スイッチ素子Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５の初期のしきい電圧をＶＢＯとし、隣接するスイッチ素子Ｔからの受光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の光をスイッチ素子Ｔ１の受光部Ｔｒ１が受光することによって、スイッチ素子Ｔ１の発光部Ｔｓ１のしきい電圧が徐々に低下し、時刻ｔａでスイッチ素子Ｔ１の発光部Ｔｓ１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ｔ２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Ｔ３，Ｔ５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から徐々に上昇し、またスイッチ素子Ｔ２の発光部Ｔｓ２が発光しているので、スイッチ素子Ｔ３の発光部Ｔｓ３のしきい電圧が時間の経過にともなってＶＢＯから徐々に低下し、時刻ｔｃでスイッチ素子Ｔ３の発光部Ｔｓ３のしきい電圧は、Ｖ１になる。
時刻ｔ８では、スイッチ素子Ｔ３の発光部Ｔｓ３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Ｔ５のしきい電圧は、ＶＢＯである。
時刻ｔ８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２１５ａに接続されているスイッチ素子Ｔのうち、隣接する発光素子Ｌからの光の受光していない発光素子Ｌのうちで、最もしきい電圧の低い発光素子Ｌ１の発光部Ｔｓ１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Ｔ３の発光部Ｔｓ３のみを発光させることができる。スイッチ素子Ｔ３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Ｔ３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２５は、スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓの順方向電圧−電流特性と、各走査信号伝送路２１５に供給される第１および第２走査信号φ１，φ２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２５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の発光部Ｔｓ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、前述したように受光部Ｔｒを構成する半導体層に光を照射することによって、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の発光部Ｔｓの初期のしきい電圧をＶＢ０とし、スイッチ素子Ｔの受光部Ｔｒ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発光部Ｔｓのしきい電圧をＶ１とし、同じ走査信号伝送路２１５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の発光部Ｔｓ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の発光部Ｔｓ、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の発光部Ｔｓのしきい電圧である。
スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓに接続される各走査信号伝送路２１５に供給される第１および第２走査信号φ１，φ２のハイレベルの電圧ＶＨは、図２５の符号Ｐ３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の発光部Ｔｓ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の発光部Ｔｓ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の発光部Ｔｓ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の受光部Ｔｒが受光して光励起した状態のときの発光部Ｔｓ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の受光部Ｔｒ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の受光部Ｔｒ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の受光部Ｔｒでの受光感度が低下してしまう。逆に、スイッチ素子Ｔの受光部Ｔｒ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２１０の消費電力を低減することができる。
図２６は、発光装置２１０を構成する発光体チップ２７５の構成を示す概略的に示す平面図である。なお、図１に示される発光装置２１０の基本的構成を示す一部は、同図においてｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５およびｃ６によって外囲される部分である。また図２６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２７５の平面を示し、発光素子Ｌ、スイッチ素子Ｔ、接続手段２１４および信号伝送路接続部２７６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２７５は、第１発光体チップ部２７７と第２発光体チップ部２７８と、信号伝送路接続部２７６とを有する。第１発光体チップ部２７７は、前述した図１７に示す部分であり、ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５およびｃ６によって外囲される部分である。第２発光体チップ部２７８は、第１発光体チップ部２７７と同様な構成であって、第１発光体チップ部２７７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２７７と第２発光体チップ部２７８との発光素子アレイ２１１は、発光体チップ２７５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２７５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２１１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２７５は、図１７に示す発光装置２１０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２１１を直線状に配列させた形状を有する。
