JP2001301230A - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】小型で安定した光学特性を有し、しかも光学系
のレンズを金型等を用いることなく簡単に作製すること
が可能な構造を提供する。 【解決手段】千鳥配列された複数の発光素子(面発光型
LED素子)11・・11と、その各発光素子11上に
形成されたマイクロレンズ3等によって露光装置を構成
するとともに、各発光素子11上のマイクロレンズ3
を、例えばインクジェット方式により、発光素子チップ
1に非接触の状態で吐出された紫外線硬化樹脂の表面張
力によって形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタや複写機
などの電子写真装置に用いられる露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真装置の一例を図5に示す。
【0003】図5の電子写真装置は、像担持体としての
感光体ドラム101と、感光体ドラム101に対向して
配置された帯電器102と、原稿画像データに応じた静
電潜像を感光体ドラム101表面に形成する露光装置1
03と、露光装置103によって露光された感光体ドラ
ム101表面の静電潜像をトナーにより可視像に現像す
る現像装置104と、感光体ドラム101上のトナー像
を用紙Pに転写する転写ローラ105と、用紙P上のト
ナー像を熱により定着させる定着ローラ106と、感光
体ドラム101上に残留したトナーを除去するクリーナ
107などを主体として構成されている。
【0004】このような電子写真装置に用いられる露光
装置としては、従来、図6及び図7に示すように、複数
のLEDチップ211・・211が基板210上に配列
されてなるLEDアレイ201と、LEDチップ211
・・211上に配置されたセルフォックスレンズ202
とからなり、各LEDチップ211からの出力光を、セ
ルフォックスレンズ202にて線状(平行光)に集光し
て感光体ドラム101(図5参照)上に照射する構造の
ものが一般に使用さている。
【0005】他の露光装置として、特開平8−1563
20号公報に、光源となるLEDアレイからの出力光を
感光体ドラムに導く光学系を、導波路とマイクロレンズ
によって構成し、そのマイクロレンズを紫外線硬化樹脂
を用いて形成したもの(LEDプリンタヘッド)が開示
されている。この公報に記載の露光装置では、ウレタン
アクリレート系樹脂等の透明樹脂またはガラスなどで製
作した透明金型を用いて、紫外線硬化樹脂製のマイクロ
レンズをLEDチップに一体形成している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、セルフォッ
クスレンズを用いた露光装置によれば、LEDチップと
セルフォックスレンズとを高精度に位置合わせする必要
があるので、生産性・装置コストの面で問題がある。ま
た、セルフォックスレンズの位置によって周期的な光変
動が生じて印字品位が低下するという問題もある。
【0007】一方、特開平8−156320号公報の露
光装置では、マイクロレンズを成形する際に透明金型を
LEDチップ面に接触させる必要があるため、電極配線
パターンを破損する恐れがある。また、ボンディングワ
イヤの破損を避けるため、ウエハ上でマイクロレンズを
成形した後に、LEDチップを切り出す必要がある。さ
らに、ウレタンアクリレート系樹脂等の透明樹脂または
ガラスなどで製作した透明金型は寿命が短いという問題
もある。
【0008】本発明はそのような実情に鑑みてなされた
もので、小型で安定した光学特性を有し、しかも光学系
のレンズを金型等を用いることなく簡単に作製すること
が可能な露光装置の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の露光装置は、プ
リンタや複写機などの電子写真装置に用いられる露光装
置であって、千鳥配列された複数の発光素子と、その各
発光素子上に形成されたマイクロレンズを備え、その各
マイクロレンズが、例えばインクジェット方式により、
各発光素子に向けて非接触状態で吐出された紫外線硬化
樹脂の表面張力によって形成されていることによって特
徴づけられる。
【0010】本発明の露光装置によれば、インクジェッ
ト方式等により紫外線硬化樹脂を発光素子チップに非接
触の状態で吐出させて、マイクロレンズを発光素子チッ
プに一体形成しているので、セルフォックスレンズのよ
うな組立精度による問題はない。また、金型を使用しな
いので電極配線パターン等の破損の恐れもない。
【0011】さらに、紫外線硬化樹脂の表面張力により
レンズ形状を得ているので、電極配線パターン等の凹凸
