CN101443925B - 带有微透镜的发光元件阵列以及光写入头 - Google Patents

带有微透镜的发光元件阵列以及光写入头 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种提高发光效率以及降低光量偏差的发光元件阵列。发光元件阵列具备：由在主扫描方向上以直线状排列的多个发光部构成的发光部列；以及形成在上述发光部上的微透镜，上述微透镜具有如下形状：主扫描方向的长度和副扫描方向的长度不同，上述副扫描方向的长度比上述主扫描方向的长度长，为上述主扫描方向的长度的3.5倍以下。

Description

带有微透镜的发光元件阵列以及光写入头
技术领域
本发明涉及发光元件阵列以及光写入头，特别涉及提高光量的带有微透镜的发光元件阵列。
背景技术
已知发光元件阵列以及光写入头在光打印机、传真机或复印机中所具备的感光鼓中，被用作用于使光曝光的光源的技术(例如专利文献1)。图25示出具备光写入头的光打印机的原理图。在圆筒形的感光鼓102的表面上，形成有非晶Si等具有光导电性的材料(感光体)。该鼓以打印的速度旋转。利用带电器104，使所旋转的鼓的感光体表面均匀地带电。然后，使用光写入头100向感光体上照射要打印的点影像的光，对光所到达的位置的带电进行中和。接下来，使用显影器106按照感光体上的带电状态，将调色剂附到感光体上。然后，使用转印器108在从盒110中送来的纸112上转印调色剂。对于纸，通过定影器114进行加热等而定影后，送到堆叠器116。另一方面，对转印结束的鼓，利用消除灯118在整个面上中和带电，使用清扫器120去除残留的调色剂。
进而，图26示出具备光写入头的传真机、复印机的原理图。对与图25相同的结构要素，标注相同参照序号来表示。
从光源124向通过送纸辊130搬送的读取原稿122照射光，经由成像透镜126在影像传感器128接收其反射光。由于传真机的打印或复印功能、或复印机的复印功能，光写入头100的发光元件阵列基板60上的发光元件点亮，经由柱透镜阵列74照射到感光鼓102。关于对纸122的打印，如在光打印机中进行的说明。
图24示出现有技术中的光写入头的代表性的结构图。图24是与搭载于光打印机中的光写入头的主扫描方向正交的方向(以下称为副扫描方向)的剖面图。在发光元件阵列基板60上，沿着主扫描方向安装有以列向配置有发光元件的多个发光元件阵列芯片80，在该发光元件阵列芯片80的发光元件所发出的光的光路上，配置有在主扫描方向上长尺寸的正立等倍的柱透镜阵列74。柱透镜阵列74通过外壳63而固定，该外壳63具有作为实现光轴方向的位置调整的调整机构的功能。从发光元件发出的光经由光柱透镜阵列74成像于感光鼓102上。另外，在发光元件阵列基板60的基底上设置有用于释放发光元件阵列的芯片80的热的散热器65，外壳63和散热器65将发光元件阵列基板60夹在中间并通过钳具66而固定。关于这样的光写入头的代表性的结构图，已作为现有技术公开(例如专利文献2)。
图21是在发光元件阵列的芯片上配置了微透镜时的平面图。发光元件沿着芯片边缘部以直线状排列。示出发光元件阵列芯片80。在芯片两端设置有键合焊盘82，发光元件阵列的发光部84沿着芯片的边缘部以直线状排列。图22示出对于发光元件阵列的芯片设置有微透镜的发光元件阵列的部分放大图，示出微透镜30c(将球面形状的微透镜还称为球面透镜)在发光元件上连结而排列的情况。该放大部分相当于图21中用虚线包围的部分。图23是图22的侧面图。这样的微透镜以及发光元件阵列，作为现有技术已公开(例如专利文献3)。
另外，作为发光元件阵列，作为现有技术可以举出能够对各发光部的发光强度进行调制，并且使发光元件阵列的发光部的发光具有自扫描功能的技术(例如专利文献4)。以下，将自扫描型发光元件阵列还称为SLED(Self-scanning Light-emitting Device)。同样地，将自扫描型发光元件阵列芯片还称为SLED芯片。
带有微透镜的发光元件如图18A所示，对于发光二极管(LED)或发光可控硅(thyristor)的大致U字形的发光部84，在其上设置微透镜(复合透镜30)。关于复合透镜30在后面详细说明。如果连接大致U字形的发光部的发光强度的最大位置，则形成折线32。设置中心位于该折线32的3个线段的各两端或其附近的4个球面透镜的一部分，并在其中间部分设置具有与3个各线段平行的轴的3个柱面透镜的一部分，将这些相互邻接配置而形成复合透镜30。
