(57)【要約】【課題】発光素子アレイチップの数を削減して、コストダウンを可能にする発光素子アレイヘッドを提供する。【解決手段】発光素子アレイチップ１０は、直線状に配列された複数個の発光素子を搭載する。光導波路アレイ基板１２には入射端側と出射端側とでピッチが異なる複数本の光導波路１４が形成されている。発光素子アレイチップ１０の各発光素子の発光部から発光された光を各光導波路１４の入射端に入射させて導波路１４内を伝搬させ、各光導波路１４の出射端から出射された光を、複数個のレンズが形成されたマイクロレンズアレイ１８により、レンズ後方の感光ドラム表面２０に集光させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の発光素子を直線状に配列した発光素子アレイチップを搭載した発光素子アレイ基板と、入射端側と出射端側とでピッチが異なる複数本の光導波路を有し、前記発光素子の発光部から発光された光を光導波路の入射端に入射させて導波路内を伝搬させる光導波路アレイ基板と、複数個のレンズを有し、前記光導波路の出射端から出射された光を入射させてレンズ後方に光を集光させるレンズアレイを備える発光素子アレイヘッドであって、
前記発光素子アレイ基板と前記光導波路アレイ基板は、前記発光素子の発光部と前記光導波路の入射端が密接または近接するようにして接着固定されていることを特徴とする発光素子アレイヘッド。
【請求項２】
前記発光素子アレイ基板と、前記光導波路アレイ基板との熱膨張係数差は、２×１０-6／℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子アレイヘッド。
【請求項３】
前記発光素子の発光部は、前記光導波路の入射端に密接または近接して配置され、かつ前記発光素子アレイチップの１面は、前記光導波路アレイ基板の表面に密接していることを特徴とする請求項１または２に記載の発光素子アレイヘッド。
【請求項４】
前記発光素子アレイチップが密接している前記光導波路アレイ基板の表面に、前記発光素子アレイチップの１面に形成されている凹凸と、その凹凸位置が逆になっている凹凸形状を形成し、前記発光素子アレイチップと前記光導波路アレイ基板が互いに嵌め合いになって固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光素子アレイヘッド。
【請求項５】
前記発光素子アレイチップの総数は、２個以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発光素子アレイヘッド。
【請求項６】
前記発光素子アレイチップは、自己走査機能を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発光素子アレイヘッド。
【請求項７】
前記レンズアレイは、前記光導波路アレイ基板の出射端側の光導波路のピッチと等しいレンズピッチを有し、前記光導波路アレイ基板の出射端側の発光パターンを、前記レンズアレイの後方に拡大結像することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の発光素子アレイヘッド。
【請求項８】
前記レンズアレイの拡大結像倍率は、５〜２０倍であることを特徴とする請求項７に記載の発光素子アレイヘッド。
【請求項９】
前記レンズアレイの入射側口径角は、半角１０°以上であることを特徴とする請求項７または８に記載の発光素子アレイヘッド。
【請求項１０】
前記レンズアレイの出射側口径角は、半角４°以下であることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の発光素子アレイヘッド。
【請求項１１】
前記レンズアレイは、平板状のガラス基板の少なくとも一方の面に形成されており、該ガラス基板の光線出射側表面は、平坦であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の発光素子アレイヘッド。
