JP4992268B2 - 発光素子アレイチップ及び光書き込みヘッド - Google Patents

Description

本発明は、発光素子アレイチップ及び書き込みヘッド、特に、発光素子アレイチップの樹脂レンズを含む発光素子樹脂部に関する。

発光素子アレイ及び光書き込みヘッドは、光プリンタ、ファクシミリ又は複写機に備えられた感光ドラムに、光を露光させるための光源として用いられていることが知られている（例えば、特許文献1）。光書き込みヘッドを備える光プリンタの原理図を図15に示す。円筒形の感光ドラム102の表面に、アモルファスSiなどの光導電性を持つ材料（感光体）が形成されている。このドラムはプリントの速度で回転している。回転しているドラムの感光体表面を、帯電器104で一様に帯電させる。そして、光書き込みヘッド100で、印字するドットイメージの光を感光体上に照射し、光の当たったところの帯電を中和する。続いて、現像器106で感光体上の帯電状態にしたがって、トナーを感光体上につける。そして、転写器108でカセット110中から送られてきた用紙112上に、トナーを転写する。用紙は、定着器114にて熱等を加えられ定着され、スタッカ116に送られる。一方、転写の終了したドラムは、消去ランプ118で帯電が全面にわたって中和され、清掃器120で残ったトナーが除去される。

更に、光書き込みヘッドを備えるファクシミリ、複写機の原理図を図16に示す。図15と同一の構成要素には、同一の参照番号を付して示す。

紙送りローラ130で搬送される読取り原稿122に光源124から光を照射し、その反射光を利用して、結像レンズ126を介し、イメージセンサ128で受光する。ファクシミリの印字又は複写機能、或いは複写機の複写機能によって、光書き込みヘッド100の発光素子アレイ132の発光部が点灯し、発光部からの光がロッドレンズアレイ134を介して感光ドラム102に照射される。用紙112への印字は、光プリンタで説明したとおりである。尚、発光素子アレイ132は、発光素子アレイチップ80を複数個並べることによって構成させることができる。

図14に、光プリンタ等に用いられる光書き込みヘッドの代表的な構造図を示す。図14は、光プリンタに搭載される光書き込みヘッドの主走査方向に対して直交する方向（以下、副走査方向と称する）の断面図である。発光素子アレイチップ実装基板60上に、発光部を列上に配置した複数個の発光素子アレイチップ80が主走査方向に実装され、この発光素子アレイチップ80の発光部が発光する光の光路上には、主走査方向に長尺な正立等倍のロッドレンズアレイ74が、樹脂ハウジング63により固定されている。ロッドレンズアレイ74上には感光ドラム102が設けられる。また、発光素子アレイチップ実装基板60の下地には発光素子アレイチップ80の熱を放出するためのヒートシンク65が設けられ、ハウジング63とヒートシンク65は、発光素子アレイチップ実装基板60の間に挟んで止め金具66により固定されている。そのような光書き込みヘッドは、先行技術として開示されている（例えば、特許文献2）。

前述の光プリンタなどに用いられる光書き込みヘッドとしては、発光部の光利用効率も重要な要素となる。光利用効率が良ければ、それだけ発光素子アレイの消費電力も抑えることができる。それにより、発光部の発熱劣化も低減でき、長寿命化にも効果があることが一般的に知られている。そこで、光利用効率を高めるために、ＬＥＤ発光部の直上に球面状のマイクロレンズ（以下、球面レンズとも称する）の配列で構成されたマイクロレンズアレイを配置させる。マイクロレンズによりＬＥＤ発光の指向性を改善させ、レンズアレイの口径角内に入射する光線を増大させる手段が一般的に知られている。

更に、球面レンズよりも発光効率を改善するため、発光部形状に対応したマイクロレンズの最適形状化を図ったレンズ（以下、複合レンズとも称する）についても提案されており（例えば、特許文献3）、そのような複合レンズの製法についても開示されている（例えば、特許文献4）。これらによる様々なマイクロレンズは、エポキシ系またはアクリル系の樹脂が用いられ、以下、樹脂レンズ部とも称する。従って、樹脂レンズ部の有効利用率に係る部分、即ち、集光効果のある樹脂レンズ部表面は、キズが付きやすく、品質上極めて重要な部分といえる。

図8は、発光素子アレイチップに発光部及び樹脂レンズ部を配置したときの平面図である。発光素子アレイチップ80には、発光素子アレイチップ両端にボンディングパッド82が設けられ、発光素子アレイチップの発光部（略Ｕ字形）84が発光素子アレイチップの縁部に沿って直線状に配列されている。図9は、図8に示した発光素子アレイチップの破線部分の拡大図である。図9では、発光素子アレイチップ80に、球面レンズとしての樹脂レンズ部30が発光部上に連結して配列されている様子を示している。尚、球面レンズに換えて、複合レンズを設けても良いことは言うまでもない。図10は、図9の側面図である。

