JP2004066649A - 発光素子アレイチップ、発光素子アレイヘッド、光プリントヘッドおよび画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＬＥＤチップの端部とＬＥＤチップの最外部の発光部との距離が短くなることを解消し、密度の高い印刷を行う場合でも画像品位が低下することがない発光素子アレイチップ、発光素子アレイヘッド、光プリントヘッドおよび画像形成装置を得る。
【解決手段】ライン状に配設された複数の発光素子からなる発光部２７を備えた発光素子アレイチップ２２で、発光部配列方向における両端付近の発光部２７の間隔が、発光部配列方向における中央付近の発光部の間隔より広い。発光部間隔をｎ１、ｎ２、…、ｎｉ（ｉは正の整数）とした場合、ｉは３以上であり、かつ発光部配列方向両端付近の発光部間隔の方が、中央付近の発光部間隔より広くなるように発光部２７が配列されている。発光部配列方向両端付近の発光部間隔が少なくとも２つ連続して同じ値となるように発光素子が配されている。
【選択図】 図１
【解決手段】ライン状に配設された複数の発光素子からなる発光部２７を備えた発光素子アレイチップ２２で、発光部配列方向における両端付近の発光部２７の間隔が、発光部配列方向における中央付近の発光部の間隔より広い。発光部間隔をｎ１、ｎ２、…、ｎｉ（ｉは正の整数）とした場合、ｉは３以上であり、かつ発光部配列方向両端付近の発光部間隔の方が、中央付近の発光部間隔より広くなるように発光部２７が配列されている。発光部配列方向両端付近の発光部間隔が少なくとも２つ連続して同じ値となるように発光素子が配されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子アレイチップ、発光素子アレイヘッド、光プリントヘッドおよび画像形成装置に関するもので、複写機、プリンタ、ファクシミリなどに適用可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置における画像書き込み装置あるいは露光装置として、複数の発光素子をライン状に配列してなる発光素子アレイチップ、あるいは発光素子アレイヘッドなどを用いたものがある。上記発光素子アレイチップ、あるいは発光素子アレイヘッドにおける発光素子としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子などの自発的発光素子や、大面積の光源と液晶シャッターやマイクロマシンによるシャッターなどを組み合わせた受動的発光素子などがある。
本明細書では、発光素子としてＬＥＤを使用したＬＥＤアレイチップを例に挙げて説明している。
【０００３】
従来、複数のＬＥＤをライン状に配列してなるＬＥＤヘッドを有するＬＥＤプリンタにおいては、帯電させられた感光体ドラムの表面をＬＥＤヘッドによって照射して静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成することにより現像を行い、このトナー像を用紙に転写し定着するようになっている。
【０００４】
図４は従来のＬＥＤプリンタの例を示す概略図である。図１において、符号１１は図１において時計方向に回転駆動される感光体ドラムを示している。この感光体ドラム１１の周囲には、その回転方向に、電子写真プロセスを実行する帯電ローラ１２、ＬＥＤヘッド１３、現像ローラ１４、転写ローラ１５がこの順に配置されている。帯電ローラ１２は感光体ドラム１１の表面を一様にかつ均一に帯電させる。ＬＥＤヘッド１３は、一様に帯電した感光体ドラム１１の表面を画像信号に従い照射して露光し、静電潜像を形成する。現像ローラ１４は上記静電潜像にトナー１７を付着させて現像しトナー像を形成する。転写ローラ１５は感光体ドラム１１のトナー像を用紙１６に転写する。なお、感光体ドラム１１の表面は、帯電ローラ１２によって帯電させられると、電荷が均一に与えられるようになっているが、ＬＥＤヘッド１３によって光が照射されると、光が照射された部分の電荷が除去される。そして、現像ローラ１４において、負の電極に帯電させられたトナー１７は、感光体ドラム１１の表面の電荷が除去された部分に付着させられる。
【０００５】
図５は従来のＬＥＤヘッドの例を示す概略図、図６は従来のＬＥＤヘッドの例を示す要部拡大図、図７は従来のＬＥＤアレイの発光部を示す拡大正面図である。図５において、符号１３はＬＥＤヘッドを示す。ＬＥＤヘッド１３は、ＬＥＤ基板２１、このＬＥＤ基板２１上に互いに隣接させて複数搭載されたＬＥＤアレイチップ２２を有している。ＬＥＤアレイチップ２２は、図６、図７に示すように、半導体基板２９上にライン状に配列された複数の発光素子としてのＬＥＤ素子２５からなる。図５に示すように、ＬＥＤアレイチップ２２と対向させてレンズ２３が配設されている。符号２４は上記レンズ２３、ＬＥＤ基板２１を保持するホルダを示す。ＬＥＤ基板２１にはまたＬＥＤアレイチップ２２と平行に上記各ＬＥＤ素子２５を駆動するＬＥＤドライバ２６を構成する基板が配置されている。ＬＥＤアレイチップ２２とＬＥＤドライバ２６は、ワイヤ２８で電気的に接続されている。
【０００６】
図７に示すように、上記ＬＥＤ素子２５は、矩形状の発光部２７、及び各発光部２７に接続された電極３０からなり、発光部２７は、半導体基板２９上に不純物を拡散させることによって形成されたほぼ矩形の発光領域からなる。そして、１個のＬＥＤアレイチップ２２には、１２８個又は２５６個の発光部２７が６００〜１２００〔ｄｐｉ〕の密度で直線上に配列される。かかる構成のＬＥＤヘッド１３において、上記ＬＥＤドライバ２６によって各ＬＥＤ素子２５が駆動されると、各ＬＥＤ素子２５の光は、レンズ２３によって集束されて一点に集められる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＬＥＤヘッドにおいては、次に説明するように、１２００〔ｄｐｉ〕から２４００〔ｄｐｉ〕程度の密度の高い印刷を行う場合、画像品位が低下する難点がある。
【０００８】
図８、図９は従来のＬＥＤアレイチップの例を示す発光素子配設状態図である。図８、図９において、ＬＥＤアレイチップ２２は、複数のＬＥＤ素子からなる発光部２７を有する。各発光部２７は、ＬＥＤプリンタの解像度に対応したピッチｑ１、図９に示す例では約２１〔μｍ〕で配設され、各発光部２７の幅ｗ１は約１０〔μｍ〕で形成されている。この場合、各発光部２７間の距離ｕ１は約１１〔μｍ〕になる。そして、各発光部２７の幅ｗ１は経験的に最適な値に設定され、幅ｗ１が広いと、印刷時に互いに隣接して形成されるドット間の分離性が悪くなり、狭いと、印刷時に互いに隣接して形成されるドット間の接続性が悪くなる。
【０００９】
ところで、複数のＬＥＤアレイチップ２２を互いに隣接させてＬＥＤ基板２１上に直列的に搭載したとき、相隣接する各ＬＥＤアレイチップ２２相互間の発光部２７の間隔であるピッチｑ２と上記ピッチｑ１とが大きく異なると、印刷時に形成されるドット間の距離も大きく異なり画質の劣化が生じるので、上記距離ｑ２とピッチｑ１の差はなるべく小さくすることが望まれる。この場合、上記距離ｑ２とピッチｑ１とを等しくすると、相隣接する各ＬＥＤアレイチップ２２のＬＥＤ配列方向最外端の発光部２７間距離も約１１〔μｍ〕になるので、各ＬＥＤアレイチップ２２を互いに接触させることなくＬＥＤ基板２１上に搭載することを前提にすると、ＬＥＤアレイチップ２２の最外端の発光部２７とＬＥＤアレイチップ２２の端部との距離ｅ１は、最大で５〔μｍ〕に設定しなくてはならない。図９は、１２００ｄｐｉのＬＥＤアレイチップの代表的な繋ぎ目付近のレイアウトを示す。図中の単位はμｍである。
【００１０】
ここで、ＬＥＤアレイチップ２２の各発光部２７は、半導体プロセスにおいて形成されるようになっているので、前記ピッチｑ１は、図示しないマスクの精度によって決まり、１〔μｍ〕以内の精度で形成することができる。これに対して、ＬＥＤアレイチップ２２の、図示しないウェハからの切出しは機械的に行われるので、±４〔μｍ〕程度の切出誤差が生じてしまう。したがって、前記距離ｅ１は、最小で１〔μｍ〕以下になることがある。ＬＥＤアレイチップ２２の最端部と最外端の発光部との距離ｅ１が短いと、ＬＥＤアレイチップ２２を半導体ウェハからダイシングして切り出す際にＬＥＤアレイチップ２２の端部に欠けが発生することがあり、この欠けが発光部２７にも及んで発光部２７で発光不良や発光バラつきが発生し、ＬＥＤアレイチップ２２全体が不良になるという問題があった。このような欠けの発生を防止するためには、ダイシングなどの加工速度を低下させなければならず、製造効率が低下するという問題があった。
【００１１】
また、図１０に示すように、ＬＥＤアレイチップ２２の端部と最外部の発光部２７との距離ｅ１が５μｍ以下と短いために、発光部２７が厚みをもつ場合、ＬＥＤチップ２２を自動機のコレット４０で掴む際に、最外部の発光部２７がコレット４０に接触する。図１０において符号４１は、発光部２７とコレット４０との接触部を示している。このように発光部２７とコレット４０とが接触すると、発光部２７が破損するという問題があり、ＬＥＤチップ２２を正確に掴めないという問題もあった。
