(57)【要約】【課題】マイクロレンズアレイ成形時毎にスペーサを設置する手間を省き、効率良く樹脂厚み精度の高いマイクロレンズアレイを形成することを可能にするスペーサ付き成形型を提供する。【解決手段】スペーサ付き成形型は、ガラス基板１００上にエッチング阻止膜１０２を成膜し、エッチング阻止膜に、開口アレイ１０４を形成し、液相エッチングによって、開口アレイの下部のガラス基板に凹部アレイ１０６を形成し、凹部アレイの部分のエッチング阻止膜を除去し、残されたエッチング阻止膜上の少なくとも３個以上の箇所にスペーサを固着することで作製される。【選択図】図５
2006327182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズアレイを成形により製造するための成形型において、
レンズを形成する有効エリア以外の非有効エリアに、スペーサが固着されていることを特徴とする成形型。
【請求項２】
前記スペーサは、前記非有効エリアに、少なくとも３個以上の箇所に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の成形型。
【請求項３】
前記スペーサは、光硬化性樹脂によって、前記非有効エリアに固着されていることを特徴とする請求項２に記載の成形型。
【請求項４】
前記スペーサは、粒径の揃ったビーズよりなることを特徴とする請求項1，２または３に記載の成形型。
【請求項５】
前記スペーサは、凸状の突起よりなることを特徴とする請求項1，２または３に記載の成形型。
【請求項６】
レンズアレイを成形により作製するための成形型の製造方法において、
（ａ）ガラス基板を準備する工程と、
（ｂ）前記ガラス基板上にエッチング阻止膜を成膜する工程と、
（ｃ）前記エッチング阻止膜に、開口アレイを形成する工程と、
（ｄ）液相エッチングによって、前記開口アレイの下部の前記ガラス基板に凹部アレイを形成する工程と、
（ｅ）前記凹部アレイの部分のエッチング阻止膜を除去する工程と、
（ｆ）残されたエッチング阻止膜上の少なくとも３個以上の箇所にスペーサを固着する工程と、
を含むことを特徴とする成形型の製造方法。
【請求項７】
前記スペーサは、粒径の揃ったビーズよりなることを特徴とする請求項６に記載の成形型の製造方法。
【請求項８】
前記工程(ｆ)は、
（ｇ）前記エッチング阻止膜上に、光硬化性樹脂を点塗布する工程と、
（ｈ）前記光硬化性樹脂に前記ビーズを付着させる工程と、
（ｉ）前記ビーズを、前記残されたエッチング阻止膜に密着させる工程と、
（ｊ）前記光硬化性樹脂に光を照射して硬化させる工程と、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の成形型の製造方法。
【請求項９】
レンズアレイを成形により作製するための成形型の製造方法において、
（ａ）第１のガラス基板を準備する工程と、
（ｂ）前記ガラス基板上にエッチング阻止膜を成膜する工程と、
（ｃ）前記エッチング阻止膜に、開口アレイを形成する工程と、
（ｄ）液相エッチングによって、前記開口アレイの下部の前記ガラス基板に凹部アレイを形成する工程と、
（ｅ）前記凹部アレイの部分のエッチング阻止膜を除去して、スペーサ形成用成形型を得る工程と、
（ｆ）第２の基板を準備する工程と、
（ｇ）前記スペーサ形成用成形型と前記第２の基板との間に、光硬化性樹脂を塗布展開する工程と、
（ｈ）前記光硬化性樹脂に光を照射して硬化させ、少なくとも３個以上の箇所にスペーサを固着する工程と、
を含むことを特徴とする成形型の製造方法。
【請求項１０】
レンズアレイ付き基板の製造方法であって、
（ａ）基板を準備する工程と、
（ｂ）請求項１〜５のいずれかに記載のスペーサ付き成形型を準備する工程と、
（ｃ）前記成形型の凹部アレイおよび前記基板の少なくとも一方の表面に、光硬化性樹脂を塗布する工程と、
（ｄ）前記光硬化性樹脂を挟んで、前記スペーサ付き成形型と前記基板とを接触させ、加圧して前記光硬化性樹脂を展開する工程と、
（ｅ）前記光硬化性樹脂に前記スペーサ付き成形型側から光を照射して、前記エッチング阻止膜が除去された部分の光硬化性樹脂を硬化させる工程と、
（ｆ）前記スペーサ付き成形型と前記基板とを剥離する工程と、
（ｇ）前記基板上にある未硬化の光硬化性樹脂を洗浄除去する工程と、
を含むことを特徴とするレンズアレイ付き基板の製造方法。
【請求項１１】
前記基板は、発光素子アレイであることを特徴とする請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１の製造方法により製造されたレンズ付き発光素子アレイを有する光書込みヘッド。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光書込みヘッドを備える光プリンタ。