図11に発光素子アレイチップ上部に樹脂ベース層及び樹脂レンズ部を形成させた発光素子アレイの模式図を示す。図12は、図11の発光素子アレイを断面位置4で切断した場合の断面図を示している。従来、発光部の光量を増加させる手段として、発光素子アレイチップの発光部に樹脂レンズ部を直接成形させており、その製法は前述したように、開示されている（例えば、特許文献4）。即ち、図11及び図12に示すように、発光素子アレイチップ80の発光部に樹脂ベース層31及び樹脂レンズ部30からなる発光素子樹脂部を直接成形させている。図12には、従来の発光素子アレイの大まかな寸法例を記してある。

以下、発光素子樹脂部とは、発光素子アレイチップ上部の樹脂部分をいい、従来では、樹脂ベース層に樹脂レンズ部を備えた形状とされており、樹脂ベース層及び樹脂レンズ部は、一体で成型されている（例えば、特許文献4）。

また、発光素子アレイチップを斜めに切断する手法も、開示されており（例えば、特許文献5）、応用例として適宜に、発光素子アレイチップの形状を適合させることができることも知られている。
特開2003−170625公報 特開 2004−209703公報 特開 2005−311269公報 特許公開 2005-39195公報 特許公開 2001-7054公報

しかしながら、従来の発光素子アレイチップにおいて、図11又は図12に示す発光素子アレイチップの構造では、次のような問題点があった。

まず、第1の問題は、従来構造の発光素子アレイチップを真空ピンセットで吸着すると、発光素子アレイチップが傾いて吸着されるため、発光素子アレイチップを離脱する際に、発光素子アレイチップの転倒、不所望な位置への配置という不具合が生じることである。

図13に、第1の問題を説明するための模式図を示す。図13(a)は、真空ピンセットを用いた、発光素子アレイチップ80を吸着する様子を表す模式図である。図13(a)に示すように、一般的には、真空ピンセットと呼ばれる治具は、図示210のような構造をしている。即ち、真空ピンセット210は、次の2つの機能を有する。第１に、ピンセットの先端部を負圧にすることにより、発光素子アレイチップをピンセットに吸着させる（図示211）。第2に、ピンセット先端部の面と発光素子アレイチップ上部の面とで吸着させることにより、発光素子アレイチップ上部の面の傾きを固定化させる。

しかしながら、発光部に樹脂レンズ部を直接成形した発光素子アレイチップの場合、発光部近辺には樹脂レンズ部30と樹脂ベース層31が形成されているため、発光素子アレイチップ上部の表面は、一般に凹凸を有し、平坦にはなっていない。即ち、真空ピンセット210から見れば、樹脂レンズ部30と樹脂ベース層31によって、段差を有する構造となっている。図13(a)に示すように、樹脂レンズ部30と樹脂ベース層31からなる表面を真空ピンセット210で吸着すると、まずレンズ部が治具に接触し、発光素子アレイチップは傾きを持ったままの状態になる。即ち、真空ピンセットの前述した第2の機能が失われる結果となる。この状態で発光素子アレイチップを、真空ピンセット210を用いて別の新たな位置へ配置させても（即ち、離脱させても）、発光素子アレイチップ裏面と別の新たな位置の面とを好適に配置することができず、発光素子アレイチップの転倒、不所望な位置への配置、又は破損を生じることもある。

次に第2の間題を説明する。第2の問題は、光書き込みヘッド内の基板等へ実装する際に、従来構造の発光素子アレイチップでは、実装位置精度を高めることができないことである。

通常、発光素子アレイチップを基板へ実装するためには、ダイボンダ、或いはダイマウンタと呼ばれる装置を用いる。そのような装置では、発光素子アレイチップの実装後の位置精度を上げるため、発光素子アレイチップを吸着するための治具を用いる。その治具はコレットと呼ばれ、一般的には2面コレットが用いられる。

図13(b)は、一般的な2面コレットを用いた、素子を吸着及び離脱する様子を表す図である。図13(b)に示すように、一般的には、2面コレットと呼ばれる治具は、図示212のような構造をしている。即ち、2面コレット212は、次の2つの機能を有する。第1に、発光素子アレイチップの表面側を負圧にすることにより、発光素子アレイチップを2面コレットに吸着する（図示215）。第2に、発光素子アレイチップの表面の端部（以下、エッジとも称する）の2辺を基準として、発光素子アレイチップの位置を固定し、発光素子アレイチップ上部の面を水平に保つ。尚、3辺を基準とした3面コレット、4辺を基準とした4面コレットも存するが、便宜上、2面コレットの場合について代表的に説明している。

しかしながら、発光部に樹脂レンズ部を直接成形した発光素子アレイチップの場合、発光部近辺には樹脂レンズ部30と樹脂ベース層31が形成されているため、発光素子アレイチップ上部の表面は、一般に凹凸を有し、平坦にはなっていない。即ち、2面コレット212から見れば、樹脂レンズ部30と樹脂ベース層31によって、段差を有する構造となっている。従って、2面コレットが接触する部分（以下、エッジ部と称する）は、樹脂レンズ部30のエッジ部と樹脂ベース層31のエッジ部とを基準として（即ち、2面で位置決めするため）、吸着の位置決めを行うことになる。

