(57)【要約】【課題】ゲート層をピーク波長が単一の発光層で構成する場合に比べて、温度変動によって生じる出射光の光量変動が少ない発光サイリスタ、光源ヘッド、及び画像形成装置を提供する。【解決手段】本実施の形態のＲＣ構造を有する発光サイリスタ１００では、アノード層として機能するｐ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層１０６とカソード層として機能するｎ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層１１２との間に積層されたゲート層１０８を、Ａｌの組成が０．１２、ピーク波長λ＝７８８．０ｎｍのｎ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層１０８Ａ、及びＡｌの組成が０．１４、ピーク波長λ＝７７５．７ｎｍのｐ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層１０８Ｂの、ピーク波長が異なる２つの発光層で構成している。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された第１導電型の第１半導体多層膜反射鏡と、
前記第１半導体多層膜反射鏡上に形成され、かつ、発光波長のピーク値が異なる複数の半導体発光層が積層されて成るゲート層と、
前記ゲート層上に形成された、第２導電型の第２半導体多層膜反射鏡と、
を備えた発光サイリスタ。
【請求項２】
前記ゲート層は、前記複数の半導体発光層の各々の間に、前記複数の半導体発光層よりもバンドギャップが大きい半導体層を備えた、請求項１に記載の発光サイリスタ。
【請求項３】
前記ゲート層は、前記第１半導体多層膜反射鏡との間、及び前記第２半導体多層膜反射鏡との間に前記複数の半導体発光層よりもバンドギャップが大きい半導体層を備えた、請求項２に記載の発光サイリスタ。
【請求項４】
前記請求項１から前記請求項３のいずれか１項に記載の発光サイリスタを光源として複数個備えた、光源ヘッド。
【請求項５】
感光体と、
前記感光体表面を帯電する帯電手段と、
前記請求項４に記載の光源ヘッドを備え、かつ前記帯電手段により帯電された前記感光体表面に静電潜像を形成するために前記光源ヘッドの出射光により露光する露光手段と、
前記露光手段により形成された前記静電潜像を現像する現像手段と、
前記現像手段により現像された前記静電潜像を定着する定着手段と、
を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光サイリスタ、光源ヘッド、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ゲート層内がバンドギャップの異なる層で形成された発光サイリスタが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、ダブルヘテロ構造を持ったｐｎｐｎ発光サイリスタにおいて、少なくともｎゲート層に近いアノード層の部分の不純物の濃度を、ｎゲート層の不純物の濃度より低くしたことを特徴とする発光サイリスタが記載されている。
【０００４】
特許文献３には、ｎ型半導体基板の上に、第１のｎ型半導体層、第１のｐ型半導体層、第２のｎ型半導体層、第３のｎ型半導体層、第２のｐ型半導体層、 第３のｐ型半導体層、第４のｐ型半導体層および第５のｐ型半導体層を順次積層して、これら積層された半導体層の内部での発光が外部に取り出されるように構成されており、前記第３のｎ型半導体層はエネルギーギャップが前記第２ のｎ型半導体層より大きく、前記第３のｎ型半導体層および前記第３のｐ型半導体層はエネルギーギャップが前記第２のｐ型半導体層より大きく、前記第２のｐ型半導体層はエネルギーギャップが前記第１のｐ型半導体層より大きいことを特徴とする発光サイリスタが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−１５３８９０号公報
【特許文献２】特許２００１−０６８７２６号公報
【特許文献３】特許２００５−３４０４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ゲート層をピーク波長が単一の発光層で構成する場合に比べて、温度変動によって生じる出射光の光量変動が少ない発光サイリスタ、光源ヘッド、及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発光サイリスタは、基板と、前記基板上に形成された第１導電型の第１半導体多層膜反射鏡と、前記第１半導体多層膜反射鏡上に形成され、かつ、発光波長のピーク値が異なる複数の半導体発光層が積層されて成るゲート層と、前記ゲート層上に形成された第２導電型の第２半導体多層膜反射鏡と、を備える。
【０００８】
