光転送アレイ装置およびその製造方法、発光装置ならびに画像形成装置

【課題】隣接する２つの光転送用発光素子間においてより確実に発光状態を転送することのできる光転送アレイ装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】光転送アレイ装置１は、相互に間隔をあけて配置される複数のスイッチ素子Ｔと、隣接する２つのスイッチ素子Ｔ間に設けられ、隣接する２つのスイッチ素子Ｔのうち、一方のスイッチ素子Ｔからの光を他方のスイッチ素子Ｔに導く導波体１７とを含んで構成される。導波体１７の表面１０３は反射集光領域１０４を有し、反射集光領域１０４は、外方に凸となった凸曲面状に形成され、一方のスイッチ素子Ｔからの光が反射集光領域１０４で反射されると、他方のスイッチ素子Ｔに入射するように形成される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光状態を転送する光転送アレイ装置およびその製造方法、光転送アレイ装置を備える発光装置、および発光装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置たとえば電子写真方式のプリンタは、感光体ドラムを帯電した後露光して静電潜像を形成し、現像剤で現像してトナー像を形成し、記録シートに転写して定着することによって画像を形成する。電子写真方式の画像形成装置における露光装置の１つである光プリントヘッドの光源として用いられる発光装置として、複数の発光素子が列状に配置される発光素子アレイを用いる発光装置がある（たとえば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
発光素子としては、たとえばＰＮＰＮ構造を有する負性抵抗素子である発光サイリスタが用いられる。発光サイリスタが発光素子列として配置される発光装置では、発光状態を転送することによって発光を走査することができる。前述の特許文献２には、発光素子とは別に、発光状態を転送するための光転送用発光素子が設けられた発光装置が開示されている。発光素子または光転送用発光素子による発光状態の転送によって発光を走査する光転送方式の発光装置を光プリンタヘッドとして用いることによって、基板への実装が簡便となり、また発光素子アレイをコンパクトに作製することができる。
【０００４】
光転送方式の発光装置において、発光状態を転送する発光素子または光転送用発光素子（以後、総じて「光転送用発光素子」ということがある）が配列された光転送アレイは、光転送用発光素子として、たとえばメサ構造を有する凸状の発光素子を複数備える。これらの発光素子は、基板に相互に間隔をあけて配置される。光転送アレイを備える光転送アレイ装置において、隣接する２つの光転送用発光素子間には、２つの光転送用発光素子を電気的に絶縁するために絶縁体が設けられる。絶縁体は、透光性を有する材料で形成され、隣接する２つの光転送用発光素子のうち、一方の光転送用発光素子からの光を他方の光転送用発光素子に導く導波体として働く。絶縁体の材料としては、たとえばポリイミド樹脂が用いられる（たとえば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭４９−１２４９９２号公報（第２頁，第３−４図）
【特許文献２】特開平９−９２８８５号公報（第５−６頁，第９図）
【特許文献３】特開平６−３３８６３４号公報（第２−３頁，第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ポリイミド樹脂のような硬化性樹脂によって絶縁体である導波体を形成する場合、導波体は、たとえば硬化性樹脂の前駆体を溶剤に溶解または分散させた硬化性樹脂材料を塗布し、溶剤を除去して硬化性樹脂層を形成した後、硬化性樹脂層を硬化させることによって形成される。硬化性樹脂材料は、隣接する２つの光転送用発光素子によって形成される凹部に充填されるように塗布されるので、硬化性樹脂層の厚み方向における基板と反対側の表面は、表面張力の影響によって基板側に凹む。また硬化性樹脂層は硬化によって収縮し、その厚みが減少するので、硬化性樹脂層の前記表面はさらに基板側に凹む。したがって従来の光転送アレイ装置において、硬化性樹脂層の前記表面である導波体の厚み方向の一表面（以後、単に「表面」ということがある）は、たとえば後述する図１９（ｂ）に示す導波体１２４のように基板３１側に凹んだ凹曲面状に形成される。
【０００７】
導波体の表面が凹曲面状であると、光転送用発光素子から出射されて導波体の表面で反射された光のうち、隣接する光転送用発光素子に入射する光は、導波体の表面が平面状である場合に比べて少なくなるので、導波損失が大きくなる。また発光状態にある光転送用発光素子寄りの部分の導波体の表面では、導波体の表面が平面状である場合に比べて、導波体の表面への入射角θ’が小さくなる。これによって、入射光の全てが導波体の内側に反射される全反射が生じる角度である臨界角よりも小さい入射角θ’で導波体の表面に入射する光が多くなり、導波体の内側に反射されずに導波体の外側に透過する光が多くなるので、導波損失が大きくなる。したがって、導波体の表面が平面状である場合に比べて、隣接する光転送用発光素子への光の導波量が少なくなるので、隣接する光転送用発光素子に、受光状態における値として予め求められるしきい電圧よりも大きい電圧を印加またはしきい電流よりも大きい電流を供給しても、隣接する光転送用発光素子が発光せず、隣接する光転送用発光素子に発光状態を転送することができない場合が生じる。
【０００８】
光転送アレイ装置において発光状態が転送されないと、光転送アレイ装置を用いて発光状態を走査する発光装置の場合、発光すべき発光素子が発光しないことになる。したがってこのような発光装置を用いた画像形成装置では、感光体ドラムの露光されるべき部分が露光されず、画像欠陥たとえばトナー層が形成されるべき部分にトナー層が形成されない白抜けが生じる。
【０００９】
本発明の目的は、隣接する２つの光転送用発光素子間においてより確実に発光状態を転送することのできる光転送アレイ装置およびその製造方法、この光転送アレイ装置を備える発光装置、ならびにこの発光装置を備える画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光転送アレイ装置は、基板と、
前記基板に相互に間隔をあけて配置される複数の光転送用発光素子を備え、各前記光転送用発光素子は、隣接する前記光転送用発光素子からの光を受光する受光状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流が、非受光状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも小さい光転送用発光素子アレイと、
隣接する２つの前記光転送用発光素子間に設けられ、一方の前記光転送用発光素子からの光を、他方の前記光転送用発光素子に導く導波体であって、前記導波体の表面は、反射集光領域を有し、前記反射集光領域は、外方に凸となった凸曲面状に形成され、前記一方の光転送用発光素子からの光が前記反射集光領域で反射されると、前記他方の光転送用発光素子に入射するように形成される導波体とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また本発明の光転送アレイ装置は、前記構成において、各前記光転送用発光素子は、発光部および前記受光部を有し、
前記発光部および前記受光部は、前記基板に前記受光部および前記発光部の順に積層されて設けられることを特徴とする。
【００１２】
また本発明の光転送アレイ装置は、前記各構成において、各前記光転送用発光素子は、
第１のＮ型半導体層と、
前記第１のＮ型半導体層の厚み方向の一表面部に積層される第１のＰ型半導体層と、
前記第１のＰ型半導体層の厚み方向の一表面部に積層される第２のＮ型半導体層と、
前記第２のＮ型半導体層の厚み方向の一表面部に積層される第２のＰ型半導体層とを含む発光サイリスタであり、
前記第１のＰ型半導体層または前記第２のＮ型半導体層の積層方向に垂直な断面が、前記第１のＰ型半導体層と前記第２のＮ型半導体層との界面から積層方向に離反するに連れて減少するように形成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の光転送アレイ装置の製造方法は、複数の光転送用発光素子であって、隣接する光転送用発光素子からの光を受光する受光状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流が、非受光状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも小さい複数の光転送用発光素子を、基板に相互に間隔をあけて配置して、光転送用発光素子アレイを形成するアレイ形成工程と、
ポリベンゾオキサゾール前駆体を含む固形成分および溶剤を含有する透光性材料を、前記光転送用発光素子間に充填するとともに各前記光転送用発光素子を覆うように塗布し、前記溶剤を除去することによって第１透光層を形成する第１透光層形成工程と、
前記第１透光層を露光して現像することによって、前記第１透光層における前記光転送用発光素子を覆う部分を部分的に除去して、凹部を形成する凹部形成工程と、
前記第１透光層を硬化させる第１硬化工程と、
前記透光性材料を、前記凹部に充填するとともに硬化された前記第１透光層を覆うように塗布し、前記溶剤を除去することによって第２透光層を形成する第２透光層形成工程と、
前記第２透光層を硬化させる第２硬化工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
また本発明の光転送アレイ装置の製造方法では、前記構成において、前記透光性材料は、前記固形成分の含有率が２５重量％以上８０重量％以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の発光装置は、前記光転送アレイ装置であって、各前記光転送用発光素子に前記受光状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも大きくかつ前記非受光状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも小さい信号電圧または信号電流を有する走査信号を伝送する走査信号伝送手段を備え、各光転送用発光素子は前記受光状態にありかつ前記走査信号が与えられたときに予め定める部位にトリガ信号を発生する光転送アレイ装置と、
相互に間隔をあけて配置される複数の発光素子を備え、各前記発光素子は、予め定める部位にトリガ信号が与えられる選択状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流が、非選択状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも小さく、前記選択状態にあり、かつ前記選択状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも大きくかつ前記非選択状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも小さい信号電圧または信号電流を有する発光信号が与えられたときに発光する発光素子アレイと、
各前記発光素子に前記発光信号を伝送する発光信号伝送手段と、
前記発光素子の予め定める部位と、前記光転送用発光素子の予め定める部位とを接続する接続手段とを含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明の画像形成装置は、前記発光装置と、
画像情報に基づいて前記発光装置を駆動する駆動手段と、
帯電した感光体ドラムに前記発光装置の前記発光素子からの光を集光する集光手段と、
前記発光装置からの光が前記集光手段によって前記感光体ドラムに集光されて露光された感光体ドラムに現像剤を供給する現像剤供給手段と、
前記感光体ドラムに前記現像剤によって形成された画像を記録シートに転写する転写手段と、
前記記録シートに転写された現像剤を定着させる定着手段とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光転送アレイ装置によれば、基板に相互に間隔をあけて設けられる複数の光転送用発光素子のうち、１つの光転送用発光素子が発光したときに、この発光した光転送用発光素子からの光は、導波体によって導かれ、隣接する光転送用発光素子に受光される。導波体の表面は反射集光領域を有するので、発光状態にある光転送用発光素子からの光は反射集光領域で反射されると、隣接する光転送用発光素子に入射する。反射集光領域は外方に凸となった凸曲面状に形成されるので、凹曲面状に形成される場合および平面状に形成される場合に比べて、導波体の表面に占める反射集光領域の割合を大きくすることができる。また発光状態にある光転送用発光素子寄りの部分の反射集光領域では、発光状態にある光転送用発光素子からの光が反射集光領域に入射するときに、入射位置における接平面の法線と入射光線との成す角度である入射角を、反射集光領域が凹曲面状に形成される場合および平面状に形成される場合に比べて大きくすることができる。これによって、発光状態にある光転送用発光素子からの光が臨界角を超える入射角で反射集光領域に入射しやすくなり、全反射が起こりやすくなるので、反射集光領域に入射する光のうち、反射集光領域で反射される光の比率を高めて導波損失を低減することができる。したがって、発光した光転送用発光素子からの光のうち、隣接する光転送用発光素子に導波体によって導かれる光の比率である導波率を高くすることができる。
【００１８】
このように導波体による光の導波率が高いので、光転送用発光素子を同じ発光強度で発光させた場合に、その光転送用発光素子に隣接する光転送用発光素子に転送される光の量を多くすることができ、光転送アレイ装置の光転送効率を向上させることができる。これによって、受光した光転送用発光素子のしきい電圧またはしきい電流を非受光状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりもより確実に小さくすることができる。したがって発光状態にある光転送用発光素子に隣接する光転送用発光素子に対して、受光状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも大きくかつ非受光状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも小さい信号電圧または信号電流を有する走査信号を与えたときに、発光状態にある光転送用発光素子に隣接する光転送用発光素子のしきい電圧またはしきい電流を、より確実に走査信号の信号電圧または信号電流よりも小さくし、発光させることができる。たとえば発光状態にある光転送用発光素子の発光強度が少しだけ変動したとしても、走査信号を与えたときに、より確実に隣接する光転送用発光素子を発光させることができ、従来の技術よりも確実に発光状態を転送することができる。したがって、光転送アレイ装置における発光状態の転送の信頼性を高めることができる。
【００１９】
また本発明の光転送アレイ装置によれば、光転送用発光素子の発光部からの光は、導波体によって導かれ、隣接する光転送用発光素子の受光部に受光される。光転送用発光素子の発光部および受光部は、受光部および発光部の順に基板に積層して設けられるので、導波体の表面の反射集光領域は、発光部および受光部の積層方向における発光部寄りの部分に形成される。これによって光転送用発光素子の発光部からの光を、反射集光領域で反射させて、隣接する光転送用発光素子に入射させることができるので、前述のように導波体による光の導波率を高め、より確実に発光状態を転送することができる。また光転送用発光素子の発光部および受光部は基板に積層して設けられるので、たとえば発光部および受光部が導波方向に平行な方向に並べて設けられる場合に比べて、光転送用発光素子を導波方向に関して小形化することができる。したがって光転送用アレイにおける光転送用発光素子の集積密度を高めることが可能になるので、光転送用アレイの設計の自由度を高めることができる。
【００２０】
また本発明の光転送アレイ装置によれば、光転送用発光素子は、ＰＮＰＮ型の発光サイリスタとして機能する。「サイリスタ」とは、ＰＮＰＮダイオードを含む。光転送用発光素子に順方向の電圧を印加すると、第１のＮ型半導体層と第１のＰ型半導体層との接合部、および第２のＮ型半導体層と第２のＰ型半導体層との接合部から光が発生する。また光転送用発光素子に順方向の電圧を印加すると、第１のＮ型半導体層と第１のＰ型半導体層と第２のＮ型半導体層との積層体、または第１のＰ型半導体層と第２のＮ型半導体層と第２のＰ型半導体層との積層体は、フォトトランジスタとして機能する。
【００２１】
また第１のＰ型半導体層または第２のＮ型半導体層の積層方向に垂直な断面は、第１のＰ型半導体層と第２のＮ型半導体層との界面から積層方向に離反するに連れて減少するように形成される。したがって光転送用発光素子の側面に沿って光転送用発光素子の積層方向の一表面と他表面とを結ぶ曲線の距離は、光転送用発光素子の積層方向の一表面と他表面とを積層方向に平行な直線で結んだ距離よりも長くなる。電位差は電界強度を距離で積分した値であるので、同じ電位差であれば距離が長いほど電界強度は弱くなる。したがって光転送用発光素子に順方向の電圧を印加したときの積層方向の電界強度は、前記最短距離で結ぶ直線上において最も強くなり、側面部において最も弱くなる。これによって光転送用発光素子の側面部に発生する積層方向の電界強度を、積層方向に垂直な方向の中央部に比べて小さくすることができる。
【００２２】
光転送用発光素子の側面部は結晶構造が不連続となるので、側面部には未結合手が存在し、表面準位が形成される。この表面準位に電子が捕獲されると、光転送用発光素子の側面部は負に帯電するので、第１のＰ型半導体層の側面部には、反転層が形成される。すなわち光転送用発光素子の側面部は、ＰＮＰＮ型の発光サイリスタとして機能しなくなる。光転送用発光素子の側面部には捕獲された電子が存在するので、側面部の電気抵抗が小さくなる。光転送用発光素子の側面部は、電流が流れ易い状態になっているが、側面部の積層方向の電界強度を弱くすることができるので、側面部を流れる暗電流の発生を抑制することができる。
【００２３】
暗電流は、フォトトランジスタとして機能する部分に入射した光に対してノイズとして作用し、入射光による電流が光転送用発光素子のしきい電圧を低下させる機能を妨げる。この暗電流の発生を抑制することができるので、入射光によって生成される電流によって、光転送用発光素子のしきい電圧を効率的に下げることができる。したがって第１のＰ型半導体層または第２のＮ型半導体層の積層方向に垂直な断面が第１のＰ型半導体層と第２のＮ型半導体層との界面から積層方向に離反するに連れて減少するように形成されない場合に比べて、弱い光を入射することによって光転送用発光素子をターンオンすることができ、光転送用発光素子の受光効率を向上させることができる。
【００２４】