発光素子アレイ２１１の幅方向Ｙの他方側に配置される第１発光体チップ部２７７のスイッチ素子アレイ２１３を、第１スイッチ素子アレイ２１３ａと記載し、発光素子アレイ２１１の幅方向の一方側に配置される第２発光体チップ部２７８のスイッチ素子アレイ２１３を第２スイッチ素子アレイ２１３ｂ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２１３ａ，２１３ｂ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２１３ａは、発光体チップ２７５の配列方向Ｘの他端部２７５ｂから、配列方向Ｘの中央部２７５ｃまで延びる。第２スイッチ素子アレイ２１３ｂは、発光体チップ２７５の配列方向Ｘの一端部２７５ａから、配列方向Ｘの中央部２７５ｃまで延びる。
第１スイッチ素子アレイ２１３ａ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２１３ｂ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２１３ａ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２１３ｂ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２７５は、略直方体形状を有し、厚み方向Ｚの一表面部２７９に、信号伝送路接続部２７６が設けられる。
第１および第２発光体チップ部２７７，２７８の発光素子アレイ２１１が配列されて成る発光素子アレイ２１１は、配列方向Ｘにおいて発光体チップ２７５の一端部２７５ａおよび他端部２７５ｂ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２７５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Ｗ３２に選ばれ、かつ隣接する発光素子Ｌの間の距離Ｗ２１よりも小さく選ばれ、好ましくは距離Ｗ２１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２７７，２７８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２７５の幅方向Ｙの一端までの距離Ｗ３３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２１７および前記遮光層２１８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２１３ａ，２１３ｂの配列方向Ｘに沿ってそれぞれ隣接した領域２８０Ａ，２８０Ｂには、信号伝送路接続部２７６が第１および第２発光素子アレイ２１１に沿って設けられる。信号伝送路接続部２７６は、走査信号伝送路２１５、発光信号伝送路２１２およびスタート信号伝送路２１６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２７６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２７６は、第１および第２スタート信号伝送路接続部２８１ａ，２８１ｂと、第１および第２走査信号伝送路接続部２８２ａ，２８２ｂと、第１および第２発光信号伝送路接続部２８３ａ，２８３ｂ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２８１ａ，２８１ｂと、第１および第２走査信号伝送路接続部２８２ａ，２８２ｂと、第１および第２発光信号伝送路接続部２８３ａ，２８３ｂ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２１３ａの配列方向一方Ｘ１に隣接する領域２８０Ａには、第１スタート信号伝送路接続部２８１ａと、第１走査信号伝送路接続部２８２ａと、第２発光信号伝送路接続部２８３ｂとが設けられる。第１スイッチ素子アレイ２１３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Ｗ３４離間して、第１スタート信号伝送路接続部２８１ａが設けられる。第１スタート信号伝送路接続部２８１ａの配列方向一方Ｘ１に第１走査信号伝送路接続部２８２ａが設けられる。第１走査信号伝送路接続部２８２ａは、第１および第２伝送路接続部２８４ａ，２８４ｂを含んで構成される。第１スタート信号伝送路接続部２８１ａ、および第１および第２伝送路接続部２８４ａ，２８４ｂ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２８４ａおよび第２伝送路接続部２８４ｂがこの順番で配列される。第１発光体チップ部２７７のスタート信号伝送路２１６は、第１スタート信号伝送路接続部２８１ａに接続され、第１発光体チップ部２７７の第１走査信号伝送路２１５ａは、第１伝送路接続部２８４ａに接続され、第１発光体チップ部２７７の第２走査信号伝送路２１５ｂは、第２伝送路接続部２８４ｂ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２８４ａ，２８４ｂから各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓ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２８２ａの配列方向Ｘの一方で、発光体チップ２７５の配列方向Ｘの一端部２７５ａには、第２発光信号伝送路接続部２８３ｂが設けられる。第２発光信号伝送路接続部２８３ｂは、第２発光体チップ部２７８の発光信号伝送路２１２に接続される。第２発光信号伝送路接続部２８３ｂは、発光体チップ２７５の配列方向Ｘの一端から距離Ｗ３５離間して設けられる。前記距離Ｗ３５は、前記距離Ｗ３２よりも大きく選ばれる。
