JP4985038B2 - 光学装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、露光装置、光学装置および光学装置の製造方法に関する。

複数の光源と、複数の光源それぞれに対応して微小なレンズが形成されたレンズアレイとを備えた光学装置が知られている。このような光学装置に用いられるレンズアレイは、例えばインクジェットにより透明基板上に液状の透明材料が付与され、これを熱や紫外線等によって硬化させることで形成される（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−１４２６０８号公報（第２−３頁）

しかし、光源とそれに対応して配置されたレンズの光軸との間に位置ずれが存在すると、複写機やプリンタ等の画像形成装置に適用した場合に、感光体上での結像性能が低下して高品質な画像が得られない場合があった。
本発明は、光源とそれに対応して配置されるレンズとを高い精度で位置合わせすることで、画像の高品質化を図ることを目的とする。

請求項１に係る発明は、光源を形成するための基板に当該光源を形成する光源形成工程と、側壁を形成する材料からなる基板上に当該側壁に相当するパターンを形成する工程と、前記側壁に相当するパターンが形成された基板の面とは反対側の面を研磨し、薄膜化する工程と、前記光源が形成された基板に対して、当該光源が形成された面に前記側壁が形成された基板の当該側壁に相当するパターンが形成された面を当該光源の間に当該側壁が位置するように接合する工程と、前記側壁に相当するパターンが形成された基板の面とは反対側の面を研磨し、当該側壁を露出させる工程と、前記側壁の内側に第２の樹脂材料を付与する付与工程と、前記第２の樹脂材料を硬化させる硬化工程とを含む光学装置の製造方法である。

請求項２に係る発明は、前記側壁は、シリコンからなることを特徴とする請求項１記載の光学装置の製造方法である。

請求項３に係る発明は、前記側壁の側部に銀を蒸着する蒸着工程をさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載の光学装置の製造方法である。

本発明の請求項１によれば、本発明を採用しない場合に比較して、光源から出射される光の集光性の高い光学装置を製造することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[実施の形態１]
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置１の全体構成の一例を示した図である。図１に示す画像形成装置１は、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタであり、各色の画像データに対応して画像形成を行う画像形成プロセス部１０、画像形成装置１全体の動作を制御する制御部３０、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３や画像読取装置４等といった外部装置から受信された画像データに所定の画像処理を施す画像処理部３５、各部に電力を供給する主電源７０を備えている。

画像形成プロセス部１０には、一定の間隔を置いて並列的に配置される４つの画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ（以下、単に「画像形成ユニット１１」とも総称する）が備えられている。各画像形成ユニット１１は、静電潜像を形成してトナー像を保持する像保持体としての感光体ドラム１２、感光体ドラム１２の表面を所定電位で一様に帯電する帯電器１３、帯電器１３によって帯電された感光体ドラム１２を画像データに基づいて露光する露光装置（露光手段）の一例としてのＬＥＤプリントヘッド（ＬＰＨ）１４、感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を現像する現像器１５、転写後の感光体ドラム１２表面を清掃するクリーナ１６を備えている。
また、各画像形成ユニット１１は、現像器１５に収納されたトナーを除いて、略同様に構成されている。そして、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。

さらに、画像形成プロセス部１０は、各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト２０、各画像形成ユニット１１の各色トナー像を中間転写ベルト２０に順次転写（一次転写）する一次転写ロール２１、中間転写ベルト２０上に転写されたトナー像を記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）する二次転写ロール２２、二次転写されたトナー像を用紙Ｐ上に定着させる定着器５０を備えている。

ここで、各画像形成ユニット１１においては、感光体ドラム１２と帯電器１３とクリーナ１６とが一体化されたモジュール（以下、「感光体モジュールＭＯＤ」と称す）として構成されている。そして、感光体モジュールＭＯＤは、画像形成装置１に対して着脱自在に構成され、感光体ドラム１２の寿命等に応じて交換される。なお、感光体モジュールＭＯＤは、感光体ドラム１２のみの構成や、また、上記構成要素に加えて現像器１５を一体化した構成を採用してもよい。すなわち、寿命が他の構成要素に比較して短い感光体ドラム１２を含んだものであれば、如何なる構成要素との組み合わせによって感光体モジュールＭＯＤを構成してもよい。しかし、比較的長い寿命を有するＬＰＨ１４を感光体モジュールＭＯＤと同時に交換する構成は、経済的に無駄が多いことから、本実施の形態の画像形成装置１では、ＬＰＨ１４と感光体モジュールＭＯＤとは別体に構成している。

本実施の形態の画像形成装置１では、画像形成プロセス部１０は、制御部３０から供給される各種の制御信号に基づいて画像形成動作を行う。すなわち、制御部３０による制御の下で、ＰＣ３や画像読取装置４から入力された画像データは、画像処理部３５によって所定の画像処理が施され、不図示のインターフェースを介して各画像形成ユニット１１に供給される。そして、例えば黒（Ｋ）色の画像形成ユニット１１Ｋでは、感光体ドラム１２が矢印Ａ方向に回転しながら、帯電器１３により所定電位で一様に帯電され、画像処理部３５から送信された画像データに基づいて発光するＬＰＨ１４により露光される。それにより、感光体ドラム１２上には、黒（Ｋ）色画像に関する静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム１２上に形成された静電潜像は現像器１５により現像され、感光体ドラム１２上には黒（Ｋ）色のトナー像が形成される。同様に、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃにおいても、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色トナー像が形成される。

各画像形成ユニット１１で形成された各色トナー像は、一次転写ロール２１が配置された一次転写部Ｔ１において、矢印Ｂ方向に循環移動する中間転写ベルト２０上に順次静電吸引される。それにより、中間転写ベルト２０上には各色トナーが重畳された合成トナー像が形成される。中間転写ベルト２０上の合成トナー像は、中間転写ベルト２０の移動に伴って二次転写ロール２２が配置された二次転写部Ｔ２に搬送される。また、トナー像が二次転写部Ｔ２に搬送されるタイミングに合わせて用紙Ｐが用紙保持部４０から二次転写部Ｔ２に搬送される。そして、二次転写部Ｔ２では、二次転写ロール２２により形成される転写電界により、合成トナー像が用紙Ｐ上に一括して静電転写される。

合成トナー像が静電転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト２０から剥離され、搬送ガイド２３に導かれて定着器５０まで搬送される。定着器５０では、熱および圧力による定着処理を受けることで、合成トナー像が定着される。そして、定着処理された用紙Ｐは、画像形成装置１の排出部に設けられた排紙積載部４５に搬送される。
一方、二次転写後に中間転写ベルト２０に付着しているトナー（転写残トナー）は、二次転写の終了後に中間転写ベルト２０表面からベルトクリーナ２５によって除去され、次の画像形成サイクルに備えられる。
画像形成装置１では、このような画像形成サイクルがプリント枚数分だけ繰り返して実行される。

次に、図２は、ＬＥＤプリントヘッド（ＬＰＨ）１４の構成を示した断面構成図である。図２において、ＬＰＨ１４は、支持体としてのハウジング６１、自己走査型ＬＥＤアレイ（ＳＬＥＤ）６３、ＳＬＥＤ６３やＳＬＥＤ６３を駆動する信号生成回路１００（後段の図３参照）等を搭載するＬＥＤ回路基板６２、ＳＬＥＤ６３から出射された光を集光する集光手段の一例としての集光レンズ６４、集光レンズ６４を介してＳＬＥＤ６３から出射された光を感光体ドラム１２表面に結像させるロッドレンズアレイ６５、ロッドレンズアレイ６５を支持するとともにＳＬＥＤ６３および集光レンズ６４を外部から遮蔽するホルダー６６、ハウジング６１をロッドレンズアレイ６５方向に加圧する板バネ６７を備えている。