本発明の光転送アレイ装置の製造方法によれば、アレイ形成工程において、受光状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流が、非受光状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも小さい複数の光転送用発光素子が、基板に相互に間隔をあけて配置され、光転送用発光素子アレイが形成される。第１透光層形成工程において、ポリベンゾオキサゾール前駆体を含む固形成分および溶剤を含有する透光性材料が、光転送用発光素子間に充填されるとともに各光転送用発光素子を覆うように塗布され、溶剤が除去されて第１透光層が形成される。形成された第１透光層が露光されて現像されることによって、第１透光層における光転送用発光素子を覆う部分が部分的に除去され、凹部が形成される。凹部が形成された第１透光層は第１硬化工程において硬化される。第２透光層形成工程では、前記透光性材料が凹部に充填されるとともに硬化された第１透光層を覆うように塗布され、溶剤が除去されて第２透光層が形成される。形成された第２透光層は、第２硬化工程において硬化される。第１透光層および第２透光層によって、隣接する２つの光転送用発光素子のうち、一方の光転送用発光素子からの光を、他方の光転送用発光素子に導く導波体が形成される。
【００２５】
第１透光層形成工程では、ポリベンゾオキサゾール前駆体を含む固形成分および溶剤を含有する透光性材料が用いられる。ポリベンゾオキサゾール前駆体は、例えば、溶剤としてγ−ブチロラクトンに溶解しやすいので、このような溶剤を選択することによって、ポリベンゾオキサゾール前駆体を含む固形成分の含有率を高めることができる。これによって、溶剤を除去して形成される第１透光層に生じる凹凸を小さくすることができる。また第１透光層は、ポリベンゾオキサゾール前駆体を含有する透光性材料によって形成されるので、たとえばベンゾシクロブテン化合物を含有する透光性材料によって形成される場合に比べて、凹部形成工程において現像されるときに第１透光層の内部から溶出する量を少なくし、光転送用発光素子間に形成された第１透光層の厚みの減少量を少なくすることができる。これによって光転送用発光素子間における第１透光層の基板側への凹み量を少なくすることができる。
【００２６】
また第２透光層形成工程において、前記透光性材料は凹部に充填されるとともに硬化された第１透光層を覆うように塗布されるので、溶剤を除去して形成される第２透光層は第１透光層の凹部において基板側に凹むように形成される。また前述のように光転送用発光素子間における第１透光層の基板側への凹み量は少ないので、第２透光層では凹凸の逆転が起こり、光転送用発光素子間に形成された第１透光層を覆う部分が、第１透光層の凹部に形成された部分よりも基板から離反する方向に膨出する形状に形成される。これによって、第１透光層および第２透光層によって形成される導波体の表面には、外方に凸となった凸曲面状に形成される反射集光領域であって、隣接する２つの光転送用発光素子のうち、一方の光転送用発光素子からの光が反射集光領域で反射されると、他方の光転送用発光素子に入射するように形成される反射集光領域が形成される。したがって、隣接する２つの光転送用発光素子間に、外方に凸となった凸曲面状に形成される反射集光領域を表面に有する導波体を備える光転送アレイ装置を得ることができる。
【００２７】
また本発明の光転送アレイ装置の製造方法によれば、ポリベンゾオキサゾール前駆体を含む固形成分の含有率が２５重量％以上８０重量％以下である透光性材料が用いられるので、第１透光層に生じる凹凸をより確実に小さくすることができる。
【００２８】
本発明の発光装置によれば、発光装置は、従来の技術の光転送アレイ装置よりも導波体による光の導波率が高く、光転送効率の高い光転送アレイ装置を含んで構成される。光転送アレイ装置の光転送アレイに設けられる光転送用発光素子が受光状態にあるときに走査信号が与えられると、この光転送用発光素子の予め定める部位にトリガ信号が発生し、このトリガ信号は接続手段を介して対応する発光素子の予め定める部位に与えられる。発光素子は、その予め定める部位にトリガ信号が与えられ、選択状態になると、しきい電圧またはしきい電流が、非選択状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも低下する。この選択状態にある発光素子に対して、選択状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも大きくかつ非受光状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも小さい信号電圧または信号電流を有する発光信号を与えることによって、各発光素子を選択的に発光させることができる。トリガ信号を発生する光転送アレイ装置は、従来の技術に比べてより確実に光転送用発光素子を配列方向に順番に発光させ、トリガ信号を配列方向に順番に伝送することができるので、従来の技術に比べて各発光素子をより正確に選択的に発光させることができる。
【００２９】
本発明の画像形成装置によれば、画像情報に基づいて前記発光装置を駆動手段によって駆動して、発光装置からの光を集光手段によって、帯電した感光体ドラムに集光することによって、感光体ドラムは露光され、その表面に静電潜像が形成される。静電潜像が形成された感光体ドラムに、現像剤供給手段によって現像剤を供給すると、感光体ドラムに現像剤中のトナーが付着して画像が形成される。転写手段によって、感光体ドラムに現像剤によって形成された画像を記録シートに転写して、定着手段によって記録シートに転写された現像剤を定着させることによって、記録シートに画像が形成される。発光装置は、従来の技術に比べて各発光素子をより正確に選択的に発光させることができるので、白抜けなどの画像欠陥のない優れた品質の記録画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明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断面図である。図２および図３は、発光装置１０の基本的構成を示す一部の平面図である。図１は、図２および図３の切断面線Ｉ−Ｉから見た断面図である。図１では、図２および図３に示すスイッチ素子Ｔは、配列方向Ｘの長さＷ４を縮小して示す。図２および図３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の平面を示す。図３は、図２に示す遮光層１８を取除いた状態を示す平面図である。図２および図３において、発光信号伝送路１２、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、発光素子遮光部２３およびオーミックコンタクト層２５は、図解を容易にするため、斜線を付して示されている。
【００３１】
発光装置１０は、発光素子アレイ１１と、発光信号伝送路１２と、光転送用発光素子アレイである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、導波体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とを含んで光転送アレイ装置１が構成される。駆動手段７３は、光転送アレイ装置１の外部に設けられてもよい。
【００３２】
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、たとえば後述する図１８に示す画像形成装置８７において感光体ドラム９０の露光に用いられる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３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。
【００３３】
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を含んで実現される。発光素子Ｌは、逆阻止３端子サイリスタと同様の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にトリガ信号が与えられる選択状態にあるときのしきい電圧が非選択状態にあるときのしきい電圧よりも小さい、または選択状態にあるときのしきい電流が非選択状態にあるときのしきい電流よりも小さい。
【００３４】
発光素子Ｌが、選択状態にあるときのしきい電圧が非選択状態にあるときのしきい電圧よりも小さい場合、発光素子Ｌは、選択状態にあり、かつ選択状態にあるときのしきい電圧よりも大きくかつ非選択状態にあるときのしきい電圧よりも小さい信号電圧を有する発光信号φＥが与えられたときに、しきい電圧が発光信号φＥの信号電圧よりも小さくなり、発光する。発光素子Ｌが、選択状態にあるときのしきい電流が非選択状態にあるときのしきい電流よりも小さい場合、発光素子Ｌは、選択状態にあり、かつ選択状態にあるときのしきい電流よりも大きくかつ非選択状態にあるときのしきい電流よりも小さい信号電流を有する発光信号φＥが与えられたときに、しきい電流が発光信号φＥの信号電流よりも小さくなり、発光する。
【００３５】
このように発光素子Ｌは、選択状態にあり、かつ発光信号φＥが与えられたときに、しきい電圧が発光信号φＥの信号電圧よりも小さくなって、またはしきい電流が発光信号φＥの信号電流よりも小さくなって、発光する。「発光信号φＥの信号電圧」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のことである。「発光信号φＥの信号電流」とは、発光信号φＥが与えられることによって発光素子Ｌに与えられる電流のことである。
【００３６】
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る。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を防止することができる。
【００３７】
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、導電性を有する配線から成り、たとえば金（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）またはアルミニウム（Ａｌ）によって形成される。
【００３８】
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から幅方向の一方の方向である第３方向Ｙ１に突出して、各発光素子Ｌの厚み方向一端部に接続される素子接続部２２とを有する。発光信号伝送路１２は発光信号伝送手段に相当する。
【００３９】
スイッチ素子アレイ１３は、複数の光転送用発光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）を含んで構成される。各スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｊ−１，Ｔｊは、隣接するスイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｊ−１，Ｔｊからの光を受光するように相互に間隔Ｗ３をあけて配列される。以後、各スイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｊ−１，Ｔｊを総称する場合、およびスイッチ素子Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｊ−１，Ｔｊのうち不特定のものを示す場合、単にスイッチ素子Ｔと記載する場合がある。スイッチ素子Ｔは、発光スイッチ素子であり、言い換えればスイッチ用の発光素子である。本実施の形態では、各スイッチ素子Ｔは、等間隔に配置される。各スイッチ素子Ｔは、発光素子アレイ１１の幅方向Ｙに隣接し、この発光素子アレイ１１に沿って、複数の発光素子Ｌに対向した状態で直線状に配列される。したがって、各スイッチ素子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。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を防止することができる。
【００４０】
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２０を含んで実現される。スイッチ素子Ｔは、逆阻止３端子サイリスタと同様の負性抵抗特性を有する。スイッチ素子Ｔは、隣接するスイッチ素子Ｔからの光を受光する受光状態にあるときのしきい電圧が非受光状態にあるときのしきい電圧よりも小さい、または受光状態にあるときのしきい電流が非受光状態にあるときのしきい電流よりも小さい。
【００４１】
スイッチ素子Ｔが、受光状態にあるときのしきい電圧が非受光状態にあるときのしきい電圧よりも小さい場合、スイッチ素子Ｔは、受光状態にあり、かつ受光状態にあるときのしきい電圧よりも大きくかつ非受光状態にあるときのしきい電圧よりも小さい信号電圧を有する走査信号φが走査信号伝送路１５を介して与えられたときに、しきい電圧が走査信号φの信号電圧よりも小さくなって発光し、また予め定める部位であるゲート２４にトリガ信号を発生する。スイッチ素子Ｔが、受光状態にあるときのしきい電流が非受光状態にあるときのしきい電流よりも小さい場合、スイッチ素子Ｔは、受光状態にあり、かつ受光状態にあるときのしきい電流よりも大きくかつ非受光状態にあるときのしきい電流よりも小さい信号電流を有する走査信号φが与えられたときに、しきい電流が走査信号φの信号電流よりも小さくなって発光し、また予め定める部位であるゲート２４にトリガ信号を発生する。
【００４２】
このようにスイッチ素子Ｔは、受光状態にあり、かつ走査信号φが与えられたときに、しきい電圧が走査信号φの信号電圧よりも小さくなって、またはしきい電流が走査信号φの信号電流よりも小さくなって、発光するとともにゲート２４にトリガ信号を発生する。「走査信号φの信号電圧」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のことである。「走査信号φの信号電流」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に与えられる電流のことである。
【００４３】
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。
【００４４】
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ｈ１の２倍以上に形成されるが、２５μｍ以下に選ばれ、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ｈ１を約４μｍとしており、この場合には間隔Ｗ３はたとえば２２μｍに選ばれる。前記間隔Ｗ３が２５μｍを超えると、光転送効率が大きく低下してしまう。
【００４５】
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。
【００４６】
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Ｌｋ_０のゲート１９と、スイッチ素子Ｔｋ_０のゲート２４とを電気的に接続する。記号ｋ_０は自然数である。
【００４７】
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、たとえば金（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）またはアルミニウム（Ａｌ）によって形成される。
【００４８】
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は走査信号伝送手段に相当する。走査信号伝送路１５は、導電性を有する配線から成り、たとえば金（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）またはアルミニウム（Ａｌ）によって形成される。
【００４９】
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Ｚ一方である第５方向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。
【００５０】
前記各スイッチ素子Ｔは、厚み方向Ｚの第５方向Ｚ１の端部、すなわち図３の紙面に垂直な方向手前側に、オーミックコンタクト層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の前記オーミックコンタクト層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Ｘの一方の方向である第１方向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Ｘの他方の方向である第２方向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。
【００５１】
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２０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の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、発光素子Ｌと同様、予め定める部位であるゲート２６にトリガ信号が与えられる選択状態にあるときのしきい電圧が非選択状態にあるときのしきい電圧よりも小さい、または選択状態にあるときのしきい電流が非選択状態にあるときのしきい電流よりも小さい。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、選択状態にあり、かつ選択状態にあるときのしきい電圧よりも大きくかつ非選択状態にあるときのしきい電圧よりも小さい信号電圧を有する走査信号φが与えられたときに、しきい電圧が走査信号の信号電圧よりも小さくなって発光する。また走査スタート用スイッチ素子Ｔ０は、選択状態にあり、かつ選択状態にあるときのしきい電流よりも大きくかつ非選択状態にあるときのしきい電流よりも小さい信号電流を有する走査信号φが与えられたときに、しきい電流が走査信号φの信号電流よりも小さくなって発光する。
【００５２】
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である第１方向Ｘ１が、光走査装置における光の走査方向の上流側となる。
【００５３】
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、導電性を有する配線から成り、たとえば金（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）またはアルミニウム（Ａｌ）によって形成される。
【００５４】
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。隣接するスイッチ素子Ｔ間、および走査スタート用スイッチ素子Ｔ０とそれに隣接するスイッチ素子Ｔ１との間に設けられる絶縁層１７は、導波体１７である。隣接するスイッチ素子Ｔ間に設けられる絶縁層１７である導波体１７は、スイッチ素子Ｔからの光を、導波方向である配列方向Ｘの第２方向Ｘ２に隣接するスイッチ素子Ｔに導く。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０とスイッチ素子Ｔ１との間に設けられる絶縁層１７である導波体１７は、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０からの光を導波方向に隣接するスイッチ素子Ｔ１に導く。
