(57)【要約】【課題】光プリンタに使用する発光素子アレイの光利用効率を向上させたレンズ付き発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】ガラス基板１００上にＣｒ膜１０２を成膜し、Ｃｒ膜に開口１０４を形成し、フッ酸でエッチングして凹部１０６を形成し、凹部の部分のＣｒ膜を除去して成形型１０８を作製し、光硬化性樹脂１１０を塗布し、樹脂上に発光素子アレイ基板１１２を接触させ、加圧して樹脂を展開し、樹脂にガラス基板側から光１１４を照射して、Ｃｒ膜が除去された部分の樹脂を硬化させ、ガラス基板と発光素子アレイ基板とを剥離し、発光素子アレイ基板上にある未硬化の樹脂を洗浄除去する。【選択図】図１２
2005039195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ付き発光素子の製造方法であって、
（ａ）発光素子アレイ基板を準備する工程と、
（ｂ）ガラス基板を準備する工程と、
（ｃ）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、
（ｄ）前記エッチング阻止膜に、開口アレイを形成する工程と、
（ｅ）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、
（ｆ）前記凹部アレイの部分のエッチング阻止膜を除去して、成形型を作製する工程と、
（ｇ）前記成形型の凹部アレイおよび発光素子アレイ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、
（ｈ）前記光硬化性樹脂を挟んで、前記成形型と前記発光素子アレイ基板とを接触させ、加圧して前記光硬化性樹脂を展開する工程と、
（ｉ）前記光硬化性樹脂に前記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、
（ｊ）前記成形型と前記発光素子アレイ基板とを剥離する工程と、
（ｋ）前記発光素子アレイ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、
を含むレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項２】
レンズ付き発光素子の製造方法であって、
（ａ）所定部分をテープでマスクした発光素子アレイ基板を準備する工程と、
（ｂ）ガラス基板を準備する工程と、
（ｃ）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、
（ｄ）前記エッチング阻止膜に、開口アレイを形成する工程と、
（ｅ）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、
（ｆ）前記エッチング阻止膜を除去して、成形型を作製する工程と、
（ｇ）前記成形型の凹部アレイおよび発光素子アレイ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、
（ｈ）前記光硬化性樹脂を挟んで、前記成形型と前記発光素子アレイ基板とを接触させ、加圧して前記光硬化性樹脂を展開する工程と、
（ｉ）前記光硬化性樹脂に前記成形型側から光を照射して、前記光硬化性樹脂を硬化させる工程と、
（ｊ）前記成形型と前記発光素子アレイ基板とを剥離する工程と、
（ｋ）前記発光素子アレイ基板から前記テープを剥離すると共に、テープの上面の硬化した光硬化性樹脂を除去する工程と、
を含むレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記所定部分は、ボンディングパッドを含む部分である、請求項２に記載のレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記テープは、両面に粘着材が設けられた両面粘着性樹脂テープであって、一方の面の粘着材は、光が照射されると粘着性を失う種類の両面粘着性樹脂テープである、請求項１に記載のレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記工程（ａ）は、
第２のガラス基板を準備する工程と、
前記第２のガラス基板の表面にマスキングパターンを表示する工程と、
前記ガラス基板の一方の面に、両面粘着樹脂テープを貼り付ける工程と、
前記第２のガラス基板に示されたマスキングパターンに沿って前記両面粘着樹脂テープを切り抜き、マスクとして使用しない不要部分を除去する工程と、
前記第２のガラス基板を、前記両面粘着樹脂テープ側を対向させて、前記発光素子アレイ基板に貼り合わせる工程と、
前記第２のガラス基板側から光を照射して、第２のガラス基板と前記テープとの粘着力を失わせることにより、第２のガラス基板を除去する工程と、
を含む請求項２，３または４に記載のレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記開口アレイの各開口の形状は、略Ｕ字形である請求項１〜５のいずれかに記載のレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記開口アレイの各開口は、三角形の頂点に位置する３つの微小開口よりなり、各微小開口の形状は円形である、請求項１〜５のいずれかに記載のレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記工程（ｆ）の後に、前記凹部アレイの表面に離型剤を塗布する工程を、さらに含む請求項１に記載のレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記工程（ｉ）は、紫外光または可視光を、略平行光として、前記ガラス基板に略垂直に照射する、請求項１に記載のレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記エッチング阻止膜はＣｒ膜であり、前記ガラス基板をフッ酸系エッチング液により液相エッチングする、請求項１に記載のレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記工程（ｋ）の後に、前記発光素子アレイ基板を切断する工程を、さらに含む請求項１に記載のレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記工程（ｆ）の後に、前記凹部アレイの表面に離型剤を塗布する工程を、さらに含む請求項２に記載のレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記工程（ｉ）は、紫外光または可視光を、略平行光として、前記ガラス基板に略垂直に照射する、請求項２に記載のレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記エッチング阻止膜はＣｒ膜であり、前記ガラス基板をフッ酸系エッチング液により液相エッチングする、請求項２に記載のレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記工程（ｋ）の後に、前記発光素子アレイ基板を切断する工程を、さらに含む請求項２に記載のレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記発光素子アレイ基板は、発光ダイオードアレイ基板である、請求項１〜１５のいずれかに記載のレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記発光素子アレイ基板は、発光サイリスタアレイ基板である、請求項１〜１５のいずれかに記載のレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項１８】
前記発光素子アレイ基板は、自己走査型発光素子アレイ基板である、請求項１〜１５のいずれかに記載のレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項１９】
前記レンズは、前記発光素子の発光部領域での発光強度の極大位置を結ぶ線上にまたはその線に隣接した位置に、レンズの中心が位置する複数の球面レンズの一部分が隣接配置された、または前記線に沿った軸を有する複数のシリンドリカルレンズの一部分が隣接配置された、または前記球面レンズの一部分およびシリンドリカルレンズの一部分が隣接配置された複合レンズである、請求項１〜１８のいずれかに記載のレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項２０】
前記レンズは、前記発光素子の発光部領域での発光強度の極大位置を結ぶ線が、３つの線分よりなる略Ｕ字形である場合に、各線分の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と、各線分の中間部において、前記線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とが隣接配置されている複合レンズである、請求項１〜１８のいずれかに記載のレンズ付き発光素子の製造方法。
【請求項２１】
前記レンズは、前記発光素子の発光部領域での発光強度の極大位置を結ぶ線が、３つの線分よりなる略Ｕ字形である場合に、各線分の中間位置近傍に中心が位置する３つの球面レンズの一部分が隣接配置されている複合レンズである、請求項１〜１８のいずれかに記載のレンズ付き発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ付き発光素子、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。
【背景技術】
【０００２】
光プリンタの書込みヘッドの光学系は、ＬＥＤアレイを構成する各ＬＥＤ素子の光点の像をレンズアレイにより感光ドラム上に結像させるように設計されている。レンズアレイには、屈折率分布型ロッドレンズアレイが用いられる場合が多い。
【０００３】
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。
【０００４】
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。ランバーシアン分布で発光しているＬＥＤの発光のうち、レンズアレイ１２を介して感光ドラム１４に伝達する光量は、およそ３〜５％に過ぎない。すなわち、ＬＥＤ発光量の９５〜９７％は利用できず、光利用効率が低いという問題があった。
【０００５】
光利用効率を高めるために、ＬＥＤ発光部の直上にマイクロレンズアレイを配置して、ＬＥＤ発光の指向性を少しでも狭めることによって、レンズアレイの口径角内に入射する光線を増やそうとすることが考えられる。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２に示されるように、電極２０が発光部分２２の領域に突き出て、中央付近を塞いでしまっており、その結果、図２に示されるように、発光部２２の形状は略Ｕ字形の形状をしている。これを、図３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場合、破線２４で示すレンズの光軸近傍の光線を利用するのが望ましいが、レンズの光軸近傍は、ちょうど電極２０の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という問題点がある。
【０００６】