請求項２に記載の発光サイリスタは、請求項１に記載の発光サイリスタにおいて、前記ゲート層は、前記複数の半導体発光層の各々の間に、前記複数の半導体発光層よりもバンドギャップが大きい半導体層を設けた。
【０００９】
請求項３に記載の発光サイリスタは、請求項２に記載の発光サイリスタにおいて、前記ゲート層は、前記第１半導体多層膜反射鏡との間、及び前記第２半導体多層膜反射鏡との間に前記複数の半導体発光層よりもバンドギャップが大きい半導体層を備える。
【００１０】
請求項４に記載の光源ヘッドは、前記請求項１から前記請求項３のいずれか１項に記載の発光サイリスタを光源として複数個備える。
【００１１】
請求項５に記載の画像形成装置は、感光体と、前記感光体表面を帯電する帯電手段と、前記請求項４に記載の光源ヘッドを備え、かつ前記帯電手段により帯電された前記感光体表面に静電潜像を形成するために前記光源ヘッドの出射光により露光する露光手段と、前記露光手段により形成された前記静電潜像を現像する現像手段と、前記現像手段により現像された前記静電潜像を定着する定着手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１、請求項４、及び請求項５に記載の発明によれば、ゲート層をピーク波長が単一の発光層で構成する場合に比べて、温度変動によって生じる出射光の光量変動が少なくなる。
【００１３】
請求項２及び請求項３に記載の発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、キャリアの閉じ込めを各半導体発光層毎に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態に係る画像形成装置の一例の概略を示す概略構成図である。
【図２】本実施の形態に係るプリンタヘッドの一例の内部構成を示す概略断面図を示表示媒体の一例を拡大して模式的に示した断面図である。
【図３】本実施の形態に係る発光サイリスタアレイの一例の外観を示す斜視図である。
【図４】本実施の形態に係る発光サイリスタの一例を示す概略断面図である。
【図５】本実施の形態に係る発光サイリスタの一例の主要構造について模式的に示した模式図である。
【図６】本実施の形態の実施例１に係る発光サイリスタの一例の各層のＡｌ組成及び膜厚の具体的一例を示す説明図である。
【図７】本実施の形態の実施例１に係る発光サイリスタの一例における、自然発光スペクトル、共振器スペクトル、及び発光スペクトルの波長と強度との関係の具体的一例を説明するための説明図である。
【図８】本実施の形態の実施例２に係る発光サイリスタのその他の例の各層のＡｌ組成及び膜厚の具体的一例を示す説明図である。
【図９】本実施の形態の実施例３に係る発光サイリスタのその他の例の各層のＡｌ組成及び膜厚の具体的一例を示す説明図である。
【図１０】従来の発光サイリスタの主要構造について模式的に示した模式図である。
【図１１】従来の発光サイリスタにおける、自然発光スペクトル、共振器スペクトル、及び発光スペクトルの波長と強度との関係の具体的一例を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００１６】
図１に、本実施の形態の画像形成装置の一例の概略を示す概略構成図を示す。図２に、本実施の形態の光源ヘッドの一例の内部構成を示す概略断面図を示す。図３に、本実施の形態に係る発光サイリスタアレイの一例の外観を示す斜視図を示す。図４に、本実施の形態の発光サイリスタの一例を示す概略断面図を示す。
【００１７】
本実施形態に係る画像形成装置１０は、図１に示すように、矢印Ａ方向に定速回転する感光体１２を備えている。
【００１８】
この感光体１２の周囲には、感光体１２の回転方向に沿って、感光体１２表面を帯電する帯電器１４、帯電器１４により帯電された感光体１２表面に静電潜像を形成するために露光するための光源ヘッド１６（露光手段）、トナー像を形成するために静電潜像を現像剤により現像する現像器１８（現像手段）、トナー像を用紙２８（記録媒体）に転写する転写体２０（転写手段）、転写後に感光体１２の残存した残トナーを除去するためのクリーナ２２、感光体１２を除電し電位を均一化するイレーズランプ２４が順に配設されている。
【００１９】
すなわち、感光体１２は、帯電器１４によって表面が帯電された後、光源ヘッド１６によって光ビームが照射されて、感光体１２上に潜像が形成される。なお、光源ヘッド１６は駆動部（不図示）と接続されており、駆動部によって発光サイリスタ１００の点灯を制御して、画像データに基づいて光ビームを出射するようになっている。
【００２０】
形成された潜像には、現像器１８によってトナーが供給されて、感光体１２上にトナー像が形成される。感光体１２上のトナー像は、転写体２０によって、搬送されてきた用紙２８に転写される。転写後に感光体１２に残留しているトナーはクリーナ２２によって除去され、イレーズランプ２４によって除電された後、再び帯電器１４によって帯電されて、同様の処理を繰り返す。