具体的には、図13(b)に示すように、樹脂レンズ部30の表面を一方のエッジ部とし、樹脂ベース層31を他方のエッジ部として、発光素子アレイチップ上部がコレットに接触する。そのため、発光素子アレイチップは傾いたままの状態で吸着される。つまりコレットの前述した第2の機能が失われる結果となる。この状態で発光素子アレイチップを、2面コレット212を用いて基板に実装させても（即ち、離脱させても）、発光素子アレイチップ裏面と基板面とを合わせることができず、2面コレットによる吸着時の傾きを有したままの状態での実装、又は、実装後においても発光素子アレイチップの不安定な実装に伴う、品質上の2次的問題も生じうる。

真空ピンセット及び2面コレットの一般的な形状は、図13に説明したようなものとして、当業者に知られている。

次に第3の間題を説明する。第3の問題は、発光部に樹脂のレンズを直接成形した発光素子アレイ、 或いは発光素子アレイチップとして切断する前のウェハを真空ピンセット等でハンドリングすると、樹脂レンズ部30にキズがつくことにより、光量のムラの要因を生じさせることである。

通常の半導体素子については、素子上部の表面には保護膜等が形成されていることが、一般的である。そのため、前述した真空ピンセット等の治具により、例えば素子上部の表側から吸着させたときに、半導体素子に多少のキズがついても機能上問題が生じない。しかしながら、発光部に樹脂レンズ部を直接成形した発光素子アレイチップの場合には、発光部近辺の表面は保護膜ではない。樹脂レンズ部に保護テープ等を用いていない場合には、真空ピンセット等の治具を用いることにより、樹脂レンズ部の表面にキズがつくことがある。樹脂レンズ部表面にキズがつくと、透過率の低下、光量の低下、又は集光機能の損失が生じうる。従って、樹脂レンズ部のキズの有無又は程度によっては、発光部毎の光量差が増大し、発光素子アレイ全体としての光量ムラの増大を招く要因となり、品質の低下をも生じうる。

本発明は、このような従来の問題に着目してなされたものである。発光部に樹脂レンズを直接成形した発光素子アレイチップにおいても、従来のハンドリング装置を何ら改良することなく、高品質の発光素子アレイチップ又は光書き込みヘッドを提供することを目的とする。

更に、発光素子アレイチップ或いはウェハのハンドリングにおいて、樹脂レンズ部表面を傷つけにくい素子構造を有する発光素子アレイチップ及び光書き込みヘッドを提供することを目的とする。

本発明による発光素子アレイチップは、直線状に配列された複数個の発光部からなる発光点列を有する発光素子アレイチップであり、樹脂レンズ部と、樹脂ベース層と、少なくとも1つの追加樹脂部とからなる発光素子樹脂部を備え、第1の頂点が、前記発光素子アレイチップ裏面からの高さ方向の長さとして最大となる、前記追加樹脂部と前記樹脂レンズ部のうちのいずれかの頂点であり、第2の頂点が、前記発光素子アレイチップ裏面からの高さ方向の長さとして第1の頂点を除いて最大となる、前記追加樹脂部と前記樹脂レンズ部のうちのいずれかの頂点であり、発光素子アレイチップ裏面からの前記第1の頂点までの長さと、発光素子アレイチップ裏面からの前記第2の頂点までの長さとを差分した絶対値が、9um以下であることを特徴とする。

更なる手段として、本発明による発光素子アレイチップは、前記追加樹脂部が、1つ以上の追加樹脂部からなり、基準線分が、前記第１の頂点と前記第2の頂点をつなぐ線分であり、前記基準線分の副走査方向成分の長さが、前記発光素子アレイチップの幅の長さの2分の１以上であることを特徴とする。

更なる手段として、発光素子アレイチップ位置決めの際に、2面コレットが接触する発光素子樹脂部の複数のエッジ部が、それぞれ同一形状となるように構成されていることを特徴とする。

更なる応用として、本発明による発光素子アレイチップは、直線状に配列された複数個の発光部からなる発光点列を有する発光素子アレイチップであり、樹脂レンズ部と、樹脂ベース層と、少なくとも1つの追加樹脂部とからなる発光素子樹脂部を備え、第1の頂点が、前記発光素子アレイチップ裏面からの高さ方向の長さとして最大となる、前記少なくとも1つの追加樹脂部のうちのいずれかの頂点であり、第2の頂点が、前記発光素子アレイチップ裏面からの高さ方向の長さとして第1の頂点を除いて最大となる、前記少なくとも1つの追加樹脂部のうちのいずれかの頂点であり、第3の頂点が、前記発光素子アレイチップ裏面からの高さ方向の長さとして最大となる、前記樹脂レンズ部の頂点であり、発光素子アレイチップ裏面からの前記第1の頂点までの長さから、発光素子アレイチップ裏面からの前記第3の頂点までの長さを差分した値が0um以上及び9um以下であり、発光素子アレイチップ裏面からの前記第2の頂点までの長さから、発光素子アレイチップ裏面からの前記第3の頂点までの長さを差分した値が0um以上及び9um以下であることを特徴とする。

本発明により、発光素子アレイチップ表面は十分平坦になり、真空ピンセットで吸着しても発光素子アレイチップは傾かず、発光素子アレイチップを所定の位置に配置することが容易となる。