マイクロレンズアレイを備えたＬＥＤアレイは、下記特許文献１，２，３に記載されているが、その作製方法への具体的言及が十分になされているとは言えない。特にＬＥＤアレイ上にレンズアレイを形成し、ボンディングパッドのような通電させる部分にはレンズ材料が載らないようにして、その部分を露出させるような方法については有効な方法が開示されるとは言えない。
【特許文献１】特開平９−１０９４５５号公報
【特許文献２】特開２０００−３４７３１７号公報
【特許文献３】特開２００１−３６１４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、レンズアレイを用いて感光ドラム上に発光素子アレイの発光部の像を結像させる、いわゆる光プリンタに使用する発光素子アレイの光利用効率を向上させたレンズ付き発光素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のレンズ付き発光素子の製造方法の第１の態様は、
（ａ）発光素子アレイ基板を準備する工程と、
（ｂ）ガラス基板を準備する工程と、
（ｃ）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、
（ｄ）前記エッチング阻止膜に、開口アレイを形成する工程と、
（ｅ）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、
（ｆ）前記凹部アレイの部分のエッチング阻止膜を除去して、成形型を作製する工程と、
（ｇ）前記成形型の凹部アレイおよび発光素子アレイ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、
（ｈ）前記光硬化性樹脂を挟んで、前記成形型と前記発光素子アレイ基板とを接触させ、加圧して前記光硬化性樹脂を展開する工程と、
（ｉ）前記光硬化性樹脂に前記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、
（ｊ）前記成形型と前記発光素子アレイ基板とを剥離する工程と、
（ｋ）前記発光素子アレイ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。
【０００９】
本発明のレンズ付き発光素子の製造方法の第２の態様は、
（ａ）ボンディングパッド部分をテープでマスクした発光素子アレイ基板を準備する工程と、
（ｂ）ガラス基板を準備する工程と、
（ｃ）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、
（ｄ）前記エッチング阻止膜に、開口アレイを形成する工程と、
（ｅ）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、
（ｆ）前記エッチング阻止膜を除去して、成形型を作製する工程と、
（ｇ）前記成形型の凹部アレイおよび発光素子アレイ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、
（ｈ）前記光硬化性樹脂を挟んで、前記成形型と前記発光素子アレイ基板とを接触させ、加圧して前記光硬化性樹脂を展開する工程と、
（ｉ）前記光硬化性樹脂に前記成形型側から光を照射して、前記光硬化性樹脂を硬化させる工程と、
（ｊ）前記成形型と前記発光素子アレイ基板とを剥離する工程と、
（ｋ）前記発光素子アレイ基板から前記テープを剥離すると共に、テープの上面の硬化した光硬化性樹脂を除去する工程とを含む。
【００１０】
前記レンズは一般的には球面レンズや非球面レンズのアレイであるが、発光部領域の形状によっては以下の（１）〜（３）のような複合レンズとした方がより好ましい場合がある。
【００１１】
（１）前記レンズは、前記発光素子の発光部領域での発光強度の極大位置を結ぶ線上にまたはその線に隣接した位置に、レンズの中心が位置する複数の球面レンズの一部分が隣接配置された、または前記線に沿った軸を有する複数のシリンドリカルレンズの一部分が隣接配置された、または前記球面レンズの一部分およびシリンドリカルレンズの一部分が隣接配置された複合レンズである。
【００１２】
（２）前記レンズは、また、前記発光素子の発光部領域での発光強度の極大位置を結ぶ線が、３つの線分よりなる略Ｕ字形である場合に、各線分の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と、各線分の中間部において、前記線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とが隣接配置されている複合レンズである。なお、ここに略Ｕ字形とは、発光素子の発光強度の極大位置を結ぶ曲線あるいは折れ線が、全体として略Ｕ字形を為していることを単に表している。
【００１３】
（３）前記レンズは、また、前記発光素子の発光部領域での発光強度の極大位置を結ぶ線が、３つの線分よりなる略Ｕ字形である場合に、各線分の中間位置近傍に中心が位置する３つの球面レンズの一部分が隣接配置されている複合レンズである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明の製造方法によれば、複合レンズ付きの発光素子アレイを形成できる。このような複合レンズ付き発光素子アレイを用いることによって、発光光線を有効にロッドレンズに導くことができて、光利用効率を大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まず、本発明の製造方法に係るレンズ付き発光素子を説明する。以下では発光素子の発光部形状に合わせた複合レンズを用いる場合について説明するが、回転対称の球面レンズや非球面レンズのアレイを用いることもできる。
【００１６】
レンズ付き発光素子は、図４（Ａ）に示すように、ＬＥＤの略Ｕ字形の発光部２２に対して、その上に、複合レンズ３０を設ける。
【００１７】
