(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子の上にマイクロレンズを組み合わせた電子写真装置用の露光装置において、
基板と、
前記基板上に千鳥配列された複数の面発光型ＬＥＤ素子と、
前記面発光型ＬＥＤ素子の形成面に積層されたマイクロレンズの光学位置調整用の光路長調整層と、
前記光路長調整層の表面にコーティングされた紫外線硬化樹脂の濡れ角調整用の表面張力調整層と、
前記光路長調整層に形成された表面張力調整層面上の各面発光型ＬＥＤ素子に対向する位置に、所定量の紫外線硬化樹脂を吐出させ、且つその樹脂の表面張力により形成されたマイクロレンズと
からなることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
発光素子の上にマイクロレンズを組み合わせた電子写真装置用の露光装置において、
基板と、
前記基板上に千鳥配列された複数の面発光型ＬＥＤ素子と、
前記面発光型ＬＥＤ素子の形成面に積層されたマイクロレンズの光学位置調整用の光路長調整層と、
前記光路長調整層の表面上の各面発光型ＬＥＤ素子に対向する位置に、所定量の紫外線硬化樹脂を吐出させ、且つその樹脂の表面張力により形成されたマイクロレンズとからなり、
上記光路長調整層に、紫外線硬化樹脂の濡れ角調整用の表面張力調整層の機能を兼用させたことを特徴とする露光装置。
【請求項３】
上記表面張力調整層により、上記マイクロレンズを形成する紫外線硬化樹脂の濡れ角が４０度以上となるように調整したことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【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１０３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８−１５６３２０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、発光素子の上にマイクロレンズを組み合わせた電子写真装置用の露光装置において、基板と、前記基板上に千鳥配列された複数の面発光型ＬＥＤ素子と、前記面発光型ＬＥＤ素子の形成面に積層されたマイクロレンズの光学位置調整用の光路長調整層と、前記光路長調整層の表面にコーティングされた紫外線硬化樹脂の濡れ角調整用の表面張力調整層と、前記光路長調整層に形成された表面張力調整層面上の各面発光型ＬＥＤ素子に対向する位置に、所定量の紫外線硬化樹脂を吐出させ、且つその樹脂の表面張力により形成されたマイクロレンズとからなることを特徴としている。
また、本発明の露光装置は、発光素子の上にマイクロレンズを組み合わせた電子写真装置用の露光装置において、基板と、前記基板上に千鳥配列された複数の面発光型ＬＥＤ素子と、前記面発光型ＬＥＤ素子の形成面に積層されたマイクロレンズの光学位置調整用の光路長調整層と、前記光路長調整層の表面上の各面発光型ＬＥＤ素子に対向する位置に、所定量の紫外線硬化樹脂を吐出させ、且つその樹脂の表面張力により形成されたマイクロレンズとからなり、上記光路長調整層に、紫外線硬化樹脂の濡れ角調整用の表面張力調整層の機能を兼用させたことを特徴としている。
【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よれば、発光素子として面発光型ＬＥＤ素子を用いているので、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よれば、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いるので、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よれば、光路長調整層表面にコーティングされた表面張力調整層上にマイクロレンズを形成しているので、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４０度以上であることが好ましい。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。
【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ＬＥＤ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ＬＥＤ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】
ここで、本発明の露光装置において、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しておく。このような表面張力調整層を形成することにより、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、ＬＥＤ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
【図１】
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【図２】
0003550076.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003550076.tif 000007
【図７】
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