(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
発光部をそれぞれ有し、前記各発光部が、互いに間隔をあけた２地点間に並べて配置されるように前記基板に設けられる複数の発光素子と、
前記発光素子のうち、端部に配置される発光素子の発光部を覆うように設けられ、前記端部に配置される発光素子から出射される光の予め定める仮想一平面上における照射領域を小さくする端部照射領域縮小部と、前記発光素子のうち、端部を除く中間部に配置される発光素子の発光部を覆うように設けられ、前記端部を除く中間部に配置される発光素子から出射される光の前記予め定める仮想一平面上における照射領域を小さくする中間部照射領域縮小部とを含む照射領域縮小手段であって、前記端部照射領域縮小部の前記基板に対する占有領域の面積が、前記中間部照射領域縮小部の前記基板に対する占有領域の面積よりも小さく、かつ前記端部照射領域縮小部の照射領域縮小特性が、前記中間部照射領域縮小部の照射領域縮小特性よりも高く構成される照射領域縮小手段とを含み、
前記照射領域縮小手段は、透光性を有する複数の層状部材が積層された積層体であり、前記端部照射領域縮小部と前記中間部照射領域縮小部とが一体的に形成され、前記端部照射領域縮小部において積層される層状部材の数は、前記中間部照射領域縮小部において積層される層状部材の数よりも多いことを特徴とする発光素子アレイ。
【請求項２】
前記照射領域縮小手段は、
前記端部照射領域縮小部と、前記中間部照射領域縮小部とで、屈折率の異なる材料を用いることによって、前記端部照射領域縮小部の照射領域縮小特性を、前記中間部照射領域縮小部の照射領域縮小特性よりも高めることを特徴とする請求項１記載の発光素子アレイ。
【請求項３】
前記照射領域縮小手段は、
前記端部照射領域縮小部と、前記中間部照射領域縮小部とで、前記基板からの突出高さを異ならせることによって、前記端部照射領域縮小部の照射領域縮小特性を、前記中間部照射領域縮小部の照射領域縮小特性よりも高めることを特徴とする請求項１または２記載の発光素子アレイ。
【請求項４】
前記照射領域縮小手段は、
前記端部照射領域縮小部と、前記中間部照射領域縮小部とで、出射面の形状を異ならせることによって、前記端部照射領域縮小部の照射領域縮小特性を、前記中間部照射領域縮小部の照射領域縮小特性よりも高めることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光素子アレイ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光素子アレイを複数備え、
前記発光素子アレイから出射される光を電子写真感光体に照射させるレンズアレイを含み、
前記複数の発光素子アレイは、前記発光素子の配列方向に沿って配列されることを特徴とする光プリントヘッド。
【請求項６】
請求項５記載の光プリントヘッドと、
前記光プリントヘッドからの光が照射された前記電子写真感光体に現像剤を供給する現像剤供給手段と、
前記電子写真感光体に現像剤によって形成された画像を記録シートに転写する転写手段と、
前記記録シートに転写された現像剤を定着させる定着手段とを含むことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子アレイおよび光プリントヘッドならびに画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式のプリンタ、ファクシミリおよび複写機などの画像形成装置における露光装置の一つである光プリントヘッドとして用いられる発光装置として、複数の発光素子を等間隔で配置して形成される発光素子アレイを駆動させて光源に用いるものがある。光プリントヘッドは、発光素子アレイと、発光素子アレイから出射される光を電子写真感光体に照射させるレンズアレイとを含んで構成され、帯電された電子写真感光体に光を照射して静電潜像を形成する。
【０００３】
発光素子アレイとしては、たとえば単結晶の基板にエピタキシャル成長によって形成された発光層を含む砒化ガリウム（ＧａＡｓ）などから成る化合物半導体層を発光素子として備えるものが知られている。このような発光素子アレイを備える光プリントヘッドでは、発光素子から出射される光が発散光であるので、出射される光のうち、一部の光しかロッドレンズに入射させることができない。ロッドレンズへの入射光量が少ないと、光プリントヘッドからの発光光量を必要量とすることができず、電子写真感光体に形成される静電潜像が不鮮明となる。
【０００４】
光プリントヘッドからの発光光量の増加は、発光素子に流す電流値を増大させ、発光素子からの発光光量を増大させることによって実現可能であるけれども、発光素子に流す電流値を増大させることによって、発光素子を駆動させるためのＩＣドライバおよびＩＣドライバが搭載される駆動回路基板が大型化するという問題が生じる。また発光素子に流す電流値を増大させることは、発光素子の低寿命化の問題を発生する。
【０００５】
このような問題に対して、発光素子に流す電流値を大きくすることなく、光プリントヘッドからの発光光量を増加させることができる発光素子アレイが提案されている（たとえば、特許文献１〜３参照）。特許文献１〜３に開示される発光素子アレイは、複数配列される発光素子の各発光部を覆うように、各発光部にそれぞれ設けられるレンズを備える。このような発光素子アレイによれば、発光素子から出射された光を、各発光部に設けられるレンズで集光することによって、レンズアレイへの入射光量を増加させることができる。これによって、電子写真感光体に鮮明な静電潜像を形成するために充分な光量を得ることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５９７７３号公報
【特許文献２】特開２００５−１７５４１７号公報
【特許文献３】特開２００５−２１２１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
１つの発光素子アレイには、たとえば６４個、１２８個または２５６個の発光素子が形成される。光プリントヘッドは、１つの発光素子アレイに１２８個の発光素子を備える６００ｄｐｉ（dot per inch）の仕様の発光素子アレイによって構成すると、Ａ４サイズで４０個の発光素子アレイ、Ａ３サイズで６０個の発光素子アレイが必要となる。
【０００８】
発光素子アレイは、複数の発光素子が形成される単結晶ウエハをダイシングと呼ばれる工程で切断することによって形成される。図３は、本発明を説明するための図面ではあるが、この図３を参照して説明すると、発光素子５ａ〜５ｄは、等ピッチＬ１で配置され、発光素子アレイ１の端部に配置される発光素子５ａと、切断面１８との距離Ｌ２は、Ｌ１／２よりも小さくなる。これは、切断によって生じる誤差によって、隣合う発光素子アレイ１，１７の端部に配置される発光素子５ａ，１７ａ間のピッチが、Ｌ１よりも大きくなることを防止するためである。
【０００９】
このように発光素子アレイ１の端部に配置される発光素子５ａと、切断面１８との距離Ｌ２が、Ｌ１／２よりも小さくなると、端部に配置される発光素子５ａの発光部４ａを覆うようなレンズを形成することができない場合がある。またこのような場合、端部に配置される発光素子５ａから出射され、レンズアレイに受光される光の受光光量が、端部を除く中間部に配置される発光素子５ｂ〜５ｄから出射され、レンズアレイに受光される光の受光光量に比べて、小さくなるという問題がある。特許文献１〜３には、端部の発光素子５ａからの光を集光するレンズをどのようにして形成するのか開示されていない。
【００１０】
本発明の目的は、発光素子の占有領域によって同じ大きさのレンズが形成できない場合であっても、発光素子から出射され、レンズアレイに受光される光の受光光量を均一化することができる発光素子アレイおよびそれを備える光プリントヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の発光素子アレイは、基板と、
発光部をそれぞれ有し、前記各発光部が、互いに間隔をあけた２地点間に並べて配置されるように前記基板に設けられる複数の発光素子と、
前記発光素子のうち、端部に配置される発光素子の発光部を覆うように設けられ、前記端部に配置される発光素子から出射される光の予め定める仮想一平面上における照射領域を小さくする端部照射領域縮小部と、前記発光素子のうち、端部を除く中間部に配置される発光素子の発光部を覆うように設けられ、前記端部を除く中間部に配置される発光素子から出射される光の前記予め定める仮想一平面上における照射領域を小さくする中間部照射領域縮小部とを含む照射領域縮小手段であって、前記端部照射領域縮小部の前記基板に対する占有領域の面積が、前記中間部照射領域縮小部の前記基板に対する占有領域の面積よりも小さく、かつ前記端部照射領域縮小部の照射領域縮小特性が、前記中間部照射領域縮小部の照射領域縮小特性よりも高く構成される照射領域縮小手段とを含み、
前記照射領域縮小手段は、透光性を有する複数の層状部材が積層された積層体であり、前記端部照射領域縮小部と前記中間部照射領域縮小部とが一体的に形成され、前記端部照射領域縮小部において積層される層状部材の数は、前記中間部照射領域縮小部において積層される層状部材の数よりも多いことを特徴とする。
【００１２】
また本発明の発光素子アレイは、前記照射領域縮小手段は、
前記端部照射領域縮小部と、前記中間部照射領域縮小部とで、屈折率の異なる材料を用いることによって、前記端部照射領域縮小部の照射領域縮小特性を、前記中間部照射領域縮小部の照射領域縮小特性よりも高めることを特徴とする。
【００１３】
また本発明の発光素子アレイは、前記照射領域縮小手段は、
前記端部照射領域縮小部と、前記中間部照射領域縮小部とで、前記基板からの突出高さを異ならせることによって、前記端部照射領域縮小部の照射領域縮小特性を、前記中間部照射領域縮小部の照射領域縮小特性よりも高めることを特徴とする。
【００１４】
また本発明の発光素子アレイは、前記照射領域縮小手段は、
前記端部照射領域縮小部と、前記中間部照射領域縮小部とで、出射面の形状を異ならせることによって、前記端部照射領域縮小部の照射領域縮小特性を、前記中間部照射領域縮小部の照射領域縮小特性よりも高めることを特徴とする。
【００１５】
また本発明の光プリントヘッドは、前記本発明の発光素子アレイを複数備え、
前記発光素子アレイから出射される光を電子写真感光体に照射させるレンズアレイ
を含み、
前記複数の発光素子アレイは、前記発光素子の配列方向に沿って配列されることを
特徴とする。
【００１６】
また本発明の画像形成装置は、前記本発明の光プリントヘッドと、
前記電子写真感光体に現像剤によって形成された画像を記録シートに転写する転写手段と、