【００２１】
一方、トナー像が転写された用紙２８は、加圧ローラ３０Ａと加熱ローラ３０Ｂからなる定着器３０（定着手段）に搬送されて定着処理が施される。これにより、トナー像が定着されて、用紙２８上に所望の画像が形成される。画像が形成された用紙２８は装置外へ排出される。
【００２２】
次に、本実施の形態の光源ヘッド１６の構成を詳細に説明する。本実施の形態の光源ヘッド１６は、ＳＬＥＤ（Ｓｅｌｆ−ｓｃａｎｎｉｎｇ  ＬＥＤ：自己走査型ＬＥＤ）を用いている。ＳＬＥＤは、ＬＥＤアレイとその駆動部分を一体化したものであり、複数のサイリスタ構造を有する発光部（発光サイリスタ１００、詳細後述）を備えている。図２に示すように、発光サイリスタアレイ５０と、発光サイリスタアレイ５０を支持するとともに、発光サイリスタアレイ５０の駆動を制御する各種信号を供給するための回路（不図示）とが実装された実装基板５２と、セルフォックスレンズアレイ等の（セルフォックは、日本板硝子（株）の登録商標）ロッドレンズアレイ５４と、を備えている。
【００２３】
実装基板５２は、発光サイリスタアレイ５０の取り付け面を感光体１２に対向させて、ハウジング５６内に配設され、板バネ５８によって支持されている。
【００２４】
発光サイリスタアレイ５０は、図３に示すように、例えば、感光体１２の軸線方向に沿って当該軸線方向の解像度に応じて、複数の発光サイリスタ１００が配列されて構成されたチップ６２が、さらに複数個直列に配列して構成されており、感光体１２の軸線方向に、予め定められた解像度で光ビームを照射するようになっている。
【００２５】
なお、本実施の形態では、チップ６２が複数個直列に１次元状に配列された例を示したが、これに限らず、複数列に分けて２次元状に配置してもよい。例えば千鳥状に配置する場合には、複数のチップ６２は、感光体１２の軸線方向に沿って並ぶように一列に配置されると共に、当該軸線方向と交わる方向に一定間隔ずらして二列に配置される。複数のチップ６２単位に分けられていても、複数の発光サイリスタ１００の各々は、互いに隣接する２つの発光サイリスタ１００の感光体１２の軸線方向の間隔が、ほぼ一定の間隔となるように配列されている。
【００２６】
ロッドレンズアレイ５４は、図２に示すように、ホルダー６４によって支持されており、各発光サイリスタ１００から出射された光ビームを感光体１２上に結像させる。
【００２７】
次に、本実施の形態の発光サイリスタ１００について説明する。
【００２８】
図４を参照して、本実施の形態の発光サイリスタ１００の概略構成について説明する。本実施の形態の発光サイリスタ１００は、ｐ型ＧａＡｓ基板１０４と、ｐ型ＧａＡｓ基板１０４上に順に積層されたｐ型ＡｌＧａＡｓ系のアノード層１０６と、ｎ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層１０８Ａ及びｐ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層１０８Ｂから成るゲート層１０８、ｎ型ＡｌＧａＡｓ系のカソード層１１２と、ｎ型ＧａＡｓ系のコンタクト層１１４と、を備えて構成されている。
【００２９】
また、発光サイリスタ１００は、アノード電極１０２、ゲート電極１１６、及びカソード電極１１８が備えられている。アノード電極１０２は、ｐ型ＧａＡｓ基板１０４の裏面（共振器が形成されていない面）に設けられている。ゲート電極１１６は、ｐ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層１０８Ｂの一部の端部の領域が他の部位よりも薄膜に形成された領域に設けられている。一方、カソード電極１１８は、ｐ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層１０８Ｂの薄膜に形成された領域を除く領域に順に積層されたｎ型ＡｌＧａＡｓ系のカソード層１１２及びｎ型ＧａＡｓ系のコンタクト層１１４の上に設けられている。
【００３０】
アノード電極１０２、ゲート電極１１６、及びカソード電極１１８の材料は、接触する半導体層またはｐ型ＧａＡｓ基板１０４との良好なオーミック接触を保つために適した材料がそれぞれ用いられる。具体的例としては、金（Ａｕ）や、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）等が挙げられる。
【００３１】
本実施の形態の発光サイリスタ１００では、ｎ型ＡｌＧａＡｓ系のカソード層１１２及びｐ型ＡｌＧａＡｓ系のアノード層１０６のバンドギャップが大きく、ゲート電極１１６に信号（電圧）を印加し、ゲート電極１１６からカソード電極１１８へゲート電流を流すことにより、アノード電極１０２−カソード電極１１８間を導通させる。これにより、ｎ型ＡｌＧａＡｓ系のカソード層１１２及びｐ型ＡｌＧａＡｓ系のアノード層１０６よりもバンドギャップが小さいキャビティ（共振器）となるゲート層１０８の各層が発光層となり、各発光層内でキャリア（電子及び正孔）が再結合し、発光した光が、最上層（ｎ型ＧａＡｓ系のコンタクト層１１４）を経て出射される。
