JP2011060907A

JP2011060907A - Optical electronic component, mounting substrate component, writing device, and method for manufacturing optical electronic component

Info

Publication number: JP2011060907A
Application number: JP2009207322A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shimizu; 敬司清水; Toru Fujii; 徹藤居; Masahiro Igusa; 正寛井草
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2029-09-08
Also published as: JP5428672B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical electronic component, etc., for performing integration with high density and improving the light collection efficiency of light emitted from LEDs. <P>SOLUTION: The optical electronic component includes a substrate 41 with a plurality of LEDs 42 arrayed therein, and a micro lens 44 which is formed on the LEDs 42 and in which its end continuous to effective optical surface 44b is continuously arranged to the end of the substrate 41 and its slope 44a is inclined toward the outer side of the substrate 41 with respect to a normal line S1 of the surface 41a with the LEDs 42 arrayed therein. An angle made by the normal line S1 and the slope 44a is equal to or more than an angle θ<SB>1</SB>which is expressed by formula 1 in which D0 is a light reception effective width of a SELFOC lens array for receiving the light from the LEDs, L0 is a distance between the SELFOC lens array and the LEDs, and n is a refractive index of the micro lenses. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学電子部品、実装基板部品、書き込み装置および光学電子部品の製造方法に関するものである。 The present invention relates to an optical electronic component, a mounting substrate component, a writing device, and a method for manufacturing an optical electronic component.

発光素子の形成された光学電子部品を用いた書き込み装置においては、発光素子上にレンズを形成して光の利用効率を高めている。 In a writing apparatus using an optical electronic component in which a light emitting element is formed, a lens is formed on the light emitting element to increase the light use efficiency.

ここで、特開２００５−０３９１９５号公報には、多数のＬＥＤが形成された１枚のウエハ上にマイクロレンズアレイを一度に成形し、その後まとめて切断してチップ化する技術が開示されている。 Here, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-039195 discloses a technique for forming a microlens array on a single wafer on which a large number of LEDs are formed, and then cutting them together into chips. .

また、特開２００７−２７６１８３号公報には、マイクロレンズ付きＬＥＤチップを一列に並べたときの隣接ＬＥＤ間の発光ドットピッチずれを、チップ端部における発光点位置とマイクロレンズ位置の最適化で回避する技術が開示されている。 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-276183 avoids the deviation of the light emitting dot pitch between adjacent LEDs when LED chips with microlenses are arranged in a row by optimizing the light emitting point position and the microlens position at the chip end. Techniques to do this are disclosed.

特開２００５−０３９１９５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-039195 特開２００７−２７６１８３号公報JP 2007-276183 A

本発明は、本発明を採用しない場合に比べて、高い密度での集積化が可能で且つ発光素子から発光された光の集光効率の高い光学電子部品、実装基板部品、書き込み装置および光学電子部品の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention is an optical electronic component, a mounting substrate component, a writing device, and an optical electronic device that can be integrated at a high density and has high light collection efficiency of light emitted from a light emitting element, compared to a case where the present invention is not adopted. It aims at providing the manufacturing method of components.

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の光学電子部品は、複数の発光素子が配列された基板と、前記発光素子上に形成され、有効光学面と連続した端部が前記基板の端部と連続し且つ前記複数の発光素子が配列された面の法線に対して前記基板の外側に向けて傾斜した傾斜面を成す光学素子とを有し、前記法線と前記傾斜面とでなす角度が、下記の数１で表される角度θ_１以上である、ことを特徴とする。

In order to solve the above problems, an optical electronic component of the present invention according to claim 1 includes a substrate on which a plurality of light emitting elements are arranged, an end formed on the light emitting element, and continuous with an effective optical surface. An optical element that forms an inclined surface that is continuous with an edge of the substrate and is inclined toward the outside of the substrate with respect to a normal line of the surface on which the plurality of light emitting elements are arranged, and the normal line and the inclined line The angle formed with the surface is not less than the angle θ ₁ represented by the following equation ( ₁ ).

但し、Ｄ０は前記発光素子からの光を受光し感光体上に結像させる結像光学系の受光有効幅、Ｌ０は前記結像光学系と前記発光素子との距離、ｎは前記光学素子の屈折率である。 However, D0 is the effective light receiving width of the imaging optical system that receives light from the light emitting element and forms an image on the photosensitive member, L0 is the distance between the imaging optical system and the light emitting element, and n is the optical element. Refractive index.

請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、前記法線と前記傾斜面とでなす角度が、下記の数２で表される角度θ_２以下である、ことを特徴とする。

The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, an angle formed between the normal line and the inclined surface is not more than an angle θ ₂ represented by the following formula 2. And

但し、θ_ＮＡは前記結像光学系の構造開口数（ＮＡ）より定まる受光角度（半角）、θ_Ｌは前記基板の前記複数の発光素子が配列された面の法線と前記光学素子の端面の法線とでなす角度、ｎは前記光学素子の屈折率である。 Where θ _NA is a light receiving angle (half angle) determined by the structural numerical aperture (NA) of the imaging optical system, and θ _L is a normal line of the surface of the substrate on which the plurality of light emitting elements are arranged, and an end surface of the optical element. The angle formed by the normal line, n is the refractive index of the optical element.

請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２に記載の発明において、前記複数の発光素子からなる発光素子列の長手方向の端部に位置する前記光学素子の隅部が面取りされた形状をもつ、ことを特徴する。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein a corner of the optical element located at an end portion in a longitudinal direction of the light emitting element row composed of the plurality of light emitting elements is chamfered. It has a shape.

請求項４に記載の本発明の実装基板部品は、実装基板と、前記実装基板上に複数が連続して実装された請求項１〜３の何れかに記載の光学電子部品と、を有することを特徴とする。 The mounting board component according to a fourth aspect of the present invention includes a mounting board and the optical electronic component according to any one of the first to third aspects, wherein a plurality of the mounting board parts are continuously mounted on the mounting board. It is characterized by.