第１スタート信号伝送路接続部２８１ａ、第１走査信号伝送路接続部２８２ａおよび第２発光信号伝送路接続部２８３ｂ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２１１から幅方向Ｙに距離Ｗ３６離間して設けられている。距離Ｗ３６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２７６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２１３の配列方向他方Ｘ２に隣接する領域２８０Ｂには、第２スタート信号伝送路接続部２８１ｂと、第２走査信号伝送路接続部２８２ｂと、第１発光信号伝送路接続部２８３ａとが設けられる。第２スイッチ素子アレイ２１３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Ｗ３４離間して、第２スタート信号伝送路接続部２８１ｂが設けられる。第２スタート信号伝送路接続部２８１ｂの配列方向他方Ｘ２に第２走査信号伝送路接続部２８２ｂが設けられる。第２走査信号伝送路接続部２８２ｂは、第３および第４伝送路接続部２８５ａ，２８５ｂを含んで構成される。第２スタート信号伝送路接続部２８２ｂおよび第３および第４伝送路接続部２８５ａ，２８５ｂ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２８５ａおよび第５伝送路接続部２８５ｂがこの順番で配列される。第２発光体チップ部２７８のスタート信号伝送路２１６は、第２スタート信号伝送路接続部２８１ｂに接続され、第２発光体チップ部２７８の第１走査信号伝送路２１５ａは、第４伝送路接続部２８５ａに接続され、第２発光体チップ部２７８の第２走査信号伝送路２１５ｂは、第５伝送路接続部２８５ｂ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２７６から各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓ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２８２ｂの配列方向他方Ｘ２で、発光体チップ２７５の配列方向Ｘの他端部２７５ｂには、第１発光信号伝送路接続部２８３ａが設けられる。第１発光信号伝送路接続部２８３ａは、第１発光体チップ部２７７の発光信号伝送路２１２に接続される。第１発光信号伝送路接続部２８３ａは、発光体チップ２７５の配列方向他端から距離Ｗ３５離間して設けられる。
第２スタート信号伝送路接続部２８１ｂ、第２走査信号伝送路接続部２８２ｂおよび第１発光信号伝送路接続部２８３ａ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２１１から幅方向に距離Ｗ３６離間して設けられる。
信号伝送路接続部２７６が形成される領域２８０Ａ，２８０Ｂにおいて、各発光信号伝送路２１２と、第１および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂと、各スタート信号伝送路２１６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２７６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２１０における発光体チップ２７５の各スイッチ素子アレイ２１３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２１１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２１３の前記配列方向Ｘに沿って隣接した領域２８０Ａ，２８０Ｂに、発光素子アレイ２１１に沿って信号伝送路接続部２７６が設けられるので、発光素子アレイ２１１の配列方向Ｘの端部を、発光体チップ２７５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２１１の一方側および他方側に信号伝送路接続部２７６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２７５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２１１を発光体チップ２７５の幅方向Ｙの一端部に形成すると、発光体チップ２７５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２１１は、発光体チップ２７５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２７は、発光体チップ２７５を複数有する発光体チップ組立体２８６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２８６の平面を示し、発光素子アレイ２１１、第１および第２スイッチ素子アレイ２１３ａ，２１３ｂおよび信号伝送路接続部２７６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２８６は、前記図２６に示される発光体チップ２７５を複数有し、各発光体チップ２７５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２８６は、プリント配線基板などの回路基板に、発光体チップ２７５の裏面電極２３６を臨ませて、各発光体チップ２７５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２７５では、配列方向Ｘの一端部２７５ａおよび他端部２７５ｂに発光素子Ｌが配置されるので、発光素子アレイ２１１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２７５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２７５を１列に並べても、隣接する発光体チップ２７５の発光素子Ｌの間の距離Ｗ３７を予め定める範囲内とすることができるので、発光体チップ２７５を千鳥状に配列する必要がなく、発光体チップ２７５を回路基板上に配列する工程を簡便化できる。距離Ｗ３７は、前記間隔Ｗ２１程度に選ばれる。正確には、Ｗ３７はＷ２１からＷ３５の２倍を差し引いた距離に選ばれる。こうすることで、発光体チップ２７５のつなぎ目も発光体チップ２７５内の発光素子Ｌと同じピッチ（光軸間距離）となる。
また発光体チップ２７５を配列して画像形成装置の露光装置として用いるときに、各発光体チップ２７５の発光素子Ｌを１列に並べることができるので、レンズアレイを介した感光体ドラムへの露光では、発光体チップ２７５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２７５の感光体ドラム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２７５は同じラインのデータを読み込めばよいので、発光装置２１０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２８６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２８６の配列方向Ｘの幅Ｗ３８は、画像形成装置２８７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２７５の信号伝送路接続部２７６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２７３が実装される。駆動手段２７３は、ボンディングワイヤを介して、各信号伝送路接続部２７６に信号を与える。駆動手段２７３を、発光体チップ２７５が実装される回路基板に設けることによって、駆動手段２７３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２７３から信号伝送路接続部２７６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。