【００５５】
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３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。
【００５６】
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、信号路延在部２１から幅方向一方である第３方向Ｙ１に突出して設けられ、発光素子Ｌから配列方向Ｘに向かう光を遮光する。
【００５７】
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。
【００５８】
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４は、図３の切断面線ＩＶ−ＩＶ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Ｎ型半導体層３２、第１のＰ型半導体層３３、第２のＮ型半導体層３４および第２のＰ型半導体層３５を含む。
【００５９】
基板３１は、本実施の形態では、Ｎ型半導体材料から成る。さらに具体的には、基板３１は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層およびＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層などの結晶成長が可能な半導体基板であり、たとえば、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、インジウムリン（ＩｎＰ）、ガリウムリン（ＧａＰ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）などの半導体材料によって形成される。基板３１の厚み方向Ｚの他表面３１ｂ上には、裏面電極層３６が形成される。裏面電極層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。裏面電極層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層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。
【００６０】
発光素子Ｌは、基板３１の厚み方向Ｚの一表面３１ａ上に、第１のＮ型半導体層３２が積層され、第１のＮ型半導体層３２の厚み方向Ｚの一表面３２ａ上に第１のＰ型半導体層３３が積層され、第１のＰ型半導体層３３の厚み方向Ｚの一表面３３ａ上に第２のＮ型半導体層３４が積層され、第２のＮ型半導体層３４の厚み方向Ｚの一表面３４ａ上に第２のＰ型半導体層３５が積層されて構成される。
【００６１】
第１のＮ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Ｎ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。
【００６２】
第１のＰ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Ｐ型半導体層３３を形成する半導体材料には、第１のＮ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Ｎ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Ｐ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。
【００６３】
第２のＮ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Ｎ型半導体層３４を形成する半導体材料には、第１のＰ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Ｐ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Ｎ型半導体層３４のキャリア密度は、第１のＮ型半導体層３２、第１のＰ型半導体層３３、第２のＮ型半導体層３４および第２のＰ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Ｎ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。
【００６４】
第２のＰ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Ｐ型半導体層３５を形成する半導体材料には、第１のＰ型半導体層３３および第２のＮ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Ｐ型半導体層３３および第２のＮ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Ｐ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。
【００６５】
第１のＮ型半導体層３２、第１のＰ型半導体層３３、第２のＮ型半導体層３４および第２のＰ型半導体層３５が積層された積層体は、略直方体形状を有する。第１のＮ型半導体層３２、第１のＰ型半導体層３３、第２のＮ型半導体層３４および第２のＰ型半導体層３５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を有する樹脂材料、たとえばポリベンゾオキサゾール、ポリイミドまたはベンゾシクロブテン樹脂によって形成される。本実施形態において絶縁層１７は、後述するようにスイッチ素子Ｔ間に設けられる導波体１７としての絶縁層１７と同時に形成されるので、ポリベンゾオキサゾールによって形成される。
【００６６】
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まで近接する溝部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、第２のＰ型半導体層３５の配列方向Ｘの側方から基板３１の一表面３１ａに近接する位置にわたって設けられる。発光素子遮光部２３は、厚み方向Ｚにおいて、少なくとも第２のＮ型半導体層３４の厚み方向Ｚの一端部から第２のＮ型半導体層３４と、第２のＰ型半導体層３５とによって形成される発光部よりも基板３１側まで延びるように形成される。発光素子遮光部２３と基板３１とは、絶縁層１７によって電気的に絶縁される。発光素子遮光部２３は、信号路延在部２１から発光素子Ｌの幅方向Ｙの一端部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の幅方向一方である第３方向Ｙ１まで延びる。このような発光素子遮光部２３を形成することによって、隣接する発光素子Ｌが発光したときにこの光を受光することが防止され、隣接する発光素子Ｌが発光しても、この発光に伴って発光素子Ｌのしきい電圧またはしきい電流が変化してしまうことがないので、発光素子Ｌを選択的に安定して発光させることができる。
【００６７】
第２のＰ型半導体層３５の厚み方向Ｚの一表面３５ａ上には、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、第２のＰ型半導体層３５の厚み方向Ｚの一表面３５ａ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が第２のＰ型半導体層３５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Ｎ型半導体層３４と、第２のＰ型半導体層３５との界面付近で、第２のＮ型半導体層３４寄りの領域において光が発生する。
【００６８】
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３分の１（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、厚み方向一方である第５方向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、第５方向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一方である第５方向Ｚ１へと向かう。
【００６９】
前述の図１に示すように、スイッチ素子Ｔは、裏面電極層３６と、基板３１と、本発明の実施の一形態の発光サイリスタ２０とを含んで構成される。スイッチ素子Ｔは、基板３１の厚み方向Ｚの一表面３１ａ上に発光サイリスタ２０が積層され、基板３１の厚み方向Ｚの他表面３１ｂ上に裏面電極層３６が積層されて構成される。
【００７０】
発光サイリスタ２０は、第１のＮ型半導体層４２と、第１のＰ型半導体層４３と、第２のＮ型半導体層４４と、第２のＰ型半導体層４５と、オーミックコンタクト層２５とを含んで構成される。発光サイリスタ２０は、基板３１の厚み方向Ｚの一表面３１ａに第１のＮ型半導体層４２が積層され、第１のＮ型半導体層４２の厚み方向Ｚの一表面４２ａに第１のＰ型半導体層４３が積層され、第１のＰ型半導体層４３の厚み方向Ｚの一表面４３ａに第２のＮ型半導体層４４が積層され、第２のＮ型半導体層４４の厚み方向Ｚの一表面４４ａに第２のＰ型半導体層４５が積層され、第２のＰ型半導体層４５の厚み方向Ｚの一表面４５ａにオーミックコンタクト層２５が積層されて構成される。発光サイリスタ２０の積層方向は、厚み方向Ｚと同じ方向である。
【００７１】
発光サイリスタ２０は、第２のＮ型半導体層４４の積層方向に垂直な断面が、第１のＰ型半導体層４３と第２のＮ型半導体層４４との界面に対して積層方向に離反するにつれて減少するように形成される。第２のＮ型半導体層４４は、第１のＰ型半導体層４３と第２のＮ型半導体層４４との界面から厚み方向Ｚ一方である第５方向Ｚ１に予め定める間隔Ｗ７をあけて想定される前記界面に平行な仮想一平面４０の第５方向Ｚ１側の退避部４６と、前記仮想一平面４０の厚み方向他方である第６方向Ｚ２側の突出部４７とから成る。退避部４６は、第５方向Ｚ１から見て、突出部４７の内側に退避して形成される。本実施の形態では、退避部４６および突出部４７は、略直方体形状を有する。退避部４６および突出部４７の配列方向一方である第１方向Ｘ１の側面の間隔Ｗ８と、退避部４６および突出部４７の配列方向他方である第２方向Ｘ２の側面の間隔Ｗ８と、退避部４６および突出部４７の幅方向他方である第４方向Ｙ２の側面の間隔Ｗ８とは、それぞれ等しい間隔に選ばれる。また後述する図８に示す退避部４６および突出部４７の幅方向一方である第３方向Ｙ１の側面の間隔Ｗ９は、後述する接続手段１４を形成するために前記間隔Ｗ８よりも広く設定される。
【００７２】
第１のＮ型半導体層４２と第１のＰ型半導体層４３とは、略直方体形状を有し、各側面が突出部４７の側面に連なるように形成される。すなわち第１のＮ型半導体層４２と、第１のＰ型半導体層４３と、突出部４７とによって構成される積層体は、略直方体形状を有する。第２のＰ型半導体層４５とオーミックコンタクト層２５とは、略直方体形状を有し、各側面が退避部４６の側面に連なるように形成される。すなわち退避部４６と、第２のＰ型半導体層４５と、オーミックコンタクト層２５とによって構成される積層体は、略直方体形状を有する。
【００７３】
スイッチ素子Ｔの、第１のＮ型半導体層４２、第１のＰ型半導体層４３、第２のＮ型半導体層４４、第２のＰ型半導体層４５、およびオーミックコンタクト層２５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の受光効率、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。
【００７４】
第１のＮ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Ｎ型半導体層４２のキャリア密度は、１×１０¹⁸ｃｍ^-3程度であることが望ましい。
【００７５】
第１のＰ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Ｐ型半導体層４３を形成する半導体材料には、第１のＮ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Ｎ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Ｐ型半導体層４３のキャリア密度は１×１０¹⁷ｃｍ^-3程度であることが望ましい。
【００７６】
第２のＮ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Ｎ型半導体層４４を形成する半導体材料には、第１のＰ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Ｐ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Ｎ型半導体層４４のキャリア密度は、第１のＮ型半導体層４２、第１のＰ型半導体層４３、第２のＮ型半導体層４４、第２のＰ型半導体層４５およびオーミックコンタクト層２５の全層の中で最も小さく、１×１０¹⁶ｃｍ^-3〜１×１０¹⁷ｃｍ^-3程度であることが望ましい。第２のＮ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。
【００７７】
第２のＰ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Ｐ型半導体層４５を形成する半導体材料には、第１のＰ型半導体層４３および第２のＮ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Ｐ型半導体層４３および第２のＮ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Ｐ型半導体層４５のキャリア密度は、１×１０¹⁸ｃｍ^-3程度であることが望ましい。
【００７８】
オーミックコンタクト層２５は、本実施形態ではＰ型半導体層であり、走査信号伝送路１５であるクロックライン１５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２５を設けることによって走査信号伝送路１５と発光サイリスタ２０とのオーミック性を向上することができる。オーミックコンタクト層２５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。オーミックコンタクト層２５のキャリア密度は、１×１０¹⁹ｃｍ^-3以上であることが望ましい。
【００７９】
スイッチ素子Ｔの第１のＮ型半導体層４２と、発光素子Ｌの第１のＮ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Ｐ型半導体層４３と、発光素子Ｌの第１のＰ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Ｎ型半導体層４４と、発光素子Ｌの第２のＮ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Ｐ型半導体層４５と、発光素子Ｌの第２のＰ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。
【００８０】
スイッチ素子Ｔの第１のＮ型半導体層４２の厚みは、１００ｎｍ〜５００ｎｍに選ばれる。スイッチ素子Ｔの第１のＰ型半導体層４３の厚みは、５ｎｍ〜２００ｎｍに選ばれる。このように第１のＰ型半導体層４３の厚みを選ぶことによって、第１のＮ型半導体層４２と第１のＰ型半導体層４３と第２のＮ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。スイッチ素子Ｔの第２のＮ型半導体層４４の厚みは、５００ｎｍ〜１０００ｎｍに選ばれる。またスイッチ素子Ｔの第２のＰ型半導体層４５の厚みは、２００ｎｍ〜１０００ｎｍに選ばれる。スイッチ素子Ｔのオーミックコンタクト層２５の厚みは、１０ｎｍ〜２０ｎｍに選ばれる。
【００８１】
表面電極層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層２５は、たとえば金（Ａｕ）、金とゲルマニウムとの合金（ＡｕＧｅ）、または金と亜鉛との合金（ＡｕＺｎ）によって形成される。
【００８２】
第１のＮ型半導体層４２、第１のＰ型半導体層４３、第２のＮ型半導体層４４、第２のＰ型半導体層４５、およびオーミックコンタクト層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。このように隣接する２つのスイッチ素子Ｔ間に設けられる絶縁層１７は、一方のスイッチ素子Ｔからの光を、配列方向Ｘに隣接する他方のスイッチ素子Ｔに導く導波体１７として働く。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。
【００８３】
発光サイリスタ２０にしきい電圧以上の順方向の電圧を印加すると、第１のＮ型半導体層４２と第１のＰ型半導体層４３との接合部、および第２のＮ型半導体層４４と第２のＰ型半導体層４５との接合部から光が発生する。いずれの接合部からの光の強度を強くするかは、各層の層厚および不純物濃度などを調節することによって選択される。本実施の形態では、各層の層厚および不純物濃度などを調節することによって、図１の矢符で示すように第２のＮ型半導体層４４および第２のＰ型半導体層４５の界面付近で、第２のＮ型半導体層４４寄りの領域から主に発光する。この第２のＮ型半導体層４４および第２のＰ型半導体層４５の界面付近で、第２のＮ型半導体層４４寄りの領域が、発光部１００に相当する。また発光サイリスタ２０に順方向の電圧を印加すると、第１のＮ型半導体層４２と第１のＰ型半導体層４３と第２のＮ型半導体層４４とによって主として受光する受光部１０１、言い換えればフォトトランジスタ部が形成される。したがって本実施の形態では、発光部１００および受光部１０１は、導波方向Ｘ２に垂直な方向である厚み方向Ｚの一方の方向である第５方向Ｚ１に積層されて設けられる。
【００８４】
図５は、図１に示す光転送アレイ装置１の導波体１７の部分を拡大して示す断面図である。図５では、図１に示す遮光層１８は記載を省略する。本実施形態において導波体１７は、基板３１から離反する方向である第５方向Ｚ１に向かって突出して形成され、導波体１７の表面、より詳細には導波体１７の基板３１と反対側の表面である第１表面１０３は、隣接する２つのスイッチ素子Ｔ間において、導波方向Ｘ２の全体にわたって外方に凸となった凸曲面状に形成される。このように本実施形態において導波体１７は、隣接する２つのスイッチ素子Ｔ間において、導波方向Ｘ２における両端部間の中間部が、両端部よりも膨出するように形成される。
【００８５】