また、通常は、発光部２７からＬＥＤアレイチップ２２の表面に対して垂直の方向に放射される光が、ＬＥＤアレイチップ２２の両端の発光部２７からＬＥＤアレイチップ２２の端部に向けて漏れてしまい、そのため、ＬＥＤアレイチップ２２の両端の発光部２７の寸法が等価的に大きくなってしまい、画像品位が低下してしまうという問題もあった。図１１は、さらに高密度化して、２４００ｄｐｉとしたＬＥＤアレイチップ２２の繋ぎ目付近のレイアウトの一例である。図中の単位はμｍである。図１１からわかるように、２４００ｄｐｉのＬＥＤアレイチップではさらに寸法制限がきびしくなり、発光部２７からチップ端までの距離は３μｍ以下となってしまうため、上記の問題はさらに大きくなる。
【００１２】
そのため、例えば、特開平０９−２６３００４号公報記載の発明では、隣接するＬＥＤアレイチップが発光部の配列方向において一部重なって配列されるように、ＬＥＤアレイチップを交互にずらして配列している。
特開平１０−２４４７０６号公報記載の発明では、各ＬＥＤアレイチップにおける両端の発光部の幅を他の発光部の幅より狭くしている。
特開２０００−２８９２５０号公報記載の発明では、ＬＥＤアレイチップの上面形状を平行四辺形とし、チップ短辺が、千鳥状に配置された発光部に沿うようにしている。
【００１３】
しかし、特開平０９−２６３００４号公報記載の発明では、ＬＥＤアレイチップを副走査方向に複数列並べなくてはならないため、ヘッドの幅が広くなり、ヘッドが大型化する。また、副走査方向にずれた発光点で印字するために、特開平０９−２６３００４号公報でも述べているように、複雑な発光部制御を行わなくてはならないため、制御にかかるコストがアップするという問題が新たに発生する。
特開平１０−２４４７０６号公報記載の発明では、ＬＥＤアレイチップ両端部の発光素子が他より小さいため、両端部の発光部に加える電流値を高くし、他より明るく発光することが必要になるが、素子面積が小さいうえに、電流が増加するため、その素子の電流密度が高くなり、両端の素子の劣化が他より加速されるという問題が新たに生じる。
【００１４】
特開２０００−２８９２５０号公報記載の発明では、ＬＥＤアレイチップを平行四辺形に切り出さなくてはならないが、図１２（ｂ）に示すように、平行四辺形のＬＥＤアレイチップを切り出すためには、ＬＥＤアレイチップを円形のウェハに斜めに配置しなければならないため、ウェハ周囲での無駄な領域が多くなる。図１２の例では（ａ）に示す通常の長方形チップと比較すると、平行四辺形チップは２チップだけ少なくなっている。これに加えて、実際のＬＥＤアレイチップはウェハに対してはるかに小さい面積であるため、図１２（ａ）（ｂ）に示す両者の取れ数の差はより多くなっている。また、平行四辺形のＬＥＤアレイ素子は鋭角的な角が２カ所にあるため、ダイシング時にその部分の欠けが生じやすいという問題もある。
【００１５】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて発明されたもので、ＬＥＤチップの端部とＬＥＤチップの最外部の発光部との距離が短くなることを解消し、密度の高い印刷を行う場合でも画像品位が低下することがない発光素子アレイチップ、発光素子アレイヘッド、光プリントヘッドおよび画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成した。
請求項１記載の発明は、ライン状に配設された複数の発光素子からなる発光部を備えた発光素子アレイチップにおいて、発光部配列方向における両端付近の発光部の間隔が、発光部配列方向における中央付近の発光部の間隔より広くなっていることを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発光素子アレイチップにおける発光部間隔をｎ１、ｎ２、…、ｎｉ（ｉは正の整数）とした場合、ｉは３以上であり、かつ発光部配列方向両端付近の発光部間隔の方が、中央付近の発光部間隔より広くなるように発光部が配列されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発光素子アレイチップにおいて、発光部配列方向両端付近の発光部間隔が少なくとも２つ連続して同じ値となるように発光素子が配されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発光素子アレイチップにおいて、発光部配列方向最両端部を除く両端付近の発光部の間隔がｍ個（ｍは３以上の正の整数でかつ奇数）連続して同じ値であり、かつ、最両端部は発光部の間隔が（ｍ−１）／２個連続して同じ値になるように発光素子が配されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の発光素子アレイチップにおいて、発光部配列方向における隣りあう発光部間隔の差が４μｍ以下であることを特徴とする。
【００２１】
請求項６記載の発明は、発光素子基板と、この発光素子基板上に互いに隣接して複数搭載された発光素子アレイチップと、各発光素子アレイチップが有する各発光素子に電気エネルギーを供給して各発光素子を発光させる発光素子ドライバを有しており、各発光素子の発光で像面に光書き込みを行う発光素子アレイヘッドにおいて、この発光素子アレイチップが請求項１から５のいずれかに記載の発光素子アレイチップであることを特徴とする。
【００２２】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発光素子アレイヘッドにおいて、発光素子基板と、この発光素子基板上に互いに隣接して複数搭載された発光素子アレイチップと、各発光素子アレイチップが有する各発光素子に電気エネルギーを供給して各発光素子を発光させる発光素子ドライバを有しており、互いに隣接する発光素子アレイチップの端部に位置する発光部の相互間隔が、発光素子アレイチップ内の発光部間隔のなかで一番広いものと等しいことを特徴とする。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項６または７記載の発光素子アレイヘッドにおいて、発光素子基板と、この発光素子基板上に互いに隣接させて複数搭載された発光素子アレイチップと、各発光素子アレイチップが有する各発光素子に電気エネルギーを供給して各発光素子を発光させる発光素子ドライバを有しており、発光素子アレイチップの両端部の発光部を構成する発光素子に供給される電気エネルギーが、他の発光部を構成する発光素子に供給される電気エネルギーより大きいことを特徴とする。
【００２４】
請求項９記載の発明は、光プリントヘッドに関するもので、請求項６から８のいずれかに記載された発光素子アレイヘッドと、この発光素子アレイヘッドの各発光素子からの光を結像させる結像光学系とを有することを特徴とする。
【００２５】
請求項１０記載の発明は、画像形成装置に関するもので、請求項６から８のいずれかに記載された発光素子アレイヘッドまたは請求項９記載の光プリントヘッドと、電子写真プロセスの実行によって画像が形成される感光体とを有し、上記発光素子アレイヘッドまたは光プリントヘッドは、帯電された上記感光体表面に画像を形成する露光手段として機能することを特徴とする。
【００２６】
このように構成された請求項１記載の発明においては、互いに隣接する発光素子アレイチップ相互の発光部間の距離を広くとることができるようになるので、発光素子アレイチップの切り出し加工の際に、発光部と切断面との距離を長くすることができ、加工が容易になる。
【００２７】
請求項２記載の発明においては、発光素子アレイチップの発光部間の距離を徐々に広げることができるので、発光部のピッチの急激な変化を伴わずに発光素子アレイチップの両端での発光部ピッチを広くとることができる。
【００２８】
請求項３記載の発明においては、発光素子アレイチップの発光部間の距離を徐々に広げることができるので、発光部のピッチの急激な変化を伴うことなく、発光素子アレイチップ両端での発光部ピッチを広くとることができる。
【００２９】
請求項４記載の発明においては、発光素子アレイチップの両端付近で徐々に広がっている発光部のピッチの増加量が、発光素子アレイチップの繋ぎ目でも不連続にならずに維持できるので、発光素子アレイチップの繋ぎ目での発光部ピッチの不自然な変化を回避することができる。
【００３０】
請求項５記載の発明においては、発光部ピッチの変化量が十分に小さいので、発光素子プリンタに搭載して、画像に出力した時に不自然さを感じさせない画像を提供することができる。
【００３１】
請求項６記載の発明においては、請求項１から５のいずれかに記載の発光素子アレイチップを発光素子プリンタに搭載し、発光素子ドライバにより各発光素子を発光させて像面に光書き込みを行う発光素子アレイヘッドを構成したため、この発光素子アレイヘッドを用いて画像を出力したときに、不自然さを感じさせない画像を提供することができる。