图18B是示出复合透镜30的结构的平面图。在图中，点33、34、35以及36表示图18A所示的大致U字形折线32的3个线段32a、32b、以及32c的各两端。复合透镜30具有以点33为中心的球面透镜的一部分43、以点34为中心的球面透镜的一部分44、以点35为中心的球面透镜的一部分45、以点36为中心的球面透镜的一部分46。复合透镜30还具备具有与线段32a平行的轴的柱面透镜48的一部分、具有与线段32b平行的轴的柱面透镜50的一部分、具有与线段32c平行的轴的柱面透镜52的一部分。这些4个球面透镜的一部分与3个柱面透镜的一部分如图所示那样被邻接配置。
在图18B中，为了理解复合透镜的形状，示出X-X’线剖面图以及Y-Y’线剖面图。
这样，复合透镜30是使球面透镜的光轴中心或柱面透镜的轴与大致U字形的发光部84的各部一致，并复合该球面透镜的一部分和柱面透镜而得到的特殊形状的透镜。
通过使用这样的与大致U字形的发光部形状相配的复合透镜，针对大致U字形的发光部的各部分的每一个，可以利用复合透镜的各部分，使发光光线向光轴方向、即柱透镜的方向折射，从而能够使朗伯(lambertian)发光的指向性向柱透镜的方向集中。
图19示出制作带有微透镜的发光元件阵列的工序。在此，关于透镜，假设形成图18B中说明的复合透镜。
首先，如图19(A)所示，在石英玻璃基板200上涂敷Cr膜202，接下来利用光刻(photolithography)技术在Cr膜上形成开口204的阵列。开口204的间距与光打印机的分辨率对应，如果光打印机的分辨率例如为600dpi，则将开口204的间距设为42.3μm。
图20是对这样的开口阵列进行了图案化的带有Cr膜的石英玻璃基板的平面图。如图所示，各开口204的形状是大致U字形，一个线段的长度为16μm，宽度为2μm。该开口设为其位置与发光用可控硅的大致U字形的发光部区域的光量最大的位置大致一致。在一般的球面透镜的情况下，开口也可以是单纯的微小圆开口(开口直径为1～5μm左右)。
接下来，使用氢氟酸对带有Cr膜的石英玻璃基板200进行液相蚀刻，制作图19(B)所示的凹部206。凹部的形状对应于如在图18B中说明的紧密配置球面透镜以及柱面透镜的复合透镜的形状。
在图20中，将大致U字形的开口204的端部以及角部如图所示设为a、b、c以及d。对于玻璃基板，利用氢氟酸各向同性地进行蚀刻。因此，从开口204的端部a以及d、和角部b以及c，按照半球状进行蚀刻。另外，从a与b的中间部、b与c的中间部、c与d的中间部，按照柱面状进行蚀刻。因此，形成与图18B所示的复合透镜的形状对应的凹部形状。
之后，对于蚀刻而浮起的Cr膜202，在粘贴粘接膜(未图示)之后，按压弹性体基板而破裂，并剥离粘接膜，去除蚀刻部的Cr膜。图19(C)示出其状态。将其作为压模(成形模)208而用于以下的工序。
在压模208的表面涂上分型剂之后，如图19(D)所示，利用滴注器(dispenser)以不会卷入泡的方式滴落光(紫外线)硬化性树脂210，并粘着。作为光硬化性树脂的种类，有环氧类或丙烯酸类，都可以使用。
接下来，如图19(E)所示，在树脂210上载置已结束发光可控硅的形成工序的发光元件阵列晶片212。在晶片212中，形成有多个自扫描型发光元件阵列芯片。在芯片两端上设置有键合焊盘82，发光用可控硅的发光部(大致U字形)84沿着芯片的边缘部以直线状排列。由于必须与发光可控硅的发光部的形状(大致U字形)对位地形成复合透镜，所以晶片212与压模208需要精密地对位。为此，在晶片212和成形模208中分别设置对位标记，利用该对位标记来进行对位。此时，残留的Cr膜202与芯片的键合焊盘82对置。
在将光硬化性树脂210与晶片212接触之后，施加压力而展开树脂。在此，通过选择树脂涂敷量、加压力、加压时间，对发光可控硅面与透镜上面的距离进行最优化。
为了使树脂210硬化，隔着压模208照射波长为300～400nm、能量为14000mJ/cm2的紫外光214，使树脂硬化。紫外线的能量的最佳值根据所使用的树脂而不同。5000～20000mJ/cm2左右是所使用的代表性的值。
关于紫外线，通过使用石英透镜对从光纤束的射出端射出的紫外线进行校准，从而成为大致平行的光线，并将其大致垂直地向压模208的背面照射。
如图19(F)所示，在将压模分型之后，使用溶剂将未硬化的树脂(由于除了透镜部分的Cr膜去除部分以外，紫外光被Cr膜遮挡，所以树脂未硬化)洗净去除。图19(G)示出结果。可知在发光可控硅的发光部84上形成复合透镜30，露出键合焊盘82。