【請求項１２】
前記レンズアレイの後方に、密接または近接させて平板ガラスを配置したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の発光素子アレイヘッド。
【請求項１３】
前記レンズアレイは、前記光導波路アレイ基板の出射端側の発光パターンを、前記レンズアレイ後方に正立等倍結像することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の発光素子アレイヘッド。
【請求項１４】
前記発光素子は、端面発光型の発光素子であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の発光素子アレイヘッド。
【請求項１５】
前記発光素子の発光部ピッチは、各発光部からの出射光が各光導波路の入射端に入射するように、前記光導波路アレイ基板の入射端側の光導波路のピッチと等しいことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の発光素子アレイヘッド。
【請求項１６】
前記光導波路は、ガラス基板上に形成されたリッジ型または埋め込み型の光導波路であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の発光素子アレイヘッド。
【請求項１７】
前記光導波路の入射端および出射端のいずれか一方、または両方は、略球面形状であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の発光素子アレイヘッド。
【請求項１８】
前記光導波路のコア断面形状は、矩形または略円形であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の発光素子アレイヘッド。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれかに記載の発光素子アレイヘッドを用いた光プリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に電子写真プリンタに用いる発光素子アレイヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プリンタ（光プリンタ）に用いる光プリンタヘッドは、感光ドラムに光を露光させるための光源である。光プリンタヘッドを備える光プリンタの原理図を図１に示す。円筒形の感光ドラム５２の表面に、アモルファスＳｉ等の光導電性を持つ材料（感光体）が作られている。このドラムは、プリントの速度で回転している。回転しているドラムの感光体表面を、帯電器５４で一様に帯電させる。そして、光プリンタヘッド５６で、印字するドットイメージの光を感光体に照射し、光の当たったところの帯電を中和する。続いて、現像器５８で感光体上の帯電状態にしたがって、トナーを感光体上につける。そして、転写器６０でカセット６２中から送られてきた用紙６４上にトナーを転写する。用紙６４は、定着器６６にて熱等を加えられ定着され、スタッカ６８に送られる。一方、転写の終了したドラムは、消去ランプ７０で帯電が全面にわたって中和され、清掃器７２で残ったトナーが除去される。
【０００３】
このような光プリンタヘッドには、多数個の発光素子を直線状に配列した発光素子アレイチップを用意し、この発光素子アレイチップを多数個、直線状に配列した発光素子アレイヘッドが用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的な発光素子アレイヘッドは、例えば、Ａ４サイズの用紙の短辺の長さを有する６００ｄｐｉの発光素子アレイヘッドであれば、発光素子ピッチｐ＝２５．４ｍｍ／６００＝４２．３μｍで、約２１０ｍｍにわたって発光素子アレイチップを多数個配列させている。各発光素子の間隔は２つの発光素子アレイチップの継ぎ目においても一定である必要があり、高い位置精度で多数の発光素子アレイチップを配列しなければならなかった。また、必ず用紙サイズに対応した長さだけ発光素子が並んでいる必要があるため、多数個の発光素子アレイチップが必要となり、発光素子アレイヘッドのトータルコストが高価になってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、発光素子アレイチップの数を削減して、コストダウンを可能にする発光素子アレイヘッドを提供することにある。