【００３２】
次に、図面を参照して発光サイリスタ１００の主要構造の実施例について詳細に説明するが、まず、本実施の形態の発光サイリスタ１００との比較のため、従来の発光サイリスタ１０００の主要構造について説明する。図１０に、従来の発光サイリスタ１０００の主要構造について模式的に示す。
【００３３】
従来の発光サイリスタ１０００は、ｐ型ＧａＡｓ基板１１０４と、アノード層として機能するｐ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）層１１０６と、ｎ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層１１０８Ａと、ｐ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層１１０８Ｂと、カソード層として機能するｎ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層１１１２と、ｎ型ＧａＡｓ系のコンタクト層１１１４と、が順次積層された構造となっている。このように、アノード層１１０６及びカソード層１１１２をＤＢＲミラーとし、ｎ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層１１０８Ａ及びｐ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層１１０８Ｂを共振器（キャビティ）とすることにより、ＲＣ（Ｒｅｓｏｎａｎｔ  Ｃａｖｉｔｙ）構造としている。
【００３４】
従来の発光サイリスタ１０００では、ｎ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層１１０８Ａ及びｐ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層１１０８ＢのＡｌ組成を０．１３とすることにより、ｎ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層１１０８Ａ及びｐ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層１１０８Ｂ内でピーク波長が７８０ｎｍの光が発生する。また、ＲＣ構造においては、ＤＢＲミラーの一層の厚さを７８０／（４ｎ）ｎｍとし、共振器の長さを７８０／（２ｎ）ｎｍの整数倍とすることで、７８０ｎｍをピーク波長とする光が出射される。なおここで、ｎはＤＢＲミラーや共振器を構成するＡｌＧａＡｓの７８０ｎｍの光に対する屈折率である。
【００３５】
一般に、ＲＣ構造を有する発光サイリスタでは、ゲート層における自然発光スペクトルと、ＲＣ構造によって形成される共振器スペクトルとの掛け合わせが、外部に出射される発光スペクトルとなる。従来の発光サイリスタ１０００における、自然発光スペクトル、共振器スペクトル、及び発光スペクトルの波長と強度との関係の具体的一例を図１１に示す。
【００３６】
自然発光スペクトルは、温度変化により、ピーク波長がシフトする。具体的には、温度が上昇すると、ピーク波長が長波長側（図１１では右側）にシフトする。
【００３７】
これを具体的例を挙げて説明する。ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ系の発光サイリスタでは、Ａｌの組成ｘと、バンドギャップエネルギーＥｇ（単位：ｅＶ）、及び波長λ（単位：ｎｍ）との間には、次の（１）式及び（２）式の関係がある。
【００３８】
Ｅｇ（ｘ）＝１．４２４＋１．２４７×ｘ  （ｘ＜０．４５）  ・・・（１）
【００３９】
λ＝１２４０／Ｅｇ  ・・・（２）
【００４０】
この波長λの温度変動による自然発光スペクトルのシフトΔλは、次の（３）式で近似される。
【００４１】
Δλ＝０．２４ｎｍ／℃  ・・・（３）
【００４２】
２０℃で波長λが７８０．０ｎｍの光は、４０℃では、（３）式より、Δλ＝０．２４×（４０−２０）＝４．８ｎｍとなり、７８４．８ｎｍ（＝７８０＋０．２４×（４０−２０））に波長がシフトする。
【００４３】
従来の発光サイリスタ１０００では、図１１に示すように、上述のように、温度変動によって自然発光スペクトルがシフトすると、自然発光スペクトルのピークが共振器スペクトルのピークと乖離するため、発光スペクトルが大きく変動し、光量が減少する。すなわち、温度変動により、発光サイリスタ１０００から出射される光量が大きく変動するという問題が発生する。
【００４４】
（実施例１）
【００４５】