また、本発明により、発光素子アレイチップがコレットに吸着される際に発光素子アレイチップの面の位置を水平に保つことができるようになり、ダイマウンタで発光素子アレイチップを実装する際に、正確な位置に実装することができる。

更に、本発明により、発光素子アレイチップ或いはウェハを真空ピンセット等でハンドリングしても、樹脂レンズ部にキズをつけることが無くなり、それに起因する光量ムラを防止できる。

上記の効果から、本発明により、発光素子アレイチップの高品質化を図ることができるとともに、製造上の歩留まり改善にもなることから、生産コストも低減できる。

まず、本発明による発光素子樹脂部の基本的な構成について説明する。

本発明による発光素子アレイチップは、直線状に配列された複数個の発光部からなる発光点列を有する発光素子アレイチップであり、樹脂レンズ部と、樹脂ベース層と、少なくとも1つの追加樹脂部とからなる発光素子樹脂部を備える。

以下、発光素子アレイチップ裏面からの高さ方向の長さとして極大となる点を「頂点」と称し、特に、発光素子アレイチップ裏面から追加樹脂部の頂点までの高さ方向の長さを「追加樹脂部高さ」と称し、発光素子アレイチップ裏面から樹脂レンズ部の頂点までの高さ方向の長さを「樹脂レンズ部高さ」と称することとする。

本発明によれば、第1の頂点が、「追加樹脂部高さ」と「樹脂レンズ部高さ」のうちの最大となる頂点であり、第2の頂点が、「追加樹脂部高さ」と「樹脂レンズ部高さ」のうちの第1の頂点を除いて最大となる頂点であるとすると、発光素子アレイチップ裏面からの第1の頂点までの長さと、発光素子アレイチップ裏面からの第2の頂点までの長さとを差分した絶対値が、9um以下であることを特徴としている。

また、追加樹脂部が、1つ以上の追加樹脂部とでき、基準線分が、第１の頂点と第2の頂点をつなぐ線分であり、基準線分の副走査方向成分の長さが、発光素子アレイチップの幅の長さの2分の１以上であることを特徴とする。

それとは別に、本発明の応用として、第1の頂点が、少なくとも1つの「追加樹脂部高さ」のうちの最大となる頂点であり、第2の頂点が、少なくとも1つの「追加樹脂部高さ」のうちの第1の頂点を除いて最大となる頂点であり、第3の頂点が、「樹脂レンズ部高さ」の頂点であるとすると、発光素子アレイチップ裏面からの第1の頂点までの長さから、発光素子アレイチップ裏面からの第3の頂点までの長さを差分した値が0um以上及び9um以下であり、発光素子アレイチップ裏面からの第2の頂点までの長さから、発光素子アレイチップ裏面からの第3の頂点までの長さを差分した値が0um以上及び9um以下であることを特徴とする。

以下、複数の追加樹脂部を有する発光素子アレイチップについて、発光素子樹脂部の基準線分の副走査方向成分の長さの規定方法を説明する。まず、「基準線分」とは、発光素子樹脂部が有する第1の頂点と第2の頂点をつなぐ線分をいう。第1の頂点を、発光素子アレイチップ裏面からの高さの最も高いものとして規定し、第2の頂点を、発光素子アレイチップ裏面からの高さについて、第1の頂点の次に高いものとして規定する。そして、第1の頂点と第2の頂点をつなぐ線分を基準線分として規定し、その基準線分の副走査方向成分の長さを、発光素子樹脂部の副走査方向成分の長さとして規定する。

図7に、追加樹脂部の基準線分の副走査方向成分の長さの規定するための説明図を示す。図７(a)は、発光素子アレイチップ側面を表す図であり、図７(b)は、図７(a)の破線で示す部分の拡大図である。図7(a)は、図12で説明した発光素子アレイチップ80の外形寸法で、追加樹脂部34a、34b、及び34dを複数形成した発光素子アレイチップ182を示している。各追加樹脂部部34a、34b、及び34dは、それぞれ追加樹脂部高さの極大値として、頂点35a、35b、及び35dを有するものとする。同様に、樹脂レンズ部も頂点35cを有する。尚、発光素子アレイチップの寸法を表現する軸方向は、発光点列の並ぶ方向が主走査方向であり、発光素子アレイチップの幅方向が副走査方向（図７(a)に示す）であり、発光素子アレイチップの裏面から頂点に向かう方向を高さ方向（図７(a)に示す）とする。即ち、発光素子アレイチップ側面とは、発光素子アレイチップの副走査方向と高さ方向を表す面である。

ここで、発光素子樹脂部の基準線分は、第1の頂点と第2の頂点をつなぐ線分であるから、主走査方向、副走査方向、及び高さ方向の成分を有することになる。しかしながら、本発明においては、発光素子アレイチップの真空ピンセット又はコレットを用いた吸着時の素子傾きを問題とするため、発光素子樹脂部の基準線分の副走査方向長さを規定することなる。従って、発光素子樹脂部の主走査方向の追加樹脂部高さ又は樹脂レンズ部高さの凹凸は、発光素子アレイチップの範囲内の全てが対象となる。