ハウジング６１は、アルミニウム、ステンレス等の金属のブロックまたは板金で形成され、ＬＥＤ回路基板６２を支持している。また、ホルダー６６は、ハウジング６１およびロッドレンズアレイ６５を支持し、ＳＬＥＤ６３および集光レンズ６４とロッドレンズアレイ６５とが所定の光学的な位置関係を保持するように設定している。さらに、ホルダー６６はＳＬＥＤ６３および集光レンズ６４を密閉するように構成されている。それにより、ＳＬＥＤ６３や集光レンズ６４に外部からゴミが付着することを防いでいる。一方、板バネ６７は、ＳＬＥＤ６３および集光レンズ６４とロッドレンズアレイ６５との光学的な位置関係を保持するように、ハウジング６１を介してＬＥＤ回路基板６２をロッドレンズアレイ６５方向に加圧している。
このように構成されたＬＰＨ１４は、調整ネジ（図示せず）によってロッドレンズアレイ６５の光軸方向に移動可能に構成され、ロッドレンズアレイ６５の結像位置（焦点面）が感光体ドラム１２表面上に位置するように調整される。

ＬＥＤ回路基板６２には、図３（ＬＥＤ回路基板６２の平面図）に示したように、例えば５８個のＳＬＥＤチップ（ＣＨＩＰ１〜ＣＨＩＰ５８）からなるＳＬＥＤ６３が、感光体ドラム１２の軸線方向と平行になるように精度良くライン状に配置される。この場合、各ＳＬＥＤチップ（ＣＨＩＰ１〜ＣＨＩＰ５８）に配置された発光素子（ＬＥＤ）の配列（ＬＥＤアレイ）の端部境界において、各ＬＥＤアレイがＳＬＥＤチップ同士の連結部で連続的に配列されるように、各ＳＬＥＤチップは交互に千鳥状に配置されている。
また、ＬＥＤ回路基板６２には、ＳＬＥＤ６３を駆動する信号（駆動信号）を生成する信号生成回路１００およびレベルシフト回路１０８、所定の電圧を出力する３端子レギュレータ１０１、ＳＬＥＤ６３の光量補正データ等を記憶するＥＥＰＲＯＭ１０２、制御部３０および画像処理部３５との間での信号の送受信や主電源７０からの電力供給を受けるハーネス１０３が備えられている。

ここで図４は、ＳＬＥＤ６３を説明する図である。本実施の形態のＳＬＥＤ６３は、信号生成回路１００およびレベルシフト回路１０８から各種駆動信号が供給される。すなわち、信号生成回路１００は、ＳＬＥＤ６３を構成する各ＳＬＥＤチップに配置されたＬＥＤ各々をＬＥＤの配列に沿って順次点灯可能状態に設定する転送信号ＣＫ１Ｒ,ＣＫ１Ｃおよび転送信号ＣＫ２Ｒ,ＣＫ２Ｃと、画像処理部３５からの画像データに基づきＬＥＤ各々を順次点灯する点灯信号ΦＩとを生成する。そして、転送信号ＣＫ１Ｒ,ＣＫ１Ｃおよび転送信号ＣＫ２Ｒ,ＣＫ２Ｃをレベルシフト回路１０８に出力し、点灯信号ΦＩをＳＬＥＤ６３に出力する。
レベルシフト回路１０８は、抵抗Ｒ１ＢとコンデンサＣ１、および抵抗Ｒ２ＢとコンデンサＣ２がそれぞれ並列に配置された構成を有し、それぞれの一端がＳＬＥＤ６３を構成する各ＳＬＥＤチップの入力端子に接続され、他端が信号生成回路１００の出力端子に接続されている。そして、レベルシフト回路１０８は、信号生成回路１００から出力される転送信号ＣＫ１Ｒ,ＣＫ１Ｃおよび転送信号ＣＫ２Ｒ,ＣＫ２Ｃに基づいて転送信号ＣＫ１および転送信号ＣＫ２を生成し、各ＳＬＥＤチップに出力する。

一方、本実施の形態のＳＬＥＤ６３を構成する各ＳＬＥＤチップは、例えば、スイッチ素子としての１２８個のサイリスタＳ１〜Ｓ１２８、光源の一例としての１２８個のＬＥＤ Ｌ１〜Ｌ１２８、１２８個のダイオードＤ１〜Ｄ１２８、１２８個の抵抗Ｒ１〜Ｒ１２８、さらには信号ラインΦ１,Φ２に過剰な電流が流れるのを防止する転送電流制限抵抗Ｒ１Ａ,Ｒ２Ａを主な構成要素としている。
そして、各サイリスタＳ１〜Ｓ１２８のアノード端子（入力端）Ａ１〜Ａ１２８は電源ライン５５に接続され、電源ライン５５を介して３端子レギュレータ１０１（図３参照）から駆動電圧ＶＤＤ（ＶＤＤ＝＋３．３Ｖ）が供給される。
一方、各サイリスタＳ１〜Ｓ１２８のゲート端子（制御端）Ｇ１〜Ｇ１２８は、各サイリスタＳ１〜Ｓ１２８に対応して設けられた抵抗Ｒ１〜Ｒ１２８を介して電源ライン５６に各々接続され、電源ライン５６を介して接地（ＧＮＤ）されている。

また、奇数番目のサイリスタＳ１,Ｓ３,…,Ｓ１２７のカソード端子（出力端）Ｋ１,Ｋ３,…,Ｋ１２７には、信号生成回路１００およびレベルシフト回路１０８からの転送信号ＣＫ１が転送電流制限抵抗Ｒ１Ａを介して送信される。偶数番目のサイリスタＳ２,Ｓ４,…,Ｓ１２８のカソード端子（出力端）Ｋ２,Ｋ４,…,Ｋ１２８には、信号生成回路１００およびレベルシフト回路１０８からの転送信号ＣＫ２が転送電流制限抵抗Ｒ２Ａを介して送信される。
さらには、ＬＥＤ Ｌ１〜Ｌ１２８のカソード端子は、信号生成回路１００に接続されて点灯信号ΦＩが送信される。

そして、本実施の形態の信号生成回路１００は、転送信号ＣＫ１Ｒ,ＣＫ１Ｃおよび転送信号ＣＫ２Ｒ,ＣＫ２Ｃをそれぞれ所定のタイミングでハイレベル（以下、「Ｈ」と記す）からローレベル（以下、「Ｌ」と記す）、「Ｌ」から「Ｈ」に設定する。それにより、レベルシフト回路１０８から出力される転送信号ＣＫ１の電位を「Ｈ」から「Ｌ」、「Ｌ」から「Ｈ」に繰り返し設定し、かつ、それに交互して出力される転送信号ＣＫ２の電位を「Ｈ」から「Ｌ」、「Ｌ」から「Ｈ」に繰り返し設定する。それによって、例えば各ＳＬＥＤチップでは、奇数番目サイリスタＳ１,Ｓ３,…,Ｓ１２７において順次オフ→オン→オフの転送動作を行わせる。また、偶数番目のサイリスタＳ２,Ｓ４,…,Ｓ１２８において順次オフ→オン→オフの転送動作を行わせる。それにより、サイリスタＳ１〜Ｓ１２８をＳ１→Ｓ２→,…,→Ｓ１２７→Ｓ１２８の順番で順次オフ→オン→オフの転送動作を行わせ、それに同期させて、点灯信号ΦＩを出力する。それによって、ＬＥＤ Ｌ１〜Ｌ１２８は、Ｌ１→Ｌ２→,…,→Ｌ１２７→Ｌ１２８の順番で順次点灯される。

このように、本実施の形態のＬＰＨ１４では、ＬＥＤ回路基板６２に設けられたすべてのＳＬＥＤチップ（ＣＨＩＰ１〜ＣＨＩＰ５８）において、転送信号ＣＫ１,ＣＫ２と点灯信号ΦＩとにより、各ＬＥＤ Ｌ１〜Ｌ１２８がＬ１→Ｌ２→,…,→Ｌ１２７→Ｌ１２８の順番に点灯され、感光体ドラム１２上に対して画像データに基づく走査露光が行われる。
それにより、本実施の形態のＬＰＨ１４においては、ＬＥＤ回路基板６２上での信号生成回路１００およびレベルシフト回路１０８から各ＳＬＥＤチップへの配線の基本構成は、転送信号ＣＫ１,ＣＫ２を送信する２本の信号線および点灯信号ΦＩを送信する１本の信号線で構成される。