【０００６】
また、本発明の目的は、発光素子アレイチップの配列位置精度を大幅に緩和できる発光素子アレイヘッドを提供することにある。
【０００７】
さらに、本発明の目的は、薄型で占有容積の小さな発光素子アレイヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる従来技術の課題を解決するために、本発明は、複数個の発光素子を直線状に配列した発光素子アレイチップを搭載した発光素子アレイ基板と、入射端側と出射端側とでピッチが異なる複数本の光導波路を有し、発光素子の発光部から発光された光を光導波路の入射端に入射させて導波路内を伝搬させる光導波路アレイ基板と、複数個のレンズを有し、光導波路の出射端から出射された光を入射させてレンズ後方に光を集光させるレンズアレイを備える発光素子アレイヘッドであって、発光素子アレイ基板と光導波路アレイ基板は、発光素子の発光部と光導波路の入射端が密接または近接するようにして接着固定されていることを特徴とする。
【０００９】
発光素子の発光部は、光導波路の入射端に密接または近接して配置され、かつ発光素子アレイチップの１面は、光導波路アレイ基板の表面に密接していることが好ましい。また、発光素子アレイチップが密接している光導波路アレイ基板の表面に、発光素子アレイチップの１面に形成されている凹凸と、その凹凸位置が逆になっている凹凸形状を形成し、発光素子アレイチップと光導波路アレイ基板が互いに嵌め合いになって固定されていることが好ましい。
【００１０】
また、発光素子アレイチップは、自己走査機能を備えていることが好ましい。レンズアレイは、光導波路アレイ基板の出射端側の光導波路のピッチと等しいレンズピッチを有し、光導波路アレイ基板の出射端側の発光パターンを、レンズアレイの後方に拡大結像することが好ましい。
【００１１】
また、発光素子は、端面発光型の発光素子であることが好ましく、発光素子の発光部ピッチは、各発光部からの出射光が各光導波路の入射端に入射するように、光導波路アレイ基板の入射端側の光導波路のピッチと等しいことが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によって、例えば、３０００ｄｐｉの発光素子アレイを用いて６００ｄｐｉのプリンタヘッドを作製すると、発光素子チップ数が、６００ｄｐｉの発光素子アレイを用いる通常の場合に比べて、１／５に削減でき、光プリンタヘッドとしてのコストダウンが可能となる。また、発光素子アレイチップの配列位置精度を大幅に緩和できる。さらに、ヘッド全体が、厚み１〜２ｍｍ程度のガラス基板上に形成できて、薄型で占有容積の小さな光プリンタヘッドが実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図２は、本発明の一実施例である発光素子アレイヘッドの正面図である。図２に示す発光素子アレイヘッドは、８個の発光素子アレイチップ１０（図では４個のみを示す）と、入射端側と出射端側とでピッチが異なる複数本の光導波路１４を有し、発光素子アレイチップ１０の各発光素子から発光された光を各光導波路１４の入射端に入射させて導波路１４内を伝搬させる光導波路アレイ基板１２と、複数個のレンズを有し、光導波路１４の出射端から出射された光を入射させてレンズ後方の感光ドラム表面２０に光を集光させるマイクロレンズアレイ１８を備える。
【００１４】