本発明の発光装置２１０は、前述した画像形成装置８７における発光装置１０に代えて、露光装置として用いることができる。このような構成の画像形成装置では、露光装置として使用される発光装置２１０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２１０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２１０では、スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓが発光すると、この発光部Ｔｓの光は、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に隣接するスイッチ素子Ｔに照射される。各スイッチ素子Ｔの受光部Ｔｒは、同じスイッチ素子Ｔが有する発光部Ｔｓから到来する光を遮光するので、発光した発光部Ｔｓを有するスイッチ素子Ｔの配列方向の一方側および他方側に隣接するスイッチ素子Ｔに照射される光量には、明確な差異が生じる。
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の他方側に隣接するスイッチ素子Ｔの、発光部Ｔｓに臨む受光部Ｔｒでは、受光によってゲート２２８にトリガ信号を発生し、このトリガ信号が接続部Ｔｃを介して、このトリガ信号を発生した受光部Ｔｒを有するスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓのゲート２２７に与えられる。ゲート２２７にトリガ信号が与えられると、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の一方側に隣接するスイッチ素子Ｔでは、発光した発光部Ｔｓの光が、この発光した発光部Ｔｓを有するスイッチ素子Ｔの受光部Ｔｒ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Ｔｓのしきい電圧またはしきい電流は、発光した発光部Ｔｓを有するスイッチ素子Ｔに隣接していても、ほとんど低下しない。
しきい電圧またはしきい電流が低下した発光部Ｔｓに、この発光部Ｔｓが接続された走査信号伝送路２１５によって伝送される走査信号φが与えられることによって、発光部Ｔｓは発光する。第１および第２走査信号伝送路２１５ａ，２１５ｂによって伝送される第１および第２走査信号φ１，φ２は、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ので、隣接するスイッチ素子Ｔの受光部Ｔｒが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発光部Ｔｓを有するスイッチ素子Ｔ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て、配列方向Ｘの一方から他方へと光走査して、配列されたスイッチ素子Ｔに順番にスイッチ動作を行わせることができる。
発光している発光部Ｔｓを有するスイッチ素子Ｔの配列方向Ｘの一方側および他方側に隣接するスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓが、同じ走査信号伝送路２１５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Ｔｓを有するスイッチ素子Ｔの配列方向Ｘの他方側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、配列方向の一方側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Ｔｓを有するスイッチ素子Ｔの配列方向Ｘの一方側および他方側に隣接するスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓに、同じ走査信号を与えたとしても、配列方向Ｘの他方側に隣接しているスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓだけを選択的に発光させることができる。これによって走査信号伝送路２１５を可及的に少なく構成することができ、本実施の形態のように走査信号伝送路２１５を２本だけ設ける構成としても、配列方向Ｘの一方から他方へと、光走査することができる。各スイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓが発光すると、配列方向Ｘに隣接するスイッチ素子Ｔの受光部Ｔｓのゲート２２８にはトリガ信号が発生し、光走査によって、配列方向Ｘに沿って各スイッチ素子Ｔがトリガ信号を順番に生成することができる。
各スイッチ素子Ｔは、隣接するスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓから発せられる光を受光部Ｔｒによって受光することによって、接続部Ｔｃによって接続される発光部Ｔｓ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２２４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、発光装置２１０を構成することができる。また従来の技術として前述した図３３に示される発光装置２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。
これによって発光装置２１０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および前記発光素子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２１０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２３１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２１０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２３１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２１３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２１０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２１８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２１８によって、バイアス光が漏れることが防止されるので、発光装置２１０を用いた画像形成装置では、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２１７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２１５および発光信号伝送路２１２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２１５および発光信号伝送路２１２が短絡してしまうことが防止される。