前記記録シートに転写された現像剤を定着させる定着手段とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、発光素子アレイは、基板と、発光部をそれぞれ有し、前記各発光部が、互いに間隔をあけた２地点間に並べて配置されるように前記基板に設けられる発光素子と、前記発光素子の発光部を覆うように各発光部に設けられる端部照射領域縮小部および中間部照射領域縮小部を含む照射領域縮小手段とを備え、端部に配置される発光部に設けられる端部照射領域縮小部の照射領域縮小特性が、端部を除く中間部に配置される発光部に設けられる中間部照射領域縮小部と比較して高められる。照射領域縮小特性とは、照射領域縮小部に入射した光が照射領域縮小部から出射されるとき、出射された光が照射される照射面の面積を小さくすることができる特性である。照射領域縮小部の照射領域縮小特性が高くなると、照射領域縮小部に入射した光が照射領域縮小部から出射されるとき、出射された光が照射される照射面の面積を小さくすることができる。
【００１８】
発光素子アレイの端部に配置される発光素子と、発光素子アレイの基板の切断面との距離は、発光素子同士の間隔の半分の長さよりも短くなり、端部照射領域縮小部の基板に対する占有領域の面積が、中間部照射領域縮小部の基板に対する占有領域の面積よりも小さくなる。このような場合に、端部照射領域縮小部と、中間部照射領域縮小部として、同じ照射領域縮小特性を有する照射領域縮小部を用いると、端部照射領域縮小部の、中間部照射領域縮小部よりも占有領域の面積が小さい部分に入射した光の照射領域を縮小することができず、端部の発光素子から出射され、レンズアレイに受光される光の受光光量が、中間部の発光素子から出射され、レンズアレイに受光される光の受光光量に比べて小さくなる。
【００１９】
したがって端部照射領域縮小部の照射領域縮小特性が、中間部照射領域縮小部の照射領域縮小特性と比較して予め高められる照射領域縮小手段を設けることによって、端部照射領域縮小部の基板に対する占有領域の面積が、中間部照射領域縮小部の基板に対する占有領域の面積よりも小さくなる場合であっても、発光素子から出射され、レンズアレイに受光される光の受光光量を、端部の発光素子と中間部の発光素子との間で均一化することができる。
【００２０】
また本発明によれば、前記端部照射領域縮小部と、前記中間部照射領域縮小部とで、屈折率の異なる材料を用いることによって、前記端部照射領域縮小部の照射領域縮小特性が、前記中間部照射領域縮小部の照射領域縮小特性よりも高められる。端部照射領域縮小部と、中間部照射領域縮小部とに用いられる材料の屈折率を異ならせることによって、端部照射領域縮小部と空気との界面における出射光の出射位置と、中間部照射領域縮小部と空気との界面における出射位置とを異ならせることができ、端部照射領域縮小部と中間部照射領域縮小部との照射領域縮小特性を異ならせることができる。
【００２１】
たとえば端部照射領域縮小部に用いる材料として、中間部照射領域縮小部に用いられる材料の屈折率よりも高い材料を選択することによって、端部照射領域縮小部と空気との界面における出射光の出射位置を、中間部照射領域縮小部と空気との界面における出射位置よりも、発光素子からの出射光の光軸寄りにすることができ、端部照射領域縮小部での照射領域縮小特性を、中間部照射領域縮小部での照射領域縮小特性よりも高めることができ
る。これによって、発光素子からの光を受光する面を有するレンズアレイであって、受光面が一定の面積であるレンズアレイでの受光光量を、中間部の発光素子から出射される光よりも、端部の発光素子から出射される光について大きくすることができる。このようにして、基板に対する占有領域の面積が小さい端部照射領域縮小部の照射領域縮小特性を向上させることができ、レンズアレイに受光される光の受光光量を、端部の発光素子と中間部の発光素子との間で均一化することができる。
【００２２】
また本発明によれば、前記端部照射領域縮小部と、前記中間部照射領域縮小部とで、前記基板からの突出高さを異ならせることによって、前記端部照射領域縮小部の照射領域縮小特性が、前記中間部照射領域縮小部の照射領域縮小特性よりも高められる。端部照射領域縮小部と、中間部照射領域縮小部とで、基板からの突出高さを異ならせることによって、各照射領域縮小部と空気との界面と、レンズアレイとの距離を異ならせることができ、発光素子から出射される光の発散角を大きくする空気に対して、照射領域縮小部から光が出射される位置を、各発光素子と各発光素子に対応して設けられるレンズアレイとの配置される方向について、異ならせることができる。
【００２３】
たとえば端部照射領域縮小部の基板からの突出高さを、中間部照射領域縮小部の基板からの突出高さよりも大きくすることによって、端部照射領域縮小部と空気との界面の位置を、中間部照射領域縮小部と空気との界面の位置よりもレンズアレイ寄りとすることができる。これによって、基板に対する占有領域の面積が小さい端部照射領域縮小部の照射領域縮小特性を向上させることができ、レンズアレイに受光される光の受光光量を、端部の発光素子と中間部の発光素子との間で均一化することができる。
【００２４】
また本発明によれば、前記端部照射領域縮小部と、前記中間部照射領域縮小部とで、出射面の形状を異ならせることによって、前記端部照射領域縮小部の照射領域縮小特性が、前記中間部照射領域縮小部の照射領域縮小特性よりも高められる。端部照射領域縮小部と、中間部照射領域縮小部との出射面の形状を異ならせることによって、端部照射領域縮小部から空気に入射する光の入射角と、中間部照射領域縮小部から空気に入射する光の入射角との大きさを異ならせることができ、端部照射領域縮小部からの出射角と、中間部照射領域縮小部からの出射角との大きさを異ならせることができる。
【００２５】
ここで、照射領域縮小部の出射面を、レンズアレイ側に凸となる形状にすると、発光素子から出射され、照射領域縮小部を透過する光を集光することができる。たとえば、端部照射領域縮小部を、中間部照射領域縮小部よりも集光特性が高くなるように各照射領域縮小部の出射面の形状を異ならせることによって、基板に対する占有領域の面積が小さい端部照射領域縮小部の照射領域縮小特性を向上させることができ、レンズアレイに受光される光の受光光量を、端部の発光素子と中間部の発光素子との間で均一化することができる。集光特性とは、照射領域縮小部に入射する光を集光することができる特性である。集光特性を有すると、照射領域縮小部から出射される光束の拡がり角を、照射領域縮小部に入射される光束の拡がり角よりも小さくすることができ、集光特性が高くなると、照射領域縮小部から出射される光束の拡がり角を、照射領域縮小部に入射される光束の拡がり角に比べて一層小さくすることができる。
【００２６】
また本発明によれば、光プリントヘッドは、前記効果を達成する複数の発光素子アレイと、前記発光素子アレイから出射される光を電子写真感光体に照射させるレンズアレイとを含む。このような光プリントヘッドでは、発光素子から出射され、レンズアレイに受光される光の受光光量が、発光素子の配置される場所によらず均一化される発光素子アレイを備えるので、レンズアレイから電子写真感光体に照射される光の照射光量にむらが発生することを防止できる。
【００２７】
また本発明によれば、画像形成装置は、前記効果を達成する光プリントヘッドと、前記光プリントヘッドからの光が照射された電子写真感光体に現像剤を供給する現像剤供給手段と、電子写真感光体に現像剤によって形成された画像を記録シートに転写する転写手段と、記録シートに転写された現像剤を定着させる定着手段とを含んで構成される。このような画像形成装置では、電子写真感光体に照射される光の照射光量にむらが発生することが防止されるので、他の部分と比較して電子写真感光体に対する照射光の光量が小さい部分に発生する白筋、および他の部分と比較して電子写真感光体に対する照射光の光量が大きい部分に発生する黒筋などの発生を防止することができ、画像欠陥のない良好な画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、本発明の実施の第１形態である発光素子アレイ１を備える光プリントヘッド２の構成を示す部分断面図である。本実施の形態の発光素子アレイ１は、基板３と、複数の発光素子５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，…（以後、特定の発光素子を示す場合を除いて発光素子５と記載する）と、照射領域縮小手段６とを含んで構成される。
【００２９】
発光素子５は、発光部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，…（以後、特定の発光部を示す場合を除いて発光部４と記載する）をそれぞれ有し、各発光部４が、互いに間隔をあけた２地点間に並べて配置されるように基板３に設けられる。発光素子５のうち、基板３の端部に配置される発光素子５ａを、以後端部発光素子５ａと記載する。また発光素子５のうち、基板３の端部を除く中間部に配置される発光素子５ｂ，５ｃ，５ｄ，…を、以後中間部発光素子５ｂと記載する場合がある。また端部発光素子５ａの発光部４ａを、以後端部発光部４ａと記載し、中間部発光素子５ｂ，５ｃ，５ｄ，…の発光部４ｂ，４ｃ，４ｄ，…を、以後中間部発光部４ｂと記載する場合がある。
【００３０】
照射領域縮小手段６は、端部に配置される発光素子５ａの発光部４ａを覆うように
設けられ、端部に配置される発光素子５ａから出射される光の予め定める仮想一平面
上における照射領域を小さくする端部照射領域縮小部６ａと、端部を除く中間部に配
置される発光素子５ｂ，５ｃ，５ｄ，…の発光部４ｂ，４ｃ，４ｄ，…を覆うように
設けられ、端部を除く中間部に配置される発光素子５ｂ，５ｃ，５ｄ，…から出射さ
れる光の前記予め定める仮想一平面上における照射領域を小さくする中間部照射領域
縮小部６ｂ，６ｃ，６ｄ，…とを含む。予め定める仮想一平面とは、後述する基板３
の素子配列面３ａに平行な面である。本実施の形態において、予め定める仮想一平面
は、後述するレンズアレイ７の発光素子５に臨む端面である。
【００３１】
また照射領域縮小手段６は、端部照射領域縮小部６ａの基板３に対する占有領域の
面積が、中間部照射領域縮小部６ｂ，６ｃ，６ｄ…の基板３に対する占有領域の面積
よりも小さく、かつ端部照射領域縮小部６ａの照射領域縮小特性が、中間部照射領域
縮小部６ｂ，６ｃ，６ｄ…の照射領域縮小特性よりも高く構成されることを特徴とす
る。
【００３２】
以後、中間部照射領域縮小部６ｂ，６ｃ，６ｄ，…を、特定の中間部照射領域縮小部を示す場合を除いて中間部照射領域縮小部６ｂと記載する。
【００３３】
さらに本実施の形態では、照射領域縮小手段６は、光透過層６であり、端部照射領域縮小部６ａである端部光透過部６ａと、中間部照射領域縮小部６ｂである端部光透過部６ｂとで、基板３からの突出高さを異ならせることによって、端部光透過部６ａの照射領域縮小特性が、中間部光透過部６ｂの照射領域縮小特性よりも高められることを特徴とする。
