JPH10211731A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】レンズの小型化に伴って光量不足が生じ、感光
体上に形成される潜像が不鮮明なものとなっていた。 【解決手段】２列に配列された複数の発光素子アレイ２
と、２列に配列され前記各発光素子アレイ２と１対１に
対応する複数個のレンズ３とから成り、前記各発光素子
アレイ２の発光素子２ａの光を前記レンズ３を介して感
光体面に照射させることによって感光体に潜像を形成す
る露光装置であって、少なくとも一方の列を構成する各
レンズ３の光軸を２列の発光素子アレイ２の列間に位置
させる。また前記一方の列を構成する各発光素子アレイ
２間に他方の列を構成する発光素子アレイ２を配置させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真プリンタ等
に組み込まれる露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真プリンタ等に組み込まれ
る露光装置は、複数個の発光素子アレイを１列に配列・
実装させた配線基板上に前記発光素子アレイと１対１に
対応する複数個のレンズを１列に並べて配設した構造を
有している。

【０００３】かかる露光装置は、配線基板上に実装した
発光素子アレイの各発光素子を外部からの画像信号に基
づいて個々に選択的に発光させるとともに、該発光した
光を対応するレンズを介して感光体面に結像させ、感光
体に所定の潜像を形成することによって露光装置として
機能する。

【０００４】そして、このような露光装置の発光素子ア
レイとしては、一主面に６４個の発光ダイオード（以
下、ＬＥＤと略記する）素子を５０８ｄｐｉ程度の線密
度で配列させたＬＥＤアレイ等が使用され、かかるＬＥ
Ｄアレイを用いてＡ４サイズ、３００ｄｐｉの露光装置
を構成する場合には、４０個のＬＥＤアレイを配線基板
上に１列に配列させたうえ、各ＬＥＤアレイからの光を
該アレイの真上に配されるレンズによって拡大し、感光
体面に照射・結像させるようになす。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の露光装置においては、配線基板上に配設され
る複数個のレンズが発光素子アレイの配列ピッチに応じ
て１列に配設されていることから、発光素子アレイの実
装密度を上げたときに個々のレンズが小型になってしま
う。このような場合、レンズの開口角が狭くなって光量
不足を生じることがあり、感光体上に形成される潜像が
不鮮明なものとなって印画品質が低下する欠点が誘発さ
れる。

【０００６】また上述した従来例においては、複数の発
光素子アレイを１列に配列させて露光装置を構成してい
ることから、その解像度を上げるには発光素子アレイの
発光素子や電極等のパターンを更に微細化してこれらの
配列ピッチを上げなければならない。一般に、発光素子
アレイは従来周知の半導体製造技術によって製作されて
いるが、そのパターン形成は露光やエッチング等の精度
に大きく影響され、その高密度化には一定の限界があ
る。特に１０００ｄｐｉ以上の密度で発光素子を形成し
ようとすると、パターン形成の際のエッチング不良や、
発光素子アレイを半導体ウエハーより切り出す際のダイ
シング不良等が多発し、発光素子アレイの良品率が極端
に低下して製品としての露光装置が高価なものとなる欠
点も有している。

【０００７】更に上述の如く、発光素子アレイの発光素
子や電極等の配列ピッチを上げると、個々の発光素子や
電極の面積が小さくなってしまうため、各発光素子の発
光出力が低下して感光体面に形成される潜像が不鮮明な
ものとなったり、或いは、発光素子アレイの電極と配線
基板上の配線導体とを正確にボンディングすることが困
難になる等といった欠点も有している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の露光装置は上記
欠点に鑑み案出されたもので、２列に配列された複数の
発光素子アレイと、２列に配列され前記各発光素子アレ
イと１対１に対応する複数個のレンズとから成り、前記
各発光素子アレイの発光素子の光を前記レンズを介して
感光体面に照射させることによって感光体に潜像を形成
する露光装置であって、前記少なくとも一方の列を構成
する各レンズの光軸が２列の発光素子アレイの列間に位
置していることを特徴とするものである。

【０００９】また本発明の露光装置は、前記一方の列を
構成する各発光素子アレイ間に他方の列を構成する発光
素子アレイが配置されていることを特徴とするものであ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明の露光装置の一形態を
示す平面図、図２は図１をＸ方向から見た側面図、図３
は図１をＹ方向から見た側面図であり、図中の１は配線
基板、２Ａ，２Ｂは発光素子アレイ、３Ａ，３Ｂはレン
ズ、Ｐは感光体面である。