【００３２】
請求項７記載の発明においては、請求項６記載の発光素子アレイヘッドにおいて、互いに隣接する発光素子アレイチップの端部に位置する発光部の相互間隔が、発光素子アレイチップ内の発光部間隔のなかで一番広いものと等しいため、発光素子アレイチップの両端付近で徐々に広がっている発光部のピッチの増加量が、発光素子アレイチップの繋ぎ目でも不連続にならずに維持することができ、発光素子アレイチップの繋ぎ目での発光部ピッチの不自然な変化が起こらない。
【００３３】
請求項８記載の発明においては、請求項６または７記載の発光素子アレイヘッドにおいて、発光素子アレイチップの両端部の発光部を構成する発光素子に供給される電気エネルギーが、他の発光部を構成する発光素子に供給される電気エネルギーより大きいため、発光素子アレイ素子の両端での発光部のピッチを中央付近に対して相当大きくとっていても、発光素子プリンタに搭載して画像出力したときに、不自然さを感じさせない高い画質の画像を得ることができる。
【００３４】
請求項９記載の発明においては、高密度の発光素子アレイチップを搭載した発光素子アレイヘッドにおいても、結像面における結像スポットが発光素子アレイチップの繋ぎ目に相当する部分でも、不連続的な不自然さの無い画像を書き込むことができる。
【００３５】
請求項１０記載の発明においては、請求項６から８のいずれかに記載された発光素子アレイヘッドまたは請求項９記載の光プリントヘッドを用いて電子写真プロセスの実行による画像形成装置を構成したため、発光素子アレイチップの繋ぎ目で不連続的な不自然さの無い高品質の画像を形成することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる発光素子アレイチップ、発光素子アレイヘッド、光プリントヘッドおよび画像形成装置の実施の形態について説明するが、その前に、本発明と従来の技術との差を明確にするために、従来のＬＥＤアレイチップの概略を、図１３を参照しながら説明する。
図１３は従来のＬＥＤアレイチップの概略説明図で、基本的には図に示す従来例と実質同一である。図１３において、１２００ｄｐｉのＬＥＤアレイの場合、ＬＥＤアレイチップ２２内の発光部２７の配列ピッチｑ１＝２１μｍ、発光部の幅ｗ１＝１０μｍ、発光部２７相互間の間隔ｕ１＝１１μｍ、ＬＥＤアレイチップ繋ぎ目をまたぐ発光部２７のピッチｑ２をＬＥＤアレイチップ両端部の発光部ピッチｑ１と等しくすると、ｑ２＝２１μｍ、チップ間の距離を１μｍとすると、一つのＬＥＤアレイチップ２２における最端部の発光部２７の端からチップ端までの距離ｅ１＝５μｍとなる（図９参照）。
【００３７】
そこで次に、本発明の第１の実施形態を、図１を参照しながら説明する。図１は、請求項１、請求項２、請求項５に記載されている発光素子アレイチップに対応し、かつ、請求項６、請求項７に記載されている発光素子アレイヘッドに適用可能なＬＥＤアレイチップの実施形態を示すもので、その繋ぎ目付近の配置図である。
【００３８】
図１において、発光素子アレイチップとしてのＬＥＤアレイチップ２２は、発光部密度が１２００ｄｐｉ、２５６ｄｏｔｓ／１アレイチップである。各パラメーターは、ＬＥＤアレイチップ２２の中央付近の発光部ピッチｑ１＝２１μｍ、両端部付近の発光部ピッチは、中央部から両端部に向かって順次ｑ３＝２３μｍ、ｑ４＝２５μｍというように２μｍステップで広がっている。ＬＥＤアレイチップ２２の繋ぎ目での発光部ピッチｑ２は隣接する発光部ピッチとそろえるためｑ２＝ｑ４としているのでｑ２＝２５μｍである。直列的に配列されたＬＥＤアレイチップ２２相互間距離を１μｍとすると、発光部２７の端からチップ端までの距離ｅ３＝７μｍと広げることができる。これによりＬＥＤアレイチップ２２の切り出し時にダイシングでチッピングがおきても、発光部２７にダメージを与える頻度は減り、発光素子アレイの歩留まりをあげることが可能となった。
【００３９】
また、ＬＥＤアレイチップ２２の最端部における発光部２７の端からチップ端までの距離を長くすることができるため、ＬＥＤアレイチップ２２端面からの光の漏れも低減し、ＬＥＤアレイチップ２２相互の繋ぎ目における発光部２７の実質的な大きさのバラツキも低減する。
さらに、発光部２７のピッチの増加量を２μｍとしているので、このＬＥＤアレイチップ２２を用いたＬＥＤヘッドを搭載したＬＥＤプリンタで出力した画像において、チップ繋ぎ目に相当する位置で形成される画像に関して、目視によって観察しても、その変動は認識されず、良好な画像が得られる。
【００４０】
図２は、本発明の第２の実施形態を示す。この実施形態は、請求項１、請求項２、請求項５に記載されている発光素子アレイチップに対応し、かつ、請求項６、請求項７に記載されている発光素子アレイヘッドに適用可能なＬＥＤアレイチップの実施形態を示すもので、図２はその繋ぎ目付近の配置図である。図２において、ＬＥＤアレイチップ２２は、発光部密度が１２００ｄｐｉ、２５６ｄｏｔｓ／１アレイチップである。各パラメーターは、ＬＥＤアレイチップ中央付近の発光部ピッチｑ１＝２１μｍ、両端部付近の発光部ピッチは、中央部から両端部に向かってｑ３＝２４μｍ、ｑ４＝２７μｍというように３μｍステップで広がっている。ＬＥＤアレイチップ２２の繋ぎ目を挟んでの発光部ピッチｑ２は、隣接する発光部ピッチとそろえるためｑ２＝ｑ４としているのでｑ２＝２７μｍである。ＬＥＤアレイチップ２２相互間距離を１μｍとすると、ＬＥＤアレイチップ２２の最端部における発光部２７の端からチップ端までの距離ｅ３＝８μｍと広げることができる。これによりＬＥＤアレイチップ２２の切り出し時にダイシングでチッピングがおきても、発光部２７にダメージを与える頻度は前記第１の実施形態よりもさらに減り、発光素子アレイの歩留まりをさらに上げることが可能となった。
【００４１】
また、発光部ピッチの増加をｑ１、ｑ３、ｑ３、ｑ４、ｑ４と２つ連続して同じピッチを維持しながら増加させているので、実質的なピッチの増加量は１．５μｍと第１の実施形態よりも小さくなっている。そのため、このＬＥＤアレイチップ２２を用いたＬＥＤヘッドを搭載したＬＥＤプリンタで出力した画像では、チップ繋ぎ目に相当する位置の画像に関して、目視において観察してもその変動は認識されず、良好な画像が得られる。
【００４２】
図３は、本発明の第３の実施形態を示す。この実施形態は、請求項１、請求項２、請求項４、請求項５に記載されている発光素子アレイチップに対応し、かつ、請求項６、請求項７に記載されている発光素子アレイヘッドに適用可能なＬＥＤアレイチップの実施形態を示すもので、図３はその繋ぎ目付近の配置図である。図３において、ＬＥＤアレイチップ２２は、発光部密度が１２００ｄｐｉ、２５６ｄｏｔｓ／１アレイチップである。各パラメーターは、ＬＥＤアレイチップ中央付近の発光部ピッチｑ１＝２１μｍ、ＬＥＤアレイチップ両端部付近の発光部のピッチはｑ３＝２４μｍ、ｑ４＝２７μｍと、ＬＥＤアレイチップ両端部付近では、ＬＥＤアレイチップ２２の中央部から端部に向かって３μｍステップで広がっている。ＬＥＤアレイチップ２２相互の繋ぎ目を跨ぐ発光部２７のピッチｑ２は隣接する発光部ピッチとそろえるためｑ２＝ｑ４としているので、ｑ２＝２７μｍである。ＬＥＤアレイチップ２２相互間距離を１μｍとすると、ＬＥＤアレイチップ２２における最端部の発光部２７の端からチップ端までの距離ｅ３＝８μｍと広げることができる。これによりＬＥＤアレイチップ２２の切り出し時にダイシングでチッピングがおきても、発光部２７にダメージを与える頻度は前記第１の実施形態よりもさらに減り、発光素子アレイおよび発光素子アレイヘッドの歩留まりをあげることが可能となった。
【００４３】
また、ＬＥＤアレイヘッド２２に実装後の各発光部２７のピッチは、ｑ３、ｑ３、ｑ３、ｑ４、ｑ４、ｑ４、ｑ３、ｑ３、ｑ３というように、ピッチの増加部分は、各増加部分が同数（本実施例では３個ずつ）になるように増加させているので、実質的なピッチの変化に不連続がなく、このＬＥＤアレイチップを用いたＬＥＤヘッドを搭載したＬＥＤプリンタで出力した画像において、チップ繋ぎ目に相当する位置の画像に関して、目視においてはその変動は認識されず良好な画像が得られる。
【００４４】
以上説明した実施形態は、全て１２００ｄｐｉのＬＥＤアレイチップの例であった。印刷密度２４００ｄｐｉを想定すると、図１１に見られるように、ＬＥＤアレイチップ２２の最端部における発光部端からチップ端までの距離は１２００ｄｐｉよりもさらに短くなるので、チップの加工や実装はさらに困難になる。しかし、本発明を適応することで、２４００ｄｐｉ以上の高密度発光素子アレイチップであっても、その歩留まりの向上や、性能の向上を図ることができるものであることは明らかである。
【００４５】
なお、前記各実施形態の中で、発光部配列方向における隣りあう発光部間隔の差が最も大きいものは３μｍであったが、発光部間隔の差は４μｍ以下であれば良好な画像を得ることができる。