発光素子アレイチップ１０は、各発光素子の出射光が各光導波路の入射端に入射するようにして、光導波路アレイ基板１２に密接して固定されている。また、この発光素子アレイチップ１０は、セラミック基板（図示せず）に実装されている。１個の発光素子アレイチップ１０は、３０００ｄｐｉ、すなわちピッチ８．４６７μｍで発光素子を６４０個、直線状に配列させたもので、長さは約５．４２ｍｍである。発光素子は、端面発光型の発光素子であり、発光素子の各出射端、すなわち各発光部の大きさは、約１×３μｍである。また、発光素子アレイチップは、自己走査機能を備えている。
【００１５】
端面発光型の発光素子には、代表的なものとして端面発光ダイオードがあるが、本願の発明者らは、発光素子の構成要素としてｐｎｐｎ構造を持つ端面発光サイリスタに注目し、発光点の自己走査が実現できることを既に特許出願している（特開平９−８５９８５号公報，特開平１１−３３０５４１号公報，特開平２００１−５３３３４号公報参照）。図３に、特開平９−８５９８５号公報に記載の端面発光サイリスタを示す。（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を示す。
【００１６】
この端面発光サイリスタは、図３（ｂ）に示すように、ｎ型半導体基板３０上に形成されたｎ型半導体層３２，ｐ型半導体層３４，ｎ型半導体層３６，ｐ型半導体層３８と，ｐ型半導体層３８にオーミック接触するように形成されたアノード電極４０と、ｎ型半導体層３６にオーミック接触するように形成されたゲート電極４２とを備えている。この構造上には、図示しないが全体に絶縁被膜（光を透過する絶縁材料よりなる）が設けられ、その上に図３（ａ）に示すように、Ａｌ配線４４が設けられている。絶縁被膜には、電極とＡｌ配線とを電気的に接続するためのコンタクトホール４６が開けられている。また、ｎ型半導体基板３０の裏面には、カソード電極（図示せず）が設けられている。このような端面発光サイリスタでは、ゲート層３４，３６の端面から光が出射する。
【００１７】
一般には、図２に示すようなピッチの細かい、すなわち発光素子ピッチ８．４６７μｍの発光素子アレイチップの各発光素子を個別駆動することは、ワイヤーボンディングのピッチを細かくするのに限界があるため困難であるが、本発明の発光素子アレイチップは、３端子サイリスタ構造を発光素子アレイとして集積化したことにより自己走査機能を備えているため、少ない本数のワイヤーボンディングで、各発光素子を実質的に個別駆動することができる。
【００１８】
一方、光導波路アレイ基板１２の表面には、光導波路１４が有効本数５１２０（６４０×８）本形成されている。光導波路１４のピッチは、入射端が３０００ｄｐｉ、すなわちピッチ８．４６７μｍに設定され、出射端が６００ｄｐｉ、すなわちピッチ４２．３３μｍに、設定されており、光導波路アレイ基板１２の表面は、ピッチ変換率１：５のピッチ変換導波路になっている。
【００１９】
発光素子アレイチップ１０の各発光素子の発光部と各光導波路１４の入射端は、密接して固定されており、各発光部から発光された発光素子光が、各光導波路１４の入射端から、導波路内に入射伝搬するようになっている。
【００２０】
また、光導波路１４の出射端に近接して、マイクロレンズアレイ１８が設置されている。マイクロレンズアレイ１８のレンズピッチも６００ｄｐｉ、すなわち４２．３３μｍで、マイクロレンズ有効総数は５１２０個（１列）、長さはＡ４サイズの用紙の短辺に相当する約２１０ｍｍである。各光導波路１４の出射端から出射された光は、マイクロレンズアレイ１８の各マイクロレンズに入射し、屈折されて、その後方にある感光ドラム表面２０に集光する。
【００２１】
すなわち、本実施例によって、３０００ｄｐｉの発光素子アレイチップ８個を用いて、出射光を６００ｄｐｉのピッチで感光ドラム上に集光させるＡ４サイズ仕様の発光素子アレイヘッドが得られる。
【００２２】