作为现有技术已公开了图18A、图18B、图19以及图20所示的发光元件阵列及其制造方法(例如专利文献5)。
专利文献1：日本特开2003-170625号公报
专利文献2：日本特开2004-209703号公报
专利文献3：日本特开2005-311269号公报
专利文献4：日本专利第2577089号
专利文献5：日本特开2005-39195号公报
图3示出使用上述现有技术实际形成的微透镜的尺寸图。在该图中，形成了微透镜的阵列方向(还称为主扫描方向)的长度为20μm、副扫描方向的长度为20μm的复合透镜。在构成了发光元件阵列时，该发光部尺寸相当于光打印机等中使用的1200dpi。在该图中用虚线表示此时的感光鼓上的聚光点形状84d1。聚光点84d1的尺寸，主扫描方向成为18μm，副扫描方向成为18μm。感光鼓上的聚光点的全部光量与没有微透镜时相比，成为1.5倍。
但是，对于光打印机等中具备的感光鼓，如果照射更多的光量，即聚光点的光量多，则相应地可以实现光打印机等的高速化。进而，如果光量增大，则可以因发光元件的低功耗化以及驱动IC削减而实现低成本化。因此，进一步的光量提高成为课题。
另一方面，使用多面镜等扫描激光束的所谓的激光束打印机的1200dpi用激光束直径在感光鼓上一般为50～60μm左右。具体而言，1200dpi用激光束打印机的与1200dpi相当的像素间距为21.2μm，但实际上，即使使用与其相比相当大的束(即与聚光点直径相当)，也可以通过进行相应的信号处理来用作1200dpi用的激光束打印机。由此也可以理解，进一步的光量提高成为课题。
鉴于这样的情况，虽然还可以将在副扫描方向上增大发光部自身的尺寸的作法考虑成一个解决手段，但由于增大发光部时驱动电流也增加，所以无法解决上述课题。即，导致功耗增大、驱动IC的负担增大，而且还妨碍低成本化。
发明内容
本发明的目的在于，为了解决上述课题，提供一种提高发光效率以及降低光量偏差的发光元件阵列。
本发明的一个方式的发光元件阵列具备：由在主扫描方向上以直线状排列的多个发光部构成的发光部列；以及形成在上述发光部上的微透镜，上述微透镜具有如下形状：主扫描方向的长度和副扫描方向的长度不同，上述副扫描方向的长度比上述主扫描方向的长度长，为上述主扫描方向的长度的3.5倍以下。
另外，根据本发明的一个方式，上述微透镜根据球面透镜、椭圆形透镜、长圆形透镜以及复合透镜中的任意一个形成，上述副扫描方向的长度为上述主扫描方向的长度的1.5倍以上。进而，上述副扫描方向的长度为上述主扫描方向的长度的3倍以下。
另外，根据本发明的一个方式，其构成为，与上述发光部对应的上述球面透镜的重心，相对上述发光部的外接圆中心在副扫描方向上偏移。此处，定义“微透镜的透镜重心”。如果是单纯的圆形状的球面透镜或非球面透镜，则透镜重心位置定义为该圆的中心位置。当微透镜为均质介质时，“重心位置”成为根据其形状、各部分的厚度等而决定的重心的位置。例如，即使是图6所示的复合透镜，也同样是根据其形状、各部分的厚度等而决定的重心的位置(Osp)，其内容将在实施例中详细说明。进而，定义“发光部84外接的圆的中心”。在现有技术中(例如专利文献5)，使发光部84外接的圆的中心Op(以下还称为外接圆中心)与微透镜的重心Osp一致(参照图18A)。
另外，根据本发明的一个方式，上述发光元件阵列具有相互交错排列的发光元件阵列芯片，各发光元件阵列芯片在各芯片的表面上具有用于经由焊丝对上述发光部供电的键合焊盘、以及树脂图案，上述树脂图案由遮蔽从一个芯片的发光部向另一个芯片的键合焊盘上的焊丝入射的光的杂散光防止壁、位于上述微透镜以及上述微透镜的周围部分的树脂面构成。由此，与以往相比，可以增大芯片的表面中的树脂的比率，从而可以容易洗净所剩余的树脂，并且可以降低因剩余树脂附着到微透镜而引起的发光元件阵列的光量偏差。
特别优选地，上述杂散光防止壁以及上述树脂面这双方所占的面积比上述微透镜所占的面积大。
进而，杂散光防止壁以双凸透镜状或与微透镜相同的形状形成。特别地，如果以与微透镜相同的形状形成杂散光防止壁，则可以简化芯片的制造工序中的树脂图案的制成。
根据本发明，通过仍维持发光部的形状的情况下，增大在发光部上形成的微透镜的副扫描方向的尺寸，从而可以提高发光效率，由此可以实现光打印机等的高速化。
另外，由于发光元件的低功耗化以及驱动IC削减，还可以实现带有微透镜的发光元件阵列的低成本化。
进而，即使在光打印机等中所要求的聚光点直径的范围内，也可以通过增大微透镜的副扫描方向的尺寸来进一步增大光量，在不会伴随功耗的增大的情况下，可以实现向感光鼓的光量传达率大的发光元件阵列。