次に、図７(b)を参照しながら、より具体的に発光素子樹脂部の基準線分の副走査方向成分の長さを規定した例を説明する。図7(b)において、発光素子アレイチップ側面から見たとき、発光素子樹脂部に、4つの頂点（頂点35a、35b、35c、及び35d）がある場合を考える。頂点をつなぐ線分の副走査方向成分の長さとしては、頂点35aと頂点35bをつなぐ線分の副走査方向成分の長さL1と、頂点35aと頂点35cをつなぐ線分の副走査方向成分の長さL2と、頂点35aと頂点35dをつなぐ線分の副走査方向成分の長さL3と、頂点35bと頂点35cをつなぐ線分の副走査方向成分の長さL4と、頂点35dと頂点35dをつなぐ線分の副走査方向成分の長さL5と、頂点35cと頂点35dをつなぐ線分の副走査方向成分の長さL6の６種類が考えられる。ここで、図7(a)及び図7(b)において、発光素子アレイチップ裏面からの高さは、35b、35d、35a、35cの順で高いものとする。つまり、第1の頂点は、発光素子アレイチップ裏面からの高さの最も高い35bとなり、第2の頂点は、発光素子アレイチップ裏面からの高さについて、第1の頂点の次に高い35dとなる。これにより、第1の頂点と第2の頂点をつなぐ線分が、基準線分として規定される。

従って、図7(b)において、基準線分の副走査方向成分の長さはL5となる。図7(a)において、基準線分の副走査方向成分の長さは62umで形成されており、発光素子アレイチップの幅（即ち、発光素子アレイチップの副走査方向の長さ）は、125umである。

図7において、基準線分の副走査方向成分の長さを、追加樹脂部高さの頂点をつなぐ線分によって説明したが、樹脂レンズ部高さの頂点をつなぐ基準線分であってもよい。また、追加樹脂分が1つからなるとき、基準線分は、追加樹脂部高さの頂点と樹脂レンズ部高さの頂点によって規定できる。尚、追加樹脂部に1つの頂点として解するものではなく、1つの追加樹脂部に第1の頂点及び第2の頂点と規定してもよい。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。

（実施例1）
まず、本発明による発光素子アレイチップの実施例1について説明する。

図1は、本発明の一実施例を示す、発光素子アレイチップ上部の樹脂ベース層に樹脂レンズ部及び追加樹脂部を形成させた発光素子アレイチップの模式図である。実施例1に示した発光素子アレイチップは、図12で説明した従来の発光素子アレイチップに対して、追加樹脂部32（斜線で図示しており、以下同様）に樹脂レンズ部30とほぼ同一の厚みの樹脂を残すように構成されていることを特徴としている。即ち、樹脂レンズ部、樹脂ベース層及び追加樹脂部の各々の発光素子アレイチップ裏面からの距離の差をほぼ同一となるように設計した例であり、実際の設計値も示してある。これらの値は、本発明の一実施例を示すに過ぎないことは言うまでもない。

図１によれば、追加樹脂部高さと、樹脂レンズ部高さとの差分の絶対値は、ほぼゼロである。即ち、追加樹脂部32の頂点35eと、樹脂レンズ部35fの頂点35fと、追加樹脂部32の頂点35gは、発光素子アレイチップ裏面からの距離が略同一である。従って、頂点35eと頂点35gをつなぐ線分を基準線分として規定し、基準線分の副走査方向成分の長さが、少なくとも62umとなるように形成されており、本発明の効果が確認されている。従って、基準線分の副走査方向成分の長さが、発光素子アレイチップ幅125umの2分の１以上であれば、本発明の効果があることになる。

ここで、追加樹脂部高さ、又は樹脂レンズ部高さを定義するために、厳密に計算してみる。図1から、例えば追加樹脂部高さと樹脂レンズ部高さが同一であるとすると、傾斜5度を有する発光素子アレイチップであることから、追加樹脂部高さ（又は、樹脂レンズ部高さ）は、（300um＋14um＋10um）×cos(2π×5度／360度)≒322.77umとして定義される。例えば傾斜0度を有する発光素子アレイチップであれば、324umで定義される。

従って、図12で示される従来の発光素子アレイチップで問題となった高さの差分値は、10um×cos(2π×5度／360度)≒9.96umである。つまり、追加樹脂部を設けることにより、少なくとも9um以下の高さ差分値とすれば、本発明の効果が生じる。また、基準線分の副走査方向成分の長さは、発光素子アレイチップ幅125umに対し2分の1以上（図1において、62um以上）であり、実際の実施による確認で効果の得られた数値である。

本実施例の説明では、基準線分の副走査方向成分の長さを、発光素子アレイチップ幅の2分の1以上としているが、その基準線分の副走査方向成分の長さが長いほど効果を有することは明らかである。そのことは、真空ピンセットと2面コレットとで、同様の効果として理解できる。それとは別の手段として、高さの異なる追加樹脂部を複数有する場合には、第1の頂点及び第2の頂点を規定し、基準線分を規定して、その基準線分の副走査方向成分の長さが、発光素子アレイチップ幅の2分の1以上あることを特徴とする発光素子アレイチップとすることもできる。更に、基準線分を規定する第１の頂点又は第2の頂点は、樹脂レンズ部の頂点であってもよいことは言うまでもない。