作製した発光素子アレイヘッドは、大きさ約１×３μｍの、発光素子アレイチップの各発光部を光導波路アレイの各入射端断面、すなわちコア断面約４×４μｍのリッジ型または埋め込み型導波路アレイで光結合した。光導波路アレイ基板は、約２２０×２０ｍｍ、厚み０．０５ｍｍのガラス基板上に紫外線硬化性樹脂の成型によって作製た。光導波路の開口数（ＮＡ）は０．４２３以上であった。
【００２３】
マイクロレンズアレイは、略球面状くぼみアレイを備えたスタンパを用いて、厚み約５０μｍのガラス基板の一方の面上に紫外線硬化性樹脂の成型によって作製した。実際には、約２５０×３００ｍｍのガラス基板上に多数本を同時成型した後、ダイヤモンドブレードを用いて切断して約２２０×２ｍｍのマイクロレンズアレイを作製した。マイクロレンズアレイは、レンズ径４２．３μｍ、焦点距離９０．９μｍ、入射側開口数（ＮＡ）０．２１１であり、マイクロレンズアレイの形成されている側を光導波路アレイ出射端に向けて光導波路アレイ基板に固定した。
【００２４】
このような構成によって、マイクロレンズアレイの後方、約１．０ｍｍの位置に、光導波路出射端、すなわちコア断面４×４μｍの拡大像が、約４０×４０μｍの集光スポットとして形成された。
【００２５】
作製された発光素子アレイヘッドの光利用効率は、各端面の結合損失無し、導波路曲げ損失、伝搬損失無しとしたときの、レンズ開口数（ＮＡ）で決まる限界値として４．４５％となった。また、焦点深度は、±０．８７ｍｍ（±λ／（２（ＮＡ2 ）））となった。
【００２６】
図４は、発光素子アレイヘッドの側面を概略的に示す図である。発光素子アレイ基板２２は、発光素子アレイチップ１０をセラミック基板２８上に実装して構成されている。光導波路アレイ基板１２は、リッジ型光導波路をガラス基板１６上に形成して構成されている。さらに、発光素子アレイ基板２２は、ハンダ２４により光導波路アレイ基板１２上に接着固定されている。リッジ型光導波路の入射端断面は、ガラス基板面と略垂直になるように加工され、その近傍（図４のＡ部）は、発光素子アレイチップ１０の発光部近傍（図４のＡ’部）と接触した状態で、発光部２６と光導波路１４のコア中心の高さが一致するように加工されている。
【００２７】
すなわち、図４のＡ部とＡ’部を互いに当て込んだ状態で、発光素子アレイ基板を光導波路アレイ基板と接着させることによって、その光軸高さが容易に一致させられるようになっている。
【００２８】
光導波路アレイ基板は、実際には２５０×３００ｍｍのガラス基板上に、スタンパと紫外線硬化性樹脂を用いて、多数個一括に成型して作製した後、ダイヤモンドブレードで切断して作製される。この切断工程で、導波路入射端面の垂直加工と、Ａ部の加工も同時に行われる。
【００２９】
入射端面は、ダイヤモンドブレードのダイヤ番手の細かいものを用いて略鏡面になるようにすることも可能である。また、発光素子端面と光導波路入射端面を近接し、その間を、透明接着剤などで屈折率マッチングしてもよい。
【００３０】
一方、光導波路アレイ基板の出射側端面も同様に垂直になるように加工され、さらに、光導波路アレイ基板の切断端面にマイクロレンズアレイ表面を接着したときに、光導波路の出射端面（Ｂ面）とマイクロレンズとの距離が１００μｍとなり、マイクロレンズと結像面間の距離が１０００μｍとなるように、光導波路アレイ基板の出射側端面の一部に切り欠き加工が行われる。
【００３１】
以上のような構成によって、発光素子アレイヘッドを作製し、マイクロレンズアレイ基板後方１．０ｍｍ位置に設置した感光ドラム上に６００ｄｐｉの集光スポットを形成することができた。
【００３２】
なお、図４のＡ部、Ａ’部のような、発光素子アレイチップと光導波路アレイ基板の互いに密接する部分において、光導波路アレイ基板の表面に、発光素子アレイチップの１面に形成されている凹凸と、その凹凸位置が逆になっている凹凸形状を形成し、発光素子アレイチップと光導波路アレイ基板が互いに嵌め合いになって固定できるようにすることによって、発光素子アレイの配列方向の位置決めを容易にすることも考えられる。
【００３３】
また、発光素子アレイを配列させた基板と、ピッチ変換導波路アレイを形成させた基板との熱膨張係数差は、２×１０-6／℃以下であることが望ましい。