導波体１７の表面１０３は、反射集光領域１０４として機能する部分を有する。反射集光領域１０４は、外方に凸となった凸曲面状、より詳細には基板３１と反対側に向かって凸となった凸曲面状に形成される。本実施形態では、スイッチ素子Ｔの発光部１００および受光部１０１は、受光部１０１および発光部１００の順に基板３１に積層されるので、反射集光領域１０４は、受光部１０１および発光部１００の積層方向である第５方向Ｚ１における発光部１００寄りの部分に形成される。
【００８６】
反射集光領域１０４は、スイッチ素子Ｔからの光１５１がこの反射集光領域１０４で反射されると、導波方向Ｘ２において、そのスイッチ素子Ｔに隣接するスイッチ素子Ｔに入射するように形成される。したがって、発光状態にあるスイッチ素子Ｔからの光１５１は反射集光領域１０４で反射されると、隣接するスイッチ素子Ｔに入射する。反射集光領域１０４は外方に凸となった凸曲面状に形成されるので、凹曲面状に形成される場合および平面状に形成される場合に比べて、導波体１７の表面１０３に占める反射集光領域１０４として機能する部分の割合を大きくすることができる。
【００８７】
図６は、スイッチ素子Ｔ間において表面１２４ａが凹曲面状に形成される導波体１２４を模式的に示す断面図である。導波体１２４の表面１２４ａが凹曲面状に形成される場合、発光側のスイッチ素子Ｔ寄りの部分において導波体１２４の表面１２４ａに入射する光１５３は、導波体１２４の表面１２４ａで反射されても、受光側のスイッチ素子Ｔには入射しにくい。たとえば発光側のスイッチ素子Ｔからの光の一部は、導波体１２４の表面１２４ａで基板３１に向かって反射され、受光側のスイッチ素子Ｔには入射しない。したがって、導波体１２４の表面１２４ａが凹曲面状である場合には、凸曲面状である場合に比べて、導波体１２４の表面１２４ａのうち、反射された光が受光側のスイッチ素子Ｔに入射するように形成される領域、すなわち反射集光領域として機能する部分の割合は小さくなる。
【００８８】
また導波体の表面が平面状に形成される場合にも、凸曲面状に形成される場合に比べて、導波体の表面のうち、反射された光が受光側のスイッチ素子Ｔに入射するように形成される反射集光領域として機能する部分は小さくなる。
【００８９】
本実施形態では、導波体１７の表面１０３は凸曲面状に形成され、反射集光領域１０４は凸曲面状に形成されるので、導波体の表面、ひいては反射集光領域が凹曲面状に形成される場合および平面状に形成される場合に比べて、導波体１７の表面１０３のうち、反射集光領域１０４として形成される領域を大きくすることができる。これによって、発光側のスイッチ素子Ｔからの光のうち、受光側のスイッチ素子Ｔに入射する光の量を増加させることができるので、導波損失を低減することができる。
【００９０】
また発光側のスイッチ素子Ｔ寄りの部分で反射される光は、図６に示す導波体１２４の表面１２４ａが凹曲面状に形成される場合には、基板３１側に向かって反射され、受光側のスイッチ素子Ｔには入射しないが、本実施形態では、このような光についても受光側のスイッチ素子Ｔに向かって反射させ、受光側のスイッチ素子Ｔに入射させることが可能である。
【００９１】
また反射集光領域１０４が凸曲面状に形成されることによって、発光側のスイッチ素子Ｔ寄りの部分の反射集光領域１０４において、発光側のスイッチ素子Ｔからの光１５１が反射集光領域１０４に入射するときに、入射位置における接平面の法線１５０と入射光線１５１との成す角度である入射角θを、反射集光領域が凹曲面状に形成される場合および平面状に形成される場合に比べて大きくすることができる。
【００９２】
図７は、導波体の表面の形状と入射角との関係を模式的に示す断面図である。図７では、導波体１７の表面１０３が凸曲面状に形成される場合を実線で示し、導波体の表面が凹曲面状に形成される場合を二点鎖線で示し、導波体の表面が平面状に形成される場合を破線で示す。発光側のスイッチ素子Ｔの同じ位置から出射した光１５１が導波体１７の表面１０３に入射するときの入射角θは、導波体１７の表面１０３が凸曲面状に形成され、反射集光領域１０４が凸曲面状に形成される場合の入射角θａの方が、参照符１６０で示される凹曲面状の場合の入射角θｃよりも大きく、また参照符１６１で示される平面状の場合の入射角θｂよりも大きくなる。このように反射集光領域１０４を凸曲面状にすることによって、反射集光領域が凹曲面状に形成される場合および平面状に形成される場合に比べて、発光側のスイッチ素子Ｔからの光の入射角θを大きくすることができる。
【００９３】
したがって、発光側のスイッチ素子Ｔからの光を、臨界角を超える入射角θで反射集光領域１０４に入射させやすくなるので、全反射を起こさせやすくなる。これによって、反射集光領域１０４に入射する光のうち、反射集光領域１０４で反射される光の比率を高めて導波損失を低減することができる。たとえば図６に示すように導波体１２４の表面１２４ａが凹曲面状である場合に導波体１２４を透過していた光１５４を、反射集光領域１０４で反射させることができるので、導波体１２４の表面１２４が凹曲面状である場合に比べて、導波損失を低減することができる。
【００９４】
このように本実施形態では、導波損失を低減し、発光側のスイッチ素子Ｔからの光のうち、導波方向Ｘ２に隣接するスイッチ素子Ｔに入射する光の量を増加させることができるので、導波体１７による光の導波率を高くすることができる。したがって、スイッチ素子Ｔを同じ発光強度で発光させた場合に、そのスイッチ素子Ｔに隣接するスイッチ素子Ｔに転送される光の量を多くすることができるので、光転送アレイ装置１の光転送効率を向上させることができる。
【００９５】
図５に示す反射集光領域１０４は、反射集光領域１０４のすべての点において、以下の条件（ｉ）および（ｉｉ）を満たすように形成される。
【００９６】
（ｉ）反射集光領域１０４の点Ｐ０と、隣接する２つのスイッチ素子Ｔのうち、導波方向Ｘ２の上流側に設けられる一方の光転送用発光素子である発光側スイッチ素子Ｔの出射面の１点Ｐ１と、他方の光転送用発光素子である受光側スイッチ素子Ｔの受光面の１点Ｐ２とを結んだ平面Ｇに、前記点Ｐ０における反射集光領域１０４の法線Ｑ０が含まれる。
【００９７】
（ｉｉ）前記点Ｐ０における法線Ｑ０と、前記点Ｐ０と前記発光側スイッチ素子Ｔの出射面の点Ｐ１とを結ぶ直線Ｑ１との成す角度θ１と、前記点Ｐ０における法線Ｑ０と、前記点Ｐ０と前記受光側スイッチ素子Ｔの受光面の点Ｐ２とを結ぶ直線Ｑ２との成す角度θ２とが等しい。
【００９８】
前記条件（ｉ）を満たさない場合、すなわち前記点Ｐ０における法線Ｑ０が前記平面Ｇにない場合、反射集光領域１０４で反射された光が、受光側のスイッチ素子Ｔの受光面から幅方向Ｙにずれて入射し、受光面に入射しないことになる。
【００９９】
前記条件（ｉｉ）を満たさない場合、すなわち前記角度θ１と前記角度θ２とが等しくない場合、反射集光領域１０４で反射された光が、受光側スイッチ素子Ｔの受光面から厚み方向Ｚにずれて入射し、受光面に入射しないことになる。
【０１００】
また反射集光領域１０４は、反射集光領域１０４の全ての点において、前記点Ｐ０における法線Ｑ０と、前記点Ｐ０と前記発光側スイッチ素子Ｔの出射面の点Ｐ１とを結ぶ直線Ｑ１との成す角度θ１が、臨界角よりも大きくなるように形成されることが好ましい。このように前記点Ｐ０における法線Ｑ０と前記直線Ｑ１との成す角度θ１が臨界角よりも大きくなるように反射集光領域１０４を形成することによって、反射集光領域１０４の全体にわたって全反射を起こすことができる。これによって、反射集光領域１０４で反射される光の量をさらに増加させることができるので、光転送効率を一層向上させることができる。
【０１０１】
反射集光領域１０４における臨界角は、導波体１７の屈折率、および導波体１７の表面に接する層の屈折率たとえば遮光層１８または走査信号伝送路１５の屈折率に依存する。したがって導波体１７の屈折率は、反射集光領域１０４の全ての点が、前記点Ｐ０における法線Ｑ０と、前記点Ｐ０と前記発光側スイッチ素子Ｔの出射面の点Ｐ１を通る直線Ｑ１との成す角度θ１が臨界角よりも大きくなるように選ばれることが好ましい。
【０１０２】
本実施形態において導波体１７の第１表面１０３の高さｄ２は、隣接するスイッチ素子Ｔ間の配列方向Ｘにおける間隔Ｗ３、スイッチ素子Ｔの高さｈ１、ならびにスイッチ素子Ｔの発光部１００および受光部１０１の位置などに応じて選ばれる。また導波体１７の第１表面１０３の高さｄ２は、第１表面１０３のうち、反射集光領域１０４として機能する部分の割合が可及的に大きくなるように選ばれることが好ましい。「導波体１７の第１表面１０３の高さｄ２」とは、スイッチ素子Ｔの上面である発光サイリスタ２０の上面から、導波体１７の第１表面１０３の基板３１から最も離隔した部分までの距離のことである。たとえばスイッチ素子Ｔ間の配列方向Ｘの間隔Ｗ３が２０μｍである場合、導波体１７の第１表面１０３の高さｄ２は０μｍより大きく５μｍ以下に選ばれる。導波体１７の第１表面１０３の高さｄ２は、これに限定されないが、前記間隔Ｗ３が２０μｍである場合には０μｍより大きく５μｍ以下であることが好ましい。導波体１７の第１表面１０３の高さｄ２が５μｍを超えると、スイッチ素子Ｔから導波体１７の第１表面１０３に向かって出射され、第１表面１０３で反射された光が、隣接するスイッチ素子Ｔの受光部１０１に入射しにくくなるので、反射集光領域１０４の割合が小さくなり、導波率の向上効果が充分に発揮されない。
【０１０３】
また本実施形態では、厚み方向の一方の方向である第５方向Ｚ１から見て、突出部４７は、周縁部が全周にわたって退避部４６から突出して形成されるので、発光サイリスタ２０の絶縁層１７と接する側面に沿って発光サイリスタ２０の厚み方向Ｚの一表面２０ａと他表面２０ｂとを結ぶ曲線の距離は、発光サイリスタ２０の厚み方向Ｚの一表面２０ａと他表面２０ｂとを、厚み方向Ｚに平行な直線で結ぶ最短距離よりも長くなる。電位差は、電界強度を距離で積分した値であるので、同じ電位差であれば距離が長いほど電界強度は弱くなる。したがって発光サイリスタ２０に順方向の電圧を印加したときの厚み方向Ｚの電界強度は、前記最短距離で結ぶ直線上において最も強くなり、発光サイリスタ２０の側面部において最も弱くなる。これによって発光サイリスタ２０の側面部に発生する厚み方向Ｚの電界強度を、厚み方向Ｚに垂直な方向の中央部に比べて小さくすることができる。
【０１０４】
発光サイリスタ２０の絶縁層１７に接する側面は結晶構造が不連続となるので、側面部には未結合手が存在し、表面準位が形成される。この表面準位に電子が捕獲されると、発光サイリスタ２０の側面部は負に帯電するので、第１のＰ型半導体層４３の側面部には、反転層が形成される。すなわち発光サイリスタ２０の側面部は、ＰＮＰＮ型の発光サイリスタ２０として機能しなくなる。発光サイリスタ２０の側面部には捕獲された電子が存在するので、側面部の電気抵抗が小さくなる。発光サイリスタ２０の側面部は、電流が流れ易い状態になっているが、側面部の厚み方向Ｚの電界強度を弱くすることができるので、側面部を流れる暗電流の発生を抑制することができる。特に厚み方向Ｚ一方である第５方向Ｚ１から見て、突出部４７は、周縁部が全周にわたって退避部４６から突出して形成されるので、暗電流の発生を全ての側面部において抑制することができる。
【０１０５】
第１のＰ型半導体層４３と第２のＮ型半導体層４４との接合部に形成される空乏層に光が入射すると、入射した光の強度に応じて発光サイリスタ２０に電子と正孔との対が発生し、電流が流れる。この電流によってスイッチ素子Ｔのしきい電圧が低下するが、発生した正孔が暗電流の元となる反転層のキャリアと再結合して消費され、発生する電流が小さくなるので、しきい電圧がそれほど低下しなくなる。すなわち暗電流が入射光に対してノイズとして作用する。この暗電流の発生を抑制することができるので、入射光によって生成される電流によって、発光サイリスタ２０のしきい電圧を効率的に下げることができる。したがって、第２のＮ型半導体層４４の積層方向Ｚ１に垂直な断面が第１のＰ型半導体層４３と第２のＮ型半導体層４４との界面から積層方向Ｚ１に離反するに連れて減少するように形成されない場合に比べて、弱い光を入射することによって発光サイリスタ２０をターンオンすることができ、発光サイリスタ２０の受光効率を向上することができる。
【０１０６】
前記間隔Ｗ７、すなわち突出部４７の厚みは、薄い方がより効率的に暗電流の発生を抑制することができ、発光サイリスタ２０の受光効率を向上することができる。前記間隔Ｗ７は、好ましくは第２のＮ型半導体層４４の厚み方向Ｚの厚みの２分の１（１／２）以下に選ばれ、たとえば０．５μｍ以下に選ばれる。
【０１０７】
前記間隔Ｗ８およびＷ９は、発光サイリスタ２０に順方向電圧を印加したときに暗電流の発生を抑制することができる範囲に選ばれ、たとえば１μｍ以上に選ばれる。また前記間隔Ｗ８および間隔Ｗ９の上限は、発光サイリスタ２０から放射される光の強度が低下し過ぎない程度に選ばれ、たとえば退避部４６の配列方向Ｘの寸法が突出部４７の配列方向Ｘの寸法の２分の１（１／２）程度となり、退避部４６の幅方向Ｙの寸法が突出部４７の幅方向Ｙの寸法の２分の１（１／２）程度となるように選ばれる。前記間隔Ｗ８およびＷ９は、好ましくは受光効率が最も高くなる範囲に選ばれ、２μｍ以上かつ５μｍ未満に選ばれる。
【０１０８】
オーミックコンタクト層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、オーミックコンタクト層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が形成される。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の厚み方向一方である第５方向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。
【０１０９】
本実施の形態では、スイッチ素子Ｔにおいては、走査信号伝送路１５のオーミックコンタクト層２５との接続部がアノード端子として機能し、裏面電極層３６がカソード端子として機能する。また発光素子Ｌにおいては、発光信号伝送路１２の第２のＰ型半導体層３５との接続部が発光素子Ｌのアノード端子として機能し、裏面電極層３６が発光素子Ｌのカソード端子としても機能する。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。
【０１１０】
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の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。
【０１１１】
スイッチ素子Ｔから発せられ、厚み方向一方である第５方向Ｚ１へ向かう光は、導波体１７である絶縁層１７と走査信号伝送路１５との界面、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から第５方向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。
【０１１２】
また本実施形態では、導波体１７の表面１０３は反射集光領域１０４を有し、反射集光領域１０４は外方に凸となった凸曲面状に形成されている。これによってスイッチ素子Ｔから出射される光のうち、導波体１７の反射集光領域１０４と遮光層１８との界面において反射されて、導波方向Ｘ２に隣接するスイッチ素子Ｔに入射する光の量を増加させることができる。したがって、遮光層１８に吸収される光の量を減少させ、スイッチ素子Ｔから出射される光をより有効に利用することができる。
【０１１３】
図８は、図３の切断面線Ｖ−Ｖ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Ｎ型半導体層３２と、第１のＰ型半導体層３３と、第２のＮ型半導体層３４とのスイッチ素子Ｔ寄りの端部は、第２のＰ型半導体層３５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。
【０１１４】
またスイッチ素子Ｔの、第１のＮ型半導体層４２と、第１のＰ型半導体層４３と、第２のＮ型半導体層４４との発光素子Ｌ寄りの端部は、第２のＰ型半導体層４５の発光素子Ｌ寄りの端部よりも、スイッチ素子Ｔに向かって突出し、スイッチ素子接続部５２を構成する。スイッチ素子接続部５２の配列方向Ｘの長さは、発光素子接続部５１の配列方向の長さと等しく選ばれる。
【０１１５】
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との間にも形成され、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との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との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Ｎ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Ｎ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。
【０１１６】
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Ｎ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Ｎ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してしまう恐れがあるが、接続手段１４の抵抗値を前記範囲に選ぶことによって、トリガ信号がスイッチ素子Ｔから発光素子Ｌへ伝達される際に減衰することを抑制できる。
【０１１７】
発光素子Ｌの第２のＮ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Ｎ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。
【０１１８】
発光素子Ｌの第２のＰ型半導体層３５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Ｐ型半導体層３５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Ｐ型半導体層３５寄りの端部を覆う。
【０１１９】
またスイッチ素子Ｔの第２のＰ型半導体層４５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。
【０１２０】
図９は、図３の切断面線ＶＩ−ＶＩから見た発光装置１０の基本的構成を示す一部の断面図である。走査スタート用スイッチ素子Ｔ０と、スイッチ素子Ｔとは、同様な構成であるので、同様の部分には、同様の参照符号を付して、重複する説明を省略する場合がある。
【０１２１】
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Ｎ型半導体層４２が積層され、第１のＮ型半導体層４２の厚み方向Ｚの一表面４２上に第１のＰ型半導体層４３が積層され、第１のＰ型半導体層４３の厚み方向Ｚの一表面４３ａ上に第２のＮ型半導体層４４が積層され、第２のＮ型半導体層４４の厚み方向Ｚの一表面４４ａ上に第２のＰ型半導体層４５が積層され、第２のＰ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２５が形成されて構成される。