【００３４】
本実施の形態の光プリントヘッド２は、図１では１つしか記載しないけれども、複数の発光素子アレイ１と、複数のレンズアレイ７とを含んで構成される。光プリントヘッド２は、たとえば、電子写真方式を用いるプリンタ、ファクシミリおよび複写機などの画像形成装置に備えられる電子写真感光体を露光する手段として用いられる。
【００３５】
図２は、露光手段として使用される光プリントヘッド２の斜視図である。光プリントヘッド２は、発光素子アレイ１に複数の発光素子５が配置される方向（以後、発光素子配列方向と記載する）に沿って、複数の発光素子アレイ１が等間隔で駆動回路基板８の一方の面８ａ上に設けられる。発光素子アレイ１は、駆動回路基板８の一方の面８ａが電子写真感光体９を臨むように設けられ、複数の発光素子アレイ１と電子写真感光体９との間には、発光素子アレイ１から出射される光を電子写真感光体９に照射させるように、レンズアレイ７が設けられる。複数の発光素子アレイ１が設けられる駆動回路基板８およびレンズアレイ７は、ハウジングに固定支持される。
【００３６】
複数の発光素子５が配列される基板３は、たとえばガリウムヒ素（ＧａＡｓ）またはシリコン（Ｓｉ）などの半導体基板である。基板３としてＳｉから成る半導体基板を用いる場合、たとえば、溶融させた半導体材料の溶融液から単結晶を引き上げるＣＺ法（チョクラルスキー法）によって単結晶Ｓｉのインゴットを形成し、これを２５０〜３５０μｍの厚み寸法にスライスした後、スライスした面を研磨することによって単結晶ウエハを得る。
【００３７】
基板３には、複数の発光素子５が、光プリントヘッド２の主走査方向に等間隔で直線状に、１列で配置される。本実施の形態の光プリントヘッド２は、解像度が６００ｄｐｉ（dot per inch）であり、発光素子配列方向における発光素子５の中心と、発光素子５に隣合う発光素子５の中心との距離であるピッチＬ１が４２．３μｍとなるように、複数の発光素子５が基板３の一方の面である素子配列面３ａに互いに間隔をあけて配置される。
【００３８】
発光素子５は、上記のように、たとえばＣＺ法によって得られ、スライス後研磨された単結晶ウエハの一方の面上に複数個が配列されて形成される。発光素子アレイ１は、複数の発光素子５が形成される単結晶ウエハをダイシングと呼ばれる工程で切断することによって形成される。
【００３９】
発光素子５は、単結晶ウエハの一方の面に、有機金属気相成長法（Metal Organic
Chemical Vapor Deposition：略称ＭＯＣＶＤ法）などの方法を用い、エピタキシャル成長によって形成されたＧａＡｓなどの化合物半導体層と、化合物半導体層にオーミック接合された電極層とを備える。また発光素子５を構成する化合物半導体層には、無機材料または有機材料から成る保護膜が形成される。本実施の形態では、発光素子５は、基板３の厚み方向からみたときの形状が矩形状に形成され、発光素子配列方向における幅Ｗが０．５７×Ｌ１以下となるように、ＧａＡｓから成る化合物半導体層を含む発光素子５が形成される。
【００４０】
このような発光素子５は、化合物半導体層が、たとえば、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とが順次積層されて形成される発光ダイオード（ＬＥＤ）または発光サイリスタである。発光素子５に対して、基板３に形成される電極パターンを介して電力が与えられると、ｎ型半導体層中に正孔が、ｐ型半導体層中に電子がそれぞれ注入される。発光素子５は、ｎ型半導体層中の正孔およびｐ型半導体層中の電子をｎ型半導体層とｐ型半導体層との間のｐｎ接合付近で再結合させ、結合によって生じるエネルギを光に変換し、たとえば８５０ｎｍの波長で発光する。
【００４１】
発光素子５は、基板３の発光素子５が配列される面である素子配列面３ａに対して垂直方向に光を出射する面発光型の発光素子であり、発光素子５から光が出射される部分である発光部４を有する。本実施の形態では、発光部４の基板３の基板配列面３ａに平行な面の面積は、発光素子５の基板３の基板配列面３ａに平行な面の面積と同じ大きさである。また発光部４の発光素子配列方向の幅は、発光素子５の幅に等しい。
【００４２】
このような発光素子５が配列される基板３は、発光素子５の駆動を制御するＩＣドライバ１０が搭載されるガラス基板などの駆動回路基板８に実装される。発光素子５は、基板３に形成される電極パターンを介してＩＣドライバ１０と電気的に接続される。電極パターンは、ＩＣドライバ１０の回路パターンとボンディングワイヤによって接続される。たとえばＡ３サイズに対応する光プリントヘッド２の駆動回路基板８には、１つの発光素子アレイに１２８個の発光素子を備える６００ｄｐｉの仕様によって構成される本実施の形態の発光素子アレイ１が、６０個配置される。
【００４３】
レンズアレイ７は、棒状または円柱形状のレンズであるロッドレンズを多数並列して配列し、各レンズによる正立等倍像を重ね合わせて全体で１つの連続像を形成する光学系である。ロッドレンズとしては、たとえば、円柱形状を有し、円柱の中心軸から外周に向かって屈折率が連続的に減少するような屈折率分布を有するセルフォックレンズ（商品名）などの屈折率分布レンズ（グリンレンズ；ＧＲＩＮ；Gradient Index）を用いることができる。レンズアレイ７としては、棒状または円柱形状のロッドレンズが用いられるアレイに限定されず、たとえば屋根形状のルーフミラーレンズなどが用いられるアレイなどであってもよい。
【００４４】
レンズアレイ７は、１つの発光素子５からの出射光が、各発光素子５に対応する１つのロッドレンズ１１または複数のロッドレンズ１１を含むロッドレンズ群（以後、ロッドレンズ群についてもロッドレンズ１１と称する）に照射されるように配置される。ロッドレンズ１１は、対応する発光素子５からの光を受光して、受光した側と反対側の面から光を出射し、発光素子５からの光を電子写真感光体９に結像させる。以後、特定の発光素子５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，…からの光を受光し、特定の発光素子５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，…から受光した光を電子写真感光体９に照射させるロッドレンズ１１を、対応するロッドレンズ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，…と称する。ロッドレンズ１１と発光素子５との距離Ｈ０は、ロッドレンズ１１の視野角（または開口角）および口径などによって決定される。
【００４５】
ロッドレンズ１１は、発光素子５から出射される光のうち、ロッドレンズ１１の視野角の半角よりも大きい角度の入射角で入射する光については利用することができないので、対応する発光素子５以外の発光素子５から出射された光が照射されても、その光は電子写真感光体９への照射に利用されない。発光素子５から出射された光のうち、対応するロッドレンズ１１に入射しない光は、フレア光となる。ロッドレンズ１１同士の隙間には不透明な材料が充填され、フレア光がロッドレンズ１１同士の隙間から漏れて電子写真感光体９に照射されることを防止している。
【００４６】
ただしこのようなフレア光は、フレア光が反射することによって、ロッドレンズ１１の視野角の半角よりも小さい角度の入射角で、対応するロッドレンズ１１と異なるロッドレンズ１１に入射するおそれがあるので、発生が抑制されることが好ましい。本実施の形態では、発光素子５から出射された光のうち、より多くの光を、発光素子５に対応するロッドレンズ１１に入射させることができるように、各発光部４から出射される光の照射領域を小さくする端部照射領域縮小部６ａおよび中間部照射領域縮小部６ｂ，６ｃ，６ｄ，…を含む光透過層６が形成される。
【００４７】
本実施の形態の光透過層６は、端部発光素子５ａの端部発光部４ａを覆うように設けられ、端部発光素子５ａから出射される光の照射領域を小さくする端部光透過部６ａと、中間部発光素子５ｂの中間部発光部４ｂを覆うように設けられ、中間部発光素子５ｂから出射される光の照射領域を小さくする中間部光透過部６ｂとを含む。端部光透過部６ａは、中間部光透過部６ｂ，６ｃ，６ｄ…と比較して、照射領域縮小特性が高く構成される。以後、端部光透過部６ａおよび中間部光透過部６ｂ，６ｃ，６ｄ，…を、あわせて照射領域縮小部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，…と記載する場合がある。
【００４８】
照射領域縮小部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，…とは、発光部４の基板３に対する占有領域に応じて分割され、占有領域内に存在する発光部４からの光の照射領域を小さくする光透過部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，…である。本実施の形態では、各発光部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，…に設けられる複数の光透過部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，…が一体的に形成され、光透過層６を構成する。
【００４９】
発光部４の占有領域は、次のように定められる。まず発光素子配列方向に垂直な仮想平面１２であって、隣合う２つの発光素子５の発光部４の発光素子配列方向における中心からの距離が等しい複数の仮想平面１２によって、基板３の素子配列面３ａを切断し、隣合う２つの仮想平面１２で区切られる複数の分割面１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，…（以後、特定の分割面を示す場合を除き分割面１３と記載する）を定める。ここで、分割面１３上に配置される発光部４の参照符号に付加されるアルファベットの添字をあわせて記載することによって、分割面１３がどの発光部４の占有領域に含まれるものであるかを示す。このような発光部４と同じ添字が付加される分割面１３を含み、隣合う２つの仮想平面１２で区切られる領域を、発光部４の占有領域と記載する。また発光部４の占有領域を、発光素子５の占有領域と記載する場合がある。また発光部４の参照符号に付加されるアルファベットの添字をあわせて記載し、光透過部６の基板３に対する占有領域と記載する場合がある。
【００５０】
本実施の形態の光透過層６は、屈折率の異なる第１光透過層１４および第２光透過層１５がこの順番で発光素子５が形成される基板３の素子配列面３ａに積層され、さらに端部に配置される端部発光部４ａに設けられる端部照射領域縮小部６ａである端部光透過部６ａでは、第３光透過層１６が形成される。本実施の形態の光透過層６は、基板３の厚み方向からみたときの形状が矩形状に形成される。また本実施の形態では、第１光透過層１４の厚みがｔ１、第２光透過層１５の厚みがｔ２、第３光透過層１６の厚みがｔ３となるように、第１〜第３光透過層１４，１５，１６が形成される。
【００５１】
本実施の形態の光透過層６は、発光素子５から離反する側の層の屈折率が、発光素子５に近接する側の層の屈折率よりも高くなるように、第１〜第３光透過層１４，１５，１６が積層される。本実施の形態では、第１光透過層１４の屈折率をｎ１、第２光透過層１５の屈折率をｎ２、第３光透過層１６の屈折率をｎ３とするとき、ｎ１＜ｎ２＜ｎ３となる。
【００５２】
光透過層６を構成する第１〜第３光透過層１４，１５，１６は、発光素子５の屈折率よりも低い屈折率であって、空気の屈折率よりも高い屈折率を有するとともに、透光性を有する材料から成る。第１〜第３光透過層１４，１５，１６に用いられる材料としては、たとえば透光性を有する樹脂などが挙げられる。
【００５３】
透光性を有する樹脂は、発光素子５から出射される光の波長領域、たとえば４００ｎｍ〜１０００ｎｍ、本実施の形態では８５０ｎｍにおいて透光性を有するものであれば、特に制限されない。透光性を有する樹脂としては、たとえば、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ；ポリテトラフルオロエチレン）、メタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、ベンゾシクロブテン樹脂（ＢＣＢ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、およびポリイミド（ＰＩ）などが挙げられる。これらの樹脂の屈折率は、常温（２４℃）において、波長７７０ｎｍの光を入射させる場合、ＰＴＦＥが１．３６であり、ＰＭＭＡが１．４９であり、ＢＣＢが１．５０であり、ＰＳが１．５９であり、ＰＣが１．５９であり、ＰＩが１．７８である。また同じ条件で測定される発光素子５の屈折率は、たとえば、発光素子５の化合物半導体層がＧａＡｓから成る場合、約３．６０〜３．７０である。また同じ条件で測定される空気の屈折率は１．００である。
【００５４】
光透過層６は、第１〜第３光透過層１４，１５，１６としてたとえば上記樹脂の中から３種類の材料を選択し、屈折率の低い材料から発光素子５の発光部４に順次積層されて形成される。光透過層６は、たとえば、次のような塗布工程および溶媒除去工程を含む光透過層形成方法によって、第１〜第３光透過層１４，１５，１６を順次積層することによって形成される。
【００５５】
塗布工程では、たとえば、各層を構成する樹脂を溶解可能な有機溶剤などの溶媒に溶解させて作製される塗布液を、スピンコート法などの方法によって塗布して塗布液層を形成する。溶媒除去工程では、たとえば、形成された塗布液層をキュア炉などで加熱することなどによって塗布液層中の溶媒を蒸発させて除去し、光透過層を形成する。ここで、第３光透過層１６は、形成すべき部分以外にマスクをすることによって必要な部分のみに形成される。第３光透過層１６を第２光透過層１５の基板３と反対側の面の全面に形成した後、不要な部分に形成された第３光透過層１６を、フォトエッチングなどによって除去してもよい。第３光透過層１６は、前記スピンコート法で用いられる塗布液を、インクジェット式の吐出手段などによって吐出するポッティングなどの方法によって形成されてもよい。
【００５６】
また第１〜第３光透過層１４，１５，１６は、酸化物または窒化物などから成る薄膜をスパッタリング、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、または真空蒸着などの成膜技術を利用して形成されてもよい。
【００５７】
本実施の形態では、第１光透過層１４および第２光透過層１５が、それぞれ膜によって重ねて形成されるとともに、前述のような矩形状からなる単純な形状であるので、発光素子５の発光部４に対する第１光透過層１４および第２光透過層１５の位置合わせが不要であり、またフォトリソグラフィーなどの微細加工が不要であり、さらに成膜のみの簡単な方法によって形成することができるので、発光素子アレイ１の製造が容易となる。また第１光透過層１４および第２光透過層１５が積層膜のような単純な形状であるので、中間部発光部４ｂ，４ｃ，４ｄ，…に設けられる照射領域縮小部６ｂ，６ｃ，６ｄ，…において、均一な光学特性を得ることができる。
【００５８】
図３は、発光素子５および発光素子アレイ１の配置を示す光プリントヘッド２の部分断面図である。発光素子アレイ１の端部に配置される端部発光素子５ａと、発光素子アレイ１に隣合うもう一つの発光素子アレイ１７の、発光素子アレイ１側の端部に配置される発光素子１７ａとの間隔が、前記ピッチＬ１と等しくなるように、複数の発光素子アレイ１，１７が駆動回路基板８の一方の面に配置される。
【００５９】
発光素子アレイ１は、前述のように、複数の発光素子５が形成される単結晶ウエハをダイシングと呼ばれる工程で切断することによって得られる基板３を含んで構成される。ここでダイシング工程では、切断によって生じる誤差によって、隣合う発光素子アレイ１，１７の端部に配置される端部発光素子５ａ，１７ａ間のピッチが、前記ピッチＬ１よりも大きくなることを防止するために、端部発光素子５ａと、切断面１８との距離Ｌ２が、Ｌ１／２よりも小さくなるように、単結晶ウエハが切断される。これによって、端部発光部４ａの基板３に対する占有領域の面積が、端部を除く中間部に配置される発光部４ｂの基板３に対する占有領域の面積よりも小さくなる。
【００６０】
ここで、本実施の形態では形成される第３光透過層１６が設けられない場合について述べる。端部発光部の基板に対する占有領域の面積が、中間部発光部の基板に対する占有領域の面積よりも小さくなると、端部発光部に設けられる端部光透過部の基板３に対する占有領域の面積が、中間部発光部に設けられる中間部光透過部の基板３に対する占有領域の面積よりも小さくなり、端部光透過部を透過して対応するロッドレンズに入射する光の光量が、中間部光透過部を透過して対応するロッドレンズに入射する光の光量よりも小さくなる。
【００６１】
端部光透過部を透過して対応するロッドレンズに入射する光の光量が、中間部光透過部を透過して対応するロッドレンズに入射する光の光量よりも小さくなると、端部光透過部に対応するロッドレンズから電子写真感光体に照射される光の光量が、中間部光透過部に対応するロッドレンズから電子写真感光体に照射される光の光量に比べて小さくなり、照射光量にむらを生じる。照射光量にむらを生じる光プリントヘッドを、画像形成装置に用いられる電子写真感光体を露光する手段として用いると、形成される画像に白筋などの画像欠陥を発生する。
【００６２】
本実施の形態では、基板３に対する占有領域の面積が他の発光部４である中間部発光部４ｂに比べて小さい端部発光部４ａに設けられる端部光透過部６ａが、第３光透過層１６を含んで構成される。端部光透過部６ａに第３光透過層１６が形成されることによって、端部光透過部６ａの基板３からの突出高さＨ１を、中間部光透過部６ｂの基板３からの突出高さＨ２よりも大きくすることができる。このように、端部光透過部６ａと中間部光透過部６ｂとで基板３からの突出高さを異ならせることによって、端部光透過部６ａの照射領域縮小特性を、中間部光透過部６ｂの照射領域縮小特性よりも高めることができる。以下図面を参照して、端部光透過部６ａの突出高さＨ１が中間部光透過部６ｂの突出高さＨ２よりも大きく形成されることによって、端部光透過部６ａの照射領域縮小特性を、中間部光透過部６ｂの照射領域縮小特性よりも高めることができる理由を説明する。
【００６３】
図４は、発光素子５から出射されてレンズアレイ７に入射される光の光路を示す図である。発光素子５から出射される光は、ＧａＡｓの屈折率が、空気の屈折率および光透過層６を構成する樹脂などの材料の屈折率よりも高いことによって、発散光となる。図４では、この発散光のうち、いくつかの成分の光の光路を矢符で示す。レンズアレイ７に入射される光の光路を示す図においては、図面が煩雑となるので、一部のハッチングの記載を省略する。
【００６４】
中間部発光素子５ｂからの光は、第１光透過層１４および第２光透過層１５を透過して空気中に出射され、レンズアレイ７に向かう。中間部発光素子５ｂから出射された光のうち、ロッドレンズ１１ｂに入射するときの入射角をロッドレンズ１１ｂの視野角の半角以下とする閾値以下の出射角で出射された光は、光路１９ａ，１９ｂ，１９ｃで示すように、第１光透過層１４および第２光透過層１５を透過し、対応するロッドレンズ１１ｂに入射する。さらに光路１９ｂに注目すると、第１光透過層１４および第２光透過層１５を設けない場合では、光路が二点鎖線の矢符２０ｂで示すように対応するロッドレンズ１１ｂに入射させることができなかった光を、第１光透過層１４および第２光透過層１５で屈折させ、第２光透過層１５から空気への出射光の出射位置を出射光軸１９ａ寄りに移動させることによって、対応するロッドレンズ１１ｂに入射させるように導くことができる。閾値よりも大きい出射角で出射された光は、光路１９ｄで示すように、第１光透過層１４および第２光透過層１５を設けても光路の曲げが不充分であり、対応するロッドレンズ１１ｂに入射させることができない。
【００６５】
端部発光素子５ａからの光は、第１光透過層１４、第２光透過層１５および第３光透過層１６を透過して空気中に出射され、レンズアレイ７に向かう。図４の矢符２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄで光路が示される端部発光素子５ａからの出射光は、矢符１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄで光路が示される中間部発光素子５ｂからの出射光と同じ出射角で出射された光である。
【００６６】
光路２１ｃに注目する。中間部発光素子５ｂから出射される同じ出射角の光については光路１９ｃに示すように、対応するロッドレンズ１１ｂに入射させることができるけれども、矢符２１ｃで光路を示す端部発光素子５ａからの出射光は、光透過層６の端部２２から、光透過層６とは光学的に異なる性質を有する空気に入射するときに、光透過層６の端部２２において散乱され、対応するロッドレンズ１１ａに入射させることができない。このように、端部光透過部６ａの形成される領域が中間部光透過部６ｂに比べて小さいことによって、端部発光素子５ａから出射された光は、中間部発光素子５ｂから出射された光に比べて、対応するロッドレンズ１１に入射される光量が減少する、という問題がある。
【００６７】
本実施の形態では、第３光透過層１６が端部光透過部６ａのみに形成されることによって、この減少した分の光量を補償し、端部発光素子５ａに対応するロッドレンズ１１ａへの入射光量を、中間部発光素子６ｂに対応するロッドレンズ１１ｂへの入射光量に近づけることができる。
【００６８】