【００１１】前記配線基板１は、アルミナセラミックス
やガラス等から成る絶縁基板の上面に所定パターンの配
線導体（図示せず）を被着・形成して成り、その上面で
後述する複数の発光素子アレイ２Ａ，２Ｂを支持するよ
うになっている。

【００１２】また前記配線基板１の配線導体は発光素子
アレイ２Ａ，２Ｂの各発光素子２ａ，２ｂに外部からの
電力を印加するためのもので、例えば銅や銀等の金属に
より５〜１０μｍの厚みをもって絶縁基板の上面に被着
される。

【００１３】尚、前記配線基板１は、絶縁基板がアルミ
ナセラミックスから成る場合、先ずアルミナ、シリカ、
マグネシア等のセラミックス原料粉末に適当な有機溶
剤、溶媒を添加混合して泥漿状になすとともにこれを従
来周知のドクターブレード法等によってシート状とな
し、更に該シートに適当な打ち抜き加工を施して高温
（約1600℃）で焼成することによって絶縁基板を得た
後、該基板の上面に所定の導電ペーストを従来周知のス
クリーン印刷等によって印刷・塗布し、これを高温で焼
き付けることによって製作される。

【００１４】また前記配線基板１の上面には２列に配列
された複数の発光素子アレイ２Ａ，２Ｂが実装されてい
る。より具体的には、前記複数の発光素子アレイ２Ａ，
２Ｂは、一方の列Ｍ１を構成する各発光素子アレイ２Ａ
の間に他方の列Ｍ２を構成する各発光素子アレイ２Ｂが
位置するように発光素子アレイ２Ａ及び２Ｂを交互に千
鳥状に配列させており、ここで２つの発光素子アレイの
列間の距離（Ｍ１−Ｍ２）は例えば６．８ｍｍに設定さ
れる。

【００１５】前記発光素子アレイ２Ａ，２Ｂは、その一
主面に直線状に配列した複数の発光素子２ａ，２ｂと電
極（図示せず）とを有しており、これら発光素子２ａ，
２ｂを画像信号に基づいて個々に選択的に発光させ、該
発光した光を後述するレンズ３Ａ，３Ｂを介して感光体
面Ｐに照射させることによって感光体に所定の潜像を形
成する作用を為す。

【００１６】尚、前記発光素子アレイ２Ａ，２Ｂの発光
素子２ａ，２ｂとしては、ＧａＡｓＰ系、ＧａＰ系のＬ
ＥＤ素子等が使用され、例えばＧａＡｓＰ系のＬＥＤ素
子の場合には、まずＧａＡｓの基板を炉中にて高温に加
熱するとともにＡｓＨ₃ （アルシン）とＰＨ₃ （ホスヒ
ン）とＧａ（ガリウム）を適量に含むガスを接触させて
基板表面にｎ型半導体のＧａＡｓＰ（ガリウム−砒素−
リン）の単結晶を成長させ、次にＧａＡｓＰ単結晶表面
にＳｉ₃ Ｎ₄ （窒化シリコン）の窓付膜を被着させると
ともに該窓部にＺｎ（亜鉛）のガスをさらし、ｎ型半導
体のＧａＡｓＰ単結晶の一部にＺｎを拡散させてｐ型半
導体を形成することによってｐｎ接合をもたせ、このよ
うな半導体ウエハーを６４個の発光素子を一単位とした
発光素子アレイ毎にダイジングすることによって製作さ
れる。そして、Ａ４サイズ、６００ｄｐｉの露光装置を
構成する場合には、上述のようにして得たＬＥＤアレイ
を８０個使用し、これらのＬＥＤアレイを４０個ずつ２
つのグループに分けて配線基板１上に２列に並べ、ＬＥ
Ｄアレイ２Ａ，２Ｂの各電極（不図示）と配線基板１上
の配線導体とを半田やワイヤー等でボンディングするこ
とによりＬＥＤアレイの実装が行われる。これにより、
配線基板１上には直線状に配列された２５６０（40×6
4) 個のＬＥＤ素子が２列に並んで配設されることとな
る。