【００３４】
本発明の発光素子アレイヘッドの発光素子から感光ドラムへの光量伝達率に最も大きく影響するのは、発光素子の発光部から光導波路への光結合効率である。発光素子の発光部と光導波路の入射端面との距離が離れてしまうと、効率が低下してしまうため、両者のギャップを小さくする必要がある。一方、多くの場合、発光素子アレイチップはセラミック基板へハンダにより実装されるが、その位置精度は１０〜２０μｍ程度ばらつくことが多い。発光素子アレイチップが１個または２個であれば、ギャップを比較的小さくして、発光素子アレイ基板と光導波路アレイ基板を接着固定することが可能であるが、３個以上になると、ギャップが拡大するリスクが大きくなる。従って、１つの発光素子アレイヘッドの中の、発光素子アレイチップの総数は、２個以下であることが望ましい。
【００３５】
また、マイクロレンズアレイの入射側口径角は、半角１０°以上であると、光導波路から出射した光線を有効にレンズに入射させることができて望ましい（光利用効率が高くなる）。また、マイクロレンズアレイの出射側口径角は、半角４°以下であると、レンズを出射した光線が比較的遠方に集光でき、感光ドラムとのクリアランスが広くとれて望ましい（クリアランスが小さすぎると、汚れなどの問題が生じる）。入射側口径角が半角１０°以上であり、出射側口径角が半角４°以下であることを考え合わせると、マイクロレンズアレイの拡大結像倍率は５〜２０倍であることが望ましい。
【００３６】
マイクロレンズは、平板状ガラス基板の少なくとも一方の面に形成されている。レンズ面を光導波路側に向けても、感光ドラム側に向けても構わないが、感光ドラム側の表面が平面である方が、汚れた場合などにその表面を拭くことができて望ましい。また、マイクロレンズアレイの感光ドラム側に、密接または近接させて平板ガラスを配置することによって、感光ドラム側に露出した表面を拭くことができるようにすることも考えられる。
【００３７】
上述した実施例では、マイクロレンズアレイの各マイクロレンズと光導波路アレイの各出射端とを１対１に対応させて、各出射端の拡大像を各マイクロレンズで感光ドラム上に形成させたが、その代わりに、セルフォックレンズアレイ（日本板硝子（株）の登録商標）のような正立結像系マイクロレンズアレイによって正立等倍結像させてもよい。
【００３８】
また、光導波路は、リッジ型だけではなく、埋め込み型、屈折率分布型などの光導波路でもよい。また、光導波路のコア断面形状は、正方形以外にも、長方形、円形、楕円形などが考えられる。さらに、光導波路の入射端面、出射端面のいずれか一方または両方が、略球面形状である方が、発光素子光の入射効率やマイクロレンズアレイの結合効率が向上するため、望ましい場合がある。
【００３９】
次に、端面発光サイリスタを用いた自己走査型端面発光素子アレイについて説明する。
【００４０】
図５は、端面発光サイリスタを用いた自己走査型端面発光素子アレイの第１の基本構造の等価回路図である。発光素子として、発光サイリスタＴ（−２）〜Ｔ（＋２）を用い、発光サイリスタＴ（−２）〜Ｔ（＋２）には、各々ゲート電極Ｇ-2〜Ｇ+2が設けられている。各々のゲート電極には、負荷抵抗ＲL を介して電源電圧ＶGKが印加される。また、各々のゲート電極Ｇ-2〜Ｇ+2は、相互作用を作るために抵抗ＲI を介して電気的に接続されている。また、各単体発光サイリスタのアノード電極に、３本の転送クロックライン（φ1 ，φ2 ，φ3 ）が、それぞれ３素子おきに（繰り返されるように）接続される。
【００４１】
動作を説明すると、まず転送クロックφ3 がハイレベルとなり、発光サイリスタＴ（０）がオンしているとする。このとき３端子サイリスタの特性から、ゲート電極Ｇ0 は零ボルト近くまで引き下げられる。電源電圧ＶGKを仮に５ボルトとすると、負荷抵抗ＲL 、相互作用抵抗ＲI のネットワークから各発光サイリスタのゲート電圧が決まる。そして、発光サイリスタＴ（０）に近い素子のゲート電圧が最も低下し、以降順にＴ（０）から離れるにしたがいゲート電圧は上昇していく。これは次のように表せる。
