JP7245101B2 - 半導体発光装置、露光ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

半導体発光装置、露光ヘッド及び画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、半導体発光装置、露光ヘッド及び画像形成装置に関する。
画像形成装置の感光ドラムへの潜像形成用の露光ヘッドとして、面発光素子アレイが利用されている。この露光ヘッドの典型的な構成では、多数の面型発光素子（半導体基板主面に対して垂直に光を放射する発光素子）がある方向に配列されており、各発光素子の配列方向と同一な方向にレンズアレイが並んでいる。そして、発光素子からの光は、当該レンズを通して感光ドラム上に結像する。発光素子としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成されたものと発光サイリスタで構成されたものが知られている。特に、サイリスタを利用した発光装置は配線数が少なくてすむメリットがあり、複写機などの露光ヘッドとして好適である。
特許文献１には、透明電極と高濃度コンタクト層とのトンネル接合を用いて電流狭窄した面発光型の発光サイリスタを用いた自己走査型の発光素子アレイが開示されている。特許文献１に記載の発光サイリスタでは、透明電極として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を用い、透明電極への給電はその上に設けた金属電極から行っている。すなわち、当該金属電極と裏面電極との間に順バイアス電圧を印加することによって発光層を発光し、コンタクト層の側から透明電極を介して光を出射する。
特開２０１８－１０７４２０号公報
しかしながら、特許文献１に記載の発光サイリスタは、熱伝導性の低い透明電極がコンタクト層に接する構成であり、連続発光などによって発光サイリスタが発熱した際の放熱性に劣っていた。そのため、連続発光時などにおいて、素子温度の増加による素子特性や信頼性の低下が生じる虞があった。
本発明の目的は、放熱性に優れた半導体発光装置、露光ヘッド及び画像形成装置を提供することにある。
本発明の一観点によれば、第１導電型の第１半導体層と、前記第１導電型と反対の第２導電型の第２半導体層と、前記第１導電型の第３半導体層と、前記第２導電型の第４半導体層と、がこの順に積層されてなり、発光層を有する半導体積層構造と、前記半導体積層構造の上に設けられた金属電極と、前記半導体積層構造と前記金属電極との間に設けられた絶縁層と、前記半導体積層構造の上及び前記金属電極の上に設けられた透明電極と、を有し、前記第４半導体層は、第１不純物濃度を有する第１の層と、前記第１不純物濃度より高い第２不純物濃度を有するコンタクト層としての第２の層と、を有し、前記第１の層は、前記第３半導体層と前記第２の層との間に設けられており、前記金属電極は、平面視において、前記第１の層と重なり、前記第２の層とは重ならず、前記第２の層の周囲を囲むように設けられている半導体発光装置が提供される。
本発明によれば、放熱性に優れた半導体発光装置、露光ヘッド及び画像形成装置を実現することができる。
本発明の第１実施形態による半導体発光装置の構造を示す概略断面図である。 参考例による半導体発光装置の構造を示す概略断面図である。 本発明の第２実施形態による半導体発光装置の構造を示す概略断面図である。 本発明の第３実施形態による半導体発光装置の構造を示す概略断面図である。 本発明の第４実施形態による半導体発光装置の構造を示す概略断面図である。 本発明の第５実施形態による半導体発光装置の概略構成を示す等価回路図である。 本発明の第５実施形態による半導体発光装置におけるシフトサイリスタのオン状態の転送動作を説明する図である。 本発明の第５実施形態による半導体発光装置の駆動方法を示すタイミング図である。 本発明の第６実施形態による画像形成装置の構成例を示す概略図である。 本発明の第６実施形態による画像形成装置の露光ヘッドの構成例を示す概略図である。 本発明の第６実施形態による画像形成装置の面発光素子アレイチップ群を示す概略図である。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による半導体発光装置について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態による半導体発光装置の構造を示す概略断面図である。図２は、参考例による半導体発光装置の構造を示す概略断面図である。
本実施形態による半導体発光装置１００は、図１に示すように、基板１０と、基板１０の上に設けられた半導体積層構造２０と、を有する。
基板１０は、第１導電型の半導体基板である。基板１０としては、例えば、ＧａＡｓ基板、ＩｎＰ基板、ＧａＰ基板等のIII－Ｖ族化合物半導体基板を用いることができる。
半導体積層構造２０は、基板１０側から、半導体層２２と、分布ブラッグ反射層２４と、半導体層３０と、半導体層３２と、半導体層３４と、半導体層３６と、半導体層３８と、がこの順に積層されてなる。分布ブラッグ反射層（以下、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層）２４は、低屈折率の半導体層２６と高屈折率の半導体層２８とを交互に繰り返し積層してなる積層構造を有している。ここで、半導体層２２，２６，２８，３０，３４は第１導電型の半導体層であり，半導体層３２，３６，３８は第１導電型と異なる第２導電型の半導体層である。
半導体積層構造２０を構成する各半導体層は、III－Ｖ族化合物半導体材料によって構成されていることが好ましい。III－Ｖ族化合物半導体としては、例えば、ＧａＡｓ系材料、ＡｌＧａＡｓ系材料、ＧａＰ系材料、ＧａＡｓＰ系材料、ＩｎＰ系材料、ＡｌＡｓ系材料、ＡｌＧａＩｎＰ系材料を用いることが好ましい。これらの中でも、半導体積層構造２０を構成する各半導体層は、発光波長の観点から、ＧａＡｓ系材料、ＡｌＧａＡｓ系材料を含有していることが好ましい。
半導体積層構造２０は、第１導電型の半導体層２２，２６，２８，３０と、第２導電型の半導体層３２と、第１導電型の半導体層３４と、第２導電型の半導体層３６，３８と、がこの順に積層されたサイリスタ構造（ｐｎｐｎ構造又はｎｐｎｐ構造）を有する。第１の導電型がｎ型である場合は第２の導電型はｐ型となり、半導体積層構造２０は、基板１０側からｎ型半導体層、ｐ型半導体層、ｎ型半導体層、ｐ型半導体層をこの順に有する発光サイリスタとなる。第１の導電型がｐ型である場合は第２の導電型はｎ型となり、半導体積層構造２０は、基板１０側からｐ型半導体層、ｎ型半導体層、ｐ型半導体層、ｎ型半導体層をこの順に有する発光サイリスタとなる。
半導体層２２，２６，２８，３０は、発光サイリスタのアノード又はカソードを構成する。半導体層３２及び半導体層３４は、発光サイリスタのゲート（又はベース）を構成する。半導体層３６，３８は、発光サイリスタのカソード又はアノードを構成する。第１導電型がｎ型である場合、半導体層２２，２６，２８，３０がカソードであり、半導体層３６，３８がアノードである。第１導電型がｐ型である場合、半導体層２２，２６，２８，３０がアノードであり、半導体層３６，３８がカソードである。