請求項５に記載の本発明の書き込み装置は、請求項４記載の実装基板部品と、結像光学系とを有し、前記発光素子に対応する発光像が前記結像光学系を介して感光体上に光学的に書き込まれる、ことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a writing apparatus comprising the mounting substrate component according to the fourth aspect and an imaging optical system, wherein a light emission image corresponding to the light emitting element is exposed via the imaging optical system. It is optically written on the body.

請求項６に記載の本発明の光学電子部品の製造方法は、切断線で区画されて複数の発光素子が配列された複数の光学電子部品の領域を基板に作製し、前記切断線まで有効光学面が張り出すようにして前記発光素子上に光学素子を作製し、前記基板の前記発光素子が配列された面の法線に対して外側に下記の数１で表される角度θ_１以上で下記の数２で表される角度θ_２以下となるように、前記光学素子と共に前記基板を前記切断線に沿って切断して光学電子部品を得る、ことを特徴とする。

According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an optical electronic component according to the present invention, wherein a region of a plurality of optical electronic components in which a plurality of light emitting elements are arrayed is formed on a substrate. An optical element is formed on the light emitting element so that the surface protrudes, and an angle θ ₁ or more expressed by the following formula 1 is formed on the outer side with respect to the normal line of the surface on which the light emitting element is arranged on the substrate The optical electronic component is obtained by cutting the substrate along the cutting line together with the optical element so that the angle θ ₂ represented by the following formula 2 is not more than 2.

但し、Ｄ０は前記発光素子からの光を受光し感光体上に結像させる結像光学系の受光有効幅、Ｌ０は前記結像光学系と前記発光素子との距離、ｎは前記光学素子の屈折率、θ_ＮＡは前記結像光学系の構造開口数（ＮＡ）より定まる受光角度（半角）、θ_Ｌは前記基板の前記複数の発光素子が配列された面の法線と前記光学素子の端面の法線とでなす角度である。 However, D0 is the effective light receiving width of the imaging optical system that receives light from the light emitting element and forms an image on the photosensitive member, L0 is the distance between the imaging optical system and the light emitting element, and n is the optical element. Refractive index, θ _NA is a light receiving angle (half angle) determined by the structural numerical aperture (NA) of the imaging optical system, θ _L is a normal of the surface of the substrate on which the light emitting elements are arranged, and the optical element This is the angle made with the normal of the end face.

請求項１記載の発明によれば、本発明を採用しない場合に比較して、高い密度での集積化が可能で且つ発光素子から発光された光の集光効率が高くなるという効果を有する。 According to the first aspect of the present invention, compared with the case where the present invention is not adopted, there is an effect that integration at a high density is possible and the light collection efficiency of the light emitted from the light emitting element is increased.

請求項２記載の発明によれば、本発明を採用しない場合に比較して、高い密度での集積化が可能で且つ発光素子から発光された光の集光効率が高い光学電子部品の製造が容易になるという効果を有する。 According to the second aspect of the present invention, compared with the case where the present invention is not adopted, it is possible to manufacture an optical electronic component that can be integrated at a high density and has a high concentration efficiency of light emitted from the light emitting element. It has the effect of becoming easy.

請求項３記載の発明によれば、複数の光学電子部品を相互に向きを違えて配置したときにおける隣接する光学電子部品の光学素子同士の干渉を回避することができる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to avoid interference between optical elements of adjacent optical electronic components when a plurality of optical electronic components are arranged in different directions.

請求項４記載の発明によれば、本発明を採用しない場合に比較して、高い密度での集積化が可能で且つ発光素子から発光された光の集光効率が高くなるという効果を有する。 According to the fourth aspect of the present invention, compared with the case where the present invention is not adopted, there is an effect that integration at a high density is possible and the light collection efficiency of the light emitted from the light emitting element is increased.

請求項５記載の発明によれば、本発明を採用しない場合に比較して、高い密度での集積化が可能で且つ発光素子から発光された光の集光効率が高くなるという効果を有する。 According to the fifth aspect of the present invention, compared to the case where the present invention is not adopted, it is possible to integrate at a high density and to have an effect that the light collection efficiency of the light emitted from the light emitting element is increased.

請求項６記載の発明によれば、本発明を採用しない場合に比較して、高い密度での集積化が可能で且つ発光素子から発光された光の集光効率が高くなるという効果を有する。 According to the sixth aspect of the invention, compared with the case where the present invention is not adopted, there is an effect that integration at a high density is possible and the light collection efficiency of the light emitted from the light emitting element is increased.

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の概念図である。1 is a conceptual diagram of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 図１の画像形成装置に用いられた書き込み装置の概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of a writing device used in the image forming apparatus of FIG. 1. 図２の書き込み装置において千鳥配置された発光素子アレイチップを示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing light emitting element array chips arranged in a staggered manner in the writing device of FIG. 2. 発光素子アレイチップの要部を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the principal part of a light emitting element array chip. マイクロレンズに形成された傾斜面の角度を規定する数１を説明するための発光素子アレイチップとセルフォックレンズアレイとを側面から示した図である。It is the figure which showed the light emitting element array chip | tip and Selfoc lens array for demonstrating Formula 1 which prescribes | regulates the angle of the inclined surface formed in the micro lens from the side. マイクロレンズに形成された傾斜面の角度を規定する数１を説明するためのセルフォックレンズアレイを平面から示した図である。It is the figure which showed from the plane the selfoc lens array for demonstrating Formula 1 which prescribes | regulates the angle of the inclined surface formed in the microlens. マイクロレンズに形成された傾斜面の角度を規定する数２を説明するための図である。It is a figure for demonstrating number 2 which prescribes | regulates the angle of the inclined surface formed in the micro lens. 発光素子アレイチップのＬＥＤ列の長手方向の端部に位置するマイクロレンズを示す図である。It is a figure which shows the micro lens located in the edge part of the longitudinal direction of LED row | line | column of a light emitting element array chip. 本実施の形態のチップ製造の一工程における基板を示す平面図である。It is a top view which shows the board | substrate in 1 process of the chip manufacture of this Embodiment. 図９のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 9. 本実施の形態のチップ製造の図１０に続く工程での基板を示す平面図である。It is a top view which shows the board | substrate in the process following FIG. 10 of chip manufacture of this Embodiment. 図１１のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 11. 本実施の形態のチップ製造の図１２に続く工程での基板を示す平面図である。It is a top view which shows the board | substrate in the process following FIG. 12 of chip manufacture of this Embodiment. 図１３のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line C-C ′ of FIG. 13.

