JP2001277585A - 発光素子アレイチップ及びそれを用いた光プリンタヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】隣接する発光素子の光が感光体上で重なり合う
のを有効に防止して、鮮明な画像を形成することが可能
な光プリンタヘッドを提供する。 【解決手段】矩形状をなす基板４の上面に、該基板４の
長手方向に沿って多数の発光素子５を配列してなる発光
素子アレイチップ３において、前記基板４の上面で隣接
する発光素子間５−５に隔壁７を設けるように構成す
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、直線状に配列した
多数の発光素子を備えた発光素子アレイ及びそれを用い
た光プリンタヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真プリンタ等の露光手
段としてＬＥＤアレイヘッド等の光プリンタヘッドが用
いられている。

【０００３】このような従来の光プリンタヘッドとして
は、多数の回路配線が被着されている支持板の上面に、
複数個の発光素子アレイチップを一列状に取着・搭載す
るように構成したものが知られており、前記発光素子ア
レイチップの上面に設けられている多数の発光素子を外
部からの画像データに基づいて個々に選択的に発光させ
るとともに、該発光した光をロッドレンズアレイ等の光
学系を介して外部の感光体に照射し、感光体に所定の潜
像を形成することによって光プリンタヘッドとして機能
する。

【０００４】そして、感光体に形成された潜像は、その
後、現像のプロセスを経てトナー像となり、このトナー
像を記録紙に転写・定着させることによって記録紙に所
定の画像が形成される。

【０００５】尚、前記発光素子アレイチップは、図５に
示す如く、矩形状をなす基板１１の上面に、その長手方
向に沿って所定のドット密度で直線状に配列する多数の
発光素子１２とこれら発光素子１２に電気的に接続され
る多数の電極とを並設した構造を有しており、かかる発
光素子アレイチップの電極をボンディングワイヤ等の接
続部材を介して支持板上面の回路配線に電気的に接続さ
せておくことにより、電源電力が回路配線、ボンディン
グワイヤ及び電極を介して発光素子１２に供給されるよ
うにしている。

【０００６】また上述した従来の発光素子アレイチップ
は隣接する発光素子１２間の領域が平坦になしてあり、
この領域には感光体側に突出するものが何ら存在してい
ないため、発光素子１２の発した光は突出物等に遮られ
ることなく、そのまま感光体に照射されるようになって
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た発光素子１２の光（図中の矢印）は少しずつ周囲に広
がりながら進む傾向があり、感光体に照射される光の大
きさは実際の発光素子１２の大きさよりもひと回り大き
なものとなる。それ故、発光素子１２の発した光を前述
のように何ら規制することなくそのまま感光体に照射さ
せると、隣接する発光素子１２の光同士が一部重なり合
うこととなり、特に発光素子１２を６００ｄｐｉ以上の
ドット密度で高密度に配列した場合、光の重なり合う領
域の面積が極めて大となって画像が不鮮明になる欠点を
有していた。

【０００８】また発光素子１２の発した光が前述の如く
周囲に広がると、その分、光の強度は低下してしまうた
め、感光体に照射される光の強度が不足して良好な潜像
を形成することが不可となり、これによっても画像が不
鮮明になる欠点を有していた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
案出されたもので、本発明の発光素子アレイチップは、
矩形状をなす基板の上面に、該基板の長手方向に沿って
多数の発光素子を配列してなる発光素子アレイチップに
おいて、前記基板の上面で、隣接する発光素子間に隔壁
を設けたことを特徴とするものである。

【００１０】また本発明の発光素子アレイチップは、前
記発光素子の個々は基板上面に突設して配列されてお
り、かつ各発光素子間に位置する前記隔壁はその高さが
発光素子の高さの５０％以上であることを特徴とするも
のである。

【００１１】更に本発明の発光素子アレイチップは、前
記隔壁は、光反射率が１０％以上、厚みが１μｍ〜１０
μｍの金属材で形成されており、かつ前記発光素子の外
周から１μｍ〜１０μｍ離れた位置に配設されているこ
とを特徴とするものである。