を吸収してマイクロレンズを形成することができる。ま
た、発光素子を千鳥配列としているので、レンズ径をド
ットピッチ以上の大きさとすることも可能になる。
【0012】本発明の露光装置において、発光素子には
面発光型LED素子を用いる。面発光型LED素子は、
端面発光型のものと比べて素子の製作が簡単であり、ま
た素子へのマイクロレンズの形成も簡単になるという利
点がある。
【0013】本発明の露光装置において、発光素子とマ
イクロレンズとの間に光路長調整層を形成しておくと、
マイクロレンズを適性な光学位置、つまり発光素子の接
合領域(深さ約5Å)からの光をほぼ平行光に集光でき
る位置に配置することができる。
【0014】本発明の露光装置において、マイクロレン
ズを表面張力調整層上に形成しておけば、紫外線硬化樹
脂の濡れ角を調整することが可能となり、目的とするレ
ンズ特性をもつマイクロレンズを作製することができ
る。なお、このような表面張力調整層の機能は、前記し
た光路長調整層に兼用させてもよい。
【0015】本発明の露光装置において、紫外線硬化樹
脂の濡れ角は12度以上が好ましく、より好ましくは4
0度以上である。紫外線硬化樹脂の濡れ角を12度以上
とすると、濡れ角の変動による光学特性の変動を抑制す
ることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を、以下、図面
に基づいて説明する。
【0017】図1は本発明の実施形態の要部構造を模式
的に示す平面図である。図2は図1のA−A断面図であ
る。
【0018】この例の露光装置の光源には、LEDアレ
イチップ1が用いられている。LEDアレイチップ1に
は、複数の面発光型LED素子11・・11が2列の千
鳥配列にて形成されている。各面発光型LED素子11
の接合領域は基板10の表面から約5Åの深さに形成さ
れている。各面発光型LED素子11にはぞれぞれ電極
配線パターン12が接続されている。
【0019】LEDアレイチップ1の表面(面発光型L
ED素子11の形成面)には、シリコン系樹脂製の光路
長調整層2が積層されている。光路長調整層2には、各
面発光型LED素子11の真上に相当する位置にそれぞ
れマイクロレンズ3が形成されている。各マクロレンズ
3の光軸は面発光型LED素子11の中心(光軸)に一
致している。
【0020】次に、マイクロレンズ3の成形方法を図3
を参照しつつ説明する。
【0021】まず、インクジェットのノズルNから所定
量の紫外線硬化樹脂を吐出させて、LEDアレイチップ
1上の光路長調整層2の表面に付着させる。このとき、
光路長調整層2の表面に付着した紫外線硬化樹脂Rは表
面張力により外面がレンズ形状になる。このレンズ形状
の紫外線硬化樹脂Rを図1に示すような千鳥配列で形成
する。そして、光路長調整層2上の全ての紫外線硬化樹
脂Rに、紫外線ランプ(図示せず)等からの紫外線を照
射して硬化させることにより、図2に示す形状のマイク
ロレンズ3を得ることができる。
【0022】ここで、マイクロレンズ3を構成する紫外
線硬化樹脂の濡れ角は、12度以上であること好まし
い。紫外線硬化樹脂の濡れ角が12度以上であると、図
4の濡れ角−焦点距離のグラフに示すように、濡れ角θ
が変化しても焦点距離fはあまり変化せず、濡れ角の変
動による光学特性の変動を抑制することができる。
【0023】また、図4のグラフから明らかなように、
濡れ角θが40度以上であれば、焦点距離fはほぼ一定
の値を示すことから、紫外線硬化樹脂の濡れ角は40度
以上とすることが、より安定した光学特性を得る上で好
ましい。
【0024】以上の実施形態によれば、面発光型LED
素子11を2列の千鳥配列としているので、マイクロレ
ンズ3のレンズ径Dを、ドットピッチ以上の大きさ(D
=ドットピッチP×√2+α)とすることができる。
【0025】また、マイクロレンズ3の下層に光路長調
整層2を形成しているので、電極配線パターン12など
の異なる材質による濡れ角の違いを吸収することがで
き、常に安定した光学特性のマイクロレンズ3を得るこ
とができる。
【0026】さらに、光路長調整層2を設けることによ
ってマイクロレンズ3を面発光型LED素子11に対し
て適性な光学位置に配置することができる。すなわち、
面発光型LED素子11の接合領域が基板10表面から
約5Åの深さに形成されているので、LEDアレイチッ
プ1の表面にマイクロレンズ3を直接形成すると、面発
光型LED素子11からの光を適性な形状に集光するこ
とが困難になるが、図2に示すように、LEDアレイチ
ップ1の表面に光路長調整層2を形成して、面発光型L
ED素子11とマイクロレンズ3との間に距離をとるこ
とで、面発光型LED素子11からの光をほぼ平行な光
に集光することができる。