附图说明
图1是示出在1200dpi用的SLED芯片的各发光部上形成的微透镜的一个例子的图。
图2是示出在1200dpi用的SLED芯片的各发光部上形成的微透镜的另一个例子的图。
图3是示出使用现有技术实际形成的微透镜的尺寸的图。
图4是示出微透镜形状的增大和光量提高的关系的模拟结果的图。
图5A是使用了球面透镜时的微透镜平面图。
图5B是使用了椭圆形透镜时的微透镜平面图。
图5C是使用了在2个半圆状透镜之间具有圆柱面的长圆形透镜时的微透镜平面图。
图6是关于使用了复合透镜的发光元件阵列，示出微透镜的透镜重心与发光部的外接圆中心偏移的情况的图。
图7是示出SLED芯片的交错排列的图。
图8是示出本发明的发光元件阵列芯片的一个实施例的图。
图9A是形成了本发明的一个实施例的发光元件阵列芯片的晶片的概略图。
图9B是示出本发明的一个实施例的发光元件阵列芯片的图。
图9C是示出本发明的一个实施例的发光元件阵列芯片的图。
图10是示出本发明的一个实施例的发光元件阵列芯片的图。
图11是示出本发明的一个实施例的发光元件阵列芯片的图。
图12是示出本发明的一个实施例的发光元件阵列芯片的图。
图13是示出本发明的一个实施例的发光元件阵列芯片的图。
图14是示出本发明的一个实施例的发光元件阵列芯片的图。
图15是示出本发明的一个实施例的发光元件阵列芯片的图。
图16A是示出本发明的一个实施例的发光元件阵列芯片的图。
图16B是示出本发明的一个实施例的发光元件阵列芯片的图。
图17是示出从发光部仰望键合焊丝(bonding wire)的角度与杂散光防止壁的高度之间的关系的图。
图18A是对于LED的大致U字形的发光部形成了复合透镜的图。
图18B是示出复合透镜的结构的平面图。
图19是示出制作带有微透镜的发光元件阵列的工序的图。
图20是制成工序中的对开口阵列进行图案化的带有Cr膜的石英玻璃基板的平面图。
图21是在发光元件阵列的芯片上配置了微透镜时的平面图。
图22是示出对于发光元件阵列的芯片，复合透镜在发光元件上连结而排列的一个例子的图。
图23是示出对于发光元件阵列的芯片，复合透镜在发光元件上连结而排列的一个例子的侧面图。
图24是光写入头的代表性的结构图。
图25是具备光写入头的光打印机的基本结构图。
图26是具备光写入头的传真机或复印机的基本结构图。
具体实施方式
(实施例1)
在根据参照图3说明的现有技术，形成了微透镜的阵列方向长度为20μm、副扫描方向长度为20μm的微透镜的情况下，感光鼓上的聚光点的全部光量与没有微透镜时相比，成为1.5倍。
与此相对，根据实施例1，通过增大设置在发光部上的微透镜的副扫描方向的尺寸，可以进一步增大光量。
作为增大微透镜的副扫描方向的尺寸的方法，以下进行说明。首先，使用在图20中说明的作为现有技术的用于制作透镜原版的光掩模的掩模开口形状。接下来，如图19(A)中说明，在石英玻璃基板上形成Cr膜，对其使用光刻技术，对掩模开口形状进行图案化，并使用氢氟酸对其进行蚀刻。从此经过规定的蚀刻时间之后，在石英玻璃基板200上得到与图3的复合透镜30的形状相当的凹面形状。如果将其作为原版，按照图19中说明的工序形成透镜，则得到图3中说明的复合透镜。在图3中，为了理解复合透镜30的形状，示出X-X’线剖面图以及Y-Y’线剖面图。
根据实施例1，经过上述的规定蚀刻时间之后，进一步继续蚀刻。由此，在石英玻璃基板200上得到邻接的主扫描方向的微透镜的凹面彼此接触，但与上述的凹面形状相比，以主扫描方向以上在副扫描方向上延伸的凹面形状。如果将其作为原版，按照图19中说明的工序形成微透镜，则得到与图3中说明的复合透镜相比，以主扫描方向以上在副扫描方向上延伸的复合透镜形状。关于详细的复合透镜的形状尺寸，在后面叙述。
如上所述，通过改变蚀刻时间长度，可以从相同的掩模开口形状制成多种微透镜原版。与此不同，还可以在副扫描方向上延长掩模开口本身的形状，或者变更掩模开口形状的大致U字形的3个线状开口(相当于图18A所示的32a、32b以及32c)的间隔以及位置关系。
接下来，对复合透镜的形状尺寸进行详细说明。
图1示出在1200dpi(间距21.2μm)用的SLED芯片的各发光部上形成的微透镜的一个例子。图1中的微透镜形成为主扫描方向长度21.2μm、副扫描方向长度28μm。使用了具备该微透镜的光写入头的感光鼓上的聚光点形状84d2，用图1的虚线表示。关于聚光点84d2的全部宽度，主扫描方向成为18μm，副扫描方向成为24μm。感光鼓上的聚光点的全部光量与没有微透镜时相比，成为1.8倍。在图1中，为了理解复合透镜30a的形状，示出X-X’线剖面图以及Y-Y’线剖面图。如果按照上述的工序形成微透镜，则关于现有技术中说明的X-X’线剖面图以及Y-Y’线剖面图(图3)、和实施例1的X-X’线剖面图以及Y-Y’线剖面图(图1)，微透镜的高度方向(在图1以及图3的平面图中示出的垂直方向)成为大致相同的高度。