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, an embodiment as an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.

図１に示すように、本実施の形態の画像形成装置１０は、矢印で示す方向に回転する像保持体としての感光体ドラム１１を有している。 As shown in FIG. 1, an image forming apparatus 10 according to the present embodiment has a photosensitive drum 11 as an image carrier that rotates in a direction indicated by an arrow.

感光体ドラム１１の周囲には、感光体ドラム１１の表面を予め決められた電位に帯電する帯電器１２、帯電された感光体ドラム１１の表面に印字ドットイメージの光を照射して帯電を中和することにより静電潜像を書き込む書き込み装置１３、静電潜像にトナーを供給して感光体ドラム１１上にトナー像を形成する現像器１４、給紙カセット１５から搬送された用紙１６にトナー像を転写する転写器１７、感光体ドラム１１から電荷を除去する除電器１８、およびトナー像を転写した後に感光体ドラム１１に残留したトナーを除去するクリーナ１９が、順次配置されている。 Around the photosensitive drum 11, a charger 12 for charging the surface of the photosensitive drum 11 to a predetermined potential, and the charged surface of the photosensitive drum 11 is irradiated with light of a print dot image to be charged. A writing device 13 for writing an electrostatic latent image by summing, a developing device 14 for supplying toner to the electrostatic latent image to form a toner image on the photosensitive drum 11, and a sheet 16 conveyed from a paper feed cassette 15 A transfer device 17 for transferring the toner image, a charge eliminating device 18 for removing charges from the photosensitive drum 11, and a cleaner 19 for removing the toner remaining on the photosensitive drum 11 after transferring the toner image are sequentially arranged.

また、給紙カセット１５から延びる搬送路２０上には、用紙１６を決められたタイミングで搬送するための搬送ローラ２１が配置されており、さらに、転写器１７よりも搬送方向下流側には、用紙１６に転写されたトナー像を熱と圧力とで定着する定着器２２が設けられている。さらに、搬送路２０の終端には、トナー像の定着された用紙１６が排出されるトレー２３が設置されている。 A transport roller 21 for transporting the paper 16 at a predetermined timing is disposed on the transport path 20 extending from the paper feed cassette 15, and further on the downstream side in the transport direction from the transfer unit 17. A fixing device 22 for fixing the toner image transferred to the paper 16 with heat and pressure is provided. Further, a tray 23 is provided at the end of the conveyance path 20 to discharge the paper 16 on which the toner image is fixed.

図２は画像形成装置１０の書き込み装置１３を示す概念図、図３は書き込み装置１３を構成する発光素子アレイチップを示す説明図である。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing the writing device 13 of the image forming apparatus 10, and FIG. 3 is an explanatory view showing a light emitting element array chip constituting the writing device 13.

本実施の形態の書き込み装置１３は、実装基板３０上に、例えばＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ：集積回路）で駆動される自己走査型のＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ：発光ダイオード）４２（発光素子の一例）が基板４１に列状に配置された発光素子アレイチップ３１（光学電子部品の一例）が、主走査方向に長く延びるようにして複数個が連続して実装されている（図３参照）。 In the writing device 13 of the present embodiment, a self-scanning LED (Light Emitting Diode) 42 (an example of a light emitting diode) driven by, for example, an IC (Integrated Circuit) is provided on the mounting substrate 30. A plurality of light emitting element array chips 31 (an example of an optical electronic component) arranged in a row on the substrate 41 are continuously mounted so as to extend long in the main scanning direction (see FIG. 3).

この発光素子アレイチップ３１に形成されたＬＥＤ４２が発光する光の光路上には、主走査方向に長尺となった結像光学系であるセルフォック（日本板硝子株式会社の登録商標）レンズアレイ３２が、例えば樹脂製のハウジング３３に保持されて配置されている。また、セルフォックレンズアレイ３２上には、前述の感光体ドラム１１が設けられている。また、実装基板３０の下地として、発光素子アレイチップ３１の熱を放出するためのヒートシンク３４が設けられ、ハウジング３３とヒートシンク３４とは、実装基板３０を間に挟んで止め具３５により一体に固定されている。 A SELFOC (registered trademark of Nippon Sheet Glass Co., Ltd.) lens array 32, which is an imaging optical system elongated in the main scanning direction, is disposed on the optical path of light emitted from the LEDs 42 formed on the light emitting element array chip 31. For example, the resin housing 33 is held and disposed. Further, the above-described photosensitive drum 11 is provided on the Selfoc lens array 32. Further, a heat sink 34 for releasing heat of the light emitting element array chip 31 is provided as a base of the mounting substrate 30, and the housing 33 and the heat sink 34 are integrally fixed by a stopper 35 with the mounting substrate 30 interposed therebetween. Has been.

このような書き込み装置１３により、ＬＥＤ４２から発光された光がセルフォックレンズアレイ３２を介して感光体ドラム１１上に集光される。これにより、ＬＥＤ４２に対応する発光像が感光体ドラム１１上に潜像として光学的に書き込まれる。 With such a writing device 13, the light emitted from the LED 42 is condensed on the photosensitive drum 11 via the SELFOC lens array 32. As a result, the light emission image corresponding to the LED 42 is optically written as a latent image on the photosensitive drum 11.