光路２１ｂに注目する。中間部発光素子６ｂから出射される同じ出射角の光については光路１９ｂに示すように、対応するロッドレンズ１１ｂに入射させることができる。二点鎖線１９ｂは、中間部発光素子６ｂから出射される光路１９ｂを、端部発光素子５ａから出射される同じ出射角の光の光路２１ｂに重ね合わせて記載した光路である。このように、二点鎖線で示される光路は、同じ参照符号の実線で示される光路を、異なる発光素子から出射された光に重ね合わせて記載した光路であるので、以後各二点鎖線で示される光路の説明を省略する。
【００６９】
矢符２１ｂで光路を示す端部発光素子５ａからの出射光は、第１光透過層１４、第２光透過層１５および第３光透過層１６を透過して空気中に出射され、対応するロッドレンズ１１ａに入射する。端部発光素子５ａからの出射光の光路２１ｂは、中間部発光素子５ｂからの出射光が透過する第１光透過層１４および第２光透過層１５に加えて、第３光透過層１６を透過するので、中間部発光素子５ｂからの出射光の光路１９ｂよりも、出射光軸２１ａ寄りに移動する。
【００７０】
光路２１ｄに注目する。中間部発光素子５ｂから出射される同じ出射角の光については光路１９ｄに示すように、出射角が閾値よりも大きいことによって、第１光透過層１４および第２光透過層１５を設けても光路の曲げが不充分であり、対応するロッドレンズ１１ｂに入射させることができない。これに対して、矢符２１ｄで光路を示す端部発光素子５ａからの出射光は、第１光透過層１４、第２光透過層１５および第３光透過層１６を透過して空気中に出射され、端部光透過部６ａから空気への出射光の出射位置が、中間部光透過部６ｂから空気への出射光の出射位置よりも、出射光軸２１ａ寄りに移動されるので、光路２１ｄで示される光を、対応するロッドレンズ１１ａに入射させることができる。このように、第３光透過層１６を設けて、端部光透過部６ａにおける突出高さＨ１を、中間部光透過部６ｂの突出高さＨ２よりも大きくすることによって、端部発光素子５ａから出射され基板３の切断面１８と反対側で光透過層６を透過する光のうち、対応するロッドレンズ１１ａに入射させることができる光の出射角の閾値を大きくすることができる。
【００７１】
このように、端部発光部４ａに設けられる端部光透過部６ａの突出高さＨ１を、中間部発光部４ｂに設けられる中間部光透過部６ｂの突出高さＨ２よりも大きくすることによって、端部光透過部６ａの照射領域縮小特性を、中間部光透過部６ｂの照射領域縮小特性よりも高めることができる。端部光透過部６ａでは、基板３の切断面１８と反対側において出射角の閾値を大きくすることができ、対応するロッドレンズ１１ａへの入射光量を増加させることができる。これによって、基板３の切断面１８側の光透過層６の端部２２から出射されて散乱され、対応するロッドレンズ１１ａに入射させることができない分の減少する光量を補償することができる。このようにして、端部発光部４ａに対応するロッドレンズ１１ａの受光光量を増大させ、端部発光部４ａに対応するロッドレンズ１１ａと、中間部発光部４ｂに対応するロッドレンズ１１ｂとの間で、受光光量を均一化することができる。
【００７２】
ここで、光透過層６は、発光素子配列方向における端部２２が、切断面１８よりも端部発光素子５ａ寄りとなるように、形成されることが好ましい。光透過層６は、通常単結晶ウエハに複数の発光素子５を形成した後に、かつダイシング工程の前に形成される。
【００７３】
光透過層６の発光素子配列方向における端部２２が、切断面１８よりも端部発光素子５ａ寄りとならない場合、たとえば発光素子アレイ１に形成される光透過層６と、発光素子アレイ１と隣合うもう一つの発光素子アレイ１７に形成される光透過層１７ｂとが一体的に形成される場合、ダイシング工程において単結晶ウエハとともに光透過層６，１７ｂを切断することとなり、光透過層６，１７ｂの切断部分にマイクロクラックが発生する。光透過層６，１７ｂにマイクロクラックが発生すると、光透過層６，１７ｂにおける光の透過性が低下し、光量の損失を生じるので、突出高さを大きくすることによっても補償できない光量減少が生じる。
【００７４】
また発光素子アレイ１に形成される光透過層６と、発光素子アレイ１と隣合うもう一つの発光素子アレイ１７に形成される光透過層１７ｂとが別々に形成される場合であっても、光透過層６，１７ｂ同士の間隔が短いと、ダイシング工程におけるブレードなどの切断手段の振動などによって、マイクロクラックが発生するおそれがある。
【００７５】
したがって光透過層６は、光透過層６の端部２２と、基板３の切断面１８との距離Ｌ３が０．１５×（Ｌ２−Ｗ／２）以上（Ｌ２−Ｗ／２）以下となるように、形成されることが好ましい。距離Ｌ３が上記範囲となるように光透過層６が形成されることによって、ダイシング工程におけるマイクロクラックの発生を防止することができる。基板３の切断面１８との距離Ｌ３が０．１５×（Ｌ２−Ｗ／２）未満であると、ダイシング工程におけるブレードなどの切断手段の振動などによって、マイクロクラックが発生するおそれがある。基板３の切断面１８との距離Ｌ３が（Ｌ２−Ｗ／２）を超えると、発光素子５からの出射光が光透過層６の端部２２から出射されることによって減少する光量が多くなり過ぎ、端部光透過部６ａの突出高さＨ１を大きくしても、減少分の光量を補えないおそれがある。
【００７６】
このような端部光透過部６ａの基板３からの突出高さＨ１および中間部光透過部６ｂの基板３からの突出高さＨ２は、次のようにして決定される。まず中間部光透過部６ｂの基板３に対する突出高さＨ２を決定する。このような中間部光透過部６ｂの突出高さＨ２に対する端部光透過部６ａの好ましい突出高さＨ１は、第１〜第３光透過層１４，１５，１６を構成する材料の屈折率などに応じて決定される。したがって突出高さＨ２の中間部光透過部６ｂを構成する第１光透過層１４および第２光透過層１５を形成した後、たとえば実際にロッドレンズ１１で受光される光の光量を測定することなどによって、端部発光素子５ａに対応するロッドレンズ１１ａと、中間部発光素子５ｂに対応するロッドレンズ１１ｂとで、受光光量が均一化するように、第３光透過層１６の厚みを決定する。以上のようにして、第１〜第３光透過層１４，１５，１６の厚みｔ１、ｔ２、ｔ３によって定められる端部光透過部６ａの基板３に対する突出高さＨ１が決定される。
【００７７】
中間部光透過部６ｂの基板３に対する突出高さＨ２は、たとえば、第１光透過層１４および第２光透過層１５がスピンコート法によって形成される場合、塗布液の粘度およびスピンコータの回転数（回転速度）などによって決定される。スピンコート法によって決定される第１光透過層１４の厚みｔ１および第２光透過層１５の厚みｔ２がたとえば、２．５μｍ以上７．５μｍ以下である場合、突出高さＨ２は、５μｍ以上１５μｍ以下となる。
【００７８】
中間部光透過部６ｂの基板３に対する突出高さＨ２が５μｍ以上１５μｍ以下である場合、端部光透過部６ａの基板３に対する突出高さＨ１は、中間部光透過部６ｂの基板３に対する突出高さＨ２よりも大きくなるように、第３光透過層１６が形成される。端部光透過部６ａの基板３に対する突出高さＨ１は、１５μｍ以上２１５μｍ以下であることが好ましい。ただし、中間部光透過部６ｂの突出高さＨ２が１５μｍである場合、端部光透過部６ａの突出高さＨ２は、１５μｍより大きく設定される。端部光透過部６ａの突出高さＨ１が上記範囲である場合、第３光透過層１６の厚みｔ３は、１０μｍ以上２００μｍ以下である。
【００７９】
上記のような場合において、第３光透過層１６の厚みｔ３が１０μｍ未満であると、端部光透過部６ａから空気への出射光の出射位置を、中間部光透過部６ｂから空気への出射光の出射位置に対して光軸寄りに移動させることができるけれども、その移動量が小さく、端部発光素子５ａからロッドレンズ１１ａに入射する光の光量と、中間部発光素子５ｂからロッドレンズ１１ｂ入射する光の光量とを均一化することができるほど、照射領域縮小特性を高めることができないおそれがある。また上記のような場合において、第３光透過層１６の厚みｔ３が２００μｍを超えると、第３光透過層１６を透過することによって光の損失が発生するおそれがある。したがって上記のような場合において、端部発光素子５ａからロッドレンズ１１ａに入射する光の光量と、中間部発光素子５ｂからロッドレンズ１１ｂ入射する光の光量とを均一化するためには、第３光透過層１６の厚みｔ３が１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
【００８０】
このような第３光透過層１６は、前述のようにスピンコート法によっても形成することができる。第３光透過層１６をスピンコート法によって形成する場合、用いる塗布液の粘度を、第１光透過層１４および第２光透過層１５を形成するときに用いる塗布液の粘度よりも高めることが好ましい。また第３光透過層１６を形成するときのスピンコータの回転数を、第１光透過層１４および第２光透過層１５を形成するときのスピンコータの回転数よりも小さくすることが好ましい。
【００８１】
このような第３光透過層１６は、光透過層６の端部２２と反対側の端部２３が、端部発光部４ａの占有領域の中央寄りに形成されることが好ましい。第３光透過層１６の光透過層６の端部２２と反対側の端部２３が、端部発光部４ａの占有領域の中央寄りに形成されると、端部発光素子５ａに隣合う中間部発光素子５ｂからの出射光が、第３光透過層１６を透過して端部発光素子５ａに対応するロッドレンズ１１ａに入射することを防止でき、また中間部発光素子５ｂからの出射光が、第３光透過層１６の端部２３で反射されて散乱光となることを防止できる。
【００８２】
端部発光部４ａと中間部発光部４ｂとからの発光素子配列方向における距離が等しい仮想平面１２と、第３光透過層１６の端部２３との距離Ｌ４は、０．１５×（Ｌ１−Ｗ）／２以上（Ｌ１−Ｗ）／２以下であることが好ましい。上記範囲となるように第３光透過層１６が端部発光部４ａの占有領域よりも内側に形成されると、中間部発光素子５ｂからの出射光が、第３光透過層１６を透過または第３光透過層１６の端部２３で反射されることを防止できる。距離Ｌ４が０．１５×（Ｌ１−Ｗ）／２未満であると、中間部発光素子５ｂからの出射光が、第３光透過層１６を透過または第３光透過層１６の端部２３で反射するおそれがある。距離Ｌ４が（Ｌ１−Ｗ）／２を超えると、第３光透過層１６の形成される領域が小さくなり、照射領域縮小特性が低下するおそれがある。
【００８３】
以上のような光透過層６としては、上記のような構成に限定されることなく、種々の変更が可能である。たとえば、本実施の形態では、第１光透過層１４の屈折率をｎ１、第２光透過層１５の屈折率をｎ２、第３光透過層１６の屈折率をｎ３とするとき、ｎ１＜ｎ２＜ｎ３となるような、光透過層６が屈折率の異なる第１〜第３光透過層１４，１５，１６から構成されるものであるけれども、第１光透過層１４の屈折率ｎ１、第２光透過層１５の屈折率ｎ２、第３光透過層１６の屈折率ｎ３の大小関係を適宜変更してもよい。また端部光透過部６ａの突出高さＨ１と、中間部光透過部６ｂの突出高さＨ２とが異なっていれば、第１〜第３光透過層として同じ材料を用いて１層で光透過層６を構成するなど、光透過層を形成する層の数を適宜減少または増加させてもよい。