如现有技术中说明，相对于现有技术的激光束打印机中的束直径50μm，可以一边将副扫描方向的聚光点直径抑制成24μm，一边进一步增大光量。即，与现有技术相比，可以维持实际上的高分辨率化，并且可以增大光量提高。进而，根据上述的微透镜形成方法，还可以比较容易地形成。
因此，根据本实施例，通过仍维持发光部的形状的情况下，增大在发光部上形成的微透镜的副扫描方向的尺寸，从而能够提高发光效率，由此能够实现光打印机等的高速化。
另外，因发光元件的低功耗化以及驱动IC削减，还能够实现带有微透镜的发光元件阵列的低成本化。进而，即使在光打印机等中所要求的聚光点直径的范围内，也可以通过增大微透镜的副扫描方向的尺寸来进一步增大光量，在不会伴随功耗的增大的情况下，可以实现向感光鼓的光量传达率大的带有微透镜的发光元件阵列。
(实施例2)
图2示出在1200dpi(间距21.2μm)用的SLED芯片的各发光部上形成的微透镜的另一个例子。图2中的微透镜形成为主扫描方向长度21.2μm，副扫描方向长度34μm。使用了具备该微透镜的光写入头的感光鼓上的聚光点形状84d3，用图2的虚线表示。关于聚光点84d3的全部宽度，主扫描方向成为18μm，副扫描方向成为29μm。感光鼓上的聚光点的全部光量与没有微透镜时相比，成为2.1倍。在图2中，为了理解复合透镜30b的形状，而示出X-X’线剖面图以及Y-Y’线剖面图。如果按照上述的工序形成微透镜，则关于现有技术中说明的X-X’线剖面图以及Y-Y’线剖面图(图3)、和实施例2的X-X’线剖面图以及Y-Y’线剖面图(图2)，微透镜的高度方向(图2以及图3的平面图中示出的垂直方向)成为大致相同的高度。
如现有技术中说明，相对于现有技术的激光束打印机中的束直径50μm，可以一边将副扫描方向的聚光点直径抑制成29μm，一边进一步增大光量。即，与现有技术相比，可以维持实际上的高分辨率化，并且可以增大光量提高。进而，根据上述的微透镜形成方法，还可以比较容易地形成。
因此，根据本实施例，通过仍维持发光部的形状的情况下，增大在发光部上形成的微透镜的副扫描方向的尺寸，从而可以提高发光效率，由此可以实现光打印机等的高速化。
另外，因发光元件的低功耗化以及驱动IC削减，还可以实现带有微透镜的发光元件阵列的低成本化。进而，即使在光打印机等中所要求的聚光点直径的范围内，也可以通过增大微透镜的副扫描方向的尺寸来进一步增大光量，在不会伴随功耗的增大的情况下，可以实现向感光鼓的光量传达率大的带有微透镜的发光元件阵列。
根据实施例1以及实施例2，的确可以确认：通过在副扫描方向上延长微透镜形状，可以实现光量提高。在此，通过模拟对副扫描方向的微透镜形状的增大和光量提高的关系进行分析。
图4示出微透镜形状的增大和光量提高的关系的模拟结果。在该图的模拟中，假设1200dpi用的发光元件阵列，将微透镜的主扫描方向的长度设为Xm、将微透镜的副扫描方向的长度设为Ym时，用其比率Ym/Xm表示横轴。另外，纵轴用以Ym/Xm＝1.0时的光量值为基准的比率，表示与感光鼓上的焦点相当的光量比。
从图4的结果可知，如果微透镜的形状尺寸为，副扫描方向的长度Ym相对主扫描方向的长度Xm的比(Ym/Xm)在1.5～3.0的范围内，则相对于现有技术(Ym/Xm＝1.0)，可靠地提高光量。另外，从图4的结果比较并考虑光量提高的效果与副扫描方向的实际分辨率的降低可以判断，对于根据本方法的光量提高，在Ym/Xm>3.5时并非优选。
另外，参照图1～图3，研究本模拟结果的一致性。图3所示的微透镜相当于Ym/Xm＝20/20＝1.0，与没有微透镜时相比得到1.5倍的光量提高。图1所示的微透镜相当于Ym/Xm＝28.2/21.2＝1.32，得到1.8倍的光量提高。因此，根据实施例1得到的效果为1.8倍/1.5倍＝1.2，成为与图4所示的模拟结果(Ym/Xm＝1.32，且光量提高比约为1.18)非常相似的结果。图2所示的微透镜相当于Ym/Xm＝34.0/21.2＝1.60，与没有微透镜时相比得到2.1倍的光量提高。因此，根据实施例2得到的效果为2.1倍/1.5倍＝1.4，得到胜于图4所示的模拟结果(Ym/Xm＝1.60，且光量提高比约为1.22)的效果。因此，根据本模拟，在作为Ym/Xm进行评价时，针对微透镜的光量提高，得到能够充分信任的结果。