次に、光学電子部品の一例としての本実施の形態の発光素子アレイチップ（以下、単に「チップ」という。）３１について説明する。 Next, a light emitting element array chip (hereinafter simply referred to as “chip”) 31 according to the present embodiment as an example of an optical electronic component will be described.

図３において、チップ３１は、例えばガリウムヒ素ウエハの基板４１の面４１ａに複数のＬＥＤ４２が一列に配列された長尺状の形状を呈している。一列に配列されたＬＥＤ４２で構成されるＬＥＤ列４２Ｌ（発光素子列の一例）は基板４１の一方の長辺側の端部に寄せて配置されている。そして、ＬＥＤ列４２Ｌの一方端側には、ボンディングパッド４３があり、チップ３１に配置されたＬＥＤ４２すべてにこれを介して給電される。そのため、このチップ３１ではその内部にＬＥＤ４２を駆動するための回路が作り込まれている。そして、複数のチップ３１が、ＬＥＤ４２のピッチが等間隔になるようにして実装基板３０上に千鳥配置（隣接するチップ３１の向きを互い違いにして両端が背中合わせになるようにした配置）されて、実装基板部品を構成している。このような千鳥配置により、本実施の形態では、ＬＥＤ４２で構成される発光列は列Ｌ１と列Ｌ２の２列になっている。 In FIG. 3, a chip 31 has a long shape in which a plurality of LEDs 42 are arranged in a line on a surface 41a of a substrate 41 of a gallium arsenide wafer, for example. An LED array 42L (an example of a light emitting element array) composed of LEDs 42 arranged in a line is arranged close to one end of one long side of the substrate 41. A bonding pad 43 is provided on one end side of the LED row 42L, and power is supplied to all the LEDs 42 arranged on the chip 31 through this. Therefore, in this chip 31, a circuit for driving the LED 42 is built therein. Then, the plurality of chips 31 are staggered on the mounting substrate 30 so that the pitches of the LEDs 42 are equally spaced (arranged so that the adjacent chips 31 are staggered so that both ends are back to back), The mounting board component is configured. Due to such a staggered arrangement, in the present embodiment, the light-emitting columns composed of the LEDs 42 are two columns, a column L1 and a column L2.

なお、ＬＥＤ列４２Ｌを端部に寄せて配置したのは、複数のチップ３１を千鳥配置した場合に形成される２つの発光列（列Ｌ１と列Ｌ２）の間隔を極力狭くするためである。 The reason why the LED row 42L is arranged close to the end is to make the interval between the two light emitting rows (row L1 and row L2) formed when the plurality of chips 31 are arranged in a staggered manner as much as possible.

但し、チップ３１はＬＥＤ列４２Ｌが主走査方向に等間隔に連続して配置されていれば足り、チップレイアウトを工夫することにより必ずしも千鳥配置にする必要はないが、コスト上から千鳥配置が最も有力である。また、基板４１はガリウムヒ素ウエハに限定されるものではなく、シリコンウエハのような半導体基板はもちろん、ＬＥＤなどの発光素子が形成される様々な基板が適用される。 However, it is sufficient for the chips 31 to have the LED rows 42L arranged continuously at equal intervals in the main scanning direction, and it is not always necessary to make the staggered arrangement by devising the chip layout. Influential. Further, the substrate 41 is not limited to a gallium arsenide wafer, and various substrates on which light emitting elements such as LEDs are formed as well as a semiconductor substrate such as a silicon wafer are applied.

ＬＥＤ４２上にはマイクロレンズ４４（光学素子の一例）が相互に連結するようにしてアレイ状に配列されている。マイクロレンズ４４は、本実施の形態では例えば球面レンズからなり、それぞれのＬＥＤ４２に対応して形成されている。 On the LED 42, microlenses 44 (an example of optical elements) are arranged in an array so as to be connected to each other. In the present embodiment, the microlens 44 is formed of a spherical lens, for example, and is formed corresponding to each LED 42.

なお、本実施の形態ではＬＥＤ４２上のマイクロレンズ４４は球面レンズであるが、非球面レンズや複合レンズなど、球面レンズ以外であってもよい。 In the present embodiment, the micro lens 44 on the LED 42 is a spherical lens, but may be other than a spherical lens such as an aspheric lens or a compound lens.

ここで、ＬＥＤ４２は、指向性が低く光が拡散する。そこで、図示するように、ＬＥＤ４２上にマイクロレンズ４４を形成することによって集光性をもたせ、利用効率を上げるようにしている。 Here, the LED 42 has low directivity and diffuses light. Therefore, as shown in the figure, a microlens 44 is formed on the LED 42 to provide light condensing performance and increase the utilization efficiency.

本実施の形態のようなＬＥＤ４２では発光部が数１０μｍ角の面のために、ＬＥＤ４２の近視野領域にマイクロレンズ４４の光学面をおいても所望の集光性が得られない。つまり、発光部が点に仮定されるような集光性を得るためには、マイクロレンズ４４の光学面をＬＥＤ４２（の発光面）からなるべく離して構成することが必要になる。これは、発光領域の遠方ならば、レンズ位置毎の光線方向が一様になるからである。よって、マイクロレンズ４４はなるべく大きい方が望ましい。 In the LED 42 as in the present embodiment, the light emitting portion is a surface of several tens of μm square, so that even if the optical surface of the microlens 44 is placed in the near-field region of the LED 42, a desired light collecting property cannot be obtained. In other words, in order to obtain the light condensing property such that the light emitting portion is assumed to be a point, it is necessary to configure the optical surface of the micro lens 44 as far as possible from the LED 42 (the light emitting surface thereof). This is because the direction of the light beam at each lens position is uniform if it is far from the light emitting region. Therefore, it is desirable that the microlens 44 is as large as possible.