半導体層３６，３８は一部が除去されており、半導体層３６，３８を除去することにより露出した半導体層３４の上には、電極４８が設けられている。また、半導体層３８は一部が除去されており、半導体層３８を除去することにより露出した半導体層３６の上には、電極４２が設けられている。電極４２は、平面視において、半導体層３８の周囲を囲うように配されたリング状又は枠状のパターンを有する。別の言い方をすると、半導体層３８は、平面視におけるサイズが電極４２に設けられた開口部６０よりも小さく、当該開口部６０の中に位置している。発光サイリスタから発せられた光は、開口部６０を通して外部に放出されることになる。
電極４２及び半導体層３８の上には、透明電極４６が設けられている。基板１０の、半導体積層構造２０が設けられた面とは反対の裏面側には、電極５０が設けられている。
半導体発光装置１００は、例えば以下の材料の組み合わせによって構成可能である。
基板１０は、例えばｎ型のＧａＡｓ基板によって構成されうる。一般に、ｎ型の化合物半導体基板は、ｐ型の化合物半導体基板よりも高品質であり、流通数も多く、低価格で入手することができる。したがって、ｎ型の化合物半導体基板を用いることは、高品質な半導体発光装置を低コストで製造できる点で有利である。バッファ層としての役割を有する半導体層２２は、例えば、ｎ型のＧａＡｓ層やｎ型のＡｌＧａＡｓ層によって構成されうる。
ＤＢＲ層２４は、前述のように、低屈折率の半導体層２６と高屈折率の半導体層２８とを交互に積層した積層構造を有する。例えば、半導体層２６を低Ａｌ組成のＡｌＧａＡｓ層により構成し、半導体層２８を高Ａｌ組成のＡｌＧａＡｓ層により構成することができる。この場合、高Ａｌ組成のＡｌＧａＡｓと低Ａｌ組成のＡｌＧａＡｓとの組合せとしては、Ａｌ組成の差が大きい方が反射帯域を広くとれるため好ましい。例えば、半導体層２６としてのｎ型のＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層と半導体層２８としてのｎ型のＡｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ層との組み合わせを適用可能である。或いは、半導体層２６としてのｎ型のＡｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓ層と半導体層２８としてのｎ型のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層との組み合わせを適用可能である。半導体層２６，２８の積層数は多いほど反射率を高くすることができるため、半導体層２６と半導体層２８とのペアを１０ペア以上、好ましくは２０ペア以上、積層するとよい。
半導体層３０は、例えば、膜厚が６００ｎｍ、Ａｌ組成が２５％、ドナー不純物濃度が２×１０１８ｃｍ－３の、ｎ型のＡｌＧａＡｓ層によって構成されうる。半導体層３２は、例えば、膜厚が７００ｎｍ、Ａｌ組成が１５％、アクセプタ不純物濃度が３×１０１７ｃｍ－３の、ｐ型のＡｌＧａＡｓ層によって構成されうる。半導体層３４は、例えば、膜厚が３５０ｎｍ、Ａｌ組成が１５％、ドナー不純物濃度が３×１０１８ｃｍ－３の、ｎ型のＡｌＧａＡｓ層によって構成されうる。半導体層３６は、例えば、膜厚が３２０ｎｍ、Ａｌ組成が３０％、アクセプタ不純物濃度が２×１０１７ｃｍ－３の、ｐ型のＡｌＧａＡｓ層によって構成されうる。コンタクト層としての役割を有する半導体層３８は、例えば、膜厚が２００ｎｍ、Ａｌ組成が３０％、アクセプタ不純物濃度が７×１０１９ｃｍ－３の、ｐ型のＡｌＧａＡｓ層によって構成されうる。
電極４２，４８は、例えば、ＣｒとＡｕとをこの順で積層した金属電極により構成されうる。電極５０は、例えば、ＡｕＧｅと、Ｎｉと、Ａｕとをこの順で積層した金属電極により構成されうる。
透明電極４６は、発光サイリスタＬの発光波長に対して透明であり、導電性の高い材料で形成する。なお、ここでいう「発光サイリスタＬの発光波長に対して透明」とは、発光サイリスタＬが発光する光の中心波長λの光の透過率が７０％以上であることをいう。また、透明電極４６の厚さは、透明電極４６の厚さ方向における光学長がλ／４の奇数倍±１０％となるようにすることが好ましい。透明電極４６の厚さを上述のようにすることにより、発光サイリスタＬから発せられた光の透明電極４６における反射を低減し、光取り出し効率を高めることができる。
透明電極４６の材質は特に限定はされないが、透明導電酸化物（ＴＣＯ）を用いることが好ましい。透明導電酸化物としては、ｎ型の電気伝導性を有する、酸化インジウムスズ系材料（ＩＴＯ）や酸化インジウム亜鉛系材料（ＩＺＯ）、酸化インジウムタングステン系材料（ＩＷＯ）などの酸化インジウム系材料を用いることができる。或いは、透明導電酸化物としては、ｎ型の電気伝導性を有する、酸化亜鉛アルミニウム系材料（ＡＺＯ）や酸化亜鉛ガリウム系材料（ＧＺＯ）などの酸化亜鉛系材料、酸化スズ系材料などを用いることができる。また、第１の導電型がｐ型である場合には、ｐ型の電気伝導性を有する、酸化ニッケル系材料や酸化銅系材料などを透明導電酸化物として用いることができる。
ここで、本実施形態による半導体発光装置により奏される作用効果を説明する前に、参考例による半導体発光装置及びその課題について、図２を用いて説明する。図２は、参考例による半導体発光装置の構造を示す概略断面図である。本実施形態による半導体発光装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
図２に示す参考例による半導体発光装置は、電極４２と半導体層３６との間の電気的な接続態様が異なるほかは、上述した本実施形態による半導体発光装置と同様である。
参考例による半導体発光装置において、半導体層３８は、本実施形態による半導体発光装置と同様、一部が除去されている。半導体層３８を除去することにより露出した半導体層３６の上には、絶縁層４０が設けられている。絶縁層４０の上には、透明電極４６が設けられている。透明電極４６は、絶縁層４０の上から、半導体層３８の上に延在している。絶縁層４０が設けられた領域の透明電極４６の上には、電極４２が設けられている。つまり、参考例による半導体発光装置において、電極４２から供給される電流は、電極４２、透明電極４６、半導体層３８を介して、半導体層３８の下の半導体層３６へと流れる。
半導体発光装置を連続的に発光することにより半導体積層構造２０が発熱してくると、半導体積層構造２０内で発生した熱は、透明電極４６を通じて電極４２へと到達する。電極４２に到達した熱は、電極４２に接続されている不図示の配線を伝わって放熱される。また、一部の熱は基板１０を介して電極５０から放熱されるが、基板１０は半導体積層構造２０に比べて圧倒的に厚みが大きく熱抵抗が大きいため、電極５０からの放熱は十分とは言えない。また、透明電極４６として一般的に使用されているＩＴＯの熱伝導率は４～１０［Ｗ／ｍ・Ｋ］であり、Ａｕの熱伝導率である３２０［Ｗ／ｍ・Ｋ］と比較して非常に小さい。そのため、半導体積層構造２０内で発生した熱を、透明電極４６を通して十分に外部へと放出することができない。