略Ｕ字形の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】
図４（Ｂ）は、複合レンズ３０の構造を示す平面図である。図中、点３３，３４，３５，３６は、図４（Ａ）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′線断面図を示している。
【００２０】
このように複合レンズ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。
【００２１】
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。図５に、その様子を示す。
【００２２】
この複合レンズアレイ３０を用いて、ロッドレンズアレイ１２を介して感光ドラム１４上に形成した、ＬＥＤの画素像の光量分布を図６（Ａ）に示す。複合レンズのない場合の光量分布（図６（Ｂ））に対して、画素中心部分の光量の低部分が消失し、良好な分布となった。このときの光量を測定したところ、複合レンズのない場合に比べて、１．７倍の明るさとなった。
【００２３】
なお、本発明に係る複合レンズは、例えば、図７に示されるような、略Ｕ字形発光部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」のような形状に組合せたような形状であってもよい。
【００２４】
このような複合レンズは、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。
【００２５】
以上の例では、発光素子アレイとして、ＬＥＤアレイの場合について説明したが、発光素子アレイとして、いわゆる「自己走査型発光素子アレイ」の場合について説明する。
【００２６】
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タを用い、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。
【００２７】
また、特開平２−２６３６６８号には、転送素子アレイをシフト部として、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。
【００２８】
図８に、分離タイプ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。シフト部の構成は、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タのゲート電極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タのゲート電極にも接続される。転送用サイリスタＴ1 のゲート電極にはスタートパルスφS が加えられ、転送用サイリスタ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。
【００２９】
図９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がチップの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。
【００３０】
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おいて、複合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１０に示す。この拡大部分は、図９に点線で囲った部分に相当している。図１１に、図１０の側面を示す。
【００３１】
図１０および図１１から、発光用サイリスタの略Ｕ字形の発光部８４のアレイ上に、複合レンズ３０よりなるアレイが設けられている。
【００３２】
次に、上述したレンズ付き発光素子アレイの本発明の製造方法について説明する。
【００３３】
以下、光プリンタに用いられる自己走査型発光素子アレイに一体でレンズを形成する方法の一例を説明する。
【００３４】
図１２には、自己走査型発光素子アレイのレンズ付き発光サイリスタアレイを作製する工程を示す。なお、レンズは図４で説明した複合レンズを形成するものとする。
【００３５】
まず、図１２（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に対応させて、４２．３μｍとした。
【００３６】
図１３は、この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、発光用サイリスタの略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。一般的な球面レンズの場合、開口は単純な微小円開口（開口径は１〜５μｍ程度）でよい。
【００３７】
次に、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１２（Ｂ）に示されるような凹部１０６を作製した。凹部の形状は、図４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レンズの形状に対応している。
【００３８】
今、図１３において、略Ｕ字形開口１０４の端部および角部を、図示のようにａ，ｂ，ｃ，ｄとする。
【００３９】
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、ａとｂの中間部、ｂとｃの中間部、ｃと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。
【００４０】
その後、エッチングされて浮いたＣｒ膜１０２を、粘着フィルム（図示せず）を貼った後で、弾性体基板を押し当てて破断し、粘着フィルムを剥がして、エッチング部のＣｒ膜を除去した。図１２（Ｃ）に、その状態を示す。これを、スタンパ（成形型）１０８として以下の工程に用いる。