【００８４】
以上のような光透過層６を備える発光素子アレイ１は、端部光透過部６ａと、中間部光透過部６ｂとで、基板３からの突出高さを異ならせることによって、端部光透過部６ａの照射領域縮小特性が、中間部光透過部６ｂの照射領域縮小特性よりも高められる。本実施の形態では、端部光透過部６ａの基板３からの突出高さＨ１を、中間部光透過部６ｂの基板３からの突出高さＨ２よりも大きくすることによって、基板厚み方向における端部光透過部６ａと空気との界面の位置を、中間部光透過部６ｂと空気との界面の位置よりもレンズアレイ７寄りとすることができる。これによって、基板３に対する占有領域の面積が小さい端部光透過部６ａの照射領域縮小特性を向上させることができ、レンズアレイ７に受光される光の受光光量を、端部発光素子５ａと中間部発光素子５ｂとの間で均一化することができる。
【００８５】
また本実施の形態の光プリントヘッド２は、上記のような光透過層６が形成される複数の発光素子アレイ１と、発光素子アレイ１から出射される光を電子写真感光体９に照射させるレンズアレイ７とを含む。このような光プリントヘッド２では、発光素子５から出射され、レンズアレイ７に受光される光の受光光量が、発光素子５の配置される場所によらず均一化される発光素子アレイ１を備えるので、レンズアレイ７から電子写真感光体９に照射される光の照射光量にむらが発生することを防止できる。さらに電子写真感光体９に照射される光の照射光量むらの発生を防止することによって、他の部分と比較して照射光の光量が小さい部分に発生する白筋および他の部分と比較して照射光の光量が大きい部分に発生する黒筋などの発生を防止することができ、画像欠陥のない良好な画像を形成することができる。
【００８６】
このような発光素子アレイ１および光プリントヘッド２は、上記の構成に限定されることなく、種々の変更が可能である。たとえば、本実施の形態の光プリントへッド２は、解像度が６００ｄｐｉであり、発光素子５が等ピッチＬ１＝４２．３μｍで配置されるけれども、これに限定されることなく、たとえば解像度が１２００ｄｐｉであり、発光素子５が等ピッチＬ１＝２１．１μｍで配置される発光素子アレイ１および光プリントヘッド２などであってもよい。
【００８７】
端部発光素子５ａの基板３に対する占有領域の面積が小さいことによる光量低下の問題は、高解像度化とともに強まる傾向にある。したがって、ピッチＬ１が２１．１μｍと狭い発光素子アレイ１では、たとえばピッチＬ１が４２．３μｍの発光素子アレイ１よりも、端部発光部４ａへの光透過層の形成が困難であり、端部光透過部６ａの占有領域の面積が小さくなるおそれがある。このような場合、端部発光部４ａから出射されレンズアレイ７に入射する光の光量は、中間部発光部４ｂから出射されレンズアレイ７に入射する光の光量に比べて一層小さくなりやすくなる。したがって、本実施の形態のように、端部光透過部６ａの突出高さＨ１を中間部光透過部６ｂの突出高さＨ２よりも大きくすることによって、レンズアレイ７に受光される光の受光光量を、端部発光素子５ａと中間部発光素子５ｂとの間で均一化する構成は、高解像度化された発光素子アレイ１に用いられることが好ましい。
【００８８】
図５は、本発明の実施の第２形態である発光素子アレイ３１を備える光プリントヘッド３２の構成を示す部分断面図である。本実施の形態の光プリントヘッド３２は、前述の第１実施形態の光プリントヘッド２に類似し、同一の構成である部分については同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００８９】
本実施の形態の発光素子アレイ３１は、基板３と、発光部４を有する発光素子５と、各発光素子５の発光部４を覆って設けられる光透過層３３とを含んで構成される。本実施の形態の光プリントヘッド３２は、複数の発光素子アレイ３１と、レンズアレイ７とを含んで構成される。
【００９０】
本実施の形態の発光素子アレイ３１は、光透過層３３の端部光透過部３３ａと、中間部光透過部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，…（以後、特定の中間部光透過部を示す場合を除き中間部光透過部３３ｂと記載する）とで、出射面の形状を異ならせることによって、端部光透過部３３ａの照射領域縮小特性を、中間部光透過部３３ｂの照射領域縮小特性よりも高めることを特徴とする。
【００９１】
本実施の形態では、中間部光透過部３３ｂの出射面形状は、平面形状であり、端部光透過部３３ａの出射面形状は、レンズアレイ７側に凸となる曲面形状である。本実施の形態の光透過層３３は、前述の実施の第１形態の光透過層６と同様に、透光性を有する樹脂などの材料から成る２つの光透過層１４，３４から構成される。
【００９２】
第２光透過層３４には、端部発光素子５ａの基板３に対する占有領域内において、凸部３５が形成される。凸部３５は、半球状、または非球面レンズなどで知られるような曲面形状に形成される。これによって、端部光透過部３３ａの出射面が曲面形状に形成される。本実施の形態では、基板３の素子配列面３ａに平行な面内における凸部３５の中心と、発光部４ａの中心とをずらして、凸部３５の基板３側の面が半径ｒの円である凸部３５が形成される。
【００９３】
第２光透過層３４の凸部３５を形成する方法としては、たとえば、出射面形状が平面である第２光透過層を形成した後、凸部３５を形成すべき部分に金属層などのマスクを形成し、そのマスクが形成された第２光透過層の出射面をリアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）またはケミカル・ドライ・エッチング（ＣＤＥ）などによってエッチングする方法が挙げられる。このようなエッチング方法を用いると、マスクの端部が徐々に内側に後退していくので、曲面形状を有する凸部３５を容易に形成することができる。マスクを形成する金属層の材料としては、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）またはクロム（Ｃｒ）などを用いることが好ましい。マスクを形成する材料としては、第２光透過層３４を構成する材料よりもエッチングレートが低いものであれば、金属材料でなくてもよい。
【００９４】
また第２光透過層３４の凸部３５を形成する他の方法としては、たとえば、出射面形状が平面である第２光透過層３４を形成した後、凸部３５を形成すべき部分に、インクジェット法などによって透光性を有する樹脂を溶解可能な有機溶剤などの溶媒に溶解させて作製される樹脂溶液を吐出し、樹脂溶液の表面張力によって凸形状の樹脂溶液部を形成した後、溶媒を除去し、硬化させる方法などが挙げられる。
【００９５】
図６は発光素子５から出射されてレンズアレイ７に入射される光の光路を示す図であり、図７は発光素子５から出射された光が光透過層３３から空気に入射するときの入射角を示す図である。中間部発光素子５ｂから出射される光の光路１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄは、図４に示すものと同じであるので、説明を省略する。
【００９６】
端部発光素子５ａからの光の一部は、光路３６ａ，３６ｂ，３６ｄに示すように、第１光透過層１４および第２光透過層１５を透過して空気中に出射され、対応するロッドレンズ１１ａに入射する。また矢符３６ｃで光路を示す端部発光素子５ａからの出射光は、光透過層３３の端部３７において散乱し、対応するロッドレンズ１１ａに入射することができない。
【００９７】
光路３６ｂに注目する。矢符３６ｂで光路を示す端部発光素子５ａからの出射光は、第１光透過層１４および第２光透過層１５を透過して空気中に出射され、対応するロッドレンズ１１ａに入射する。端部光透過部３３ａの出射面形状がレンズアレイ７側に凸部３５を有する曲面形状であると、光の入射位置における曲面の法線３８が基板３の素子配列面３ａに垂直な方向に対して傾斜することによって、入射角θで第２光透過層３４から空気に入射する光がロッドレンズ１１ａの中心側に屈折する。このように、端部光透過部３３ａの出射面を曲面形状とすることによって、端部光透過部３３ａは、入射光を集光することができる。
【００９８】
同様にして、中間部発光素子５ｂから出射されるとき、対応するロッドレンズ１１ｂに入射させることができない光路１９ｄで示す出射光と同じ出射角で出射される光を、端部光透過部３３ａでは、第２光透過層１５と空気との界面において対応するロッドレンズ１１ａの中心側に屈折させ、対応するロッドレンズ１１ａに入射させることができる。
【００９９】
以上のように、端部光透過部３３ａの集光特性を、中間部光透過部３３ｂの集光特性よりも高くするように光透過層３３の出射面の形状を各発光素子５の占有領域の面積に応じて異ならせることによって、基板３に対する占有領域の面積が小さい端部光透過部３３ａの照射領域縮小特性を向上させることができ、レンズアレイ７に受光される光の受光光量を、端部発光素子５ａと中間部発光素子５ｂとの間で均一化することができる。
【０１００】
このような端部光透過部３３ａの出射面形状は、中間部光透過部３３ｂの出射面形状が平面形状であるとき、次のようにして決定される。端部光透過部３３ａの凸部３５の頂点付近における曲率半径をＲ、凸部３５の突出高さをｈとするとき、突出高さｈに対する曲率半径Ｒの比率（Ｒ／ｈ）を適宜設定することによって、端部光透過部３３ａの出射面形状を設定する。たとえば、突出高さｈが５μｍ以上１００μｍ以下である場合、突出高さｈに対する曲率半径Ｒの比率（Ｒ／ｈ）を、０．７より大きく５．０未満とする。
【０１０１】
突出高さｈに対する曲率半径Ｒの比率が上記範囲となるように端部光透過部３３ａの凸部３５が形成されると、端部光透過部３３ａにおける集光特性を向上させ、端部発光素子５ａからロッドレンズ１１ａに入射する光の光量と、中間部発光素子５ｂからロッドレンズ１１ｂ入射する光の光量とを均一化することができる。突出高さｈに対する曲率半径Ｒの比率が０．７以下であると、凸部３５の半径ｒが小さくなり、端部光透過部３３ａ全体としての光照射領域縮小特性を向上させることができないおそれがある。突出高さｈに対する曲率半径Ｒの比率が５．０以上であると、端部発光素子５ａからロッドレンズ１１ａに入射する光の光量と、中間部発光素子５ｂからロッドレンズ１１ｂ入射する光の光量とを均一化することができるほどの集光特性の向上を図ることができないおそれがある。
【０１０２】
本実施の形態では、中間部光透過部３３ｂの出射面形状は、平面形状であり、端部光透過部３３ａの形状は、レンズアレイ７側に凸部３５を有する曲面形状であるけれども、これに限定されることなく種々の変更が可能である。たとえば、中間部光透過部の出射面形状についても曲面形状とし、端部光透過部の曲面形状の曲率を、中間部光透過部の曲面形状の曲率よりも大きくする。このような光透過層によっても、端部光透過部の集光特性が、中間部光透過部の集光特性よりも高くなるので、基板に対する占有領域の面積が小さい端部光透過部の照射領域縮小特性を向上させることができ、光の受光光量を、端部発光素子と中間部発光素子との間で均一化することができる。