【００４２】
ＶG0＜ＶG1＝ＶG-1 ＜ＶG2＝ＶG-2     （１）
これらの電圧の差は、負荷抵抗ＲL ，相互作用抵抗ＲI の値を適当に選択することにより設定することができる。
【００４３】
３端子サイリスタのアノード側のターンオン電圧ＶONは、ゲート電圧より拡散電位Ｖdif だけ高い電圧となることが知られている。
【００４４】
ＶON≒ＶG ＋Ｖdif     （２）
したがって、アノードにかける電圧をこのターンオン電圧ＶONより高く設定すれば、その発光サイリスタはオンすることになる。
【００４５】
さてこの発光サイリスタＴ（０）がオンしている状態で、次の転送クロックパルスφ1 にハイレベル電圧ＶH を印加する。このクロックパルスφ1 は発光サイリスタＴ（＋１）とＴ（―２）に同時に加わるが、ハイレベル電圧ＶH の値を次の範囲に設定すると、発光サイリスタＴ（＋１）のみをオンさせることができる。
【００４６】
ＶG-2 ＋Ｖdif ＞ＶH ＞ＶG+1 ＋Ｖdif     （３）
これで発光サイリスタＴ（０），Ｔ（＋１）が同時にオンしていることになる。そしてクロックパルスφ3 のハイレベル電圧を切ると、発光サイリスタＴ（０）がオフとなりオン状態の転送ができたことになる。
【００４７】
このように、自己走査型端面発光素子アレイでは抵抗ネットワークで各発光サイリスタのゲート電極間を結ぶことにより、発光サイリスタに転送機能をもたせることが可能となる。上に述べたような原理から、転送クロックφ1 ，φ2 ，φ3 のハイレベル電圧を順番に互いに少しずつ重なるように設定すれば、発光サイリスタのオン状態は順次転送されていく。すなわち、発光点が順次転送され、自己走査型端面発光素子アレイを実現することができる。
【００４８】
図６は、自己走査型端面発光素子アレイの第２の基本構造の等価回路図である。この自己走査型端面発光素子アレイは、発光サイリスタのゲート電極間の電気的接続の方法としてダイオードを用いている。発光サイリスタＴ（−２）〜Ｔ（＋２）は、一列に並べられた構成となっている。Ｇ-2〜Ｇ+2は、発光サイリスタＴ（−２）〜Ｔ（＋２）のそれぞれのゲート電極を表す。ＲL はゲート電極の負荷抵抗を表し、Ｄ-2〜Ｄ+2は電気的相互作用を行うダイオードを表す。またＶGKは電源電圧を表す。各単体発光サイリスタのアノード電極に、２本の転送クロックライン（φ1 ，φ2 ）がそれぞれ１素子おきに接続される。
【００４９】
動作を説明する。まず転送クロックφ2 がハイレベルとなり、発光サイリスタＴ（０）がオンしているとする。このとき３端子サイリスタの特性からゲート電極Ｇ0 は零ボルト近くまで引き下げられる。電源電圧ＶGKを仮に５ボルトとすると、抵抗ＲL ，ダイオードＤ-2〜Ｄ+2のネットワークから各発光サイリスタのゲート電圧が決まる。そして発光サイリスタＴ（０）に近い素子のゲート電圧が最も低下し、以降順にＴ（０）から離れるにしたがいゲート電圧は上昇していく。
【００５０】
しかしながら、ダイオード特性の一方向性，非対称性から、電圧を下げる効果は、Ｔ（０）の右方向にしか働かない。すなわちゲート電極Ｇ1 はＧ0 に対し、ダイオードの順方向立ち上がり電圧Ｖdif だけ高い電圧に設定され、ゲート電極Ｇ2 はＧ1 に対し、さらにダイオードの順方向立ち上がり電圧Ｖdif だけ高い電圧に設定される。一方、Ｔ（０）の左側のゲート電極Ｇ-1はダイオードＤ-1が逆バイアスになっているため電流が流れず、したがって電源電圧ＶGKと同電位となる。
【００５１】
次の転送クロックパルスφ1 は、最近接の発光サイリスタＴ（１），Ｔ（−１）、そしてＴ（３）およびＴ（−３）等に印加されるが、これらのなかで、最もターンオン電圧の最も低い素子はＴ（１）であり、Ｔ（１）のターンオン電圧は約Ｇ1 のゲート電圧＋Ｖdif であるが、これはＶdif の約２倍である。次にターン電圧の低い素子はＴ（３）であり、Ｖdif の約４倍である。Ｔ（−１）とＴ（−３）のオン電圧は、約ＶGK＋Ｖdif となる。