【００１２】また更に本発明の光プリンタヘッドは、多
数の回路配線が設けられている支持板の上面に上記発光
素子アレイチップを複数個搭載するとともに、該発光素
子アレイチップの上面に設けられる電極と前記支持板上
の回路配線とをボンディングワイヤを介して電気的に接
続したことを特徴とするものである。

【００１３】

【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は本発明の一形態に係る光プリ
ンタヘッドの断面図、図2は本発明の一形態に係る発光
素子アレイチップの平面図、図3は図2の発光素子アレイ
チップの主走査方向にかかる断面図であり、１は支持
板、２は回路配線、3は発光素子アレイチップ、４は発
光素子アレイチップの基板、５は発光素子、６は電極、
７は隔壁、８はボンディングワイヤである。

【００１４】前記支持板１は、ガラス布基材エポキシ樹
脂やガラス，セラミック等の電気絶縁性材料によって矩
形状をなすように形成され、その上面で多数の回路配線
２や複数個の発光素子アレイチップ３等を支持するため
の支持母材として機能する。

【００１５】尚、前記支持板１は、例えばガラス布基材
エポキシ樹脂から成る場合、ガラス糸を用いて形成した
ガラス布基材に液状のエポキシ樹脂を含浸させて硬化
し、これを所定の矩形状に切断することによって製作さ
れる。

【００１６】また前記支持板１の上面には多数の回路配
線２が所定パターンをなすように被着されている。

【００１７】前記多数の回路配線２は、発光素子アレイ
チップ３の発光素子５に電源電力を供給するための給電
配線として機能するものであり、該各回路配線２は後述
するボンディングワイヤ８を介して発光素子アレイチッ
プ３の対応する電極６に電気的に接続される。

【００１８】尚、前記回路配線２は、例えば銀粉末に適
当な有機溶剤、有機バインダー及びガラスフリットを添
加・混合して得た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支持板１の上面に印刷・塗布し、
これを高温で焼き付けることによって所定パターンに形
成される。

【００１９】また前記回路配線２を被着させた支持板１
の上面には、その長手方向（主走査方向）に沿って複数
個の発光素子アレイチップ３が一列状に取着・搭載され
ている。

【００２０】前記発光素子アレイチップ３は、矩形状を
なす基板４の上面に、該基板４の長手方向（主走査方
向）に沿って例えば６００ｄｐｉのドット密度で直線状
に配列した多数の発光素子５と一端側で前記発光素子５
に個々に電気的に接続された多数の電極６とをそれぞれ
配設させた構造を有しており、前記電極６は支持板上面
の対応する回路配線２にボンディングワイヤ８を介して
電気的に接続され、これら回路配線２、ボンディングワ
イヤ８及び電極６を介して発光素子５に電源電力が供給
されると、発光素子５が所定の輝度で発光するようにな
っている。

【００２１】そして更に前記発光素子アレイチップ３の
基板上面には、隣接する発光素子間５−５に隔壁７が設
けられている。

【００２２】前記隔壁７は、光反射率が１０％〜９５
％、厚みが１μｍ〜１０μｍの金属材、例えば金やアル
ミニウム等によって形成されており、これら隔壁７は各
発光素子５から所定の距離Ｘだけ離れた位置に発光素子
５の外周に沿ってコの字状をなすように設けられる。

【００２３】前記距離Ｘは、発光素子５の配列ピッチＰ
の５％〜１５％に相当する長さ、即ち、０．０５×Ｐ≦
Ｘ≦０．１５×Ｐを満足するように設定され、例えば配
列ピッチＰが４２．３μｍの場合、距離Ｘは２．１μｍ
〜１０．０μｍの範囲内に設定される。