しかしながら、１枚のウエハからのチップ３１の取れ数を増やそうとすると必然的にチップ３１の面積は小さくなって十分な大きさのマイクロレンズ４４を形成することは困難になる。また、前述した千鳥配置を実現するためにはＬＥＤ４２をチップ３１の端部に配置する必要があるために、基板４１はＬＥＤ４２になるべく近い位置で切断されることとなり、特に副走査方向に対しては大きなマイクロレンズ４４を形成するための領域を形成することが困難である。 However, if an attempt is made to increase the number of chips 31 from a single wafer, the area of the chip 31 is inevitably reduced and it becomes difficult to form a sufficiently large microlens 44. Further, in order to realize the staggered arrangement described above, the LED 42 needs to be arranged at the end of the chip 31, so that the substrate 41 is cut as close as possible to the LED 42, particularly in the sub-scanning direction. It is difficult to form a region for forming a large microlens 44.

そこで、図４に示すように、本実施の形態では、ＬＥＤ４２の上にマイクロレンズ４４を形成した後に、基板４１をマイクロレンズ４４ごと斜めに切断することにより、基板４１の外側に向けて傾斜した傾斜面４４ａを有するマイクロレンズ４４を作製した。これにより、ＬＥＤ４２を端部に配置しつつ所望の大きさのマイクロレンズ４４を備えたチップが得られる。 Therefore, as shown in FIG. 4, in the present embodiment, after the microlens 44 is formed on the LED 42, the substrate 41 is tilted toward the outside of the substrate 41 by cutting the substrate 41 together with the microlens 44. A microlens 44 having an inclined surface 44a was produced. Thereby, the chip | tip provided with the micro lens 44 of a desired magnitude | size, arrange | positioning LED42 in an edge part is obtained.

ここで、ＬＥＤ４２の上に形成されたマイクロレンズ４４は、当該マイクロレンズ４４の有効光学面４４ｂ（ＬＥＤ４２からの光に対してマイクロレンズ４４としての光学的な作用を及ぼす部分）と連続した傾斜面４４ａが基板４１の端面と連続している。そして、この傾斜面４４ａが基板４１の面４１ａ（複数のＬＥＤ４２が配列された面４１ａ）の法線Ｓ１に対して外側に向けて傾斜した傾斜面４４ａとなっており、法線Ｓ１と傾斜面４４ａとでなす角度θは次のように規定される。なお、マイクロレンズ４４の傾斜面４４ａは、本実施の形態のようにＬＥＤ列４２Ｌが基板４１の１辺に沿って形成されている場合には１つであるが、仮にＬＥＤ列４２Ｌが基板４１の対向する２辺に沿って２列に形成されている場合には、各ＬＥＤ列４２Ｌに対応して２つ存在することになる。 Here, the micro lens 44 formed on the LED 42 is an inclined surface that is continuous with the effective optical surface 44b of the micro lens 44 (the portion that exerts an optical action as the micro lens 44 on the light from the LED 42). 44 a is continuous with the end surface of the substrate 41. The inclined surface 44a is an inclined surface 44a inclined outward with respect to the normal S1 of the surface 41a of the substrate 41 (the surface 41a on which the plurality of LEDs 42 are arranged), and the normal S1 and the inclined surface The angle θ formed with 44a is defined as follows. The inclined surface 44a of the microlens 44 is one when the LED row 42L is formed along one side of the substrate 41 as in the present embodiment. Are formed in two rows along the two opposing sides, there are two corresponding to each LED row 42L.

すなわち、角度θは、次の数１で表される角度θ_１以上となっている。

That is, the angle θ is equal to or larger than the angle θ ₁ represented by the following expression ₁ .

ここで、Ｄ０はセルフォックレンズアレイ３２の受光有効幅、Ｌ０はセルフォックレンズアレイ３２とＬＥＤ４２との距離、ｎはマイクロレンズ４４の屈折率である（図５および図６参照）。 Here, D0 is the effective light receiving width of the Selfoc lens array 32, L0 is the distance between the Selfoc lens array 32 and the LED 42, and n is the refractive index of the microlens 44 (see FIGS. 5 and 6).

なお、セルフォックレンズアレイ３２は本発明における結像光学系の一例、ＬＥＤ４２は本発明における発光素子の一例、マイクロレンズ４４は本発明における光学素子の一例であることから、数１を本発明で説明すると、Ｄ０は発光素子からの光を受光する結像光学系の受光有効幅、Ｌ０は結像光学系と発光素子との距離、ｎは光学素子の屈折率である。 The SELFOC lens array 32 is an example of an imaging optical system in the present invention, the LED 42 is an example of a light emitting element in the present invention, and the microlens 44 is an example of an optical element in the present invention. To explain, D0 is the effective light receiving width of the imaging optical system that receives light from the light emitting element, L0 is the distance between the imaging optical system and the light emitting element, and n is the refractive index of the optical element.

数１で表される角度θ_１は、発光点であるＬＥＤ４２から結像光学系であるセルフォックレンズアレイ３２の受光有効幅を見たときの見込み半角をマイクロレンズ４４の屈折率で割った角度である。この角度θ_１は、マイクロレンズ４４を介して照射されたＬＥＤ４２の光がセルフォックレンズアレイ３２の受光有効幅で入射する限界角度である。したがって、法線Ｓ１と傾斜面４４ａとでなす角度θは、少なくとも角度θ_１以上という条件を満たしていればよい。 The angle θ ₁ represented by Equation ₁ is an angle obtained by dividing the expected half angle when the effective light receiving width of the SELFOC lens array 32 that is the imaging optical system is viewed from the LED 42 that is the light emitting point by the refractive index of the microlens 44. It is. This angle θ ₁ is a limit angle at which the light of the LED 42 irradiated through the microlens 44 enters with the effective light receiving width of the selfoc lens array 32. Therefore, the angle theta which forms with the normal line S1 and the inclined surfaces 44a, it satisfies the condition that at least the angle theta ₁ or more.