続いて、本実施の形態のＬＰＨ１４において構成される光学系について説明する。
本実施の形態のＬＰＨ１４では、例えば開口角９°に構成された従来よりも小さな開口角を有するロッドレンズアレイ６５を用いる。ここでの開口角とは、光軸上の物点（ＳＬＥＤ６３に配置されたＬＥＤ）に対して入射瞳が張る角度をいう。したがって、例えば開口角９°のロッドレンズアレイ６５においては、光軸に対して±９°以内の角度で入射される光がロッドレンズアレイ６５を通過して像面（感光体ドラム１２表面）に達することとなる。
図５は、ロッドレンズアレイ６５の焦点深度とＭＴＦ（Modulation Transfer Function）との関係を示した図である。図５では、開口角９°および開口角１７°のロッドレンズアレイ６５についての焦点深度を、空間周波数１２ｌｐ／ｍｍ（１ｍｍ当たり１２のラインとスペースとが交互に形成されたもの）に対するＭＴＦにより表した図である。
図５に示したように、従来の開口角１７°のロッドレンズアレイ６５を用いた場合には、ＭＴＦ≧６０％を実現する焦点深度は、±８０μｍである。これに対して、本実施の形態の開口角９°のロッドレンズアレイ６５を用いた場合には、ＭＴＦ≧６０％を実現する焦点深度は、±１５０μｍに拡大する。本実施の形態のＬＰＨ１４では、ロッドレンズアレイ６５の開口角を例えば９°に小さく構成して、例えば±１５０μｍという従来よりも大きな焦点深度に設定している。

また、本実施の形態のＬＰＨ１４では、例えば作動距離１４ｍｍといった従来よりも大きな作動距離を有するロッドレンズアレイ６５を用いる。ここでの作動距離とは、ロッドレンズアレイ６５の出射面（感光体ドラム１２側の面）から像側焦点位置（感光体ドラム１２表面）までの距離をいう。本実施の形態のロッドレンズアレイ６５においては、ロッドレンズアレイ６５を構成する各ロッドレンズにおける開口径や光軸を中心とした半径方向の屈折率分布等を適宜調整することで、作動距離１４ｍｍに構成している。

ここで図６は、感光体モジュールＭＯＤを画像形成装置１本体に設置した状態を示した図である。図６においては、図面左側が画像形成装置１の正面側であって、感光体モジュールＭＯＤが着脱操作される側である。また、図面右側が画像形成装置１の背面側であって、回転駆動する駆動モータからの駆動が感光体ドラム１２等に伝達される側である。
本実施の形態のロッドレンズアレイ６５は、上記のように作動距離が例えば１４ｍｍと大きく構成されている。それにより、図６に示したように、ロッドレンズアレイ６５の出射面と感光体ドラム１２との距離（クリアランス）や、ロッドレンズアレイ６５の出射面と感光体モジュールＭＯＤの背面側のフレームＦＲＡとの距離（クリアランス）が大きい。そのため、感光体モジュールＭＯＤを着脱操作するに際して、感光体ドラム１２や感光体モジュールＭＯＤの背面側のフレームＦＲＡがロッドレンズアレイ６５と干渉しないので、ＬＰＨ１４を感光体モジュールＭＯＤから離隔するリトラクト機構を設けていない。
また、作動距離が例えば１４ｍｍと大きいことから、ロッドレンズアレイ６５と感光体ドラム１２との間に、ロッドレンズアレイ６５の出射面を清掃する清掃部材３４を配置している。
さらに、本実施の形態のロッドレンズアレイ６５は、上記のように焦点深度が例えば±１５０μｍと大きく構成されているため、本実施の形態のＬＰＨ１４では、ＬＰＨ１４とロッドレンズアレイ６５との光軸方向の位置を定めるための位置設定部材を設けていない。

続いて、本実施の形態のＬＰＨ１４に配置される集光レンズ６４について説明する。
本実施の形態のＬＰＨ１４では、図２に示したように、ＳＬＥＤ６３を構成するＳＬＥＤチップの基板上に、ＳＬＥＤ６３を構成する各ＳＬＥＤチップに配置されたＬＥＤ（以下、単に「ＬＥＤ」とも称する）各々に対応させて集光レンズ６４を配置している。かかる集光レンズ６４は、ＬＥＤ各々を囲むように側壁部（側壁部材）が形成され、その側壁部を外縁とするレンズ部（レンズ部材）で構成されている。そして、この側壁部は、側壁部が囲む領域の中心がＬＥＤの中心位置とほぼ一致するように形成される。それにより、側壁部は、ＬＥＤの中心位置に対して点対称、またはＬＥＤの中心位置を通るＬＥＤ回路基板６２上の直線に対して線対称に形成される。そのため、側壁部を外縁とする集光レンズ６４は、光軸がＬＥＤの中心位置を通過するように設定される。

図７は、本実施の形態の集光レンズ６４の断面図である。図７に示したように、集光レンズ６４は、周囲が側壁部（側壁部材）の一例としての側壁６４Ｗで構成されている。そして、側壁６４Ｗは、側壁６４Ｗが囲む領域の中心がＳＬＥＤチップに配置されたＬＥＤの中心位置とほぼ一致するように形成されている。したがって、本明細書ではＬＥＤの中心位置を通るＬＥＤ面と直交する軸線を「側壁６４Ｗの中心軸」と称する。
また、集光レンズ６４は、側壁６４Ｗの内側に側壁６４Ｗに接してレンズ部（レンズ部材）の一例としての凸状レンズ部６４Ｒが形成されている。すなわち、凸状レンズ部６４Ｒは、側壁６４Ｗの内側が樹脂材料で充填されることで構成され、上面（出射面）がロッドレンズアレイ６５側に向けて凸状に形成されている。そして、凸状レンズ部６４Ｒの出射面は、曲率中心Ｃを中心とした球面（図７の破線）の一部で構成され、曲率中心Ｃは側壁６４Ｗの中心軸上に位置するように形成される。それにより、凸状レンズ部６４Ｒ（すなわち集光レンズ６４）の光軸がＬＥＤを通過するように設定される。
このように、本実施の形態のＬＰＨ１４では、集光レンズ６４の光軸とＬＥＤとを高い精度で位置合わせしている。それにより、集光レンズ６４から出射される光のロッドレンズアレイ６５の入射面における集光性能を高めている。すなわち、集光レンズ６４の結像面（ロッドレンズアレイ６５の入射面）において、集光スポット径を小径に絞り込む能力が高められ、ＬＥＤから出射された光の結像性能が向上する。それにより、ロッドレンズアレイ６５から出射される光の感光体ドラム１２表面（ロッドレンズアレイ６５の結像面）での高い結像性能を得ている。

ここで、本実施の形態の集光レンズ６４において側壁６４Ｗの内側に充填される樹脂材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリシクロヘキシルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリジエチレングリコールビスアリルカーボネート、ポリカーボネート等のアリル系樹脂、メタクリル樹脂等の加熱硬化型樹脂やエネルギー硬化型樹脂等が用いられる。
なお、後段で述べるインクジェットを用いた側壁６４Ｗの内側への充填に対応するために、上記の樹脂材料の粘度は３〜２０ｍＰａ・ｓ程度に調整される。また、上記の樹脂材料は比較的低粘度であるモノマーで使用することが望ましいが、予め重合されたオリゴマーの状態で用いてもよい。
また、本実施の形態の集光レンズ６４においては側壁６４Ｗの内側を樹脂材料で構成したが、無機材料や有機無機複合材料を用いてもよい。