【０１２２】
また走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の、第１のＮ型半導体層４２と、第１のＰ型半導体層４３と、第２のＮ型半導体層４４との発光素子Ｌ寄りの端部は、第２のＰ型半導体層４５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。
【０１２３】
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の厚み方向一方である第５方向Ｚ１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の第５方向Ｚ１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のオーミックコンタクト層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。
【０１２４】
走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の第２のＮ型半導体層４４は、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０のゲート２６である。
【０１２５】
光転送アレイ装置１は、本発明の実施の一形態である光転送アレイ装置の製造方法によって製造される。図１０は、本発明の実施の一形態である光転送アレイ装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。図１１は、光転送アレイ装置１を製造する様子を示す模式的に示す断面図である。本実施形態の光転送アレイ装置の製造方法は、アレイ形成工程（ステップｓ１）と、第１透過層形成工程（ステップｓ２）と、凹部形成工程（ステップｓ３）と、第１硬化工程（ステップｓ４）と、第２透光層形成工程（ステップｓ５）と、貫通孔形成工程（ステップｓ６）と、第２硬化工程（ステップｓ７）と、伝送路形成工程（ステップｓ８）と、遮光層形成工程（ステップｓ９）とを含む。
【０１２６】
ステップｓ１のアレイ形成工程では、図１１（ａ）に示すように、基板３１に複数のスイッチ素子Ｔを相互に間隔をあけて配置して、スイッチ素子アレイ１３を形成する。スイッチ素子Ｔは、発光素子Ｌおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０と同時に形成される。より詳細には、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Ｎ型半導体層３２，４２、第１のＰ型半導体層３３，４３、第２のＮ型半導体層３４，４４、第２のＰ型半導体層３５，４５、およびオーミックコンタクト層２５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。このように本実施形態では、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。
【０１２７】
ステップｓ２の第１透光層形成工程では、導波体１７となる第１透光層１１０を形成する。より詳細には、まず第１透光層１１０を形成する透光性材料を、スイッチ素子Ｔ間に充填するとともにスイッチ素子Ｔを覆うように塗布し、第１塗布層１１１を形成する。本実施形態では透光性材料は、発光素子Ｌ間および走査スタート用スイッチ素子Ｔ０とそれに隣接するスイッチ素子Ｔとの間に充填されるとともに、発光素子Ｌおよび走査スタート用スイッチ素子Ｔ０を覆うように塗布される。
【０１２８】
透光性材料としては、ポリベンゾオキサゾール（polybenzooxazole；略称ＰＢＯ）前駆体を含む固形成分および溶剤を含有する透光性材料が用いられる。より詳細には、露光によって現像液に対して可溶性に変化するポジ型、または露光によって現像液に対して不溶性に変化するネガ型の感光性を有する透光性材料が用いられる。ポリベンゾオキサゾール前駆体はたとえばγ−ブチロラクトンなどのラクトン類またはＮ−メチル−２−ピロリドンなど、特にγ−ブチロラクトンに溶解しやすいので、このような物質を溶剤として選択することによって、ポリベンゾオキサゾール前駆体を含む固形成分の含有率を高めることができる。本実施形態では、ポリベンゾオキサゾール前駆体を含む固形成分の含有率は、２５重量％以上８０重量％以下であり、より詳細には３０重量％以上４０重量％以下である。
【０１２９】
透光性材料に含有される固形成分は、ＰＢＯ前駆体と感光剤とを含む。ＰＢＯ前駆体としては、たとえば１分子中にｏ−アミノフェノール構造と安息香酸構造とを有する化合物、たとえば３−アミノ−４−ヒドロキシ安息香酸が挙げられる。１分子中にｏ−アミノフェノール構造と安息香酸構造とを有する化合物としては、下記一般式（１）で表される繰返し単位を有するポリベンゾオキサゾール前駆体も挙げられる。
【０１３０】
【化１】

【０１３１】
一般式（１）において、Ｒ¹は下記一般式（２）で表される基の中から選ばれる少なくとも１種の基を示し、Ｒ²は２価の有機基を示し、ｍは２〜１０００の整数を示す。
【０１３２】
【化２】

【０１３３】
一般式（２）において、Ｒ³は水素原子、トリアルキルシリル基または下記一般式（３）で表される活性エステル基またはカルボキシル基を示す。Ｒ³は同一のベンゼン環に１〜４個付いていてもよい。一般式（２）で表される基に含まれるベンゼン環の水素原子は、アルキル基、芳香環基、エーテル基、ヒドロキシル基、フッ素原子およびトリフルオロメチル基の中から選ばれる、少なくとも１個の基で置換されていてもよい。
−ＣＯＯＲ⁴ …（３）
【０１３４】
一般式（３）において、Ｒ⁴はアルキル基、ピリジル基、キノリル基、芳香環基またはベンゾトリアゾール基を示し、これらの基における水素原子は、少なくとも１個の有機基で置換されていてもよい。また前記アルキル基、ピリジル基、キノリル基、芳香環基およびベンゾトリアゾール基に含まれる水素原子は、少なくとも１個の有機基で置換されていてもよい。
【０１３５】
一般式（３）において符号Ｒ⁴で示されるアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基などの炭素数１〜４のアルキル基などが挙げられる。ピリジル基としては、２−ピリジル基、３−ピリジル基、４−ピリジル基などが挙げられる。キノリル基としては、２−キノリル基、３−キノリル基、４−キノリル基、５−キノリル基、６−キノリル基、７−キノリル基、８−キノリル基などが挙げられる。芳香環基としては、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基などが挙げられる。ベンゾトリアゾール基としては、１−ベンゾトリアゾール基などが挙げられる。
【０１３６】
一般式（２）において符号Ｒ³で示されるトリアルキルシリル基としては、たとえばトリメチルシリル基などが挙げられる。
【０１３７】
一般式（１）において符号Ｒ²で示される２価の有機基としては、たとえば、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、ジフェニルスルホン基、ジフェニルエーテル基、フルオレニル基、フェニルフルオレニル基、ビフェニレン基などが挙げられる。これらの基はエチニル基、フェニルエチニル基などの置換基を有していてもよい。
【０１３８】
一般式（１）で表されるＰＢＯ前駆体は、たとえば特開２００５−２４７９９７号公報に開示されている。一般式（１）で表されるＰＢＯ前駆体のように、１分子中にｏ−アミノフェノール構造と安息香酸構造とを有するＰＢＯ前駆体は、たとえば、芳香族ジアミン化合物とジカルボン酸化合物とを、公知の酸クロリド法、活性化エステル法、またはポリリン酸もしくはジシクロヘキシルカルボジイミドなどの脱水縮合剤の存在下での脱水縮合反応などによって反応させることによって合成することができる。芳香族ジアミン化合物としては、たとえば３，５−ジアミノ安息香酸（３−ピリジル）エステル、２，４−ジアミノレゾルシノールなどが挙げられる。ジカルボン酸化合物としては、５−（３−ピリジルオキシカルボニル）イソフタル酸、テレフタル酸などが挙げられる。ＰＢＯ前駆体としては、前述の芳香族ジアミン化合物とジカルボン酸化合物との混合物を用いてもよい。
【０１３９】
導波体１７である絶縁層１７を形成するポリベンゾオキサゾール樹脂は、たとえばＰＢＯ前駆体を縮合反応または架橋反応などによって脱水閉環させて得られる。より詳細には、ポリベンゾオキサゾール樹脂は、ＰＢＯ前駆体を１５０℃〜２４０℃で５分〜２４時間加熱する方法、ＰＢＯ前駆体に紫外線を照射する方法、ＰＢＯ前駆体に電子線を照射する方法などによって得られる。ＰＢＯ前駆体は、たとえば下記反応式（４）で示されるように加熱によって脱水閉環反応して硬化し、ポリベンゾオキサゾール樹脂になる。
【０１４０】
【化３】

【０１４１】
透光性材料がたとえばポジ型の感光性を有する場合、感光剤としては、たとえばナフトキノンジアジド化合物またはジアゾキノン化合物などが用いられる。ＰＢＯ前駆体としては、感光性のＰＢＯ前駆体が用いられてもよい。ＰＢＯ前駆体が感光性を有する場合、固形成分は感光剤を含まなくてよい。透光性材料の溶剤としては、たとえばγ−ブチロラクトンなどのラクトン類、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの有機溶剤が用いられる。
【０１４２】
透光性材料は、たとえばスピンコータによって塗布される。第１塗布層１１１の厚みＳ１は、スイッチ素子Ｔの基板３１の第１表面３１ａからの高さ（以後、単に「高さ」ということがある）ｈ１の１倍〜１．５倍程度に選ばれ、たとえば３μｍ〜５μｍ程度である。
【０１４３】
このようにして第１塗布層１１１を形成した後、第１塗布層１１１が形成された基板３１を、たとえば１８０℃に加熱してプリベークすることによって、第１塗布層１１１から溶剤を除去する。これによって第１透光層１１０が形成される。形成された第１透光層１１０は、厚み方向の一方の表面である第１表面１１０ａが、隣接する２つのスイッチ素子Ｔ間において基板３１側に凹むように凹曲面状になる。
【０１４４】
ステップｓ３の凹部形成工程では、形成された第１透光層１１０におけるスイッチ素子Ｔを覆う部分を部分的に除去し、凹部１１２を形成する。本実施形態では、図１１（ｃ）に示すように、第１透光層１１０のスイッチ素子Ｔを覆う部分をスイッチ素子Ｔが露出するように除去し、凹部１１２として貫通孔１１２を形成する。凹部１１２は、形成された第１透光層１１０を露光して現像液で現像する、いわゆる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することによって形成される。現像液としては、たとえば、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（Tetramethylammoniumhydoxide；略称ＴＭＡＨ）などのアルカリおよび水を含有する水性アルカリ現像液が用いられる。
【０１４５】
導波方向Ｘ２における凹部１１２の幅Ｗ１０は、スイッチ素子Ｔの基板３１から最も離隔した部分である上部におけるスイッチ素子Ｔ間の幅Ｗ１１の０．８倍〜１．２倍程度に選ばれ、たとえば１１μｍ〜２０μｍ程度である。凹部１１２の積層方向Ｚ１における深さｈ２は、０．５μｍ〜２μｍ程度に選ばれる。
【０１４６】
凹部１１２は、第１透光層１１０のスイッチ素子Ｔを覆う部分だけでなく、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０を覆う部分にも形成される。凹部形成工程において第１透光層１１０は、凹部１１２が形成されるように露光されるとともに、目的とする絶縁層１７のパターンが得られるように露光される。
【０１４７】
ステップｓ４の第１硬化工程では、凹部１１２が形成された第１透光層１１０を硬化させる。第１透光層１１０を構成するＰＢＯ前駆体が熱硬化性である場合、第１透光層１１０は、たとえば第１透光層１１０が形成された基板３１を加熱することによって硬化される。ＰＢＯ前駆体が光硬化性である場合には、第１透光層１１０に光を照射することによって第１透光層１１０を硬化させることができる。硬化された後の状態において、スイッチ素子Ｔ間における第１透光層１１０の第１表面１１０ａの凹み量、すなわち基板３１の第１表面３１ａと第１透光層１１０の第１表面１１０ａとの距離の最大値から、基板３１の第１表面３１ａと第１透光層１１０の第１表面１１０ａとの距離の最小値を差引いた値ｄ１は、たとえば０．８５μｍである。
【０１４８】
ステップｓ５の第２透光層形成工程では、導波体１７となる第２透光層１１３を形成する。より詳細には、まず第２透光層１１３を形成する透光性材料を、第１透光層１１０に形成された凹部１１２に充填するとともに第１透光層１１０を覆うように塗布し、第２塗布層１１４を形成する。透光性材料としては、第１透光層１１０と同様に、ＰＢＯ前駆体を含む固形成分および溶剤を含有する透光性材料、より詳細にはＰＢＯ前駆体を含む固形成分および溶剤を含有し、ＰＢＯ前駆体を含む固形成分の含有率が２５重量％以上８０重量％以下である透光性材料が用いられる。透光性材料は、たとえばスピンコータによって塗布される。第２塗布層１１４の厚みＳ２は、スイッチ素子Ｔの高さｈ１の１倍〜２倍程度に選ばれ、たとえば３μｍ〜６μｍ程度である。「第２塗布層１１４の厚みＳ２」とは、スイッチ素子Ｔの厚み方向Ｚの第１表面２０ａを覆う部分における第２塗布層１１４の厚みのことである。
【０１４９】
次いで、第２塗布層１１４が形成された基板３１を、たとえば１８０℃に加熱してプリベークすることによって、第２塗布層１１４から溶剤を除去する。これによって第２透光層１１３が形成される。第２透光層１１３では凹凸の逆転が起こり、形成された第２透光層１１３は、厚み方向における基板３１とは反対側の表面である第１表面１１３ａが、第１透光層１１０の凹部１１２に形成された部分において基板３１側に凹み、スイッチ素子Ｔ間に形成された第１透光層１１０を覆う部分において基板３１から離反する方向に突出する凸曲面状になる。
【０１５０】
ステップｓ６の貫通孔形成工程では、形成された第２透光層１１４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することによって、第２透光層１１４におけるスイッチ素子Ｔを覆う部分をスイッチ素子Ｔが露出するように部分的に除去し、貫通孔１１５を形成する。貫通孔１１５は、スイッチ素子Ｔと走査信号伝送路１５との接続に使用される。
【０１５１】
凹部形成工程において第２透光層１１３は、貫通孔１１６が形成されるように露光されるとともに、目的とする絶縁層１７のパターンが得られるように露光される。より詳細には、第２透光層１１３には、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が、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。
【０１５２】
ステップｓ７の第２硬化工程では、貫通孔１１５が形成された第２透光層１１４を、第１透光層１１０と同様にして硬化させる。これによって第１透光層１１０と第２透光層１１４とを含む導波体１７が形成される。形成された導波体１７は、スイッチ素子Ｔ間に形成された部分の第１表面１０３が基板３１から離反する方向に突出する凸曲面状になる。したがって本実施形態によれば、外方に凸となった凸曲面状の反射集光領域１０４を表面１０３に有する導波体１７が形成される。第２透光層１１４の硬化後の状態において、スイッチ素子Ｔ間における導波体１７の突出量ｄ２は、たとえば０．６６μｍである。「スイッチ素子Ｔ間における導波体１７の突出量ｄ２」とは、前述の導波体１７の表面１０３の高さｄ２のことであり、スイッチ素子Ｔ間に形成された導波体１７の第１表面１０３とスイッチ素子Ｔの第１表面２０ａを含む仮想平面１１６と距離の最大値のことである。
【０１５３】
ステップｓ８の伝送路形成工程では、硬化された第２透光層１１３の表面に蒸着法などによって導電性材料からなる導電層を積層して、フォトリソグラフィによってパターニングおよびエッチングして、走査信号伝送路１５を形成する。導電層は、貫通孔１１６および他の貫通孔に充填されるように形成される。伝送路形成工程では、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とが、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とは、厚みがほぼ等しく形成される。また伝送路形成工程では、基板３１の第２表面３１ｂに蒸着法などによって導電性材料からなる裏面電極層３６が形成される。
【０１５４】
ステップｓ９の遮光層形成工程では、走査信号伝送路１５などを形成する導電層および露出する導波体１７である絶縁層１７の表面に、たとえば遮光層１８となる遮光性材料を塗布してフォトリソグラフィによってパターニングおよびエッチングして、遮光層１８を形成する。このようにして光転送アレイ装置１が製造される。本実施形態では、光転送アレイ装置１を含む発光装置１０が製造される。
【０１５５】
本実施形態において、導波体１７の表面１０４を凸曲面状に形成できることには、透光性材料として、ＰＢＯ前駆体を含む固形成分および溶剤を含有し、ＰＢＯ前駆体を含む固形成分の含有率が２５重量％以上８０重量％以下である透光性材料を用いていることが、大きく寄与しているものと考えられる。図１２は、ＰＢＯ前駆体を含有する透光性材料を用いて導波体１７を形成する様子を模式的に示す断面図である。図１３は、シクロベンゾブテン（benzocyclobuten；略称ＢＣＢ）化合物を含有する透光性材料を用いて導波体を形成する様子を模式的に示す断面図である。図１４は、ポリイミド前駆体を含有する透光性材料を用いて導波体を形成する様子を模式的に示す断面図である。図１２〜１４では、図１１に示すスイッチ素子Ｔと基板３１とを一体的に示す。
【０１５６】
ＢＣＢ化合物としては、たとえば下記構造式（５）で表されるＢＣＢ化合物が挙げられる。ＢＣＢ化合物は、たとえば下記反応式（６）で表されるように、加熱によるディールス−アルダー（Diels−Alder）反応を繰返すことによって架橋して硬化し、ＢＣＢ樹脂となる。このようにＢＣＢ化合物の硬化反応では、極性基は関与せず、ＰＢＯ前駆体の硬化反応のときに生じる水などの副生成物は発生しない。
【０１５７】
【化４】

【０１５８】
ポリイミド前駆体としては、たとえば下記反応式（７）で示されるように、ジアミン化合物（７ａ）と酸無水物（７ｂ）との反応によって得られるポリアミド酸（７ｃ）が用いられる。ポリアミド酸（７ｃ）は、加熱によってイミド化されて硬化し、ポリイミド樹脂（７ｄ）となる。ポリイミド前駆体の硬化反応では、ポリアミド酸（７ｃ）の点線で囲まれる部分の水素原子とヒドロキシル基とが脱離し、ＰＢＯ前駆体の硬化反応と同様に、副生成物として水（Ｈ₂Ｏ）が発生する。
【０１５９】
【化５】

【０１６０】
式（７）において、Ｒ⁵は有機ジアミンを構成する２価の有機基を示し、Ｒ⁶はテトラカルボン酸またはその誘導体を構成する４価の有機基を示し、ｎは重合度を示す。ジアミン化合物（７ａ）としては、たとえばフェニレンジアミンなどが挙げられる。酸無水物（７ｂ）としては、たとえば無水ピロメリット酸などが挙げられる。