【請求項１４】
請求項１２に記載の光書込みヘッドを備えるファクシミリ。
【請求項１５】
請求項１２に記載の光書込みヘッドを備える複写機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペーサ付き成形型とその製造方法に関し、さらにはスペーサ付き成形型を用いた、レンズアレイ、特に光利用効率の向上に寄与するレンズ付き発光素子の製造方法に関する。本発明は、また、レンズ付き発光素子アレイを用いた光書込みヘッド、さらには光書込みヘッドを用いた光プリンタ，ファクシミリ，複写機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、1次元または2次元に配列した凸形状のマイクロレンズアレイを、単数または複数個、基板に安価で効率良く形成する方法として、凹形状の成形型（スタンパ）にて光硬化型樹脂をマイクロレンズアレイとして成形する２Ｐ（Photopolymer）法が知られている。
【０００３】
また、これらのマイクロレンズアレイは所望の結像関係を満足するよう、光軸方向におけるギャップ（樹脂厚み）を精密に調整する必要がある。更に、照度バラツキを抑制するために、アレイ内でのギャップが均一であることも要求される。
このような要求を満足するため、例えば特開２００１−１８８１０７号公報（特許文献1）や特開２００２−９０５０６号公報（特許文献２）に、レンズアレイの存在しない非有効エリアにスペーサを設置する方法が開示されている。
【０００４】
特許文献１によると、マイクロレンズアレイは、複数の凹部を有する基板に樹脂を充填し、平面基板を貼り合わせた後、樹脂を硬化させる工程により形成される。このマイクロレンズアレイの非有効エリアである外周部に、サイズの揃った球状粒子等で構成されたスペーサを配置し、樹脂層の厚みを高精度で規定している。
【０００５】
また特許文献２によると、２Ｐ法で形成された凸形状のマイクロレンズアレイを、別の平板と貼り合わせる際に、上記と同様の粒子状スペーサを非有効エリアに配置し、樹脂層の厚みを高精度で規定している。
【０００６】
特許文献１にはスペーサの設置方法について詳細な説明が見当たらないが、特許文献２は有効なエリア（マイクロレンズを形成）をテーピングによりマスキングし、その上から熱固着型粒子状スペーサを分散させた水−アルコール混合液をスプレイで噴射し、その後、テープを除去して非有効エリアのみにスペーサを設置し焼成固着する方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００１−１８８１０７号公報
【特許文献２】特開２００２−９０５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来技術には次のような問題点があった。すなわち、従来技術はいずれも貼り合わせを前提とした工程を対象としており、スペーサを非有効領域のみに毎回精度よく設置することは非効率である。
スペーサの設置には、精度良いマスキングが要求されるため、マスキング→噴射→マスキング除去→焼成の工程に時間がかかるからである。
【０００８】
本発明の目的は、マイクロレンズアレイ成形時毎にスペーサを設置する手間を省き、効率良く樹脂厚み精度の高いマイクロレンズアレイを形成することを可能にするスペーサ付き成形型およびその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、このようなスペーサ付き成形型の製造方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、このようなスペーサ付き成形型を用いてマイクロレンズアレイを製造する方法を提供することにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、スペーサ付き成形型を用いて製造したレンズ付き発光素子アレイを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、レンズ付き発光素子アレイを用いた光書込みヘッド、さらにはこのような光書込みヘッドを備える光プリンタ，ファクシミリ，複写機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様は、レンズアレイを成形により製造するための成形型である。本発明の成形型は、レンズを形成する有効エリア以外の非有効エリアに、スペーサが固着されていることを特徴とする。なお、ここに「レンズを形成する有効エリア以外の非有効エリア」とは、レンズを成形するために有効に働く凹部以外のエリアを意味している。
本発明の第２の態様は、レンズアレイを成形により作製するための成形型の製造方法である。