根据基于本模拟的结果，通过仍维持发光部的形状的情况下，增大在发光部上形成的微透镜的副扫描方向的尺寸，从而可以提高发光效率，由此可以实现光打印机等的高速化。
另外，因发光元件的低功耗化以及驱动IC削减，还可以实现带有微透镜的发光元件阵列的低成本化。进而，即使在光打印机等中所要求的聚光点直径的范围内，也可以通过增大微透镜的副扫描方向的尺寸来进一步增大光量，在不会伴随功耗的增大的情况下，可以实现向感光鼓的光量传达率大的带有微透镜的发光元件阵列。
(实施例3)
在实施例1以及2中，对复合透镜的微透镜进行了说明，但也可以变更图20的蚀刻掩模的形状，形成各种形状的微透镜的形状。图5A～5C示出复合透镜以外的微透镜的形状的种类。图5A是使用了球面透镜30c时的微透镜平面图，图5B是使用了椭圆形透镜30d时的微透镜平面图，图5C是使用了在2个半圆状透镜之间具有圆柱面的长圆形透镜30e时的微透镜平面图。在图5A～C中，为便于说明对同样的要素附加相同的参照序号。
图5A示出副扫描方向轴a和主扫描方向轴b的交点(即透镜重心Osp)与发光部84的外接圆中心Op一致的图。另外，根据图19中说明的形成方法，对于与所邻接的其他球面透镜30c的接触部分，从微透镜平面图来看，在副扫描方向上以大致直线来表现。因此，在使用了球面透镜时的微透镜中，可以将微透镜的主扫描方向长度表示成Xm，将副扫描方向的长度表示成Ym，设为Ym/Xm，根据图4所示的模拟结果，可以定义本发明的效果。在此，在不存在与所邻接的其他微透镜的接触部分的情况下，主扫描方向长度Xm可以定义为微透镜的最大的主扫描方向的长度。
图5B示出副扫描方向轴(即长轴)a和主扫描方向轴(即短轴)b的交点(即透镜重心Osp)与发光部84的外接圆中心Op一致的图。另外，根据图19中说明的形成方法，对于与所邻接的其他椭圆形透镜30d的接触部分，从微透镜平面图来看在副扫描方向上以大致直线来表现。因此，在使用了椭圆形透镜时的微透镜中，可以将微透镜的短轴表示成Xm，将长轴表示成Ym，设为Ym/Xm，根据图4所示的模拟结果，可以定义本发明的效果。在此，在不存在与所邻接的其他微透镜的接触部分的情况下，主扫描方向长度Xm可以定义为微透镜的最大的主扫描方向的长度。
图5C示出副扫描方向轴(即长轴)a和主扫描方向轴(即短轴)b的交点(即透镜重心Osp)与发光部84的外接圆中心Op一致的图。在此，在2个半圆状透镜之间具有圆柱面(图示b1-b2)，短轴b表示成通过b1与b2的平均(即中点)并与副扫描方向平行的轴。另外，根据图19中说明的形成方法，对于与所邻接的其他长圆形透镜30e的接触部分，从微透镜平面图来看在副扫描方向上以大致直线来表现。因此，在使用了长圆形透镜时的微透镜中，可以将微透镜的短轴表示成Xm，将长轴表示成Ym，设为Ym/Xm，根据图4所示的模拟结果，可以定义本发明的效果。
在图5A～5C中，所邻接的微透镜具有接触部分，据此将微透镜的主扫描方向的长度规定成Xm，但在不存在与所邻接的其他微透镜的接触部分的情况下，主扫描方向的长度Xm可以定义为微透镜的最大的主扫描方向的长度。
在图5A～5C中，感光鼓上的聚光点形状84d4、84d5以及84d6根据微透镜形状而对应地变化，但得到在光打印机等的设计上所要求的实际分辨率即可，聚光点形状本身不成为问题。
(实施例4)
在实施例1～3中，如图5所示，以微透镜的透镜重心Osp与发光部的外接圆中心Op相同为例进行了说明，但即使构成为相对发光部的外接圆中心Op，例如在副扫描方向上偏移微透镜的透镜重心Osp，也可以得到与实施例1～3同样的效果。
在图6中，关于使用了复合透镜30的发光元件阵列，示出微透镜30a的透镜重心Osp与发光部的外接圆重心Op偏移的情况。线N-N’表示通过发光部84的外接圆中心Op的副扫描方向的轴。另外，线O-O’表示通过微透镜的透镜重心Osp的副扫描方向的轴。在该图中，示出线N-N’与线O-O’的距离仅偏移Δq的情况。根据图19中说明的形成方法，还可以构成为具有图6所示的结构的发光元件阵列。
(实施例5)
如图7所示，SLED芯片80交错排列，构成光写入头的光源。在这样SLED芯片80交错排列的发光元件阵列中，在主扫描方向(芯片的排列方向)上观察时芯片的端部重叠。例如，在将每个芯片的键合焊盘82的排列间隔设为100μm，将芯片长度设为6mm的情况下，每隔12mm出现8根焊丝集中于1mm左右的范围内的部分，在所印刷的图像中杂散光的影响非常显著。可知这样的杂散光是如后所述那样，主要由于在焊丝14所突起的回路的50μm以上的高度部分上的反射、以及在球18表面上的反射而引起的。