これにより、本実施の形態の構造を採用しない場合に比較して、高い密度で集積化されて且つＬＥＤ４２から発光された光の集光効率が高いチップ３１が得られる。したがって、当該チップ３１を書き込み装置１３に適用すれば、副走査方向の集光効率が向上する。 Thereby, as compared with the case where the structure of the present embodiment is not adopted, the chip 31 that is integrated at a high density and has high light collection efficiency of the light emitted from the LED 42 is obtained. Therefore, if the chip 31 is applied to the writing device 13, the light collection efficiency in the sub-scanning direction is improved.

しかしながら、法線Ｓ１と傾斜面４４ａとでなす角度θが角度θ_１以上であったとしても、セルフォックレンズアレイ３２の構造開口数に相当する角度をマイクロレンズ４４の補正力で割った角度θ_２を超えて角度を大きくしても集光効率はそれ以上上がらない。 However, even as the angle theta which forms with the normal line S1 and the inclined surface 44a is was the angle theta ₁ or more, the angle theta divided by the angle corresponding to the structure numerical aperture of the SELFOC lens array 32 by the correction force of the microlens 44 Increasing the angle beyond ₂ does not increase the light collection efficiency any further.

そこで、法線Ｓ１と傾斜面４４ａとでなす角度θは、上述した数１で表される角度θ_１以上であって、次の数２で表される角度θ_２以下となっていればよい。

Therefore, the angle θ formed by the normal line S1 and the inclined surface 44a is not less than the angle θ1 expressed by the above-described equation _{1 and not} more than the angle θ2 expressed by the following equation _2. .

ここで、θ_ＮＡはセルフォックレンズアレイ３２の構造開口数（ＮＡ）より定まる受光角度（半角）、θ_Ｌは基板４１の面４１ａ（複数のＬＥＤ４２が配列された面４１ａ）の法線Ｓ１とマイクロレンズ４４の端面の法線Ｓ２とでなす角度、ｎはマイクロレンズ４４の屈折率である（図７参照）。 Here, θ _NA is a light receiving angle (half angle) determined by the structural numerical aperture (NA) of the SELFOC lens array 32, and θ _L is a normal line S1 of the surface 41a of the substrate 41 (the surface 41a on which the plurality of LEDs 42 are arranged). An angle formed by the normal S2 of the end surface of the microlens 44, n is a refractive index of the microlens 44 (see FIG. 7).

なお、同様にこの数２を本発明で説明すると、θ_ＮＡは結像光学系の構造開口数（ＮＡ）より定まる受光角度（半角）、θ_Ｌは基板の複数の発光素子が配列された面の法線と端部における光学素子の有効光学面の法線とでなす角度、ｎは光学素子の屈折率である。 Similarly, when this number 2 is explained in the present invention, θ _NA is a light receiving angle (half angle) determined by the structural numerical aperture (NA) of the imaging optical system, and θ _L is a surface on which a plurality of light emitting elements of the substrate are arranged. The angle formed by the normal line and the normal line of the effective optical surface of the optical element at the end, n is the refractive index of the optical element.

これにより、傾斜面４４ａの最大傾斜角度が規定されて傾斜面４４ａをこれ以上の角度で作製する必要がない。したがって、高い密度で集積化されて且つＬＥＤ４２から発光された光の集光効率が高いチップ３１の製造が容易になる。 Thereby, the maximum inclination angle of the inclined surface 44a is defined, and it is not necessary to produce the inclined surface 44a at an angle larger than this. Therefore, it is easy to manufacture the chip 31 that is integrated at a high density and has high light collection efficiency of the light emitted from the LED 42.

さて、図８に示すように、ＬＥＤ列４２Ｌの長手方向の端部に位置するマイクロレンズ４４−１には、その隅部４７が面取りされた形状となっている。本実施の形態では、マイクロレンズ４４−１の隅部４７が基板４１の約４５°に切り欠かれている。これにより、複数のチップ３１を千鳥配置したときに、相互に隣接するチップ３１の端部に位置するマイクロレンズ４４−１は、隅部４７が面取りされているために干渉するおそれが減る。したがって、チップ３１に形成されたＬＥＤ４２は所望の位置に配置される。 Now, as shown in FIG. 8, the corner 47 is chamfered in the microlens 44-1 located at the end of the LED row 42L in the longitudinal direction. In the present embodiment, the corner 47 of the microlens 44-1 is cut out at about 45 ° of the substrate 41. Thereby, when a plurality of chips 31 are arranged in a staggered manner, the microlenses 44-1 positioned at the ends of the chips 31 adjacent to each other are less likely to interfere with each other because the corners 47 are chamfered. Therefore, the LED 42 formed on the chip 31 is arranged at a desired position.

なお、面取りの角度は本実施の形態のような約４５°に限定されるものではなく、チップ３１を配置したときに隣接するチップ３１の端部に位置するマイクロレンズ４４−１同士が干渉しなければ、４５°以下であっても、４５°以上であってもよい。また、本実施の形態のように平面に面取りされていても、あるいは曲面に面取りされた形状となっていてもよい。 Note that the chamfering angle is not limited to about 45 ° as in the present embodiment, and when the chips 31 are arranged, the microlenses 44-1 located at the ends of the adjacent chips 31 interfere with each other. If not, it may be 45 ° or less or 45 ° or more. Further, it may be chamfered to a flat surface as in the present embodiment, or may be chamfered to a curved surface.

さらに、チップ３１を千鳥配置しない場合、あるいはチップ３１を千鳥配置してもマイクロレンズ４４同士の干渉が発生しない場合には、隅部４７の面取り形状は必要ない。 Further, if the chips 31 are not arranged in a staggered manner, or if the interference between the microlenses 44 does not occur even if the chips 31 are arranged in a staggered manner, the chamfered shape of the corner portion 47 is not necessary.