実施例1の発光素子アレイチップは、樹脂の型について、レンズ部以外の場所をレンズと同じエッチング手法で掘り込むことにより製造した結果に基づいている。図2は、図1に示す発光素子アレイチップの切断前の様子を示す図である。図2に示す破線部をダイシングで切断することにより、図1に示す発光素子アレイチップにおいて、エッジ部をほぼ同一の形状、及びほぼ同一の距離にすることにも成功している。

図1において、樹脂レンズ部の周囲形状は、従来の発光素子アレイチップの発光素子樹脂部（図12）と比べ、複数の凹みを有する形状となるが、第1〜第3の問題を解決することにおいて、前述の追加樹脂部の規定方法により、十分に平坦なものとして満たされる。

図3(a)に、実施例1の発光素子アレイチップを真空ピンセットで吸着する様子を示す。実施例1によれば、図1の追加樹脂部32により、発光素子アレイチップ表面が裏面と平行になり、且つ、平坦な面として形成されている。そのため、実施例1の発光素子アレイチップは、図13に示す発光素子アレイチップと異なり、真空ピンセット210により好適な状態で吸着できるようになる。従って、第1の問題を改善できる。

図3(b)に、実施例1の発光素子アレイチップを2面コレットで吸着する様子を示す。実施例1によれば、図2で説明したように、発光素子アレイチップ表面をほぼ同一の高さの樹脂面をダイシングしている。そのため、2つの発光素子アレイチップのエッジ部が形成され、2つのエッジ部の高さ、形状がほぼ同一を保つことができる。それにより、発光素子アレイチップは、図13に示す発光素子アレイチップと異なり、2面コレットにて発光素子アレイチップを好適な状態で吸着することができるようになる。従って、第2の問題を改善できる。

実施例1の追加手段として、樹脂レンズ部以外の位置に樹脂レンズ部より厚い追加樹脂部を形成させると、樹脂レンズ部高さは、その追加樹脂部高さより低くなるため、真空ピンセット等がレンズに直接接触することがなくなる。従って、第１及び第2の問題を改善しつつ、第3の問題を改善できる。

実施例1において、発光素子アレイチップを5度傾いた位置を切断しているが、この傾斜は5度以下でも、5度以上でも同一の効果が得られることは言うまでもない。

更に、第3の問題を解決するために、追加樹脂部32の高さが、樹脂レンズ部の高さ以上であり、樹脂レンズ部の有効利用率に係る部分にキズが付かなければ良い。そのため、その「樹脂レンズ部の有効利用率に係る部分」以外の位置をエッジ部とするように構成すれば、樹脂レンズ部の有効領域内にキズが生ずることを防止できる。

実施例1において、2面コレットで検証及び説明したが、3面又は4面のコレットにおいても同様の効果が得られ、2面コレットを用いた場合に限定するものでない。

（実施例2）
次に、本発明による発光素子アレイチップの実施例2について説明する。

図4は、本発明の更に別の一実施例を示す、発光素子上部に樹脂ベース及び樹脂レンズ部を形成させた発光素子アレイチップの模式図である。実施例2に示した発光素子アレイチップは、図12に示す従来の発光素子アレイチップに対して、追加樹脂部34に樹脂レンズ部とほぼ同一の厚みの樹脂を残すように構成されていることを特徴としている。即ち、前記樹脂レンズ部、前記樹脂ベース層及び前記追加樹脂部の各々の発光素子アレイチップ裏面からの距離の差をほぼ同一となるように設計した例であり、実際の設計値も示してある。これらの値は、本発明の一実施例を示すに過ぎない。

図４によれば、追加樹脂部高さと、樹脂レンズ部高さとの差分の絶対値は、ほぼゼロである。即ち、追加樹脂部34の頂点35iと、追加樹脂部34の頂点35kは、発光素子アレイチップ裏面からの距離が略同一である。従って、基準線分は、頂点35iと頂点35kをつなぐ線分として規定され、基準線分の副走査方向成分の長さは少なくとも62umとなるように形成されており、本発明の効果が確認されている。従って、基準線分の副走査方向成分の長さが、発光素子アレイチップ幅125umの2分の１以上であれば、本発明の効果があることになる。

ここで、追加樹脂部高さ、又は樹脂レンズ部高さを定義するために、厳密に計算してみる。図4から、例えば追加樹脂部高さと樹脂レンズ部高さが同一であるとすると、傾斜5度を有する発光素子アレイチップであることから、その距離は、（300um＋14um＋10um）×cos(2π×5度／360度)≒322.77umとして定義される。例えば傾斜0度を有する発光素子アレイチップであれば、324umで定義される。

従って、図12に示す従来の発光素子アレイチップで問題となった高さの差分値は、10um×cos(2π×5度／360度)≒9.96umである。つまり、追加樹脂部を設けることにより、少なくとも9um以下の高さ差分値とすれば、本発明の効果が生じる。