また発光装置２１０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Ｔ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２８は、本発明の第４の実施の形態の発光装置において駆動手段２７３がスタート信号伝送路２１６に与えるスタート信号φＳ、および走査信号伝送路２１５に与える第１および第２走査信号φ１，φ２発光信号伝送路２１２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２８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１７に示される前述の第３の実施の形態の発光装置２１０とは、装置の駆動方法が異なるのみ、すなわち駆動手段２７３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２１０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および第２走査信号φ１，φ２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および第２走査信号φ１，φ２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および第２走査信号φ１，φ２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および第２走査信号φ１，φ２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およびφ２走査信号φ１，φ２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および第２走査信号φ１，φ２、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および第２走査信号φ１，φ２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２７３は、第１および第２走査信号φ１，φ２のハイレベルとなる部分が重ならないように第１および第２走査信号φ１，φ２を、走査信号伝送路２１５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走査信号φ２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走査信号φ１は、ローレベルとなるように駆動手段２７３は第１および第２走査信号φ１，φ２を出力する。
以後、本実施の形態における駆動手段２７３の動作について説明する。まず時刻ｔ０で、駆動手段２７３は、スタート信号φＳ、第１および第２走査信号φ１，φ２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は発光しない。駆動手段２７３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２７３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２７３は、スタート信号φＳ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。スタート信号φＳのハイレベルの信号は、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よりも大きい電圧または電流である。
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２１３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。スイッチ素子アレイ２１３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の受光部Ｔｒ１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。受光部Ｔｓのゲート２２８、発光部Ｔｓのゲート２２７および接続部Ｔｃは、ともに第２の一方導電型半導体層２４４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２２８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２２７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２４４に蓄積される電子が、第２の一方導電型半導体層２４４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２４３と第２の一方導電型半導体層２４４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
このため、スイッチ素子Ｔの受光部Ｔｒが、光を受光することによってこの受光した受光部Ｔｒと接続部Ｔｃによって接続される発光部Ｔｓのしきい電圧またはしきい電流が低下し、また受光部Ｔｒによって受光する光強度が大きくなるほど、この受光した受光部Ｔｒと接続部Ｔｃによって接続される発光部Ｔｓの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。
このため、スイッチ素子Ｔの受光部Ｔｒが、光を受光することによってこの受光した受光部Ｔｒと接続部Ｔｃによって接続される発光部Ｔｓのしきい電圧またはしきい電流が低下し、また受光部Ｔｒによって受光する光強度が大きくなるほど、この受光した受光部Ｔｒと接続部Ｔｃによって接続される発光部Ｔｓの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。スイッチ素子Ｔ０が発光すると、この光をスイッチ素子Ｔ１の受光部Ｔｒ１が受光し、前述したようにスイッチ素子Ｔ１の発光部Ｔｓ１のしきい電圧が低下する。
時刻ｔ１経過した後、時刻ｔ２においてスイッチ素子Ｔ１の発光部Ｔｓ１のしきい電圧はＶＴＨ（Ｔ１）となっている。第１走査信号伝送路２１５ａには、スイッチ素子Ｔ１，Ｔ３，…，Ｔｊ−１が接続されているが、スイッチ素子Ｔ３，…，Ｔｊ−１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、その発光部Ｔｓしきい電圧は、ほとんど変化しない。