本発明の成形型の製造方法は、
（ａ）ガラス基板を準備する工程と、
（ｂ）前記ガラス基板上にエッチング阻止膜を成膜する工程と、
（ｃ）前記エッチング阻止膜に、開口アレイを形成する工程と、
（ｄ）液相エッチングによって、前記開口アレイの下部の前記ガラス基板に凹部アレイを形成する工程と、
（ｅ）前記凹部アレイの部分のエッチング阻止膜を除去する工程と、
（ｆ）残されたエッチング阻止膜上の少なくとも３個以上の箇所にスペーサを固着する工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の成形型の他の製造方法は、
（ａ）第１のガラス基板を準備する工程と、
（ｂ）前記ガラス基板上にエッチング阻止膜を成膜する工程と、
（ｃ）前記エッチング阻止膜に、開口アレイを形成する工程と、
（ｄ）液相エッチングによって、前記開口アレイの下部の前記ガラス基板に凹部アレイを形成する工程と、
（ｅ）前記凹部アレイの部分のエッチング阻止膜を除去して、スペーサ形成用成形型を得る工程と、
（ｆ）第２の基板を準備する工程と、
（ｇ）前記スペーサ形成用成形型と前記第２の基板との間に、光硬化性樹脂を塗布展開する工程と、
（ｈ）前記光硬化性樹脂に光を照射して硬化させ、少なくとも３個以上の箇所にスペーサを固着する工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第３の態様は、レンズアレイ付き基板の製造方法である。
（ａ）基板を準備する工程と、
（ｂ）スペーサ付き成形型を準備する工程と、
（ｃ）前記成形型の凹部アレイおよび前記基板の少なくとも一方の表面に、光硬化性樹脂を塗布する工程と、
（ｄ）前記光硬化性樹脂を挟んで、前記スペーサ付き成形型と前記基板とを接触させ、加圧して前記光硬化性樹脂を展開する工程と、
（ｅ）前記光硬化性樹脂に前記スペーサ付き成形型側から光を照射して、前記エッチング阻止膜が除去された部分の光硬化性樹脂を硬化させる工程と、
（ｆ）前記スペーサ付き成形型と前記基板とを剥離する工程と、
（ｇ）前記基板上にある未硬化の光硬化性樹脂を洗浄除去する工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第４の態様は、基板を発光素子レンズアレイとして製造されたレンズ付き発光素子アレイを用いた光書込みヘッド、および光書込みヘッドを備えた光プリンタ，ファクシミリ，複写機である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、２Ｐ成形型にスペーサを設置することで、高精度な樹脂厚みを確保する共に、貼り合わせの際に必要だった毎回スペーサを非有効エリアに精度良く設置する工程を省くことができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を、光プリンタに用いられるＬＥＤアレイに一体でレンズを形成する方法を例にして説明する。なお、レンズを形成する対象は、ＬＥＤの外に、半導体レーザ，フォトディテクタ，光変調素子などの他の光半導体素子なども考えられる。
従来の光プリンタに用いられるＬＥＤアレイ、ロッドレンズアレイ、感光ドラムの代表的な構成例を図１に示す。１０はＬＥＤ、１２はロッドレンズアレイ、１４は感光ドラムである。
ロッドレンズアレイ１２の実効的な口径角θが半角として１７〜２０°であるのに対し、ＬＥＤ１０は基本的にランバーシアン分布で発光しており、光利用効率は極めて低い。
【００１６】
この光利用効率を高めるために、図２に示すように、ＬＥＤ発光部の直上にマイクロレンズアレイ18を配置して、ＬＥＤ発光の指向性を少しでも狭めることによって、ロッドレンズアレイ１２の口径角内に入射する光線を増やすことが考えられる。
しかしながら、一般に、光プリンタに使用されるＬＥＤアレイの発光部は、図３に示されるように、電極２０が発光部分の中央付近を塞いでしまっており、その結果、図３に示されるように発光部２２は、略Ｕ字形の形状となる。図２に示すような、一般的なマイクロレンズアレイで指向性を狭めようとすると、マイクロレンズ１８に入射させたい光軸近傍の光線２４がちょうど電極遮光部からの発光位置に対応してしまい、その結果、十分に光利用効率を向上できない。
【００１７】
そこで本発明では、図４に示すような複合マイクロレンズを用いる。
図４（Ａ）には、ＬＥＤの略Ｕ字形の発光部２２に対して、その上に、複合マイクロレレンズ３０を設けた状態を示し、図４（Ｂ）は複合マイクロレンズの形状を示す。
略Ｕ字形の発光部２２の発光強度の極大位置を結ぶと、折れ線３２が形成される。この折れ線３２の３つの線分の各両端またはその近傍に中心が位置する４つの球面レンズの一部分を設け、その中間部分に３つの各線分に平行な軸を有する３つのシリンドリカルレンズの一部分を設け、それらを互いに隣接配置して複合レンズ３０が形成される。