【０１０３】
また本実施の形態では、基板３の素子配列面３ａに平行な面内における凸部３５の中心と、発光部４ａの中心とをずらして、凸部３５が形成される。凸部３５は、基板３の素子配列面３ａに平行な面内における凸部３５の中心と、発光部４ａの中心とを一致させて形成されてもよいけれども、凸部３５の中心と発光部４ａの中心とを一致させることによって、凸部３５の中心と発光部４ａの中心とを一致させない場合に比べて凸部３５の大きさが小さくなるおそれがある。凸部３５の大きさが小さくなると、集光特性が低下するので、基板３の素子配列面３ａに平行な面内における凸部３５の中心と、発光部４ａの中心とをずらすことによって、凸部３５を、発光部４ａの基板３に対する占有領域の範囲内でなるべく大きく形成することが好ましい。
【０１０４】
また本実施の形態においても、光透過層３３を構成する層の数を適宜減少または増加させることができる。
【０１０５】
図８は、本発明の実施の第３形態である発光素子アレイ４１を備える光プリントヘッド４２の構成を示す部分断面図である。本実施の形態の光プリントヘッド４２は、前述の第２実施形態の光プリントヘッド３２に類似し、同一の構成である部分については同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【０１０６】
本実施の形態の発光素子アレイ４１は、基板３と、発光部４を有する発光素子５と、各発光素子５の発光部４を覆って設けられる第１光透過層１４およびレンズ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，…（以後、特定のレンズを示す場合を除きレンズ４３と記載する）とを含んで構成される。本実施の形態の光プリントヘッド４２は、複数の発光素子アレイ４１と、レンズアレイ７とを含んで構成される。
【０１０７】
本実施の形態の発光素子アレイ４１は、第２光透過層の代わりに、照射領域縮小部であるレンズ４３が形成される。端部発光部４ａに形成されるレンズ４３ａを端部レンズ４３ａと呼び、中間部発光部４ｂ，４ｃ，４ｄ，…に形成されるレンズ４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，…を、中間部レンズ４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，…と呼び、さらにこれらの中間部レンズのうち、特定の中間部レンズを示す場合を除いて中間部レンズ４３ｂと記載する。レンズ４３は、第１光透過層１４の発光素子５と反対側に形成され、レンズ４３の第１光透過層１４側の面が平面形状であり、レンズアレイ７側の面が外方に凸となる曲面形状である。
【０１０８】
中間部レンズ４３ｂは、レンズアレイ７側の面が、半径Ｒｂ１、高さＲｂ２の半球状に形成される。したがって、本実施の形態における中間部レンズ４３ｂの頂点付近における曲率半径Ｒｂは、半径Ｒｂ１に等しい。端部レンズ４３ａは、高さがＲａ２であり、かつ端部発光素子５ａの占有領域の面積が中間部発光素子５ｂの占有領域の面積よりも小さいので、発光素子配列方向における端部レンズ４３ａの長さが、Ｒｂ１の２倍よりも小さいＲａ１の２倍となる。また端部レンズ４３ａの頂点付近における曲率半径は、Ｒａである。
【０１０９】
本実施の形態では、端部レンズ４３ａと中間部レンズ４３ｂとは、基板３の厚み方向における高さである突出高さが等しい。したがって端部レンズ４３ａおよび中間レンズ４３ｂは、高さがＲａ２（＝Ｒｂ２）である。ここで、レンズの高さをレンズの幅の半分の長さで除した値を偏平率とするとき、端部レンズ４３ａの偏平率（Ｒａ２／Ｒａ１）は１よりも大きくなる。また中間部レンズ４３ｂの偏平率（Ｒｂ２／Ｒｂ１）は１となる。
【０１１０】
このようなレンズ４３は、前述の実施形態の光透過層と同様に、たとえば塗布工程および溶媒除去工程を含む光透過層形成方法によってレンズアレイ７側の面が平面である光透過層を形成し、不要な部分をエッチングなどによって除去することによって形成される。またレンズ４３は、インクジェット法などによって形成されてもよい。インクジェット法によってレンズ４３を形成する場合、たとえば、吐出する樹脂溶液の溶媒として異なる溶媒を用い、樹脂溶液の表面張力を異ならせることによって、端部レンズ４３ａと中間部レンズ４３ｂとの形状を異ならせることができる。
【０１１１】
図９は、発光素子５から出射されてレンズアレイ７に入射される光の光路を示す図である。中間部発光素子５ｂから出射される光の光路４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄは、第２光透過層１５を透過する代わりに中間部レンズ４３ｂを透過すること以外は、図４に示す光路１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄと同じであるので、説明を省略する。
【０１１２】
ここで、中間部発光部４ｂよりも占有領域の面積が小さい端部発光部４ａに、中間部発光部４ｂに設けられる中間部レンズ４３ｂと同じ形状である半球状レンズ４５を設けたときの出射光の光路を、二点鎖線４５ｂ，４５ｄで示す。中間部レンズ４３ｂは、底面の半径がＲａ、突出高さがＲａである。また本実施の形態の端部レンズ４３ａを設けたときの出射光の光路を４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄで示す。
【０１１３】
端部発光素子５ａからの光の一部は、光路４６ａ，４６ｂ，４６ｄに示すように、第１光透過層１４および端部レンズ４３ａを透過して空気中に出射され、対応するロッドレンズ１１ａに入射する。また矢符４６ｃで光路を示す端部発光素子５ａからの出射光は、第１光透過層１４の端部４７において散乱され、対応するロッドレンズ１１ａに入射させることができない。
【０１１４】
光路４６ｂおよび４６ｄに注目する。偏平率が１である半球状レンズ４５に入射する光の光路と、偏平率が１よりも大きい端部レンズ４３ａに入射する光の光路とを比較すると、半球状レンズ４５と端部レンズ４３ａとで、レンズから空気に入射するときの光の入射角が異なることによって、半球状レンズ４５の集光特性よりも、偏平率が１よりも大きくなる端部レンズ４３ａの集光特性のほうが向上される。
【０１１５】
図１０は、発光素子５から出射された光がレンズ４３から空気に入射するときの入射角を示す図である。光路４６ｂに注目する。矢符４６ｂで光路を示す端部発光素子５ａからの出射光は、第１光透過層１４および端部レンズ４３ａを透過して空気中に出射され、対応するロッドレンズ１１ａに入射する。端部レンズ４３ａの出射面形状がレンズアレイ７側に凸の曲面形状であり、偏平率が１より大きいので、光の出射位置における曲面の法線４８が、半球状の中間部レンズ４３ｂの出射面形状の出射位置の法線４９よりも、基板３の素子配列面３ａに対する傾斜角度が大きくなる。
【０１１６】
これによって、端部レンズ４３ａから空気に入射する光の入射角θａが、中間部レンズ４３ｂから空気に入射する光の入射角θｂよりも大きくなるので、端部レンズ４３ａの集光特性が中間部レンズ４３ｂの集光特性よりも高くなる。
【０１１７】
以上のようにして、端部レンズ４３ａを、中間部レンズ４３ｂよりも集光特性が高くなるようにレンズ４３の出射面の形状を異ならせることによって、基板３に対する占有領域の面積が小さい端部レンズ４３ａの照射領域縮小特性を向上させることができ、レンズアレイ７に受光される光の受光光量を、端部発光素子５ａと中間部発光素子５ｂとの間で均一化することができる。
【０１１８】
このようなレンズの形状および大きさは、次のようにして決定される。前述のように、端部レンズ４３ａの頂点付近における曲率半径をＲａ、突出高さをＲａ２、中間部レンズ４３ｂの頂点付近における曲率半径をＲｂ、突出高さをＲｂ２とするとき、下記式（１）が成立する。
ｋ・Ｒａ／Ｒａ２＝Ｒｂ／Ｒｂ２                                  …（１）
【０１１９】
ただし、ｋは１より大きく５以下の数である。上記式を満足するように、端部レンズ４３ａおよび中間部レンズ４３ｂを形成することによって、端部発光素子５ａからロッドレンズ１１ａに入射する光の光量と、中間部発光素子５ｂからロッドレンズ１１ｂ入射する光の光量とを均一化することができる。式（１）におけるｋが１以下であると、端部発光素子５ａからロッドレンズ１１ａに入射する光の光量と、中間部発光素子５ｂからロッドレンズ１１ｂ入射する光の光量とを均一化することができるほど、端部レンズ４３ａの集光特性を中間部レンズ４３ｂの集光特性に比べて向上させることができないおそれがある。式（１）におけるｋが５を超えると、端部レンズ４３ａの半径Ｒａ１が小さくなり、端部レンズ４３ａ全体としての光照射領域縮小特性を向上させることができないおそれがある。
【０１２０】
本実施の形態の発光素子アレイ４１および光プリントヘッド４２は、上記の構成に限定されることなく、種々の変更が可能である。たとえば、本実施の形態では、発光素子５と、レンズ４３との間に、１層の光透過層１３が形成されるけれども、これに限定されない。たとえば、光透過層１３を、複数の層によって構成してもよく、またレンズ４３を発光素子５に対して直接形成し、光透過層１３を設けない構成としてもよい。
【０１２１】
光透過層１３を形成することは、光透過層１３の材料を適宜選択することによって、レンズ４３を形成するための樹脂溶液と、光透過層１３との濡れ性を向上させることができ、レンズ４３と光透過層１３との接着強度を大きくすることができる点において好ましい。
【０１２２】
図１１は、本発明の実施の第４形態である発光素子アレイ５１を備える光プリントヘッド５２の構成を示す部分断面図である。図１１では、発光素子５から出射されて屈折率の異なるレンズ５３，４３ｂを透過する光の光路を示す。本実施の形態の光プリントヘッド５２は、前述の第３実施形態の光プリントヘッド４２に類似し、同一の構成である部分については同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【０１２３】
本実施の形態の発光素子アレイ５１は、基板３と、発光部４を有する発光素子５と、各発光素子５の発光部４を覆って設けられる第１光透過層１４、端部レンズ５３および中間部レンズ４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，…とを含んで構成される。本実施の形態の光プリントヘッド５２は、複数の発光素子アレイ５１と、レンズアレイ７とを含んで構成される。
【０１２４】