また、前記各実施形態は、発光部配列方向最両端部を除く両端付近の発光部の間隔がそれぞれ異なっていた。発光部配列方向最両端部を除く両端付近の発光部の間隔が同じ値で連続する数は多い方が望ましいが、最両端部の発光部間隔が同じで連続する数は約半分に制限するのが望ましい。これらの条件を一般的に表すと、発光部配列方向最両端部を除く両端付近の発光部の間隔がｍ個（ｍは３以上の正の整数でかつ奇数）連続して同じ値であり、かつ、最両端部は発光部の間隔が（ｍ−１）／２個連続して同じ値になるように発光素子が配されていること、となる。
【００４６】
以上説明した発光素子アレイチップは、この発光素子アレイチップを構成する各発光素子に電気エネルギーを供給して各発光素子を発光させる発光素子ドライバを付加することにより、各発光素子の発光で像面に光書き込みを行う発光素子アレイヘッドを構成することができる。かかる、発光素子アレイヘッドにおいて、互いに隣接する発光素子アレイチップの端部に位置する発光部の相互間隔が、発光素子アレイチップ内の発光部間隔のなかで一番広いものと等しくするとよい。あるいは、発光素子アレイチップの両端部の発光部を構成する発光素子に供給される電気エネルギーが、他の発光部を構成する発光素子に供給される電気エネルギーより大きくなるようにするとよい。このような発光素子アレイヘッドを使用することによって、既に説明した発光素子アレイチップがもたらす効果と同様に効果を得ることができる。
【００４７】
上記発光素子アレイヘッドと、この発光素子アレイヘッドの各発光素子からの光を結像させる結像光学系とを組み合わせることによって光プリントヘッドを構成することができる。
また、前記発光素子アレイヘッドまたは上記光プリントヘッドと、電子写真プロセスの実行によって画像が形成される感光体とを設け、上記発光素子アレイヘッドまたは光プリントヘッドは、帯電された上記感光体表面に画像を形成する露光手段として機能させることにより、画像形成装置を構成することができる。
上記光プリントヘッドを用いて書き込まれた画像、あるいは上記画像形成装置によって形成された画像は、発光素子アレイチップの繋ぎ目で不連続的な不自然さの無い、高品質の画像となる。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、隣接する発光素子アレイチップの発光部間の距離を広くとることができるようになるので、発光素子アレイチップの切り出し加工の際に発光部と切断面との距離を長くでき、発光素子アレイチップをダイシングする際に、発光素子アレイチップの端部に欠けなどが発生しても発光素子の発光不良や発光バラつきを誘発することを回避することができる。また、自動機のコレットでの発光素子アレイチップの掴み損ねもおこらないなど、加工、実装が容易になるので、発光素子アレイチップの歩留まりの向上によるコストの低減を図ることができ、低コストで高密度の発光素子アレイチップを提供することができる。
【００４９】
請求項２記載の発明によれば、発光素子アレイチップの発光部間の距離を十分に広げることができるので、発光素子アレイチップの両端での発光部ピッチを広くとることができ、発光素子アレイチップの切り出し加工の際に発光部と切断面との距離をさらに長くすることができ、加工が容易で、発光素子アレイチップの歩留まりの向上によるコストの低減を図ることができ、低コストで高密度の発光素子アレイチップを提供することができる。
【００５０】
請求項３記載の発明によれば、発光素子アレイチップの端部における発光部ピッチの急激な変化を伴うことなく、発光素子アレイチップの両端部での発光部ピッチを広くとることができるようになり、発光素子プリンタで出力したときに、発光素子アレイチップの繋ぎ目部分での画像に不連続のない良好な画像が得られるようになり、高画質の画像を得ることができる高密度の発光素子アレイチップを低コストで提供することができる。
【００５１】
請求項４記載の発明によれば、発光素子アレイチップの両端部での発光部間の距離を、発光部相互のピッチの急激な変化を伴うことなく広くとることができるため、この発光素子アレイチップを用いたプリンタで出力したときに、発光素子アレイチップの繋ぎ目部分に対応する画像部分に不連続が生じない良好な画像が得られるようになり、高画質の画像を得ることができる高密度の発光素子アレイチップを低コストで提供することができる。
【００５２】
請求項５記載の発明によれば、発光部ピッチの変化量が目視にて認識できないほどに十分に小さいので、これを使用した発光素子アレイヘッドを搭載したプリンタにおいて、出力された画像に不自然さを感じさせない、良好な画像を得ることができるようになり、高画質の画像が得ることができる高密度の発光素子アレイチップを低コストで提供することができる。
【００５３】
請求項６記載の発明によれば、発光部ピッチの変化量が連続的であるため、発光素子アレイチップつなぎ部分での不連続が目立たなくなり、これを使用した発光素子ヘッドを搭載したプリンタにおいて、画像を出力した時に不自然さを感じさせない良好な画像を得ることができ、高画質の画像を得ることができる高密度の発光素子アレイヘッドを低コストで提供することができる。
【００５４】
請求項７記載の発明によれば、発光部ピッチの変化量が連続的になっていて、発光素子アレイチップつなぎ部分での不連続が目立たなくなっているので、これを使用した光プリントヘッドを搭載したプリンタにおいて、画像を出力した時に不自然さを感じさせない良好な画像を得ることができ、高画質の画像を得ることができる高密度の発光素子アレイヘッドを低コストで提供できる。
【００５５】
請求項８記載の発明によれば、発光素子アレイチップの繋ぎ目付近の光量を増やすことで画像の濃度をあげることができるので、この発光素子アレイチップをプリンタに搭載した時、画像を出力した時に不自然さを感じさせない画像を得ることができ、高画質の画像が得ることができる高密度の発光素子アレイヘッドを低コストで提供できる。
【００５６】
請求項９記載の発明によれば、高密度の発光素子アレイチップを搭載した発光素子アレイヘッドにおいても、結像面における結像スポットが発光素子アレイチップの繋ぎ目に相当する部分でも不連続的な不自然さの無いように形成され、高画質の画像を得ることができる高密度光プリントヘッドを低コストで提供できる。
【００５７】
請求項１０記載の発明によれば、高密度の発光素子アレイチップを搭載した画像形成装置においても、発光素子アレイチップの繋ぎ目で不連続的な不自然さの無い画像を形成することができ、高画質の画像を得ることができる高密度の画像形成装置を低コストで提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる発光素子アレイチップのひとつの実施形態を示す平面図である。
【図２】本発明にかかる発光素子アレイチップの別の実施形態を示す平面図である。
【図３】本発明にかかる発光素子アレイチップのさらに別の実施形態を示す平面図である。
【図４】従来の画像形成装置の例を概略的に示す正面図である。
【図５】従来の光プリントヘッドの例を示す正面図である。
【図６】従来の発光素子アレイチップの例を示す平面図である。
【図７】上記従来の発光素子アレイチップの発光部を拡大して示す平面図である。
【図８】上記従来の発光素子アレイチップの要部を拡大して示す平面図である。
【図９】上記従来の発光素子アレイチップの繋ぎ部分を拡大して示す平面図である。
【図１０】上記従来の発光素子アレイチップのハンドリングの様子を示す側面図である。
【図１１】従来の発光素子アレイチップの別の例の繋ぎ部分を拡大して示す平面図である。
【図１２】ＬＥＤアレイチップの切り出しの様子を示すもので、（ａ）は長方形のＬＥＤアレイチップの例、（ｂ）は平行四辺形のＬＥＤアレイチップの例を示す平面図である。
【図１３】従来のＬＥＤアレイチップの例を示す平面図である。
【符号の説明】
２２ ＬＥＤアレイチップ
２７ 発光部
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子アレイチップ、発光素子アレイヘッド、光プリントヘッドおよび画像形成装置に関するもので、複写機、プリンタ、ファクシミリなどに適用可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置における画像書き込み装置あるいは露光装置として、複数の発光素子をライン状に配列してなる発光素子アレイチップ、あるいは発光素子アレイヘッドなどを用いたものがある。上記発光素子アレイチップ、あるいは発光素子アレイヘッドにおける発光素子としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子などの自発的発光素子や、大面積の光源と液晶シャッターやマイクロマシンによるシャッターなどを組み合わせた受動的発光素子などがある。
本明細書では、発光素子としてＬＥＤを使用したＬＥＤアレイチップを例に挙げて説明している。