また、本実施の形態の集光レンズ６４では、ＳＬＥＤ６３に配置された各ＬＥＤに対して集光レンズ６４の出射面の曲率中心Ｃ（以下、単に「曲率中心Ｃ」と称する）よりも出射面から離れた方向の位置において、ＬＥＤの発光面と接触するように配置される。それにより、ロッドレンズアレイ６５に入射可能なＬＥＤからの出射光の出射角（集光レンズ６４の光軸とのなす角）がロッドレンズアレイ６５の狭い開口角（９°）によって制限されることや、作動距離が１４ｍｍと長いことに起因してＬＥＤからの出射光が拡散することに対応させて、ロッドレンズアレイ６５への入射光量が低下することを抑えている。

図８は、ＳＬＥＤ６３に配置されたＬＥＤから集光レンズ６４を通過して出射される光の光路の一例を示した図である。図８に示したように、集光レンズ６４は、ＬＥＤの発光面に接触するように配置されるので、ＬＥＤからの出射光が集光レンズ６４の入射面で反射されることが抑えられる。それにより、ＬＥＤからの出射光の殆どが集光レンズ６４の内部を通過して、出射面から感光体ドラム１２方向に出射される。

また、ＬＥＤは集光レンズ６４の曲率中心Ｃよりも出射面から離れた方向の位置に配置されるので、ＬＥＤから出射された光は、集光レンズ６４の出射面に対して出射面の法線（図中破線）よりも光軸側とは反対側の方向から入射する。それにより、集光レンズ６４の出射面では、ＬＥＤから出射された光は収束する方向に偏向される。そのため、開口角９°のロッドレンズアレイ６５に入射する光には、ＬＥＤから出射された光の中の出射角９°よりも大きな出射角を持った光も含まれることとなり、ロッドレンズアレイ６５への入射光の光量を増加させる。
一般に、複数の異なる屈折率ｎ_ｉを有する材質で集光レンズ６４が形成される場合には、その材質内での光路をｌ_ｉとすると、ＬＥＤから集光レンズ６４の出射面までの光学距離（光路長）はΣｎ_ｉ・ｌ_ｉとなる。同様に、集光レンズ６４の曲率中心Ｃから集光レンズ６４の出射面までの光学距離（光路長）はΣｎ_ｊ・ｌ_ｊとなる。ここでｉ,ｊは整数であり、ｉ≧ｊである。したがって、ＬＥＤは集光レンズ６４に関して、光路長Σｎ_ｉ・ｌ_ｉ＞光路長Σｎ_ｊ・ｌ_ｊを満たすように設定される。

このように、本実施の形態の集光レンズ６４は、集光レンズ６４の曲率中心Ｃよりも出射面から離れた方向の位置にてＬＥＤの発光面と接触するように配置される。それにより、ＬＥＤからの出射光が集光レンズ６４の入射面で反射されることを抑え、さらには、ＬＥＤからの出射角が９°よりも大きな出射角の光を開口角９°のロッドレンズアレイ６５に入射させることとなり、ロッドレンズアレイ６５への入射光の光量を増加させる。
特に、ＳＬＥＤ６３に配置されるＬＥＤとして、例えば本実施の形態のような面発光するＬＥＤを用いる場合には、面発光するＬＥＤは発光領域が広く出射角が大きいという特性を有することから、本実施の形態の集光レンズ６４の構成を適用することが好ましい。

ここで図９は、ロッドレンズアレイ６５へ入射角９°で入射する光の集光レンズ６４内での光路の一例を示した図である。図９では、集光レンズ６４の光軸上に位置するＬＥＤの位置をＱ、ロッドレンズアレイ６５へ入射角９°で入射する光の出射面での位置をＰとする。また、出射面上の位置Ｐでの法線（図中破線）と光軸とのなす角をα、ＬＥＤからの出射角をβ、位置Ｐに入射する光の法線とのなす角をθ１、位置Ｐから出射する光の法線とのなす角をθ２、集光レンズ６４の屈折率をｎとする。
図９に示した三角形ＣＰＱの内角から、
θ１＋β＝α …（１）
さらに、
α＝９＋θ２ …（２）
したがって、（１）式および（２）式より、
β＝９＋（θ２−θ１） …（３）

一方、スネルの法則から、空気の屈折率を１として、
ｎ・ｓｉｎθ１＝ｓｉｎθ２ …（４）
集光レンズ６４の材質である樹脂やガラス等の屈折率ｎは、一般にｎ＝１．４〜１．８であるので、（４）式より、θ２＞θ１の関係が成り立つ。したがって、（３）式ではθ２−θ１＞０となるので、β＞９となる。したがって、ＬＥＤから出射角９°よりも大きな出射角で出射する光も開口角９°のロッドレンズアレイ６５へ入射する。

ところで、図９において例えば角θ１が１５°となる位置にＬＥＤが配置されたと仮定する。その場合に、ｎ＝１．６の材質を用いた集光レンズ６４を用いたとすると、ｓｉｎ１５°＝０．２５８８であるので、（４）式より、１．６×０．２５８８＝ｓｉｎθ２となる。
したがって、この場合には、θ２＝２４．１°となり、θ２−θ１≒９°となるので、（３）式からＬＥＤからの出射角β≒１８°となる。すなわち、開口角９°のロッドレンズアレイ６５において、ＬＥＤからの出射角１８°の光を利用できる。このことは、開口角１８°のロッドレンズアレイ６５を用いる場合と同等の光量を使用できることを意味している。
このように、ＬＥＤの配置位置および集光レンズ６４の出射面の曲率、屈折率ｎ等を適宜設定することで、従来の開口角１７°のロッドレンズアレイを用いた場合と同等、またはそれ以上の光量をロッドレンズアレイ６５に入射させることができる。特に、ロッドレンズアレイ６５への入射光量を増加させるという観点からは、屈折率ｎの大きな材質で集光レンズ６４を構成することが好ましい。

引き続いて、本実施の形態のＳＬＥＤ６３を構成する各ＳＬＥＤチップの製造方法を説明する。
図１０は、（ａ）ＳＬＥＤチップが形成された半導体基板２００の平面図であり、（ｂ）半導体基板２００上の（ａ）の破線円内で示した領域のＳＬＥＤチップの部分平面図である。まず、例えばｎ形ＧａＡｓからなる半導体基板２００（図１０（ａ）参照）上にｐｎｐｎ半導体層（ＡｌＧａＡｓ単結晶層）を積層し、アノード電極形成、アノード島形成、ゲート電極形成、分離エッチング工程、電極上へのコンタクトホールの形成、ボンディングパッド用のアルミ膜の形成・パターニング、ＳｉＯ_２保護膜の形成、ボンディングパッド上のＳｉＯ_２保護膜の除去等の工程を経て、ＳＬＥＤチップ（ＣＨＩＰ）にＬＥＤやボンディングパッド２０２等が形成される（図１０（ｂ）参照）。

そして次の工程において、半導体基板２００に形成された各ＬＥＤの周囲に、上記した側壁６４Ｗを形成する。側壁６４Ｗは、ＬＥＤの中心位置に対して点対称、またはＬＥＤの中心位置を通る半導体基板２００上の直線に対して線対称の形状で形成される。ここでは、ＬＥＤの中心位置を通るＬＥＤの配列方向に沿った直線と、その直線と直交するＬＥＤの中心位置を通る直線とに関して線対称であって、所定の厚さを持った正方形の筒体からなる側壁６４Ｗを形成する場合について説明する。
なお、側壁６４Ｗは、円形の筒体で構成してもよい。また、線対称だが点対称ではない形状、例えば正５角形や菱形で構成してもよい。また、点対称だが線対称ではない形状、例えば平行四辺形で構成してもよい。
ところで、側壁６４Ｗにおいては、側壁６４Ｗの内壁がＬＥＤを囲んで集光レンズ６４の光軸とＬＥＤとを高い精度で位置合わせする形状であることが必須である。そのため、側壁６４Ｗの内壁が、各ＬＥＤに対応して、各ＬＥＤの中心位置に対して点対称、またはＬＥＤの中心位置を通る半導体基板２００上の直線に対して線対称の形状であることが必要となる。その一方で、側壁６４Ｗの外壁の位置・形状や側壁６４Ｗの厚さは特に限定されない。
図１１は、ＬＥＤの周囲に形成される側壁６４Ｗを説明する図である。図１１に示したように、本実施の形態の側壁６４Ｗは、ＬＥＤの中心位置を通るＬＥＤの配列方向に沿った直線Ｌ１と、その直線Ｌ１と直交するＬＥＤの中心位置を通る直線Ｌ２とに関して線対称であって、所定の厚さを持った正方形の筒体で形成される。