次に、本実施の形態の発光サイリスタ１００の主要構造について説明する。図５に、本実施の形態の実施例１における発光サイリスタ１００の主要構造について模式的に示す。
【００４６】
本実施例の発光サイリスタ１００は、ｐ型ＧａＡｓ基板１０４と、アノード層として機能するｐ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）層１０６と、ｎ型Ａｌ０．１２ＧａＡｓ系の発光層１０８Ａ及びｐ型Ａｌ０．１４ＧａＡｓ系の発光層１０８Ｂとから成るゲート層１０８と、カソード層として機能するｎ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層１１２と、ｎ型ＧａＡｓ系のコンタクト層１１４と、が積層された構造となっている。このように、ｐ型ＡｌＧａＡｓ系のアノード層１０６及びｎ型ＡｌＧａＡｓ系のカソード層１１２をＤＢＲミラーとし、キャビティとなるゲート層１０８の発光層をＡｌの組成が異なる、すなわち自然発光スペクトルのピーク波長が異なるｎ型Ａｌ０．１２ＧａＡｓ系の発光層１０８Ａ及びｐ型Ａｌ０．１４ＧａＡｓ系の発光層１０８Ｂとし、ｎ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層１１２の反射率をｐ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層１０６よりも少し低くすることにより、ｎ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層１１２側から光を出射する、ＲＣ（Ｒｅｓｏｎａｎｔ  Ｃａｖｉｔｙ）構造としている。
【００４７】
図６に発光サイリスタ１００の各層のＡｌ組成及び膜厚の具体的一例を示す。なお、図６では、膜厚の一部をピーク波長λを基準にした光学膜厚として示している。これは、発光サイリスタ１００がから外部に出射させる出射光のピーク波長をλ０、外部で波長λ０の半導体層内を伝搬する差異の半導体層の屈折率をｎとした場合、半導体層内でのピーク波長λは、λ＝λ０／ｎとなり、一般に、Ａｌ組成が異なる複数の層から形成されるＤＢＲ層や、ゲート層で形成される共振器長は、半導体層内における波長を基準に設計するためである。
【００４８】
また、本実施例の発光サイリスタ１００では、一例として、ｐ型の場合は、ドーパントとしてＺｎを用いており、ｎ型の場合は、ドーパントとしてＳｉを用いている。
【００４９】
ｐ型ＧａＡｓ基板１０４上に、ｐ型ＧａＡｓ系のバッファ層を介して、アノード層として機能するｐ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層１０６が積層されている。なお、図４、５では図示を省略しているが、本実施例の発光サイリスタ１００では、図６に示すように、ｐ型ＧａＡｓ基板１０４とアノード層１０６との結晶性を良好にするためにｐ型ＧａＡｓ系のバッファ層を設けている。
【００５０】
ｐ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層１０６は、厚さがλ／４ｎｍのＡｌの組成が０．１６のＡｌＧａＡｓ層と厚さがλ／４ｎｍのＡｌの組成が０．８６のＡｌＧａＡｓ層とが積層されたペアが１０層繰り返し積層されている。従って、ｐ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層１０６全体の膜厚は５λｎｍ、Ａｌの平均組成は０．５１となる。
【００５１】
ｎ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層１０８Ａは、厚さがλ／４ｎｍ、Ａｌの組成が０．１２のＡｌＧａＡｓ層である。ｎ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層１０８Ａの波長λは、上述の（１）式及び（２）式より、波長λ＝７８８．０ｎｍとなる。
【００５２】
ｐ型Ａｌ０．１４ＧａＡｓ系の発光層１０８Ｂは、厚さが２λｎｍ、Ａｌの組成が０．１４のＡｌＧａＡｓ層である。ｐ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層１０８Ｂの波長λは、上述の（１）式及び（２）式より、波長λ＝７７５．７ｎｍとなる。
【００５３】
カソード層（ＤＢＲ層）１１２は、具体的には、厚さがλ／４ｎｍのＡｌの組成が０．８６のＡｌＧａＡｓ系のカソード層と厚さが３０ｎｍのＡｌの組成が０．１６のＡｌＧａＡｓ系のカソード層との間に積層されたｎ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層１１２により構成されている。ｎ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層１１２は、厚さがλ／４ｎｍのＡｌの組成が０．１６のＡｌＧａＡｓ層と厚さがλ／４ｎｍのＡｌの組成が０．８６のＡｌＧａＡｓ層とが積層されたペアが４層繰り返し積層されている。従って、ｎ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層１１２の膜厚は２λｎｍ、Ａｌの平均組成は０．５１となる。