本実施例の説明では、基準線分の副走査方向成分の長さを、発光素子アレイチップ幅の2分の1以上としているが、その線分の長さが長いほど効果を有することは明らかである。そのことは、真空ピンセットと2面コレットとで、同様の効果として理解できる。それとは別の手段として、高さの異なる前記追加樹脂部を複数有する場合には、第1の頂点及び第2の頂点を規定し、基準線分を規定して、その基準線分の副走査方向成分の長さが、前記発光素子アレイチップ幅の2分の1以上あることを特徴とする発光素子アレイチップとすることもできる。更に、基準線分を規定する第１の頂点又は第2の頂点は、樹脂レンズ部の頂点であってもよいことは言うまでもない。

図5は、図4に示す発光素子アレイチップの切断前の様子を示す図である。実施例2の発光素子アレイチップは、レンズ部及びダイシングエリア以外の場所をレンズと同じエッチング手法で掘り込み、図5の破線部をダイシングで切断することにより製造した。図5に示す破線部をダイシングで切断することにより、図4に示す発光素子アレイチップにおいて、エッジ部をほぼ同一の形状、及びほぼ同一の距離にすることにも成功している。尚、実施例1との主な違いは、ダイシングエリア214における樹脂の厚みが、ダイシングエリア213における樹脂の厚みよりも薄いことである。

図6(a)に、実施例2の発光素子アレイチップを真空ピンセットで吸着する様子を示す。実施例2によれば、図4の追加樹脂部34の樹脂部分により発光素子アレイチップ表面が裏面と平行でかつ平坦な面が形成されているため、この発光素子アレイチップは、図12に示す発光素子アレイチップと異なり、真空ピンセット210により好適な状態で吸着できるようになる。従って、第1の問題を改善できる。

図6(b)に、実施例2の発光素子アレイチップを2面コレットで吸着する様子を示す。実施例2によれば、図5で説明したように、発光素子アレイチップの表面のエッジに相当する部分は同じエッチング手法で形成されている。そのため、2つの発光素子アレイチップのエッジ部が同じR形状、同じ高さで構成されている。それにより、発光素子アレイチップは、図12の発光素子アレイチップと異なり、2面コレットにて発光素子アレイチップを好適な状態で吸着することができる。従って、第2の問題を改善できる。

実施例2の追加手段として、樹脂レンズ部以外の位置に樹脂レンズ部より厚い追加樹脂部を形成させると、樹脂レンズの高さは追加樹脂部より低くなるため、真空ピンセット等が樹脂レンズに直接接触することはなくなる。従って、第1及び第2の問題を改善しつつ、第3の問題を改善できる。

実施例2によれば、更に以下の有利な効果が発生する。

この発光素子アレイチップは図5の発光素子アレイチップに比べて製造時にダイシングの裏面チッピングの発生が少なくなる効果が発生する。即ち、ダイシングの際に発光素子アレイチップと同時に樹脂部分も切断を要するが、発光素子アレイチップの材質切断に特化した切断プレードを選定しているため、樹脂部分を切ることによりブレードに目詰まりが発生し切れ味が低下する。図2と図5を比較すると理解されるように、実施例2の構成にすれば、実施例1の構成よりも、切断する樹脂部分が少なくなっている。そのため、ブレードの目詰まりが発生しにくくなり、ブレードの切れ味を長期に維持でき、裏面チッピングの発生が少なくなる。

実施例2において、発光素子アレイチップを5度傾いた位置を切断しているが、この傾斜は5度以下でも、5度以上でも同一の効果が得られることは言うまでもない。

実施例2に加えて、ダイシングエリアの樹脂をフォトリソ手法で完全に除去することも可能である。この場合、ダイシング時のチッピングの発生については、より少なくすることができる。また、フォトリソ手法を用いた、その他の効果については、実施例2と同様である。

実施例1及び実施例2において、追加樹脂部を主走査方向に略平坦なものを形成させ、発明の効果を確認したものであるが、例えば、主走査方向に複数の追加樹脂部を形成させ、発光素子アレイチップ上で凹凸のある形状としても本発明を実施できる。そのような凹凸ある形状の追加樹脂部を有する発光素子アレイチップにおいても、追加樹脂部高さと樹脂レンズ部高さの差分の絶対値により規定し、更に追加樹脂部又は樹脂レンズ部の基準線分の副走査方向成分の長さの相対的長さにより規定する。また、樹脂レンズ部と、樹脂ベース層と、少なくとも1つの追加樹脂部をそれぞれ含む一体成型とした発光素子樹脂部とすることもできる。

実施例1及び2により、高品質の発光素子アレイチップ又は光書き込みヘッドを提供することができるようになることから、製造上の歩留まり改善が期待でき、コストダウンの効果も得られる。

上述した実施例において、代表的な例として本発明を説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換することができることは当業者に明らかである。例えば、樹脂レンズ部を、球面レンズ、又は複合レンズとすることもできる。従って、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲によってのみ制限される。