【００１８】
このような複合レンズの材料には、エポキシ系またはアクリル系の樹脂が用いられる。
図４（Ｂ）において、点３３，３４，３５，３６は、図４Ａに示す略Ｕ字形折れ線３２の３つの線分３２a，３２b，３２cの各両端を示す。複合レンズ３０は、点３３を中心とする球面レンズの一部分４３と、点３４を中心とする球面レンズの一部分４４と、点３５を中心とする球面レンズの一部分４５と、点３６を中心とする球面レンズの一部分４６とを有している。複合レンズ３０は、さらに、線分３２aに平行な軸を有するシリンドリカルレンズ４８の一部分と、線分３２bに平行な軸を有するシリンドリカルレンズ５０の一部分と、線分３２cに平行な軸を有するシリンドリカルレンズ５２の一部分とを有している。これら４つの球面レンズの一部分と、３つのシリンドリカルレンズの一部分とは、図示のように隣接配置されている。
【００１９】
図４（Ｂ）には、複合レンズの形状を理解させるために、Ｘ−Ｘ′線断面図およびＹ−Ｙ′線断面図も示している。
このように複合マイクロレンズ３０は、略Ｕ字形発光部２２の各部に球面レンズの光軸中心、または、シリンドリカルレンズの軸を一致させ、その球面レンズの一部分と、シリンドリカルレンズとを複合した特殊な形状のレンズである。
このような、略Ｕ字形の発光部形状に合わせた複合レンズを用いることによって、略Ｕ字形発光部の各部分ごとに、複合レンズの各部分を用いて、発光光線を光軸方向、すなわち、ロッドレンズの方向に屈折させることができて、ロッドレンズの方向にランバーシアン発光の指向性を狭めることが可能になる。
【００２０】
以上のような複合マイクロレンズのアレイが設けられた発光素子アレイを製造するときに用いるスペーサ付き成形型について以下に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図５には、スペーサ付き成形型の製造方法の一実施例を示す。なお、成形型は複数個のレンズ付きＬＥＤアレイを同時に成型できるものとする。
【００２２】
まず、図５の工程（Ａ）に示すように、石英ガラス基板１００上にＣｒ膜１０２を塗布し、続いてフォトリソグラフィー技術によってＣｒ膜に開口１０４のアレイを形成する。開口１０４のピッチは、プリンタ解像度６００ＤＰＩ（Dots Per Inch）に対応させて、４２．３μmとした。
【００２３】
図６は、このような開口アレイをバターニングしたＣｒ膜付き石英ガラス基板１００の平面図である。各開口１０４の形状は、図示のように略Ｕ字形であり、1線分の長さは１６μm、幅２μmである。この開口は、ＬＥＤの略Ｕ字形発光部領域の光量の極大位置にその位置がほぼ一致するようにした。
【００２４】
次に、このような開口部アレイをパターンニングしたＣｒ膜付き石英ガラス基板１００を、フッ酸を用いて液相エッチングし、図５の工程（Ｂ）に示されるような凹部106を作製した。凹部の形状は、図４Ａおよび図４Ｂで説明した球面レンズおよびシリンドリカルレンズが密接配置された複合マイクロレンズの形状に対応している。
今、図６において、略Ｕ字形開１０４の端部および角部を、図示のようにａ，ｂ，ｃ，dとする。ガラス基板は、フッ酸により等方的にエッチングされる。従って、開口１０４の端部a，ｄと角部ｂ，ｃからは半球状にエッチングが進む。また、端部aと角部bの中間部、角部ｂと角部ｃの中間部、角部ｃと端部ｄの中間部からはシリンドリカル状にエッチングが進む。このため、図４（Ａ），（Ｂ）に示した複合レンズの形状に対応した凹部形状が形成されることになる。
【００２５】
その後、エッチングされて浮いたＣｒ膜１０２を、粘着テープ（図示せず）を貼った後で、弾性体基板を押し当てて破断し、粘着テープを剥がして、エッチング部のＣr膜を除去した。図５の工程（Ｃ）に、その状態を示す。レンズを形成する有効エリア以外の非有効エリアには、Ｃｒ膜１０２が残存している。
図７には、以上のようにして作製されたガラスエッチング基板２００を示す。複数個のレンズ付ＬＥＤアレイを同時に作製する有効エリアを２０２で示す。非有効エリアには、Ｃr膜１０２が存在している。
【００２６】
次に、非有効エリアのＣr膜１０２上に、複数箇所（少なくとも３箇所）に紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂を点塗布する。図８に塗布した状態を示す。点塗布したＵＶ硬化性樹脂２０４を、６mm×１mmの間隔で設けた。１個の樹脂２０４の直径は１００〜３００μｍである。
【００２７】