ここで、側壁６４Ｗの作製工程を説明する。図１２は、一例としてフォトリソグラフィを用いた側壁６４Ｗの作製工程を説明する図である。図１２（ａ）に示したように、表面にＬＥＤが形成された半導体基板２００上に、第１の樹脂材料の一例としての例えばＳＵ−８（商品名：化薬マクロケム株式会社製）等のポジ型フォトレジストをスピンコート等により塗布し、厚さ１３．５μｍのフォトレジスト層２１０を形成する。
次に、図１２（ｂ）に示したように、フォトレジスト層２１０の表面に、側壁６４Ｗを形成する領域を覆うように作製されたマスク２１１が配置（マスキング）される。すなわち、マスク２１１には、各ＬＥＤに対応して、各ＬＥＤの中心位置で直交する直線Ｌ１と直線Ｌ２（図１１参照）とに関して線対称の所定の幅を持った正方形からなる開口が形成されている。すなわち、開口は側壁６４Ｗの平面形状に対応して形成される。なお、ここでは、光が照射されると分解して現像液に溶けるポジ型フォトレジストであるＳＵ−８を用いるので、マスク２１１は、側壁６４Ｗを形成する領域を覆うように作製される。そして、図１２（ｃ）に示したように、例えば紫外線照射が行われて、パターンニング（パターン形成）が行われる。
次いで、図１２（ｄ）に示したように、現像液でフォトレジスト層２１０を現像し、所定時間に亘る現像を行った後にリンス液で現像を止め、さらに洗浄を行う。それにより、マスク２１１が存在する領域（すなわち、側壁６４Ｗに対応する領域）以外のフォトレジスト層２１０は除去される。
そして、図１２（ｅ）に示したように、最後にマスク２１１を除去することで、フォトレジストであるＳＵ−８からなる高さ１３．５μｍの側壁６４Ｗが形成される。

次に、側壁６４Ｗの内側に凸状レンズ部６４Ｒを構成する樹脂材料が付与される。このような凸状レンズ部６４Ｒは、例えばインクジェットを用いて次のように形成される。図１３は、インクジェットを用いた凸状レンズ部６４Ｒの作製工程を説明する図である。
図１３に示したように、インクジェットのノズル２２０から第２の樹脂材料の一例としての例えば紫外線硬化樹脂の所定量を側壁６４Ｗの内側に吐出させる。紫外線硬化樹脂は、ノズル２２０から安定して吐出するように、吐出時の粘度が３〜２０ｍＰａ・ｓ程度に調整される。側壁６４Ｗの内側に吐出された紫外線硬化樹脂は、表面張力により外表面が凸状に盛り上がって形成される。また、その際に、紫外線硬化樹脂の周囲全体がＬＥＤの中心位置で交差する直線Ｌ１と直線Ｌ２（図１１参照）とに関して線対称に形成された側壁６４Ｗに囲まれるため、凸状に形成される外表面（出射面）の中心位置とＬＥＤの中心位置とは一致する。
そして、すべてのＬＥＤ上の紫外線硬化樹脂に、紫外線ランプ等から紫外線を照射して硬化させる。それにより、各ＬＥＤのそれぞれに集光レンズ６４が形成される。
なお、側壁６４Ｗの高さは、凸状レンズ部６４Ｒの出射面の縁の位置と必ずしも一致する必要はなく、凸状レンズ部６４Ｒの出射面の縁位置よりも高く形成してもよい。

例えば、本実施の形態のＳＬＥＤ６３を構成する各ＳＬＥＤチップに、ＬＥＤが１２００ｄｐｉ（dot per inch）のピッチで配列した場合に、ＬＥＤは１辺が約１８μｍの正方形で形成される。そして、この場合に高さ１３．５μｍの側壁６４Ｗを形成し、紫外線硬化樹脂の所定量を側壁６４Ｗの内側に吐出させる。それにより、図１３に示したように、側壁６４Ｗの内側領域には、出射面の接触角△が約４８°の凸状レンズ部６４Ｒが形成される。この凸状レンズ部６４Ｒは、半径が約１３．３μｍの球レンズに相当することから、出射面の接触角△が約１０８°のレンズがＬＥＤの発光面に接触させて配置されたのと同等の集光力を有することとなる。

引き続き、各ＬＥＤのそれぞれに集光レンズ６４が形成された後、半導体基板２００に形成されたＳＬＥＤチップは、それぞれがダイシングされる。そして、ＬＥＤ回路基板６２上にＳＬＥＤ６３を構成するＳＬＥＤチップ（ＣＨＩＰ１〜ＣＨＩＰ５８）として配置される。

以上説明したように、本実施の形態の画像形成装置１では、感光体ドラム１２を画像データに基づいて露光するＬＰＨ１４において、周囲が側壁６４Ｗで構成される集光レンズ６４をＬＥＤ各々に対応させて配置している。それにより、本実施の形態のＬＰＨ１４では、集光レンズ６４の光軸とＬＥＤとが高い精度で位置合わせされ、集光レンズ６４から出射される光のロッドレンズアレイ６５の入射面における集光性を向上している。それによって、ＬＰＨ１４から出射された光の感光体ドラム１２表面での結像性能が高められる。

[実施の形態２]
実施の形態１では、側壁６４Ｗの内側の凸状レンズ部６４Ｒが同一の樹脂材料で形成された集光レンズ６４を用いる構成について説明した。本実施の形態では、凸状レンズ部６４Ｒが異なる屈折率を有する複数の樹脂材料で形成された集光レンズ６４を用いる構成について説明する。なお、実施の形態１と同様な構成については同様な符号を用い、その詳細な説明を省略する。

図１４は、本実施の形態の集光レンズ６４の断面図である。図１４に示したように、本実施の形態の集光レンズ６４は、側壁６４Ｗの内側の凸状レンズ部６４Ｒが、凸状に形成される外表面（出射面）を構成する第１の屈折率を有する樹脂材料からなる第１レンズ部６４Ｒｍと、第１レンズ部６４ｍとＬＥＤとの間を埋めるように配置された第１の屈折率よりも小さな第２の屈折率を有する樹脂材料からなる光透過層の一例としての第２レンズ部６４Ｒｎとで構成されている。

本実施の形態の集光レンズ６４では、第１レンズ部６４Ｒｍが、例えば硬化後の屈折率が１．６２である１．６−ヘキサンジオールジアクリレート（ダイセル・サイテック株式会社製）を用いて構成される。また、第２レンズ部６４Ｒｎが、例えば硬化後の屈折率が１．３８であるディフェンサＯＰシリーズ（大日本インキ化学工業株式会社製）を用いて、高さが例えば側壁６４Ｗの高さと同様に構成される。
このような集光レンズ６４は、実施の形態１で説明したのと同様に、例えばインクジェットを用いて形成される。その場合に、第２レンズ部６４Ｒｎを構成する樹脂材料として例えばディフェンサＯＰシリーズを用いる場合には、ディフェンサＯＰシリーズの常温での粘度が２０ｍＰａ・ｓ程度であるため、加温して粘度を２〜１０Ｐａ・ｓ程度に低下させた後に、ノズル２２０から所定量を側壁６４Ｗの内側に吐出させることが好ましい。
また、集光レンズ６４の凸状レンズ部６４Ｒの作製工程においては、第２レンズ部６４Ｒｎを構成する樹脂材料を側壁６４Ｗの内側に付与し、その上に第１レンズ部６４Ｒｍを構成する樹脂材料を付与した後に例えば紫外線を照射して硬化する方法や、第２レンズ部６４Ｒｎを構成する樹脂材料を側壁６４Ｗの内側に付与した段階で例えば紫外線を照射して第２レンズ部６４Ｒｎを硬化させ、その後に、第２レンズ部６４Ｒｎの上に第１レンズ部６４Ｒｍを構成する樹脂材料を付与して再度例えば紫外線を照射して硬化する方法等を用いる。