そのため、参考例による半導体発光装置は、放熱性能が十分とは言えず、連続発光時の温度上昇やそれに伴う素子特性や信頼性の低下を生じる虞があった。
一方、本実施形態による半導体発光装置において、電極４２は半導体層３６の上に設けられ、透明電極４６は半導体層３８及び電極４２の上に設けられている。
本実施形態による半導体発光装置において、半導体層３０，３２，３４，３６の各層の不純物濃度は、発光サイリスタとしてのサイリスタ動作を考慮して適宜設定される。そのため半導体層３６の不純物濃度は、一般的に、金属電極との間にオーミックコンタクトを形成できるほどには高くすることができない。その結果、本実施形態による半導体発光装置において、半導体層３６と電極４２との間は接触抵抗が高い状態である。
しかしながら、半導体積層構造２０の最上層、すなわち半導体層３６の上にコンタクト層としての半導体層３８を設け、半導体層３８の不純物濃度を十分に高くすることにより、半導体層３８と透明電極４６との間にトンネル接合が形成される。そしてそれによって半導体層３８と透明電極４６との間に低抵抗の電気的なパスを形成することができる。つまり、電極４２から供給される電流は、電極４２から半導体層３６へと直に流れるよりも、電極４２から、透明電極４６、透明電極４６と半導体層３８との間のトンネル接合、半導体層３８を介して、その下層の半導体層３６へと集中的に流れる。
したがって、本実施形態の上記構成によれば、電極４２から供給される電流を半導体層３８から半導体層３６へと集中的に流し、半導体層３８の下部において集中的に発光することができる。半導体層３８の下部で発生した光は電極４２によって遮られないため、光の利用効率を向上することができる。
また、電極４２は透明電極４６よりも下層側に配置されているため、半導体層３８の下部で発生した熱は、透明電極４６を介さずに、熱伝導率の高い金属材料によって構成される電極４２へと直に伝わる。つまり、半導体層３８の下部で発生した熱は、熱伝導率の高い電極４２から効率的に不図示の配線に伝達され、効率的に外部へと放出される。
したがって、本実施形態の上記構成によれば、半導体発光装置の放熱性能を高めることができ、連続発光時の温度上昇やそれに伴う素子特性や信頼性の低下を抑制することができる。
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による半導体発光装置について、図３を用いて説明する。第１実施形態による半導体発光装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
図３は、本実施形態による半導体発光装置の構造を示す概略断面図である。図３に示すように、本実施形態による半導体発光装置１００は、半導体層３６と電極４２との間に絶縁層４０が設けられているほかは、第１実施形態による半導体発光装置と同様である。
半導体積層構造２０から発生した光が電極４２によって遮られない領域を効率的に発光させるうえで、電極４２と半導体層３６との界面を流れる電流を低減することは望ましい。第１実施形態による半導体発光装置においては、電極４２と半導体層３６との間は、ショットキー接合が形成されており、接触抵抗が高い状態となっていた。
しかしながら、本発明による半導体発光装置では一例として発光サイリスタを想定しており、サイリスタをスイッチングさせるために駆動電圧よりも高い電圧を一時的に加える必要がある。具体的には、サイリスタをターンオンさせる際に、電極４２に印加される電圧が、制御電圧よりも高い電圧（ブレークオーバ電圧）に一時的に到達する。
このような高い電圧が電極４２に加わった場合、電極４２からその下部の半導体層３６にも電流が流れ、電極４２によって遮られて有効な光とはならない無効な光が増加する虞がある。また、発光サイリスタ以外の発光素子においては、電極の下の半導体層の不純物濃度が高い場合もあり、電極と半導体層との間の接触抵抗が低い可能性もある。したがって、電極４２からその下部の半導体層３６に電流が流れるのを防止する観点から、半導体層３６と電極４２との間に絶縁層４０を設けることが望ましい。
このように、本実施形態によれば、半導体発光装置の放熱性能を高めることができ、連続発光時の温度上昇やそれに伴う素子特性や信頼性の低下を抑制することができる。また、本実施形態の上記構成によれば、電極４２からその下部の半導体層３６に電流が流れるのを防止することができ、電流集中領域をより効果的に狭め、光の利用効率を向上することができる。また、高電圧に対する耐性のある半導体発光装置を実現することができる。
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による半導体発光装置について、図４を用いて説明する。第１及び第２実施形態による半導体発光装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
図４は、本実施形態による半導体発光装置の構造を示す概略断面図である。図４に示すように、本実施形態による半導体発光装置１００は、半導体層３６と電極４２との間に設けられた絶縁層４０が半導体層３８の上面の端部まで延在しているほかは、第２実施形態による半導体発光装置と同様である。別の言い方をすると、絶縁層４０は、半導体層３８の上部に、平面視における半導体層３８のサイズよりも小さい開口部６２を有する。半導体層３８と透明電極４６とは、開口部６２の中において互いに接することになる。
第２実施形態の構成では、絶縁層４０の開口部（絶縁層４０が存在しない領域）と半導体層３８とを正確に位置合わせする必要がある。もし、絶縁層４０の開口部と半導体層３８との間に位置合わせずれが生じると、半導体層３６が絶縁層４０によって覆われない場所が発生し、電極４２と半導体層３６との間の耐圧が落ちる懸念がある。また、絶縁層４０の開口部と半導体層３８との間の位置合わせを高精度で行う場合、製造コストの増加を避けられない。
この点、本実施形態による半導体発光装置においては、絶縁層４０が、半導体層３８の端部を覆うように構成されている。したがって、絶縁層４０の開口部と半導体層３８との間に仮に位置合わせずれが生じたとしても、絶縁層４０の開口部の中に半導体層３６が露出することはない。
したがって、本実施形態の上記構成によれば、半導体層３６と電極４２との間を確実に絶縁することができ、半導体発光装置の信頼性を向上することができる。
絶縁層４０によって半導体層３８の端部を覆う幅は、フォトリソグラフィの位置合わせ精度を考慮して適宜設定すればよい。本実施形態では、一例として、絶縁層４０によって半導体層３８の端部を覆う幅を０．５μｍとしている。
このように、本実施形態によれば、半導体発光装置の放熱性能を高めることができ、連続発光時の温度上昇やそれに伴う素子特性や信頼性の低下を抑制することができる。また、本実施形態の上記構成によれば、電極４２からその下部の半導体層３６に電流が流れるのを防止することができ、電流集中領域をより効果的に狭め、光の利用効率を向上することができる。また、高電圧に対する耐性のある半導体発光装置を実現することができる。