【００２４】このように、前記基板４の上面で隣接する
発光素子間５−５に発光素子５の外周と平行な隔壁７を
設けたことから、発光素子５の発する光は前記隔壁７に
当たって主走査方向に広がろうとするのが良好に抑えら
れ、発光素子５を６００ｄｐｉ以上のドット密度で高密
度に配列する場合であっても、隣接する発光素子５の光
が感光体上で重なり合うのを有効に防止することができ
るようになる。従って、感光体に照射される個々の光の
大きさを潜像の形成に適した大きさになし、鮮明な画像
を形成することが可能となる。

【００２５】またこの場合、前記隔壁７は光反射率が１
０％以上の金属材によって形成されているため、隔壁７
に当たった光はその多くが内側に向かって反射されるよ
うになっており、かかる反射光を発光素子５からの直接
光と共に感光体に照射させることによって光の照射強度
を高め、より鮮明な画像を形成することもできる。

【００２６】また前記隔壁７を電極６と同質の金属材に
よって形成するようにすれば、両者を従来周知の薄膜形
成技術によって同時にパターン形成することができ、発
光素子アレイチップ３の生産性向上にも供することがで
きる。従って前記隔壁７は電極６と同質の金属材によっ
て形成することが好ましい。

【００２７】更に前記隔壁７及び電極６は、各発光素子
５の周囲に発光素子５を囲繞するように配置させてある
ため、発光素子５の発する光は隔壁７及び電極６に当た
って副走査方向に広がろうとするのも良好に抑えられ、
これによっても感光体に照射される個々の光の大きさを
潜像の形成に適した大きさとなすことができる。

【００２８】しかもこの場合、ボンディングワイヤ８側
に向かう発光素子５の光は隔壁７等によって有効に遮ら
れ、ボンディングワイヤ８に発光素子５からの光が直接
当たることは少なくなるため、ボンディングワイヤ８で
反射した不要な光が感光体に照射されることは殆どな
く、画像データに対応した正確な潜像を形成することが
できる利点もある。

【００２９】尚、前記発光素子アレイチップ３としては
プレーナ型のＧａＡｓP系発光ダイオード素子アレイチ
ップ等が使用され、この場合、発光素子アレイチップ３
の基板４としてはＧａＡｓ基板が用いられ、その上には
ｎ型半導体層とｐ型半導体層とが設けられ、電源電力の
印加に伴いｐ型半導体層の領域が発光する。

【００３０】かかる発光素子アレイチップ３は、例えば
隔壁７と電極６とを同質の金属材により形成する場合、
前述のＧａＡｓ基板を炉中にて高温に加熱するとともに
ＡｓＨ₃とＰＨ₃とＧａを適量に含むガスを接触させてＧ
ａＡｓ基板の上面にＧａＡｓＰ単結晶から成るｎ型半導
体層を成長させ、次にＧａＡｓＰ単結晶の表面に部分的
にＺｎを拡散させてｐ型半導体層を形成することにより
両者の境界面にｐｎ接合をつくり、しかる後、その上面
にアルミニウム等の金属を従来周知の薄膜手法、具体的
にはスパッタリングやフォトリソグラフィー技術，エッ
チング技術等により所定パターンに被着させて電極６及
び隔壁７を形成することによって製作される。

【００３１】そして更に、得られた発光素子アレイチッ
プ３は支持板上面の所定位置に載置され、該発光素子ア
レイチップ３の電極６と支持板上面の回路配線２とをワ
イヤボンダーを用いてボンディングすることにより発光
素子アレイチップ３が支持板１上に取着・搭載されるこ
ととなる。

【００３２】かくして上述した本発明の光プリンタヘッ
ドは、発光素子アレイチップ３の発光素子５に外部から
の画像データに対応させて所定の電力を印加し、発光素
子５を個々に選択的に発光させるとともに該発光した光
を図示しないロッドレンズアレイ等の光学系を介して外
部の感光体に照射・結像させることによって感光体に所
定の潜像が形成される。