【００４１】
スタンパ１０８の表面に離型剤をコーティングした後、図１２（Ｃ）に示すように、光（紫外線）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。光硬化性樹脂は次のような特性の樹脂を用いる。
【００４２】
硬化収縮率：６％以下
粘度：１００〜２０００ｃＰ（２５℃）
硬化後硬度：Ｈ〜５Ｈ
接着強度：５ｋｇ／ｍｍφ以上
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。なお、後述するように半導体素子表面で硬化させるため、加熱を必要とする熱硬化性樹脂の使用は望ましくない。
【００４３】
次に、図１２（Ｅ）に示すように、樹脂１１０上に発光サイリスタの形成工程を終了した発光素子アレイウェハ１１２を載せる。ウェハ１１２には、多数個の自己走査型発光素子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がチップの縁部に沿って直線状に配列されている。発光サイリスタの発光部の形状（略Ｕ字形）に位置を合わせて複合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１０８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と成形型１０８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、残ったＣｒ膜１０２が、チップのボンディングパッド８２と対向するようにする。
【００４４】
光硬化性樹脂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。なお、発光サイリスタ面とレンズ上面との距離は、樹脂塗布量、加圧力、加圧時間を選択することによって、最適化した。
【００４５】
樹脂１１０を硬化させるため、波長３００〜４００ｎｍ、エネルギー１４０００ｍＪ／ｃｍ2 の紫外光１１４をスタンパ１０８を通して照射し、樹脂を硬化させた。紫外線のエネルギーは、使用する樹脂によってその最適値が異なる。５０００〜２００００ｍＪ／ｃｍ2 程度が使用される代表的な値である。
【００４６】
紫外線は、ファイババンドルの射出端から射出させた紫外線を、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１０８の裏面に略垂直になるように照射した。
【００４７】
図１２（Ｆ）に示すように、スタンパを離型させた後、未硬化の樹脂（レンズ部分のＣｒ膜除去部分以外は、Ｃｒ膜で紫外光が遮光されているため、樹脂は硬化しない）を溶媒で洗浄除去する。結果を、図１２（Ｇ）に示す。発光サイリスタの発光部８４上には複合レンズ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。
【００４８】
図１４に示すように、以上のようにして作製されたウェハ１２０を切断して、図１１に示したような球面レンズの一部とシリンドリカルレンズが複合した複合レンズアレイを備える自己走査型発光素子アレイチップ１２２を作製することができた。
【００４９】
以上の例では、スタンパに樹脂を滴下、塗布したが、発光素子アレイウェハ側に樹脂を塗布してもよい。またはスタンパと発光素子アレイウェハの両方に樹脂を塗布してもよい。樹脂の性質により、ガラスや半導体基板との濡れ性を考慮し、気泡等の発生が少なく一様に塗布できる方を選定すればよい。また、上記の例では、紫外光を用いたが可視光であってもよい。この場合には、可視光で硬化する樹脂を用いることになる。
【００５０】
次に、光プリンタに用いられる自己走査型発光素子アレイに一体でレンズを形成する方法の他の例を説明する。
【００５１】
図１５には、自己走査型発光素子アレイのレンズ付き発光サイリスタアレイを作製する工程を示す。なお、レンズは図４で説明した複合レンズを形成するものとする。図１５において、図１２と同一の構成要素には、同一の参照番号を付して示す。
【００５２】
まず、図１５（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技術によってＣｒ膜に開口１０４のアレイを形成する。図１３は、この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の平面図である。
【００５３】
次に、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１５（Ｂ）に示されるような凹部１０６を作製した。凹部の形状は、図４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レンズの形状に対応している。
【００５４】
その後、Ｃｒ膜１０２全部を除去した。図１５（Ｃ）に、その状態を示す。これを、スタンパ（成形型）１３０として以下の工程に用いる。なお、Ｃｒ膜除去後に再度エッチングを行うことで、凹部１０６を拡大することもできる。
【００５５】
一方、図１５（Ｄ）に示すように、発光サイリスタアレイウェハ１１２の表面は、ボンディングパッド８２を含む部分に対して、樹脂製の粘着テープ１３２によってライン状のマスクを施した。なお、本実施例ではボンディングパッド部分に粘着テープ１３２でライン状にマスクを施す例を示したが、その他の導電体を露出させたい部分や、ウェハから単位素子を切断分離するライン状部分などで樹脂の無い領域が必要な場合も同様に、粘着テープでマスクを施す。ただし樹脂を硬化後、この粘着テープを剥離するため、粘着テープ１３２の端部は樹脂層外へ出ている必要がある。
【００５６】