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による半導体発光装置について、図５を用いて説明する。第１乃至第３実施形態による半導体発光装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
図５は、本実施形態による半導体発光装置の構造を示す概略断面図である。図５に示すように、本実施形態による半導体発光装置１００は、電極４２と透明電極４６との間に密着層４４が設けられているほかは、第３実施形態による半導体発光装置と同様である。
一般的に、酸化物導電体である透明電極材料は、電極４２に使用されるような金属材料との密着性が良好ではない。そのため、透明電極４６の形成後に電極４２との界面で透明電極４６が剥離する可能性がある。
このような観点から、本実施形態による半導体発光装置においては、電極４２と透明電極４６との間に密着層４４を設けている。これにより、電極４２と透明電極４６との間の密着性を向上することができ、半導体発光装置の信頼性を向上することができる。
密着層４４を構成する材料は、電極４２と透明電極４６との間の密着性を向上でき、且つ、良好な導電性を有する材料であれば、特に限定されるものではない。密着層４４としては、例えば、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、これら金属を２種類以上含む合金、又はこれら金属若しくは合金の酸化物などを適用することができる。
なお、本実施形態では、第３実施形態による半導体発光装置の電極４２と透明電極４６との間に密着層４４を設けた例を説明したが、第１又は第２実施形態による半導体発光装置の電極４２と透明電極４６との間に密着層４４を設けてもよい。
このように、本実施形態によれば、半導体発光装置の放熱性能を高めることができ、連続発光時の温度上昇やそれに伴う素子特性や信頼性の低下を抑制することができる。また、本実施形態の上記構成によれば、電極４２と透明電極４６との間の密着性を高めることができ、より信頼性の高い半導体発光装置を実現することができる。
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態による半導体発光装置について、図６乃至図８を用いて説明する。第１乃至第４実施形態による半導体発光装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
本実施形態では、第１乃至第４実施形態による半導体発光装置を用いた自己走査型の発光装置（ＳＬＥＤ：Self-scanning Light Emitting Device）を示す。自己走査型の発光装置としては発光ダイオード（ＬＥＤ）や面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を用いたものもあるが、サイリスタを利用した発光装置は配線数が少なくてすむメリットがあり、複写機などの露光ヘッドとして好適である。自己走査型の発光装置では、シフトサイリスタの間を転送ダイオードで結合することによって、シフトサイリスタのゲート間に電位勾配を形成し、シフトサイリスタの閾値電圧差を利用して自己走査機能を実現する。
図６は、本実施形態による半導体発光装置の自己走査型回路を示す等価回路図である。図６には、半導体発光装置を構成する自己走査型回路のうち、複数のシフトサイリスタＴとして、４個のシフトサイリスタＴｎ－１～Ｔｎ＋２を示している。また、複数の発光サイリスタＬとして、１６個の発光サイリスタＬ４ｎ－７～Ｌ４ｎ＋８を示している。また、複数の転送ダイオードＤとして、５個の転送ダイオードＤｎ－２～Ｄｎ＋２を示している。ただし、シフトサイリスタＴ、発光サイリスタＬ及び転送ダイオードＤの数は、半導体発光装置の規模等に応じて適宜選択されうる。添え字のｎは、２以上の整数である。
発光サイリスタＬの各々が、第１乃至第４実施形態のいずれかに記載の半導体発光装置によって構成されうる。シフトサイリスタＴの各々は、発光サイリスタＬと同様のサイリスタ構造によって構成されうる。転送ダイオードＤの各々は、特に限定されるものではないが、サイリスタを構成する半導体層のうちの一部の半導体層、例えば半導体層３４と半導体層３６との間のｐｎ接合によって構成可能である。
転送ダイオードＤｎ－２～Ｄｎ＋２は、隣り合う転送ダイオードＤのアノードとカソードとが接続されるように、直列に接続されている。すなわち、転送ダイオードＤｎ－２のアノードが転送ダイオードＤｎ－１のカソードに接続され、転送ダイオードＤｎ－１のアノードが転送ダイオードＤｎのカソードに接続されている。また、転送ダイオードＤｎのアノードが転送ダイオードＤｎ＋１のカソードに接続され、転送ダイオードＤｎ＋１のアノードが転送ダイオードＤｎ＋２のカソードに接続されている。複数の転送ダイオードＤｎ－２～Ｄｎ＋２により構成される直列接続体は、スタート信号Φｓが供給されるスタート信号ラインを構成する。スタート信号Φｓは、当該直列接続体のカソード側の端部から供給される。
隣り合う転送ダイオードＤの間の接続ノードの各々は、ゲート抵抗Ｒｇを介して、電源電圧ＶＧＫが供給されるゲートラインに接続されている。また、隣り合う転送ダイオードＤの間の接続ノードの各々には、１つのシフトサイリスタＴのゲートと、４つの発光サイリスタＬのゲートと、が接続されている。すなわち、転送ダイオードＤｎ－２と転送ダイオードＤｎ－１との間の接続ノード（共通ゲートＧｎ－１）には、シフトサイリスタＴｎ－１のゲートと、発光サイリスタＬ４ｎ－７～Ｌ４ｎ－４のゲートと、が接続されている。転送ダイオードＤｎ－１と転送ダイオードＤｎとの間の接続ノード（共通ゲートＧｎ）には、シフトサイリスタＴｎのゲートと、発光サイリスタＬ４ｎ－３～Ｌ４ｎのゲートと、が接続されている。転送ダイオードＤｎと転送ダイオードＤｎ＋１との間の接続ノード（共通ゲートＧｎ＋１）には、シフトサイリスタＴｎ＋１のゲートと、発光サイリスタＬ４ｎ＋１～Ｌ４ｎ＋４のゲートと、が接続されている。転送ダイオードＤｎ＋１と転送ダイオードＤｎ＋２との間の接続ノード（共通ゲートＧｎ＋２）には、シフトサイリスタＴｎ＋２のゲートと、発光サイリスタＬ４ｎ＋５～Ｌ４ｎ＋８のゲートと、が接続されている。
奇数番目のシフトサイリスタＴ（例えば、シフトサイリスタＴｎ－１，Ｔｎ＋１）のアノードは、入力抵抗Ｒａを介して、転送信号Φ１が供給される転送信号ラインに接続されている。偶数番目のシフトサイリスタＴ（例えば、シフトサイリスタＴｎ，Ｔｎ＋２）のアノードは、入力抵抗Ｒａを介して、転送信号Φ２が供給される転送信号ラインに接続されている。