【０１６１】
ステップｓ２の第１透光層形成工程では、図１２（ａ）、図１３（ａ）および図１４（ａ）に示すように、スイッチ素子Ｔ間に充填するとともにスイッチ素子Ｔを覆うように透光性材料が塗布され、第１塗布層１１１，１２０，１３０が形成される。第１塗布層１１１，１２０，１２１から溶剤を除去することによって、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）および図１４（ｂ）に示すように第１透光層１１０，１２１，１３１が形成される。
【０１６２】
第１透光層１１０，１２１，１３１は、第１塗布層１１１，１２０，１３０から溶剤を除去した層であるので、透光性材料中の固形成分から成る。第１透光層１１０，１２１，１３１は、表面張力の影響を受け、厚み方向の一方の表面である第１表面１１０ａ，１２１ａ，１３１ａが、隣接する２つのスイッチ素子Ｔ間において基板３１側に凹み、凹状に形成される。透光性材料中の固形成分の含有率が２５重量％未満であると、溶剤の除去によって第１透光層１１０，１２１，１３１の厚みが大きく減少するので、第１透光層１１０，１２１，１３１の第１表面１１０ａ，１２１ａ，１３１ａが基板３１側に大きく凹むことになる。
【０１６３】
たとえばポリイミド前駆体を含有する透光性材料としては、固形成分であるポリイミド前駆体の含有率がたとえば１７重量％程度と低い透光性材料が用いられるが、このように固形成分の含有率が２５重量％未満と低い透光性材料を用いた場合、溶剤の除去によって厚みが大きく減少する。たとえば第１透光層１３１の厚みは、第１塗布層１３１の厚みから３０〜４０割程度減少した値になる。したがって図１４（ｂ）に示すように第１透光層１３１はスイッチ素子Ｔの形状に沿って形成され、第１透光層１３１の厚み方向の基板３１と反対側の表面である第１表面１３１ａは、スイッチ素子Ｔ間において基板３１側に大きく凹んで形成される。
【０１６４】
本実施形態では、ポリベンゾオキサゾール前駆体を含有する透光性材料が用いられるので、ポリベンゾオキサゾール前駆体を含む固形成分を２５重量％以上８０重量％以下とすることができ、溶剤の除去による第１透光層１１０の厚みの減少を抑えることができる。これによって、固形成分の含有率が２５重量％未満である透光性材料が用いられる場合たとえばＰＢＯ前駆体の含有率が２５重量％未満である透光性材料が用いられる場合に比べて、溶剤の除去による厚みの減少量を少なくすることができる。したがって、第１透光層１１０の第１表面１１０ａの基板３１側への凹み度合、たとえば第１表面１１０ａの曲率を小さくすることができるので、第１透光層１１０に生じる凹凸を小さくすることができる。ＢＣＢ化合物を含有する透光性材料を用いる場合にも、固形成分であるＢＣＢ化合物の含有量が２５重量％以上８０重量％以下である場合には、本実施形態と同様に図１３（ｂ）に示すように第１透光層１３１に生じる凹凸を小さくすることができる。
【０１６５】
このようにして形成される第１透光層１１０，１３１は、ステップｓ３の凹部形成工程において露光されて現像液で現像され、図１２（ｃ）および図１３（ｃ）に示すように凹部１１２，１２２が形成される。現像液によって現像するときには、透光性材料がポジ型の感光性を有していれば露光された部分が現像液に溶解して除去され、透光性材料がネガ型の感光性を有していれば露光された部分が残存し、露光されていない部分が溶解して除去される。このとき、残存すべき部分も現像液に曝されるので、現像液に溶出し、厚みが減少することがある。
【０１６６】
たとえば第１透光層１２２が、ベンゾシクロブテン構造を有する化合物であるベンゾシクロブテン化合物を含有する透光性材料（以後、「ＢＣＢ系透光性材料」ということがある）によって形成される場合には、図１３（ｃ）に示すように、残存すべき部分であるスイッチ素子Ｔ間に形成された第１透光層１２２の厚みが大きく減少する。これは、ＢＣＢ系透光性材料によって形成された層は、露光によって現像液に可溶になった部分以外の部分においても、内部からの溶出が生じやすいためであると考えられる。したがってＢＣＢ系透光性材料によって形成される場合、第１透光層１２１は、現像によって厚みが大きく減少する。たとえばスイッチ素子Ｔ間における現像後の第１透光層１２１の厚みＬ２は、現像前の第１透光層１２１の厚みＬ１の３０％程度の厚みに減少する。
【０１６７】
これに対し、本実施形態のように第１透光層１１０が、ＰＢＯ前駆体を含有する透光性材料によって形成される場合、露光によって現像液に可溶になった部分以外の部分では、内部からの溶出は起こらない。したがってＢＣＢ系透光性材料によって形成される場合に比べて、現像による第１透光層１１０の厚みの減少量を少なくすることができるので、スイッチ素子Ｔ間における第１透光層１１０の基板３１側への凹み量の増加を抑えることができる。
【０１６８】
現像後の第１透光層１１０，１２１は、ステップｓ４の第１硬化工程で硬化される。第１透光層１１０，１２１を硬化させるときには、硬化反応に伴って体積の減少が生じ、厚みの減少が生じる。たとえばＰＢＯ前駆体の場合、脱水環化反応によって硬化する。ベンゾシクロブテン化合物の場合、加熱によるディールス−アルダー（Diels−Alder）反応によって硬化する。Diels−Alder反応では、脱水縮合反応に比べて硬化による体積の減少は少ないが、前述の現像による体積の減少量が多いので、その影響を大きく受け、第１透光層１２１は、図１３（ｄ）に示すようにスイッチ素子Ｔ間において基板３１側に大きく凹んで形成される。
【０１６９】
これに対し、本実施形態のようにＰＢＯ前駆体を用いた場合、硬化による体積の減少量はＢＣＢ系透光性材料を用いる場合よりも多くなるが、現像による体積の減少量が少ないので、ＢＣＢ系透光性材料を用いる場合に比べて、スイッチ素子Ｔ間における基板３１側への凹み量を小さくすることができる。
【０１７０】
硬化された第１透光層１１０，１２１の表面には、第２透光層１１３，１２３が形成される。第２透光層１１３，１２３は、第１透光層１２０，１２１と同様に透光性材料を塗布して溶剤を除去することによって形成される。本実施形態のように第１透光層１１０がＰＢＯ前駆体を含有する透光性材料によって形成される場合、スイッチ素子Ｔ間に形成される第１透光層１１０の厚みは、スイッチ素子Ｔの高さｈ１に近く、スイッチ素子Ｔは第１透光層１１０によって平坦化されたような状態になっている。このような状態の第１透光層１１０およびスイッチ素子Ｔを覆うように第２透光層１１３を形成する透光性材料が塗布されることになるので、スイッチ素子Ｔ間における第２透光層１１３の基板３１側への凹み量は少なくなる。
【０１７１】
また溶剤が除去されるときには表面張力の影響を受けるが、透光性材料は凹部１１２に充填されるとともに第１透光層１１０を覆うように塗布されているので、第２透光層１１３は第１透光層１１０の凹部１１２において基板３１側に凹むように形成される。また前述のようにスイッチ素子Ｔ間における第２透光層１１３の基板３１側への凹み量は少ないので、第２透光層１１３では図１２（ｅ）に示すように凹凸の逆転が起こる。これによってスイッチ素子Ｔ間に形成された第１透光層１１０を覆う部分が、第１透光層１１０の凹部１１２に形成された部分よりも突出し、基板３１から離反する方向に膨出する形状に形成される。したがって第２透光層１１３の厚み方向における基板３１とは反対側の表面である第１表面１１３ａは、基板３１から離反する方向に突出する凸曲面状になる。
【０１７２】
これに対し、第１透光層１２１がＢＣＢ系透光性材料によって形成される場合、スイッチ素子Ｔ間における第１透光層１２１の凹み量が多いので、本実施形態と同様に凹部１２２に充填されるように透光性材料を充填しても、第１透光層１２１の凹み量が多いことの影響が大きく、第２透光層１２３での凹凸の逆転は起こらない。したがってスイッチ素子Ｔ間に形成される導波体は、図１３（ｅ）に示すように基板３１側に凹んだ形状になる。
【０１７３】
また第２透光層１１３，１２３には、フォトリソグラフィによって貫通孔１１５などが形成されるが、このときの現像によってＢＣＢ系透光性材料で形成された第２透光層１２３ではさらに厚みが減少し、基板３１側に凹んだ形状になる。これに対し、本実施形態では、第２透光層１１３はＰＢＯ前駆体を含有する透光性材料によって形成されるので、ＢＣＢ系透光性材料によって形成される場合に比べて、現像による第２透光層１１３の厚みの減少量は少ない。したがって貫通孔１１５などの形成後にも、スイッチ素子Ｔ間では凸状の形状が維持される。また第２透光層１１３は、貫通孔１１５が形成された状態において第１表面１１４ａが基板３１から離反する方向に突出する凸曲面状に形成されているので、第２透光層１１４の硬化によって形成される導波体１７は、第１表面１０３が基板３１から離反する方向に突出する凸曲面状に形成される。
【０１７４】
以上のように、本実施形態ではＰＢＯ前駆体を含有する透光性材料を用いるので、スイッチ素子Ｔ間において基板３１から離反する方向Ｚ１に突出した凸曲面状の表面１０３を有し、表面１０３が凸曲面状に形成される反射集光領域１０４を有する導波体１７を形成することができる。
【０１７５】
第１透光層１１０および第２透光層１１３は、ＰＢＯ前駆体の種類または固形成分中の割合などの異なる透光性材料によって形成してもよいが、同一の透光性材料によって形成することが好ましい。第１透光層１１０および第２透光層１１３を同一の透光性材料によって形成することによって、第１透光層１１０および第２透光層１１３の屈折率を等しくすることができるので、第１透光層１１０と第２透光層１１３との界面における屈折および反射を防ぐことができる。本実施形態では、第１透光層１１０および第２透光層１１３の屈折率は１．５以上２．０以下に選ばれる。
【０１７６】
導波体１７の形成方法は、以上に述べた本実施形態に限定されず、図１に示すように外方に凸となった凸曲面状の反射集光領域１０４を有する導波体１７を形成できるものであればよい。たとえば透光性材料をスイッチ素子Ｔ間に充填するとともにスイッチ素子Ｔを覆うように塗布し、溶剤を除去して透光層を形成した後、グレーマスクを用いて透光層を露光して現像し、さらに硬化させることによって導波体１７を形成することもできる。「グレーマスク」とは、各部分において光の透過率が異なるマスクのことである。
【０１７７】
グレーマスクとしては、たとえば透光性材料がポジ型の感光性を有する場合、スイッチ素子Ｔ間に形成された透光層のうち導波方向Ｘ２の上流側の部分を覆う部分が、導波方向Ｘ２の下流側に向かうにつれて光の透過率が小さくなるようなマスクが用いられる。本実施形態では、導波体１７は第１表面１０３がスイッチ素子Ｔ間において基板３１から離反する方向に突出する凸曲面状に形成されるので、グレーマスクとしては、たとえばスイッチ素子Ｔ間に形成された透光層を覆う部分が、スイッチ素子Ｔ間における両端部から中央部に向かうにつれて光の透過率が小さくなるように形成されるマスクが用いられる。このようにグレーマスクを用いて導波体１７を形成する場合、透光性材料としては、ＰＢＯ前駆体を含有する透光性材料に限定されず、たとえばＢＣＢ化合物またはポリイミド前駆体を含有する透光性材料などを用いてもよい。これらの透光性材料は、ＢＣＢ化合物またはポリイミド前駆体などの樹脂前駆体が感光性を有しない場合には、感光剤を含有する。
【０１７８】
またドライエッチングを用いることによって、導波体１７をＰＢＯ樹脂に限らず、たとえばＢＣＢ樹脂によって形成することができる。ドライエッチングを用いる場合、たとえば透光性材料を塗布して溶剤を除去することによって透光層を形成し、さらに硬化させた後、グレーマスクを用いてドライエッチングすることによって、外方に凸となった凸曲面状の反射集光領域１０４を形成することができる。
【０１７９】
図１５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。図１５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１５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。
【０１８０】
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Ｖ_BO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非選択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非受光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非選択状態のしきい電圧である。
【０１８１】
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Ｖ_BOから、図１５の矢符Ｐ１で示すように、このＶ_BOよりも小さな電圧であるＶ_THへとしきい電圧が低下する。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、Ｖ_BOから、図１５の矢符Ｐ１で示すように、このＶ_BOよりも小さな電圧であるＶ_THへと低下する。光転送アレイ装置１は、導波体１７による光の導波率が高いので、スイッチ素子Ｔから同じ強度の光が出射された場合、従来の光転送アレイ装置に比べて、より確実にしきい電圧を所定の値まで低下させることができる。またより短時間でしきい電圧を所定の値まで低下させることができる。
【０１８２】
また本実施形態では、スイッチ素子Ｔは、第２のＮ型半導体層４４の積層方向Ｚ１に垂直な断面が第１のＰ型半導体層４３と第２のＮ型半導体層４４との界面から積層方向Ｚ１に離反するに連れて減少するように形成される受光効率の高い発光サイリスタ２０を含んで構成されるので、しきい電圧の低下幅が第２のＮ型半導体層４４の積層方向Ｚ１に垂直な断面が第１のＰ型半導体層４３と第２のＮ型半導体層４４との界面から積層方向Ｚ１に離反するに連れて減少するように形成されない場合に比べて大きくなる。したがって一層確実にしきい電圧を所定の値まで低下させることができる。
【０１８３】
図１６は、図３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。
【０１８４】
駆動手段７３は、外部から入力され、基準となる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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
図１７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１７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。
【０１８８】
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、各素子の受光状態または選択状態における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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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Ｎ型半導体層４４に蓄積される電子が、第２のＮ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Ｐ型半導体層４３と第２のＮ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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
時刻ｔ２において、スイッチ素子Ｔ１のしきい電圧はＶ_TH（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。
【０１９６】
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の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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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１０分の１（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。
【０２０２】
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（μ second）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（μ second）程度に選ばれる。
【０２０３】
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層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と裏面電極層３６とに印加される電圧を変化させることができる。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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Ｖ_TH（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Ｖ_TH（Ｌ２），…，Ｖ_TH（Ｌｉ−１），Ｖ_TH（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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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１０分の１（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１０分の１（１／１０）程度に選ばれる。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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の第２方向Ｘ２の上流側から下流側へと、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。
【０２１３】
以上述べた光転送アレイ装置１によれば、隣接する２つのスイッチ素子Ｔ間に設けられる導波体１７による光の導波率が高いので、スイッチ素子Ｔから出射される光の強度が同じ場合に、しきい電圧を従来の光転送アレイ装置に比べてより大きく低下させることができる。これによって、より確実にしきい電圧を走査信号φの信号電圧よりも低下させることができるので、走査信号φを与えることによって、スイッチ素子Ｔを確実にターンオンさせ、発光させることができる。したがって、各スイッチ素子Ｔから出射される光の強度が多少変動したとしても、スイッチ素子Ｔの発光状態を確実に転送することができるので、発光装置１０は、より確実に光走査を行なうことができる。