時刻ｔ２において、スタート信号φＳ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２７３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では、受光部Ｔｒが受光することによって低下した発光部Ｔｓのしきい電圧は、時刻ｔ２から時刻の経過とともに徐々に上昇する。発光状態の発光部Ｔｓを有するスイッチ素子Ｔの配列方向Ｘの他方に隣接するスイッチ素子Ｔでは、受光部Ｔｒが受光することによって、発光部Ｔｓのしきい電圧またはしきい電流が低下し、発光状態の発光部Ｔｓを有するスイッチ素子Ｔの前記発光部Ｔｓ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の受光部Ｔｒでは、受光しないので低下した発光部Ｔｓの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の発光部Ｔｓ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２１５に接続される他のスイッチ素子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、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Ｔの発光部Ｔｓ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２１５ａに接続されるスイッチ素子Ｔ１を除く他のスイッチ素子Ｔ３，…，Ｔｊ−１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。
これによって、時刻ｔ３で、スイッチ素子Ｔ１の発光部Ｔｓ１がオン状態となり、すなわちターンオンし、発光する。
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。
スイッチ素子Ｔ１の発光部Ｔｓ１は、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２２４の電圧は、ほぼ０（零）ボルト（Ｖ）になる。ここで前記ゲート２２４の電圧とは、ゲート２２４と接地される裏面電極２３６との電位差である。スイッチ素子Ｔ１のゲート２２４は、発光素子Ｌ１のゲート２１９に接続されているので、スイッチ素子Ｔ１のゲート２２４の電圧は、発光素子Ｌ１のゲート２１９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２１９と裏面電極２３６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２７３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の発光部Ｔｓ１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２１９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い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２７３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２７３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の発光部Ｔｓ１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２７３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の発光部Ｔｓ２が消灯し、時刻ｔ８が経過した後、時刻ｔ９で、第１走査信号φ１をハイレベルにすると、スイッチ素子Ｔ３の発光部Ｔｓ３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２７３は、時刻ｔ１０で再び第１走査信号φ１をローレベルにすると、スイッチ素子Ｔ３が消灯する。
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、たとえば１μ秒に選ばれる。
時刻ｔ６と時刻ｔ７との間の時間、および時刻ｔ８と時刻ｔ９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２７３が、第１および第２走査信号φ１，φ２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の発光部Ｔｓ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。
図２９は、本発明の第５の実施の形態の発光装置４１０の基本的構成を示す一部の等価回路示す回路図である。本発明の他の実施の形態の発光装置４１０では、前述した第１の実施の形態の発光装置１０において、発光素子Ｌとスイッチ素子Ｔとを、接続手段１４によって電気的に接続するのではなく、光学的に接続した構成を有する。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。発光装置４１０では、幅方向Ｙにおいて発光素子Ｌに、この発光素子Ｌに対応するスイッチ素子Ｔを臨ませて配置し、スイッチ素子Ｔが発光したときに対応する発光素子Ｌにスイッチ素子Ｔからの光が照射されるように、発光素子Ｌおよびスイッチ素子Ｔが配列される。発光素子Ｌは、スイッチ素子Ｔと同じ構造であり、同じ半導体材料によって構成されるので、受光によってしきい電圧、またはしきい電流が低下させることができる。このためスイッチ素子Ｔを配列方向に順番に発光させて、スイッチ素子Ｔに対応する発光素子Ｌに光を照射することによって、前述の実施の形態と同様に、各発光素子Ｌのしきい電圧またはしきい電流を配列方向に沿って順番に低下させることができ、前述した発光信号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る。したがって、このような構成であっても、発光装置１０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７３，２３７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１５，２１５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１５，２１５に、この走査信号伝送路１５，２１５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１５，２１５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１５，２１５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。