発光サイリスタＬのアノードは、抵抗Ｒｗを介して点灯信号ΦＷが供給される所定の点灯信号ラインに接続されている。すなわち、発光サイリスタＬ４ｎ－７，Ｌ４ｎ－３，Ｌ４ｎ＋１，Ｌ４ｎ＋５のアノードは、抵抗Ｒｗ４を介して点灯信号ΦＷ４が供給される点灯信号ラインに接続されている。発光サイリスタＬ４ｎ－６，Ｌ４ｎ－２，Ｌ４ｎ＋２，Ｌ４ｎ＋６のアノードは、抵抗Ｒｗ３を介して点灯信号ΦＷ３が供給される点灯信号ラインに接続されている。発光サイリスタＬ４ｎ－５，Ｌ４ｎ－１，Ｌ４ｎ＋３，Ｌ４ｎ＋７のアノードは、抵抗Ｒｗ２を介して点灯信号ΦＷ２が供給される点灯信号ラインに接続されている。発光サイリスタＬ４ｎ－４，Ｌ４ｎ，Ｌ４ｎ＋４，Ｌ４ｎ＋８のアノードは、抵抗Ｒｗ１を介して点灯信号ΦＷ１が供給される点灯信号ラインに接続されている。
次に、本実施形態による半導体発光装置１００におけるシフトサイリスタＴのオン状態の転送動作について、図６及び図７を用いて説明する。ここでは、ゲートラインに供給される電源電圧ＶＧＫは５Ｖであり、転送信号ラインに供給される転送信号Φ１，Φ２は０Ｖ及び５Ｖのいずれかであるものとする。
図７は、本実施形態による半導体発光装置におけるシフトサイリスタのオン状態の転送動作を説明する図である。
図７（ａ）は、転送信号Φ１が０Ｖ、転送信号Φ２が５Ｖであり、シフトサイリスタＴｎがオン状態のときの共通ゲートＧｎ－１～Ｇｎ＋４の電位の分布を示している。なお、共通ゲートＧｎ＋３，Ｇｎ＋４は、共通ゲートＧｎ＋２の後に続く図１には不図示の共通ゲートである。
シフトサイリスタＴｎがオン状態のとき、シフトサイリスタＴｎのゲート及び発光サイリスタＬ４ｎ－３～Ｌ４ｎのゲートに接続されている共通ゲートＧｎの電位は、約０．２Ｖまで低下する。共通ゲートＧｎと共通ゲートＧｎ＋１との間には、共通ゲートＧｎと共通ゲートＧｎ＋１とを接続する転送ダイオードＤｎの拡散電位にほぼ等しい電位差が発生する。本実施形態において転送ダイオードＤｎの拡散電位は約１．５Ｖであり、共通ゲートＧｎ＋１の電位は、共通ゲートＧｎの電位である０．２Ｖに転送ダイオードＤｎの拡散電位である１．５Ｖを加えた１．７Ｖとなる。同様に、共通ゲートＧｎ＋２の電位は３．２Ｖとなり、共通ゲートＧｎ＋３（図示せず）の電位は４．７Ｖとなる。
ここで、共通ゲートＧの上限電圧は電源電圧ＶＧＫであるため、共通ゲートＧｎ＋４以降の電位は電源電圧ＶＧＫの値である５Ｖとなる。また、共通ゲートＧｎと共通ゲートＧｎ－１との間の転送ダイオードＤは逆バイアスになっているため、共通ゲートＧｎ－１には電源電圧ＶＧＫがそのまま供給される。共通ゲートＧｎ－１よりも前の共通ゲートＧについても同様である。すなわち、共通ゲートＧｎより前の共通ゲートＧｎ－１等の電位は、電源電圧ＶＧＫの値である５Ｖとなる。こうして、共通ゲートＧｎ～Ｇｎ＋３には、図７（ａ）に示すような電位勾配が形成される。
シフトサイリスタＴがオンするために必要な電圧（閾値電圧）は、ゲート電位に拡散電位を加えた電圧とほぼ同じである。シフトサイリスタＴｎがオンのとき、転送信号Φ２が供給される転送信号ラインに接続されている他のシフトサイリスタＴの中で最もゲート電位が低いのはシフトサイリスタＴｎ＋２である。シフトサイリスタＴｎ＋２に対応する共通ゲートＧｎ＋２の電位は前述のように３．２Ｖであり、シフトサイリスタＴｎ＋２の閾値電圧は４．７Ｖとなる。
しかしながら、シフトサイリスタＴｎがオン状態であることにより、転送信号Φ２が供給される転送信号ラインの電位は、拡散電位に相当する電圧（約１．５Ｖ）に低下している。そのため、転送信号Φ２が供給される転送信号ラインの電位はシフトサイリスタＴｎ＋２の閾値電圧よりも低くなっており、シフトサイリスタＴｎ＋２はオンすることができない。同じ転送信号ラインに接続されている他の総てのシフトサイリスタＴは、シフトサイリスタＴｎ＋２よりも閾値電圧が高いため、シフトサイリスタＴｎ＋２と同様にオンすることができない。その結果、シフトサイリスタＴｎのみがオン状態を保つことができる。
図７（ｂ）は、図７（ａ）の状態から、転送信号Φ１を５Ｖに遷移したときの共通ゲートＧｎ－１～Ｇｎ＋４の電位の分布を示している。
転送信号Φ１が供給される転送信号ラインに接続されているシフトサイリスタＴに着目すると、最も閾値電圧が低い状態のシフトサイリスタＴｎ＋１の閾値電圧は３．２Ｖである。次に閾値電圧が低い状態のシフトサイリスタＴｎ＋３の閾値電圧は６．２Ｖである。したがって、この状態で転送信号Φ１を０Ｖから５Ｖに遷移することで、転送信号Φ１が供給される転送信号ラインに接続されているシフトサイリスタＴのうち、シフトサイリスタＴｎ＋１だけをオン状態にすることができる。この状態では、シフトサイリスタＴｎとシフトサイリスタＴｎ＋１とがオンした状態であり、シフトサイリスタＴｎ＋１よりも右側のシフトサイリスタＴのゲート電位は各々拡散電位の分だけ低下していく。ただし、電源電圧ＶＧＫは５Ｖであり、ゲート電位は電源電圧ＶＧＫで制限される。したがって、シフトサイリスタＴｎ＋５よりも右側のシフトサイリスタＴにおいては、ゲート電位は５Ｖとなる。
図７（ｃ）は、図７（ｂ）の状態から、転送信号Φ２を０Ｖに遷移したときの共通ゲートＧｎ－１～Ｇｎ＋４の電位の分布を示している。
転送信号Φ２を５Ｖから０Ｖに遷移すると、シフトサイリスタＴｎがオフとなる。これにより、共通ゲートＧｎの電位は、電源電圧ＶＧＫまで上昇する。
このようにして、シフトサイリスタＴｎからシフトサイリスタＴｎ＋１へのオン状態の転送が完了する。
次に、本実施形態による半導体発光装置における発光サイリスタＬの発光動作について、図６乃至図８を用いて説明する。ここでは、ゲートラインに供給される電源電圧ＶＧＫは５Ｖであり、転送信号ラインに供給される転送信号Φ１，Φ２及び点灯信号ラインに供給される点灯信号ΦＷ１～ΦＷ４の電圧は０Ｖ及び５Ｖのいずれかであるものとする。
シフトサイリスタＴｎがオン状態のとき、共通ゲートＧｎの電位は、前述の通り約０．２Ｖである。したがって、共通ゲートＧｎに接続されている発光サイリスタＬ４ｎ－３～Ｌ４ｎの閾値電圧は、１．７Ｖである。つまり、電圧が１．７Ｖ以上の点灯信号ΦＷ１～ΦＷ４が供給されれば、発光サイリスタＬ４ｎ－３～Ｌ４ｎを点灯可能である。ここで、点灯信号ΦＷ１，ΦＷ２，ΦＷ３，ΦＷ４は、それぞれ、発光サイリスタＬ４ｎ－３，Ｌ４ｎ－２，Ｌ４ｎ－１，Ｌ４ｎに対応している。したがって、点灯信号ΦＷ１，ΦＷ２，ΦＷ３，ΦＷ４の組み合わせに応じた任意の組み合わせで発光サイリスタＬ４ｎ－３，Ｌ４ｎ－２，Ｌ４ｎ－１，Ｌ４ｎを点灯することができる。
共通ゲートＧｎの電位が０．２Ｖのとき、隣の共通ゲートＧｎ＋１の電位は１．７Ｖであり、共通ゲートＧｎ＋１に接続されている発光サイリスタＬ４ｎ＋１～Ｌ４ｎ＋４の閾値電圧は３．２Ｖである。点灯信号ΦＷ１～ΦＷ４は５Ｖであるため、発光サイリスタＬ４ｎ－３～Ｌ４ｎの点灯駆動と同時に発光サイリスタＬ４ｎ＋１～Ｌ４ｎ＋４が点灯するようにも思われる。
しかしながら、発光サイリスタＬ４ｎ－３～Ｌ４ｎの閾値電圧は発光サイリスタＬ４ｎ＋１～Ｌ４ｎ＋４の閾値電圧よりも低いため、発光サイリスタＬ４ｎ－３～Ｌ４ｎの方が発光サイリスタＬ４ｎ＋１～Ｌ４ｎ＋４よりも先にオンになる。一旦、発光サイリスタＬ４ｎ＋１～Ｌ４ｎ＋４がオンになると、オンになった発光サイリスタＬ４ｎ＋１～Ｌ４ｎ＋４に接続されている点灯信号ラインの電位が拡散電位に相当する１．５Ｖまで低下する。その結果、当該点灯信号ラインの電位が発光サイリスタＬ４ｎ＋１～Ｌ４ｎ＋４の閾値電圧よりも低くなり、発光サイリスタＬ４ｎ＋１～Ｌ４ｎ＋４がオンになることはない。