【００５２】
以上から、転送クロックパルスのハイレベル電圧をＶdif の約２倍からＶdif の約４倍の間に設定しておけば、発光サイリスタＴ（１）のみをオンさせることができ、転送動作を行うことができる。
【００５３】
図７は、自己走査型端面発光素子アレイの第３の基本構造の等価回路図である。この自己走査型端面発光素子アレイは、スイッチ素子Ｔ（−１）〜Ｔ（２）、書き込み用発光素子Ｌ（−１）〜Ｌ（２）からなる。スイッチ素子部分の構成は、ダイオード接続を用いた例を示している。スイッチ素子のゲート電極Ｇ-1〜Ｇ1 は、書き込み用発光素子のゲートにも接続される。書き込み用発光素子のアノードには、書き込み信号Ｓinが加えられている。
【００５４】
以下に、この自己走査型端面発光素子アレイの動作を説明する。いま、転送素子Ｔ（０）がオン状態にあるとすると、ゲート電極Ｇ0 の電圧は、ＶGK（ここでは５ボルトと想定する）より低下し、ほぼ零ボルトとなる。したがって、書き込み信号Ｓinの電圧が、ｐｎ接合の拡散電位（約１ボルト）以上であれば、発光素子Ｌ（０）を発光状態とすることができる。
【００５５】
これに対し、ゲート電極Ｇ-1は約５ボルトであり、ゲート電極Ｇ1 は約１ボルトとなる。したがって、発光素子Ｌ（−１）の書き込み電圧は約６ボルト、発光素子Ｌ（１）の書き込み電圧は約２ボルトとなる。これから、発光素子Ｌ（０）のみに書き込める書き込み信号Ｓinの電圧は、約１〜２ボルトの範囲となる。発光素子Ｌ（０）がオン、すなわち発光状態に入ると、書き込み信号Ｓinラインの電圧は約１ボルトに固定されてしまうので、他の発光素子が選択されてしまう、というエラーは防ぐことができる。
【００５６】
発光強度は書き込み信号Ｓinに流す電流量で決められ、任意の強度にて画像書き込みが可能となる。また、発光状態を次の素子に転送するためには、書き込み信号Ｓinラインの電圧を一度零ボルトまでおとし、発光している素子をいったんオフにしておく必要がある。
【００５７】
このような自己走査型端面発光素子アレイは、通常の発光素子アレイに比べてワイヤーボンディングの数が少なくてよいという特徴がある。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】光プリンタの原理を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施例である発光素子アレイヘッドの正面図である。
【図３】端面発光サイリスタの構造図である。
【図４】発光素子アレイヘッドの側面を概略的に示す図である。
【図５】自己走査型端面発光素子アレイの第１の基本構造の等価回路図である。
【図６】自己走査型端面発光素子アレイの第２の基本構造の等価回路図である。
【図７】自己走査型端面発光素子アレイの第３の基本構造の等価回路図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  発光素子アレイチップ
１２  光導波路アレイ基板
１４  光導波路
１６  ガラス基板
１８  マイクロレンズアレイ
２０  感光ドラム表面
２２  発光素子アレイ基板
２４  ハンダ
２６  発光部
２８  セラミック基板
３０  ｎ型半導体基板
３２，３６  ｎ型半導体層
３４，３８  ｐ型半導体層
４０  アノード電極
４２  ゲート電極
４４  Ａｌ配線
４６  コンタクトホール
５２  感光ドラム
５４  帯電器
５６  光プリンタヘッド
５８  現像器
６０  転写器
６２  カセット
６４  用紙
６６  定着器
６８  スタッカ
７０  消去ランプ
７２  清掃器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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