次に、図９に示すようにガラス板２１０を用意し、このガラス板上に、球体ビーズ２１２をピラミッド状に重なり合うことのないように展開させる。ビーズの直径は、光学シミュレーションの結果により６００ＤＰＩのＬＥＤアレイのときは１２．５μｍ、１２００ＤＰＩのＬＥＤアレイのときは、６μｍとするのが好適であることがわかった。ビーズには、粒径の揃ったシリカビーズを用いるが、プラスチックビーズ、または高さの揃ったピラーなどを用いてもよい。
実際には、ビーズをヘラなどで十分展開させた後、無塵紙とこすり合わせる。これにより、ガラス板２１０上にピラミッドのように重なり合うことなくビーズが展開できる。
【００２８】
図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように、ビーズ２１２に展開させたガラス板２１０を、ＵＶ硬化性樹脂を点塗布したガラスエッチング基板２００に重ね合わせる。ガラス板２１０を離すと、１個のＵＶ硬化性樹脂部分あたり、０〜５０個のビーズがくっついている。図１０（Ｃ）は、ＵＶ硬化性樹脂にビーズがくっついた状態を示す。
【００２９】
次に、図１１（Ａ）に示すように、ガラスエッチング基板に２００にシリコンゴムシート２２０を重ね合わせる。このとき、シリコンゴムシート２２０とがガラスエッチング基板２００との間に空気が入らない様に、端から除々に重ね合わせる。
【００３０】
シリコンゴムシート２２０をガラスエッチング基板２００に重ね合わせた結果、ビーズ２１２は、基板２００に密着する。次に、図１１（Ｂ）に示すように、ＵＶ照射を行ったの後、シリコンゴムシート２２０を剥がす。このときＵＶ硬化性樹脂のないところにビーズが付着することがあるが、それらは水洗いまたは超音波洗浄で容易に除去できる。
以上のようにして、図１１（ｃ）に示すように、スペーサ付き成形型（スタンパ）２３０を作製できた。
【００３１】
次に、スタンパ２３０を用いて、レンズ付きＬＥＤアレイを製造する方法を、図１２を参照して説明する。
スタンパ２３０の表面に離型剤をコーテングした後、図１２（Ａ）に示すように、（ＵＶ）硬化性樹脂１１０をディスペンサーにより、泡の巻き込みがないように滴下し、付着する。ＵＶ硬化性樹脂の種類としては、エポキシ系またはアクリル系があり、いずれも使用できる。
次に、図１２（Ｂ）に示すように、樹脂１１０上にＬＥＤの形成工程を終了したＬＥＤアレイウェハ１１２を載せる。ウェハ１１２には、多数個のＬＥＤアレイチップが形成されている。チップ両端にボンディングパット８２が設けられ、ＬＥＤの発光部（略Ｕ字形）８４がチップの縁部に沿って直線状に配列されている。ＬＥＤの発光部の形状（略Ｕ字形）に位置を合わせて複合マイクロレンズを形成しなければならないので、ウェハ１１２とスタンパ２３０は精密に位置合わせする必要がある。このためには、ウェハ１１２とスタンパ１２３０とにそれぞれ位置合わせマークを設け、これを利用して位置合わせする。このとき、Ｃｒ膜１０２が、チップのボンティングパット８２と対向するようにする。
【００３２】
ＵＶ硬化性樹脂１１０とウェハ１１２とを接触した後、圧力をかけて樹脂を展開する。このとき、ビーズであるスペーサの存在の故にＣｒ膜１０２の表面とウェハ１１２の表面との間の距離が規定されるので、ＬＥＤ面とレンズ上面との距離は正確に定められる。
樹脂１１０を硬化させるため、ＵＶ光１１４をスタンパ２３０を通して照射し、樹脂を硬化させた。ＵＶ光１１４は、ファイババンドルの射出端から射出させたＵＶ光を石英レンズでコリメートすることによって、略平行な光線とし、これをスタンパ２３０の裏面に略垂直になるように照射した。
図１２の（Ｃ）に示すように、スタンパ２３０を離型させた後、未硬化の樹脂（レンズ部分のＣｒ膜除去部分以外は、Ｃｒ膜でＵＶ光が遮光されているため、樹脂が硬化しない）を溶媒で洗浄除去する。結果を、図１２（Ｄ）に示す。ＬＥＤの発光部８４上には複合マイクロレンズ３０が形成され、ボンディングパッド８２は露出していることがわかる。
【００３３】
以上の製造方法によれば、ＬＥＤ面とレンズ上面との間の距離は、スタンパ２０３のスペーサがＬＥＤアレイウェハに接することによって、ウェハ全面で一定間隔に保つことができた。
また、ＬＥＤの発光部とレンズ頂点との間の距離のバラツキを低減でき、光量の均一性向上が確認できた。
【００３４】
以上説明したレンズ付きＬＥＤアレイの作製では、複合マイクロレンズとして図４に示した形状のものを形成した。複合マイクロレンズの形状は、これに限るものではなく他の形状であってもよい。
例えば、図１３に示すように、略Ｕ字状発光部２２の上に、各々中心を位置させた３つの球面レンズの一部分を、「三つ葉のクローバ」のような形状に組み合わせたような形状であってもよい。
【００３５】