【０２１４】
また発光装置１０によれば、スイッチ素子Ｔは、受光効率が高く、弱い光を短時間照射しただけで従来のスイッチ素子に比べてしきい電圧がより低下するので、各スイッチ素子Ｔが発光状態を維持する時間（ｔ３−ｔ１，ｔ７−ｔ２，ｔ９−ｔ６）を短くすることができる。これによって、発光装置１０は、光走査を高速で行うことができる。
【０２１５】
またスイッチ素子Ｔは、受光効率が高いので、発光状態を転送すべきスイッチ素子Ｔに照射する光の強度を弱い値に設定することができ、各スイッチ素子Ｔが放射すべき光の強度を弱い値に設定することができる。したがって各スイッチ素子Ｔに与える負荷を小さくすることができ、スイッチ素子Ｔの長寿命化を図ることができる。これによって、このスイッチ素子Ｔを備える光転送アレイ装置および発光装置１０の長寿命化を図ることができる。
【０２１６】
図１８は、発光装置１０を有する画像形成装置８７の基本的構成を示す側面図である。画像形成装置８７は、電子写真方式の画像形成装置であり、発光装置１０を、感光体ドラム９０への露光装置に使用している。発光装置１０は、駆動手段１７が設けられる回路基板に実装される。
【０２１７】
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と、集光手段である４つのレンズアレイ８８Ｙ，８８Ｍ，８８Ｃ，８８Ｋと、前記発光装置１０および駆動手段１７が実装された回路基板と、レンズアレイ８８を保持する４つの第１ホルダ８９Ｙ，８９Ｍ，８９Ｃ，８９Ｋと、４つの感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋと、４つの現像剤供給手段９１Ｙ，９１Ｍ，９１Ｃ，９１Ｋと、転写手段である転写ベルト９２と、４つのクリーナ９３Ｙ，９３Ｍ，９３Ｃ，９３Ｋと、４つの帯電器９４Ｙ，９４Ｍ，９４Ｃ，９４Ｋと、定着手段９５と制御手段９６とを含んで構成される。
【０２１８】
各発光装置１０は、駆動手段１７によって各色のカラー画像情報に基づいて駆動される。たとえば、４つ発光装置１０の配列方向Ｘの長さは、たとえば２００ｍｍ〜４００ｍｍに選ばれる。
【０２１９】
各発光装置１０の発光素子Ｔからの光は、レンズアレイ８８を介して各感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，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。
【０２２０】
発光装置１０が実装される回路基板およびレンズアレイ８８は、第１ホルダ８９によって保持される。第１ホルダ８９によって、発光素子Ｔ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。
【０２２１】
各感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，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。
【０２２２】
各感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，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９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋに現像剤を供給する現像剤供給手段９１Ｙ，９１Ｍ，９１Ｃ，９１Ｋ、転写ベルト９２、クリーナ９３Ｙ，９３Ｍ，９３Ｃ，９３Ｋ、および帯電器９４Ｙ，９４Ｍ，９４Ｃ，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９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋに対して共通に設けられる。
【０２２３】
前記感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋは、図示しない第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９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋの回転軸方向と、各発光装置１０の前記配列方向Ｘとがほぼ一致するようにして位置合わせされる。
【０２２４】
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９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋは、回転駆動手段によって回転される。
【０２２５】
制御手段９６は、前述した駆動手段１７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９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋを回転駆動する回転駆動手段、現像剤供給手段９１Ｙ，９１Ｍ，９１Ｃ，９１Ｋ、転写手段９２、帯電手段９４Ｙ，９４Ｍ，９４Ｃ，９４Ｋおよび定着手段９５の各部を制御する。
【０２２６】
画像形成装置８７は、確実に発光サイリスタ２０を配列方向Ｘ２に順番に発光させ、トリガ信号を配列方向Ｘ２に順番に伝送することができる発光装置１０を備えるので、各感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋの所定の位置に正確に光を照射することができる。これによって、画像形成装置８７は、白抜けなどの画像欠陥のない優れた品質の記録画像を形成することができる。
【０２２７】
また画像形成装置８７は、高速に発光サイリスタ２０を配列方向Ｘ２に順番に発光させ、トリガ信号を配列方向Ｘ２に順番に伝送することができる発光装置１０を備えるので、前述のように画像欠陥のない優れた品質の画像を短時間で形成することができる。また画像形成装置８７は、寿命の長い発光装置１０を備えるので、装置の長寿命化を図ることができる。
【０２２８】
また発光装置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から発せられ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。
【０２２９】
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と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。
【０２３０】
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を防止することができる。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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を防止することができ、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。
【０２３４】
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を防止する。
【０２３５】
また本実施形態の光転送アレイ装置１によれば、スイッチ素子Ｔの発光部１００および受光部１０１は導波方向Ｘ２に垂直な方向である第５方向Ｚ１に積層して設けられるので、たとえば発光部１００および受光部１０１が導波方向Ｘ２に平行な方向に並べて設けられる場合に比べて、スイッチ素子Ｔを導波方向Ｘ２に関して小形化することができる。したがってスイッチ素子アレイ１３におけるスイッチ素子Ｔの集積密度を高めることが可能になるので、スイッチ素子アレイ１３の設計の自由度を高めることができる。
【０２３６】
以上に述べた本実施形態の光転送アレイ装置１では、光転送用発光素子であるスイッチ素子Ｔは発光サイリスタ２０であるが、光転送用発光素子は発光サイリスタに限定されない。本発明の他の実施の形態の光転送アレイ装置では、光転送用発光素子は、発光ダイオード（略称ＬＥＤ）、レーザダイオード（略称ＬＤ）、フォトダイオード（略称ＰＤ）またはフォトトランジスタなどの他の半導体素子であってもよい。これらの半導体素子を適宜組み合わせることによって、光転送用発光素子が実現される。たとえば光転送用発光素子は、発光部として発光ダイオードを備え、受光部としてフォトダイオードを備えてもよい。
【０２３７】
また本実施形態の光転送アレイ装置１では、光転送用発光素子であるスイッチ素子Ｔの発光部１００および受光部１０１は導波方向Ｘ２に垂直な方向である第５方向Ｚ１に積層して設けられるが、本発明のさらに他の実施の形態の光転送アレイ装置では、光転送用発光素子の発光部および受光部は、導波方向Ｘ２に平行な方向に並べて配置されてもよい。この場合、各光転送発光素子は、発光部が、導波方向Ｘ２に隣接する光転送用発光素子の受光部に隣接するように配置され、受光部が、導波方向Ｘ２と反対側の方向である第２方向Ｘ１に隣接する光転送用発光素子の発光部に隣接するように配置される。発光部および受光部が導波方向Ｘ２に平行な方向に並べて配置される場合、光転送用発光素子は、たとえば発光部である発光素子と、受光部である受光素子とを含んで構成される。発光素子としては、たとえば発光ダイオードまたはレーザダイオードなどが用いられる。受光素子としては、たとえばフォトダイオードまたはフォトトランジスタなどが用いられる。
【０２３８】
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、基板３１と発光素子Ｌの第１のＮ型半導体層３２との間、基板３１とスイッチ素子Ｔの第１のＮ型半導体層４２との間、基板３１と走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の第１のＮ型半導体層４２との間に、Ｎ型半導体から成るバッファ層を設ける構成としてもよい。このような構成とすることによって、基板３１上により結晶性の向上された半導体層を形成することができ、発光素子Ｌおよびスイッチ素子Ｔならびに走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の特性をより均一にすることができる。
【０２３９】
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、発光信号伝送路１２と第２のＰ型半導体層３５との間にＰ型半導体から成るオーミックコンタクト層を設ける構成としてもよい。このオーミックコンタクト層を設けることによって発光信号伝送路１２と第２のＰ型半導体層３５とのオーミック性を向上することができる。
【０２４０】
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、退避部は、厚み方向Ｚに垂直な断面が、突出部４７との界面から厚み方向一方Ｚ１に離反するに連れて段階的に小さくなるような形状であってもよい。また退避部は、厚み方向Ｚに垂直な断面が、突出部４７との界面から厚み方向一方である第５方向Ｚ１に離反するに連れて連続的に小さくなるような形状であってもよい。
【０２４１】
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、退避部４６および突出部４７の配列方向一方である第１方向Ｘ１の側面の間隔と、退避部４６および突出部４７の配列方向他方である第２方向Ｘ２の側面の間隔Ｗと、退避部４６および突出部４７の幅方向他方である第４方向Ｙ２の側面の間隔Ｗ８とは、それぞれ互いに異なる間隔に選ばれてもよい。
【０２４２】
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、基板３１として、絶縁性を有する基板または半絶縁性を有する基板を用いてもよい。前記基板は、たとえば半絶縁性のガリウム砒素（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、サファイアなどによって形成される。このような基板を用いる場合には、前述した裏面電極層３６を基板３１の厚み方向Ｚの他表面３１ｂに形成しないで、発光素子Ｌの第１のＮ型半導体層３２、スイッチ素子Ｔの第１のＮ型半導体層４２、走査スタート用スイッチ素子Ｔ０の第１のＮ型半導体層４２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。
【０２４３】
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、スイッチ素子Ｔのオーミックコンタクト層２５に積層して、走査信号伝送路１５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、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。これによって隣接するスイッチ素子Ｔをより確実にターンオンさせることができるので、発光すべき発光素子Ｌをより確実に発光させることができる。
【０２４４】
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、発光素子Ｌの第２のＰ型半導体層３５に積層して、発光信号伝送路１２とともにアノード端子として機能する金属層を形成してもよい。このような構成とすると、発光素子Ｌの各半導体層への電界を均一化することができ、発光素子Ｌから放射される光の発光強度を増加させることができる。
【０２４５】
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、遮光層１８を、スイッチ素子Ｔが発する波長の光の反射率が高く、導波体１７である絶縁層１７よりも屈折率の低い材料によって形成してもよい。このような材料で形成される場合、スイッチ素子Ｔからの光のうち、導波体１７を透過した光は、遮光層１８によって吸収されずに反射される。これによって隣接するスイッチ素子Ｔに入射する光量をより多くすることができるので、スイッチ素子Ｔの受光効率を高めることができる。したがってスイッチ素子Ｔをより確実にターンオンさせることができる。
【０２４６】
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、各半導体層の導電型を逆にし、Ｐ型半導体層をＮ型半導体層とし、Ｎ型半導体層をＰ型半導体層としてもよい。この場合、基板３１に近い３層が受光部１０１であるＰＮＰ型のフォトトランジスタ部として機能し、発光信号伝送路１２または走査信号伝送路１５に近い２層がＰＮ型の発光部として機能する。各半導体層の導電型を逆にしても、バイアス電圧の極性を、反対にすることによって、前述の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。この場合、基板３１には、Ｐ型半導体材料から成るＰ型半導体基板が用いられる。
【０２４７】
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、前記駆動手段７３が出力する発光信号φＥのハイレベルの電圧または電流は、発光信号伝送路１２に接続されるスイッチ素子Ｔによってトリガ信号が与えられた発光素子Ｌを除く他の発光素子Ｌのしきい電圧またはしきい電流のうちの最低値よりも、高い電圧または高い電流に選ばれてもよい。発光信号伝送路１２は、抵抗素子Ｒφを介して接続手段１４に接続されており、トリガ信号が与えられることによってしきい電圧またはしきい電流が低下した発光素子Ｌが接続される発光信号伝送路１２に、この発光信号伝送路１２に接続される他の発光素子Ｌのしきい電圧またはしきい電流の最低値よりも高い電圧または電流の発光信号φＥを与えると、発光信号φＥは、抵抗素子Ｒφを介して、発光信号伝送路１２に与えられ、発光素子Ｌには、抵抗素子Ｒφによって分圧された電圧が与えられる。各発光素子Ｌには、抵抗素子Ｒφによって分圧された電圧が徐々に印加されることとなり、発光信号伝送路１２に接続される複数の発光素子Ｌのうち、トリガ信号が与えられた発光素子Ｌに与えられる電圧または電流が、最も早くこの発光素子Ｌのしきい電圧またはしきい電流よりも大きくなる。これによって、しきい電圧またはしきい電流が最も低い発光素子Ｌのみが発光し、他の発光素子Ｌは、発光しない。このため駆動手段７３による発光信号φＥの制御が容易となる。
【０２４８】
本発明のさらに他の実施の形態では、前記駆動手段７３が出力する走査信号φのハイレベルは、隣接するスイッチ素子Ｔからの光を受光することによってしきい電圧またはしきい電流が低下したスイッチ素子Ｔが接続される走査信号伝送路１５に接続される他のスイッチ素子Ｔのしきい電圧またはしきい電流の平均値よりも高い電圧または電流に選ばれる。隣接するスイッチ素子Ｔからの光を受光することによってしきい電圧またはしきい電流が低下したスイッチ素子Ｔが接続される前記走査信号伝送路１５に、この走査信号伝送路１５に接続される他のスイッチ素子Ｔのしきい電圧またはしきい電流の平均値よりも高い電圧または電流の走査信号φを与えると、走査信号φは抵抗素子Ｒφを介して、走査信号伝送路１５に与えられ、スイッチ素子Ｔには、抵抗素子Ｒφによって分圧された電圧が与えられる。各スイッチ素子Ｔには、抵抗素子Ｒφによって分圧された電圧が徐々に印加されることとなり、同じ走査信号伝送路１５に接続される複数のスイッチ素子Ｔのうち、隣接しているスイッチ素子Ｔからの光を受光したスイッチ素子Ｔに与えられる電圧または電流が、最も早くこのスイッチ素子Ｔのしきい電圧またはしきい電流よりも大きくなる。これによって、しきい電圧またはしきい電流が最も低いスイッチ素子Ｔのみが発光し、他のスイッチ素子Ｔは、発光しない。
【０２４９】
駆動手段７３が出力する走査信号φのハイレベルを前述のように前記平均値よりも高い電圧または電流にするので、しきい電圧またはしきい電流が低下したスイッチ素子Ｔに、より高電圧または高電流を与えて、オン状態に移行させることができ、光走査の速度を向上させることができる。
【０２５０】
本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、前記駆動手段７３が出力する走査信号φのハイレベルは、走査信号伝送路１５に接続される全てのスイッチ素子Ｌのしきい電圧またはしきい電流よりも高く選ばれてもよい。このような構成であっても、同様の効果を達成することができ、さらに駆動手段７３によって走査信号φのハイレベルの電圧または電流を、スイッチ素子Ｔの変動するしきい電圧またはしきい電流に関係なく決定することができるので、駆動手段７３の設計が容易となる。
【０２５１】
本発明の実施の形態の発光装置では、発光素子Ｌｉと、スイッチ素子Ｔｊとの数を等しく構成しているが、本発明のさらに他の実施の形態の発光装置では、スイッチ素子Ｔに複数の発光素子Ｌを対応させてもよい。すなわち、１つのスイッチ素子Ｔのゲート２４と、複数の発光素子Ｌのゲート１９を接続してもよい。このような構成とすることによって、複数の発光素子Ｌを同時に発光させることができる。
【０２５２】