図８は、本実施形態による半導体発光装置の駆動方法の一例を示すタイミング図である。図８には、電源電圧ＶＧＫ、スタート信号Φｓ、転送信号Φ１，Φ２、点灯信号ΦＷ１，ΦＷ２，ΦＷ３，ΦＷ４を示している。転送信号Φ１は奇数番目のシフトサイリスタＴ用のクロック信号であり、転送信号Φ２は偶数番目のシフトサイリスタＴ用のクロック信号である。
まず、スタート信号Φｓを５Ｖから０Ｖに遷移する。これにより、スタート信号Φｓの入力側に最も近いシフトサイリスタＴのゲートに接続される共通ゲートＧ（例えば、共通ゲートＧｎ－１）の電位が５Ｖから１．７Ｖに低下し、シフトサイリスタＴｎ－１の閾値電圧が３．２Ｖになる。これにより、シフトサイリスタＴｎ－１は、転送信号Φ１によってオンにできる状態となる。
次いで、転送信号Φ１を０Ｖから５Ｖに遷移し、シフトサイリスタＴｎ－１をオンにする。また、シフトサイリスタＴｎ－１をオンにしてから少し遅れてスタート信号Φｓを０Ｖから５Ｖに遷移する。スタート信号Φｓは、次の点灯動作の開始のタイミングまで５Ｖのまま保持する。
転送信号Φ１は、奇数番目のシフトサイリスタＴ用のクロック信号であり、周期Ｔｃで０Ｖから５Ｖに立ち上がる周期パルスである。転送信号Φ２は、偶数番目のシフトサイリスタＴ用のクロック信号であり、転送信号Φ１と同じ周期Ｔｃで０Ｖから５Ｖに立ち上がる周期パルスである。転送信号Φ１と転送信号Φ２とは、概ね逆位相の信号であるが、パルスの前後に互いのオン状態（５Ｖの期間）が重なる期間Ｔｏｖを有するように構成されている。
点灯信号ΦＷ１，ΦＷ２，ΦＷ３，ΦＷ４は、転送信号Φ１，Φ２の半分の周期（Ｔｃ／２）で送信される。シフトサイリスタＴがオン状態のときに５Ｖの点灯信号ΦＷが印加されると、５Ｖになった点灯信号ΦＷに対応する発光サイリスタＬが点灯する。
例えば、時刻ａでは、同一のシフトサイリスタＴ（例えば、シフトサイリスタＴｎ－１）に接続されている４つの発光サイリスタＬのうち、点灯信号ΦＷ１，ΦＷ２，ΦＷ３，ΦＷ４に対応する４つの発光サイリスタＬが同時に点灯する。また、時刻ｂでは、同一のシフトサイリスタＴ（例えば、シフトサイリスタＴｎ）に接続されている４つの発光サイリスタＬのうち、点灯信号ΦＷ１，ΦＷ３，ΦＷ４に対応する３つの発光サイリスタＬが同時に点灯する。また、時刻ｃでは、点灯信号ΦＷ１，ΦＷ２，ΦＷ３，ΦＷ４はいずれも０Ｖであり、総ての発光サイリスタＬが消灯状態である。また、時刻ｄでは、同一のシフトサイリスタＴ（例えば、シフトサイリスタＴｎ＋２）に接続されている４つの発光サイリスタＬのうち、点灯信号ΦＷ１，ΦＷ４に対応する２つの発光サイリスタＬが同時に点灯する。また、時刻ｅでは、同一のシフトサイリスタＴ（例えば、図示しないシフトサイリスタＴｎ＋３）に接続されている４つの発光サイリスタＬのうち、点灯信号ΦＷ２に対応する発光サイリスタＬのみが点灯する。
このように、本実施形態によれば、第１乃至第４実施形態による半導体発光装置を利用して、放熱性及び信頼性の高い自己走査型の半導体発光装置を実現することができる。
［第６実施形態］
本発明の第６実施形態による画像形成装置について、図９乃至図１１を用いて説明する。第１乃至第５実施形態による半導体発光装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図９は、本実施形態による画像形成装置の構成例を示す概略図である。図１０は、本実施形態による画像形成装置の露光ヘッドの構成例を示す概略図である。図１１は、本実施形態による画像形成装置の面発光素子アレイチップ群を示す概略図である。
第５実施形態として説明した半導体発光装置１００は、種々の電子機器、例えば、イメージスキャナ、複写機、ファックスなどの画像形成装置に適用可能である。本実施形態では、第５実施形態の半導体発光装置１００を用いた電子機器の一例として、電子写真方式の画像形成装置について説明する。
本実施形態による画像形成装置２００は、図９に示すように、スキャナ部２１０と、作像部２２０と、定着部２４０と、給紙／搬送部２５０と、これらを制御する不図示の画像形成制御部と、を有する。
スキャナ部２１０は、原稿台に置かれた原稿に対して照明を当てて原稿の画像を光学的に読み取り、その画像を電気信号に変換して画像データを作成する。
作像部２２０は、電子写真プロセスを用いて現像を行う現像ユニットを複数有する。各現像ユニットは、感光体ドラム２２２と、露光ヘッド２２４と、帯電器２２６と、現像器２２８と、を有する。現像ユニットは、トナー像の現像に用いる構成を収めたプロセスカートリッジであってもよい。この場合、プロセスカートリッジは、画像形成装置の本体に対して着脱可能であることが好ましい。
感光体ドラム２２２は、静電潜像が形成される像担持体である。感光体ドラム２２２は、回転駆動され、帯電器２２６によって帯電する。
露光ヘッド２２４は、前記画像データに応じた光を感光体ドラム２２２に照射し、感光体ドラム２２２に静電潜像を形成する。
現像器２２８は、感光体ドラム２２２に形成された静電潜像に対してトナー（現像剤）を供給して現像する。トナーは、収納部に収納されている。トナーを収納する収納部は、現像ユニットに含まれていることが好ましい。現像されたトナー像（現像剤像）は、転写ベルト２３０上に搬送された紙などの記録媒体上に転写される。
本実施形態の画像形成装置は、一連の電子写真プロセスを用いて現像を行う現像ユニット（現像ステーション）を４つ有し、各現像ユニットからトナー像を転写することにより、所望の画像を形成する。４つの現像ユニットは、それぞれ異なる色のトナーを有している。具体的には、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の順に並べられた４つの現像ユニットは、シアンでの作像動作の開始から所定時間経過後に、マゼンタ、イエロー、ブラックでの作像動作を順次実行していく。
給紙／搬送部２５０は、本体内給紙ユニット２５２ａ，２５２ｂ、外部給紙ユニット２５２ｃ及び手差し給紙ユニット２５２ｄのうち、予め指示された給紙ユニットから紙を給紙する。給紙された紙はレジローラ２５４まで搬送される。
レジローラ２５４は、前述した作像部２２０において形成されたトナー像が紙上に転写されるように、転写ベルト２３０上に紙を搬送する。
光学センサ２３２が、転写ベルト２３０のトナー像が転写される面と対向するように配置されており、各現像ユニット間の色ズレ量を導出するため、転写ベルト２３０上に印字されたテストチャートの位置検出を行う。ここで導出された色ズレ量は、不図示の画像コントローラ部に送られ、各色の画像位置の補正に用いられる。この制御によって、紙上に、色ずれのないフルカラートナー像を転写することができる。
定着部２４０は、複数のローラと、ハロゲンヒータ等の熱源とを内蔵し、前記転写ベルト２３０上からトナー像が転写された紙上のトナーを、熱と圧力によって溶解、定着し、排紙ローラ２４２にて画像形成装置２００の外部に排紙する。