【００１７】また前記発光素子アレイ２Ａ，２Ｂが配列
・実装された配線基板１上には、各発光素子アレイ２
Ａ，２Ｂと１対１に対応する複数個のレンズ３Ａ，３Ｂ
が配設されている。これら複数個のレンズ３Ａ，３Ｂ
は、一方の列Ｍ１を構成する発光素子アレイ２Ａに対応
したレンズ３Ａと他方の列Ｍ２を構成する発光素子アレ
イ２Ｂに対応したレンズ３Ｂとに分かれて２列に配列し
ており、ここでも一方の列Ｎ１を構成する各レンズ３Ａ
間に他方の列Ｎ２を構成するレンズ３Ｂが位置するよう
にレンズ３Ａ及び３Ｂは千鳥状に配列される。尚、２つ
のレンズ列間の距離（Ｎ１−Ｎ２）は例えば３．２ｍｍ
に設定される。

【００１８】前記レンズ３Ａ，３Ｂは、その各々が対応
する発光素子アレイ２Ａ，２Ｂの各発光素子２ａ，２ｂ
の光を所定の倍率で縮小し、これを感光体面Ｐに照射・
結像させる作用を為す。より具体的には、一方の列Ｍ１
を構成する発光素子アレイ２Ａの各発光素子２ａの光は
対応するレンズ３Ａによって縮小されて感光体面Ｐに照
射・結像され、また他方の列Ｍ２を構成する発光素子ア
レイ２Ｂの各発光素子２ｂの光は対応するレンズ３Ｂに
よって縮小されて感光体面Ｐに照射・結像される。

【００１９】尚、前記レンズ３Ａ，３Ｂは、例えば、ア
クリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の透明樹脂を射出
成形したり、或いはガラス等の透明無機物等を加熱プレ
ス成形することによって製作され、図示しないレンズプ
レート等によってレンズ３Ａ，３Ｂの光軸Ａ，Ｂが配線
基板１の上面に対し直交する方向に配されるようにして
配線基板１上の所定位置に支持・固定される。

【００２０】そして前記複数個のレンズ３Ａ，３Ｂは、
前述のように２列に並べた発光素子アレイ２Ａ，２Ｂの
発光素子２ａ，２ｂを全て同時に発光させた際に一方の
列Ｍ１を構成する発光素子アレイ２Ａの発光素子２ａの
光と他方の列Ｍ２を構成する発光素子アレイ２Ｂの発光
素子２ｂの光とが感光体面Ｐ上で一直線状に配列するよ
うに、２つのレンズ列Ｎ１，Ｎ２を構成する各レンズ３
Ａ，３Ｂの光軸Ａ，Ｂを２列の発光素子アレイの列Ｍ
１，Ｍ２の間に位置させている。例えば、各レンズ３
Ａ，３Ｂの光軸Ａ，Ｂは、対応する発光素子アレイ２
Ａ，２Ｂよりも約１．８ｍｍだけ内側に配置されてお
り、これによって発光素子アレイ２Ａ，２Ｂの発光素子
２ａ，２ｂの光が各発光素子アレイ毎にまとまって感光
体面Ｐに交互に照射され、全ての発光素子アレイ２Ａ，
２Ｂの発光素子２ａ，２ｂの光が一直線状に配列するよ
うになっている。

【００２１】かくして上述した露光装置は、配線基板１
上に配列・搭載した発光素子アレイ２Ａ，２Ｂの各発光
素子２ａ，２ｂを画像信号に基づいて個々に選択的に発
光させ、該発光した光をレンズ３Ａ，３Ｂを介して感光
体面Ｐに照射・結像させ、感光体に所定の潜像を形成す
ることによって露光装置として機能する。

【００２２】以上のような本形態の露光装置において
は、複数の発光素子アレイ２Ａ，２Ｂを２列に配列さ
せ、これらと１対１に対応するレンズ３Ａ，３Ｂもまた
２列に配列させたことから、レンズ３Ａ，３Ｂの配列ピ
ッチを十分に広くして個々のレンズ３Ａ，３Ｂを大型に
なすことができ、これによって開口角の広いレンズ３
Ａ，３Ｂを用いて十分な光量で露光を行うことで感光体
に鮮明な潜像を形成することが可能となる。

【００２３】また本形態の露光装置においては、各発光
素子アレイ２Ａ，２Ｂに対応するレンズ３Ａ，３Ｂの光
軸Ａ，Ｂを２列の発光素子アレイ２Ａ，２Ｂの列Ｍ１，
Ｍ２の間に位置させたことから、一方の列Ｍ１を構成す
る各発光素子アレイ２Ａの間に他方の列Ｍ２を構成する
各発光素子アレイ２Ｂを配置させ、これら発光素子アレ
イ２Ａ，２Ｂの発光素子２ａ，２ｂの光をレンズ３Ａ，
３Ｂで縮小させることによって、発光素子２ａ，２ｂや
電極等のパターンを微細化することなく、感光体面Ｐに
光を高密度に照射させることができる。この場合、発光
素子アレイ２Ａ，２Ｂの電極と配線基板１上の配線導体
とを接続する際のボンディング作業も比較的簡単で、解
像度の高い露光装置を簡単かつ安価に製作することがで
きるようになる。またこの場合、発光素子アレイ２Ａ，
２Ｂの発光素子２ａ，２ｂや電極等の面積は従来より使
用していたものと同じでよく、しかもレンズ３Ａ，３Ｂ
の集光作用によって感光体面Ｐに照射される光の強度は
高くなることから、感光体上により鮮明な潜像が形成さ
れるようになり、印画品質が向上する。