このような複合マイクロレンズは、次のようにして設計される。略Ｕ字形のＬＥＤ発光部の発光強度の極大位置を結ぶと、折れ線３２が形成される。この折れ線３２の３つの線分の中間位置近傍に中心５３，５４，５６が位置する３つの球面レンズ６３，６４，６６の一部分を設け、それらを互いに隣接配置する。
【００３６】
このような複合マイクロレンズを作製するスタンパを作製するには、図１４に示すような開口アレイをパターニングしたＣｒ膜付き石英ガラス基板１２４を用いる。開口１２６は、三角形の頂上に位置する３個の微小円形開口１２６a，１２６b，１２６cよりなり、等ピッチで配列されている。微小円形開口の位置は、図１３に示した点５３，５４，５６に対応している。
このような開口アレイを有するＣｒ膜付き石英ガラス基板１２４をフッ酸でエッチングすると、各微小開口からエッチングが等方的に行われる。従って、各微小円形開口から半球状にエッチングが進み、図１３に示した複合ガラスの形状に対応した凹部形状が形成されることになる。
【実施例２】
【００３７】
実施例１では、スペーサとして積極的にビーズを用いた。本実施例では、スタンパにスペーサを成形により作り込む例について説明する。
【００３８】
図１５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、スタンパに作り込むスペーサの種々の形状を示す。各図において上側の図は側面図、下側の図は平面図である。
各スペーサ９０は凸状の突起であり、基板９２に固着されている。各スペーサ９０は、基板９２上のベース部９０Ｂと、ベース部９２Ｂ上の頂部９０Ａとで構成される。
【００３９】
このような形状のスペーサを有するスタンパは、以下のような工程で作製される。
（１）図１６（Ａ），（Ｂ）に示すように、石英ガラス基板３００上にフッ酸系エッチャントに対する阻止膜としてＣｒ膜３０２を成膜する。なお、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。
（２）Ｃｒ膜３０２をフォトリソグラフィー技術を用いたパターニングにより開口アレイを形成した。開口形状は、図のように直径５μｍの円形開口３０４Ａと線幅２μｍの長方形開口３０４Ｂを含むパターンとした。
（３）これをフッ酸系エッチャントでエッチングして、開口部分に凹部アレイを形成した。
（４）凹形状の部分のみＣｒ膜を除去し、平坦部のＣｒ膜は残した。凹形状部分のみのＣｒ膜を除去する方法としては、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングによって選択的に除去する方法、ゴムやスポンジなどの弾性体を押しつけて除去する方法、粘着テープなどの粘性体を貼って剥がすことで、凹形状部分のみのＣｒ膜を除去する方法などがある。
【００４０】
図１７には、凹形状の部分のみＣｒ膜を除去した石英ガラス基板３００を示す。図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。円形開口３０４Ａに対応する凹部を３０６Ａで、円形開口３０４Ｂに対応する凹部を３０６Ｂで示す。
このようにして作製した凹部アレイ基板に離型剤を塗布し、スペーサ形成のためのスタンパとした。
【００４１】
図１８に示すように、このようなスペーサ形成用スタンパ３１０に紫外線硬化性のエポキシ樹脂３１２をディスペンスし、その上に被成形基材、すなわち凹部を有する厚さ約５ｍｍの石英ガラス基板３２０を貼り合わせ、樹脂を展開させた。十分な時間をかけて均一な荷重をかけ、スペーサ形成用スタンパ３１０と石英ガラス基板３２０とを密着させた後に、ＵＶ照射し、樹脂を硬化させた。
本実施例では、被成形基材として凹部を有する厚み約５ｍｍの石英ガラス基板３２０を用いたが、ＵＶ光が石英ガラス基板中を透過してステージに達し、反射して表面の樹脂に当たって硬化することを抑制するために、反射しないような黒色のステージを用いた。
【００４２】
スペーサ形成用スタンパ３１０を離型させた後、未硬化の樹脂（凹パターンのＣｒ除去部分以外は、Ｃｒ膜でＵＶ光が遮光されているため、樹脂は硬化しない）を溶媒で洗浄除去し、石英ガラス基板３２０にスペーサ９０を形成することができた。
【００４３】
図１９に、スペーサ９０が形成された石英ガラス基板３２０を示す。図１９（Ａ）は平面図、図１９（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれＡ−Ａ’線断面図，Ｂ−Ｂ’線断面図である。
図中、９２は、石英ガラス基板３２０に設けられている凹部を示している。
石英ガラス基板３２０の面とスペーサ９０の頂上部との間の距離、すなわちスペーサ９０の高さは、図１５で示したように、頂部９０Ａの厚さとベース部９０Ｂの厚さとの和である。頂部９０Ａの厚さは、スペーサ形成用スタンパ３１０の凹部の深さで決まる。また、ベース部９０Ｂの厚さは、図１８に示したように、スタンパ３１０の面と、スタンパ３１０に密着させた石英ガラス基板３１２の面との間の距離で決まる。