ところで、凸状レンズ部６４Ｒが第１レンズ部６４Ｒｍと第２レンズ部６４Ｒｎとで構成される本実施の形態の集光レンズ６４において、凸状レンズ部６４Ｒが同一の樹脂材料で形成された実施の形態１の集光レンズ６４と同様の像側焦点距離に設定するには、次のように、側壁６４Ｗの高さが設定される。
図１５は、本実施の形態の集光レンズ６４の側壁６４Ｗの高さを説明する図である。図１５では、凸状レンズ部６４Ｒを屈折率がｎｙである同一の樹脂材料で構成された場合（実施の形態１の集光レンズ６４）に、発光点Ｄから一例として４５°で出射された光の側壁６４Ｗの高さ面までの光路長をｌｙとする。また、屈折率がｎｘである第２レンズ部６４Ｒｎが配置された場合（本実施の形態の集光レンズ６４）に、第２レンズ部６４Ｒｎから屈折率ｎｙの第１レンズ部６４Ｒｍに対して４５°で出射される光を出射する発光点をＤ´とし、その場合の発光点Ｄ´から側壁６４Ｗの高さ面までの光路長をｌｘとする。さらに、本実施の形態の集光レンズ６４の側壁６４Ｗの高さをｘ、凸状レンズ部６４Ｒを屈折率がｎｙである同一の樹脂材料で構成された場合の側壁６４Ｗの高さをｙとする。

まず、光路長に関して、スネルの法則から次の（５）式が成り立つ。
ｌｘ／ｎｘ＝ｌｙ／ｎｙ …（５）
また、（５）式と、ｘ^２＋ｙ^２＝ｌｘ^２、ｙ^２＋ｙ^２＝ｌｙ^２より、次の（６）式が導出される。
ｘ^２＝（２（ｎｘ／ｎｙ）^２−１）ｙ^２ …（６）
（６）式に、ｎｘ＝１．３８、ｎｙ＝１．６、ｙ＝１３．５μｍを代入すると、
ｘ＝９．４μｍ
すなわち、凸状レンズ部６４Ｒが第１レンズ部６４Ｒｍと第２レンズ部６４Ｒｎとで構成される本実施の形態の集光レンズ６４においては、側壁６４Ｗの高さは９．４μｍに設定される。
なお、本実施の形態では、上記のような光学設計上の便宜を考慮し、側壁６４Ｗの高さは、第１レンズ部６４Ｒｍの出射面の縁の位置と一致させて形成することが好ましい。

このように、本実施の形態の集光レンズ６４では、凸状レンズ部６４Ｒが、第１の屈折率の樹脂材料からなる第１レンズ部６４Ｒｍと、第１の屈折率よりも小さな第２の屈折率の樹脂材料からなる第２レンズ部６４Ｒｎとで構成されている。それにより、集光レンズ６４の集光性能を高め、集光レンズ６４の薄層化を図っている。
なお、本実施の形態では、凸状レンズ部６４Ｒを第１レンズ部６４Ｒｍと第２レンズ部６４Ｒｎとの２層で構成したが、異なる屈折率を有する樹脂材料からなる３層以上の層で構成してもよい。

[実施の形態３]
実施の形態１では、側壁６４Ｗの内側に凸状レンズ部６４Ｒを形成した集光レンズ６４を用いる構成について説明した。本実施の形態では、内側に凸状レンズ部６４Ｒが形成された側壁６４Ｗの上部表面に撥液膜が形成された集光レンズ６４を用いる構成について説明する。なお、実施の形態１と同様な構成については同様な符号を用い、その詳細な説明を省略する。

図１６は、本実施の形態の集光レンズ６４の断面図である。図１６に示したように、集光レンズ６４は、実施の形態１と同様に、周囲が側壁６４Ｗで構成され、側壁６４Ｗの内側が樹脂材料からなる凸状レンズ部６４Ｒで構成されている。そして、側壁６４Ｗの上面には、撥液膜６４Ｓが蒸着されている。ここで、撥液膜６４Ｓは、集光レンズ６４を構成する樹脂材料が硬化される前の状態（液状状態）にある場合に、液状状態の樹脂材料の接触角を大きくする性質を有する材質で構成されている。具体的には、撥液膜６４Ｓを構成する材質として、例えばＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）等のフッ素樹脂が使用される。

上記したように、側壁６４Ｗの内側に凸状レンズ部６４Ｒを構成するに際しては、例えばインクジェットのノズル２２０から紫外線硬化樹脂等の樹脂材料の所定量を側壁６４Ｗの内側に吐出させる（図１３参照）。本実施の形態の集光レンズ６４では、側壁６４Ｗの上面に撥液膜６４Ｓが被覆されていることから、側壁６４Ｗの内側に吐出された樹脂材料は、側壁６４Ｗの上面端部においてはじかれることにより、樹脂材料の接触角が大きくなる。それにより、凸状レンズ部６４Ｒの上面（出射面）の曲率が大きくなり、集光レンズ６４における屈折力を高めている。それにより、ロッドレンズアレイ６５への入射光量を増加させている。

本実施の形態の撥液膜６４Ｓは、例えば上記した図１２に示した側壁６４Ｗの作製工程において、図１２（ｅ）のマスク２１１が除去され、例えばＳＵ−８からなる高さ１３．５μｍの側壁６４Ｗが形成された後に、例えばＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂が蒸着されることで形成される。

このように、本実施の形態の集光レンズ６４では、側壁６４Ｗの上面に撥液膜６４Ｓが蒸着されている。それにより、凸状レンズ部６４Ｒの出射面の曲率を大きくして集光レンズ６４における屈折力を高め、ロッドレンズアレイ６５への入射光量を増加させている。

[実施の形態４]
実施の形態１では、側壁６４Ｗがフォトレジストで形成された集光レンズ６４を用いる構成について説明した。本実施の形態では、側壁６４Ｗが光吸収性または光反射性を有する材料で形成された集光レンズ６４を用いる構成について説明する。なお、実施の形態１と同様な構成については同様な符号を用い、その詳細な説明を省略する。

図１７は、本実施の形態の集光レンズ６４の断面図である。図１７に示したように、本実施の形態のＬＰＨ１４では、側壁６４Ｗが光吸収性または光反射性を有する材料で形成されている。それにより、例えばロッドレンズアレイ６５の開口角である例えば９°よりも大きな出射角で出射される光が隣接する集光レンズ６４に入射することを抑えている。

ここで図１８は、各ＬＥＤから出射される光の光路を示した図である。図１８に示したように、集光レンズ６４の出射面から絶対値がロッドレンズアレイ６５の開口角である例えば９°以下の出射角で出射された光（図中実線）は、直接的に開口角９°のロッドレンズアレイ６５に入射する。そして、ロッドレンズアレイ６５により、感光体ドラム１２上に結像され、正規の静電潜像を形成する。
一方、集光レンズ６４の出射面から絶対値が９°よりも大きな出射角で出射された光（図中破線）は、直接的には開口角９°のロッドレンズアレイ６５に入射しない。しかし、これらが隣接する集光レンズ６４に入射すると、集光レンズ６４の内側の例えば側壁６４Ｗの側面等で反射されて進行方向が変えられるために、その一部が光軸との角度の絶対値が９°以下となる場合がある。それにより、反射光の中にはロッドレンズアレイ６５に入射する光（迷光）が発生して、正規の静電潜像に重ねて不要な静電潜像を感光体ドラム１２上に形成する場合が生じる。その結果として、画像乱れやにじみ等の画像不良を発生させ、画像品質の低下をもたらすこととなる。
そこで、本実施の形態の集光レンズ６４では、側壁６４Ｗを光吸収性または光反射性を有する材料で形成することで、集光レンズ６４の出射面からロッドレンズアレイ６５の開口角よりも大きな出射角で出射された光を側壁６４Ｗで吸収または反射するように構成している。それにより、迷光が隣接する集光レンズ６４に入射することを抑制している。