粘着テープをウェハ表面の複数の所定位置に精度よく貼り付けるために、次のような手段を用いることができる。まず石英ガラス基板を用意し、その表面にマスキングパターンを印刷あるいは刻印等によって示し、またウェハと位置合わせするためのマーカーを同様に示しておく。この粘着テープとしては、樹脂の両面に粘着材のついたものを用いる。ただし、一方の面の粘着材は、紫外光の照射によって粘着性を失うタイプのものとする。この両面粘着性の樹脂テープの紫外光の照射によって粘着性を失う側を、上記のガラス基板の前面に貼り付ける。その後、ガラス基板に示されたマスキングパターンに沿ってテープを切り抜き、マスクとして使用しない不要部分を除去する。
【００５７】
このガラス基板を発光サイリスタアレイウェハと位置合わせし、テープ表面の粘着力を利用してウェハ表面に貼り合わせる。次にガラス基板側から紫外光を照射し、ガラス基板とテープとの粘着力を失わせることにより、ガラス基板を除去する。
【００５８】
図１６は、テープ１３２が粘着された発光サイリスタアレイウェハ１１２を示す。ボンディングパッド８２を含む部分を粘着テープ１３２がマスクしている。
【００５９】
このマスクの施された発光サイリスタアレイウェハ１１２に、紫外線硬化性樹脂１１０を塗布した後、図１５（Ｅ）に示すように、表面に離型剤をコーティングしたスタンパ１３０を押し当てて、樹脂を加圧展開し、スタンパ側から紫外光１１４を照射して樹脂を硬化させる。
【００６０】
最後に、図１５（Ｆ）に示すように、スタンパ１３０を離型させた後、発光サイリスタアレイウェハ１１２に施した粘着テープ１３２を、その上の硬化された樹脂ごと剥離することで、図１５（Ｇ）に示すように、所定位置にレンズアレイを作製し、ボンディングパッド８２からは樹脂を除去することができた。
【００６１】
なお、粘着テープ１３２を剥離した後のボンディングパッド８２は導電性を保っており、特に未硬化樹脂は存在せず、洗浄等により除去する必要はなかった。
【００６２】
また、発光サイリスタ面とレンズ上面との距離は、樹脂塗布量、加圧力、加圧時間、粘着テープ厚みを調整することによって最適化した。
【００６３】
以上説明したレンズ付き発光サイリスタアレイの作製では、複合レンズとして図４に示した形状のものを形成した。図７に示した形状の複合レンズを形成する場合には、図１２あるいは図１５に示した工程において、図１７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７に示した点５３，５４，５６に対応している。
【００６４】
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７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。
【００６５】
以上のようにしてスタンパを形成し、上述したと同様の工程を経て複合レンズ付き自己走査型発光素子アレイチップを作製できることは容易に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【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】発光部領域の形状を示す図である。
【図３】従来のレンズ付きＬＥＤアレイを用いた場合の感光ドラムへの光線の状態を示す図である。
【図４】本発明のレンズ付き発光素子の一実施例を示す図である。
【図５】本発明のレンズ付きＬＥＤアレイを用いて、感光ドラム上に光を照射する様子を示す図である。
【図６】複合レンズアレイを用いて、ロッドレンズを介して感光ドラム上に形成した、ＬＥＤの画素像の光量分布を示す図である。
【図７】本発明のレンズ付き発光素子の他の実施例を示す図である。
【図８】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９】自己走査型発光素子アレイのチップを示す図である。
【図１０】複合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である。
【図１１】図１０の側面図である。
【図１２】自己走査型発光素子アレイのレンズ付き発光サイリスタアレイを作製する工程を示す図である。
【図１３】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１４】ウェハの切断の様子を示す図である。
【図１５】自己走査型発光素子アレイのレンズ付き発光サイリスタアレイを作製する工程を示す図である。
【図１６】粘着テープを設けたチップを示す図である。
【図１７】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。
【符号の説明】
【００６７】
１０  ＬＥＤ
１２  ロッドレンズアレイ
１４  感光ドラム
１８  マイクロレンズアレイ
２０  電極
２２  発光部
３０  複合レンズ
３２  折れ線
４３，４４，４５，４６  球面レンズの一部分
４８，５０，５２  シリンドリカルレンズの一部分
７２  電源ライン
７４，７６  クロックパルスライン
７８  信号ライン
８０  チップ
８２  ボンディングパッド
８４  発光用サイリスタの発光部
１００  石英ガラス基板
１０２  Ｃｒ膜
１０４，１２６  開口
１０６  凹部
１０８，１３０  スタンパ（成形型）
１１０  樹脂
１１２  ウェハ
１２４  Ｃｒ膜付き石英ガラス基板
１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃ  微小円形開口
１３２  粘着テープ
【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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