【００５４】
ｎ型ＧａＡｓ系のコンタクト層１１４は、膜厚が２５ｎｍとしている。
【００５５】
なお、これら各層のＡｌ組成及び膜厚は具体的一例であり、以下に示した範囲であれば、これに限定されるものではない。
【００５６】
例えば、ｎ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層１０８Ａ及びｐ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層１０８Ｂの膜厚は、λ／２の整数倍である。また、ゲート層全体の厚さは、ゲート電極１１６とアノード電極１０２との間に電位差（例えば、３〜５Ｖがあっても、電流が流れない程度の厚さがあればよい。なお、ｐ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層１０８Ｂは、図４に示したように、本実施例の発光サイリスタ１００では、一部を露出させる必要があるため、作製（成膜）上の精度の観点から、０．１μｍ程度以上あることが好ましい。
【００５７】
また、例えば、各層のＡｌ組成は、サイリスタとして動作させるためには、＜ゲート層１０８＜カソード層（ｎ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層１１２）・アノード層（ｐ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層１０６）（平均値）が適正範囲である（ゲート層１０８内の各発光層１０８Ａ、１０８ＢのＡｌ組成の適正範囲については詳細後述）。
【００５８】
なお、発光サイリスタ１００の各層の結晶成長には、例えば、ＭＯＣＶＤ（ｍｅｔａｌ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が適用される。
【００５９】
以上説明したように、本実施例のＲＣ構造を有する発光サイリスタ１００では、アノード層として機能するｐ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層１０６とカソード層として機能するｎ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層１１２との間に積層されたゲート層１０８を、Ａｌの組成が０．１２、ピーク波長λ＝７８８．０ｎｍのｎ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層１０８Ａ、及びＡｌの組成が０．１４、ピーク波長λ＝７７５．７ｎｍのｐ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層１０８Ｂの、ピーク波長が異なる２つの発光層で構成している。
【００６０】
本実施例の発光サイリスタ１００における、自然発光スペクトル、共振器スペクトル、及び発光スペクトルの波長と強度との関係の具体的一例を図７に示す。図７に示すように、ｎ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層１０８Ａの自然発光スペクトルとｐ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層１０８Ｂの自然発光スペクトルとを合成したものが、本実施の形態の発光サイリスタ１００の自然発光スペクトルとなるため、自然発光スペクトルがブロードになる。
【００６１】
従って、上述のように、温度変動によって自然発光スペクトルのピーク位置がシフトした場合でも、共振器スペクトルのピーク波長における自然発光波長の強度の変化が緩やかになり、これにより、温度変動に対する出射光の光量変動が抑えられる。
【００６２】
また、各半導体層の膜厚のばらつきによって、共振器スペクトルのピーク波長のばらつきが生じた場合でも、自然発光スペクトルがブロードに分布していると、発光スペクトルの光量のばらつきが抑えられる。
【００６３】
なお、発光サイリスタ１００は、上記構成、組成に限られるものではなく、ゲート層１０８がピーク波長の異なる複数の発光層を含んで構成されるものであればよく、本実施例のように発光層がＡｌＧａＡｓ系である場合は、Ａｌの組成が異なる複数の発光層で構成すればよい。
【００６４】