本発明のさらに他の実施の形態では、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Ｎ型半導体層４２は、Ｎ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Ｐ型半導体層４３は、Ｐ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Ｎ型半導体層４４は、Ｎ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Ｐ型半導体層４５は、Ｐ型の半導体層が複数積層されて構成されてもよく、オーミックコンタクト層２５は、Ｐ型の半導体層が複数積層されて構成されてもよい。
【実施例】
【０２５３】
（実施例）
図１に示す光転送アレイ装置１を以下のようにして製造した。まず基板３１に、メサ構造を有するスイッチ素子Ｔを作製した。隣接する２つのスイッチ素子Ｔ間の間隔Ｗ３は、２０μｍとした。略直方体形状の退避部４６と第２のＰ型半導体層４５とオーミックコンタクト層２５とから成る積層体の配列方向Ｘの寸法を２４μｍとし、幅方向Ｙの寸法を３４μｍとした。また第１のＮ型半導体層４２と第２のＰ型半導体層４５と突出部４７とから成る積層体の配列方向Ｘの寸法を３０μｍとし、幅方向Ｙの寸法を４０μｍとした。退避部４６は、突出部４７の配列方向Ｘおよび幅方向Ｙの中央部から厚み方向一方である第５方向Ｚ１に延びるように形成した。また第１のＮ型半導体層４２の厚み方向Ｚの厚みを５００ｎｍとし、第１のＰ型半導体層４３の厚み方向Ｚの厚みを２００ｎｍとし、突出部４７の厚み方向Ｚの厚みを５００ｎｍとし、退避部４６の厚み方向Ｚの厚みを５００ｎｍとして第２のＮ型半導体層４４の厚み方向Ｚの厚みを１０００ｎｍとし、第２のＰ型半導体層４５の厚み方向Ｚの厚みを８００ｎｍとした。
【０２５４】
次いで、図１１に示すように、スピンコータを用いて透光性材料を塗布し、厚みＳ１が５μｍの第１塗布層１１１を形成した。透光性材料には、３，３’−ジヒドロキシベンジジンとイソフタル酸とを酸クロリド法によって反応させて得たポリベンゾオキサゾール前駆体を２０重量％含有し、感光剤としてβ，β−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンのビスナフトキノン−（１，２）−ジアジド−（２）−５−スルホン酸エステルを２０重量％含有するポジ型の感光性の透光性材料（溶剤：γ−ブチロラクトン、固形成分含有率４０重量％）を用いた。スピンコータの回転速度は３０００回転／分とした。第１塗布層１１１が形成された基板３１を、１８０℃に加熱されたホットプレート上で３分間プリベークして溶剤を除去し、第１透光層１１０を形成した。
【０２５５】
第１透光層１１０のスイッチ素子Ｔを覆う部分のうち凹部１１２となるべく予め定める部分を、マスクを用いて照射強度１７ｍＷ／ｃｍ²で１３秒間露光した。露光された第１透光層１１０を含む基板３１を、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを２．３８重量％含有する水溶液であるアルカリ現像液（商品名：ＴＭＡＨ２．３８％、多摩化学工業株式会社製）中に浸漬して９０秒間揺動し、現像した。これによってスイッチ素子Ｔが部分的に露出し、貫通孔として凹部１１２が形成された。導波方向Ｘ２における凹部１１２の幅Ｗ１０は１２μｍとした。現像された第１透光層１１０を３５０℃に加熱して硬化させた。硬化後の第１透光層１１０のスイッチ素子Ｔ間における凹み量ｄ１は、０．８５μｍであった。
【０２５６】
次いで、硫酸と過酸化水素水との混合液によるウェットエッチングによって、電極を形成する部分の半導体層を露出させて電極層形成した後、第１塗布層１１１と同様にして、前述の透光性材料をスピンコータによって塗布し、厚みＳ２が５μｍの第２塗布層１１４を形成した。第１塗布層１１１と同様にしてプリベークして溶剤を除去し、第２透光層１１３を形成した。形成された第２透光層１１３の貫通孔１１５となるべく予め定める部分を、前述の第１透光層１１０と同様にして露光した後現像し、貫通孔１１５を形成した。貫通孔１１５が形成された第２透光層１１３を３５０℃に加熱して硬化させ、導波体１７を形成した。形成された導波体１７は、図１９（ａ）に示すように第１表面１０３がスイッチ素子Ｔ間において凸状に転じて基板３１から離反する方向に突出する凸曲面状、すなわち外方に凸となった凸曲面状に形成されていた。スイッチ素子Ｔ間における導波体１７の突出量ｄ２は０．６６μｍであった。貫通孔１１５にアノード端子として導電層を形成し、さらに基板３１の第２表面３１ｂに裏面電極層３６を形成し、光転送アレイ装置を得た。得られた光転送アレイ装置を以後「光転送アレイ装置Ａ」という。
【０２５７】
（比較例）
本発明の光転送アレイ装置の特性を比較するための比較用として、導波体の形成方法のみを変更し、他の作製条件を実施例の光転送アレイ装置Ａと同一にして、比較例光転送アレイ装置を製造した。導波体の材料としては、前述の構造式（５）で表されるベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）化合物を２０重量％含有し、感光剤としてβ，β−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンのビスナフトキノン−（１，２）−ジアジド−（２）−５−スルホン酸エステルを２０重量％含有するポジ型の感光性のＢＣＢ系透光性材料（固形成分含有率４０重量％、ダウケミカル社製）を用いた。この透光性材料によって形成された層の熱硬化収縮率は８％程度である。本比較例で得られた光転送アレイ装置を以後「比較用光転送アレイ装置Ｂ」という。
【０２５８】
光転送アレイ装置Ｂは、具体的には以下のようにして製造した。まず光転送アレイ装置Ａと同様にしてスイッチ素子Ｔを作製した。次いで、ＢＣＢ用密着増強剤（商品名：ＡＰ３０００、ダウケミカル社製）を用いて、スイッチ素子Ｔおよび基板３１を覆うように厚み１０ｎｍ（１００Å）の密着層を形成した。前述のＢＣＢ用密着増強剤は、下記構造式（８）で表される構造単位を有するシロキサン化合物を主成分として含有し、このシロキサン化合物が半導体層表面のヒドロキシル基（−ＯＨ）または酸素原子（Ｏ）と結合することによって半導体層とＢＣＢ化合物との密着性を向上させる。
【０２５９】
【化６】

【０２６０】
形成された密着層の表面に、スピンコータを用いて前述のＢＣＢ系透光性材料を塗布し、図１３（ａ）に示すように厚み５μｍの第１塗布層１２０を形成した。スピンコータの回転速度は５０００回転／分とした。第１塗布層１２０が形成された基板３１を、７０℃に加熱されたクリーンオーブン中で２０分間プリベークして溶剤を除去し、第１透光層１２１を形成した。形成された第１透光層１２１の凹部１２２となるべく予め定める部分を、照射強度１０ｍＷ／ｃｍ²で１０秒間露光した。露光された第１透光層１２１を、ＢＣＢ系透光性材料用の現像液（商品名：ＤＳ２１００、ダウケミカル社、グリコールエーテルと合成イソパラフィン系炭化水素の混合溶液）を用いてパドル現像した。これによって、スイッチ素子Ｔが部分的に露出するパターンが形成された。導波方向Ｘ２における凹部１２２の幅Ｗ１２は、前述の実施例において第１透光層１１０に形成した凹部１１２の幅Ｗ１０と同一にした。現像された第１透光層１２１を３００℃に加熱して硬化させた。硬化後の第１透光層１２１のスイッチＴ間における凹み量Ｌ３は、１．８μｍであった。
【０２６１】
次いで、硫酸と過酸化水素水との混合液によるウェットエッチングによって、電極を形成する部分の半導体層を露出させて電極層形成した後、第１透光層１２１と同様にして厚み５μｍの第２透光層１２３を形成した後、露光および現像して貫通孔１１５を形成し、さらに加熱して硬化させ、導波体１２４を形成した。形成された導波体１２４は、図１９（ｂ）に示すように第１表面１２４ａがスイッチ素子Ｔ間において基板３１側に凹んでおり、その凹み量Ｌ４は０．７μｍであった。貫通孔１１５にアノード端子として導電層を形成し、さらに基板３１の第２表面３１ｂに裏面電極層３６を形成し、比較用光転送アレイ装置Ｂを得た。
【０２６２】
〔評価〕
光転送アレイ装置Ａおよび比較用光転送アレイ装置Ｂの光転送効率を比較するために、光を出射する側のスイッチ素子Ｔである発光側スイッチ素子の発光強度と、発光側スイッチ素子Ｔに隣接するスイッチ素子Ｔである受光側スイッチ素子において受光によって発生する光起電流との相間関係を調べた。具体的には、発光側スイッチ素子に所定の強度の光を入射させた状態で、アノード端子と裏面電極層３６との間に印加する電圧を上げることによって発光側スイッチ素子の発光強度を上げていき、受光側スイッチ素子に流れる光起電流の大きさを測定した。発光側スイッチ素子のアノード端子と裏面電極層３６との間の電圧および受光側スイッチ素子に流れる光起電流は、電流電圧計のプローブをアノード端子と裏面電極層３６とに当接させて測定した。
【０２６３】
図２０は、光転送アレイ装置Ａおよび比較用光転送アレイ装置Ｂにおける発光側スイッチ素子の発光強度と、受光側スイッチ素子に流れる光起電流との関係の測定結果を表すグラフを示す図である。図２０に示すグラフにおいて、横軸は発光側スイッチ素子の発光強度を表し、縦軸は受光側スイッチ素子に流れる光起電流を表す。また図２０に示すグラフにおいて、発光強度は所定の値Ｅを基準とした相対的な大きさで表し、光起電流は所定の値Ｉを基準とした相対的な大きさで表す。また図２０に示すグラフにおいて、本発明の光転送アレイ装置Ａにおける発光側スイッチ素子の発光強度と受光側スイッチ素子の光起電流との関係の測定結果を実線で表し、比較用光転送アレイ装置Ｂにおける発光側スイッチ素子の発光強度と受光側スイッチ素子の光起電流との関係の測定結果を破線で表している。
【０２６４】
図２０に示す測定結果から、本発明の光転送アレイ装置Ａは、比較用光転送アレイ装置Ｂに比べて、発光側スイッチ素子から同じ強度で光が出射されたときに受光側スイッチ素子で生じる光起電流の大きさが２０％程度大きいことが判った。このことから、本発明の光転送アレイ装置Ａは、比較用光転送アレイ装置Ｂに比べて、導波体による光の導波率が高く、光転送効率が高いことが判る。これは、本発明の光転送アレイ装置Ａでは、発光側スイッチ素子寄りの部分において、図１９（ａ）に示す導波体１７の第１表面１０３の法線１５０と入射光１５１との成す角度である入射角θが、図１９（ｂ）に示す比較用光転送アレイ装置Ｂの導波体１２４の第１表面１２４ａの法線１５２と入射光１５３との成す角度である入射角θ’よりも大きくなるためであると考えられる。
【０２６５】
以上のように本発明によれば、導波体による光の導波率が向上された光転送アレイ装置、この光転送アレイ装置を備える発光装置および画像形成装置を提供することができる。
【０２６６】
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。
【図面の簡単な説明】
【０２６７】
【図１】本発明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断面図である。
【図２】発光装置１０の基本的構成を示す一部の平面図である。
【図３】発光装置１０の基本的構成を示す一部の平面図である。
【図４】図３の切断面線ＩＶ−ＩＶから見た発光装置１０の基本的構成を示す一部の断面図である。
【図５】図１に示す光転送アレイ装置１の導波体１７の部分を拡大して示す断面図である。
【図６】スイッチ素子Ｔ間において表面１２４ａが凹曲面状に形成される導波体１２４を模式的に示す断面図である。
【図７】導波体の表面の形状と入射角との関係を模式的に示す断面図である。
【図８】図３の切断面線Ｖ−Ｖから見た発光装置１０の基本的構成を示す一部の断面図である。
【図９】図３の切断面線ＶＩ−ＶＩから見た発光装置１０の基本的構成を示す一部の断面図である。
【図１０】本発明の実施の一形態である光転送アレイ装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図１１】光転送アレイ装置１を製造する様子を示す模式的に示す断面図である。
【図１２】ＰＢＯ前駆体を含有する透光性材料を用いて導波体１７を形成する様子を模式的に示す断面図である。
【図１３】シクロベンゾブテン化合物を含有する透光性材料を用いて導波体を形成する様子を模式的に示す断面図である。
【図１４】ポリイミド前駆体を含有する透光性材料を用いて導波体を形成する様子を模式的に示す断面図である。
【図１５】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。
【図１６】図３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。
【図１７】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。
【図１８】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。
【図１９】光転送アレイ装置Ａおよび比較用光転送アレイ装置Ｂの基本的構成を示す断面図である。
【図２０】光転送アレイ装置Ａおよび比較用光転送アレイ装置Ｂにおける発光側スイッチ素子の発光強度と、受光側スイッチ素子に流れる光起電流との関係の測定結果を表すグラフを示す図である。
【符号の説明】
【０２６８】
１光転送アレイ装置
１０発光装置
１１発光素子アレイ
１３スイッチ素子アレイ（光転送用発光素子アレイ）
１７導波体（絶縁層）
１８遮光層
２０発光サイリスタ
３１基板
３６裏面電極層
４２第１のＮ型半導体層
４３第１のＰ型半導体層
４４第２のＮ型半導体層
４５第２のＰ型半導体層
４６退避部
４７突出部
１００発光部
１０１受光部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に相互に間隔をあけて配置される複数の光転送用発光素子を備え、各前記光転送用発光素子は、隣接する前記光転送用発光素子からの光を受光する受光状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流が、非受光状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも小さい光転送用発光素子アレイと、
隣接する２つの前記光転送用発光素子間に設けられ、一方の前記光転送用発光素子からの光を、他方の前記光転送用発光素子に導く導波体であって、前記導波体の表面は、反射集光領域を有し、前記反射集光領域は、外方に凸となった凸曲面状に形成され、前記一方の光転送用発光素子からの光が前記反射集光領域で反射されると、前記他方の光転送用発光素子に入射するように形成される導波体とを備えることを特徴とする光転送アレイ装置。
【請求項２】
各前記光転送用発光素子は、発光部および前記受光部を有し、
前記発光部および前記受光部は、前記基板に前記受光部および前記発光部の順に積層されて設けられることを特徴とする請求項１に記載の光転送アレイ装置。
【請求項３】
各前記光転送用発光素子は、
第１のＮ型半導体層と、
前記第１のＮ型半導体層の厚み方向の一表面部に積層される第１のＰ型半導体層と、
前記第１のＰ型半導体層の厚み方向の一表面部に積層される第２のＮ型半導体層と、
前記第２のＮ型半導体層の厚み方向の一表面部に積層される第２のＰ型半導体層とを含む発光サイリスタであり、
前記第１のＰ型半導体層または前記第２のＮ型半導体層の積層方向に垂直な断面が、前記第１のＰ型半導体層と前記第２のＮ型半導体層との界面から積層方向に離反するに連れて減少するように形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の光転送アレイ装置。
【請求項４】
複数の光転送用発光素子であって、隣接する光転送用発光素子からの光を受光する受光状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流が、非受光状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも小さい複数の光転送用発光素子を、基板に相互に間隔をあけて配置して、光転送用発光素子アレイを形成するアレイ形成工程と、
ポリベンゾオキサゾール前駆体を含む固形成分および溶剤を含有する透光性材料を、前記光転送用発光素子間に充填するとともに各前記光転送用発光素子を覆うように塗布し、前記溶剤を除去することによって第１透光層を形成する第１透光層形成工程と、
前記第１透光層を露光して現像することによって、前記第１透光層における前記光転送用発光素子を覆う部分を部分的に除去して、凹部を形成する凹部形成工程と、
前記第１透光層を硬化させる第１硬化工程と、
前記透光性材料を、前記凹部に充填するとともに硬化された前記第１透光層を覆うように塗布し、前記溶剤を除去することによって第２透光層を形成する第２透光層形成工程と、
前記第２透光層を硬化させる第２硬化工程とを含むことを特徴とする光転送アレイ装置の製造方法。
【請求項５】
前記透光性材料は、前記固形成分の含有率が２５重量％以上８０重量％以下であることを特徴とする請求項４に記載の光転送アレイ装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の光転送アレイ装置であって、各前記光転送用発光素子に前記受光状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも大きくかつ前記非受光状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも小さい信号電圧または信号電流を有する走査信号を伝送する走査信号伝送手段を備え、各光転送用発光素子は前記受光状態にありかつ前記走査信号が与えられたときに予め定める部位にトリガ信号を発生する光転送アレイ装置と、
相互に間隔をあけて配置される複数の発光素子を備え、各前記発光素子は、予め定める部位にトリガ信号が与えられる選択状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流が、非選択状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも小さく、前記選択状態にあり、かつ前記選択状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも大きくかつ前記非選択状態にあるときのしきい電圧またはしきい電流よりも小さい信号電圧または信号電流を有する発光信号が与えられたときに発光する発光素子アレイと、
各前記発光素子に前記発光信号を伝送する発光信号伝送手段と、
前記発光素子の予め定める部位と、前記光転送用発光素子の予め定める部位とを接続する接続手段とを含むことを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の発光装置と、
画像情報に基づいて前記発光装置を駆動する駆動手段と、
帯電した感光体ドラムに前記発光装置の前記発光素子からの光を集光する集光手段と、
前記発光装置からの光が前記集光手段によって前記感光体ドラムに集光されて露光された感光体ドラムに現像剤を供給する現像剤供給手段と、
前記感光体ドラムに前記現像剤によって形成された画像を記録シートに転写する転写手段と、
前記記録シートに転写された現像剤を定着させる定着手段とを含むことを特徴とする画像形成装置。

【図１】