本実施の形態の集光レンズ６４では、光吸収性を有する側壁６４Ｗは、例えばＰＩ（ポリイミド）等の樹脂材料に、例えばカーボンブラックの顔料系色素または例えばフタロシアニン系、キノン系等の染料系色素を混合させて構成される。ＰＩ（ポリイミド）等を用いた側壁６４Ｗは、例えば上記したフォトリソグラフィを用いた側壁６４Ｗの作製工程（図１２参照）により作製される。
なお、例えば銀（Ａｇ）等を混合させたＰＩ（ポリイミド）等の樹脂材料を用いることで、光反射性を有する側壁６４Ｗとして形成してもよい。

また、光反射性を有する側壁６４Ｗは、例えばシリコン基板で形成される。図１９は、一例として反応性イオンエッチングを用いた側壁６４Ｗの作製工程を説明する図である。図１９（ａ）に示したように、シリコン基板２５０上に、側壁６４Ｗに相当するパターンを反応性イオンエッチングで形成する。そして、図１９（ｂ）に示したように、シリコン基板２５０の側壁６４Ｗに相当するパターンが形成された面２５０ａとは反対側の面２５０ｂを研磨して、薄層化する。
次に、図１９（ｃ）に示したように、ＳＬＥＤチップが形成された半導体基板２００（図１０（ａ）参照）に対して、ＳＬＥＤチップが形成された面にシリコン基板２５０のパターンが形成された面２５０ａを、ＳＬＥＤチップに形成されたＬＥＤの間に側壁６４Ｗが位置するようにアライメントされた状態で、接合される。
そして、図１９（ｄ）に示したように、シリコン基板２５０を研磨して側壁６４Ｗを露出させる。それにより、シリコンからなる側壁６４Ｗが形成される。
シリコンからなる側壁６４Ｗは、側部が鏡面となることから光反射性が高い。またその場合に、形成された側壁６４Ｗに、銀（Ａｇ）等を蒸着して光反射性を高めてもよい。このような光反射性を有する側壁６４Ｗで光が反射されることで、迷光が隣接する集光レンズ６４に入射することを抑制するとともに、集光レンズ６４からの出射光の光量も増加する。

このように、本実施の形態の集光レンズ６４では、側壁６４Ｗを光吸収性または光反射性を有する材料で形成している。それにより、集光レンズ６４の出射面からロッドレンズアレイ６５の開口角よりも大きな出射角で出射された光を側壁６４Ｗで吸収または反射するように構成して、迷光が隣接する集光レンズ６４に入射することを抑制している。

[実施の形態５]
実施の形態１では、光源としてＬＥＤを用いた構成について説明した。本実施の形態では、光源として面発光レーザを用いる構成について説明する。なお、実施の形態１と同様な構成については同様な符号を用い、その詳細な説明を省略する。

図２０は本実施の形態が適用される画像形成装置２の全体構成の一例を示した図である。図２０に示す画像形成装置２は、感光体ドラム１２を画像データに基づいて露光する露光装置（露光手段）の一例としてのレーザ露光装置１７を備えている。
本実施の形態のレーザ露光装置１７について説明する。図２１は、本実施の形態のレーザ露光装置１７を説明する図であり、（ａ）がレーザ露光装置１７の平面図であり、（ｂ）がそのＸＸ断面図である。
図２１に示したように、レーザ露光装置１７は、光源の一例として、微小スポット径を形成する複数の半導体レーザ（発光点）が平面内に二次元配列された面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）３０１を備えている。また、走査光学系として、コリメータレンズ３０２、シリンドリカルレンズ３０３、レーザ光Ｌを副走査方向に偏向することが可能な偏向ミラー３１４、例えば正六角面体で形成された回転多面鏡（ポリゴンミラー）３０４、ｆθレンズ３０５、それぞれ画像形成ユニット１１Ｋ,１１Ｃ,１１Ｍ,１１Ｙ（画像形成ユニット１１）に対応して配設された折り返しミラー３１３Ｋ,３１３Ｃ,３１３Ｍ,３１３Ｙ、各画像形成ユニット１１に対応して配設されたシリンドリカルミラー３０６Ｋ,３０６Ｃ,３０６Ｍ,３０６Ｙを備えている。また、レーザ露光装置１７は、レーザ光Ｌを感光体ドラム１２に向けて照射する露光口（不図示）が形成されたハウジング３５０内に配設されて光学ユニットを構成している。
また、ＶＣＳＥＬ３０１には、ＶＣＳＥＬ３０１の駆動を制御するＶＣＳＥＬドライバ３２０が接続されている。ＶＣＳＥＬドライバ３２０には、画像処理部３５からの画像データや制御部６０からの光量指示信号、光量制御実行指示（ＡＰＣ）信号といった各種の制御信号が入力されるように構成されている。

本実施の形態のレーザ露光装置１７では、ＶＣＳＥＬ３０１の各発光点から出射された複数のレーザ光Ｌは、コリメータレンズ３０２によって略平行光とされる。そして、シリンドリカルレンズ３０３によって副走査方向に収束され、偏向ミラー３１４で反射されて、ポリゴンミラー３０４の偏向反射面３０４ａに入射する。ポリゴンミラー３０４に入射した複数のレーザ光Ｌは、ポリゴンミラー３０４の回転によって偏向される。
ポリゴンミラー３０４の回転によって偏向された複数のレーザ光Ｌは、ｆθレンズ３０５に入射する。ｆθレンズ３０５に入射した複数のレーザ光Ｌは、感光体ドラム１２の周面上でレーザ光Ｌを主走査方向に等速度で走査される。
ｆθレンズ３０５を透過した複数のレーザ光Ｌは、それぞれ折り返しミラー３１３Ｋ,３１３Ｃ,３１３Ｍ,３１３Ｙ、および副走査方向にのみ屈折力（パワー）を有するシリンドリカルミラー３０６Ｋ,３０６Ｃ,３０６Ｍ,３０６Ｙによって、各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２の周面上に結像される。
このように、本実施の形態のレーザ露光装置１７では、複数（例えば、１６本）のレーザ光Ｌによって各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２の周面上を走査して、１６本の走査線の画像を書き込む。それにより、各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２に静電潜像が形成される。

本実施の形態のＶＣＳＥＬ３０１は、上記したように、複数の半導体レーザ（発光点）が平面内に二次元配列されており、複数のレーザ光Ｌを同時に出力する。レーザ露光装置１７は、このようなＶＣＳＥＬ３０１を光源として用いることで、複数のレーザ光Ｌを同時走査する。
ここで、図２２は、本実施の形態のＶＣＳＥＬ３０１の平面図である。図２２に示したように、本実施の形態のＶＣＳＥＬ３０１には、それぞれ所定の間隔で、主走査方向に等間隔に４個、副走査方向に等間隔に４個の計１６個の微小スポット径の発光点（Ｃｈ１−１〜Ｃｈ１−１６）が２次元的に配置されている。また、主走査方向に並んだ発光点は、副走査方向に隣り合う発光点（例えば、Ｃｈ１−１とＣｈ１−５）の距離を４等分した距離を１ステップとし、副走査方向に１ステップずつ段階的にずれるように配置されている。すなわち、副走査方向に限ってみれば、１ステップ毎に発光点が配置されていることになる。このように副走査方向に段階的にずらして発光点（Ｃｈ１−１〜Ｃｈ１−１６）を配置することにより、すべての発光点（Ｃｈ１−１〜Ｃｈ１−１６）が異なる走査線を走査する。
このような構成により、レーザ露光装置１７はＶＣＳＥＬ３０１により１６本の走査線を同時に走査する。それにより、図２３（感光体ドラム１２上でのレーザスポットの副走査方向の位置を説明する図）に示したように、レーザ露光装置１７は例えば２４００ｄｐｉの高精細画像を形成する。