より低価格で、高品質の発光素子アレイチップ又は光書き込みヘッドを提供することができ、光書き込みヘッドを利用する光プリンタ、ファクシミリ、複写機に有用である。

本発明の一実施例を示す、発光素子アレイチップ上部の樹脂ベース層に樹脂レンズ部及び追加樹脂部を形成させた発光素子アレイチップの模式図である。 本発明による発光素子アレイチップの切断前の様子を示す図である。 図3(a)に、実施例1の発光素子アレイチップを真空ピンセットで吸着する様子を示す図であり、図3(b)に、実施例1の発光素子アレイチップを2面コレットで吸着する様子を示す図である。 本発明の実施例2を示す、発光素子上部に樹脂ベース及び樹脂レンズ部を形成させた発光素子アレイチップの模式図である。 本発明の実施例2を示す、発光素子アレイチップの切断前の様子を示す図である。 図6(a)は、実施例2の発光素子アレイチップを真空ピンセットで吸着する様子を示す図であり、図6(b)は、実施例2の発光素子アレイチップを2面コレットで吸着する様子を示す図である。 図７(a)は、発光素子アレイチップ側面を表す図であり、図７(b)は、図７(a)の破線で示す部分の拡大図である。 発光素子アレイチップに発光部及び樹脂レンズ部を配置したときの平面図である。 樹脂レンズ部が発光素子上に連結して配列されている様子を示す図である。 樹脂レンズ部が発光素子上に連結して配列されている様子を示す側面図である。 従来の樹脂ベース層及び樹脂レンズ部を形成させた発光素子アレイチップの模式図である。 従来の発光素子アレイチップを断面位置4で切断した場合の断面図を示している。 図13 (a)は、真空ピンセットを用いた、発光素子アレイチップ80を吸着する様子を表す模式図であり、図13(b)は、一般的な2面コレットを用いた、素子を吸着する様子を表す図である。 先行技術における光書き込みヘッドの代表的な構造図である。 光書き込みヘッドを備える光プリンタの原理図である。 光書き込みヘッドを備えるファクシミリ、複写機の原理図である。

符号の説明

30 樹脂レンズ部
31 樹脂ベース層
32 追加樹脂部
34 追加樹脂部
34a 追加樹脂部
34b 追加樹脂部
34d 追加樹脂部
35a 追加樹脂部の頂点
35b 追加樹脂部の頂点
35c 樹脂レンズ部の頂点
35d 追加樹脂部の頂点
35e 追加樹脂部の頂点
35f 樹脂レンズ部の頂点
35g 追加樹脂部の頂点
35i 追加樹脂部の頂点
35k 追加樹脂部の頂点
74 ロッドレンズアレイ
80 発光素子アレイチップ
82 ボンディングパッド
84 発光部
100 光書き込みヘッド
102 感光ドラム
132 発光素子アレイ
134 ロッドレンズアレイ
180 発光素子アレイチップ
181 発光素子アレイチップ
210 真空ピンセット
212 2面コレット
L1 線分の副走査方向成分の長さ
L2 線分の副走査方向成分の長さ
L3 線分の副走査方向成分の長さ
L4 線分の副走査方向成分の長さ
L5 線分の副走査方向成分の長さ
L6 線分の副走査方向成分の長さ

Claims (9)

1. 長手方向に直線状に配列された複数個の発光部からなる発光点列を有する発光素子アレイチップにおいて、
   前記発光素子アレイチップは、前記複数個の発光部上に設けられた樹脂レンズ部と、追加樹脂部とを備え、
   前記複数個の発光部と前記樹脂レンズ部とは、前記発光素子アレイチップの幅方向における一端部に近接して設けられ、
   前記追加樹脂部は、前記発光素子アレイチップの幅方向の他端部に近接して設けられ、
   前記樹脂レンズ部の頂点の前記発光素子アレイチップ裏面からの長さと、前記追加樹脂部の頂点の当該発光素子アレイチップ裏面からの長さとが略同一であり、
   前記樹脂レンズ部の頂点を含む前記発光素子アレイチップの幅方向における断面における、前記一端部側かつ当該発光素子アレイチップの裏面から遠い側であって、前記樹脂レンズ部により形成される前記発光素子アレイチップのエッジ部と、前記追加樹脂部の頂点を含む前記発光素子アレイチップの幅方向における断面における、前記他端部側かつ当該発光素子アレイチップの裏面から遠い側であって、前記追加樹脂部により形成される前記発光素子アレイチップのエッジ部とが、略同一のＲ形状を有することを特徴とする発光素子アレイチップ。
2. 前記樹脂レンズ部の頂点の前記発光素子アレイチップ裏面からの長さと、前記追加樹脂部の頂点の当該発光素子アレイチップ裏面からの長さを差分した値が、０μｍ以上かつ９μｍ以下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. 前記樹脂レンズ部の頂点と前記追加樹脂部の頂点とをつなぐ線分の前記発光素子アレイチップの幅方向成分における長さが、前記発光素子アレイチップの幅の長さの２分の１以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光素子アレイチップ。
4. 前記樹脂レンズ部と前記追加樹脂部とが、同一の材料で構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光素子アレイチップ。
5. 前記樹脂レンズ部が、複合レンズ又は球面レンズからなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光素子アレイチップ。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光素子アレイチップを備える光書き込みヘッド。
7. 請求項６に記載の光書き込みヘッドを備える光プリンタ。
8. 請求項６に記載の光書き込みヘッドを備えるファクシミリ。
9. 請求項６に記載の光書き込みヘッドを備える複写機。

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