本実施の形態では、端部レンズ５３と中間部レンズ４３ｂとで、屈折率の異なる材料を用いることによって、端部レンズ５３の照射領域縮小特性を、中間部レンズ４３ｂの照射領域縮小特性よりも高めることを特徴とする。
【０１２５】
本実施の形態の端部レンズ５３は、前述の実施の第３形態の端部レンズ４３ａと同じ形状および大きさで形成され、端部レンズ５３を構成する材料の屈折率が、中間部レンズ４３ｂを構成する材料の屈折率よりも高くなるように形成される。
【０１２６】
このような端部レンズ５３を透過する端部発光素子５ａからの出射光は、端部レンズが中間部レンズ４３ｂを構成する材料の屈折率と同じ屈折率の材料によって形成されたときの出射光の光路４６ｂ，４６ｄよりもさらに、矢符５４ｂ，５４ｄで示すように光路を対応するロッドレンズ１１ａの中心寄りに集光することができる。
【０１２７】
以上のように、本実施の形態によれば、端部レンズ５３に用いる材料として、中間部レンズ４３ｂに用いられる材料の屈折率よりも高い屈折率を有する材料を選択することによって、端部レンズ５３の集光特性をさらに向上させ、発光素子５からの光を一定の面積を有する受光面内で受光する対応するロッドレンズ１１での受光光量を、中間部発光素子５ｂから出射される光よりも、端部発光素子５ａから出射される光について大きくすることができる。その結果、レンズアレイ７で受光される光の受光光量を、端部発光素子５ａと中間部発光素子５ｂとの間で均一化することができる。このようなレンズの形状および大きさは、前述の第３実施形態と同様にして決定される。
【０１２８】
図１２は、本発明の実施の一形態の画像形成装置８７の基本的構成を示す側面図である。画像形成装置８７は、電子写真方式の画像形成装置であり、前述した発光素子アレイである発光装置６０を備え、この発光装置６０を、電子写真感光体である感光体ドラム９０への露光装置に使用している。本実施の形態では、発光装置６０は、前述の図１に示す発光素子アレイ１と、図２に示す駆動手段であるＩＣドライバ１０とを含んで構成される。また集光手段８８として前述の図１に示すレンズアレイ７が用いられる。発光装置６０および集光手段８８は、前述の図１に示す光プリントヘッド２を構成する。
【０１２９】
画像形成装置８７は、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の４色のカラー画像を形成するタンデム方式を採用した装置であり、大略的に、４つの発光装置６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋ、集光手段８８Ｙ，８８Ｍ，８８Ｃ，８８Ｋ、前記各色に対応する４つの発光装置６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋが実装された回路基板および集光手段８８を保持する第１ホルダ８９Ｙ，８９Ｍ，８９Ｃ，８９Ｋ、４つの感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋ、４つの現像剤供給手段９１Ｙ，９１Ｍ，９１Ｃ，９１Ｋ、転写手段である転写ベルト９２、４つのクリーナ９３Ｙ，９３Ｍ，９３Ｃ，９３Ｋ、４つの帯電器９４Ｙ，９４Ｍ，９４Ｃ，９４Ｋ、定着手段９５および制御手段９６を含んで構成される。
【０１３０】
各発光装置６０は、ＩＣドライバ１０に各色のカラー画像情報が与えられて動作する。たとえば、４つの発光装置６０の配列方向Ｘの長さは、たとえば２００ｍｍ〜４００ｍｍに選ばれる。
【０１３１】
各発光装置６０の発光素子Ｔからの光は、集光手段８８を介して各感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋに集光して照射される。集光手段８８は、たとえば発光素子の光軸上にそれぞれ配置される複数のレンズを含み、これらのレンズを一体的に形成して構成される。
【０１３２】
発光装置６０が実装される駆動回路基板および集光手段８８は、第１ホルダ８９によって保持される。ホルダ８９によって、発光素子Ｔの光照射方向と、集光手段８８のレンズの光軸方向とがほぼ一致するようにして位置合わせされる。
【０１３３】
各感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋは、たとえば円筒状の基体表面に感光体層を被着して成り、その外周面には各発光装置６０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋからの光を受けて静電潜像が形成される静電潜像形成位置が設定される。
【０１３４】
各感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋの周辺部には、各静電潜像形成位置を基準として回転方向下流側に向かって順番に、露光された感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋに現像剤を供給する現像剤供給手段９１Ｙ，９１Ｍ，９１Ｃ，９１Ｋ、転写ベルト９２、クリーナ９３Ｙ，９３Ｍ，９３Ｃ，９３Ｋ、および帯電器９４Ｙ，９４Ｍ，９４Ｃ，９４Ｋがそれぞれ配置される。感光体ドラム９０に現像剤によって形成された画像を記録シートに転写する転写ベルト９２は、４つの感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋに対して共通に設けられる。
【０１３５】
前記感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋは、第２ホルダによって保持され、この第２ホルダと第１ホルダ８９とは、相対的に固定される。各感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋの回転軸方向と、各発光装置６０の前記配列方向Ｘとがほぼ一致するようにして位置合わせされる。
【０１３６】
転写ベルト９２によって、記録シートを搬送し、現像剤によって画像が形成された記録シートは、定着手段９５に搬送される。定着手段９５は、記録シートに転写された現像剤を定着させる。感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋは、回転駆動手段によって回転される。
【０１３７】
制御手段９６は、前述した第１および第２駆動用ＩＣ６１，６２ならびに選択駆動用ＩＣ６３に画像情報を与えるとともに、感光体ドラム９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋを回転駆動する回転駆動手段、現像剤供給手段９１Ｙ，９１Ｍ，９１Ｃ，９１Ｋ、転写手段９２、帯電手段９４Ｙ，９４Ｍ，９４Ｃ，９４Ｋおよび定着手段９５の各部を制御する。
【０１３８】
このような構成の画像形成装置８７では、前述した発光素子アレイを備える光プリントヘッドを露光装置として用いるので、電子写真感光体に照射される光の照射光量にむらが発生することが防止される。これによって、他の部分と比較して電子写真感光体に対する照射光の光量が小さい部分に発生する白筋、および他の部分と比較して電子写真感光体に対する照射光の光量が大きい部分に発生する黒筋などの画像欠陥のない良好な画像を安定に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明の実施の第１形態である発光素子アレイ１を備える光プリントヘッド２の構成を示す部分断面図である。
【図２】露光手段として使用される光プリントヘッド２の斜視図である。
【図３】発光素子５および発光素子アレイ１の配置を示す光プリントヘッド２の部分断面図である。
【図４】発光素子５から出射されてレンズアレイ７に入射される光の光路を示す図である。
【図５】本発明の実施の第２形態である発光素子アレイ３１を備える光プリントヘッド３２の構成を示す部分断面図である。
【図６】発光素子５から出射されてレンズアレイ７に入射される光の光路を示す図である。
【図７】発光素子５から出射された光が光透過層３３から空気に入射するときの入射角を示す図である。
【図８】本発明の実施の第３形態である発光素子アレイ４１を備える光プリントヘッド４２の構成を示す部分断面図である。
【図９】発光素子５から出射されてレンズアレイ７に入射される光の光路を示す図である。
【図１０】発光素子５から出射された光がレンズ４３から空気に入射するときの入射角を示す図である。
【図１１】本発明の実施の第４形態である発光素子アレイ５１を備える光プリントヘッド５２の構成を示す部分断面図である。
【図１２】本発明の実施の一形態の画像形成装置８７の基本的構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１，１７，３１，４１，５１  発光素子アレイ
２，３２，４２，５２  光プリントヘッド
３  基板
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  発光部
５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，１７ａ  発光素子
６，１７ｂ，３３  照射領域縮小手段（光透過層）
６ａ，３３ａ  端部照射領域縮小手段（端部光透過部）
６ｂ，６ｃ，６ｄ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ  中間部照射領域縮小部（中間部光透過部）
７  レンズアレイ
８  駆動回路基板
９  電子写真感光体
１０  ＩＣドライバ
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ  ロッドレンズ
１２  仮想平面
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ  分割面
１４  第１光透過層
１５，３４  第２光透過層
１６  第３光透過層
１８  切断面
２２，３７，４７  光透過層一端部
２３  光透過層他端部
３５  凸部
４３ａ，５３  端部レンズ
４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ  中間部レンズ
４５  半球状レンズ
【図１】
0004843324.tif 000002
【図２】
0004843324.tif 000003
【図３】
0004843324.tif 000004
【図４】
0004843324.tif 000005
【図５】
0004843324.tif 000006
【図６】
0004843324.tif 000007
【図７】
0004843324.tif 000008
【図８】
0004843324.tif 000009
【図９】
0004843324.tif 000010
【図１０】
0004843324.tif 000011
【図１１】
0004843324.tif 000012
【図１２】
0004843324.tif 000013