次に、以上の構造を有するチップ３１の製造方法について、図９〜図１４を用いて説明する。 Next, a manufacturing method of the chip 31 having the above structure will be described with reference to FIGS.

まず、基板４１を用意し、この基板４１の面４１ａ上に、図９および図１０に示すように、切断線４８で区画され、複数のＬＥＤ４２が配列された複数のチップ領域１３１（光学電子部品の領域の一例）を作製する。なお、ここでの基板４１はチップ３１に切断される前の基板であるから、図示するように、チップ３１に比べて広い面積となっている。 First, a substrate 41 is prepared, and a plurality of chip regions 131 (optical electronic components) in which a plurality of LEDs 42 are arranged on a surface 41a of the substrate 41, as shown in FIGS. An example of the region is prepared. Note that the substrate 41 here is a substrate before being cut into the chips 31, and therefore has a larger area than the chip 31 as shown in the figure.

次に、図１１および図１２に示すように、切断線４８（図１２では、矢印で示している。）まで有効光学面４４ｂ（すなわち、ＬＥＤ４２からの光に対してマイクロレンズ４４としての作用を及ぼす球面あるいは非球面部分）が張り出すようにしてＬＥＤ４２上にマイクロレンズ４４を作製する。 Next, as shown in FIGS. 11 and 12, the effective optical surface 44b (that is, the action as the micro lens 44 with respect to the light from the LED 42) up to the cutting line 48 (indicated by an arrow in FIG. 12). The microlens 44 is formed on the LED 42 so that the spherical surface or the aspherical surface is projected.

そして、ダイシングブレード（図示せず）を用いて基板４１を切断線４８に沿って切断して、チップ３１が得られる。ここで、図１３および図１４に示すように、マイクロレンズ４４における有効光学面４４ｂと連続し、基板４１の面４１ａ（複数のＬＥＤ４２が配列された面４１ａ）の法線Ｓ１に対して外側に向けて傾斜した、傾斜面４４ａを成すように（図４参照）、且つ、法線Ｓ１と傾斜面４４ａとでなす角度が、前述した数１で表される角度θ_１以上で、同じく前述した数２で表される角度θ_２以下となる角度に切断する。 Then, the substrate 41 is cut along the cutting line 48 using a dicing blade (not shown), and the chip 31 is obtained. Here, as shown in FIG. 13 and FIG. 14, it is continuous with the effective optical surface 44 b of the microlens 44 and outwards with respect to the normal S 1 of the surface 41 a of the substrate 41 (the surface 41 a on which the plurality of LEDs 42 are arranged). inclined towards, so as to form an inclined surface 44a (see FIG. 4), and, the angle formed between the normal line S1 and the inclined surface 44a, an angle theta ₁ or more represented by the number 1 above, were also described above Cutting is performed at an angle that is equal to or smaller than the angle θ ₂ represented by Equation ₂ .

図１３において、ダイシングブレードの基板４１上の切断軌跡を符号５０で示す。また、図１４において、ダイシングブレードの基板４１に対する切断位置および切断角を符号５１で示す。 In FIG. 13, a cutting locus on the substrate 41 of the dicing blade is indicated by reference numeral 50. In FIG. 14, a cutting position and a cutting angle of the dicing blade with respect to the substrate 41 are denoted by reference numeral 51.

なお、チップ３１が得られた後、複数のチップ３１を実装基板３０上に千鳥状あるいは直線状などに配置して連続して実装することにより実装基板部品が得られる。そして、このような実装基板部品がセルフォックレンズアレイ３２と光学的に結合して、感光体ドラム１１上に潜像を形成する書き込み装置１３が形成される。また、チップ３１に形成されたマイクロレンズ４４−１の面取りが必要な場合には、チップ３１の実装基板３０への実装に先立って行う。 In addition, after the chip 31 is obtained, a plurality of chips 31 are arranged on the mounting substrate 30 in a staggered pattern or a straight line and mounted continuously to obtain a mounting board component. Then, such a mounting board component is optically coupled to the SELFOC lens array 32 to form a writing device 13 that forms a latent image on the photosensitive drum 11. In addition, when it is necessary to chamfer the microlens 44-1 formed on the chip 31, it is performed prior to mounting the chip 31 on the mounting substrate 30.

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment, the embodiment disclosed in this specification is an example in all respects and is limited to the disclosed technology. Should not be considered. That is, the technical scope of the present invention should not be construed restrictively based on the description in the above-described embodiment, but should be construed according to the description of the scope of claims. All modifications are included without departing from the technical scope equivalent to the described technique and the gist of the claims.

たとえば、発光素子としては、例えばＶＣＳＥＬ（ＶｅｒｔｉｃａｌＣａｖｉｔｙＳｕｒｆａｃｅＥｍｉｔｔｉｎｇＬＡＳＥＲ）など、ＬＥＤ以外を適用してもよい。また、発光素子は自己走査型ではなくてもよい。 For example, as the light emitting element, other than the LED such as VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting LASER) may be applied. Further, the light emitting element may not be a self-scanning type.

さらに、発光素子からの光を受光する結像光学系としては、例えばＲＭＬＡ（ＲｏｏｆＭｉｒｒｏｒＬｅｎｓＡｒｒａｙ）やホログラム素子など、セルフォックレンズアレイ以外を適用してもよい。 Furthermore, as the imaging optical system that receives light from the light emitting element, other than the Selfoc lens array, such as a RMLA (Roof Mirror Lens Array) or a hologram element, may be applied.

以上の説明では、本発明を画像形成装置の一例であるにプリンタ適用した場合が示されているが、例えばファクシミリやコピー機、あるいはこれらの機能が複合された複合機などの画像形成装置に適用してもよい。 In the above description, the present invention is applied to a printer as an example of an image forming apparatus. However, the present invention is applied to, for example, an image forming apparatus such as a facsimile, a copier, or a complex machine in which these functions are combined. May be.