このように、ＡｌＧａＡｓ系である場合のゲート層１０８の発光層のＡｌ組成のより好ましい範囲について説明する。ここでは、発光サイリスタ１００の使用温度範囲を２０℃〜６０℃と仮定して説明する。この場合、自然発光スペクトルは、約１０ｎｍ変動する。そこで、ＲＣ構造により定まる出射光スペクトルのピーク波長λを７８０ｎｍとして、当該波長が温度変動によって変化しないとすると、７７０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長範囲で自然発光スペクトルの強度変化を小さくすることにより、温度変動によって自然発光スペクトルがシフトしても、出射光の光量変動を抑えられる。一方、自然発光スペクトルの半値幅は３０ｎｍ〜４０ｎｍであり、２つのピーク波長の異なるスペクトルの半値のところで重なるようにすることで、２つの波長が合成された自然発光スペクトルのピーク付近では、波長に対する強度変化が小さくなる。
【００６５】
従って、２０℃において、半値の位置から、波長の変動範囲の半分の５ｎｍ長波長の位置を７８０ｎｍと設定し、４０℃において、ピーク波長が１０ｎｍシフトした際、半値の位置から５ｎｍ短波長側が７８０ｎｍとなるように設定する。具体的には、短波長側のピーク波長は７５０ｎｍ〜７６０ｎｍ、長波長側の波長は７９０ｎｍ〜８１０ｎｍの範囲が適正であり、例えば、代表的な値としては、短波長側のピーク波長が７６０ｎｍ、長波長側のピーク波長が７９０ｎｍとされる。この場合、短波長側（ピーク波長λ＝７６０ｎｍ）の発光層のＡｌの組成は０．１６〜０．１９、長波長側（ピーク波長λ＝７９０ｎｍ）の発光層のＡｌの組成は０．０８〜０．１２となり、代表値としては、短波長側はＡｌ＝０．１６、長波長側は０．１２が挙げられる。
【００６６】
なお、ここでは、ＲＣ構造により定まる出射光スペクトルの波長は温度変化しないと仮定して説明したが、実際には、半導体層の屈折率が温度変動することにより、共振器の光学膜厚が変動するため、変動する。例えば、温度が上昇すると、屈折率が大きくなることにより、光学膜厚が長くなり、出射光スペクトルが長波長側にシフトする。この波長のシフト量としては、約０．０８ｎｍ／℃と見積もられている。従って、波長変動を抑えるように発光サイリスタを設計する場合、当該変動も加味することが好ましいが、この出射光スペクトルの温度変動は、自然発光スペクトルの温度変動による光量低下を補償する傾向を持っているため、上述のように、発光層のピーク波長を設定しておけば、特に問題は生じない。なお、出射光スペクトルの温度変動までも考慮して、発光サイリスタを設計することにより、温度変動を考慮しなかった場合に比べ、ピーク波長の設定位置が小さくなるため、光量変動が抑制されるため、好ましい。
【００６７】
また、例えば、発光層１０８Ａと発光層１０８ＢとのＡｌ組成が逆であってもよい。また、発光層（ゲート層１０８）をノンドープの半導体層を用いて構成してもよい。
【００６８】
（実施例２）
【００６９】
本実施の形態では、ゲート層１０８をｎ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層１０８Ａ及びｐ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層１０８Ｂ、各１層で構成しているが、それぞれ複数の層を備えるように構成してもよい。このような発光サイリスタ１００の実施例を実施例２として示す。
【００７０】
図８に、実施例２における発光サイリスタ１００の各層のＡｌ組成及び膜厚の具体的一例を示す。図８に構造を示した発光サイリスタ１００では、ゲート層を、基板側から順に、Ａｌの組成が０．１２のｎ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層、Ａｌの組成が０．１４のｎ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層、Ａｌの組成が０．１４のｐ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層、及びＡｌの組成が０．１２のｐ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層が積層された構造としている。すなわち、ピーク波長が異なる複数のｎ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層と、ピーク波長が異なる複数のｐ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層と、を備えた構造としている。
【００７１】
（実施例３）
【００７２】
実施例１及び実施例２では、ゲート層１０８を発光層のみで構成しているが、これに限らず、発光層として機能しない半導体層を備えるように構成してもよい。このような発光サイリスタ１００の実施例を実施例３として示す。
【００７３】