【０００３】
従来、複数のＬＥＤをライン状に配列してなるＬＥＤヘッドを有するＬＥＤプリンタにおいては、帯電させられた感光体ドラムの表面をＬＥＤヘッドによって照射して静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成することにより現像を行い、このトナー像を用紙に転写し定着するようになっている。
【０００４】
図４は従来のＬＥＤプリンタの例を示す概略図である。図１において、符号１１は図１において時計方向に回転駆動される感光体ドラムを示している。この感光体ドラム１１の周囲には、その回転方向に、電子写真プロセスを実行する帯電ローラ１２、ＬＥＤヘッド１３、現像ローラ１４、転写ローラ１５がこの順に配置されている。帯電ローラ１２は感光体ドラム１１の表面を一様にかつ均一に帯電させる。ＬＥＤヘッド１３は、一様に帯電した感光体ドラム１１の表面を画像信号に従い照射して露光し、静電潜像を形成する。現像ローラ１４は上記静電潜像にトナー１７を付着させて現像しトナー像を形成する。転写ローラ１５は感光体ドラム１１のトナー像を用紙１６に転写する。なお、感光体ドラム１１の表面は、帯電ローラ１２によって帯電させられると、電荷が均一に与えられるようになっているが、ＬＥＤヘッド１３によって光が照射されると、光が照射された部分の電荷が除去される。そして、現像ローラ１４において、負の電極に帯電させられたトナー１７は、感光体ドラム１１の表面の電荷が除去された部分に付着させられる。
【０００５】
図５は従来のＬＥＤヘッドの例を示す概略図、図６は従来のＬＥＤヘッドの例を示す要部拡大図、図７は従来のＬＥＤアレイの発光部を示す拡大正面図である。図５において、符号１３はＬＥＤヘッドを示す。ＬＥＤヘッド１３は、ＬＥＤ基板２１、このＬＥＤ基板２１上に互いに隣接させて複数搭載されたＬＥＤアレイチップ２２を有している。ＬＥＤアレイチップ２２は、図６、図７に示すように、半導体基板２９上にライン状に配列された複数の発光素子としてのＬＥＤ素子２５からなる。図５に示すように、ＬＥＤアレイチップ２２と対向させてレンズ２３が配設されている。符号２４は上記レンズ２３、ＬＥＤ基板２１を保持するホルダを示す。ＬＥＤ基板２１にはまたＬＥＤアレイチップ２２と平行に上記各ＬＥＤ素子２５を駆動するＬＥＤドライバ２６を構成する基板が配置されている。ＬＥＤアレイチップ２２とＬＥＤドライバ２６は、ワイヤ２８で電気的に接続されている。
【０００６】
図７に示すように、上記ＬＥＤ素子２５は、矩形状の発光部２７、及び各発光部２７に接続された電極３０からなり、発光部２７は、半導体基板２９上に不純物を拡散させることによって形成されたほぼ矩形の発光領域からなる。そして、１個のＬＥＤアレイチップ２２には、１２８個又は２５６個の発光部２７が６００〜１２００〔ｄｐｉ〕の密度で直線上に配列される。かかる構成のＬＥＤヘッド１３において、上記ＬＥＤドライバ２６によって各ＬＥＤ素子２５が駆動されると、各ＬＥＤ素子２５の光は、レンズ２３によって集束されて一点に集められる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＬＥＤヘッドにおいては、次に説明するように、１２００〔ｄｐｉ〕から２４００〔ｄｐｉ〕程度の密度の高い印刷を行う場合、画像品位が低下する難点がある。
【０００８】
図８、図９は従来のＬＥＤアレイチップの例を示す発光素子配設状態図である。図８、図９において、ＬＥＤアレイチップ２２は、複数のＬＥＤ素子からなる発光部２７を有する。各発光部２７は、ＬＥＤプリンタの解像度に対応したピッチｑ１、図９に示す例では約２１〔μｍ〕で配設され、各発光部２７の幅ｗ１は約１０〔μｍ〕で形成されている。この場合、各発光部２７間の距離ｕ１は約１１〔μｍ〕になる。そして、各発光部２７の幅ｗ１は経験的に最適な値に設定され、幅ｗ１が広いと、印刷時に互いに隣接して形成されるドット間の分離性が悪くなり、狭いと、印刷時に互いに隣接して形成されるドット間の接続性が悪くなる。
【０００９】
ところで、複数のＬＥＤアレイチップ２２を互いに隣接させてＬＥＤ基板２１上に直列的に搭載したとき、相隣接する各ＬＥＤアレイチップ２２相互間の発光部２７の間隔であるピッチｑ２と上記ピッチｑ１とが大きく異なると、印刷時に形成されるドット間の距離も大きく異なり画質の劣化が生じるので、上記距離ｑ２とピッチｑ１の差はなるべく小さくすることが望まれる。この場合、上記距離ｑ２とピッチｑ１とを等しくすると、相隣接する各ＬＥＤアレイチップ２２のＬＥＤ配列方向最外端の発光部２７間距離も約１１〔μｍ〕になるので、各ＬＥＤアレイチップ２２を互いに接触させることなくＬＥＤ基板２１上に搭載することを前提にすると、ＬＥＤアレイチップ２２の最外端の発光部２７とＬＥＤアレイチップ２２の端部との距離ｅ１は、最大で５〔μｍ〕に設定しなくてはならない。図９は、１２００ｄｐｉのＬＥＤアレイチップの代表的な繋ぎ目付近のレイアウトを示す。図中の単位はμｍである。
【００１０】
ここで、ＬＥＤアレイチップ２２の各発光部２７は、半導体プロセスにおいて形成されるようになっているので、前記ピッチｑ１は、図示しないマスクの精度によって決まり、１〔μｍ〕以内の精度で形成することができる。これに対して、ＬＥＤアレイチップ２２の、図示しないウェハからの切出しは機械的に行われるので、±４〔μｍ〕程度の切出誤差が生じてしまう。したがって、前記距離ｅ１は、最小で１〔μｍ〕以下になることがある。ＬＥＤアレイチップ２２の最端部と最外端の発光部との距離ｅ１が短いと、ＬＥＤアレイチップ２２を半導体ウェハからダイシングして切り出す際にＬＥＤアレイチップ２２の端部に欠けが発生することがあり、この欠けが発光部２７にも及んで発光部２７で発光不良や発光バラつきが発生し、ＬＥＤアレイチップ２２全体が不良になるという問題があった。このような欠けの発生を防止するためには、ダイシングなどの加工速度を低下させなければならず、製造効率が低下するという問題があった。
【００１１】
また、図１０に示すように、ＬＥＤアレイチップ２２の端部と最外部の発光部２７との距離ｅ１が５μｍ以下と短いために、発光部２７が厚みをもつ場合、ＬＥＤチップ２２を自動機のコレット４０で掴む際に、最外部の発光部２７がコレット４０に接触する。図１０において符号４１は、発光部２７とコレット４０との接触部を示している。このように発光部２７とコレット４０とが接触すると、発光部２７が破損するという問題があり、ＬＥＤチップ２２を正確に掴めないという問題もあった。
また、通常は、発光部２７からＬＥＤアレイチップ２２の表面に対して垂直の方向に放射される光が、ＬＥＤアレイチップ２２の両端の発光部２７からＬＥＤアレイチップ２２の端部に向けて漏れてしまい、そのため、ＬＥＤアレイチップ２２の両端の発光部２７の寸法が等価的に大きくなってしまい、画像品位が低下してしまうという問題もあった。図１１は、さらに高密度化して、２４００ｄｐｉとしたＬＥＤアレイチップ２２の繋ぎ目付近のレイアウトの一例である。図中の単位はμｍである。図１１からわかるように、２４００ｄｐｉのＬＥＤアレイチップではさらに寸法制限がきびしくなり、発光部２７からチップ端までの距離は３μｍ以下となってしまうため、上記の問題はさらに大きくなる。
【００１２】
そのため、例えば、特開平０９−２６３００４号公報記載の発明では、隣接するＬＥＤアレイチップが発光部の配列方向において一部重なって配列されるように、ＬＥＤアレイチップを交互にずらして配列している。
特開平１０−２４４７０６号公報記載の発明では、各ＬＥＤアレイチップにおける両端の発光部の幅を他の発光部の幅より狭くしている。
特開２０００−２８９２５０号公報記載の発明では、ＬＥＤアレイチップの上面形状を平行四辺形とし、チップ短辺が、千鳥状に配置された発光部に沿うようにしている。
【００１３】
しかし、特開平０９−２６３００４号公報記載の発明では、ＬＥＤアレイチップを副走査方向に複数列並べなくてはならないため、ヘッドの幅が広くなり、ヘッドが大型化する。また、副走査方向にずれた発光点で印字するために、特開平０９−２６３００４号公報でも述べているように、複雑な発光部制御を行わなくてはならないため、制御にかかるコストがアップするという問題が新たに発生する。
特開平１０−２４４７０６号公報記載の発明では、ＬＥＤアレイチップ両端部の発光素子が他より小さいため、両端部の発光部に加える電流値を高くし、他より明るく発光することが必要になるが、素子面積が小さいうえに、電流が増加するため、その素子の電流密度が高くなり、両端の素子の劣化が他より加速されるという問題が新たに生じる。
【００１４】