続いて、図２４は、ＶＣＳＥＬ３０１の断面構成図である。ＶＣＳＥＬ３０１は、半導体基板４０１上に積層された半導体層をエッチングすることで形成されたポスト４００からなる、所謂選択酸化型の面発光レーザで構成されている。
具体的には、図２４に示したように、ＶＣＳＥＬ３０１は、ｎ型のＧａＡｓからなる半導体基板４０１、ｎ型の下部多層半導体反射膜４０２、アンドープのスペーサ層とアンドープの量子井戸層とアンドープの障壁層との複数層積層体よりなる活性領域４０３、ＡｌＡｓ（アルミニウム・砒素）酸化物よりなる酸化アパーチャ４０４、ｐ型の上部多層反射膜４０５、ｐ型のコンタクト層４０６、層間絶縁膜４０７、中心部分に開口を有するｐ側の電極アパーチャ４０８、ｎ側全面電極４０９、レーザ光出射口４１０で構成されている。ここで、酸化アパーチャ４０４は、ＡｌＡｓ層を高温水蒸気によりポスト側壁から酸化を進行させて作製したもので、ポスト外周部は絶縁性のＡｌＡｓ酸化領域とし、中心部分は酸化させずにＡｌＡｓを残して導電性の領域（開口）としたものである。

このように、ＶＣＳＥＬ３０１では、ＡｌＡｓ層のポスト外周部を選択的に酸化し、この酸化物により形成された酸化アパーチャ４０４を形成することにより、注入された電流が活性領域４０３の中心部に狭窄され、電流密度が高められてレーザ発振に至る。
そして、ＶＣＳＥＬ３０１では、酸化アパーチャ４０４の開口径は充分に微小（例えば、３．５μｍ程度）に形成されているため、レーザ光出射口４１０から出射されるレーザ光は、基本単一横モード（シングルモード）で発振する。

図２５は、本実施の形態のＶＣＳＥＬ３０１に配置された集光レンズ６４を説明する図であって、一例として図２２におけるＸＸ断面図を示したものである。図２５に示したように、本実施の形態のＶＣＳＥＬ３０１には、発光点（Ｃｈ１−１〜Ｃｈ１−１６）各々に対応させて実施の形態１と同様の集光レンズ６４を配置している。かかる集光レンズ６４は、発光点（Ｃｈ１−１〜Ｃｈ１−１６）各々を囲むように側壁６４Ｗが形成され、その側壁６４Ｗを外縁とする凸状レンズ部６４Ｒで構成されている。そして、この側壁６４Ｗは、側壁６４Ｗが囲む領域の中心が各発光点（Ｃｈ１−１〜Ｃｈ１−１６）のレーザ光出射口４１０上に位置するように形成される。それにより、側壁６４Ｗは、各発光点（Ｃｈ１−１〜Ｃｈ１−１６）のレーザ光出射口４１０の配置位置に対して点対称、またはレーザ光出射口４１０を通るＶＣＳＥＬ３０１上の直線に対して線対称に形成される。そのため、側壁６４Ｗを外縁とする集光レンズ６４は、光軸が各発光点（Ｃｈ１−１〜Ｃｈ１−１６）のレーザ光出射口４１０の配置位置を通過するように設定される。

それにより、本実施の形態のＶＣＳＥＬ３０１では、集光レンズ６４の光軸と各発光点（Ｃｈ１−１〜Ｃｈ１−１６）のレーザ光出射口４１０とを高い精度で位置合わせしている。それによって、集光レンズ６４から出射される光のコリメータレンズ３０２の入射面における集光性能を高めている。すなわち、集光レンズ６４の結像面において、レーザスポット径の集約度が高められ、レーザ光出射口４１０から出射された光に対する結像性能が向上する。そのため、コリメータレンズ３０２から出射される光の平行度が高められ、感光体ドラム１２上でのレーザスポット径が絞られる。

上記したように、本実施の形態の画像形成装置２では、感光体ドラム１２を画像データに基づいて露光するレーザ露光装置１７において、周囲が側壁６４Ｗで構成される集光レンズ６４をＶＣＳＥＬ３０１の各発光点（Ｃｈ１−１〜Ｃｈ１−１６）各々に対応させて配置している。それにより、本実施の形態のレーザ露光装置１７では、集光レンズ６４の光軸と各発光点（Ｃｈ１−１〜Ｃｈ１−１６）のレーザ光出射口４１０とが高い精度で位置合わせされ、集光レンズ６４から出射される光のコリメータレンズ３０２の入射面における集光性を向上している。それによって、ＶＣＳＥＬ３０１から出射されたレーザ光の感光体ドラム１２表面でのレーザスポット径の集光度を高めている。

なお、本発明は、画像形成装置の露光装置以外にも、例えば照明装置、表示装置、光通信装置等の光源を用いる装置について適用可能である。

本発明が適用される画像形成装置の全体構成の一例を示した図である。 ＬＥＤプリントヘッド（ＬＰＨ）の構成を示した断面構成図である。 ＬＥＤ回路基板の平面図である。 ＳＬＥＤを説明する図である。 ロッドレンズアレイの焦点深度とＭＴＦとの関係を示した図である。 感光体モジュールを画像形成装置本体に設置した状態を示した図である。 集光レンズの断面図である。 ＳＬＥＤに配置されたＬＥＤから集光レンズを通過して出射される光の光路の一例を示した図である。 ロッドレンズアレイへ入射角９°で入射する光の集光レンズ内での光路の一例を示した図である。 （ａ）ＳＬＥＤチップが形成された半導体基板の平面図であり、（ｂ）半導体基板上の（ａ）の破線円内で示した領域のＳＬＥＤチップの部分平面図である。 ＬＥＤの周囲に形成される側壁を説明する図である。 フォトリソグラフィを用いた側壁の作製工程を説明する図である。 インクジェットを用いた凸状レンズ部の作製工程を説明する図である。 集光レンズの断面図である。 集光レンズの側壁の高さを説明する図である。 集光レンズの断面図である。 集光レンズの断面図である。 各ＬＥＤから出射される光の光路を示した図である。 反応性イオンエッチングを用いた側壁の作製工程を説明する図である。 本発明が適用される画像形成装置の全体構成の一例を示した図である。 レーザ露光装置を説明する図である。 ＶＣＳＥＬの平面図である。 感光体ドラム上でのレーザスポットの副走査方向の位置を説明する図である。 ＶＣＳＥＬの断面構成図である。 ＶＣＳＥＬに配置された集光レンズを説明する図である。

符号の説明

１,２…画像形成装置、１０…画像形成プロセス部、１１（１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ）…画像形成ユニット、１２…感光体ドラム、１４…ＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)、１７…レーザ露光装置、６１…ハウジング、６２…ＬＥＤ回路基板、６３…自己走査型ＬＥＤアレイ（ＳＬＥＤ）、６４…集光レンズ、６４Ｗ…側壁、６４Ｒ…凸状レンズ部、６４Ｓ…撥液膜、６５…ロッドレンズアレイ、３０１…面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）

Claims (3)

1. 光源を形成するための基板に当該光源を形成する光源形成工程と、
   側壁を形成する材料からなる基板上に当該側壁に相当するパターンを形成する工程と、
   前記側壁に相当するパターンが形成された基板の面とは反対側の面を研磨し、薄膜化する工程と、
   前記光源が形成された基板に対して、当該光源が形成された面に前記側壁が形成された基板の当該側壁に相当するパターンが形成された面を当該光源の間に当該側壁が位置するように接合する工程と、
   前記側壁に相当するパターンが形成された基板の面とは反対側の面を研磨し、当該側壁を露出させる工程と、
   前記側壁の内側に第２の樹脂材料を付与する付与工程と、
   前記第２の樹脂材料を硬化させる硬化工程とを含む光学装置の製造方法。
2. 前記側壁は、シリコンからなることを特徴とする請求項１記載の光学装置の製造方法。
3. 前記側壁の側部に銀を蒸着する蒸着工程をさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載の光学装置の製造方法。

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