不図示の画像形成制御部は、画像形成装置を含む複合機（ＭＦＰ）全体を制御するＭＦＰ制御部と接続されておりして、ＭＦＰ制御部からの指示に応じて制御を実行する。また、画像形成制御部は、上述のスキャナ部２１０、作像部２２０、定着部２４０及び給紙／搬送部２５０の状態を管理しながら、全体が調和を保って円滑に動作できるよう指示を行う。
本実施形態による画像形成装置の露光ヘッド２２４について、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、感光体ドラム２２２に対する露光ヘッド２２４の配置を示している。図１０（ｂ）は、露光ヘッド２２４からの光が感光体ドラム２２２の表面に結像されている様子を示している。
露光ヘッド２２４は、図１０（ａ）に示すように、感光体ドラム２２２と対向するように配置されている。露光ヘッド２２４及び感光体ドラム２２２の各々は、不図示の取り付け部材によって画像形成装置２００に取り付けられて使用される。
露光ヘッド２２４は、図１０（ｂ）に示すように、面発光素子アレイチップ群２６４と、面発光素子アレイチップ群２６４を実装するプリント基板２６２と、ロッドレンズアレイ２６６と、を有する。また、露光ヘッド２２４は、ロッドレンズアレイ２６６とプリント基板２６２とを支持するハウジング（支持部材）２６０を有する。
ロッドレンズアレイ２６６は、面発光素子アレイチップ群２６４からの光を集光する光学系である。露光ヘッド２２４は、面発光素子アレイチップ群２６４のチップ面から発生させた光を、ロッドレンズアレイ２６６によって感光体ドラム２２２に集光し、画像データに応じた静電潜像を感光体ドラム２２２に形成する。
露光ヘッド２２４は、工場内にて単体で組み立て調整作業が行われ、画像形成装置に取り付けた場合に光の集光位置が適切な位置になるように、各スポットのピント調整、光量調整が行われることが好ましい。ここで、感光体ドラム２２２とロッドレンズアレイ２６６との間の距離、及びロッドレンズアレイ２６６と面発光素子アレイチップ群２６４との間の距離は、所定の間隔となるように配置される。これにより、露光ヘッド２２４からの光が感光体ドラム２２２上に結像される。このため、ピント調整時においては、ロッドレンズアレイ２６６と面発光素子アレイチップ群２６４との距離が所望の値となるように、ロッドレンズアレイ２６６の取り付け位置の調整が行われる。また、光量調整時においては、各発光点を順次発光させていき、ロッドレンズアレイ２６６を介して集光させた光が、所定光量になるように各発光点の駆動電流が調整される。
本実施形態の露光ヘッド２２４は、感光体ドラム２２２に露光を行い、感光体ドラム２２２に静電潜像を形成する際に好適に用いることができる。しかしながら露光ヘッド２２４の用途は特に限定はされず、露光ヘッド２２４を例えばラインスキャナの光源として用いることもできる。
本実施形態による画像形成装置の面発光素子アレイチップ群２６４について、図１１を用いて説明する。図１１は、面発光素子アレイチップ群２６４を配列したプリント基板２６２を模式的に示す図である。
図１１（ａ）は、面発光素子アレイチップ群２６４を配列したプリント基板２６２の、面発光素子アレイチップ群２６４が実装されている面（以降、「面発光素子アレイ実装面」と称する）を模式的に示している。
図１１（ａ）に示すように、面発光素子アレイチップ群２６４は、本実施例では、２９個の面発光素子アレイチップＣ１～Ｃ２９で構成される。面発光素子アレイチップ群２６４は、プリント基板２６２の面発光素子アレイ実装面に実装されている。面発光素子アレイチップＣ１～Ｃ２９は、プリント基板２６２お上に千鳥状に２列に配列されている。面発光素子アレイチップＣ１～Ｃ２９の各列は、プリント基板２６２の長手方向に沿って配置される。
面発光素子アレイチップＣ１～Ｃ２９の各々は、第５実施形態に記載の半導体発光装置１００によって構成されうる。面発光素子アレイチップＣ１～Ｃ２９の各々は、５１６個の発光点を有しており、それぞれの発光点に対応する５１６個の発光サイリスタＬを有している。面発光素子アレイチップＣ１～Ｃ２９のそれぞれにおいて、５１６個の発光サイリスタＬは、チップの長手方向に所定のピッチで一次元的に配列されている。隣接する発光サイリスタＬ間は、素子分離溝で分離されている。すなわち、面発光素子アレイチップＣ１～Ｃ２９は、複数の発光サイリスタＬが一次元的に配列された発光サイリスタアレイと呼ぶこともできる。本実施例では、隣接する発光サイリスタ間のピッチは、２１．１６μｍとなっており、これは１２００ｄｐｉの解像度のピッチに相当する。また、チップ内における５１６個の発光点の端から端までの間隔は、約１０．９ｍｍ（≒２１．１６μｍ×５１６）である。
図１１（ｂ）は、プリント基板２６２の、面発光素子アレイ実装面とは反対側の面（以降、「面発光素子アレイ非実装面」と称する）を模式的に示す図である。
図１１（ｂ）に示すように、面発光素子アレイ非実装面には、面発光素子アレイチップＣ１～Ｃ１５を駆動する駆動部２６８ａと、面発光素子アレイチップＣ１６～Ｃ２９を駆動する駆動部２６８ｂが、コネクタ２７０の両側に配置されている。コネクタ２７０には、不図示の画像コントローラ部から駆動部２６８ａ，２６８ｂを制御する信号線、電源およびグランド線が接続されている。また、コネクタ２７０には、面発光素子アレイ非実装面上の駆動部２６８ａ，２６８ｂがそれぞれ配線２７２ａ，２７２ｂを介して接続されている。駆動部２６８ａ，２６８ｂからは、面発光素子アレイチップを駆動するための配線がプリント基板２６２の内層を通り、各々面発光素子アレイチップＣ１～Ｃ１５、面発光素子アレイチップＣ１６～Ｃ２９に接続されている。
図１１（ｃ）は、面発光素子アレイチップＣ２８と面発光素子アレイチップＣ２９との間の境界部の様子を示している。
面発光素子アレイチップＣ２８、Ｃ２９の端部には、それぞれ制御信号を入力するためのワイヤボンディングパッド２８０，２９０が配置されている。ワイヤボンディングパッド２８０，２９０から入力した信号により、それぞれ面発光素子アレイチップＣ２８、Ｃ２９の転送部２８２，２９２及び発光サイリスタ２８４，２９４が駆動する。面発光素子アレイチップ間の境界部においても、発光サイリスタ２８４，２９４の長手方向のピッチは、１２００ｄｐｉの解像度のピッチに相当する２１．１６μｍとなっている。
プリント基板２６２の上には、１つ当たり５１６個の発光点を有する面発光素子アレイチップＣ１～Ｃ２９が２９個配列されているため、面発光素子アレイチップ群２６４全体では、発光させることができる発光サイリスタＬの数は１４，９６４個となる。また、本実施例の面発光素子アレイチップ群２６４によって露光できる幅は、約３１６ｍｍ（≒１０．９ｍｍ×２９）となる。面発光素子アレイチップ群２６４を搭載した露光ヘッドを用いれば、この幅に対応した画像を形成することができる。
本実施形態の画像形成装置は、レーザビームをポリゴンモータで偏向走査するレーザ走査方式の画像形成装置と比較して、使用する部品数が少ないため、装置の小型化、低コスト化が容易である。