特開２０００−２８９２５０号公報記載の発明では、ＬＥＤアレイチップを平行四辺形に切り出さなくてはならないが、図１２（ｂ）に示すように、平行四辺形のＬＥＤアレイチップを切り出すためには、ＬＥＤアレイチップを円形のウェハに斜めに配置しなければならないため、ウェハ周囲での無駄な領域が多くなる。図１２の例では（ａ）に示す通常の長方形チップと比較すると、平行四辺形チップは２チップだけ少なくなっている。これに加えて、実際のＬＥＤアレイチップはウェハに対してはるかに小さい面積であるため、図１２（ａ）（ｂ）に示す両者の取れ数の差はより多くなっている。また、平行四辺形のＬＥＤアレイ素子は鋭角的な角が２カ所にあるため、ダイシング時にその部分の欠けが生じやすいという問題もある。
【００１５】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて発明されたもので、ＬＥＤチップの端部とＬＥＤチップの最外部の発光部との距離が短くなることを解消し、密度の高い印刷を行う場合でも画像品位が低下することがない発光素子アレイチップ、発光素子アレイヘッド、光プリントヘッドおよび画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成した。
請求項１記載の発明は、ライン状に配設された複数の発光素子からなる発光部を備えた発光素子アレイチップにおいて、発光部配列方向における両端付近の発光部の間隔が、発光部配列方向における中央付近の発光部の間隔より広くなっていることを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発光素子アレイチップにおける発光部間隔をｎ１、ｎ２、…、ｎｉ（ｉは正の整数）とした場合、ｉは３以上であり、かつ発光部配列方向両端付近の発光部間隔の方が、中央付近の発光部間隔より広くなるように発光部が配列されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発光素子アレイチップにおいて、発光部配列方向両端付近の発光部間隔が少なくとも２つ連続して同じ値となるように発光素子が配されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発光素子アレイチップにおいて、発光部配列方向最両端部を除く両端付近の発光部の間隔がｍ個（ｍは３以上の正の整数でかつ奇数）連続して同じ値であり、かつ、最両端部は発光部の間隔が（ｍ−１）／２個連続して同じ値になるように発光素子が配されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の発光素子アレイチップにおいて、発光部配列方向における隣りあう発光部間隔の差が４μｍ以下であることを特徴とする。
【００２１】
請求項６記載の発明は、発光素子基板と、この発光素子基板上に互いに隣接して複数搭載された発光素子アレイチップと、各発光素子アレイチップが有する各発光素子に電気エネルギーを供給して各発光素子を発光させる発光素子ドライバを有しており、各発光素子の発光で像面に光書き込みを行う発光素子アレイヘッドにおいて、この発光素子アレイチップが請求項１から５のいずれかに記載の発光素子アレイチップであることを特徴とする。
【００２２】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発光素子アレイヘッドにおいて、発光素子基板と、この発光素子基板上に互いに隣接して複数搭載された発光素子アレイチップと、各発光素子アレイチップが有する各発光素子に電気エネルギーを供給して各発光素子を発光させる発光素子ドライバを有しており、互いに隣接する発光素子アレイチップの端部に位置する発光部の相互間隔が、発光素子アレイチップ内の発光部間隔のなかで一番広いものと等しいことを特徴とする。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項６または７記載の発光素子アレイヘッドにおいて、発光素子基板と、この発光素子基板上に互いに隣接させて複数搭載された発光素子アレイチップと、各発光素子アレイチップが有する各発光素子に電気エネルギーを供給して各発光素子を発光させる発光素子ドライバを有しており、発光素子アレイチップの両端部の発光部を構成する発光素子に供給される電気エネルギーが、他の発光部を構成する発光素子に供給される電気エネルギーより大きいことを特徴とする。
【００２４】
請求項９記載の発明は、光プリントヘッドに関するもので、請求項６から８のいずれかに記載された発光素子アレイヘッドと、この発光素子アレイヘッドの各発光素子からの光を結像させる結像光学系とを有することを特徴とする。
【００２５】
請求項１０記載の発明は、画像形成装置に関するもので、請求項６から８のいずれかに記載された発光素子アレイヘッドまたは請求項９記載の光プリントヘッドと、電子写真プロセスの実行によって画像が形成される感光体とを有し、上記発光素子アレイヘッドまたは光プリントヘッドは、帯電された上記感光体表面に画像を形成する露光手段として機能することを特徴とする。
【００２６】
このように構成された請求項１記載の発明においては、互いに隣接する発光素子アレイチップ相互の発光部間の距離を広くとることができるようになるので、発光素子アレイチップの切り出し加工の際に、発光部と切断面との距離を長くすることができ、加工が容易になる。
【００２７】
請求項２記載の発明においては、発光素子アレイチップの発光部間の距離を徐々に広げることができるので、発光部のピッチの急激な変化を伴わずに発光素子アレイチップの両端での発光部ピッチを広くとることができる。
【００２８】
請求項３記載の発明においては、発光素子アレイチップの発光部間の距離を徐々に広げることができるので、発光部のピッチの急激な変化を伴うことなく、発光素子アレイチップ両端での発光部ピッチを広くとることができる。
【００２９】
請求項４記載の発明においては、発光素子アレイチップの両端付近で徐々に広がっている発光部のピッチの増加量が、発光素子アレイチップの繋ぎ目でも不連続にならずに維持できるので、発光素子アレイチップの繋ぎ目での発光部ピッチの不自然な変化を回避することができる。
【００３０】
請求項５記載の発明においては、発光部ピッチの変化量が十分に小さいので、発光素子プリンタに搭載して、画像に出力した時に不自然さを感じさせない画像を提供することができる。
【００３１】
請求項６記載の発明においては、請求項１から５のいずれかに記載の発光素子アレイチップを発光素子プリンタに搭載し、発光素子ドライバにより各発光素子を発光させて像面に光書き込みを行う発光素子アレイヘッドを構成したため、この発光素子アレイヘッドを用いて画像を出力したときに、不自然さを感じさせない画像を提供することができる。
【００３２】
請求項７記載の発明においては、請求項６記載の発光素子アレイヘッドにおいて、互いに隣接する発光素子アレイチップの端部に位置する発光部の相互間隔が、発光素子アレイチップ内の発光部間隔のなかで一番広いものと等しいため、発光素子アレイチップの両端付近で徐々に広がっている発光部のピッチの増加量が、発光素子アレイチップの繋ぎ目でも不連続にならずに維持することができ、発光素子アレイチップの繋ぎ目での発光部ピッチの不自然な変化が起こらない。
【００３３】
請求項８記載の発明においては、請求項６または７記載の発光素子アレイヘッドにおいて、発光素子アレイチップの両端部の発光部を構成する発光素子に供給される電気エネルギーが、他の発光部を構成する発光素子に供給される電気エネルギーより大きいため、発光素子アレイ素子の両端での発光部のピッチを中央付近に対して相当大きくとっていても、発光素子プリンタに搭載して画像出力したときに、不自然さを感じさせない高い画質の画像を得ることができる。
【００３４】
請求項９記載の発明においては、高密度の発光素子アレイチップを搭載した発光素子アレイヘッドにおいても、結像面における結像スポットが発光素子アレイチップの繋ぎ目に相当する部分でも、不連続的な不自然さの無い画像を書き込むことができる。
【００３５】
請求項１０記載の発明においては、請求項６から８のいずれかに記載された発光素子アレイヘッドまたは請求項９記載の光プリントヘッドを用いて電子写真プロセスの実行による画像形成装置を構成したため、発光素子アレイチップの繋ぎ目で不連続的な不自然さの無い高品質の画像を形成することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる発光素子アレイチップ、発光素子アレイヘッド、光プリントヘッドおよび画像形成装置の実施の形態について説明するが、その前に、本発明と従来の技術との差を明確にするために、従来のＬＥＤアレイチップの概略を、図１３を参照しながら説明する。
図１３は従来のＬＥＤアレイチップの概略説明図で、基本的には図に示す従来例と実質同一である。図１３において、１２００ｄｐｉのＬＥＤアレイの場合、ＬＥＤアレイチップ２２内の発光部２７の配列ピッチｑ１＝２１μｍ、発光部の幅ｗ１＝１０μｍ、発光部２７相互間の間隔ｕ１＝１１μｍ、ＬＥＤアレイチップ繋ぎ目をまたぐ発光部２７のピッチｑ２をＬＥＤアレイチップ両端部の発光部ピッチｑ１と等しくすると、ｑ２＝２１μｍ、チップ間の距離を１μｍとすると、一つのＬＥＤアレイチップ２２における最端部の発光部２７の端からチップ端までの距離ｅ１＝５μｍとなる（図９参照）。