【００２４】更に本形態の露光装置においては、２列に
配列された複数の発光素子アレイ２Ａ，２Ｂを同一の配
線基板１上に実装したことから、その実装作業時、配線
基板１の配線パターン等を位置合わせ用のマーカーとし
て利用することで、夫々の列Ｍ１，Ｍ２を構成する発光
素子アレイ２Ａ，２Ｂを全て高精度に位置決めすること
ができ、露光装置の組み立てが簡単かつ正確になる。

【００２５】また更に本形態の露光装置においては、レ
ンズ３Ａ，３Ｂの光軸Ａ，Ｂが配線基板１の上面に対し
て直交するように配されているため、露光装置を組み立
てる際、レンズ３Ａ，３Ｂを配線基板１の一主面と平行
なＸ−Ｙ方向に沿って移動させるだけで位置合わせを行
うことができ、この点においても露光装置の組み立て作
業が簡単になる。

【００２６】尚、本発明は上述した形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種
々の変更、改良等が可能であり、例えば、上述の形態で
は発光素子アレイ２Ａ，２Ｂの発光素子２ａ，２ｂの光
をレンズ３Ａ，３Ｂにより縮小させて結像面Ｐに照射さ
せるようにしたが、これに代えて、図４に示すように、
レンズ６Ａ，６Ｂの径を発光素子アレイ５Ａ，５Ｂの長
さよりも大きくなすとともに発光素子アレイ５Ａ，５Ｂ
の発光素子５ａ，５ｂの光をレンズ６Ａ，６Ｂにより拡
大させて感光体面Ｐに照射させるようにしても良く、こ
の場合もレンズ６Ａ，６Ｂの径を十分に大きくすること
ができるため、所定の光量を確保して感光体上に鮮明な
潜像を形成することが可能である。この場合、発光素子
アレイ５Ａ，５Ｂとしては８５０ｄｐｉ程度のものが使
用される。

【００２７】

【発明の効果】本発明の露光装置によれば、レンズの配
列ピッチを十分に広くして個々のレンズを大型になすこ
とができ、開口角の広いレンズを用いて十分な光量で露
光を行うことで感光体に鮮明な潜像を形成することが可
能となる。

【００２８】また本発明の露光装置によれば、一方の列
を構成する各発光素子アレイの間に他方の列を構成する
各発光素子アレイを配置させ、これら発光素子アレイの
発光素子の光をレンズで縮小させることによって、発光
素子や電極等のパターンを微細化することなく、感光体
面に光を高密度に照射させることができ、解像度の高い
露光装置を簡単かつ安価に製作することが可能になる。
しかも、上述のようになしておけば、発光素子アレイの
発光素子や電極等の面積は従来より使用していたものと
同じである上に、レンズの集光作用によって感光体面に
照射される光の強度は高くなることから、結像面に形成
される潜像は極めて鮮明になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光装置の一形態を示す平面図であ
る。

【図２】図１をＸ方向から見た側面図である。

【図３】図１をＹ方向から見た側面図である。

【図４】本発明の露光装置の他の形態を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１ 配線基板 ２Ａ，２Ｂ 発光素子アレイ ２ａ、２ｂ 発光素子 ３Ａ，３Ｂ レンズ Ｐ 感光体面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２列に配列された複数の発光素子アレイ
   と、２列に配列され前記各発光素子アレイと１対１に対
   応する複数個のレンズとから成り、前記各発光素子アレ
   イの発光素子の光を前記レンズを介して感光体面に照射
   させることによって感光体に潜像を形成する露光装置で
   あって、 前記少なくとも一方の列を構成する各レンズの光軸が２
   列の発光素子アレイの列間に位置していることを特徴と
   する露光装置。
2. 【請求項２】前記一方の列を構成する各発光素子アレイ
   間に他方の列を構成する発光素子アレイが配置されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。