【００３３】また感光体に形成された潜像は、その後、
現像のプロセスを経てトナー像となり、このトナー像を
記録紙に転写・定着させることによって記録紙に所定の
画像が形成される。

【００３４】尚、本発明は上述の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、改良等が可能である。

【００３５】例えば上述の形態では発光素子５が発光素
子アレイチップ３の上面と同一面内に設けられているプ
レーナ型の発光ダイオード素子アレイチップを例に説明
したが、これに代えて図４に示す如く発光素子５'が発
光素子アレイチップ３'の上面に個々に突設して配列さ
れているメサ型の発光ダイオード素子アレイチップを用
いても良い。この場合、発光素子５'の光は発光素子５'
の上面のみならず側面からも放射されるため、これらの
光が主走査方向に広がるのを良好に抑えるには、隣接す
る発光素子間５'−５'に設けられる隔壁７'の高さを発
光素子５'の高さの５０％以上に設定するのが有効とな
る。

【００３６】また上述の形態では隔壁７が発光素子５の
外周に沿って配置されるように隔壁７をコの字状に形成
したが、前記隔壁７は隣接する発光素子間５−５の領域
に配置されていれば如何なる形状であっても良く、例え
ば隔壁７を枠状に形成し、この枠状隔壁７により発光素
子５を完全に囲繞するようになしても構わない。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、発光素子アレイチップ
の基板上面で隣接する発光素子間に隔壁を設けるように
したことから、発光素子の発する光は前記隔壁に当たっ
て主走査方向に広がろうとするのが良好に抑えられ、隣
接する発光素子の光が感光体上で重なり合うのを有効に
防止することができるようになる。従って、感光体に照
射される個々の光の大きさを潜像の形成に適した大きさ
になして、鮮明な画像を形成することが可能となる。

【００３８】また本発明によれば、前記隔壁を光反射率
が１０％以上の金属材によって形成することにより、隔
壁に当たった光の多くが内側に向かって反射されること
となり、かかる反射光を発光素子からの直接光と共に感
光体に照射させることによって光の照射強度を高め、よ
り鮮明な画像を形成することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態に係る光プリンタヘッドの断面
図である。

【図２】本発明の一形態に係る発光素子アレイチップの
平面図である。

【図3】図２の発光素子アレイチップの主走査方向にか
かる断面図である。

【図４】本発明の他の形態に係る発光素子アレイチップ
の主走査方向にかかる断面図である。

【図５】従来の発光素子アレイチップの断面図である。

【符号の説明】

１・・・支持板、２・・・回路配線、３，３'・・・発
光素子アレイチップ、４，４'・・・発光素子アレイチ
ップの基板、５，５'・・・発光素子、６・・・電極、
７，７'・・・隔壁、８・・・ボンディングワイヤ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】矩形状をなす基板の上面に、該基板の長手
   方向に沿って多数の発光素子を配列してなる発光素子ア
   レイチップにおいて、前記基板の上面で、隣接する発光
   素子間に隔壁を設けたことを特徴とする発光素子アレイ
   チップ。
2. 【請求項２】前記発光素子の個々は基板上面に突設して
   配列されており、かつ各発光素子間に位置する前記隔壁
   はその高さが発光素子の高さの５０％以上であることを
   特徴とする請求項１に記載の発光素子アレイチップ。
3. 【請求項３】前記隔壁は、光反射率が１０％以上、厚み
   が１μｍ〜１０μｍの金属材で形成されており、かつ前
   記発光素子の外周から１μｍ〜１０μｍ離れた位置に配
   設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に
   記載の発光素子アレイチップ。
4. 【請求項４】多数の回路配線が設けられている支持板の
   上面に請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発光素
   子アレイチップを複数個搭載するとともに、該発光素子
   アレイチップの上面に設けられる電極と前記支持板上面
   の回路配線とをボンディングワイヤを介して電気的に接
   続したことを特徴とする光プリンタヘッド。