なお、ベース部９０Ｂの厚さは、樹脂塗布量、加圧力、加圧時間を最適化することによって最適化できる。
また、図１８における工程において、樹脂３１２に粒径の揃ったビーズを分散させておくと、ビーズがスペーサとなり、ベース部の厚さを一定にすることが容易になる。
ベース部の厚さは、図１５に示すように、スペーサ９０の側面において、基板から上方に向かってなぞっていったとき、初めての変曲点となる位置までの高さである。
【実施例３】
【００４４】
本実施例は、実施例２において、Ｃｒ膜に設けた開口形状を、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形としたものである。スペーサ用スタンパの作製方法は、実施例２で説明した方法と同一である。
本実施例では、スペーサを形成する被成形基材として、Ｓｉウェハを用いた。Ｓｉウェハ上にスペーサ９０を形成する方法は、実施例２で説明した方法と同一である。最終的に得られるスペーサ９０の断面形状は、図１５（Ｃ）に示したものとなる。図２０に、スペーサ９０が形成されたＳｉウェハ３３０を示す。
本実施例では、スペーサ形成用スタンパのＣｒ膜３０２に設ける開口は正方形としたが、他にも、三角形、長方形、楕円、多角形や曲線を組み合わせることにより、２次元的に自在な形状のスペーサを得ることができる。
【００４５】
図２１は、正方形と正三角形の開口をＣｒ膜３００に設けた基板３００を示す。図２１（Ａ）は平面図を、図２１（Ｂ）は断面図を示している。
以上の実施例１では、スペーサとしてビーズを用いたスタンパを、実施例２および３では、凸状のスペーサを作り込んだスタンパについてそれぞれ説明した。このようなスタンパは、発光素子アレイに、レンズアレイを作製するのに用いられる。
発光素子アレイとして、ＬＥＤアレイについて前述した。次に、発光素子アレイの他の例、いわゆる「自己走査型発光素子アレイ」を説明する。
自己走査型発光素子アレイは、発光素子アレイの構成要素としてｐnｐn構造を持つ発光サイリスクを用い、発光素子の自己走査が実現できるように構成したものであり、特開平1−２３８９６２号公報、特開平２−１４５８４号公報、特開平２−９２６５０号公報、特開平２−９２６５１号公報に開示されている。また、特開平２−２６３６６８号には、転送素子アレイを転送部として、発光部である発光素子アレイと分離した構造の自己走査型発光素子アレイが開示されている。
【００４６】
図２２に、分離タイブの自己走査型発光素子アレイの等価回路図を示す。この自己走査型発光素子アレイは、転送用サイリスタＴ1，Ｔ2，Ｔ3，…、書込み用発光サイリスタＬ1，Ｌ2，Ｌ3…からなる。転送部の構成は、ダイオード接続を用いている。ＶGKは電源（通常５Ｖ）であり、電源ライン７２から各負荷抵抗ＲＬを経て各転送用サイリスクのゲート電極Ｇ1，Ｇ2，Ｇ3‥‥に接続されている。また、転送用サイリスタのゲート電極Ｇ1，Ｇ2，Ｇ3｝‥‥は、書込み用発光サイリスクのゲート電極にも接続される。転送用サイリスクＴ1のゲート電極にはスタートパルスφＳが加えられ、転送用サイリスクのアノード電極には、交互に転送用クロックパルスφ1，φ２が加えられる。これらクロックパルスは、クロックパルスライン７４，７６を経て供給される。書込み用発光サイリスタのアノード電極には、信号ライン７８を経て、書込み信号φIが加えられている。
【００４７】
図２３に、このような自己走査型発光素子アレイのチップ８０を示す。チップ両端にボンディングパッド８２が設けられ、発光用サイリスタの発光部（略Ｕ字形）８４がチップ縁部に沿って直線状に配列されている。なお、転送用サイリスタアレイは、図示を省略してある。
【００４８】
本発明は、以上のような自己走査型発光素子アレイの発光用サイリスタアレイに適用できる。複合マイクロレンズアレイを設けた発光用サイリスタアレイの一部拡大図を図２４に示す。この拡大部分は、図２３に点線で囲った部分に相当している。
【００４９】
このようなレンズ付き発光素子アレイは、光プリンタ，ファクシミリ，複写機などに用いられる光書込みヘッドの光源として利用できる。
【００５０】
図２５に、本発明の発光素子アレイを用いた光書込みヘッドの一例を示す。チップ実装基板３７０上に、発光素子を列状に配置した複数個の発光素子アレイチップ３７１が、主走査方向に実装され、この発光素子アレイチップ３７１の発光素子が発光する光の光路上には、主走査方向に長尺な正立等倍のロッドレンズアレイ３７２が、樹脂ハウジング３７３により固定されている。ロッドレンズアレイ３７２上には、感光ドラム３７４が設けられる。また、チップ実装基板３７０の下地には発光素子アレイチップ３７１の熱を放出するためのヒートシンク３７５が設けられ、ハウジング３７３とヒートシンク３７５は、チップ実装基板３７０を間に挟んで止め金具３７６により固定されている。