因此，为了防止这样的杂散光的影响，在本实施例中，如图8所示，作为树脂图案，设置了杂散光防止壁22、微透镜30b，进而在除了键合焊盘82以及微透镜30b以外的全部区域设置了由与微透镜30b相同的树脂构成的树脂面26。树脂图案的制作方法如图19中说明。杂散光防止壁22的侧面以及树脂面26的表面设为粗糙面。另外，微透镜也可以是实施例1～3中说明的任意形状。
首先，在对杂散光防止壁进行说明之前，说明在形成微透镜以及微透镜的周围部分的树脂面时产生更佳的效果的情况。图9A示出形成SLED芯片并在上部形成树脂图案的晶片的概略图。图9B是示出图9A的一部分(A视)中的SLED芯片的概观的一个例子的放大图。图9C是示出图9A的一部分(A视)中的SLED芯片的概观的另一个例子的放大图。另外，在本实施例的说明中，在图9B以及图9C中，将微透镜代表性地设为球面透镜30c而示出，但也可以是非球面透镜(30、30a、30b、30d或30e)。
在图9B中，杂散光防止壁22、微透镜30c以及微透镜30c的周围部分的树脂面26由相同的光硬化性树脂形成，在键合焊盘82及其周围未形成树脂。在图9C中，杂散光防止壁22、微透镜30c以及微透镜30c的周围部分的树脂面26由相同的光硬化性树脂形成，在键合焊盘82及其周围未形成树脂。在图9B以及图9C所示的SLED芯片中，微透镜30c的周围部分的树脂面26的面积不同。
另一方面，在SLED芯片表面上形成期望的树脂图案时，重要的是可靠地去除未硬化树脂残留物。这是因为，例如，如果在键合焊盘上残留未硬化树脂，则成为导电不良的原因，在未硬化树脂附着残留于微透镜30c上的情况下，还成为光量偏差或光量提高率降低的原因。
但是，为了可靠地去除应洗净的未硬化树脂的残留物，需要细心的洗净调整。一般情况下，通过细致地控制洗净时间来去除未硬化树脂(例如以分钟单位进行控制)。因此，为了减轻由于未硬化树脂而引起的影响，优选在SLED芯片表面上，使应洗净的未硬化树脂的面积较少。即，在图9B以及图9C中分别示出的SLED芯片中，图9B所示的SLED芯片相对图9C所示的SLED芯片，应洗净的区域少。进而，图9C所示的SLED芯片相对仅形成有微透镜30c的SLED芯片(未图示)，应洗净的区域少。应洗净的区域少意味着要洗净的树脂量少，具有易于洗净这样的效果。
另外，实际上，在将洗净时间设为3分钟而形成了图9B以及图9C中分别示出的SLED芯片时，验证了图9B所示的SLED芯片与图9C所示的SLED芯片相比，光量偏差(PRNU)改善了30％。换言之，验证了如果将洗净时间设为较短，则未硬化树脂的残留物会附着到微透镜30c，成为光量偏差的原因。因此，应洗净的区域少，会使应洗净的时间缩短，带来降低制造成本这样的效果。
为了使应洗净的区域至少为以往的1/2以下，在交错排列的SLED芯片中，树脂图案由遮蔽从一个SLED芯片的发光部84向另一个SLED芯片的键合焊盘82上的焊丝14入射的光的杂散光防止壁22、微透镜30c以及微透镜30c的周围部分的树脂面26构成，各SLED芯片的表面中的杂散光防止壁22以及树脂面26这双方所占的面积优选为大于微透镜30c所占的面积。
接下来，说明利用树脂形成杂散光防止壁22的具体的几个例子。图10是以与树脂面26大致相同的高度形成了SLED芯片表面的杂散光防止壁22时的平面图。对同样的结构要素，附上相同的参照序号而进行说明。
与其相对，图11示出将双凸透镜状的假透镜(dummy lens)作为杂散光防止壁22，设置在微透镜30c的排列上的例子。图12示出将作为杂散光防止壁22的双凸透镜状的假透镜从微透镜30c的排列上向SLED芯片断面上偏移而形成(远离键合焊盘区域82的方向)，然后切断芯片的例子。这样，通过将成为双凸透镜状的假透镜的顶点的主扫描方向的中心轴从微透镜30c的排列上向SLED芯片切断轴上偏移，由此可以恰当地对准杂散光防止壁22的高度以及位置，关于这样的优选的高度以及位置，在后述的说明中会变得明确。与图12关联地，优选地，使成为双凸透镜状的假透镜(杂散光防止壁22)的顶点的主扫描方向的中心轴与SLED芯片切断轴一致。
另外，实际上，关于图12所示的SLED芯片，将双凸透镜状的假透镜(杂散光防止壁22)的高度设为25μm，并将由于芯片切断而引起的表面粗糙度Ra设为0.5μm以上而形成。在使用该SLED芯片以针脚式键合(stitch bonding)方式构成交错排列的发光元件阵列时，验证了未检测出杂散光。