［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。
また、上記実施形態では、面発光型の発光サイリスタの発光面側に配置する電極構造を説明したが、本発明は、面発光型の発光サイリスタのみならず、発光面側に透明電極を有する面発光型の半導体発光装置に広く適用することができる。例えば、半導体発光装置は、発光ダイオードであってもよいし、半導体レーザであってもよい。
また、上記実施形態では、半導体発光装置を構成するIII－Ｖ族化合物半導体として、III族元素として少なくともＧａを含み、Ｖ族元素として少なくともＡｓを含む、ＧａＡｓ系の化合物半導体材料を例示した。しかしながら、半導体発光装置を構成するIII－Ｖ族化合物半導体として、III族元素として少なくともＩｎを含み、Ｖ族元素として少なくともＰを含む、ＩｎＰ系の化合物半導体材料を用いてもよい。また、III－Ｖ族化合物半導体のみならず、IV族半導体やII－VI族化合物半導体を用いて半導体発光装置を構成してもよい。また、上記実施形態において説明した半導体層の構成材料の組成、厚さ、不純物濃度などは好適な一例であり、適宜変更することが可能である。
また、上記第１乃至第４実施形態による半導体発光装置において、発光サイリスタの発光効率を高めるために、発光部となる半導体層３２や半導体層３４を、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造としてもよい。
また、上記第５実施形態においては、１個のシフトサイリスタＴに対して４個の発光サイリスタＬを接続し、同時に４個の発光サイリスタＬを点灯可能な構成としたが、同時に点灯可能な発光サイリスタＬの数は４個に限定されるものではない。
また、上記第５実施形態においては、シフトサイリスタＴ及び発光サイリスタＬについて、主にｎゲートタイプのサイリスタを例にして説明したが、これらをｐゲートタイプのサイリスタで構成するようにしてもよい。この場合、シフトサイリスタＴ、発光サイリスタＬ及び転送ダイオードＤを構成する各半導体層の導電型を反転するように構成すればよい。
また、上記第６実施形態に示した画像形成装置は、本発明の半導体発光装置を適用しうる画像形成装置の例を示したものであり、本発明の半導体発光装置を適用可能な画像形成装置は図９に示した構成に限定されるものではない。また、本発明の半導体発光装置は、画像形成装置のみならず、半導体発光装置を用いる種々の電子機器に適用可能である。
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
１０…半導体基板
２０…半導体積層構造
２２，２６，２８，３０，３２，３４，３６，３８…半導体層
２４…ＤＢＲ層
４０…絶縁層
４２，４８，５０…電極
４４…密着層
４６…透明電極
６０，６２…開口部
１００…半導体発光装置
２００…画像形成装置
２２４…露光ヘッド

Claims (11)

  1. 第１導電型の第１半導体層と、前記第１導電型と反対の第２導電型の第２半導体層と、前記第１導電型の第３半導体層と、前記第２導電型の第４半導体層と、がこの順に積層されてなり、発光層を有する半導体積層構造と、
    前記半導体積層構造の上に設けられた金属電極と、
    前記半導体積層構造と前記金属電極との間に設けられた絶縁層と、
    前記半導体積層構造の上及び前記金属電極の上に設けられた透明電極と、を有し、
    前記第４半導体層は、第１不純物濃度を有する第１の層と、前記第１不純物濃度より高い第２不純物濃度を有するコンタクト層としての第２の層と、を有し、前記第１の層は、前記第３半導体層と前記第２の層との間に設けられており、
    前記金属電極は、平面視において、前記第１の層と重なり、前記第２の層とは重ならず、前記第２の層の周囲を囲むように設けられている
    ことを特徴とする半導体発光装置。
  2. 前記第２の層は、前記透明電極に接しており、
    前記第２の層は、平面視におけるサイズが前記第１の層よりも小さい
    ことを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
  3. 前記絶縁層は、前記第１の層と前記金属電極との間から前記第２の層の上に延在して設けられており、
    前記絶縁層は、前記第２の層の上部に、平面視における前記第２の層のサイズよりも小さい開口部を有する
    ことを特徴とする請求項２記載の半導体発光装置。
  4. 前記金属電極と前記透明電極との間に設けられた密着層を更に有する
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  5. 前記密着層は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、これらの合金又はこれら金属または合金の酸化物を含む
    ことを特徴とする請求項４記載の半導体発光装置。
  6. 前記半導体積層構造は、サイリスタ構造を含む
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  7. 前記金属電極は、平面視においてリング状のパターンを有する
    ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  8. 前記金属電極は、平面視において枠状のパターンを有する
    ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  9. シフトサイリスタのゲートと発光サイリスタのゲートとが各々に接続された複数のノードと、前記複数のノードの間を接続する複数の転送ダイオードと、を有し、
    前記シフトサイリスタ、前記発光サイリスタ及び前記転送ダイオードの各々は、前記半導体積層構造の少なくとも一部によって構成されている
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
  10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体発光装置と、
    前記半導体発光装置からの光を集光する光学系と
    を有することを特徴とする露光ヘッド。
  11. 像担持体と、
    前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
    請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体発光装置を有する露光ヘッドであって、前記帯電手段によって帯電された前記像担持体の表面を露光し、前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光ヘッドと、
    前記露光ヘッドによって形成された前記静電潜像を現像する現像手段と、
    前記現像手段によって現像された画像を記録媒体に転写する転写手段と
    を有する画像形成装置。
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