【００５１】
次に、このような光書込みヘッドを用いた光プリンタについて説明する。光プリンタの基本構造を図２６に示す。
【００５２】
光プリンタには、光書込みヘッド４００が設置される。円筒形の感光ドラム４０２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４０４で一様に帯電させる。そして、光書込みヘッド４００で、印字するドットイメージの光を感光体上に照射し、光の当たったところの帯電を中和し、潜像を形成する。続いて、現像器４０６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４０８でカセット４１０中から送られてきた用紙４１２上に、トナーを転写する。用紙は、定着器４１４にて熱等を加えられ定着され、スタッカ４１６に送られる。一方、転写の終了したドラムは、消去ランプ４１８で帯電が全面にわたって中和され、清掃器４２０で残ったトナーが除去される。
【００５３】
このような光書込みヘッドは、プリンタのみならずファクシミリ，複写機にも利用することができる。図２７は、ファクシミリまたは複写機の基本構造を示す。図２６と同一の構成要件には、同一の参照番号を付して示す。
【００５４】
紙送りローラ４３０で搬送される読取り原稿４２２に光源４２４から光を照射し、反射光を結像レンズ４２６を介して、イメージセンサ４２８で受光する。イメージセンサ４２８の出力に基づいて、光書込みヘッド４００の発光素子アレイ４３２が点灯し、ロッドレンズアレイ４３４を介して感光ドラム４０２に照射される。用紙４１２への印字は、光プリンタで説明したとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】従来の光プリンタに用いられるＬＥＤアレイ，屈折率分布型ロッドレンズアレイ，感光ドラムの代表的な構成例を示す図である。
【図２】従来のレンズ付きＬＥＤアレイを用いた場合の感光ドラムの光線の状態を示す図である。
【図３】発光部領域の形状を示す図である。
【図４】複合マイクロレンズの一例を示す図である。
【図５】成形型の製造工程を示す図である。
【図６】開口アレイをパターニングしたＣｒ膜付き石英ガラス基板の平面図である。
【図７】ガラスエッチング基板を示す図である。
【図８】ＵＶ硬化性樹脂を点塗布したガラスエッチング基板を示す図である。
【図９】ビーズを展開させたガラス板を示す図である。
【図１０】ビーズをガラスエッチング基板に密着させる工程を示す図である。
【図１１】ＵＶ光を照射してビーズをガラスエッチング基板に固着させる工程を示す図である。
【図１２】スペーサ付き成形型を用いてレンズ付きＬＥＤアレイを製造する工程を示す図である。
【図１３】複合マイクロレンズの他の例を示す図である。
【図１４】開口アレイをパターニングしたＣｒ膜付き石英ガラス基板の平面図である。
【図１５】凸状のスペーサの形状を示す図である。
【図１６】エッチング前のスペーサ用スタンパを示す図である。
【図１７】エッチング後のスペーサ用スタンパを示す図である。
【図１８】スペーサ用スタンパにより被成形基材に凸状スペーサを形成する方法を説明する図である。
【図１９】凸状スペーサが形成された石英ガラス基板を示す図である。
【図２０】凸状スペーサが形成されたＳｉウェハを示す図である。
【図２１】Ｃｒ膜に設けられた開口の他の例を示す図である。
【図２２】自己走査型発光素子アレイの等価回路を示す図である。
【図２３】自己走査型発光素子アレイのチップを示す図である。
【図２４】複合レンズアレイを設けた自己走査型発光素子アレイの一部拡大図である。
【図２５】光書込みヘッドの構造を示す図である。
【図２６】光プリンタの基本構造を示す図である。
【図２７】ファクシミリまたは複写機の基本構造を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
９０  スペーサ
１００，３００  石英ガラス基板
１０２，３０２  Ｃｒ膜
１１０，３１２  ＵＶ樹脂
１１２  ＬＥＤアレイウェハ
８２    ボンディングパット
２００  ガラスエッチング基板
２０４  点塗布されたＵＶ硬化性樹脂
２１２  ビーズ
２２０  シリコンゴムシート
２３０  スペーサ付き成形型
３１０  スペーサ形成用スタンパ
３２０  石英ガラス基板
３３０  Ｓｉウェハ
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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