【００３７】
そこで次に、本発明の第１の実施形態を、図１を参照しながら説明する。図１は、請求項１、請求項２、請求項５に記載されている発光素子アレイチップに対応し、かつ、請求項６、請求項７に記載されている発光素子アレイヘッドに適用可能なＬＥＤアレイチップの実施形態を示すもので、その繋ぎ目付近の配置図である。
【００３８】
図１において、発光素子アレイチップとしてのＬＥＤアレイチップ２２は、発光部密度が１２００ｄｐｉ、２５６ｄｏｔｓ／１アレイチップである。各パラメーターは、ＬＥＤアレイチップ２２の中央付近の発光部ピッチｑ１＝２１μｍ、両端部付近の発光部ピッチは、中央部から両端部に向かって順次ｑ３＝２３μｍ、ｑ４＝２５μｍというように２μｍステップで広がっている。ＬＥＤアレイチップ２２の繋ぎ目での発光部ピッチｑ２は隣接する発光部ピッチとそろえるためｑ２＝ｑ４としているのでｑ２＝２５μｍである。直列的に配列されたＬＥＤアレイチップ２２相互間距離を１μｍとすると、発光部２７の端からチップ端までの距離ｅ３＝７μｍと広げることができる。これによりＬＥＤアレイチップ２２の切り出し時にダイシングでチッピングがおきても、発光部２７にダメージを与える頻度は減り、発光素子アレイの歩留まりをあげることが可能となった。
【００３９】
また、ＬＥＤアレイチップ２２の最端部における発光部２７の端からチップ端までの距離を長くすることができるため、ＬＥＤアレイチップ２２端面からの光の漏れも低減し、ＬＥＤアレイチップ２２相互の繋ぎ目における発光部２７の実質的な大きさのバラツキも低減する。
さらに、発光部２７のピッチの増加量を２μｍとしているので、このＬＥＤアレイチップ２２を用いたＬＥＤヘッドを搭載したＬＥＤプリンタで出力した画像において、チップ繋ぎ目に相当する位置で形成される画像に関して、目視によって観察しても、その変動は認識されず、良好な画像が得られる。
【００４０】
図２は、本発明の第２の実施形態を示す。この実施形態は、請求項１、請求項２、請求項５に記載されている発光素子アレイチップに対応し、かつ、請求項６、請求項７に記載されている発光素子アレイヘッドに適用可能なＬＥＤアレイチップの実施形態を示すもので、図２はその繋ぎ目付近の配置図である。図２において、ＬＥＤアレイチップ２２は、発光部密度が１２００ｄｐｉ、２５６ｄｏｔｓ／１アレイチップである。各パラメーターは、ＬＥＤアレイチップ中央付近の発光部ピッチｑ１＝２１μｍ、両端部付近の発光部ピッチは、中央部から両端部に向かってｑ３＝２４μｍ、ｑ４＝２７μｍというように３μｍステップで広がっている。ＬＥＤアレイチップ２２の繋ぎ目を挟んでの発光部ピッチｑ２は、隣接する発光部ピッチとそろえるためｑ２＝ｑ４としているのでｑ２＝２７μｍである。ＬＥＤアレイチップ２２相互間距離を１μｍとすると、ＬＥＤアレイチップ２２の最端部における発光部２７の端からチップ端までの距離ｅ３＝８μｍと広げることができる。これによりＬＥＤアレイチップ２２の切り出し時にダイシングでチッピングがおきても、発光部２７にダメージを与える頻度は前記第１の実施形態よりもさらに減り、発光素子アレイの歩留まりをさらに上げることが可能となった。
【００４１】
また、発光部ピッチの増加をｑ１、ｑ３、ｑ３、ｑ４、ｑ４と２つ連続して同じピッチを維持しながら増加させているので、実質的なピッチの増加量は１．５μｍと第１の実施形態よりも小さくなっている。そのため、このＬＥＤアレイチップ２２を用いたＬＥＤヘッドを搭載したＬＥＤプリンタで出力した画像では、チップ繋ぎ目に相当する位置の画像に関して、目視において観察してもその変動は認識されず、良好な画像が得られる。
【００４２】
図３は、本発明の第３の実施形態を示す。この実施形態は、請求項１、請求項２、請求項４、請求項５に記載されている発光素子アレイチップに対応し、かつ、請求項６、請求項７に記載されている発光素子アレイヘッドに適用可能なＬＥＤアレイチップの実施形態を示すもので、図３はその繋ぎ目付近の配置図である。図３において、ＬＥＤアレイチップ２２は、発光部密度が１２００ｄｐｉ、２５６ｄｏｔｓ／１アレイチップである。各パラメーターは、ＬＥＤアレイチップ中央付近の発光部ピッチｑ１＝２１μｍ、ＬＥＤアレイチップ両端部付近の発光部のピッチはｑ３＝２４μｍ、ｑ４＝２７μｍと、ＬＥＤアレイチップ両端部付近では、ＬＥＤアレイチップ２２の中央部から端部に向かって３μｍステップで広がっている。ＬＥＤアレイチップ２２相互の繋ぎ目を跨ぐ発光部２７のピッチｑ２は隣接する発光部ピッチとそろえるためｑ２＝ｑ４としているので、ｑ２＝２７μｍである。ＬＥＤアレイチップ２２相互間距離を１μｍとすると、ＬＥＤアレイチップ２２における最端部の発光部２７の端からチップ端までの距離ｅ３＝８μｍと広げることができる。これによりＬＥＤアレイチップ２２の切り出し時にダイシングでチッピングがおきても、発光部２７にダメージを与える頻度は前記第１の実施形態よりもさらに減り、発光素子アレイおよび発光素子アレイヘッドの歩留まりをあげることが可能となった。
【００４３】
また、ＬＥＤアレイヘッド２２に実装後の各発光部２７のピッチは、ｑ３、ｑ３、ｑ３、ｑ４、ｑ４、ｑ４、ｑ３、ｑ３、ｑ３というように、ピッチの増加部分は、各増加部分が同数（本実施例では３個ずつ）になるように増加させているので、実質的なピッチの変化に不連続がなく、このＬＥＤアレイチップを用いたＬＥＤヘッドを搭載したＬＥＤプリンタで出力した画像において、チップ繋ぎ目に相当する位置の画像に関して、目視においてはその変動は認識されず良好な画像が得られる。
【００４４】
以上説明した実施形態は、全て１２００ｄｐｉのＬＥＤアレイチップの例であった。印刷密度２４００ｄｐｉを想定すると、図１１に見られるように、ＬＥＤアレイチップ２２の最端部における発光部端からチップ端までの距離は１２００ｄｐｉよりもさらに短くなるので、チップの加工や実装はさらに困難になる。しかし、本発明を適応することで、２４００ｄｐｉ以上の高密度発光素子アレイチップであっても、その歩留まりの向上や、性能の向上を図ることができるものであることは明らかである。
【００４５】
なお、前記各実施形態の中で、発光部配列方向における隣りあう発光部間隔の差が最も大きいものは３μｍであったが、発光部間隔の差は４μｍ以下であれば良好な画像を得ることができる。
また、前記各実施形態は、発光部配列方向最両端部を除く両端付近の発光部の間隔がそれぞれ異なっていた。発光部配列方向最両端部を除く両端付近の発光部の間隔が同じ値で連続する数は多い方が望ましいが、最両端部の発光部間隔が同じで連続する数は約半分に制限するのが望ましい。これらの条件を一般的に表すと、発光部配列方向最両端部を除く両端付近の発光部の間隔がｍ個（ｍは３以上の正の整数でかつ奇数）連続して同じ値であり、かつ、最両端部は発光部の間隔が（ｍ−１）／２個連続して同じ値になるように発光素子が配されていること、となる。
【００４６】
以上説明した発光素子アレイチップは、この発光素子アレイチップを構成する各発光素子に電気エネルギーを供給して各発光素子を発光させる発光素子ドライバを付加することにより、各発光素子の発光で像面に光書き込みを行う発光素子アレイヘッドを構成することができる。かかる、発光素子アレイヘッドにおいて、互いに隣接する発光素子アレイチップの端部に位置する発光部の相互間隔が、発光素子アレイチップ内の発光部間隔のなかで一番広いものと等しくするとよい。あるいは、発光素子アレイチップの両端部の発光部を構成する発光素子に供給される電気エネルギーが、他の発光部を構成する発光素子に供給される電気エネルギーより大きくなるようにするとよい。このような発光素子アレイヘッドを使用することによって、既に説明した発光素子アレイチップがもたらす効果と同様に効果を得ることができる。
【００４７】
上記発光素子アレイヘッドと、この発光素子アレイヘッドの各発光素子からの光を結像させる結像光学系とを組み合わせることによって光プリントヘッドを構成することができる。
また、前記発光素子アレイヘッドまたは上記光プリントヘッドと、電子写真プロセスの実行によって画像が形成される感光体とを設け、上記発光素子アレイヘッドまたは光プリントヘッドは、帯電された上記感光体表面に画像を形成する露光手段として機能させることにより、画像形成装置を構成することができる。
上記光プリントヘッドを用いて書き込まれた画像、あるいは上記画像形成装置によって形成された画像は、発光素子アレイチップの繋ぎ目で不連続的な不自然さの無い、高品質の画像となる。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、隣接する発光素子アレイチップの発光部間の距離を広くとることができるようになるので、発光素子アレイチップの切り出し加工の際に発光部と切断面との距離を長くでき、発光素子アレイチップをダイシングする際に、発光素子アレイチップの端部に欠けなどが発生しても発光素子の発光不良や発光バラつきを誘発することを回避することができる。また、自動機のコレットでの発光素子アレイチップの掴み損ねもおこらないなど、加工、実装が容易になるので、発光素子アレイチップの歩留まりの向上によるコストの低減を図ることができ、低コストで高密度の発光素子アレイチップを提供することができる。