さらに本発明の他の実施の形態では、図３０に示される発光装置１の発光サイリスタＴによって構成される発光サイリスタアレイを、駆動手段７３によって駆動する構成であってもよい。この場合、駆動手段７３によって、第１走査信号φ１を転送クロックラインＣＬ１に与え、第２走査信号φ２を転送クロックラインＣＬ２に与え、第３走査信号φを転送クロックラインＣＬ３にそれぞれ与える。走査信号φ１は、発光サイリスタＴ０を発光させるときにだけハイレベルにすればよい。
さらに本発明の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、発光素子Ｌと、スイッチ素子Ｔとは、前述した図３３に示される発光装置１において発光サイリスタＬと、スイッチサイリスタＴとが接続されるように接続されてもよい。つまり走査スタート用スイッチ素子Ｔ０のゲート２６，２２６は、スタート信号伝送路１６，２１６に接続され、各スイッチ素子Ｔのゲート２４，２２４および走査スタート用スイッチ素子Ｔ０のゲート２６，２２６は、負荷抵抗ＲＬを介して制御用電源ＶＧＫに接続され、スイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の表面電極２５，２２５には、２本の走査信号伝送路φが、配列されるスイッチ素子Ｔおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０に１つおきに接続される。またスイッチ素子Ｔのゲート２４，２２４と走査スタート用スイッチ素子Ｔ０のゲート２６，２２６とが、転送方向指定ダイオードＤを介して接続され、スイッチ素子Ｔｎのゲート２４，２２４と、スイッチ素子Ｔｎ−１のゲート２４，２２４とが、転送方向指定ダイオードＤを介して接続され、隣接するスイッチ素子Ｔのゲート２４，２２４および走査スタート用スイッチ素子Ｔ０のゲート２６，２２６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、アノードが走査方向下流側のスイッチ素子Ｔのゲート２４，２２４と接続される。発光素子Ｌのアノードは、発光信号伝送路１２，２１２に接続され、カソードは、接地される。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る。
図３２に示される発光装置２のスイッチサイリスタアレイを、駆動手段７３によって駆動する構成であってもよい。この場合、駆動手段２７３によって、第１走査信号φ１を転送クロックラインＣＬ１に与え、第２走査信号φ２を転送クロックラインＣＬ２に与え、スタート信号φＳを第１信号入力ラインＳに与え、発光信号φＥを第２信号入力ラインＥに与えればよい。
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、基板３１，２３１と発光素子Ｌの第１の一方導電型半導体層３２，２３２との間、基板３１，２３１とスイッチ素子Ｔの第１の一方導電型半導体層４２，２４２との間、基板３１，２３１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６２，２６２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３１，２３１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４２，２４２のシート抵抗を、第２の一方導電型半導体層４４，２４２よりも小さくすることによって、スイッチ素子Ｔの基板３１，２３１と垂直方向に流れる電流を走査信号伝送路１５，２１５の接続された表面電極２５，２２５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では、前述した各実施の形態の発光装置において、基板２３１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３６，２３６を基板３１，２３１の厚み方向Ｚの他表面に形成しないで、発光素子Ｌの第１の一方導電型半導体層３２，２３２、スイッチ素子Ｔの第１の一方導電型半導体層４２，２４２、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６２，２６２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、発光信号伝送路１２，２１２と発光素子遮光部２３，２２３とを一体に形成してもよい。この場合、発光素子遮光部２３，２２３と、基板３１，２３１とが接触しないように、発光素子遮光部２３，２２３が形成される溝部２３，２２３の底部を絶縁層１７，１７の一部によって形成することによって、発光信号伝送路１２，２１２と基板３１，２３１との短絡を防止する。発光素子遮光部２３，２２３は、厚み方向Ｚにおいて、オーミックコンタクト層３７，２３７から第２の一方導電型半導体層３４，２３４と、第２の他方導電型半導体層３５，２３５とによって形成される発光部よりも基板３１，２３１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３７，２３７に積層して、発光信号伝送路１２，２１２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１８，２１８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１７，２１７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１７，２１７は、ポリイミドによって形成される。絶縁層１７，２１７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７３，２７３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１２，２１２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１２，２１２は、抵抗素子Ｒφを介して接続手段１４，２１４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１２，２１２に、この発光信号伝送路１２，２１２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１２，２１２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１２，２１２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７３，２７３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７３，２７３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１５，２１５に、この走査信号伝送路１５，２１５