图13示出将与微透镜相同形状的假透镜作为杂散光防止壁22，设置在微透镜30c的排列上的例子。另外，图14示出将与微透镜相同形状的杂散光防止壁22从微透镜30c的排列上向SLED芯片断面上偏移而形成(远离键合焊盘区域82的方向)，然后切断芯片的例子。这样，不是以双凸透镜状而是以微透镜形状构成，从而可以简化制造工序中的树脂图案的制成。
图15示出在将与微透镜相同形状的假透镜作为杂散光防止壁22而设置于微透镜30c的排列上时，与微透镜30c的周围部分的树脂面26重叠而形成的例子。
另外，从图10～图15中分别示出的例子可知，可以构成各种变形例。另外，在图10～图15中，将微透镜30c代表性地设为球面透镜而示出，但也可以是非球面透镜(即复合透镜或椭圆形透镜等)。
接下来，对如何恰当地对准杂散光防止壁22的高度以及位置进行说明。图16A是示出使用了针脚式键合78的交错排列的发光元件阵列的一个例子的剖面图。图16B是示出使用了球键合(ball bonding)18的交错排列的发光元件阵列的一个例子的剖面图。首先，在交错排列的发光元件阵列的情况下，杂散光的主要原因多数情况下是由于球或键合焊丝的反射而引起的。因此，优选地，以从发光部84照射的光不直接照射键合焊丝的方式设置杂散光防止壁22。
图16A以及图16B所示的各SLED芯片是将相互对置的SLED芯片的发光部的距离设为相对例如1200dpi(约21.16μm)的主扫描方向的发光部间距为2倍的42.3μm时的例子(参照图8)。另外，相互对置的SLED芯片的发光部的距离是在使用发光元件阵列的图像写入装置等中在设计上要求的值，一般设为相对主扫描方向的发光部间距的整数倍。此时，如图16A以及图16B所示，从SLED芯片端面到发光部中心的距离为27μm。键合的高度在图16A中例示成50μm，在图16B中例示成100μm，但规定成在发光元件阵列的结构上所需的高度。在针脚式键合的情况下(图16A)，杂散光防止壁22的高度优选为15μm以上，在球键合的情况下(图16B)，杂散光防止壁22的高度优选为30μm以上。
因此，如图17所示，在要求相互对置的SLED芯片的发光部的距离为规定值的情况下，作为杂散光防止壁22所需的高度是由从发光部仰望键合焊丝的角度(仰角θs)确定的。这样，可以极其容易地构成用于在SLED芯片上设置树脂图案的成形模。
关于上述的实施例以代表性的例子进行了说明，但对于本领域的技术人员来说，在本发明的宗旨以及范围内可以进行多种变更以及置换是显而易见的。例如，在图6中，对复合透镜进行了说明，但对于图5中说明的球面透镜、椭圆形透镜以及长圆形透镜，同样也可以实现。因此，本发明不应理解为被上述实施例所限制，而仅被权利要求书所限制。
(产业上的可利用性)
根据本发明，通过仍维持发光部的形状的情况下，增大在发光部上形成的微透镜的副扫描方向的尺寸，从而可以提高发光效率。因此，通过使用具备本发明的发光元件阵列的光写入头，由此可以实现光打印机、传真机以及复印机的高速化，从而是有用的。

Claims (9)

1.一种发光元件阵列，具有多个发光元件阵列芯片，该发光元件阵列芯片具备：
由在主扫描方向上以直线状排列的多个发光部构成的发光部列；以及
形成在上述发光部上的微透镜，
该发光元件阵列具有每个发光元件阵列芯片排列为交错状的结构；
各发光元件阵列芯片在各芯片的表面上具有用于经由焊丝对上述发光部供电的键合焊盘、以及树脂图案，
上述树脂图案由遮蔽从一个芯片的发光部向另一个芯片的键合焊盘上的焊丝入射的光的杂散光防止壁、位于上述微透镜以及上述微透镜的周围部分的树脂面构成。
2.根据权利要求1所述的发光元件阵列，其特征在于，上述杂散光防止壁以及上述树脂面这双方所占的面积比上述微透镜所占的面积还大。
3.根据权利要求1所述的发光元件阵列，其特征在于，上述杂散光防止壁以双凸透镜状或与上述微透镜相同的形状形成。
4.根据权利要求1所述的发光元件阵列，其特征在于，上述发光元件阵列是自扫描型发光元件阵列。
5.根据权利要求1所述的发光元件阵列，其特征在于，上述发光部是发光二极管或发光可控硅。
6.一种光写入头，具备权利要求1所述的发光元件阵列。
7.一种光打印机，具备权利要求6所述的光写入头。
8.一种传真机，具备权利要求6所述的光写入头。
9.一种复印机，具备权利要求6所述的光写入头。
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