【００４９】
請求項２記載の発明によれば、発光素子アレイチップの発光部間の距離を十分に広げることができるので、発光素子アレイチップの両端での発光部ピッチを広くとることができ、発光素子アレイチップの切り出し加工の際に発光部と切断面との距離をさらに長くすることができ、加工が容易で、発光素子アレイチップの歩留まりの向上によるコストの低減を図ることができ、低コストで高密度の発光素子アレイチップを提供することができる。
【００５０】
請求項３記載の発明によれば、発光素子アレイチップの端部における発光部ピッチの急激な変化を伴うことなく、発光素子アレイチップの両端部での発光部ピッチを広くとることができるようになり、発光素子プリンタで出力したときに、発光素子アレイチップの繋ぎ目部分での画像に不連続のない良好な画像が得られるようになり、高画質の画像を得ることができる高密度の発光素子アレイチップを低コストで提供することができる。
【００５１】
請求項４記載の発明によれば、発光素子アレイチップの両端部での発光部間の距離を、発光部相互のピッチの急激な変化を伴うことなく広くとることができるため、この発光素子アレイチップを用いたプリンタで出力したときに、発光素子アレイチップの繋ぎ目部分に対応する画像部分に不連続が生じない良好な画像が得られるようになり、高画質の画像を得ることができる高密度の発光素子アレイチップを低コストで提供することができる。
【００５２】
請求項５記載の発明によれば、発光部ピッチの変化量が目視にて認識できないほどに十分に小さいので、これを使用した発光素子アレイヘッドを搭載したプリンタにおいて、出力された画像に不自然さを感じさせない、良好な画像を得ることができるようになり、高画質の画像が得ることができる高密度の発光素子アレイチップを低コストで提供することができる。
【００５３】
請求項６記載の発明によれば、発光部ピッチの変化量が連続的であるため、発光素子アレイチップつなぎ部分での不連続が目立たなくなり、これを使用した発光素子ヘッドを搭載したプリンタにおいて、画像を出力した時に不自然さを感じさせない良好な画像を得ることができ、高画質の画像を得ることができる高密度の発光素子アレイヘッドを低コストで提供することができる。
【００５４】
請求項７記載の発明によれば、発光部ピッチの変化量が連続的になっていて、発光素子アレイチップつなぎ部分での不連続が目立たなくなっているので、これを使用した光プリントヘッドを搭載したプリンタにおいて、画像を出力した時に不自然さを感じさせない良好な画像を得ることができ、高画質の画像を得ることができる高密度の発光素子アレイヘッドを低コストで提供できる。
【００５５】
請求項８記載の発明によれば、発光素子アレイチップの繋ぎ目付近の光量を増やすことで画像の濃度をあげることができるので、この発光素子アレイチップをプリンタに搭載した時、画像を出力した時に不自然さを感じさせない画像を得ることができ、高画質の画像が得ることができる高密度の発光素子アレイヘッドを低コストで提供できる。
【００５６】
請求項９記載の発明によれば、高密度の発光素子アレイチップを搭載した発光素子アレイヘッドにおいても、結像面における結像スポットが発光素子アレイチップの繋ぎ目に相当する部分でも不連続的な不自然さの無いように形成され、高画質の画像を得ることができる高密度光プリントヘッドを低コストで提供できる。
【００５７】
請求項１０記載の発明によれば、高密度の発光素子アレイチップを搭載した画像形成装置においても、発光素子アレイチップの繋ぎ目で不連続的な不自然さの無い画像を形成することができ、高画質の画像を得ることができる高密度の画像形成装置を低コストで提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる発光素子アレイチップのひとつの実施形態を示す平面図である。
【図２】本発明にかかる発光素子アレイチップの別の実施形態を示す平面図である。
【図３】本発明にかかる発光素子アレイチップのさらに別の実施形態を示す平面図である。
【図４】従来の画像形成装置の例を概略的に示す正面図である。
【図５】従来の光プリントヘッドの例を示す正面図である。
【図６】従来の発光素子アレイチップの例を示す平面図である。
【図７】上記従来の発光素子アレイチップの発光部を拡大して示す平面図である。
【図８】上記従来の発光素子アレイチップの要部を拡大して示す平面図である。
【図９】上記従来の発光素子アレイチップの繋ぎ部分を拡大して示す平面図である。
【図１０】上記従来の発光素子アレイチップのハンドリングの様子を示す側面図である。
【図１１】従来の発光素子アレイチップの別の例の繋ぎ部分を拡大して示す平面図である。
【図１２】ＬＥＤアレイチップの切り出しの様子を示すもので、（ａ）は長方形のＬＥＤアレイチップの例、（ｂ）は平行四辺形のＬＥＤアレイチップの例を示す平面図である。
【図１３】従来のＬＥＤアレイチップの例を示す平面図である。
【符号の説明】
２２ ＬＥＤアレイチップ
２７ 発光部
Claims (10)
- 複数の発光素子からなる発光部がライン状に配列されてなる発光素子アレイチップにおいて、発光部配列方向における両端付近の発光部間隔が、発光部配列方向における中央付近の発光部間隔より広くなっていることを特徴とする発光素子アレイチップ。
- 発光部間隔をｎ１、ｎ２、…、ｎｉ（ｉは正の整数）とした場合、ｉは３以上であり、かつ発光部配列方向両端付近の発光部間隔の方が、発光部配列方向中央付近の発光部間隔より広くなるように発光部が配列されていることを特徴とする請求項１記載の発光素子アレイチップ。
- 発光部配列方向両端付近の発光部間隔が少なくとも２つ連続して同じ値となるように発光素子が配されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光素子アレイチップ
- 発光部配列方向最両端部を除く両端付近の発光部の間隔がｍ個（ｍは３以上の正の整数でかつ奇数）連続して同じ値であり、かつ、最両端部は発光部の間隔が（ｍ−１）／２個連続して同じ値になるように発光素子が配されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光素子アレイチップ。
- 発光部配列方向における隣りあう発光部間隔の差が４μｍ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の発光素子アレイチップ。
- 発光素子基板と、この発光素子基板上に互いに隣接して複数搭載された発光素子アレイチップと、各発光素子アレイチップが有する各発光素子に電気エネルギーを供給して各発光素子を発光させる発光素子ドライバを有しており、各発光素子の発光で像面に光書き込みを行う発光素子アレイヘッドにおいて、この発光素子アレイチップが請求項１から５のいずれかに記載の発光素子アレイチップであることを特徴とする発光素子アレイヘッド。
- 発光素子基板と、この発光素子基板上に互いに隣接して複数搭載された発光素子アレイチップと、各発光素子アレイチップが有する各発光素子に電気エネルギーを供給して各発光素子を発光させる発光素子ドライバを有しており、各発光素子の発光で像面に光書き込みを行う発光素子アレイヘッドにおいて、互いに隣接する発光素子アレイチップの端部に位置する発光部の相互間隔が、発光素子アレイチップ内の発光部間隔のなかで一番広いものと等しいことを特徴とする請求項６記載の発光素子アレイヘッド。
- 発光素子基板と、この発光素子基板上に互いに隣接させて複数搭載された発光素子アレイチップと、各発光素子アレイチップが有する各発光素子に電気エネルギーを供給して各発光素子を発光させる発光素子ドライバを有しており、各発光素子の発光で像面に光書き込みを行う発光素子アレイヘッドにおいて、発光素子アレイチップの両端部の発光部を構成する発光素子に供給される電気エネルギーが、他の発光部を構成する発光素子に供給される電気エネルギーより大きいことを特徴とする請求項６または７記載の発光素子アレイヘッド。
- 請求項６から８のいずれかに記載された発光素子アレイヘッドと、この発光素子アレイヘッドの各発光素子からの光を結像させる結像光学系とを有することを特徴とする光プリントヘッド。
- 請求項６から８のいずれかに記載された発光素子アレイヘッドまたは請求項９記載の光プリントヘッドと、電子写真プロセスの実行によって画像が形成される感光体とを有し、上記発光素子アレイヘッドまたは光プリントヘッドは、帯電された上記感光体表面に画像を形成する露光手段として機能することを特徴とする画像形成装置。
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