図９に、実施例３における発光サイリスタ１００の各層のＡｌ組成及び膜厚の具体的一例を示す。図９に構造を示した発光サイリスタ１００では、ゲート層を、基板側から順に、Ａｌの組成が０．２５のｎ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層、Ａｌの組成が０．１４のｎ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層、Ａｌの組成が０．２５のｐ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層、Ａｌの組成が０．１２のｐ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層、及びＡｌの組成が０．２５のｐ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層が積層された構造としている。
【００７４】
本実施例のゲート層１０８では、Ａｌの組成が０．１２のｐ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層が発光層として機能し、発光する。一方、Ａｌの組成が０．２５のｎ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層、Ａｌの組成が０．３０のｎ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層、Ａｌの組成が０．２５のｐ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層、及びＡｌの組成が０．２５のｐ型ＡｌＧａＡｓ系のゲート層は、発光層として機能せず、発光しない。
【００７５】
実施例１及び実施例２で示した発光サイリスタ１００のゲート層１０８では、ピーク波長の異なる発光層が隣接しており、ゲート層１０８全体が発光するように構成している。ピーク波長が異なる発光層は、発光効率も異なる場合がある。その理由として、１つは、発光層のうち、発光しやすい方にキャリアが流れ込むことが挙げられる。もう１つは、発光層の膜厚が異なっているため、自然発光の強度が違うことが挙げられる。
【００７６】
本実施例では、ゲート層１０８を、Ａｌの組成が異なる発光層をＡｌの組成が発光層よりも大きい層で分離するように構成すること（具体的にはＡｌの組成が０．１２の層と０．１４の層とを、Ａｌの組成が０．２５の層で分離する）で、キャリアの閉じ込めを各発光層毎に個別に行えるようにしている。従って、発光効率が独自に制御される。
【００７７】
また、本実施例では、ゲート層１０８とアノード層であるｐ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層１０６、カソード層であるｎ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層１１２と発光層との間に、Ａｌの組成が発光層よりも大きい層を設けている。これにより、より発光効率が高められる。
【００７８】
なお、本実施の形態（実施例１〜３）では、具体的一例として、ｐ型ＧａＡｓ基板７０上に、ＰＮＰＮ型構造の第１導電型がｐ型、第２導電型がｎ型の発光サイリスタ１００について説明したがこれに限られず、ＮＰＮＰ型構造の第１導電型がｎ型、第２導電型がｐ型の発光サイリスタであってもよい。
【００７９】
また、本実施の形態（実施例１〜３）では、具体的一例として、ＡｌＧａＡｓ系材料を用いた発光サイリスタ１００について説明したがこれに限られず、ＩｎＧａＡｓＰ系や、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ系材料等を用いた発光サイリスタに対しても適用してもよい。
【００８０】
また、本実施の形態では、自己走査型の電子写真式の画像形成装置１０の光源ヘッド１６に適用した場合について説明したがこれに限らず、本実施の形態の発光サイリスタ１００を他の光源ヘッドや他の画像形成装置に適用するようにしてもよい。また、発光サイリスタ１００を、例えば、スキャナ等、他の装置の光源に適用してもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１０  画像形成装置
１６  光源ヘッド
１００  発光サイリスタ
１０２  アノード電極
１０４  ｐ型ＧａＡｓ基板
１０６  ｐ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層（アノード層）
１０８  ゲート層、
１０８Ａ  ｎ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層
１０８Ｂ  ｐ型ＡｌＧａＡｓ系の発光層
１１２  ｎ型ＡｌＧａＡｓ系のＤＢＲ層（カソード層）
１１４  ｎ型ＧａＡｓ系のコンタクト層
１１６  ゲート電極
１１８  カソード電極
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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