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１５，２１５に、この走査信号伝送路１５，２１５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１５，２１５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１５，２１５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７３，２７３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７３，２７３が出力する走査信号φのハイレベルは、走査信号伝送路１５，２１５に接続される全てのスイッチ素子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７３，２７３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７３，２７３の設計が容易となる。
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、駆動手段７３，２７３を発光体チップ７５，２７５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７５，２７５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７５，２７５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、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２４，２２４または１つのスイッチ素子Ｔの発光部Ｔｓのゲート２８，２２８と、複数の発光素子Ｌのゲート１９，２１９とを接続してもよい。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。
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。
１０，２１０，４１０ 発光装置
１１，２１１ 発光素子アレイ
１２，２１２ 発光信号伝送路
１３，２１３ スイッチ素子アレイ
１４，２１４ 接続手段
１５，２１５ 走査信号伝送路
１６，２１６ スタート信号伝送路
１７，２１７ 絶縁層
１８，２１８ 遮光層
Ｌ 発光素子
Ｔ スイッチ素子
Ｔ０ 走査スタート用スイッチ素子
Ｔｓ 発光部
Ｔｒ 受光部
Ｔｃ 接続部
１１，２１１ 発光素子アレイ
１２，２１２ 発光信号伝送路
１３，２１３ スイッチ素子アレイ
１４，２１４ 接続手段
１５，２１５ 走査信号伝送路
１６，２１６ スタート信号伝送路
１７，２１７ 絶縁層
１８，２１８ 遮光層
Ｌ 発光素子
Ｔ スイッチ素子
Ｔ０ 走査スタート用スイッチ素子
Ｔｓ 発光部
Ｔｒ 受光部
Ｔｃ 接続部
Claims (5)
- 受光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、かつ前記走査信号が与えられたとき発光する発光スイッチ素子を複数有し、複数の前記発光スイッチ素子が隣接する発光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発光スイッチ素子アレイと、
各発光スイッチ素子に接続され、配列方向に隣接する発光スイッチ素子毎に、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、
各走査信号伝送路に各発光スイッチ素子と直列となるように接続される抵抗素子とを含む光走査装置の駆動方法であって、
隣接する発光スイッチ素子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発光スイッチ素子が接続される前記走査信号伝送路に、この走査信号伝送路に接続される他の発光スイッチ素子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を与えることを特徴とする光走査装置の駆動方法。 - 隣接する前記発光スイッチ素子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前記発光スイッチ素子が接続される前記走査信号伝送路に、この走査信号伝送路に接続される他の発光スイッチ素子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を与えることを特徴とする請求項１記載の光走査装置の駆動方法。
- 発光状態の前記発光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停止した後、予め定める時間をあけて発光状態にあった前記発光スイッチ素子の配列方向に隣接する前記発光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ことを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置の駆動方法。
- 前記予め定める時間は、発光状態の前記発光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停止した時刻から、発光状態にあった前記発光スイッチ素子に隣接する前記発光スイッチ素子の低下したしきい電圧またはしきい電流が、この発光スイッチ素子と同じ前記走査信号伝送路に接続された他の発光スイッチ素子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３記載の発光走査装置の駆動方法。
- 受光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、かつ前記走査信号が与えられたとき発光する発光スイッチ素子を複数有し、複数の前記発光スイッチ素子が隣接する発光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発光スイッチ素子アレイと、
各発光スイッチ素子に接続され、配列方向一方側に隣接する発光スイッチ素子とは、異なるタイミングで各発光スイッチ素子に伝送する前記走査信号が与えられる複数の走査信号伝送路と、
前記各走査信号伝送路に各発光スイッチ素子と直列となるように接続される抵抗素子と、
隣接する発光スイッチ素子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発光スイッチ素子が接続される前記走査信号伝送路に、この走査信号伝送路に接続される他の発光スイッチ素子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を供給する駆動手段とを含むことを特徴とする光走査装置。
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