１０画像形成装置
１１感光体ドラム
１３書き込み装置
３０実装基板
３１発光素子アレイチップ
３２セルフォックレンズアレイ
４１基板
４１ａ面
４２ＬＬＥＤ列
４４，４４−１マイクロレンズ
４４ａ傾斜面
４４ｂ有効光学面
４７隅部
４８切断線
１３１チップ領域
Ｓ１法線
Ｓ２法線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Image forming apparatus 11 Photosensitive drum 13 Writing apparatus 30 Mounting board 31 Light emitting element array chip 32 Selfoc lens array 41 Board | substrate 41a surface 42L LED row 44,44-1 Micro lens 44a Inclined surface 44b Effective optical surface 47 Corner part 48 Cutting Line 131 Chip area S1 Normal S2 Normal

Claims

複数の発光素子が配列された基板と、
前記発光素子上に形成され、有効光学面と連続した端部が前記基板の端部と連続し且つ前記複数の発光素子が配列された面の法線に対して前記基板の外側に向けて傾斜した傾斜面を成す光学素子とを有し、
前記法線と前記傾斜面とでなす角度が、下記の数１で表される角度θ_１以上である、
ことを特徴とする光学電子部品。

但し、Ｄ０は前記発光素子からの光を受光し感光体上に結像させる結像光学系の受光有効幅、Ｌ０は前記結像光学系と前記発光素子との距離、ｎは前記光学素子の屈折率である。 A substrate on which a plurality of light emitting elements are arranged;
An end formed on the light emitting element, continuous with an effective optical surface, is continuous with an end of the substrate, and is inclined toward the outside of the substrate with respect to a normal line of the surface on which the plurality of light emitting elements are arranged. An optical element having an inclined surface,
The angle formed by the normal line and the inclined surface is not less than the angle θ ₁ represented by the following formula 1.
An optical electronic component.

However, D0 is the effective light receiving width of the imaging optical system that receives light from the light emitting element and forms an image on the photosensitive member, L0 is the distance between the imaging optical system and the light emitting element, and n is the optical element. Refractive index.

前記法線と前記傾斜面とでなす角度が、下記の数２で表される角度θ_２以下である、
ことを特徴とする請求項１記載の光学電子部品。

但し、θ_ＮＡは前記結像光学系の構造開口数（ＮＡ）より定まる受光角度（半角）、θ_Ｌは前記基板の前記複数の発光素子が配列された面の法線と前記光学素子の端面の法線とでなす角度、ｎは前記光学素子の屈折率である。 The angle formed by the normal line and the inclined surface is not more than an angle θ ₂ represented by the following formula 2.
The optical electronic component according to claim 1.

Where θ _NA is a light receiving angle (half angle) determined by the structural numerical aperture (NA) of the imaging optical system, and θ _L is a normal line of the surface of the substrate on which the plurality of light emitting elements are arranged, and an end surface of the optical element. The angle formed by the normal line, n is the refractive index of the optical element.

前記複数の発光素子からなる発光素子列の長手方向の端部に位置する前記光学素子の隅部が面取りされた形状をもつ、
ことを特徴する請求項１または２記載の光学電子部品。 The corner of the optical element located at the end in the longitudinal direction of the light emitting element row composed of the plurality of light emitting elements has a chamfered shape,
The optical electronic component according to claim 1, wherein the optical electronic component is an optical electronic component.

実装基板と、
前記実装基板上に複数が連続して実装された請求項１〜３の何れかに記載の光学電子部品と、
を有することを特徴とする実装基板部品。 A mounting board;
The optical electronic component according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality are continuously mounted on the mounting substrate.
A mounting board component comprising:

請求項４記載の実装基板部品と、結像光学系とを有し、
前記発光素子に対応する発光像が前記結像光学系を介して感光体上に光学的に書き込まれる、
ことを特徴とする書き込み装置。 The mounting board component according to claim 4 and an imaging optical system,
A light emission image corresponding to the light emitting element is optically written on a photoconductor via the imaging optical system.
A writing device.

切断線で区画されて複数の発光素子が配列された複数の光学電子部品の領域を基板に作製し、
前記切断線まで有効光学面が張り出すようにして前記発光素子上に光学素子を作製し、
前記基板の前記発光素子が配列された面の法線に対して外側に下記の数１で表される角度θ_１以上で下記の数２で表される角度θ_２以下となるように、前記光学素子と共に前記基板を前記切断線に沿って切断して光学電子部品を得る、
ことを特徴とする光学電子部品の製造方法。

但し、Ｄ０は前記発光素子からの光を受光し感光体上に結像させる結像光学系の受光有効幅、Ｌ０は前記結像光学系と前記発光素子との距離、ｎは前記光学素子の屈折率、θ_ＮＡは前記結像光学系の構造開口数（ＮＡ）より定まる受光角度（半角）、θ_Ｌは前記基板の前記複数の発光素子が配列された面の法線と前記光学素子の端面の法線とでなす角度である。 A region of a plurality of optical electronic components that are partitioned by cutting lines and in which a plurality of light emitting elements are arranged is produced on a substrate,
An optical element is produced on the light emitting element so that an effective optical surface extends to the cutting line,
The angle θ ₁ represented by the following equation 1 and the angle θ ₂ represented by the following equation ₂ are set to be outside the normal line of the surface on which the light emitting elements of the substrate are arranged. Cutting the substrate along the cutting line together with an optical element to obtain an optical electronic component;
An optical electronic component manufacturing method characterized by the above.

However, D0 is the effective light receiving width of the imaging optical system that receives light from the light emitting element and forms an image on the photosensitive member, L0 is the distance between the imaging optical system and the light emitting element, and n is the optical element. Refractive index, θ _NA is a light receiving angle (half angle) determined by the structural numerical aperture (NA) of the imaging optical system, θ _L is a normal of the surface of the substrate on which the light emitting elements are arranged, and the optical element This is the angle made with the normal of the end face.