【0027】なお、光路長調整層2の表面に、フッ素樹
脂等による表面張力調整層をコーティングすれば、紫外
線硬化樹脂の濡れ角を調整することが可能となり、目的
とするレンズ特性を有するマイクロレンズ3を形成する
ことができる。また、このような表面張力調整層の機能
を、光路長調整層2に兼用させることもできる。
【0028】
【実施例】この実施例では、図1、図2において、LE
Dアレイチップ1、光路長調整層2及びマイクロレンズ
3の各寸法・材質を以下のように設定した。 ・LEDアレイチップ1 ドットピッチ:P=1200dpi(21.2μm) ・光路長調整層2 シリコン系樹脂(屈折率1.5) 膜厚:75μm ・マイクロレンズ3 紫外線硬化樹脂(屈折率1.5) 濡れ角:50度 レンズ径:D=35μm レンズ焦点距離:F=30μm(n=1.5)
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
千鳥配列された各発光素子上にマイクロレンズを一体形
成しているので、光量変動及び組立精度等に問題がある
セルフフォックレンジを用いることなく、発光素子から
の出力光を適性な状態に集光することができる。また、
セルフフォックレンジを用いた場合に比べて装置の小型
化をはかることができる。
【0030】さらに、マイクロレンズを、発光素子チッ
プに非接触の状態で吐出された紫外線硬化樹脂の表面張
力によって形成しているので、電極配線パターン等が破
損する恐れもない。また、マイクロレンズを透明金型等
を用いることなく簡単に製作することができるので生産
性も良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の要部構造を模式的に示す平
面図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】マイクロレンズの成形法の説明図である。
【図4】マイクロレンズを構成する紫外線硬化樹脂の濡
れ角と焦点距離の関係を示す図である。
【図5】電子写真装置の一例を示す図である。
【図6】従来の露光装置の要部構造を模式的に示す断面
図である。
【図7】図6のB−B断面図である。
【符号の説明】
1 LEDアレイチップ 10 基板 11 面発光型LED素子 12 電極配線パターン 2 光路長調整層 3 マイクロレンズ 101 感光体ドラム 102 帯電器 103 露光装置 104 現像装置 105 転写ローラ 106 定着ローラ 107 クリーナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 1/036 (72)発明者 戸泉 潔 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 岩松 正 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 2C162 AE28 AE47 FA04 FA17 FA44 5C051 AA02 CA08 DA04 DB02 DB22 DC02 DC07 DD00 5F041 AA47 CA12 CB22 DA45 DA46 DA55 DA57 DA91 EE17 FF13

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プリンタや複写機などの電子写真装置に
    用いられる露光装置であって、千鳥配列された複数の発
    光素子と、その各発光素子上に形成されたマイクロレン
    ズを備え、その各マイクロレンズが、各発光素子に向け
    て非接触状態で吐出された紫外線硬化樹脂の表面張力に
    よって形成されていることを特徴とする露光装置。
  2. 【請求項2】 発光素子が面発光型LED素子であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の露光装置。
  3. 【請求項3】 発光素子とマイクロレンズとの間に光路
    長調整層が形成されていることを特徴とする請求項1記
    載の露光装置。
  4. 【請求項4】 マイクロレンズが表面張力調整層上に形
    成されていることを特徴とする請求項1記載の露光装
    置。
  5. 【請求項5】 発光素子から出射しマイクロレンズを透
    過した後の光がほぼ平行光となるように集光されている
    ことを特徴とする請求項1記載の露光装置。
  6. 【請求項6】 マイクロレンズを形成する紫外線硬化樹
    脂の濡れ角が12度以上であることを特徴とする請求項
    1記載の露光装置。
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